CN104713510B - 一种旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于金属加工成形技术领域的一种旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的测量方法，其测量过程包括：（1）在旋压大直径薄壁管材内放入胎具，切割圆环，并将圆环从中间切开；（2）校平半圆环试样；（3）在校平后的试样上切出正方形或长方形试样；（4）将所得正方形或长方形试样镶样、金相抛光；（5）在测试设备上测量旋压纹波峰和波谷到管材内壁的距离，计算出旋压纹深度。该方法可以精确测量旋压纹深度，为大直径薄壁管材后续抛光工艺设计以及旋压工艺和工模具结构优化和改进，提供了基础数据。
Description
技术领域
本发明属于金属加工成形技术领域，具体涉及一种旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的测量方法。
背景技术
大直径薄壁管材在航空、航天、兵器、船舶、核工业等诸多领域的军、民品上具有良好的应用前景，随着先进装备的升级换代，不但对其组织性能提出更高的要求，对其表面质量、尺寸精度和形位精度等也提出更高要求。
强力旋压（强旋）是制备加工大直径薄壁管材的有效方法之一，旋压管材表面为等间距的旋压纹，高精度大直径薄壁管材对表面质量要求较高，管材经旋压后，表面须抛光处理，方可使用，虽然抛光是高精度大直径薄壁管材制备加工的辅助工序，但其决定管材尺寸精度和表面质量，若控制不当，极易造成管材报废，前功尽弃。高精度大直径薄壁管材的外径为Φ200mm～Φ600mm，外径公差仅为0.1mm；壁厚为0.4～0.5mm，壁厚公差仅为0.08mm，管材长度为1500mm～4000mm，表面光洁度不低于▽1.6，大直径薄壁管材尺寸精度和表面质量要求非常严格。生产实践表明，采用粗糙度测量仪，可以评价大直径旋压管材表面的粗糙度，但难以精确测量，旋压纹深度。由于没有行之有效的方法精确测量旋压纹深度，无法明确给出抛光多少才能将凹凸不平的旋压纹抛光，表面光洁度高于▽1.6。目前，抛光工序主要依靠生产一线工人师傅的经验，难以精确掌握抛光量，经常使得管材壁厚超出公差要求，造成管材报废，使得大直径薄壁管材的成品率极低。
因此，精确测量旋压纹深度，为抛光工艺提供基础数据，显得非常重要。此外，可通过精确测量旋压纹深度，调整和改进旋压工艺和工模具结构，减小旋压纹深度，减少抛光量，提高管材成品率。
发明内容
本发明是为了解决生产实际问题，根据生产需要，提供了一种旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的精确测量方法。
本发明的技术方案如下：
一种旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的测量方法：
（1）在旋压大直径薄壁管材内放入胎具，切割圆环，并将圆环从中间切开，得到半圆环管材试样；
（2）将半圆环试样的管材内壁一侧朝下，放到铺垫棉毡的水平台上，在试样另一侧铺垫棉毡，将表面光滑的平直钢板压在铺垫棉毡的试样上面，校平试样；
（3）在较平的试样上切出正方形或长方形试样；
（4）将正方形或长方形试样镶样、抛光；上述镶样为热镶或冷镶，热镶的温度为150℃；
（5）在测试设备上测量旋压纹波峰和波谷到管材内壁的距离，然后计算出旋压纹深度。
其中：
步骤（1）中旋压大直径薄壁管材的壁厚为0.4～0.5mm，直径为200mm～600mm。
步骤（1）中胎具的直径与旋压大直径薄壁管材的内径相同。
步骤（1）中的切割在线切割机上进行；
步骤（4）中的热镶在金相镶样机上进行；冷镶的嵌料为义齿基托树脂。
将管材试样放在上述金相镶样机的圆柱腔体中进行热镶，管材试样旋压纹的平行方向与金相镶样机圆柱腔体的圆柱面平行，与圆柱腔体的底面垂直。
步骤（5）中的测试设备选自扫描电镜、金相显微镜或光学影像测量仪，该测试设备可以直接测量距离并给出测量数据。
本发明的有益效果为：
（1）本发明取样时，在大直径薄壁管材内放置胎具，避免了取样装卡不当，影响管材形位精度，测量旋压纹深度的实施过程中对管材无损伤；
（2）本发明为大直径薄壁管材后续表面处理提供了关键的基础数据，对精确控制抛光过程、提高管材尺寸精度和成品率具有实用价值和重要工程意义，也有助于调整和改进旋压工艺和工模具结构，减小旋压纹深度，减少抛光量；
（3）本发明实施方便，易于操作，采用的镶样机、抛光机和测试设备均为现有通用，无需购置专用设备，投资小，经济可靠；本发明首次用于精确测量大直径薄壁管材旋压纹深度；
（4）本发明主要针对壁厚为0.4～0.5mm和直径为Φ200mm～Φ600mm的大直径薄壁管材，亦适用于壁厚为更薄或稍厚，直径更大或更小的薄壁管材，本发明的适用性强。
附图说明
图1为金相镶样中试样放置示意图；
图2为旋压纹深度示意图；
图3为实施例1旋压大直径薄壁管材旋压纹深度在扫描电镜上的测量结果；
图4为实施例2旋压大直径薄壁管材旋压纹深度在扫描电镜上的测量结果；
图5为实施例3旋压大直径薄壁管材旋压纹深度在扫描电镜上的测量结果；
图中：1-试样；2-金相镶样机的圆柱腔体；3-圆柱腔体的底面。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
本发明测量旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的方法具体包括以下步骤：
