CN110434556B - 管状零件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管状零件的制造方法，属于机械加工领域。所述制造方法包括：在金属板上绘制多条压制线；所述金属板的厚度等于所述管状零件的壁厚，所述金属板的长度等于所述管状零件的长度；每条所述压制线平行于所述金属板的长度方向，所述多条压制线沿所述金属板的宽度方向间隔设置；分别按照每条所述压制线压制所述金属板，使所述金属板呈半环形；在所述金属板的两端形成坡口；将两个所述金属板的坡口相抵进行焊接，形成所述管状零件。本发明通过多次压制实现小口径厚壁长管状零件的制造。

Description

管状零件的制造方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种管状零件的制造方法。

背景技术

管状零件是一种广泛应用在机械装置中的零件。常规的管状零件通常采用先将金属板卷制成型，再焊接固定的方式进行制造。但是当管状零件的内径较小、管壁较厚、长度较长时，如一种管状零件的外径为250mm，内径为200mm，管壁厚度为25mm，长度为3000mm，金属板在卷制成管状零件的过程中往往难以成型。即使勉强成型，焊接处也会承受很大的作用力，导致焊接固定的焊缝裂开。因此，现有管状零件的制造工艺无法实现小口径厚壁长管状零件的制造。

发明内容

本发明实施例提供了一种管状零件的制造方法，能够实现小口径厚壁长管状零件的制造。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种管状零件的制造方法，所述制造方法包括：

在金属板上绘制多条压制线；所述金属板的厚度等于所述管状零件的壁厚，所述金属板的长度等于所述管状零件的长度；每条所述压制线平行于所述金属板的长度方向，所述多条压制线沿所述金属板的宽度方向间隔设置；

分别按照每条所述压制线压制所述金属板，使所述金属板呈半环形；

在所述金属板的两端形成坡口；

将两个所述金属板的坡口相抵进行焊接，形成所述管状零件。

可选地，所述分别按照每条所述压制线压制所述金属板，包括：

提供一油压机；所述油压机包括液压油缸、压头和底座，所述底座上设有可容纳所述压头的凹槽，所述压头与所述凹槽相对设置，所述液压油缸的活塞杆与所述压头固定连接，所述液压油缸的活塞杆的轴线穿过所述凹槽；

将所述金属板放置在所述凹槽上，所述多条压制线的延伸方向与所述凹槽的延伸方向平行，且所述多条压制线朝向所述压头；

依次将所述压头抵在每条压制线上对所述金属板施加压力，所述凹槽与所述金属板的接触点对所述金属板产生支撑力，所述金属板在所述压力和所述支撑力的作用下弯折。

进一步地，所述压头与所述凹槽相对设置的部分为半圆柱体结构，所述半圆柱体结构的轴线与所述凹槽的延伸方向平行。

更进一步地，所述凹槽的开口处呈圆弧形。

可选地，所述制造方法还包括：

提供一圆弧形检查样板，所述圆弧形检查样板的直径等于所述管状零件的内径；

将所述圆弧形检查样板放置在所述金属板上，检查所述金属板和所述圆弧形检查样板之间的间隙。

进一步地，所述制造方法还包括：

当所述金属板和所述圆弧形检查样板之间的间隙大于标准值时，重新压制所述金属板。

可选地，在所述将两个所述金属板的坡口相抵进行焊接之前，所述制造方法还包括：

提供一内支撑体和外调整环；所述内支撑体为圆柱体结构，所述圆柱体结构的直径等于所述管状零件的内径，所述外调整环上间隔设有多个调整螺栓；

将两个所述金属板套设在所述内支撑体外，所述外调整环套设在两个所述金属板外；

锁紧所述多个调整螺栓，将两个所述金属板压在所述内支撑体上，使两个所述金属板的弧度与所述内支撑体的弧度一致。

进一步地，所述将两个所述金属板套设在所述内支撑体外，所述外调整环套设在两个所述金属板外，包括：

将一个所述金属板的外环面放置在工装垫块上；

将所述内支撑体放置在所述金属板的内环面上；

将另一个所述金属板的内环面放置在所述内支撑体上；

将所述外调整环套设在两个所述金属板外。

可选地，所述将两个所述金属板的坡口相抵进行焊接，包括：

采用如下工艺参数的氩弧焊在两个所述金属板的坡口所围的空间内打底焊：

填充金属的材料为ER5356，填充金属的直径为4mm，焊接电流为260A～300A，电弧电压为21V～23V，焊接速度为30cm/min～35cm/min，保护气流量为20L/min～25L/min；

