CN108273866B - 一种无缝管件及其制备方法 - Google Patents

一种无缝管件及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108273866B
CN108273866B CN201810077527.2A CN201810077527A CN108273866B CN 108273866 B CN108273866 B CN 108273866B CN 201810077527 A CN201810077527 A CN 201810077527A CN 108273866 B CN108273866 B CN 108273866B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipe
spinning
pipe fitting
finish forge
ontology
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810077527.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108273866A (zh
Inventor
张晏龙
陈忠粮
马明
王座
李剋蒙
张翔
陈少航
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yantai Tai Hai Mstar Technology Ltd
Original Assignee
Yantai Tai Hai Mstar Technology Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yantai Tai Hai Mstar Technology Ltd filed Critical Yantai Tai Hai Mstar Technology Ltd
Priority to CN201810077527.2A priority Critical patent/CN108273866B/zh
Publication of CN108273866A publication Critical patent/CN108273866A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108273866B publication Critical patent/CN108273866B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/30—Finishing tubes, e.g. sizing, burnishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning
    • B21D22/16—Spinning over shaping mandrels or formers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/002—Hybrid process, e.g. forging following casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/10—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of tubular bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/02—Rigid pipes of metal
    • F16L9/04—Reinforced pipes
    • F16L9/047—Reinforced pipes comprising reinforcement rings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明涉及一种无缝管件，包括一体成型的筒体，所述筒体的内壁上设有多个环形加强筋，所述环形加强筋与所述筒体呈一体结构；还涉及上述无缝管件的制备方法，包括如下步骤：步骤1、制备坯料；步骤2、反挤压制粗管坯；步骤3、精锻拔管，形成精锻管坯；步骤4、对精锻管坯进行热处理；步骤5、旋压制备管件本体，通过减薄旋压设备将精锻管坯减薄至所需厚度，形成管件本体；步骤6、在管件本体内壁制备环形加强筋，将管件本体放入加强筋旋压设备内，进行旋压，形成内壁带环形加强筋的管件；形成无缝管件的内壁上有一体成型的环形加强筋，增加了管件的承压能力，且管件外部美观，易安装，且节约材料，成本低。

