CN106311859A - 石英粉作压力传递介质的厚壁三通热压轴向补偿成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明石英粉作压力传递介质的厚壁三通热压轴向补偿成型方法，包括1）准备模具；2）准备坯料；3）配制专用固体填料及装料：专用固体填料以100～140目干燥石英砂为主，加重量为干燥石英砂重量的18%～22%的干燥石墨粉配合而成；填料装填前应烘干，之后装在管材内以超过200T以上的压力进行压实；4）准备补偿挡板；5） 准备设备；6）加热；7）润滑：润滑时务必要保证模具作业面全部得到润滑，且至少有0.2mm的润滑涂层；8） 压制成形。本发明操作简单，工序少、生产效率高、产品壁厚均匀，外观成型美观，工期短、制造成本低。
Description
技术领域：
本发明涉及的是一种采用石英粉作压力传递介质的厚壁（壁厚至少为20mm）三通热压轴向补偿成型方法。
背景技术：
目前热压三通通用的方法是将比产品规格大的管子加热后压扁，再放在模具中将旁通挤压，拉拔成型的径向补偿工艺。而对薄壁的三通通常采用冷压轴向补偿工艺。在冷压三通过程中，压力机在直管两端挤压，与此同时通过液压泵在直管内充满高压油，于是直管产生轴向流动在直管一侧沿模具产生鼓包形成三通的旁通。由于金属在室温条件下强度高，一台几千吨的压力机只能成型管壁较薄的三通。如果在1100℃左右热压成型，金属的强度仅室温条件的10%不到，则可成型壁厚厚几倍的三通。问题是这时无法提供直管内的高压，直管变形过程中易产生折皱。要解决这个问题就得有高温金属液压泵，目前还无法解决。如果将低熔点金属熔化倒入直管，密封后压制，则具有危险性，而且还有液态金属的侵蚀问题。成型后还要重新加热熔化管内金属才能得到通过产品，成本昂贵。于是用石英粉作为压力传递介质应运而生，用石英粉替代低熔点金属没有危险性，石英粉在1100℃左右很稳定不侵蚀三通本体，且成本低。
发明内容：
本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种操作简单，工序少，生产效率高，产品壁厚均匀，外观成型美观，工期短，制造成本低的采用石英粉作压力传递介质厚壁三通热压轴向补偿成型的方法。
本发明的目的是这样来实现的：
1、石英粉作压力传递介质的厚壁三通热压轴向补偿成型方法，包括以下步骤：
1）准备模具：
三通模具选用高温强度高、韧性好、耐磨、耐冷热疲劳的材料，在形位尺寸加工到位后，还应该进行表面硬化处理（淬火或渗氮等，至少在工作面），以确保工作面硬度达HRC40～45；
2 ）准备坯料：坯料选择轧制管材，选择壁厚时应考虑旁通成型造成的减薄量，一般情况下直通壁厚会增加，旁通壁厚会减薄，减薄量会根据旁通直径大小有所差异，坯料内、外表面应平整、光滑，端面应经加工平齐；
3）配制专用固体填料及装料：
专用固体填料以100～140目干燥石英砂为主，加重量为干燥石英砂重量的18%～22%的干燥石墨粉配合而成；填料装填前应烘干，之后装在管材内以超过200T以上的压力进行压实；
4）准备补偿挡板：
补偿挡板一方面用于密封管材，以免内部介质漏出，一方面用于管材热膨胀和补偿固体介质受压后形成的空间，补偿挡板应是经加工的平板，且材质与管材相同，与装有干燥石英砂和干燥石墨粉的管材焊接连接；
5） 准备设备：
设备必须使用带有双侧缸的三通专用压力机，压机额定压力至少为2000T，设备压制速度至少为150mm/min，同时主模合模，以及卸压速度都要快；
6）加热：
进入模具前对于碳钢、不锈钢材料加热至950～1150℃，保温时间根据材质、工件壁厚来计算，工件加热的同时，模具预热200～300℃；
7） 润滑：
保证模具作业面全部得到润滑，且至少有0.2mm以上的润滑涂层；
8） 压制成形，包括：
①坯料出炉；
②装入模具：
③快速合模：
④侧缸同步压制；
⑤压制尺寸到位，侧缸同退；
⑥主缸卸压退回、上下模分开；
⑦下缸顶出工件；
⑧从模具中吊出工件。
本发明方法采用在三通专用压机上，将填有干燥石英砂和干燥石墨粉的管材加热后放在三通模具内进行轴向压制，形成工序少，操作简单，相较于以往的热压径向补偿工艺，火次大量减少，生产效率高，而且产品壁厚均匀、外观成型美观，工期缩短、制造成本大大降低。
附图说明：
图1为工件在模具中的压制示意图。
具体实施方式：
本实施例石英粉作压力传递介质的厚壁 三通热压轴向补偿成型方法，包括以下步骤：
1）模具准备：
三通模具选用40CrMo合金锻件，在形位尺寸加工到位后，进行表面硬化处理后硬度HRC42；