采用如下工艺参数的MIG焊在两个所述金属板的坡口所围的空间内对称施焊：

第1层～第2层时，填充金属的材料为ER5356，填充金属的直径为1.6mm，焊接电流为220A～240A，电弧电压为24V～26V，焊接速度为40cm/min～45cm/min，保护气流量为15L/min～20L/min；第3层以上时，填充金属的材料为ER5356，填充金属的直径为1.6mm，焊接电流为240A～260A，电弧电压为24V～28V，焊接速度为40cm/min～45cm/min，保护气流量为15L/min～20L/min。

可选地，所述制造方法还包括：

在所述金属板上绘制坡口线，所述坡口线用于在所述金属板的两端形成坡口时指示坡口的形成位置。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在金属板的不同区域上绘制压制线，并分别按照每条压制线对金属板进行压制，将一次卷制成型改为多次压制而成，因此很容易使金属板整体弯成半环形，加上金属板只需要完成半环形，弯折程度比一次卷制形成的环形低得多，从而进一步降低了金属板弯折的难度，很容易成型，因此可以有效解决管状零件难以成型的问题，同时也降低了焊接处承受的作用力。而且管状零件由两个半环形金属板焊接而成，焊接处承受的作用力被分散，可以进一步减小焊接处承受的作用力，从而有效避免焊缝裂开。另外，将金属板整体完成半环形，实现上最为方便。综上，本发明实施例提供的制造方法可以有效且方便地实现小口径厚壁长管状零件的制造。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种管状零件的制造方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的金属板的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的管状零件的主视图；

图4是本发明实施例提供的管状零件的侧视图；

图5是本发明实施例提供的油压机的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的圆弧形检查样板的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的金属板形成坡口之后的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的内支撑体的主视图；

图9是本发明实施例提供的内支撑体的侧视图；

图10是本发明实施例提供的外调整环的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的本发明实施例提供的两个金属板、内支撑体和外调整环设置方式的示意图；

图12是本发明实施例提供的本发明实施例提供的两个金属板、内支撑体和外调整环设置方式的示意图；

图13是本发明实施例提供的本发明实施例提供的两个金属板、内支撑体和外调整环设置方式的示意图；

图14是本发明实施例提供的本发明实施例提供的两个金属板、内支撑体和外调整环设置方式的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种管状零件的制造方法。图1为本发明实施例提供的一种管状零件的制造方法的流程图。参见图1，该制造方法包括：

步骤101：在金属板上绘制多条压制线。

在本实施例中，金属板的厚度等于管状零件的壁厚，金属板的长度等于管状零件的长度。在实际应用中，金属板的宽度可以大于管状零件的外径，多余部分在坡口加工过程中去除即可。

图2为本发明实施例提供的金属板的结构示意图。其中，11表示压制线，12表示坡口线，13表示中心线。参见图2，在本实施例中，每条压制线11平行于金属板的长度方向，多条压制线11沿金属板的宽度方向间隔设置。

图3为本发明实施例提供的管状零件的主视图，图4为本发明实施例提供的管状零件的侧视图。参见图3和图4，示例性地，管状零件的外径R为250mm，内径r为200mm，管壁厚度s为25mm，长度t为3000mm。相应地，如图2所示，金属板的长度a可以为3000mm，宽度b可以为400mm，厚度可以为25mm。

可选地，如图2所示，相邻两条压制线11之间的距离d可以小于金属板的厚度，以保证压制金属板的效果。

进一步地，相邻两条压制线11之间的距离d可以为金属板的厚度的3/4～4/5，以在保证压制效果的情况下，尽可能减少压制次数。

示例性地，管状零件的管壁厚度s为25mm，即金属板的厚度可以为25mm，此时相邻两条压制线11之间的距离d可以为20mm。

可选地，该制造方法还可以包括：

在金属板上绘制坡口线，坡口线用于在金属板的两端形成坡口时指示坡口的形成位置。

在实际应用中，坡口线位于多条压制线的边缘，可以在所有压制线绘制完成之后，根据管状零件的外径进行绘制。两条坡口线之外的多余区域在加工过程中直接去除，因此两条坡口线之间的距离比管状零件的外径略大，以留有一定的空间形成坡口。