Description

一种无缝管件及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种管件及其制备方法，特别涉及一种无缝管件及其制备方法。
背景技术
钛及钛合金因其具有低密度、高比强、耐高温、耐腐蚀、无磁性、生物相容性好等优异的综合性能，在航空、航天、航海、石油、化工、医疗等领域得到广泛的应用。以往潜艇用高压气瓶为钢制，随着科技的进步，钛合金因其特殊的优势开始进入潜艇用气瓶领域，新一代潜艇用钛合金气瓶在性能和容量上提出了更高的要求，要求达到40MPa级甚至以上的承压设计要求，且容量达到400L以上，因此对钛合金材料的制造工艺及设备能力提出了更高的要求。
现有的无缝钛合金管一般采用热轧或冷拔的方式生产，采用热轧的方式制备无缝钛管，尤其是制备直径大于200mm的无缝钛管，壁厚不均、成材率低，且因内外表面渗气层的存在导致内外表面质量差、缺陷多，尤其是内表面缺陷难以去除；冷拔钛管工序复杂、成本高、产量低。
无论是冷拔还是热轧，生产出的管件都无内筋，在能够达到一定承压能力的前提，势必导致管件壁厚较大，而现有技术中，又无制备带内筋管件的方法；容易想到的有如下两种方法制备带内筋的无缝管件：一是直接将内筋焊接在管件的内壁上，但是焊接易导致材料的变形，影响材料的承压能力,焊接工艺复杂，对设备要求较高，投入成本较大；二是采用机加工，将管件内壁多余的材料铣掉，形成内筋，该方法材料浪费严重，成本较高，且对于直径较大的管件，机加工设备难以实现。
在现有技术中，有管件外壁带环形加强筋的设计，一般是采用机加工的方法，形成外部的环形加强筋，该方法制成的环形加强筋虽然也能够起到加强管件承压能力的效果，但是会影响管件的美观及安装要求，且机加工去除多余材料形成外部环形加强筋，浪费材料，即使切除的材料能够回收利用，回收利用也需要浪费很多的成本。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种带环形加强筋的无缝管件。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种无缝管件，包括一体成型的筒体，所述筒体的内壁上设有多个环形加强筋。
本发明中无缝管件的有益效果是：无缝管件的内壁上设有环形加强筋，一是保证了管件外部的美观、易安装等特点，二是增加了管件的承压能力。
进一步，所述环形加强筋与所述筒体呈一体结构。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：在同样壁厚的情况下，一体结构的承压能力较大，管壁不会因为焊接而变形，不会降低其自身材料的承压能力。
进一步，相邻两个所述环形加强筋的间距在50～1000mm之间。
本发明还涉及一种上述无缝管件的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、制备圆柱形坯料；
步骤2、反挤压制粗管坯，利用反挤压原理，制备粗管坯，所述粗管坯的内径200～500mm之间，壁厚在70～100mm之间，长度在1000～2500mm之间；
步骤3、精锻拔管，将反挤压制得的粗管坯进行精锻，形成精锻管坯，所述精锻管坯的长度在3000～9000mm之间，壁厚在40～80mm之间，首先，将粗管坯放入加热炉内进行加热，1000℃～1050℃并保温热透，然后，取出粗管坯，判断其内壁表面质量是否满足精锻要求，不满足时，先镗内孔，再进行后续步骤，满足时，直接进行后续的步骤，后续的步骤包括：内孔除磷、串芯棒及径向锻造；在整个精锻的过程中保持温度在1000℃～800℃，后期温度下降时进行感应补温，保证近等温锻造；
步骤4、对精锻管坯进行热处理；
步骤5、旋压制备管件本体，通过减薄旋压设备将精锻管坯减薄至所需厚度，形成管件本体，壁厚在2～35mm之间，长度在500～12000mm之间；其中，所述减薄旋压设备是指通过旋压能够对管件的管壁进行减薄的设备。
步骤6、在管件本体内壁制备环形加强筋，形成管件；将管件本体放入加强筋旋压设备内，所述加强筋旋压设备包括第一主轴箱、内旋筒、侧床体和移动支撑设备，所述第一主轴箱带动所述内旋筒转动，所述侧床体包括侧床本体和旋轮伸臂，所述侧床本体能够带动所述旋轮伸臂沿所述管件本体的轴向和径向运动，所述旋轮伸臂包括竖直臂和水平臂，所述竖直臂的一端连接在所述侧床本体上，另一端连接所述水平臂的一端，所述水平臂的另一端设有内旋轮，所述内旋轮与所述水平臂可转动连接，所述水平臂可伸入所述内旋筒内，且所述水平臂的长度不小于所述内旋筒的长度；所述内旋轮的内径在50～125mm之间，与所述管件本体的内径之比在0.1～0.5之间；所述内旋筒的长度大于所述管件本体的长度；
