CN106439276A - 一种抗弯曲金属软管及其制备方法 - Google Patents

一种抗弯曲金属软管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗弯曲金属软管及其制备方法，包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；金属软管由网体部分和两端连接接头焊接而成，网体由金属波纹管、接管、环、钢丝网套焊接而成。(1)本发明所述金属软管从结构、工艺等方面继承现役金属软管的成熟技术，降低研制风险；(2)本发明所述金属软管静态弯曲半径满足在发动机上的安装和固定要求，工作时的最小曲率半径符合动态弯曲半径要求；(3)本发明所述金属软管能够满足发动机的位移补偿要求。

Description

一种抗弯曲金属软管及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，涉及一种金属连接管，尤其涉及一种抗弯曲金属软管及其制备方法。
背景技术
金属软管具有质量轻、体积小、承压高、耐腐蚀、耐高低温、抗疲劳、柔性好等优点，能够吸收振动，补偿安装偏移和管线位移，广泛应用于航空、航天、船舶和兵器等领域。目前在航空发动机上的金属软管多用于补偿制造偏差和热偏差，而补偿较大运动位移在国内的大中型涡喷、涡扇发动机研制中尚未应用。
受金属波纹管的结构限制，金属软管不能过度弯曲和承受轴向载荷，在承受扭曲应力或交变应力时，寿命会大大缩短。因此，金属软管需要在发动机上的有限空间内合理安装和固定，同时还要满足运动位移补偿要求，难度较大。
此外，现有典型的连接管结构是无缝铜管，大管径铜管结构弯曲强度低，在作为连接管安装排线弯曲时易变形进而减少管内制冷介质的流量。当前空调和制冷行业中已有焊接异径连接管和整体异(等)径双头连接管应用，该结构连接管有效克服了原有连接管的缺点和不足，具有明显的改善。但是焊接异径连接管接头有泄漏隐患，焊接后管内表面产生的氧化皮和焊渣不易去除，在冷媒的长期冲刷下脱落易堵塞制冷系统造成设备故障，且同整体异(等)径双头连接管或工艺复杂、或管内流体截面偏小、或弯曲点受限制等不足的情况。
发明内容
本发明的目的：为了克服现有技术的缺陷，针对现有发动机连接管的不足，提供一种一种抗弯曲金属软管及其制备方法，具有良好的承压和抗弯曲性能，且无泄漏隐患，工艺流程短、制造简单，全螺旋波纹管可在任何部位折弯而管内截面不变的金属软管。
技术方案：一种抗弯曲金属软管，包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁16～35份、铝8～17份、锡青铜3～9份、钛3～11份、碳化硅6～11份、二氧化硅2～5份、氧化铝1～5份。
优选的，所述金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁28份、铝15份、锡青铜6份、钛8份、碳化硅9份、二氧化硅3份、氧化铝4份。
一种抗弯曲金属软管的制备方法，金属软管由网体部分和两端连接接头焊接而成，网体由金属波纹管、接管、环、钢丝网套焊接而成；所述金属波纹管的制备过程如下：
(1)基体制备：将铁投入金属熔炉中，在温度为1800～2300℃条件下熔融，然后向其中投入铝和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1535℃，保温2～6小时，获得基体；
(2)外加剂制备：将碳化硅、二氧化硅和氧化铝混合后研磨成粉末，粉磨粒径为50～120目，将钛在1660～1700℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1020～1180℃，制备获得外加剂；
(3)粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至1660～1820℃，保温5～20分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深1.6～2.8mm，螺旋槽间距7～8.5mm，螺旋角20～35°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧7～11mm，过渡圆弧至管端直径14.6～14.78mm，制得粗坯金属波纹管；
(4)机械打磨：将步骤(3)获得的粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑；
(5)机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－10～－20℃下进行冷冻处理1～3小时；
(6)清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为3～11％的硫酸铵水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
优选的，步骤(1)基体制备：将铁投入金属熔炉中，在温度为2050℃条件下熔融，然后向其中投入铝和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1535℃，保温4小时，获得基体。
优选的，步骤(2)中外加剂制备：将碳化硅、二氧化硅和氧化铝混合后研磨成粉末，粉磨粒径为80目，将钛在1685℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1100℃，制备获得外加剂。
优选的，步骤(3)中粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至1780℃，保温16分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深2.4mm，螺旋槽间距7.8mm，螺旋角28°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧9mm，过渡圆弧至管端直径14.72mm，制得粗坯金属波纹管。
优选的，步骤(5)中机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－18℃下进行冷冻处理2小时。
优选的，步骤(6)中清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为8％的硫酸铵水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
有益效果：(1)本发明所述金属软管从结构、工艺等方面继承现役金属软管的成熟技术，降低研制风险；(2)本发明所述金属软管静态弯曲半径满足在发动机上的安装和固定要求，工作时的最小曲率半径符合动态弯曲半径要求；(3)本发明所述金属软管能够满足发动机的位移补偿要求。
具体实施方式
实施例1
一种抗弯曲金属软管，包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁16份、铝8份、锡青铜3份、钛3份、碳化硅6份、二氧化硅2份、氧化铝1份。
一种抗弯曲金属软管的制备方法，金属软管由网体部分和两端连接接头焊接而成，网体由金属波纹管、接管、环、钢丝网套焊接而成；所述金属波纹管的制备过程如下：
(1)基体制备：将铁投入金属熔炉中，在温度为1800℃条件下熔融，然后向其中投入铝和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1535℃，保温2小时，获得基体；
(2)外加剂制备：将碳化硅、二氧化硅和氧化铝混合后研磨成粉末，粉磨粒径为50目，将钛在1660℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1020℃，制备获得外加剂；
(3)粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至1660℃，保温5分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深1.6mm，螺旋槽间距7mm，螺旋角20°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧7mm，过渡圆弧至管端直径14.6mm，制得粗坯金属波纹管；
(4)机械打磨：将步骤(3)获得的粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑；
(5)机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－10℃下进行冷冻处理1小时；
(6)清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为3％的硫酸铵水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
实施例2
一种抗弯曲金属软管，包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁28份、铝15份、锡青铜6份、钛8份、碳化硅9份、二氧化硅3份、氧化铝4份。
一种抗弯曲金属软管的制备方法，金属软管由网体部分和两端连接接头焊接而成，网体由金属波纹管、接管、环、钢丝网套焊接而成；所述金属波纹管的制备过程如下：
(1)基体制备：将铁投入金属熔炉中，在温度为2050℃条件下熔融，然后向其中投入铝和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1535℃，保温4小时，获得基体；
(2)外加剂制备：将碳化硅、二氧化硅和氧化铝混合后研磨成粉末，粉磨粒径为80目，将钛在1685℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1100℃，制备获得外加剂；
(3)粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至1780℃，保温16分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深2.4mm，螺旋槽间距7.8mm，螺旋角28°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧9mm，过渡圆弧至管端直径14.72mm，制得粗坯金属波纹管；
(4)机械打磨：将步骤(3)获得的粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑；
(5)机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－18℃下进行冷冻处理2小时；
(6)清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为8％的硫酸铵水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
实施例3
一种抗弯曲金属软管，包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁35份、铝17份、锡青铜9份、钛11份、碳化硅11份、二氧化硅5份、氧化铝5份。
一种抗弯曲金属软管的制备方法，金属软管由网体部分和两端连接接头焊接而成，网体由金属波纹管、接管、环、钢丝网套焊接而成；所述金属波纹管的制备过程如下：
(1)基体制备：将铁投入金属熔炉中，在温度为2300℃条件下熔融，然后向其中投入铝和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1535℃，保温6小时，获得基体；
(2)外加剂制备：将碳化硅、二氧化硅和氧化铝混合后研磨成粉末，粉磨粒径为120目，将钛在1700℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1180℃，制备获得外加剂；
(3)粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至1820℃，保温20分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深2.8mm，螺旋槽间距8.5mm，螺旋角35°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧11mm，过渡圆弧至管端直径14.78mm，制得粗坯金属波纹管；
(4)机械打磨：将步骤(3)获得的粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑；
(5)机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－20℃下进行冷冻处理3小时；
(6)清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为11％的硫酸铵水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
对实施例1～3制备获得的金属软管进行性能检测，结果如下表所示：
实施例1 实施例2 实施例3
软管通径/mm 10 10 10
相对位移/mm －3 0 －6
曲率半径/mm 11.23 7.86 10.45

