CN112496077B - 一种横纵交叉内波纹结合面的金属复合管连轧成形方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属复合管成形技术领域，具体涉及一种横纵交叉内波纹结合面的金属复合管连轧成形方法。它包括如下步骤：第一道次上具有上下布置的第一组轧辊，第一组轧辊上具有横纹，通过第一组轧辊在金属复合管的上下表面成形出沿金属复合管周向延伸的横波纹；第二道次上具有左右布置的第二组轧辊，第二组轧辊上具有纵纹，通过第二组轧辊在金属复合管的左右表面成形出沿金属复合管径向延伸的纵波纹；通过后续道次，精轧金属复合管，使金属复合管在横截面上得到纵波纹结合面，在纵截面上得到横波纹结合面。本发明在基管与覆管之间轧出横纵交叉的内波纹结合面，提高金属复合管的抗扭和抗剥离强度，使得金属复合管的结合强度更好。
Description
技术领域
本发明涉及金属复合管成形技术领域，具体涉及一种横纵交叉内波纹结合面的金属复合管连轧成形方法。
背景技术
金属复合管是指由内、外两层不同的金属管(基管、覆管)结合而成的金属复合管材，能够充分利用基管和覆管的最佳性能，因其优越的性能应用领域相当广泛。
基管和覆管的结合能力是金属复合管的关键技术，比如中国专利申请公开号CN106734203A，申请公开日为2017.05.31，名称为“一种无料头双金属层复合空心轴的连铸—楔横轧成形方法”的专利中公开了一种无料头双金属层复合空心轴的连铸—楔横轧成形方法，特点是将覆层钢液加入覆层中间包中，覆层钢液在覆层浇注管与基层浇注管之间凝固成覆层金属管，将基层钢液沿着基层浇注管和隔离棒之间的环形空隙注入到覆层金属管中，在冷却结晶器的冷却下凝固形成双层复合空心棒料，对双层复合空心棒料进行二次冷却，再在双层复合空心棒料的外表面挤压出环形凹槽，并用切割机沿环形凹槽的最底部径向切断双层复合空心棒料，最后将双层复合空心棒料马上放到楔横轧机上轧制，得到无料头双金属层复合空心轴。
现有技术中基管和覆管之间主流的固-固相复合工艺是拉拔复合、滚压复合、旋压复合、热连轧、热挤压等方法，其中冷变形加工的复合界面通常为机械啮合，结合强度低，热变形和特殊成形过程中复合界面在高温、压力、变形作用下可以形成稳固的冶金结合，但这些方法中基管和覆管之间的结合界面通常较为平整，其结合能力有限，导致金属复合管的抗剥离强度、抗扭强度难以达到设计要求。
发明内容
针对现有技术中金属复合管的基管与覆管结合能力有限，导致金属复合管的抗剥离强度、抗扭强度难以达到设计要求的不足，本发明的目的在于提供一种横纵交叉内波纹结合面的金属复合管连轧成形方法，在基管与覆管之间轧出横纵交叉的内波纹结合面，提高金属复合管的抗扭和抗剥离强度，使得金属复合管的结合强度更好。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种横纵交叉内波纹结合面的金属复合管连轧成形方法，包括如下步骤：
S1、第一道次上具有上下布置的第一组轧辊，该轧辊具有圆孔型，第一组轧辊上具有横纹，通过第一组轧辊在金属复合管的上下表面成形出沿金属复合管周向延伸的横波纹；
S2、第二道次上具有左右布置的第二组轧辊，该轧辊具有圆孔型，第二组轧辊上具有纵纹，通过第二组轧辊在金属复合管的左右表面成形出沿金属复合管径向延伸的纵波纹；
S3、通过后续道次，将金属复合管表面的横波纹、纵波纹轧平以及将金属复合管轧圆，使金属复合管在横截面上得到纵波纹结合面，在纵截面上得到横波纹结合面。
通过采用上述技术方案，金属复合管通过第一道次带有横纹的上轧辊和下轧辊时，在金属复合管上下表面轧制出横波纹，通过第二道次带有纵纹的左轧辊和右轧辊时，在金属复合管左右表面轧制出纵波纹，通过后续道次后将金属复合管的横波纹、纵波纹轧平，将金属复合管轧圆，使金属复合管在横截面上得到纵波纹结合面，在纵截面上得到横波纹结合面，单一的横波纹结合面虽然大大提高了金属复合管的抗剥离强度，但无法提高基管与覆管之间的抗扭强度，单一纵波纹结合面可以提高金属复合管的抗扭强度，但无法提高抗剥离强度，本技术方案中，金属复合管上具有交错分布的横波纹结合面和纵波纹结合面，增加了基管与覆管的接触面积，同时提高了金属复合管的抗剥离强度和抗扭强度，从而大大提高了金属复合管的结合强度，此外，由于纵波纹和横波纹均是由外向内轧制的，芯棒的表面可以设计成光滑的形状，这样可以利用现有的脱模设备对具有内波纹的金属复合管进行脱模，芯棒不会卡在金属复合管中，提高具有内波纹的金属复合管的生产效率。
