CN1247336C

CN1247336C - 气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法

Info

Publication number: CN1247336C
Application number: CN 02130494
Authority: CN
Inventors: 朱继文
Original assignee: ZHENXING MACHNINERY CO Ltd
Current assignee: ZHENXING MACHNINERY CO Ltd
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2022-08-21
Also published as: CN1476942A

Abstract

一种气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法。为提供一种改善原料管理、降低成本、提高工时效率、增加整体强度、增强市场竞争力的无缝管件成型方法，提出本发明，它包括如下步骤：以延展性金属材料制备原料、预热原料、预热第一模具、将已预热原料置入已预热第一模具内，以固定于模压机上端顶模挤压成型粗胚、预热粗胚及第二模具及粗胚倒置于底模上并于粗胚周围设置第二模具以固定于模压机上端顶模挤压成型成品。

Description

气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法

技术领域

本发明属于无缝管件成型方法，特别是一种气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法。

背景技术

如图1、图2所示的传统两端具有盘面12A、13A的管件10，其外径大小与管壁厚度应适当符合应用条件的规格。以应用于作为输配电线的管道气体绝缘设备(简称G.I.S)为例，其于管件10两端需成型出供串联锁接的盘面12A、13A，因此，其管件10系于一截管段11两端以焊接方法加工结合具盘面12A、13A的端头12、13构成。传统习知技术领域中此类管件10因两端同时具有盘面12A、13A的缘故，因此，其无法以铝挤型一体挤压成型，而大都以预先制设出两端头12、13，再与同样外径的管段11相互焊接结合成一体。

其中，为求焊接后可具极佳的焊道15结合效果，因此，通常需于管段11及两端头12、13的结合端分别设置焊接所需的内导角16A、16B、稳固卡合阶段17A、17B及外导角18A、18B，其目的在于使焊接处的结合面表面积增设至最大，以求取得最佳的焊接强度。

此种需藉由焊接结合管件10两端盘面12A、13A的技术手段，当完成焊接加工后，更需耗费成本以对内、外侧焊道15施以机械加工。如此一来，整体加工时效、制造成本都因此而相对提高甚多。更重要的是管件10整体抗压强度明显脆弱点产生于所述的焊道15生成处，往往可能因焊道15强度不足产生破裂之虞。

再者管段11为特定直径的中空管体，因应实际需求可能有数十种以上不同管径尺寸规格，因此，日常库存空间、数量亦增加了储存成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善原料管理、降低成本、提高工时效率、增加整体强度、增强市场竞争力的气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法。

本发明包括如下步骤：(a)以具有延展性金属材料制备成原料，将原料预热，同时预热第一模具；(b)将已预热原料置入已预热第一模具内；(c)利用加压机械重压冲击模具中原料顶端，使原料在第一模具与加压机械之间挤压成为粗胚(d)预热粗胚及第二模具；(e)使粗胚上下翻转倒置后，再次放置于底模上；(f)于粗胚周围设置可活动拆解且已预热过的第二模具；(g)再次利用加压机械重压粗坯上端；经连续多次反复冲击后，将粗坯材料制成对应于加压机械外壁与第二模具内壁之间外形的无缝管件。

其中：

延展性金属材料可为铝或铜金属。

第一模具设有带扩大凹槽的内壁；挤压成为粗胚系将原料的第一端面扩大成盘面。

挤压成为粗胚将原料的第一端面扩大成盘面的同时于盘面中心制出凹陷部，使盘面周缘形成凸缘。

第一模具有固定于模压机上端的顶模；顶模的模心设有圆锥面，使挤制成型粗胚后工件易于拔脱出模。

第二模具包含活动左模块及活动右模块；活动左、右模块外侧分别锁设有拉杆，第二模具上端分别设有带扩大凹槽的内壁，内壁长度大于粗胚的高度；挤压成型成品是将已预热的粗胚翻转以其盘面置于底模上，于粗胚周围包覆已预热的第二模具；第二模具活动左、右模块合模后，以装设于模压机上端的顶模上多次缓慢反复直线重力挤压于粗胚后，粗胚的材料沿第二模具的活动左、右模块内壁走料，延伸至第二模具上端凹槽中成型出盘面，且其长模心因多次反复挤进而突破粗胚，贯通至对端盘面中央的凹陷部成为管件的中空内孔。