Claims (8)

1.一种抗弯曲金属软管，其特征在于，包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁16～35份、铝8～17份、锡青铜3～9份、钛3～11份、碳化硅6～11份、二氧化硅2～5份、氧化铝1～5份。
2.根据权利要求1所述的一种抗弯曲金属软管，其特征在于，所述金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁28份、铝15份、锡青铜6份、钛8份、碳化硅9份、二氧化硅3份、氧化铝4份。
3.权利要求1所述的一种抗弯曲金属软管的制备方法，其特征在于，金属软管由网体部分和两端连接接头焊接而成，网体由金属波纹管、接管、环、钢丝网套焊接而成；所述金属波纹管的制备过程如下：
(1)基体制备：将铁投入金属熔炉中，在温度为1800～2300℃条件下熔融，然后向其中投入铝和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1535℃，保温2～6小时，获得基体；
(2)外加剂制备：将碳化硅、二氧化硅和氧化铝混合后研磨成粉末，粉磨粒径为50～120目，将钛在1660～1700℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1020～1180℃，制备获得外加剂；
(3)粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至1660～1820℃，保温5～20分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深1.6～2.8mm，螺旋槽间距7～8.5mm，螺旋角20～35°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧7～11mm，过渡圆弧至管端直径14.6～14.78mm，制得粗坯金属波纹管；
(4)机械打磨：将步骤(3)获得的粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑；
(5)机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－10～－20℃下进行冷冻处理1～3小时；
(6)清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为3～11％的硫酸铵水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
4.根据权利要求3所述的一种抗弯曲金属软管的制备方法，其特征在于，步骤(1)基体制备：将铁投入金属熔炉中，在温度为2050℃条件下熔融，然后向其中投入铝和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1535℃，保温4小时，获得基体。
5.根据权利要求3所述的一种抗弯曲金属软管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中外加剂制备：将碳化硅、二氧化硅和氧化铝混合后研磨成粉末，粉磨粒径为80目，将钛在1685℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1100℃，制备获得外加剂。
6.根据权利要求3所述的一种抗弯曲金属软管的制备方法，其特征在于，步骤(3)中粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至1780℃，保温16分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深2.4mm，螺旋槽间距7.8mm，螺旋角28°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧9mm，过渡圆弧至管端直径14.72mm，制得粗坯金属波纹管。
7.根据权利要求3所述的一种抗弯曲金属软管的制备方法，其特征在于，步骤(5)中机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－18℃下进行冷冻处理2小时。
8.根据权利要求3所述的一种抗弯曲金属软管的制备方法，其特征在于，步骤(6)中清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为8％的硫酸铵水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
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