CN106944495A - 一种超大尺寸双相不锈钢三通整体成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超大尺寸双相不锈钢三通整体成形方法,包括以下步骤:1)、将坯料压扁,坯料截面呈椭圆形,增大压扁后的坯料感应加热面积,以利于更多的材料参与变形;2)、热压成形之前向坯料(1)的内部填充准流态耐高温陶瓷介质(4);3)、热压成形时上模(1)沿径向对坯料进行压制;同时,轴向补料推杆(5)沿轴向推动材料向支管流动;成形过程中,轴向补料和径向压制同时进行;4)、热压成形后拔制过程分多个道次完成,每次所用拔制工具的拔制芯的外径逐渐减小。本发明中在径向补料、轴向补料以及局部拉拔过程中,调节变形量及应变速率,实现铁素体和奥氏体相变的双向转化诱导,通过诱导相变实现整体塑性的提高,实现铁素体和奥氏体的高温协同变形。
Description
技术领域
本发明属于热压成形技术领域,特别涉及一种超大尺寸双相不锈钢三通整体成形方法。
背景技术
双相不锈钢同时包含有铁素体和奥氏体两相组织,使其同时具有铁素体钢和奥氏体钢的特性。其具有的优良特性主要包括:1)优异的耐应力腐蚀性能和高的耐酸腐蚀性能;2)特别良好的耐孔蚀性能和耐缝隙腐蚀性能;3)良好的耐疲劳腐蚀和磨损腐蚀性能;4)良好的综合力学性能;5)良好的可焊性能等。超大尺寸三通管是工程管路系统的重要组成部分,在现代管件生产的份额中占有很大的比例,其不仅可以改变管路中介质流动的方向,而且可以提高管路柔顺性,缓解管件振动和约束力,补偿热膨胀所带来的负效应,从而对提高整个管路系统的稳定性起着重要的作用。
现有的超大尺寸三通制造方法主要包括单纯热压法及成形成T形三通后再对夹角实施调整的方法。中国专利CN102139438B公开了一种三通管热压成形法,其采用对焊接成形的管坯进行直接热压的成形方法。采用这种方法成形三通管时,通常会存在支管高度较低的缺陷。中国专利CN100445627C公开了一种Y形热压三通的成形方法,该方法采用先将管坯热压制成T形三通,再对加热后的T形三通主管与支管之间的夹角进行调整的方法制得了Y形三通。该方法容易导致三通主管与支管过渡处的材料严重变形,并且造成截面畸变,进而导致整体壁厚分布不均。
发明内容
本发明所要解决的问题在于克服上述的缺陷,提供一种壁厚均匀,主管与支管连接处过渡圆滑的超大尺寸双相不锈钢三通的成形方法。
本发明的技术方案如下:
一种超大尺寸双相不锈钢三通整体成形方法,包括以下步骤:
1)、将坯料压扁,坯料截面呈椭圆形,增大压扁后的坯料感应加热面积,以利于更多的材料参与变形;
2)、热压成形之前向坯料(1)的内部填充准流态耐高温陶瓷介质(4);
3)、热压成形时上模(1)沿径向对坯料进行压制;同时,轴向补料推杆(5)沿轴向推动材料向支管流动;成形过程中,轴向补料和径向压制同时进行;
4)、热压成形后拔制过程分多个道次完成,每次所用拔制工具的拔制芯的外径逐渐减小。
所述的成形方法,所述步骤1)中坯料加热的面积占坯料总面积的3/4。
所述的成形方法,所述步骤1)中感应加热温度范围为1000℃-1200℃。
所述的成形方法,所述步骤3)中控制上模径向压制的速度在8mm/s-20mm/s的区间内,轴向补料速度在10mm/s-20mm/s的区间内,以实现材料整体向支管方向流动。
所述的成形方法,所述步骤4)中所用的拔制工具包括可拆卸拉杆以及拔制芯,可拆卸拉杆与拔制芯之间采用螺纹连接,所述拔制芯为半圆球形。
所述的成形方法,所述步骤4)中三道次拔制过程中所用拔制芯的外径尺寸分别为0.75~0.8D,0.8~0.95D,D。
所述的成形方法,所述步骤3),措施4)中在径向补料,轴向补料,多道次拉拔过程中,调节管坯变形量及应变速率,实现奥氏体向高温铁素体的转变诱导,成形后三通管中高温铁素体的含量不低于75%,支管高度不低于0.6倍的主管直径。
所述的成形方法,具体包括以下步骤:
第一步、根据所要成形的三通管的尺寸确定坯料(1)的尺寸,其中坯料直径为1.5~2倍的三通管主管直径D,坯料长度为1.5~1.75倍的三通管主管长度;
