CN115608866A - 一种金属管封端方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属管封端方法，其特征在于：将金属管放入夹紧机构的夹口中夹紧并露出预设的长度，利用挤压加工设备的挤压加工面挤压金属管进行封口，使金属管管壁从管口处开始垂直轴向向内变形；所述挤压加工面在完成封口时距离所述夹口的间隙为二者之间的最小间隙，所述最小间隙应足够小以便足以防止管壁在加工过程中向外变形。与现有技术相比，本发明生产效率高并且能实现气密封口。
Description
技术领域
本发明涉及金属管封口技术领域，具体涉及一种金属管封端方法。
背景技术
在某些特殊金属圆管制品的生产过程中，需要对空心圆管端部进行封头，使其端部呈密封结构，来保证圆管的气密性。
目前，现有技术中对金属管进行封端的方法一般有焊接、热加工和冷加工三种。利用焊接法进行封口时，一般会将先一片圆钢片安放在金属管的端面，再将该圆片焊接在金属管端面。利用焊接法对金属管进行封端能耗较大、生产步骤多，存在生产效率低的问题。
热加工一般采用工装夹紧金属管，并使金属管旋转，封口时，首先将金属管端头加热到红热状态，然后通过摆臂转动带动旋压轮进行封口。采用这种方法进行封端的能耗较大，加热和冷却导致步骤多、生产需要的时间和周期较长，使得生产效率低下。
冷加工一般采用工装夹紧金属管，并使金属管旋转，封口时，直接通过摆臂转动带动旋压轮进行封口，冷加工虽然能耗小，但因为没有加热，金属管硬度较大，冷加工得到的金属管无法做到较好的气密封口。目前，有许多的专利采用了冷加工对金属管进行封端，它们在专利中常常宣称能做到气密封口，但未公开如何做到真正的气密封口。且经过测试发现，这些方法生产的封口的气密性较差、成功率较低，在应用到燃气等对气密性要求较高的领域时，无法达到所要求的气密封口。如图1所示，为冷加工方法下生产的一些未能做到气密封口的金属管；(a)为封口中心向外凸起的金属管，(b)为封口中心向内凹陷的金属管，(a)与(b)产生的原因有两种，其一是因为未能采用垂直进给，使得金属管未能垂直向内形变，或者，其二是采用一次进给的方式，一次性缩口会产生的巨大变形，使得金属管无法密封；(c)为封口外沿向外形变的金属管，这是因为在封口时，未能控制好夹紧装置的夹口和挤压加工设备的挤压加工面之间的间隙，金属管受到巨大的向外形变的反作用力造成形变。
例如授权公共号为CN207806423U(申请号为CN201721332756.1)的中国实用新型专利公开了《小型铜管数控旋压封口装置》，该小型铜管数控旋压封口装置在使用时先将产品套在装夹内芯中，保证产品长度同时防止加工过程中形变；然后将外夹模包在产品外部放在机床内夹紧，夹紧后主轴电机通过中空回转油压缸带动产品高速旋转。虽然该旋压封口装置采用多次旋压封口以避免一次性缩口所产生的巨大变形，使封口后的金属管少有变形和压伤的现象，但是旋压封口装置采用内芯和外夹模相配合的方法固定金属管，并且，该专利在对金属管进行多次旋压缩口的过程中未调整金属管位置，未能控制好夹口和挤压加工面之间的间隙，容易导致封口处会出现形变，使得封口无法实现较好的气密性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述问题提供一种能耗少、生产效率高并且能实现气密封口的金属管封端方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种金属管封端方法，其特征在于：
将金属管放入夹紧机构的夹口中夹紧并露出预设的长度，利用挤压加工设备的挤压加工面挤压金属管进行封口，使金属管管壁从管口处开始垂直轴向向内变形；所述挤压加工面在完成封口时距离所述夹口的间隙为二者之间的最小间隙，所述最小间隙应足够小以便足以防止管壁在加工过程中向外变形。
在利用挤压加工设备对金属管进行封口时，可以采用一次封口或者多次封口；但是，一次封口会有巨大形变力，容易造成金属管变形，不易控制；而三次及以上封口，步骤较多，生产效率较低，优选地，所述封口步骤分两步完成，其步骤如下：
S1)第一次封口：将金属管放入夹紧机构的夹口中夹紧并露出预设的长度，确保所述最小间隙符合要求，然后对金属管进行封口，确保管壁垂直轴向向内形变；第一次封口的加工量为总加工量的33％～65％；
S2)第二次封口：将经第一次封口处理的金属管放入夹紧机构的夹口中夹紧并露出预设的长度，确保所述最小间隙符合要求，继续对金属管进行封口，使金属管垂直轴向向内形变直至封端完成；