本发明进一步设置为：在步骤S1之前还包括步骤S0：选取基管与覆管，按照基管在内、覆管在外的顺序组合制坯，得到金属复合管。通过本设置，可以选取合适的管材进行制坯，即使基管与覆管的变形抗力不同，通过横波纹结合面和纵波纹结合面，可以消除基管与覆管变形抗力不同带来的变形差异。
本发明还进一步设置为：所述金属复合管内设有圆芯棒，圆芯棒穿设在金属复合管中。通过本设置，由于金属复合管的变形是由外向内轧制的，芯棒可以采用光滑的圆芯棒，这样可以利用现有的脱模设备对具有内波纹的金属复合管进行脱模，方便快捷，提高了生产效率。
本发明还进一步设置为：所述第一组轧辊的回转轴线垂直于第二组轧辊的回转轴线。通过本设置，单组的轧辊轧制管材时通常具有轧制死角，比如上下布置的轧辊之间具有缝隙，在金属复合管的左右两侧就容易形成轧制死角，而且表面金属会向左右两侧流动，导致出现轧不圆的现象，通过正交的两组轧辊，保证金属复合管没有轧制死角，能够在金属复合管上尽可能地轧出更多的横波纹或纵波纹。
本发明还进一步设置为：所述第一组轧辊与第二组轧辊沿着金属复合管的进给方向依次布置。通过本设置，可以增加金属复合管轧制的连续性，金属复合管在进给的过程中，连续完成横波纹和纵波纹的成形，以提高生产效率。
本发明还进一步设置为：还包括步骤S4：将S3得到的金属复合管进行切头围，热处理，矫直，分段。通过本设置，对金属复合管进行轧后处理，以得到最终的金属复合管成品。
本发明的优点是：1)在金属复合管上成形出交错分布的横波纹结合面和纵波纹结合面，增加了基管与覆管的接触面积，同时提高了金属复合管的抗剥离强度和抗扭强度，从而大大提高了金属复合管的结合强度；2)由于纵波纹和横波纹均是由外向内轧制的，芯棒的表面可以设计成光滑的圆芯棒，这样可以利用现有的脱模设备对具有内波纹的金属复合管进行脱模，芯棒不会卡在金属复合管中，方便快捷，提高具有内波纹的金属复合管的生产效率，保证金属复合管的微观组织质量。
附图说明
图1为本发明中金属复合管的连轧示意图；
图2为本发明中另一个视角下的金属复合管的连轧示意图；
图3为本发明中金属复合管经过第一道次和第二道次轧制后的成形示意图；
图4为本发明中金属复合管轧完的横截面示意图；
图5为本发明中金属复合管轧完的纵截面示意图。
附图标记：金属复合管1、基管11、覆管12、横波纹13、纵波纹14、纵波纹结合面15、横波纹结合面16、上轧辊21、下轧辊22、横纹23、左轧辊31、右轧辊32、纵纹33。
具体实施方式
在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例：如图1至图5所示，
一种横纵交叉内波纹结合面的金属复合管连轧成形方法，包括如下步骤：
选取基管11与覆管12，按照基管在内、覆管在外的顺序组合制坯，得到金属复合管1；
第一道次上具有上下布置的第一组轧辊(上轧辊21、下轧辊22)，该轧辊具有圆孔型，第一组轧辊上具有横纹23，通过第一组轧辊在金属复合管的上下表面成形出沿金属复合管周向延伸的横波纹13；
第二道次上具有左右布置的第二组轧辊(左轧辊31、右轧辊32)，该轧辊具有圆孔型，第二组轧辊上具有纵纹33，通过第二组轧辊在金属复合管的左右表面成形出沿金属复合管径向延伸的纵波纹14；
通过后续道次，将金属复合管的横波纹、纵波纹轧平以及将金属复合管轧圆，使金属复合管在横截面上得到纵波纹结合面15，在纵截面上得到横波纹结合面16；
将轧完的金属复合管进行切头围，热处理，矫直，分段，对金属复合管进行轧后处理，以得到最终的金属复合管成品。
本实施例实施时，选取合适的管材进行基管与覆管的组合制坯，金属复合管通过第一道次带有横纹的上轧辊和下轧辊时，在金属复合管上下表面轧制出横波纹，通过第二道次带有纵纹的左轧辊和右轧辊时，在金属复合管左右表面轧制出纵波纹，横波纹与纵波纹成形时，金属的变形均深入到基管，由覆管和基管的共同变形来形成横波纹和纵波纹(较为理想地，基管的变形抗力小于覆管的变形抗力，以使变形能够深入到基管)，金属复合管经过第一道次和第二道次轧制后的形状如图3所示，然后通过后续道次后将金属复合管表面的横波纹、纵波纹轧平，将金属复合管轧圆，通过进一步减径、减壁厚轧制，金属复合管的表面被轧平，基管和覆管结合面的横波纹、纵波纹则依然存在，使金属复合管在横截面上得到纵波纹结合面，在纵截面上得到横波纹结合面。
本实施例中横波纹结合面和纵波纹结合面相互配合，缺少任一一个都将大大降低金属复合管的结合性能，因为单一的横波纹结合面虽然大大提高了金属复合管的抗剥离强度，但无法提高基管与覆管之间的抗扭强度，单一纵波纹结合面可以提高金属复合管的抗扭强度，但无法提高抗剥离强度，本实施例中，金属复合管上具有交错分布的横波纹结合面和纵波纹结合面，增加了基管与覆管的接触面积，同时提高了金属复合管的抗剥离强度和抗扭强度，从而大大提高了金属复合管的结合强度。
