CN111530978A - 用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装及方法 - Google Patents

用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装及方法，属于钛合金无缝管生产工艺装备设计制造技术领域。提供一种结构简单、操作方便，矫直过程中的钛合金无缝管的管径以及壁厚变化可以忽略的用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装及方法。所述的矫直固定工装包括矫直固定架和矫直固定压紧机构，在矫直固定架上设置有沿长度方向延伸的定位结构，在所述矫直固定压紧机构与矫直固定架贴合的那一个面上设置有固定卡，位于定位结构中的需要矫直的小口径钛合金无缝管通过矫直固定压紧机构在所述固定卡的配合下压直在所述的矫直固定架上。所述的施工方法采用矫直固定工装压直小口径钛合金无缝管，然后在真空炉内真空退火矫直。

Description

用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装及方法
技术领域
本发明涉及一种矫直固定工装，尤其是涉及一种用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装，属于钛合金无缝管生产工艺装备设计制造技术领域。本发明还涉及一种采用所述矫直固定工装矫直小口径钛合金无缝管直线度的施工方法。
背景技术
钛合金无缝管采用温矫才能矫直，但在空气中加热会使钛管内外表面产生渗气层。申请号为98202158.5的专利公开了一种金属毛细管的蠕变矫直装置，在真空中采用不锈钢拉伸矫直，拉伸矫直会导致矫直后管子的外径和壁厚减小、长度增加，且只适用于薄壁毛细管；申请号为200610172259的专利公开了一种细径薄壁金属管材的矫直方法及装置，在真空中电加热细径薄壁金属管材并拉伸矫直，装置复杂，不能和退火同时进行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单、操作方便，矫直过程中的钛合金无缝管的管径以及壁厚变化可以忽略的用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装。本发明还提供一种采用所述矫直固定工装矫直小口径钛合金无缝管直线度的施工方法。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装，所述的矫直固定工装包括矫直固定架和矫直固定压紧机构，在所述的矫直固定架上设置有沿长度方向延伸的定位结构，在所述矫直固定压紧机构与矫直固定架贴合的那一个面上设置有固定卡，位于定位结构中的需要矫直的小口径钛合金无缝管通过矫直固定压紧机构在所述固定卡的配合下压直在所述的矫直固定架上。
进一步的是，所述的定位结构为沿长度方向设置在所述矫直固定架上的V型凹槽。
上述方案的优选方式是，所述的固定卡为沿长度方向延伸的直径与被矫直的小口径钛合金无缝管外径相适应的卡槽。
进一步的是，所述的矫直固定架在其横截面内的投影呈三角形、四边形、五边形或六边形，在多边形的矫直固定架的每一个侧面上均分别设置有至少一组所述的定位结构，在每一组所述的定位结构上均分别布置有一套所述的矫直固定压紧机构。
上述方案的优选方式是，所述的矫直固定压紧机构还包括固定螺栓和固定板，所述的固定卡设置在所述固定板与矫直固定架贴合的那一个侧面上，所述的固定板通过所述的固定螺栓可拆卸的固装在所述矫直固定架的相应侧面上。
进一步的是，所述的固定卡为在与所述固定板一体成型的加工凹槽。
上述方案的优选方式是，在矫直固定架的每一个侧面上设置的V型凹槽为三至五个，在固定板上一体成型的加工凹槽的数量与矫直固定架在相应侧面上设置的V型凹槽的数量相当。
进一步的是，所述的矫直固定架为耐热铸钢矫直固定架。
一种采用所述矫直固定工装矫直小口径钛合金无缝管直线度的施工方法，所述的施工方法先将需要矫直直线度的小口径钛合金无缝管通过矫直固定压紧机构分别压直在矫直固定架的相应侧面上，然后将小口径钛合金无缝管连同矫直固定工装一起放入真空炉内进行真空退火完成所述的矫直工作。