（1）高精度大直径薄壁管材的外径为Φ200mm～Φ600mm，壁厚为0.4～0.5mm。为了测量该管材旋压纹的深度，首先清洗干净旋压大直径薄壁管材，在线切割机的装卡部位和托架上铺垫棉毡等软体，将管材轻轻平放在线切割机的装卡部位和托架上，然后将准备好的胎具轻轻塞入管材，胎具直径和管材内径相同，采用线切割机上的装卡工装，固定管材，与管材接触工装部位全部垫棉毡等软体，以免碰伤管材；装卡工作完成后，使用线切割机进行线切割，切出圆环；轻轻松动装卡工装，轻轻取出胎具，轻轻将管材从线切割机上拿下，并时刻关注周围环境，以免管材与周围坚硬的东西相接触，碰伤或划伤管材，特别要说明的是，大直径薄壁管材旋压或热处理后，一定要轻拿轻放，随时注意周围环境，避免装卡、搬运和放置不当，造成管材划伤、压椭，碰扁等缺陷；
（2）将步骤（1）所得半圆环试样清洗干净，放到铺垫棉毡的水平台上，管材内壁一侧朝下，在试样上面铺垫棉毡，将表面光滑的平板放在棉毡上面，校平试样；
（3）在步骤（2）校平的试样上面划线，沿着旋压纹方向和垂直旋压纹方向划线，画出正方形或长方形，正方形或长方形的边长根据扫描电镜和金相显微镜等设备测试放置试样的大小确定（如15×15mm或15×10mm等）；按照划线，在线切割机切割出正方形或长方形小试样；
（4）如图1所示，将步骤（3）所得正方形或长方形试样1放入金相镶样机圆柱腔体2的圆柱腔体中间，试样旋压纹平行方向与金相镶样机圆柱腔体2的圆柱面平行，与圆柱腔体的底面3垂直，将金相镶嵌粉缓慢的倒入圆柱腔体2中，始终保持试样在圆柱腔体2的中间，然后按照金相制作的方法镶样和抛光；亦可采用义齿基托树脂（自凝固牙托水和粉）镶样，将试样放入塑料管的中间，将牙托粉倒入塑料管，然后注入牙托水，待牙托粉凝固后，按照金相制作方法抛光；
（5）将步骤（4）所得抛光镶嵌试样，在扫描电镜、金相显微镜和光学影像测量仪等测试设备上，直接测量管材厚度方向上（管材外表面）旋压纹波峰和波谷到管材内壁的距离，然后计算得到旋压纹深度，如图2所示，旋压纹深度△h=h1-h2。在扫描电镜上测试距离时，需要在镶嵌试样上提前粘贴导电胶。
本发明可以针对壁厚为0.4～0.5mm和直径为Φ200mm～Φ600mm的大直径薄壁管材，亦适用于壁厚为更薄或稍厚，直径更大或更小的薄壁管材。。
实施例1
大直径薄壁管材的直径为Ф600mm，壁厚为0.49mm，长度为1500mm，线切割成15×10mm长方片，经镶样，抛光，在扫描电镜上测量测量结果，如图3所示，旋压纹深度为0.024mm（24μm）左右。
实施例2
大直径薄壁管材的直径为Ф400mm，壁厚为0.44mm，长度为3000mm，线切割成15×15mm长方片，经镶样，抛光，在扫描电镜上测量测量结果，如图4所示，旋压纹深度为0.012mm（12μm）左右。
实施例3
大直径薄壁管材的直径为Ф200mm，壁厚为0.47mm，长度为4000mm，线切割成15×10mm长方片，经镶样，抛光，在扫描电镜上测量测量结果，如图5所示，旋压纹深度为0.032mm（32μm）左右。
Claims (7)
1.一种旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的测量方法，其特征在于，具体测量方法包括如下步骤：
(1)在旋压大直径薄壁管材内放入胎具，切割圆环，并将圆环从中间切开，得到半圆环试样；
(2)将半圆环试样的管材内壁一侧朝下，放到铺垫棉毡的水平台上，在试样另一侧铺垫棉毡，将平板压在铺垫棉毡的试样上面，校平试样；
(3)在校平的试样上切出正方形或长方形试样；
(4)将正方形或长方形试样镶样、金相抛光；所述镶样为热镶或冷镶，热镶的温度为150℃；
(5)在测试设备上测量旋压纹波峰和波谷到管材内壁的距离，然后计算出旋压纹深度。
2.根据权利要求1所述的一种旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的测量方法，其特征在于，步骤(1)中所述旋压大直径薄壁管材的壁厚为0.4～0.5mm，直径为200mm～600mm。
3.根据权利要求1所述的一种旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的测量方法，其特征在于，步骤(1)中所述胎具的直径与旋压大直径薄壁管材的内径相同。
4.根据权利要求1所述的一种旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的测量方法，其特征在于，步骤(1)中所述切割在线切割机上进行。
5.根据权利要求1所述的一种旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的测量方法，其特征在于，所述热镶在金相镶样机上进行；所述冷镶的嵌料为义齿基托树脂。
6.根据权利要求5所述的一种旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的测量方法，其特征在于，将管材试样放在所述金相镶样机的圆柱腔体中进行热镶，管材试样旋压纹的平行方向与金相镶样机圆柱腔体的圆柱面平行，与圆柱腔体的底面垂直。
7.根据权利要求1所述的一种旋压大直径薄壁管材旋压纹深度的测量方法，其特征在于，步骤(5)中所述测试设备选自扫描电镜、金相显微镜或光学影像测量仪中的任何一种。
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