CN1171986A - 一种用复合材料制造或修理油缸和管道的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用复合材料制造或修理油缸和管道的方法,以碳钢管或合金钢管作为油缸和管道的基层,用不锈钢管或其它防腐金属管作为复合层,采用旋压的方法将两层金属复合为一体。复合后的油缸和管道,可同时具备强度高、防腐性能好的特性,其制造工艺简单、加工精度高、生产成本低,能显著提高使用寿命,降低维修费用,是目前较为理想的一种先进的工艺方法,值得大力推广采用。

Description

一种用复合材料制造或修理油缸和管道的方法

本发明涉及一种采用复合材料制造或修理油缸和管道的方法。

现在许多重要的油缸和管道均采用单一材料制造，如矿山用单体支柱油缸、综采支架油缸和化工管道等。由于工作条件特殊，要求缸体和管道须具备一定的强度和防腐性能，如果用单一材料制作，往往只能满足一项要求而削弱另一项要求。就支架(柱)油缸而言，目前采用27SiMn材料制造，虽然能满足支护强度要求，但防腐性能较差，使用和维护周期均较短。如采用防腐性能好的不锈钢材料制作，则会因造价成倍增长，加大使用成本。对一些要求耐腐蚀性能强的化工管道，一般选用不锈钢材料制作，而要兼顾它的强度要求，必须加大壁厚，这样又造成了成本昂贵的经济问题。

据统计我国每年因锈蚀而报废的单体液压支柱有一百万根左右，对于支柱油缸内腔的修复曾有过多种探索，采用的方法先后有：(1)内腔镀铁、铜、镍、铬等金属，由于其耐蚀性差，使用周期短，未能持续推广使用；(2)内腔喷涂树脂防腐层，这在一定程度上起到了延缓锈蚀的作用，但由于喷涂层与金属基层结合强度差，在搬运和使用过程中，无法避免因磕碰而导致喷涂层脱落的问题；(3)采用金属内衬套作为复合层，这是目前国内已开始尝试的一种新方法，现多采用粘接和拉挤法复合，从使用情况来看，效果也不为理想，内衬套与油缸粘接后，结合不牢，几何精度差，影响使用性能；采用拉挤法，其复合面虽然结合较好，但拉制过程中的多次拉挤易将复合层内表面拉伤，影响缸体质量。

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，而提供一种采用复合材料制造或修理油缸和管道的方法，该方法可使复合层结合牢固，内表面粗糙度等级高，抗蚀性能好，同时具有经济实用等特点。

本发明的技术解决方案是：

以碳钢管或合金钢管作为油缸和管道的基层，用来满足油缸或管道强度上的要求，用不锈钢管或其它防腐金属管作为复合层，用以满足产品对防腐性能的要求，采用旋压的方法将两层金属复合为一体。具体步骤为：

(1)确定复合层的厚度

在制造油缸或管道时，内腔预留出复合层的余量，余量大小取决于复合层的厚度，一般厚度取0.3～2.0mm。

在修理旧油缸或管道时，先把内腔锈蚀部分镗掉，根据镗孔后的内径尺寸，选择复合层的厚度，以使修复后的油缸与管道内径不变，复合层厚度一般取0.3～3mm。

(2)确定基层内径与复合层外径之间的间隙

以复合层套管能够压入基管内为宜，一般间隙控制在0.05～0.5mm。

(3)复合过程

先将复合层套管压入基管内，再将复合层套管的一端与基管进行环焊，然后将旋压装置的旋压头由焊接端旋入内腔，控制工件转速和进给量，进行旋压复合，复合层变薄率ψ控制在8～95％范围内，复合层与基层即可牢固地结合为一体。

下面结合实施例进一步详细说明本发明：

实施例采用壁厚为0.7mm的SUS304不锈钢管作为复合层，对27SiMn单体液压支柱油缸进行复合处理。复合过程中，先将复合层套管压入油缸内腔，再将复合层套管的一端与油缸环焊，然后将旋压头从已经焊接的一端旋入油缸内腔，利用旋压头上的多个旋轮进行旋压，旋轮一边随复合层沿自身轴线旋转，一边沿复合层做轴向运动，完成整个旋压过程。旋压时，应根据油缸与管道的直径以及复合层的厚度确定工作转速和旋转进给量，一般工件旋转速度控制在100～600转/分，旋压头旋转进给量fs控制在0.1～0.8mm/转，复合层变薄率ψ控制在8～95％范围内，为提高效率ψ值一般应取得小一些。本实施例中工件旋转速度为400转/分，旋压头旋转进给量fs为0.6mm/转，复合层变薄率ψ为15％。旋压完成后，还可根据需要将复合层套管与基管的另一端进行环焊，使之完全密闭，达到防腐的目的。

本发明的优点和效果：

1、用本方法可一次成型制造或修复油缸和管道，使其同时具备强度高、防腐性能好的特性，能显著提高使用寿命，大大降低制造成本和维修费用。

2、基层和复合层结合强度高，经旋压后结合面积在99％以上，破坏性试验中，将缸体切成环，用挤压等方法都无法取下复合层。其复合管道可以进行弯曲、翻边等加工，不会出现分层和开裂。

3、复合层在强力旋压下发生冷作硬化．使其强度和内表面硬度明显提高，这是其它复合法所没有的特点。

4、加工精度高．采用该方法加工面尺寸精度可达±0.02mm，完全可以满足油缸和管道对精度的要求。

5、加工面平滑光洁、无划痕，其粗糙度可达 ，完全可以满足油缸内表面对粗糙度的要求。

6、目前矿用支架油缸．采用不可分解的乳化液作为传压介质，每次卸压后．大量排出液对环境造成污染。用该方法制造或修理油缸．采用SUS304不锈钢作为复合层．即可不用乳化液而用水作为传压介质．这样既能降低采矿成本，又消除了污染，保护了环境。

Claims (3)

1、一种用复合材料制造或修理油缸和管道的方法，其特征在于以碳钢管或合金钢管作为油缸和管道的基层，用不锈钢管或其它防腐金属管作为复合层，采用旋压的方法将两层金属复合为一体，具体步骤为：

(1)确定复合层的厚度

在制造油缸或管道时，内腔预留出复合层的余量，余量大小取决于复合层的厚度，一般厚度取0.3～2.0mm；

在修理旧油缸或管道时，先把内腔锈蚀部分镗掉，根据镗孔后的内径尺寸，选择复合层的厚度，以使修复后的油缸与管道内径不变，复合层厚度一般取0.3～3mm；

(2)确定基层内径与复合层外径之间的间隙

以复合层套管能够压入基管内为宜，一般间隙控制在0.05～0.5mm；

(3)复合过程

先将复合层套管压入基管内，再将复合层套管的一端与基管进行环焊，然后将旋压装置的旋压头由焊接端旋入内腔，控制工件转速和进给量，进行旋压复合，复合层变薄率ψ控制在8～95％范围内，复合层与基层即可牢固地结合为一体。

2、根据权利要求1所述的用复合材料制造或修理油缸和管道的方法，其特征在于工件旋转速度控制在100～600转/分，旋压头旋转进给量fs控制在0.1～0.8mm/转。

3、根据权利要求1所述的用复合材料制造或修理油缸和管道的方法，其特征在于旋压完成后，复合层套管与基管的另一端进行环焊，使复合层完全密闭。