进一步的是，在真空炉内对小口径钛合金无缝管进行退火矫直时的退火温度为500～700℃，保温度时长为1～4个小时，随炉冷却。
本发明的有益效果是：本申请通过设置一个包含有矫直固定架和矫直固定压紧机构的矫直固定工装，然后在所述的矫直固定架上设置有沿长度方向延伸的定位结构，在所述矫直固定压紧机构与矫直固定架贴合的那一个面上设置固定卡，并使位于定位结构中的需要矫直的小口径钛合金无缝管通过矫直固定压紧机构在所述固定卡的配合下压直在所述的矫直固定架上，这样，在需要采用真空加热的方式对小口径钛合金无缝管进行直线度的矫直时，便可以先将小口径钛合金无缝管通过定位结构和固定卡，在矫直固定架和矫直固定压紧机构的配合下压直，然后再将小口径钛合金无缝管连同矫直固定工装一起放入真空炉内进行加热，实现了退火与矫直的双重功能。由于采用本申请的矫直固定工装来固定需要矫直的小口径钛合金无缝管，在真空炉内加热时完全不需要对小口径钛合金无缝管进行拉伸操作，而是在加热退火的过程中通过消除其中的应力实现的矫直功能，所以矫直完成后的小口径钛合金无缝管不仅管径和壁厚不会产生明显变化，而且还可以实现有效的退火，避免矫直完成后的小口径钛合金无缝管进行再次退火的操作。再者，由于本申请的矫直固定工装只包括矫直固定架和矫直固定压紧机构，实现的只是压直和固定的功能，所以结构相对于现有的需要实现拉伸功能的装备要简单得多，固定操作相对于拉伸操作当然也要方便得多。
附图说明
图1为本发明用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装的横截面结构示意图。
图中标记为：矫直固定架1、矫直固定压紧机构2、定位结构3、固定卡4、小口径钛合金无缝管5、固定螺栓6、固定板7。
具体实施方式
如图1所示是本发明提供的一种结构简单、操作方便，矫直过程中的钛合金无缝管的管径以及壁厚变化可以忽略的用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装，以及提供一种采用所述矫直固定工装矫直小口径钛合金无缝管直线度的施工方法。所述的矫直固定工装包括矫直固定架1和矫直固定压紧机构2，在所述的矫直固定架1上设置有沿长度方向延伸的定位结构3，在所述矫直固定压紧机构2与矫直固定架1贴合的那一个面上设置有固定卡4，位于定位结构3中的需要矫直的小口径钛合金无缝管5通过矫直固定压紧机构2在所述固定卡4的配合下压直在所述的矫直固定架1上。所述的施工方法先将需要矫直直线度的小口径钛合金无缝管5通过矫直固定压紧机构2分别压直在矫直固定架1的相应侧面上，然后小口径钛合金无缝管5连同矫直固定工装一起放入真空炉内进行真空退火完成所述的矫直工作。本申请通过设置一个包含有矫直固定架和矫直固定压紧机构的矫直固定工装，然后在所述的矫直固定架上设置有沿长度方向延伸的定位结构，在所述矫直固定压紧机构与矫直固定架贴合的那一个面上设置固定卡，并使位于定位结构中的需要矫直的小口径钛合金无缝管通过矫直固定压紧机构在所述固定卡的配合下压直在所述的矫直固定架上，这样，在需要采用真空加热的方式对小口径钛合金无缝管进行直线度的矫直时，便可以先将小口径钛合金无缝管通过定位结构和固定卡，在矫直固定架和矫直固定压紧机构的配合下压直，然后再将小口径钛合金无缝管连同矫直固定工装一起放入真空炉内进行加热，实现了退火与矫直的双重功能。由于采用本申请的矫直固定工装来固定需要矫直的小口径钛合金无缝管，在真空炉内加热时完全不需要对小口径钛合金无缝管进行拉伸操作，而是在加热退火的过程中通过消除其中的应力实现的矫直功能，所以矫直完成后的小口径钛合金无缝管不仅管径和壁厚不会产生明显变化，而且还可以实现有效的退火，避免矫直完成后的小口径钛合金无缝管进行再次退火的操作。再者，由于本申请的矫直固定工装只包括矫直固定架和矫直固定压紧机构，实现的只是压直和固定的功能，所以结构相对于现有的需要实现拉伸功能的装备要简单得多，固定操作相对于拉伸操作当然也要方便得多。此时，为了提高退炎矫直的效果，在真空炉对小口径钛合金无缝管5进行退火矫直时的退火温度为500～700℃，保温度时长为1～4个小时，随炉冷却。