第二模具的顶模上设有长模心。

长模心的长度大于第二模具内成型管件的长度。

长模心顶端处设有便于拔模脱离管件的导角及斜周面。

长模心头端处锁设使长模心贯通管件内孔时一次成型挤压出高精准度的完美内壁面的高硬度材料。

高硬度材料为碳化钨、高碳钢等材料。

模压机为立式模压机或卧式模压机。

由于本发明包括如下步骤：以延展性金属材料制备原料、预热原料、预热第一模具、将已预热原料置入已预热第一模具内，以固定于模压机上端顶模挤压成型粗胚、预热粗胚及第二模具及粗胚倒置于底模上于粗胚周围设置第二模具以固定于模压机上端顶模挤压成型成品。原料以重量取料，将整体缓慢挤制成型，故较无余料产生，有效改善习用裁切管体再施焊接后再加工磨平的缺失；锻造过程中，原料与模具同步加热后，再行挤压成型加工，经由第二模具的塑模挤制，使其延展成型，以一贯化制程成型出两端的盘面，不仅节省制程时间，同时亦可大幅降低生产成本；挤制为依金属材料的物理特性加压，故可节省由以机械加工而引起的材料损失及机械加工时间，更重要的是由于材料流动变形而产生的锻流线可强化成品的品质，令成品具有较高的强度；不仅改善原料管理、降低成本，而且提高工时效率、增加整体强度、增强市场竞争力，从而达到本发明的目的。

附图说明

图1、为传统管件结构示意立体图。

图2、为图1中A部局部放大图。

图3、为本发明粗胚成型加工示意图。

图4、为本发明粗胚预热示意图。

图5、为本发明粗胚置于第二模具中示意图。

图6、为本发明粗胚于第二模具中进行挤制示意图。

图7、为本发明粗胚于第二模具中往复直线挤制成型管件过程示意图。

图8、为本发明粗胚于第二模具中往复直线挤制成型管件示意图。

图9、为本发明成型管件后脱模示意图。

图10、为以本发明成型的管件结构示意立体图。

图11、为本发明流程图。

具体实施方式

如图11所示，本发明包括如下步骤：制备原料、预热原料、预热第一模具、挤压成型粗胚、预热粗胚及第二模具及挤压成型成品。

制备原料20

如图3所示，首先根据成型后管件总重，裁取相同重量截取为具有延展性的金属，如铝、铜～～等的原料20。

预热原料

将具有延展性的金属材料，如铝、铜～～等的原料20加热至可塑性变形的软化温度，但低于其相变而破坏原有材料结晶组织的液态温度。

预热第一模具30

以乙炔喷火加热或于其上上加设加温电管加热第一模具30，以使第一模具30预热的温度与原料20预热温度一致，以使原料20于第一模具30内能获得较佳的成形效果。如图3所示，第一模具30设有带扩大凹槽32的内壁33；第一模具30的顶模31固定于模压机90上端；顶模31的模心设有可使挤制成型粗胚40后工件易于拔脱出模的圆锥面34；模压机90为立式机台；亦可为卧式模压机。

挤压成型粗胚40

将预热的原料20置于预热的第一模具30内，以挤压成型粗胚40；如图3所示，当模压机90动作使顶模31缓慢顺畅的下降速度以重力挤压原料20，以使材料延伸至第一模具30内穴，原料20的高度缩短，直径增加，以使其成型出粗胚40，并于粗胚40上端成型出盘面41，于盘面41中心制出凹陷部42，使盘面41周缘形成凸缘，同时使粗胚40外周面43直径大于原原料20直径的较扩大状。

预热粗胚40及第二模具50

如图4所示，以滚动式输送带81将粗胚40带入为电烤炉的加热设备80进行均匀加热。如图5所示，第二模具50包含活动左模块51及活动右模块52；活动左、右模块51、52外侧分别锁设有拉杆53、54，使设置于左、右模块51、52的滑块于底模35滑槽中水平滑动，以便于脱模；第二模具50上端分别设有带扩大凹槽55的内壁56，内壁56长度大于粗胚40的高度。

挤压成型成品60

如图5所示，将已预热的粗胚40翻转以其盘面41置于底模35上，于粗胚40周围包覆已预热的第二模具50；如图6所示，第二模具50活动左、右模块51、52合模后，模压机90上端换装贯通长模心91；长模心91长度大于成型管件60的长度，于靠近顶端处设有便于拔模脱离管件60的导角92及斜周面93；如图7、图8所示，当模压机90动作使长模心91多次缓慢反复直线重力挤压于粗胚40后，粗胚40的材料即因重力挤压而沿第二模具50的活动左、右模块51、52内壁56走料，延伸至第二模具50上端凹槽55中成型出盘面44，且其长模心91更因多次反复挤进而突破粗胚40，贯通至对端盘面41中央的凹陷部42，成为管件60的中空内孔。其中长模心91更可于头端处锁设高硬度材料，如碳化钨、高碳钢等材料，使藉由长模心91贯通管件60内孔时，一次成型挤压出高精准度的完美内壁面。

如图9所示，当成型出一体成型两端具盘面41、42的管段61的管件60退出长模心91后，再使第二模具50活动左、右模块51、52外侧拉杆53、54向外拉出，以分离左模块51及右模块52，以取出成型的如图10所示的管件60。