示例性地，管状零件的外径R为250mm，两条坡口线之间的距离D可以为252mm，即两侧均留有1mm的宽度形成坡口。

可选地，该制造方法还可以包括：

在金属板上绘制中心线。

在实际应用中，中心线在压制线之前绘制。中心线绘制之后，按照相邻两条压制线之间的距离，分别在中心线的两侧绘制压制线。同时在压制过程中，也可以以中心线为基准，在中心线两侧交替进行压制，有利于平衡金属板内的应力，提高压制效果。

步骤102：分别按照每条压制线压制金属板，使金属板呈半环形。

可选地，该步骤102可以包括：

提供一油压机；油压机包括液压油缸、压头和底座，底座上设有可容纳压头的凹槽，压头与凹槽相对设置，液压油缸的活塞杆与压头固定连接，液压油缸的活塞杆的轴线穿过凹槽；

将金属板放置在凹槽上，多条压制线的延伸方向与凹槽的延伸方向平行，且多条压制线朝向压头；

依次将压头抵在每条压制线上对金属板施加压力，凹槽与金属板的接触点对金属板产生支撑力，金属板在压力和支撑力的作用下弯折。

利用油压机，可以实现按照压制线压制金属板。而且操作容易，实现方便。

图5为本发明实施例提供的油压机的结构示意图。参见图5，底座21上设有凹槽21a，压头22与凹槽21a相对设置，液压油缸23与压头22固定连接，可以驱动压头22靠近或者远离凹槽21a。

进一步地，如图5所示，压头22与凹槽21a相对设置的部分可以为半圆柱体结构，半圆柱体结构的轴线与凹槽21a的延伸方向平行。通过采用半圆柱体结构的压头挤压金属板，有利于金属板按照半圆柱体侧面的弧形曲线进行弯折，最终实现金属板沿着压制线进行弯折。

在实际应用中，半圆柱体结构的直径可以小于相邻两条压制线之间的距离，如半圆柱体结构的直径为相邻两条压制线之间的距离的3/4～4/5，以实现金属板的有效弯折。

示例性地，相邻两个金属板之间的距离为20mm，半圆柱体结构的直径可以为15mm。

更进一步地，如图5所示，凹槽21a的开口处可以呈圆弧形。与压头配合，进一步促进金属板按照半圆柱体侧面的弧形曲线进行弯折，最终实现金属板沿着压制线进行弯折。

在实际应用中，圆弧形的直径可以小于相邻两条压制线之间的距离，如圆弧形的直径为相邻两条压制线之间的距离的1/2～2/3，以实现金属板的有效弯折。

示例性地，相邻两个金属板之间的距离为20mm，圆弧形的直径可以为10mm。

另外，如图5所示，凹槽的开口宽度w可以大于相邻两条压制线之间的距离，如凹槽的开口宽度可以为相邻两条压制线之间的距离的2倍～3倍，以在一次压制过程中尽可能扩大压制面积。

示例性地，相邻两个金属板之间的距离为20mm，凹槽的开口宽度w可以为60mm。

可选地，该制造方法还可以包括：

提供一圆弧形检查样板，圆弧形检查样板的直径等于管状零件的内径；

将圆弧形检查样板放置在金属板上，检查金属板和圆弧形检查样板之间的间隙。

通过检查样板确定金属板的弯曲弧度，从而保证金属板的压制精度。

图6为本发明实施例提供的圆弧形检查样板的结构示意图。参见图6，圆弧形检查样板24的一条边为圆弧形，可以明显看出金属板的弯曲程度是否达到要求。

进一步地，该制造方法还可以包括：

当金属板和圆弧形检查样板之间的间隙大于标准值时，重新压制金属板。

当确定金属板的压制程度不满足要求时，及时进行调整，可以提高金属板的压制精度。

在实际应用中，可以每按照设定数量的压制线压制金属板之后，即将金属板放置在圆弧形检查样板上进行检查，以便及时调整，提高金属板整体的压制精度。

步骤103：在金属板的两端形成坡口。

图7为本发明实施例提供的金属板形成坡口之后的结构示意图。参见图7，金属板的两端形成有一定角度的坡口31，坡口31最靠内的部分具有钝边32，以方便焊接。

示例性地，坡口的角度可以为30°，钝边的长度可以为1mm。

步骤104：将两个金属板的坡口相抵进行焊接，形成管状零件。

在实际应用中，可以两次执行步骤101～步骤103，得到两个具有坡口的半环形金属板，再对得到的两个金属板执行步骤104。

可选地，该步骤104可以包括：

采用如下工艺参数的氩弧焊在两个金属板的坡口所围的空间内打底焊：

填充金属的材料为ER5356，填充金属的直径为4mm，焊接电流为260A～300A，电弧电压为21V～23V，焊接速度为30cm/min～35cm/min，保护气流量为20L/min～25L/min；