上述实施方式中，由于小口径钛合金无缝管的矫直均是需要在真空炉进行的，为了提高生产效率，方便小口径钛合金无缝管的压直安装，以及每一次能尽可能多的矫直所述的小口径钛合金无缝管，同时又尽可以的使本申请提供的矫直固定工装可以反复使用，本申请所述的矫直固定架1由耐热铸钢制成的矫直固定架，所述的定位结构3为沿长度方向设置在所述矫直固定架1上的V型凹槽；所述的固定卡4为沿长度方向延伸的直径与被矫直的小口径钛合金无缝管外径相适应的卡槽。同时，所述的矫直固定架1在其横截面内的投影呈三角形、四边形、五边形或六边形，在多边形的矫直固定架1的每一个侧面上均分别设置有至少一组所述的定位结构3，在每一组所述的定位结构3上均分别布置有一套所述的矫直固定压紧机构2。所述的矫直固定压紧机构还包括固定螺栓6和固定板7，所述的固定卡4设置在所述固定板7与矫直固定架1贴合的那一个侧面上，所述的固定板7通过所述的固定螺栓6可拆卸的固装在所述矫直固定架1的相应侧面上。并使所述的固定卡4为在与所述固定板7一体成型的加工凹槽。而且在矫直固定架1的每一个侧面上设置的V型凹槽为三至五个，在固定板7上一体成型的加工凹槽的数量与矫直固定架1在相应侧面上设置的V型凹槽的数量相当。
综上所述，采用本申请提供的矫直固定工装固定小口径钛合金无缝管后，再在真空炉内对小口径钛合金无缝管进行退火，即采用的压矫+真空退火的方式矫直钛合金无缝管，厚壁、薄壁都可矫，不受钛管壁厚的限制；矫直前后钛管尺寸不会变化；钛合金无缝管的直线度比较高，可达0.2mm/m，和真空退火结合在一起，不需专门的矫直设备，工序成本低。
具体实施例
本申请用于钛合金无缝管的矫直生产方法通过以下技术方案实现。
本申请的矫直生产方法采用真空退火+矫直的工艺路线完成，包括以下步骤：
步骤一：在一块截面为三角形或四方形或六边形的中空的耐热金属多面体的每个侧面上，沿该面的长度方向开有数个长度等于该面的长度、边长大于欲矫直钛合金管直径的V形凹槽；
步骤二：在耐热金属压板上开设半圆形凹槽，半圆形凹槽的直径等于欲矫直的钛合金管的外径，耐热金属压板上的半圆形凹槽与耐热金属多面体上的V形凹槽位置一一对应；
步骤三：将欲矫直的钛合金无缝管逐一放入步骤一的耐热金属多面体上的V形槽内，将数块步骤二的耐热金属压板和耐热金属多面体合上时，一一对应的耐热金属压板上的半圆形凹槽和耐热金属多面体上的V形槽形成的空间用于容纳欲矫直的钛合金管；
步骤四：用紧固件将数块耐热金属压板和装有钛合金无缝管的耐热金属多面体紧密压在一起；
步骤五：将耐热金属压板和装有钛合金无缝管的耐热金属多面体一起放入真空炉进行真空退火。
在耐热金属多面体的每个面上开V形凹槽是为了适应于不同外径的钛合金管，而耐热金属压板则选用刻有与被矫直钛合金管外径相同直径的半圆形凹槽的对应的耐热金属压板，可以提高矫直的效果。本发明所述钛合金无缝管平直度小于0.2mm/m。
本发明采用的压矫+真空退火的方式矫直钛合金管，厚壁、薄壁都可矫，不受钛管壁厚的限制；矫直前后钛管尺寸不会变化；钛合金管的直线度非常高，可达0.2mm/m；和真空退火结合在一起，不需专门的矫直设备，工序成本低。
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
生产12支规格为Φ20×1.5×3000mm的TA18钛合金无缝管。
采用一块长为3000mm、横截面为220mm边长正方形的45钢铸件，为减少每米单重，可把铸件做成中空的形状。在铸件的每个侧面上沿该面的长度方向分别对应开有3个长度为3000mm、边长为25mm的等边三角形V形槽，将12支Φ20×1.5×3000mm的TA18钛合金无缝管逐一放入45钢铸件四个面的12个V形槽中，在每张长×宽×厚为300×220×60mm的45钢轧制板上刻有3个直径为20mm的半圆槽作为盖板，将5块45钢盖板盖在45钢铸件的一个面上，使钢盖板上的3个直径为20mm的半圆槽和钢铸件的3个边长为30mm的等边三角形V形槽一一对应，并用内六角螺栓将盖板与钢铸件紧密连接，铸件的每个面上都盖5个盖板，每个盖板间距300mm，四个面共20个盖板，工装和钛管一起放入真空炉，采用的真空退火工艺为500℃保温4h，炉冷。
本实施例所制得的TA18钛合金无缝管的全长弯曲度小于0.09mm。
实施例二
生产12支规格为Φ14×1×3000mm的TA16钛合金无缝管。