所述移动支撑设备包括移动机构、支撑臂和外旋轮，所述外旋轮可转动的设置在所述支撑臂一端，所述支撑臂连接在所述移动机构上，所述移动机构能够带动所述支撑臂沿所述管件本体的轴向及径向移动；所述外旋轮和所述内旋轮的尺寸一致，且所述外旋轮和所述内旋轮分别压靠在所述内旋筒的外壁上和管件本体的内壁上，所述管件本体固定在所述内旋筒内，所述内旋筒的内径与所述管件本体的外径相适配；具体步骤如下：
步骤6.1、将管件本体放入内旋筒内，将外旋轮与内旋轮调节到管件本体的一端，调节第一主轴箱的转速，即第一主轴箱输出轴的转速，所述第一主轴箱的输出轴转速控制在30～400rpm之间，同时调节侧床体的轴向移动速度及内旋轮的旋压深度，侧床体的轴向移动速度控制在20～150mm/min之间，内旋轮的旋压深度控制在2～5mm之间，并使移动支撑设备上的外旋轮，使所述外旋轮与所述内旋轮始终对齐；
步骤6.2、首先，启动第一主轴箱、侧床体及移动支撑设备，并按如下步骤加工：1)内旋轮及外旋轮沿所述管件本体的轴向运动，移动一段距离L0，2)使内旋轮退出并越过一个环形加强筋的宽度L1后，L1一般取5～50mm，再使内旋轮先径向移动达到旋压深度，然后使内旋轮和外旋轮继续沿轴向移动旋压，并旋压移动距离L2，L2为相邻两个环形加强筋之间的间距，L2一般取50～1000mm；3)重复上述步骤2)，直到旋压到所述管件本体的另一端，完成第一道次旋压；其中L2不小于L0；
步骤6.3、调整内旋轮的高度，每道次旋压开始之前都要调整内旋轮的高度，使内旋轮升高一个旋压深度的距离，即每道次的旋压深度一致，重复步骤1)—步骤3)，进行多道次旋压，直至管件本体内的环形加强筋的厚度达到要求为止，完成管件的制备。
本发明中制备方法的有益效果是：采用该方法能够制备出与管件一体成型的内部环形加强筋，制成的管件承压能力较大，且避免了焊接产生的变形；另外，不需要机加工，不用去除材料，在同样壁厚的情况下，更加节约材料，外表更加美观，更易安装。
进一步，所述无缝管件为钛合金无缝管件。
进一步，步骤1中制备圆柱形坯料的具体方法如下：
首先制备初始坯料，采用VAR熔炼(真空自耗电极电弧熔炼)技术，将各合金元素按照配比进行熔炼，并保证形成的初始坯料化学成分(以重量百分比计)满足：
合金元素：Al5.5％～6.5％、Zr1.5％～2.5％、Nb2.5％～3.5％、Mo0.6％～1.5％，杂质元素Fe≤0.25％、Si≤0.15％、C≤0.1％、N≤0.05％、H≤0.015％、O≤0.2％，其他单一元素≤0.1％、其他元素总和≤0.3％，剩余元素为Ti；
对初始坯料表面进行机加工，去除表面连皮和皮下缺陷，并打磨清理过渡剧变的凹陷区，使之平滑过渡；
然后，制备圆柱形坯料，采用自由锻造或径向锻造方法对坯料进行开坯，形成圆柱形坯料，锻造1火次，所述火次是指在锻造过程中，入炉加热的次数，锻比2～3之间，锻造温度在1060℃～750℃之间。
进一步，步骤2中，反挤压制粗管坯时，挤压圆柱形坯料的过程中保持圆柱形坯料的温度控制在1000℃～950℃之间，具体步骤如下：
步骤2.1、将圆柱形坯料装入加热炉内，加热至1000℃～1050℃并保温热透；
步骤2.2、取出圆柱形坯料，对其进行表面除磷，然后在其表面涂抹润滑剂；
步骤2.3、将涂抹润滑剂后的圆柱形坯料迅速装入反挤压模具内，冲头挤压圆柱形坯料，形成盲管；
步骤2.4、将盲管放至盲管冲底工装中，利用压力机将盲管冲底，形成通管，即粗管坯。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：相较于坯料穿孔轧制所得钛合金管件力学性能更优异，组织更加均匀。
进一步，步骤2中，圆柱形坯料自加热炉加热后取出至装入反挤压模具进行反挤压操作的中间过程不超过60s，以减少圆柱形坯料温度下降。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：减少圆柱形坯料温度的下降，保证反挤压过程的挤压温度。
进一步，步骤5中，利用减薄旋压设备对精锻管坯进行管壁旋压减薄，所述减薄旋压设备包括第二主轴箱、芯模、顶紧装置及两个对称设置的所述移动支撑设备，所述芯模的长度大于所述精锻管坯的长度，所述芯模的外径与所述精锻管坯的内径相适配，所述第二主轴箱与所述芯模连接，并带动所述芯模转动；
对精锻管坯的旋压减薄具体步骤如下：首先,将长度合适的精锻管坯装夹至所述芯模上，并通过顶紧装置顶紧所述芯模；所述精锻管坯的上方和下方设有两个对称设置的移动支撑设备；
然后，调整各参数，包括第二主轴箱的转速、旋压深度和移动支撑设备在精锻管坯轴向上的移动速度，第二主轴箱的转速控制在30～500rmp之间、旋压深度控制在2～5mm之间，移动支撑设备在精锻管坯轴向上的移动速度控制在在20～150mm/min之间；