第二步、将坯料压扁,截面为近似椭圆形,截面椭圆短轴长度为三通管主管直径D;
第三步、对压扁后的坯料成形部位进行感应加热(加热温度1100℃),坯料加热面分布在截面椭圆短轴的两侧,左侧全部加热,右侧仅加热与左侧相连接的一部分,总的加热面积占三通管总面积的3/4;
第四步、将感应加热后的坯料(3)放置在下模(2)上,其中,椭圆形的长轴垂直于下模,短轴水平,感应加热区域朝向下模放置以便于材料向下模上的支管流动;
第五步、闭合上模(1),使其与坯料上表面恰好接触;
第六步、向坯料(1)的内部填充准流态耐高温陶瓷介质(4);
第七步、使密封装置(6)缓慢向坯料运动,同时持续向坯料内部填充准流态耐高温陶瓷介质直至密封装置(6)将充满耐高温陶瓷介质的坯料完全密闭;该步中密封装置包括坯料左右两个方向的密封挡板,将装满耐高温陶瓷介质的坯料密封于上模(1)及下模(2)之间;
第八步、启动液压设备,带动上模(1)沿长轴方向对坯料进行压制;同时,启动轴向补料推杆(5),使其沿轴向推动坯料向支管流动;成形过程中,轴向补料和径向压制同时进行;
第九步、鼓包过程完成后,卸去上下模,取出鼓包后的管坯;
第十步、在管坯的鼓包位置切一小口,使拉拔工具的可拆卸拉杆穿过该小口,并与放置于管坯内部的拉拔工具的拔制芯通过螺纹相连;
第十一步、拔制过程分三道次完成,每次所用拔制芯的外径依次增大;
第十二步、对拔制后的三通管进行切边,表面清理操作,完成成形过程。
所述的成形方法,所述第八步中,径向压制速度为16mm/s,轴向补料速度为15mm/s。
所述的成形方法,所述第十一步中,每次所用拔制芯的外径分别为0.8D,0.95D,D。
有益效果:
1、本发明在超大尺寸三通管的成形过程中首次综合采用了:①径向补料与轴向补料同步进行;②管坯局部加热区域超过管坯总表面积的1/2;③管材内部施加内压的措施,实现了材料整体向支管方向流动,提高了主管及支管的壁厚均匀性。
2、本发明中设计了变拔制芯直径的多道次拉拔工具,提高了成形后支管的高度。
3、本发明中在径向补料、轴向补料以及局部拉拔过程中,调节变形量及应变速率,实现铁素体和奥氏体相变的双向转化诱导,通过诱导相变实现整体塑性的提高,实现铁素体和奥氏体的高温协同变形。
附图说明
图1、三通管热压成形装备示意图;
图2、坯料压扁示意图;
图3、鼓包拉拔示意图;
图中,1-上模、2-下模、3-压扁后的管坯、4-准流态耐高温陶瓷介质、5-径向补料推杆、6-密封装置、7-可拆卸拉杆、8-拔制芯;
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明进行详细说明。
一种超大尺寸(三通主管公称直径≥DN700)双相不锈钢三通整体成形方法,包括以下步骤:
第一步、根据所要成形的三通管的尺寸确定坯料(1)的尺寸,其中坯料直径为1.5~2倍的三通管主管直径D(外径),坯料长度为1.5~1.75倍的三通管主管长度;
第二步、将坯料压扁,截面为近似椭圆形,截面椭圆短轴长度为三通管主管直径D;
第三步、对压扁后的坯料成形部位进行感应加热,坯料加热面分布在截面椭圆短轴的两侧,左侧全部加热,右侧仅加热与左侧相连接的一部分,总的加热面积占三通管总面积的3/4,感应加热温度为1100℃;
第四步、将感应加热后的坯料(3)放置在下模(2)上,其中,椭圆形的长轴垂直于下模,短轴水平,感应加热区域朝向下模放置以便于材料向下模上的支管流动;
第五步、闭合上模(1),使其与坯料上表面恰好接触;
第六步、向坯料(1)的内部填充准流态耐高温陶瓷介质(4);
第七步、使密封装置(6)缓慢向坯料运动,同时持续向坯料内部填充准流态耐高温陶瓷介质直至密封装置(6)将充满耐高温陶瓷介质的坯料完全密闭。该步中密封装置包括坯料左右两个方向的密封挡板,将装满耐高温陶瓷介质的坯料密封于上模(1)及下模(2)之间;
第八步、启动液压设备,带动上模(1)沿长轴方向对坯料进行压制。同时,启动轴向补料推杆(5),使其沿轴向推动坯料向支管流动。成形过程中,轴向补料和径向压制同时进行,径向压制速度为16mm/s,轴向补料速度为15mm/s;
第九步、鼓包过程完成后,卸去上下模,取出鼓包后的管坯;