采用如下工艺参数的MIG(英文：melt inert-gas welding，中文：熔化极惰性气体保护焊)焊在两个金属板的坡口所围的空间内对称施焊：

第1层～第2层时，填充金属的材料为ER5356，填充金属的直径为1.6mm，焊接电流为220A～240A，电弧电压为24V～26V，焊接速度为40cm/min～45cm/min，保护气流量为15L/min～20L/min；第3层以上时，填充金属的材料为ER5356，填充金属的直径为1.6mm，焊接电流为240A～260A，电弧电压为24V～28V，焊接速度为40cm/min～45cm/min，保护气流量为15L/min～20L/min。

通过采用上述焊接方式，可以有效提高焊接质量。

可选地，在步骤104之前，该制造方法还可以包括：

提供一内支撑体和外调整环；内支撑体为圆柱体结构，圆柱体结构的直径等于管状零件的内径，外调整环上间隔设有多个调整螺栓；

将两个金属板套设在内支撑体外，外调整环套设在两个金属板外；

锁紧多个调整螺栓，将两个金属板压在内支撑体上，使两个金属板的弧度与内支撑体的弧度一致。

利用内支撑体和外调整环有效调整两个金属板的错变量，提高管状零件的制造精度。

图8为本发明实施例提供的内支撑体的主视图，图9为本发明实施例提供的内支撑体的侧视图。参见图8和图9，内支撑体41为圆柱体结构。

进一步地，如图8所示，圆柱体结构内可以设有沿圆柱体结构的轴向延伸的通孔41a，可以减少内支撑体的重量，方便移动。

示例性地，通孔41a的直径可以为140mm。在保证内支撑体强度的情况下，尽可能减少内支撑体的重量。

更进一步地，如图9所示，圆柱体结构的转角处可以设有倒角41b，避免对金属板造成损伤。

示例性地，倒角41b的直径可以为10mm。

图10为本发明实施例提供的外调整环的结构示意图。参见图10，外调整环42上间隔设有多个调整螺栓43。

进一步地，如图10所示，外调整环42上还可以设有工装耳板44，以方便移动外调整环。

示例性地，如图10所示，调整螺栓43的数量可以为四个，四个调整螺栓43可以分别位于两个金属板的坡口两侧，以方便将金属板压在内支撑体上。同一个坡口两侧的调整螺栓之间的夹角可以为26°。

相应地，工装耳板44的数量也可以为四个，四个工装耳板44位于四个调整螺栓43外，以免对金属板的压制造成负影响。

图11、图12、图13和图14为本发明实施例提供的两个金属板、内支撑体和外调整环设置方式的示意图。其中，40表示金属板，41表示内支撑体，42表示外调整环，43表示调整螺栓，44表示工装耳板，45表示工装垫块。

进一步地，将两个金属板套设在内支撑体外，外调整环套设在两个金属板外，可以包括：

参见图11，将一个金属板的外环面放置在工装垫块上；

参见图12，将内支撑体放置在金属板的内环面上；

参见图13，将另一个金属板的内环面放置在内支撑体上；

参见图14，将外调整环套设在两个金属板外。

在实际应用中，工装垫块45的高度h可以为120mm，以保证金属板41充分远离地面。外调整环42可以设置在距离金属板41长度两端100mm处，避免金属板两端强度较弱而发生不利变形。两个金属板之间的错边误差≤1mm。当两个金属板之间的错边误差满足要求之后，可以将调整螺栓锁紧进行焊接。

可选地，在步骤104之后，该制造方法还可以包括：

对管状零件进行100％UT(英文：Ultrasonic Test，中文：超声检验)探伤。

通过检测确定管状零件是否达到质量要求，从而保证管状零件在使用过程中不会出现问题。

本发明实施例通过在金属板的不同区域上绘制压制线，并分别按照每条压制线对金属板进行压制，将一次卷制成型改为多次压制而成，因此很容易使金属板整体弯成半环形，加上金属板只需要完成半环形，弯折程度比一次卷制形成的环形低得多，从而进一步降低了金属板弯折的难度，很容易成型，因此可以有效解决管状零件难以成型的问题，同时也降低了焊接处承受的作用力。而且管状零件由两个半环形金属板焊接而成，焊接处承受的作用力被分散，可以进一步减小焊接处承受的作用力，从而有效避免焊缝裂开。另外，将金属板整体完成半环形，实现上最为方便。综上，本发明实施例提供的制造方法可以有效且方便地实现小口径厚壁长管状零件的制造。