接着，启动第二主轴箱及移动支撑设备，开始对精锻管坯进行该道次的减薄；
最后，在上一道次的减薄旋压完成之后，再次调整两个外旋轮之间的距离，进行下一道次的减薄处理，每道次的旋压深度一致，直至减薄至所需厚度，形成管件本体。
采用上述进一步技术方案的有益效果是：采用旋压减薄制备管件本体，一是相较于板料卷焊管件，能够得到无缝的管件本体，大大提高零件的可靠性，且能够节省成本，二是相较于热轧得到的管件，表面质量好，成材率高，三是相较于冷拔制得的管件，工序简单、产量高。
进一步，在步骤4后，还包括对精锻管坯进行机加工、UT检测及分切的步骤，机加工使精锻管坯的外壁见光，两端齐平，对机加工后管件进行UT检测，确保无缺陷，而后按照需求分切至所需长度。
进一步，步骤4中，采用再结晶退火，将步骤3中得到的精锻管坯放入加入炉中，并进行加热，升温速度不高于100℃/h，升温至800～850℃时，进行保温，保温时间按每50mm保温75min计，其中50mm是指管坯壁厚；保温结束后，对其进行空冷，直至室温；
采用上述进一步技术方案的有益效果是：采用再结晶退火，能够消除精锻管坯应力及加工硬化，稳定组织，降低硬度，提高塑性，
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图2为本发明中步骤5制备管件本体时的状态示意图；
图3为本发明中步骤6制备管件环形加强筋时的状态示意图；
图4为本发明中坯料的结构示意图；
图5为本发明中粗管坯的结构示意图；
图6为本发明中精锻管坯的结构示意图；
图7为本发明中管件本体的结构示意图；
图8为本发明中管件的剖面示意图；
图9为本发明中反挤压制粗管坯的状态示意图；
在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：1、坯料，2、粗管坯，3、精锻管坯，4、管件本体，5、第一主轴箱，6、侧床体，6-1、侧床本体，6-2、旋轮伸臂，6-21、竖直臂，6-22、水平臂，6-3、内旋轮，7、移动支撑设备，7-1、外旋轮，8、内旋筒，9、第二主轴箱，10、芯模，11、顶紧装置，12、管件，12-1、环形加强筋，13、反挤压模具，14、冲头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图8所示，一种无缝管件12，包括一体成型的筒体，所述筒体的内壁上设有多个环形加强筋，所述环形加强筋12-1与所述筒体呈一体结构，相邻两个所述环形加强筋12-1的间距在500～1000mm之间。
本发明还涉及上述无缝管件12的制备方法，如图1-图7所示，一种上述无缝管件的制备方法，以Ti80钛合金高压气瓶所用钛合金管件为例，Ti80钛合金高压气瓶的外径为500mm，长度为3000mm,包括如下步骤：
步骤1、制备圆柱形坯料，
首先，制备初始坯料，采用VAR熔炼技术，将各合金元素按照配比进行熔炼，并保证形成的初始坯料化学成分(以重量百分比计)满足：
合金元素：Al5.5％～6.5％、Zr1.5％～2.5％、Nb2.5％～3.5％、Mo0.6％～1.5％，杂质元素Fe≤0.25％、Si≤0.15％、C≤0.1％、N≤0.05％、H≤0.015％、O≤0.2％，其他单一元素≤0.1％、其他元素总和≤0.3％，剩余元素为Ti；
对初始坯料表面进行机加工，去除表面连皮和皮下缺陷，并打磨清理过渡剧变的凹陷区，使之平滑过渡；
然后，制备圆柱形坯料，采用自由锻造或径向锻造方法对初始坯料1进行开坯，形成圆柱形坯料，所述坯料如图4所示，锻造1火次，所述火次是指在锻造过程中，入炉加热的次数，锻比2～3之间，锻造温度在1060℃～750℃之间；
步骤2、反挤压制粗管坯2，利用反挤压原理，制备粗管坯2，所述粗管坯2的内径450mm，壁厚在90mm，长度在2200mm；
挤压圆柱形坯料1的过程中保持圆柱形坯料1的温度控制在1000℃～950℃，具体步骤如下：
步骤2.1、将圆柱形坯料1装入加热炉内，加热至1000℃～1050℃并保温热透；
步骤2.2、取出圆柱形坯料1，对其进行表面除磷，然后在其表面涂抹润滑剂；
步骤2.3、将涂抹润滑剂后的圆柱形坯料1迅速装入反挤压模具13内，圆柱形坯料1自加热炉加热后取出至装入反挤压模具13进行反挤压操作的中间过程不超过60s，以减少圆柱形坯料1温度下降，利用冲头14挤压圆柱形坯料1，形成盲管；如图9所示；
步骤2.4、将盲管放至盲管冲底工装中，利用压力机将盲管冲底，形成通管，即粗管坯2，如图5所示。