所述总加工量为金属管完成封端所需的管壁变形的量。
金属管在被挤压时有强大的反作用力，在第一次和第二次封口的过程中，如果挤压加工面在完成封口时距离夹口的间隙过大，会导致金属管在挤压时因为强大的反作用力而向外变形，挤压金属管的力无法形成向中心挤压的力，使加工后的金属管无法达到气密封口；特别是第二次加工，在接近封口完成时，内口钢材之间直接挤压，反作用力将成倍增加，使金属管更易向外变形，如果间隙过大，不能阻止金属管变形，则会导致金属管中心无法做到气密封口，因此，需要控制压加工面在完成封口时距离夹口的最小间隙，使其足够小，来防止管壁在加工时向外变形。该最小间隙的大小，与待加工管件的管径和壁厚有关。一般来说，该最小间隙最好控制在0.5mm以内。对于所述金属管的内径为11.5mm～12.5mm，壁厚为0.8mm～1.2mm的金属管而言，所述最小间隙应小于0.2mm。
优选地，所述最小间隙小于0.1mm。理想状态下，挤压加工面在完成封口时与夹口相贴合，但在两者相对位移时无摩擦力产生。
优选地，所述总加工量为πar2的130％～220％；所述a为金属管壁厚，r为金属管内半径。
优选地，所述总加工量为πar2的160％～200％。
优选地，所述金属管为钢管。
优选地，所述金属管封口前的管口端面所在的平面垂直所述金属管的轴向。
需要注意的是，本发明所述的垂直指的是基本垂直，并不是严格要求刚好90°，实践中发现，确保金属管达到密封所允许的与90°的偏差同金属管管径和壁厚有关，在壁厚相同时，金属管管径越大，所允许的偏差越小；在金属管管径相同时，壁厚越厚，所允许的偏差越大。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过控制最小间隙，配合垂直进给，能够有效形成气密封口，不漏气，且成品率很高，从试验结果来看，基本上能达到100％气密封口、不漏气；而且操作简单、能耗低、生产效率高。在本发明分两次对金属管进行封端的优选情况下，第一次封口保证金属管端口与轴向垂直，第二次封口使得金属管端口形成气密封口，从试验的数千根钢管的封端情况看，达到了无一漏气的良好气密封口效果。
附图说明
图1为本发明在测试其余冷加工封端方法时得到的未能做到气密封口的金属管；
图2为本发明实施例第一次安放金属管的示意图；
图3为本发明实施例开始第一次封口的示意图；
图4为本发明实施例在第一次封口过程中的示意图；
图5为本发明实施例完成第一次封口的示意图；
图6为图5中的A处的放大示意图；
图7为本发明实施例第二次封口前金属管的示意图；
图8为本发明实施例开始第二次封口的示意图；
图9为本发明实施例第二次封口过程中的示意图；
图10为本发明实施例完成第二次封口的示意图；
图11为图10中的B处的放大示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图2～11所示，为本发明的优选实施例。
实施例1
本实施例采用的钢管壁厚为0.8mm，钢管内径为12.4mm。
本实施例的封端步骤为：
S1：把钢管放入夹紧机构，控制钢管的露出夹口的长度为2.07mm，调整旋压封口机的旋压轮距离夹口的最小间隙为0.08mm，此轴向长度下，加工量约为总加工量的33％；
S2：利用旋压封口机对钢管进行封口，确保管壁从管口处开始垂直轴向向内形变；
S3：再次调整钢管位置，控制钢管的露出夹口的长度为3.97mm～4.05mm之间，旋压轮距离夹口的最小间隙仍旧保持为0.08mm；
S4：再次利用旋压封口机对钢管进行封口，使钢管管壁继续垂直轴向向内形变直至封端，确保封口端面圆心处紧密，达到气密封口。
实验测试，把钢管封口处用火焰加热到暗红色，然后自然冷却到常温，在1Mpa气体压力作用下，把钢管放入水中，钢管不冒泡；然后冷却至零下20摄氏度，同样在1Mpa气体压力作用，把钢管放入水中，钢管不冒泡，说明成功做到了对钢管的气密封口。
实施例2
本实施例采用的钢管壁厚为0.8mm，钢管内径为12.4mm。
本实施例的封端步骤为：
S1：把钢管放入夹紧机构，控制钢管露出夹口的长度为3.875mm，调整旋压封口机的旋压轮距离夹口的最小间隙为0.08mm，此轴向长度下，加工量约为总加工量的65％；
S2：利用旋压封口机对钢管进行封口，确保管壁从管口处开始垂直轴向向内形变；
S3：再次调整钢管位置，控制钢管的露出夹口的长度为2.165mm～2.245mm之间，旋压轮距离夹口的最小间隙仍旧保持为0.08mm；