2）准备坯料：材质20#钢，尺寸：Φ420mm×47mm×1080mm；
3）配制专用固体填料及装料：
专用固体填料采用100～140目干燥石英砂，加重量为干燥石英砂重量的20%的干燥石墨粉配合而成；填料装填前烘干，之后装在管材内以700t的压力机的进行压实；
4）准备补偿挡板：
补偿挡板一方面用于密封管材，以免内部介质漏出，一方面用于管材热膨胀和补偿固体介质受压后形成的空间，补偿挡板两面加工的平板，材质20#钢，与装有干燥石墨粉和干燥石英砂的管材焊接连接；
5） 准备设备：
设备必须使用带有双侧缸的三通专用压力机，压机额定压力为2000T，设备要求压制速度为150mm/min，同时主模合模，以及卸压速度都要快；
6）加热：
进入模具前对坯材料加热至1100℃，保温时间90分钟，模具预热至200℃；
7） 润滑：
热作润滑以石墨粉加机油为润滑剂，涂抹整个模具内表面，润滑涂层至少为0.2mm；
8） 压制成形（参见图1）：
①坯料出炉；
②装入模具；
③快速合模；
④侧缸同步压制；
⑤压制尺寸到位，侧缸同退；
⑥主缸卸压退回、上下模分开；
⑦下缸顶出工件；
⑧从模具中吊出工件。
图1中序号1、2、3、4、5、6分别为工件、固体专用填料、上模、下模、补偿挡板、压力头。
本实施例中：
制造标准：GB12459—2005；
三通规格：DN400 SCH160；
坯料尺寸：直管Φ420 x 47 x 1080；
材质：20钢。
制造过程简述：将装好填料的坯料加热到1100℃，保温90分钟出炉压制。
压后结构尺寸如下：外径Ø426 mm，直通长660mm，旁通中心高310mm，完全满足标准对尺寸加工的需要。加工后形位尺寸完全满足标准要求，最薄壁厚41mm。
产品主要机械性能：
抗拉强度 σb (MPa)：425；
屈服强度 σs (MPa)：255；
伸长率 δ5 (%)：27。
结论：本实施例方法制备的工件无论从形位尺寸、产品性能及表面均满足标准要求。
上述实施例是对本发明的上述内容作进一步说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.石英粉作压力传递介质的厚壁三通热压轴向补偿成型方法，包括以下步骤：
1）准备模具：
三通模具选用高温强度高、韧性好、耐磨、耐冷热疲劳的材料，在形位尺寸加工到位后，进行表面硬化处理，以确保工作面硬度达HRC40～45；
2）准备坯料：坯料选择轧制管材，坯料内、外表面应平整、光滑，端面应经加工平齐；
3）配制专用固体填料及装料：
专用固体填料以100～140目干燥石英砂为主，加重量为干燥石英砂重量的18%～22%的干燥石墨粉配合而成；填料装填前应烘干，之后装在管材内以超过200T的压力进行压实；
4）准备补偿挡板：
补偿挡板应是经加工的平板，且材质与管材相同，与装有干燥石英砂和干燥石墨粉的管材焊接连接；
5）准备设备：
设备必须使用带有双侧缸的三通专用压力机，压机额定压力至少为2000T，设备压制速度至少为150mm/min，同时主模合模以及卸压速度都要快；
6）加热：
进入模具前对于碳钢、不锈钢材料加热至950～1150℃，保温时间根据材质、工件壁厚来计算，工件加热的同时，模具预热200～300℃；
7）润滑：
保证模具作业面全部得到润滑，且至少有0.2mm的润滑涂层；
8）压制成形，包括：
①坯料出炉；
②装入模具：
③快速合模：
④侧缸同步压制；
⑤压制尺寸到位，侧缸同退；
⑥主缸卸压退回、上下模分开；
⑦下缸顶出工件；
⑧从模具中吊出工件。
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| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20210709 Granted publication date: 20180306 |
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Addressee: Fan Rong Document name: Notice of termination of proceedings |
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Effective date of registration: 20231127 Granted publication date: 20180306 |