如图10所示，以本发明成型的气体绝缘设备(G.I.S)无缝管件60包括管段61及一体成型于管段61两端的盘面41、42，故其整体强度较习知焊接的管件高。

挤压制作系藉由较高硬度工具慢速加压力于延展性金属材料，更利用模具内部空间，将金属材料加以压缩成型，为可改善材料的机构性质的加工方法。

一般被挤制的金属材料为多结晶金属，而铸造而成型的成品均形成粗大的树枝状结晶，其内部于结构上大致仍具有铸巢(shrinkage gavity)、收缩孔(shrinkage hole)、偏析(segregation)等缺陷，所以缺乏材料的强韧性及安全性，因此，把金属材料在高温加热软化状态下加压成形时，不单可将材料的粗大树枝状结晶被机械破坏，亦可起到再结晶而微细化的作用，并使铸巢、收缩孔消除，同时可将局部的偏析扩散均一化，尤其对提高材料锻流线方向的冲击值有显著的效果。

由上可知，本发明具有如下优点：

1、原料以重量取料，将整体缓慢挤制成型，故较无余料产生，有效改善习用裁切管体再施焊接后再加工磨平的缺失。

2、由于锻造过程中，原料与模具同步加热后，再行挤压成型加工，经由第二模具的塑模挤制，使其延展成型，以一贯化制程成型出两端的盘面，不仅节省制程时间，同时亦可大幅降低生产成本。

3、挤制为依金属材料的物理特性加压，故可节省由以机械加工而引起的材料损失及机械加工时间，更重要的是由于材料流动变形而产生的锻流线可强化成品的品质，令成品具有较高的强度。

综上所述，本发明改进了传统的经两端具盘面端头焊接于管段两段成型的不便性，具降低成本、增进精密度的优点，可为一贯化制程的管件制造方法，富有优异的市场竞争力及产业上的利用价值。

Claims

1、一种气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法，其特征在于它包括如下步骤：(a)以具有延展性金属材料制备成原料，将原料预热，同时预热第一模具；(b)将已预热原料置入已预热第一模具内；(c)利用加压机械重压冲击模具中原料顶端，使原料在第一模具与加压机械之间挤压成为粗胚(d)预热粗胚及第二模具；(e)使粗胚上下翻转倒置后，再次放置于底模上；(f)于粗胚周围设置可活动拆解且已预热过的第二模具；(g)再次利用加压机械重压粗坯上端；经连续多次反复冲击后，将粗坯材料制成对应于加压机械外壁与第二模具内壁之间外形的无缝管件。

2、根据权利要求1所述的气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法，其特征在于所述的延展性金属材料可为铝或铜金属。

3、根据权利要求1所述的气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法，其特征在于所述的第一模具设有带扩大凹槽的内壁；挤压成为粗胚是将原料的第一端面扩大成盘面。

4、根据权利要求1或3所述的气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法，其特征在于所述的挤压成为粗胚将原料的第一端面扩大成盘面的同时于盘面中心制出凹陷部，使盘面周缘形成凸缘。

5、根据权利要求1所述的气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法，其特征在于所述的第一模具有固定于模压机上端的顶模；顶模的模心设有圆锥面，使挤制成型粗胚后工件易于拔脱出模。

6、根据权利要求1或3所述的气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法，其特征在于所述的第二模具包含活动左模块及活动右模块；活动左、右模块外侧分别锁设有拉杆，第二模具上端分别设有带扩大凹槽的内壁，内壁长度大于粗胚的高度；挤压成型成品是将已预热的粗胚翻转以其盘面置于底模上，于粗胚周围包覆已预热的第二模具；第二模具活动左、右模块合模后，以装设于模压机上端的顶模上多次缓慢反复直线重力挤压于粗胚后，粗胚的材料沿第二模具的活动左、右模块内壁走料，延伸至第二模具上端凹槽中成型出盘面，且其长模心因多次反复挤进而突破粗胚，贯通至对端盘面中央的凹陷部成为管件的中空内孔。

7、根据权利要求6所述的气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法，其特征在于所述的第二模具的顶模上设有长模心。

8、根据权利要求7所述的气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法，其特征在于所述的长模心的长度大于第二模具内成型管件的长度。

9、根据权利要求7所述的气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法，其特征在于所述的长模心顶端处设有便于拔模脱离管件的导角及斜周面。

10、根据权利要求7所述的气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法，其特征在于所述的长模心头端处锁设使长模心贯通管件内孔时一次成型挤压出高精准度的完美内壁面的高硬度材料。

11、根据权利要求10所述的气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法，其特征在于所述的高硬度材料为碳化钨、高碳钢等材料。

12、根据权利要求1所述的气体绝缘设备无缝管件一体成型制造方法，其特征在于所述的模压机为立式模压机或卧式模压机。