步骤3、精锻拔管，将反挤压制得的粗管坯2进行精锻，形成精锻管坯3，首先，将粗管坯2放入加热炉内进行加热，1000℃～1050℃并保温热透，然后，取出粗管坯2，判断其内壁表面质量是否满足精锻要求，不满足时，先镗内孔，再进行后续步骤，满足时，直接进行后续的步骤，后续的步骤包括：内孔除磷、串芯棒及径向锻造，最终形成精锻管坯3，精锻管坯的内径为430mm,长度为4400mm，壁厚约为50mm，由于芯棒的直径要小于所述粗管坯的内径，故精锻之后，精锻管坯的内径小于粗管坯的内径，如图6所示；在整个精锻的过程中保持温度在1000℃～800℃，后期温度下降时进行感应补温，保证近等温锻造；
步骤4、对精锻管坯3进行热处理，采用再结晶退火，将步骤3中得到的精锻管坯3放入加入炉中，并进行加热，升温速度不高于100℃/h，升温至820℃时，进行保温，保温时间135min，在保温期间，温度一直处于810～830℃之间，保温结束后，对其进行空冷，直至室温；
还包括对精锻管坯进行机加工、UT检测及分切的步骤，机加工使精锻管坯的外壁见光，两端齐平，对机加工后管件进行UT检测，确保无缺陷，而后按照需求分切成两段，每段长2200mm。
步骤5、旋压制备管件本体4，如图2所示，通过减薄旋压设备将精锻管坯减薄至所需厚度，形成管件本体4，所述管件本体4的内径440mm，为满足旋压内径尺寸及粗糙度的要求，精锻完后的精锻管坯3镗一刀内孔，此时内径变为440mm，在经过减薄旋压后壁厚30mm左右，长度3500mm左右；其中，所述减薄旋压设备是指通过旋压能够对管件的管壁进行减薄的设备；
所述减薄旋压设备包括第二主轴箱9、芯模10、顶紧装置11及两个对称设置的所述移动支撑设备7，所述芯模10的长度大于所述精锻管坯3的长度，所述芯模10的外径与所述精锻管坯3的内径相适配，所述第二主轴箱9与所述芯模10连接，并带动所述芯模10转动；
具体步骤如下：首先,将长度合适的精锻管坯3装夹至所述芯模10上，并通过顶紧装置11顶紧所述芯模10；所述精锻管坯3的上方和下方设有两个对称设置的移动支撑设备7；
然后，调整各参数，包括第二主轴箱9的转速、旋压深度和移动支撑设备7在精锻管坯3轴向上的移动速度，调节第二主轴箱的转速为100rmp、旋压深度为3mm，移动支撑设备在精锻管坯轴向上的移动速度为50mm/min，所述旋压深度为该道次减薄之前与减薄之后的管件壁厚差，旋压深度由两个外旋轮7-1之间的距离控制；
接着，启动第二主轴箱及移动支撑设备7，开始对精锻管坯3进行该道次的减薄；
最后，在上一道次的减薄旋压完成之后，再次调整两个外旋轮之间的距离，进行下一道次的减薄处理，每道次的旋压深度一致，直至减薄至所需厚度，形成管件本体4，如图7所示。
步骤6、如图3所示，在管件本体4内壁制备环形加强筋12-1，形成管件12，如图8所示；将管件本体4放入加强筋旋压设备内，所述加强筋旋压设备包括第一主轴箱5、内旋筒8、侧床体6和移动支撑设备7，所述第一主轴箱5带动所述内旋筒8转动，所述侧床体6包括侧床本体6-1和旋轮伸臂6-2，所述侧床本体6-1能够带动所述旋轮伸臂6-2沿所述管件本体4的轴向和径向运动，所述旋轮伸臂6-2包括竖直臂6-21和水平臂6-22，所述竖直臂6-21的一端连接在所述侧床本体6-1上，另一端连接所述水平臂6-22的一端，所述水平臂6-22的另一端设有内旋轮6-3，所述内旋轮6-3与所述水平臂6-22可转动连接，所述水平臂6-22可伸入所述内旋筒8内，且所述水平臂6-22的长度不小于所述内旋筒8的长度；所述内旋轮的内径在60mm左右。
所述移动支撑设备7包括移动机构、支撑臂和外旋轮7-1，所述外旋轮7-1可转动的设置在所述支撑臂一端，所述支撑臂连接在所述移动机构上，所述移动机构能够带动所述支撑臂沿所述管件本体4的轴向及径向移动；所述外旋轮7-1和所述内旋轮6-3的尺寸一致，且所述外旋轮7-1和所述内旋轮6-3分别压靠在所述内旋筒8的外壁上和管件本体4的内壁上，所述管件本体4固定在所述内旋筒8内，所述内旋筒8的内径与所述管件本体4的外径相适配；具体步骤如下：
步骤6.1、将管件本体4放入内旋筒8内，将外旋轮与内旋轮调节到管件本体的一端，如图3所示，在图3中管件本体的右端，调节第一主轴箱5的转速，调节所述第一主轴箱5的转速为100rpm，同时调节侧床体6的轴向移动速度及内旋轮6-3的旋压深度，侧床体的轴向移动速度为50mm/min，内旋轮的旋压深度为3mm，并使移动支撑设备上的外旋轮7-1始终与内旋轮6-3对齐；
步骤6.2、首先，启动第一主轴箱5、侧床体6及移动支撑设备7，并按如下步骤加工：1)内旋轮6-3及外旋轮7-1沿所述管件本体的轴向运动，移动一段距离L0后，L0＝200mm，2)使内旋轮6-3退出并越过一个环形加强筋的宽度L1后，L1一般取20mm，再使内旋轮6-3先径向移动达到旋压深度，然后使内旋轮6-3和外旋轮7-1继续沿轴向移动旋压，并旋压移动距离L2，L2为相邻两个环形加强筋之间的间距，L2＝200mm；3)重复上述步骤2)，直到旋压到所述管件本体的另一端，完成第一道次旋压；