S4：再次利用旋压封口机对钢管进行封口，使钢管管壁垂直轴向向内形变直至封端，确保封口端面圆心处紧密，达到气密封口。
实验测试，把钢管封口处用火焰加热到暗红色，然后自然冷却到常温，在1Mpa气体压力作用下，把钢管放入水中，钢管不冒泡；然后冷却至零下20摄氏度，同样在1Mpa气体压力作用，把钢管放入水中，钢管不冒泡，说明成功做到了对钢管的气密封口。
实施例3
本实施例的钢管壁厚为1.1mm，钢管内径为11.8mm。
本实施例的封端步骤为：
S1：把钢管放入夹紧机构，控制钢管露出夹口的长度为1.97mm，调整旋压封口机的旋压轮距离夹口的最小间隙为0.08mm，此轴向长度下，加工量约为总加工量的33％；
S2：利用旋压封口机对钢管进行封口，确保管壁从管口处开始垂直轴向向内形变；
S3：再次调整钢管位置，控制钢管的露出夹口的长度为3.71mm～3.82mm之间，旋压轮距离夹口的最小间隙仍旧保持为0.08mm；
S4：再次利用旋压封口机对钢管进行封口，使钢管管壁垂直轴向向内形变直至封端，确保封口端面圆心处紧密，达到气密封口。
实验测试，把钢管封口处用火焰加热到暗红色，然后自然冷却到常温，在1Mpa气体压力作用下，把钢管放入水中，钢管不冒泡；然后冷却至零下20摄氏度，同样在1Mpa气体压力作用，把钢管放入水中，钢管不冒泡，说明成功做到了对钢管的气密封口。
实施例4
本实施例的钢管壁厚为1.1mm，钢管内径为11.8mm。
本实施例的封端步骤为：
S1：把钢管放入夹紧机构，控制钢管露出夹口的长度为3.68mm，调整旋压封口机的旋压轮距离夹口的最小间隙为0.08mm，此轴向长度下，加工量约为总加工量的65％；
S2：利用旋压封口机对钢管进行封口，确保管壁从管口处开始垂直轴向向内形变；
S3：再次调整钢管位置，控制钢管的露出夹口的长度为1.99mm～2.10mm之间，旋压轮距离夹口的最小间隙仍旧保持为0.08mm；
S4：再次利用旋压封口机对钢管进行封口，使钢管管壁垂直轴向向内形变直至封端，确保封口端面圆心处紧密，达到气密封口。
实验测试，把钢管封口处用火焰加热到暗红色，然后自然冷却到常温，在1Mpa气体压力作用下，把钢管放入水中，钢管不冒泡；然后冷却至零下20摄氏度，同样在1Mpa气体压力作用，把钢管放入水中，钢管不冒泡，说明成功做到了对钢管的气密封口。
Claims (9)
1.一种金属管封端方法，其特征在于：
将金属管放入夹紧机构的夹口中夹紧并露出预设的长度，利用挤压加工设备的挤压加工面挤压金属管进行封口，使金属管管壁从管口处开始垂直轴向向内变形；所述挤压加工面在完成封口时距离所述夹口的间隙为二者之间的最小间隙，所述最小间隙应足够小以便足以防止管壁在加工过程中向外变形。
2.根据权利要求1所述的金属管封端方法，其特征在于：所述最小间隙为小于0.5mm。
3.根据权利要求2所述的金属管封端方法，其特征在于：所述封口步骤分两步完成，其步骤如下：
S1)第一次封口：将金属管放入夹紧机构的夹口中夹紧并露出预设的长度，确保所述最小间隙符合要求，然后对金属管进行封口，确保管壁垂直轴向向内形变；第一次封口的加工量为总加工量的33％～65％；
S2)第二次封口：将经第一次封口处理的金属管放入夹紧机构的夹口中夹紧并露出预设的长度，确保所述最小间隙符合要求，继续对金属管进行封口，使金属管垂直轴向向内形变直至封端完成；
所述总加工量为金属管完成封端所需的管壁变形的量。
4.根据权利要求3所述的金属管封端方法，其特征在于所述金属管的内径为11.5mm～12.5mm，壁厚为0.8mm～1.2mm，所述最小间隙为小于0.2mm。
5.根据权利要求4所述的金属管封端方法，其特征在于：所述最小间隙小于0.1mm。
6.根据权利要求2-5中任一权利要求所述的金属管封端方法，其特征在于：所述总加工量为πar2的130％～220％；所述a为金属管壁厚，r为金属管内半径。
7.根据权利要求6所述的金属管封端方法，其特征在于：所述总加工量为πar2的160％～200％。
8.根据权利要求1所述的金属管封端方法，其特征在于：所述金属管为钢管。
9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的金属管封端方法，其特征在于：所述金属管封口前的管口端面所在的平面垂直所述金属管的轴向。
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