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 (9)

1.一种管状零件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：

在金属板上绘制中心线和多条压制线；所述金属板的厚度等于所述管状零件的壁厚，所述金属板的长度等于所述管状零件的长度；所述多条压制线绘制在所述中心线的两侧，每条所述压制线平行于所述金属板的长度方向，所述多条压制线沿所述金属板的宽度方向间隔设置；

分别按照每条所述压制线压制所述金属板，使所述金属板呈半环形；

在所述金属板的两端形成坡口；

将两个所述金属板的坡口相抵进行焊接，形成所述管状零件；

所述分别按照每条所述压制线压制所述金属板，包括：

提供一油压机；所述油压机包括液压油缸、压头和底座，所述底座上设有可容纳所述压头的凹槽，所述压头与所述凹槽相对设置，所述液压油缸的活塞杆与所述压头固定连接，所述液压油缸的活塞杆的轴线穿过所述凹槽；

将所述金属板放置在所述凹槽上，所述多条压制线的延伸方向与所述凹槽的延伸方向平行，且所述多条压制线朝向所述压头；

以所述中心线为基准，将所述压头交替抵在所述中心线的两侧的压制线上对所述金属板施加压力，所述凹槽与所述金属板的接触点对所述金属板产生支撑力，所述金属板在所述压力和所述支撑力的作用下弯折。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述压头与所述凹槽相对设置的部分为半圆柱体结构，所述半圆柱体结构的轴线与所述凹槽的延伸方向平行。

3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述凹槽的开口处呈圆弧形。

4.根据权利要求1～3任一项所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

提供一圆弧形检查样板，所述圆弧形检查样板的直径等于所述管状零件的内径；

将所述圆弧形检查样板放置在所述金属板上，检查所述金属板和所述圆弧形检查样板之间的间隙。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

当所述金属板和所述圆弧形检查样板之间的间隙大于标准值时，重新压制所述金属板。

6.根据权利要求1～3任一项所述的制造方法，其特征在于，在所述将两个所述金属板的坡口相抵进行焊接之前，所述制造方法还包括：

提供一内支撑体和外调整环；所述内支撑体为圆柱体结构，所述圆柱体结构的直径等于所述管状零件的内径，所述外调整环上间隔设有多个调整螺栓；

将两个所述金属板套设在所述内支撑体外，所述外调整环套设在两个所述金属板外；

锁紧所述多个调整螺栓，将两个所述金属板压在所述内支撑体上，使两个所述金属板的弧度与所述内支撑体的弧度一致。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述将两个所述金属板套设在所述内支撑体外，所述外调整环套设在两个所述金属板外，包括：

将一个所述金属板的外环面放置在工装垫块上；

将所述内支撑体放置在所述金属板的内环面上；

将另一个所述金属板的内环面放置在所述内支撑体上；

将所述外调整环套设在两个所述金属板外。

8.根据权利要求1～3任一项所述的制造方法，其特征在于，所述将两个所述金属板的坡口相抵进行焊接，包括：

采用如下工艺参数的氩弧焊在两个所述金属板的坡口所围的空间内打底焊：

填充金属的材料为ER5356，填充金属的直径为4mm，焊接电流为260A～300A，电弧电压为21V～23V，焊接速度为30cm/min～35cm/min，保护气流量为20L/min～25L/min；

采用如下工艺参数的MIG焊在两个所述金属板的坡口所围的空间内对称施焊：

第1层～第2层时，填充金属的材料为ER5356，填充金属的直径为1.6mm，焊接电流为220A～240A，电弧电压为24V～26V，焊接速度为40cm/min～45cm/min，保护气流量为15L/min～20L/min；第3层以上时，填充金属的材料为ER5356，填充金属的直径为1.6mm，焊接电流为240A～260A，电弧电压为24V～28V，焊接速度为40cm/min～45cm/min，保护气流量为15L/min～20L/min。

9.根据权利要求1～3任一项所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

在所述金属板上绘制坡口线，所述坡口线用于在所述金属板的两端形成坡口时指示坡口的形成位置。

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