第十步、在管坯的鼓包位置切一小口,使拉拔工具的可拆卸拉杆穿过该小口,并与放置于管坯内部的拉拔工具的拔制芯通过螺纹相连;
第十一步、拔制过程分三道次完成,每次所用拔制芯的外径分别为0.8D,0.95D,D。
第十二步、对拔制后的三通管进行切边,表面清理操作,完成成形过程。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种超大尺寸双相不锈钢三通整体成形方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、将坯料压扁,坯料截面呈椭圆形,增大压扁后的坯料感应加热面积,以利于更多的材料参与变形;
2)、热压成形之前向坯料(1)的内部填充准流态耐高温陶瓷介质(4);
3)、热压成形时上模(1)沿径向对坯料进行压制;同时,轴向补料推杆(5)沿轴向推动材料向支管流动;成形过程中,轴向补料和径向压制同时进行;
4)、热压成形后拔制过程分多个道次完成,每次所用拔制工具的拔制芯的外径逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的成形方法,其特征在于:所述步骤1)中坯料加热的面积占坯料总面积的3/4。
3.根据权利要求2所述的成形方法,其特征在于:所述步骤1)中感应加热温度范围为1000℃-1200℃。
4.根据权利要求3所述的成形方法,其特征在于:所述步骤3)中控制上模径向压制的速度在8mm/s-20mm/s的区间内,轴向补料速度在10mm/s-20mm/s的区间内,以实现材料整体向支管方向流动。
5.根据权利要求4所述的成形方法,其特征在于:所述步骤4)中所用的拔制工具包括可拆卸拉杆以及拔制芯,可拆卸拉杆与拔制芯之间采用螺纹连接,所述拔制芯为半圆球形。
6.根据权利要求5所述的成形方法,其特征在于:所述步骤4)中三道次拔制过程中所用拔制芯的外径尺寸分别为0.75~0.8D,0.8~0.95D,D。
7.根据权利要求6所述的成形方法,其特征在于:所述步骤3),措施4)中在径向补料,轴向补料,多道次拉拔过程中,调节管坯变形量及应变速率,实现奥氏体向高温铁素体的转变诱导,成形后三通管中高温铁素体的含量不低于75%,支管高度不低于0.6倍的主管直径。
8.根据权利要求1所述的成形方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
第一步、根据所要成形的三通管的尺寸确定坯料(1)的尺寸,其中坯料直径为1.5~2倍的三通管主管直径D,坯料长度为1.5~1.75倍的三通管主管长度;
第二步、将坯料压扁,截面为近似椭圆形,截面椭圆短轴长度为三通管主管直径D;
第三步、对压扁后的坯料成形部位进行感应加热,坯料加热面分布在截面椭圆短轴的两侧,左侧全部加热,右侧仅加热与左侧相连接的一部分,总的加热面积占三通管总面积的3/4;
第四步、将感应加热后的坯料(3)放置在下模(2)上,其中,椭圆形的长轴垂直于下模,短轴水平,感应加热区域朝向下模放置以便于材料向下模上的支管流动;
第五步、闭合上模(1),使其与坯料上表面恰好接触;
第六步、向坯料(1)的内部填充准流态耐高温陶瓷介质(4);
第七步、使密封装置(6)缓慢向坯料运动,同时持续向坯料内部填充准流态耐高温陶瓷介质直至密封装置(6)将充满耐高温陶瓷介质的坯料完全密闭;该步中密封装置包括坯料左右两个方向的密封挡板,将装满耐高温陶瓷介质的坯料密封于上模(1)及下模(2)之间;
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第十一步、拔制过程分三道次完成,每次所用拔制芯的外径依次增大;
第十二步、对拔制后的三通管进行切边,表面清理操作,完成成形过程。
9.根据权利要求1所述的成形方法,其特征在于,所述第八步中,径向压制速度为16mm/s,轴向补料速度为15mm/s。
10.根据权利要求1所述的成形方法,其特征在于,所述第十一步中,每次所用拔制芯的外径分别为0.8D,0.95D,D。
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