采用三块长×宽×厚为3000×300×60mm的718H钢板，将三块718H钢板侧边焊接起来构成一个中空的构件，在每张钢板的外面开有4个长度为3000mm、边长为20mm的等边三角形V形槽。，将12支Φ14×1×3000mm的TA16钛合金无缝管逐一放入三块718H钢板的12个V形槽中，在每张长×宽×厚为300×220×60mm的718H钢轧制板上刻有4个直径为14mm的半圆槽作为盖板，将5块718H钢盖板盖在718H钢铸件的一个面上，使钢盖板上的4个直径为14mm的半圆槽和钢铸件的4个边长为20mm的等边三角形V形槽一一对应，并用内六角螺栓将盖板与钢铸件紧密连接，铸件的每个面上都盖5个盖板，每个盖板间距300mm，三个面共15个盖板，工装和钛管一起放入真空炉，采用的真空退火工艺为700℃保温1h，炉冷。
本实施例所制得的TA16钛合金无缝管的全长弯曲度小于0.1mm。

Claims (10)

1.一种用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装，其特征在于：所述的矫直固定工装包括矫直固定架(1)和矫直固定压紧机构(2)，在所述的矫直固定架(1)上设置有沿长度方向延伸的定位结构(3)，在所述矫直固定压紧机构(2)与矫直固定架(1)贴合的那一个面上设置有固定卡(4)，位于定位结构(3)中的需要矫直的小口径钛合金无缝管(5)通过矫直固定压紧机构(2)在所述固定卡(4)的配合下压直在所述的矫直固定架(1)上。
2.根据权利要求1所述的用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装，其特征在于：所述的定位结构(3)为沿长度方向设置在所述矫直固定架(1)上的V型凹槽。
3.根据权利要求2所述的用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装，其特征在于：所述的固定卡(4)为沿长度方向延伸的直径与被矫直的小口径钛合金无缝管外径相适应的卡槽。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装，其特征在于：所述的矫直固定架(1)在其横截面内的投影呈三角形、四边形、五边形或六边形，在多边形的矫直固定架(1)的每一个侧面上均分别设置有至少一组所述的定位结构(3)，在每一组所述的定位结构(3)上均分别布置有一套所述的矫直固定压紧机构(2)。
5.根据权利要求4所述的用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装，其特征在于：所述的矫直固定压紧机构还包括固定螺栓(6)和固定板(7)，所述的固定卡(4)设置在所述固定板(7)与矫直固定架(1)贴合的那一个侧面上，所述的固定板(7)通过所述的固定螺栓(6)可拆卸的固装在所述矫直固定架(1)的相应侧面上。
6.根据权利要求5所述的用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装，其特征在于：所述的固定卡(4)为在与所述固定板(7)一体成型的加工凹槽。
7.根据权利要求6所述的用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装，其特征在于：在矫直固定架(1)的每一个侧面上设置的V型凹槽为三至五个，在固定板(7)上一体成型的加工凹槽的数量与矫直固定架(1)在相应侧面上设置的V型凹槽的数量相当。
8.根据权利要求1所述的用于小口径钛合金无缝管直线度的矫直固定工装，其特征在于：所述的矫直固定架(1)为耐热铸钢矫直固定架。
9.一种采用权利要求1所述矫直固定工装矫直小口径钛合金无缝管直线度的施工方法，其特征在于：所述的施工方法先将需要矫直直线度的小口径钛合金无缝管(5)通过矫直固定压紧机构(2)分别压直在矫直固定架(1)的相应侧面上，然后将小口径钛合金无缝管(5)连同矫直固定工装一起放入真空炉内进行真空退火完成所述的矫直工作。
10.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于：在真空炉内对小口径钛合金无缝管(5)进行退火矫直时的退火温度为500～700℃，保温度时长为1～4个小时，随炉冷却。
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