此外，大部分金属复合管的轧制工艺均需采用热轧技术，第一道次轧制内波纹，第二道次轧平内波纹，而两道次成形过程中涉及到的一个关键问题就是第一道次轧制完成后脱模时间长(因为第一道次的轧制成形的是不平整的内波纹，现有的内波纹金属复合管成形方法中，芯棒与金属管的脱离难度相对于常规管材轧制会相应增加)，造成的工件因温降太大而必须回炉再加热后才能进行第二道次的轧平，一方面，大大降低了生产效率，另一方面，脱模过程中的空冷时间无法保证，且二道次轧制前需要回炉补温，这就会造成金属复合管微观组织上发生显著变化且难以调控，大大降低了产品的成形质量。本实施例中金属复合管内设有圆芯棒(图中未示)，圆芯棒穿设在金属复合管中，由于纵波纹和横波纹均是由外向内轧制的，芯棒的表面可以设计成光滑的形状，这样可以利用现有的脱模设备对具有内波纹的金属复合管进行脱模，芯棒不会卡在金属复合管中，提高具有内波纹的金属复合管的生产效率，保证金属复合管的微观组织变化符合预期。此外，基管与覆管通常材料不同，即使他们的变形抗力不同，通过横波纹结合面和纵波纹结合面，可以消除基管与覆管变形抗力不同带来的变形差异。
具体地，第一组轧辊的回转轴线垂直于第二组轧辊的回转轴线，单组的轧辊轧制管材时通常具有轧制死角，比如上下布置的轧辊之间具有缝隙，在金属复合管的左右两侧就容易形成轧制死角，而且表面金属会向左右两侧流动，导致出现轧不圆的现象，通过正交的两组轧辊，保证金属复合管没有轧制死角，能够在金属复合管上尽可能地轧出更多的横波纹或纵波纹，理想地，横波纹或纵波纹能够布满整个金属复合管。第一组轧辊与第二组轧辊沿着金属复合管的进给方向依次布置，可以增加金属复合管轧制的连续性，金属复合管在进给的过程中，连续完成横波纹和纵波纹的成形，以提高生产效率。
上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种横纵交叉内波纹结合面的金属复合管连轧成形方法，其特征是，包括如下步骤：
S1、第一道次上具有上下布置的第一组轧辊，该轧辊具有圆孔型，第一组轧辊上具有横纹，通过第一组轧辊在金属复合管的上下表面成形出沿金属复合管周向延伸的横波纹；
S2、第二道次上具有左右布置的第二组轧辊，该轧辊具有圆孔型，第二组轧辊上具有纵纹，通过第二组轧辊在金属复合管的左右表面成形出沿金属复合管径向延伸的纵波纹；
S3、通过后续道次，将金属复合管表面的横波纹、纵波纹轧平以及将金属复合管轧圆，使金属复合管在横截面上得到纵波纹结合面，在纵截面上得到横波纹结合面，金属复合管上具有交错分布的横波纹结合面和纵波纹结合面。
2.根据权利要求1所述的一种横纵交叉内波纹结合面的金属复合管连轧成形方法，其特征是，在步骤S1之前还包括步骤S0：选取基管与覆管，按照基管在内、覆管在外的顺序组合制坯，得到金属复合管。
3.根据权利要求1所述的一种横纵交叉内波纹结合面的金属复合管连轧成形方法，其特征是，所述金属复合管内设有圆芯棒，圆芯棒穿设在金属复合管中。
4.根据权利要求1所述的一种横纵交叉内波纹结合面的金属复合管连轧成形方法，其特征是，所述第一组轧辊的回转轴线垂直于第二组轧辊的回转轴线。
5.根据权利要求1所述的一种横纵交叉内波纹结合面的金属复合管连轧成形方法，其特征是，所述第一组轧辊与第二组轧辊沿着金属复合管的进给方向依次布置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种横纵交叉内波纹结合面的金属复合管连轧成形方法，其特征是，还包括步骤S4：将S3得到的金属复合管进行切头围，热处理，矫直，分段。
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| 不锈钢波纹板冷弯成形规律研究;邹仲平等;《中国科技信息》;20090901(第17期);第143-144页 * |
| 双金属复合管塑性复合成形工艺及应用;谷霞等;《精密成形工程》;20110531;第3卷(第03期);第46-50页 * |
| 金属复合管生产技术综述;赵卫民;《焊管》;20030528;第26卷(第03期);第10-14页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112496077A (zh) | 2021-03-16 |
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