步骤6.3、调整内旋轮的高度，每道次旋压开始之前都要调整内旋轮的高度，使内旋轮升高一个旋压深度的距离，即每道次的旋压深度一致，重复步骤1)—步骤3)，进行多道次旋压，直至管件本体内的环形加强筋的厚度达到要求为止，完成管件的制备，管件的外径在500mm，内筋的厚度为12mm，需要4道次的旋压形成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无缝管件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、制备圆柱形坯料；
步骤2、反挤压制粗管坯，利用反挤压原理，制备粗管坯；
步骤3、精锻拔管，将反挤压制得的粗管坯进行精锻，形成精锻管坯，精锻过程中温度保持在1000℃～800℃；
步骤4、对精锻管坯进行热处理；
步骤5、旋压制备管件本体，通过减薄旋压设备将精锻管坯减薄至所需厚度，形成管件本体；
步骤6、在管件本体内壁制备环形加强筋，形成管件；将管件本体放入加强筋旋压设备内，所述加强筋旋压设备包括第一主轴箱、内旋筒、侧床体和移动支撑设备，所述第一主轴箱带动所述内旋筒转动，所述侧床体包括侧床本体和旋轮伸臂，所述侧床本体能够带动所述旋轮伸臂沿所述管件本体的轴向和径向运动，所述旋轮伸臂包括竖直臂和水平臂，所述水平臂可伸入所述内旋筒内，且所述水平臂的长度不小于所述内旋筒的长度，所述水平臂的一端设有内旋轮；
所述移动支撑设备包括移动机构、支撑臂和外旋轮，所述外旋轮可转动的设置在所述支撑臂一端，所述支撑臂连接在所述移动机构上，所述移动机构能够带动所述支撑臂沿所述管件本体的轴向及径向移动；所述外旋轮和所述内旋轮分别压靠在所述内旋筒的外壁上和管件本体的内壁上，所述管件本体固定在所述内旋筒内，所述内旋筒的内径与所述管件本体的外径相适配；具体步骤如下：
步骤6.1、将管件本体放入内旋筒内，将外旋轮与内旋轮调节到管件本体的一端，再调节第一主轴箱的转速，同时调节侧床体的轴向移动速度及内旋轮的旋压深度，并使移动支撑设备上的外旋轮，使所述外旋轮与所述内旋轮始终对齐；
步骤6.2、首先，启动第一主轴箱、侧床体及移动支撑设备，并按如下步骤加工：1)内旋轮及外旋轮沿所述管件本体的轴向运动，移动一段距离L0，2)使内旋轮退出并越过一个环形加强筋的宽度L1后，再使内旋轮先径向移动达到旋压深度，然后使内旋轮和外旋轮继续沿轴向移动旋压，并旋压移动距离L2，L2为相邻两个环形加强筋之间的间距；3)重复上述步骤2)，直到旋压到所述管件本体的另一端，完成第一道次旋压；
步骤6.3、调整内旋轮的高度，重复步骤1)至步骤3)，进行多道次旋压；直至管件本体内的环形加强筋的厚度达到要求为止。
2.根据权利要求1所述的无缝管件的制备方法，其特征在于，所述无缝管件为钛合金无缝管件。
3.根据权利要求2所述的无缝管件的制备方法，其特征在于，步骤1中制备初始坯料的具体方法如下：
首先制备初始坯料，采用VAR熔炼技术，将各合金元素按照配比进行熔炼，并保证形成的初始坯料化学成分以重量百分比计满足：
合金元素：Al5.5％～6.5％、Zr1.5％～2.5％、Nb2.5％～3.5％、Mo0.6％～1.5％，杂质元素Fe≤0.25％、Si≤0.15％、C≤0.1％、N≤0.05％、H≤0.015％、O≤0.2％，其他单一元素≤0.1％、其他元素总和≤0.3％，剩余元素为Ti；
对初始坯料表面进行机加工，去除表面连皮和皮下缺陷，并打磨清理过渡剧变的凹陷区，使之平滑过渡；
然后，制备圆柱形坯料，采用自由锻造或径向锻造方法对初始坯料进行开坯，形成圆柱形坯料，锻造1火次，锻比2～3之间，锻造温度在1060℃～750℃之间。
4.根据权利要求1-3任一项所述的无缝管件的制备方法，其特征在于，步骤2中，反挤压制粗管坯时，挤压圆柱形坯料的过程中，保持圆柱形坯料的温度控制在1000℃～950℃之间，具体步骤如下：
步骤2.1、将圆柱形坯料装入加热炉内，加热至1000℃～1050℃并保温热透；
步骤2.2、取出圆柱形坯料，对其进行表面除磷，然后在其表面涂抹润滑剂；
步骤2.3、将涂抹润滑剂后的圆柱形坯料迅速装入反挤压模具内，冲头挤压圆柱形坯料，形成盲管；
步骤2.4、将盲管放至盲管冲底工装中，利用压力机将盲管冲底，形成通管，即粗管坯。
5.根据权利要求4所述的无缝管件的制备方法，其特征在于，步骤2中，圆柱形坯料自加热炉加热后取出至装入反挤压模具进行反挤压操作的中间过程不超过60s，以减少圆柱形坯料温度下降。
6.根据权利要求5所述的无缝管件的制备方法，其特征在于，步骤5中，利用减薄旋压设备对精锻管坯进行管壁旋压减薄，所述减薄旋压设备包括第二主轴箱、芯模、顶紧装置及两个对称设置的所述移动支撑设备，所述芯模的长度大于所述精锻管坯的长度，所述芯模的外径与所述精锻管坯的内径相适配，所述第二主轴箱与所述芯模连接，并带动所述芯模转动；
对精锻管坯的旋压减薄具体步骤如下：首先,将长度合适的精锻管坯装夹至所述芯模上，并通过顶紧装置顶紧所述芯模；所述精锻管坯的上方和下方设有两个对称设置的移动支撑设备；
然后，调整各参数，包括第二主轴箱的转速、两个外旋轮的位置和移动支撑设备沿精锻管坯轴向上的移动速度，两个外旋轮之间的最小距离小于所述精锻管坯的外直径；
接着，启动第二主轴箱及移动支撑设备，开始对精锻管坯进行该道次的减薄；
最后，在上一道次的减薄旋压完成之后，再次调整两个外旋轮之间的最小距离，进行下一道次的减薄处理，直至减薄至所需厚度，形成管件本体。
7.根据权利要求6所述的无缝管件的制备方法，其特征在于，在步骤4后，还包括对精锻管坯进行机加工、UT检测及分切的步骤，机加工使精锻管坯的外壁见光，两端齐平，对机加工后管件进行UT检测，确保无缺陷，而后按照需求分切至所需长度。
CN201810077527.2A 2018-01-26 2018-01-26 一种无缝管件及其制备方法 Active CN108273866B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810077527.2A CN108273866B (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种无缝管件及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810077527.2A CN108273866B (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种无缝管件及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108273866A CN108273866A (zh) 2018-07-13
CN108273866B true CN108273866B (zh) 2019-10-18

Family

ID=62805303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810077527.2A Active CN108273866B (zh) 2018-01-26 2018-01-26 一种无缝管件及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108273866B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109175052B (zh) * 2018-10-16 2024-02-02 山西众立法兰有限公司 内外轮对旋机
CN109175054B (zh) * 2018-10-16 2024-02-02 山西众立法兰有限公司 内旋式旋压机
CN110586730B (zh) * 2019-09-17 2021-06-29 上海交通大学 带内壁纵向筋筒形件成品及其成形方法
CN113118351B (zh) * 2019-12-31 2024-06-11 上海新闵新能源科技股份有限公司 一种多通管件锻造方法
CN112404894B (zh) * 2020-10-26 2022-03-01 英特派铂业股份有限公司 大长径比、小口径、超薄铂或铂铑合金坩埚制备方法
CN112439806A (zh) * 2020-10-30 2021-03-05 湖南湘投金天科技集团有限责任公司 一种钛合金无缝管材的制备方法
CN113020386B (zh) * 2021-03-01 2022-03-15 上海交通大学 多级外筋筒体旋挤成形设备及方法
CN113500181B (zh) * 2021-08-24 2022-08-30 中南大学 一种加筋筒壳的旋挤成形方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2542231B2 (ja) * 1988-01-30 1996-10-09 タキロン株式会社 合成樹脂製チュ―ブ及びリブ付き合成樹脂管の製造方法
US5690167A (en) * 1994-12-05 1997-11-25 High Performance Tube, Inc. Inner ribbed tube of hard metal and method
CN102764841B (zh) * 2012-07-19 2014-05-14 西北工业大学 一种成形带环形内加强筋回转体薄壁件的芯模及成形方法
CN104525890B (zh) * 2014-12-26 2016-06-29 西安交通大学 潜艇环肋圆柱壳的对轮旋压应变诱发法的半固态制造工艺
CN104625633B (zh) * 2014-12-26 2016-11-09 西安交通大学 潜艇环肋圆柱壳的模环旋压应变诱发法的半固态制造工艺
CN104759502B (zh) * 2015-03-17 2017-11-03 中国科学院金属研究所 一种带螺旋内筋铝或铝合金管的加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108273866A (zh) 2018-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108273866B (zh) 一种无缝管件及其制备方法
CN108188301B (zh) 一种无缝高压气瓶的制备方法及气瓶
EP3881948B1 (en) Coreless spinning machining method for large-proportion multi-variable-diameter hollow shaft
US20080066517A1 (en) Method for bending metal material, bending machine, bending-equipment line, and bent product
CA2682815C (en) Method of manufacturing a bent product and an apparatus and a continuous line for manufacturing the same
US8863565B2 (en) Three-dimensionally bending machine, bending-equipment line, and bent product
CN102615223B (zh) 同时辗扩两个梯形截面法兰环锻件的方法
CN102615224B (zh) 内台阶截面环件径轴向轧制成形的方法
CN104998949B (zh) 一种小应变制备纳米/超细晶筒形件的成形方法
CN108160709B (zh) 一种钛合金热轧无缝管生产系统及其生产工艺
CN104959501B (zh) 一种tc4钛合金薄壁环件的加工方法
DE102005024627A1 (de) Vakuumgestütztes Verfahren und Vorrichtung zum Umformen eines im Wesentlichen flächigen Rohlings aus Metall zu einem dünnwandigen Schalenkörper sowie deren Verwendung
CN102581062B (zh) 一种无缝化钛及钛合金焊接管的生产方法
CN105619085A (zh) 直径914mm大容积钢质无缝气瓶生产工艺
CN106623484B (zh) 轴承钢无缝钢管的制作方法
CN102925656A (zh) 一种支承辊预热处理方法
CN103231218B (zh) 一种钛合金管材的快速制备方法
AU2019303619A1 (en) Corner-thickened cold/hot composite formation square/rectangular steel pipe and preparation method therefor
CN107309318B (zh) 板料径向差温旋压装置及工艺方法
CN109570238B (zh) 一种轧辊表面粗糙度强化及优化控制方法
CN112404894B (zh) 大长径比、小口径、超薄铂或铂铑合金坩埚制备方法
JP2003211901A (ja) 自動車用ホイールの製造方法
CN105385830A (zh) 一种斜轧球磨钢球封闭罐式控冷回火一体装置
CN110773577B (zh) 一种厚壁环件差温轧制温控方法
Homberg et al. Manufacturing of complex functional graded workpieceswith the friction-spinning process

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant