TWI520796B - Hydraulic forming telescopic pipe joint manufacturing method - Google Patents

Description

液壓成型伸縮管接頭製造方法

本發明提供一種伸縮管接頭製造方法，尤指一種利用環狀成型模片與液體介質傳遞載荷之液壓成型技術，使管件胚料管壁脹形壓縮成一具凹、凸弧部管壁之伸縮管接頭製造方法。

一般傳統大口徑伸縮管接頭成型之方法，乃將金屬板體先行透過捲圓成型利用滾輪方式旋轉擠壓模具，以形成表面具有凹、凸弧部之半圓形板體，再將兩金屬半圓形板體予以結合成一管狀，並於伸縮管彎折段之峰頂其內外接縫處施以焊接方式予以熔合，藉以製成一伸縮管接頭，於後續更需經退火處理以消除應力，但以此種方式所製的伸縮管具有以下缺點：

1.內外圓弧度不均，且減薄率高，易產生壁厚不平均現象。

2.材料表面易造成滾壓痕跡之刮傷。

3.不易焊接，及經X-ray光檢測設備檢測後，對瑕疵不易修復。

而近年來，由於液壓成型技術蓬勃發展，因此受到相關業者廣泛應用，而該等技術乃利用液體作為傳力介質或模具使工件成型的一種塑性加工技術，如我國專利公告第M436514號「液壓幾成形模具」乙案，其乃利用液壓成形之技術使直管體形成彎管之模具結構，包括設有一箱體， 該箱體至少一內側面設有至少一凹狀弧面與至少一凸狀弧面，該等凹狀弧面、凸狀弧面具有一適當之圓弧角度；俾當一直管體置入箱體中時，輸入箱體中的液體係使箱體中形成一高壓環境，而能藉由高壓、凹狀弧面與凹狀弧面，將直管體膨脹為一彎管體。如此，雖可解決傳統加工焊道之問題，但由於該結構應用於較大口徑之管件時，需使用較大體積之模具，不僅所需耗費之成本較高且加工不易，亦影響產能，殊不理想。

有鑑於此，本發明人乃積於多年來從事相關行業的設計開發經驗，針對上述習用管件製作時所面臨之問題，加以檢討研究改進之道，終有本發明之衍生。

本發明的主要目的，在於提供一種液壓成型伸縮管接頭製造方法，其透過板材縱焊道焊接，再以液壓之高壓環境，而使管件胚料脹形並壓縮成一體成型之伸縮管接頭，以令製成品能夠具有維持均勻厚度與剛性強度之優勢。

本發明的另一目的，係在提供一種液壓成型伸縮管接頭製造方法，其能以多數環狀成型模片取代完整的大塊成型模具，不僅令模具加工更為簡化，且同時能降低模具製作成本。

為達上述目的，本發明之製造方法先將具延展性之金屬管件胚料，依欲成型所需使用之長度備製於液壓成型機之特定工作區內；並將多數具有對應管件胚料外徑之環狀成型模片，透過墊塊堆疊組設而呈間隔狀的框圍於該管件胚料外壁，且環狀成型模片之內環面設有一凸狀弧面，而該凸狀弧面係為構成伸縮管凹弧部所形成之曲度；再將液壓成型機之壓 制單元壓抵於金屬管件胚料上緣，使管件胚料內部形成一密閉之增壓空間，再於該空間內部充填液體壓力，並藉由該液壓使胚料管壁預先脹形呈波浪狀初階成形；待管件胚料初階成形後移除環狀成型模片間襯設之墊塊，同時驅使壓制單元持續向下壓制，令管件胚料壓縮變形成所需之型態，最後再將管件胚料內部增壓空間之液壓排洩，並拆除外部之環狀成型模片；藉此，則可製成一具有多數凹、凸弧部管壁，且厚度均勻性、剛性強度極佳之伸縮管接頭製品。

本發明的其他特點及具體實施例可於以下配合附圖的詳細說明中，進一步瞭解。

A‧‧‧管件胚料

A1‧‧‧增壓空間

B‧‧‧模片框架

1‧‧‧伸縮管接頭

11‧‧‧凹弧部

12‧‧‧凸弧部

2‧‧‧液壓成型機

21‧‧‧壓制單元

22‧‧‧壓制板

23‧‧‧上密封環

24‧‧‧下密封環

25‧‧‧充液室

26‧‧‧出液孔

27‧‧‧進壓閥

28‧‧‧洩壓閥

29‧‧‧定位柱

3‧‧‧環狀成型模片

31‧‧‧圓形板片

31a‧‧‧半圓形板片

31b‧‧‧定位板

32‧‧‧凸狀弧面

33‧‧‧定位槽

34‧‧‧鎖合部

35‧‧‧鎖固孔

36‧‧‧凸耳

37‧‧‧固定孔

4‧‧‧墊塊

第1圖為本製造方法之構造分解塈胚件備置步驟示意圖。

第1a圖為本製造方法所需環狀成型模片之立體外觀圖。

第2圖為本製造方法模片組設步驟完成後之剖面圖。

第3圖為本製造方法充液初階成形步驟完成後之剖面圖。

第4圖為本製造方法壓制成型步驟移除墊塊之示意圖。

第5圖為本製造方法壓制成型步驟完成後之剖面圖。

第6圖為本製造方法壓制成型步驟模片拆除之示意圖。

第7圖為本製造方法所製成之伸縮管接頭立體外觀圖。

請同時參閱第1、3、7圖所示，本發明之液壓成型伸縮管接頭製造方法，其利用液壓成型技術，經由「胚件備置」、「模片組設」、「充 液初階成形」及「壓制成型」等主要步驟，而將管壁平滑之管件胚料A脹形壓縮成一具有多數環狀凹弧部11、凸弧部12管壁之伸縮管接頭1製品(如第7圖所示)。而於本發明圖示實施例中，該加工技術所使用之液壓成型機2，其於工作區上方設有一具上、下位移行程之壓制單元21，且於該壓制單元21之壓制板22下方設有一上密封環23(參第1圖所示)，及壓制單元21之工作區底板上設有一下密封環24(參第2圖所示)，又該工作區下方設有一充液室25，而該充液室25則設有一可連通至工作區之出液孔26，以及設有可控制液室壓力之進壓閥27與洩壓閥28。該壓制板22下方及工作區底板上分別鎖固兩內徑相同之圓形板片31，圓形板片31內環面設為平直狀，於各圓形板片31內再鎖合有一定位板31b，使定位板31b外緣與圓形板片31內壁形成管件胚料A置入間隙，於定位板31b外緣設有止漏環，而下工作區底板上之圓形板片31中央設有一孔連通出液孔26。

請參閱第1~6圖所示，本發明伸縮管接頭製造方法之胚件備置、模片組設、充液初階成形及壓制成型等步驟如下所述：

a.胚件備置：首先將依欲成型所需使用之長度且具延展性之金屬管件胚料A，直立的備置於液壓成型機2壓制單元21下方之工作區，且使管件胚料A下周緣與工作區之置入間隙嵌合，使定位板31b外緣所設止漏環壓抵於管件胚料A側壁而相互貼合(如第1、2、3圖所示)。

b.模片組設：將多數具有對應管件胚料A外徑之環狀成型模片3，透過墊塊4堆疊組設而呈間隔狀的框圍於該管件胚料A外壁，而本發明之較佳實施例中，該環狀成型模片3包括由多數相對稱之半圓形板片31a所組成，其最上方及最下方之圓形板片31內環面設為平直狀，而中段部位之多 數半圓形板片31a內環面則設為凸狀弧面32，而該凸狀弧面32為構成伸縮管接頭1凹弧部11所預形成之曲度，各半圓形板片31a於接合面側緣分別延伸有一具定位槽33之鎖合部34，且於鎖合部34側面處具有多數對應之鎖固孔35(如第1a圖)。藉此，則可透過螺件的鎖固，依序將兩兩半圓形板片31a圈圍於管件胚料A之外壁結合，採半圓形板片31a與墊塊4層層相疊方式裝置，半圓形板片31a於兩端鎖合部34設有定位槽33，令定位槽33定位於工作區所預設之定位柱29上，透過螺件的鎖固過程使各半圓形板片31a定位於定位柱29上，以完成模片框架B的組設(如第1、2圖所示)。

再者，另於頂部及底部模片框架其圓形板片31外環面處更設有多數凸耳36，且於凸耳36上具有固定孔37，可供螺絲將頂部圓形板片31鎖固於液壓成型機2之壓制板22下方，及工作區地面(如第1圖所示)，藉以增加模片組設之穩定性。

c.充液初階成形：待模片框架B組設完成後，則將液壓成型機2之壓制單元21向下壓制於管件胚料A頂端，並令壓制單元其壓制板22與管件胚料A之上緣緊密貼合(如第3圖所示)，且管件胚料A之下緣亦緊密貼合於壓制單元21之工作區底板上定位板31b外緣與圓形板片31內壁所形成之管件胚料A置入間隙中，使管件胚料A內部形成一密閉之增壓空間A1，再利用另設之加壓裝置(圖未視出)將液體經由進壓閥27而將加壓液體擠進入於充液室25，並接著經由該出液孔26灌注加壓液體至管件胚料A之增壓空間A1內，當操控壓制單元21向下壓制於管件胚料A頂端，並藉由該增壓空間A1內液壓所形成之背壓，使管件胚料A之管壁因壓制單元21向下壓而液壓成形呈波浪狀(如第3圖所示)。此時管件胚料A之管壁液壓成形呈波浪狀時會使 各半圓形板片31a間形成外表凸狀面，惟各半圓形板片31a與各墊塊4層層相疊方式裝置，且各半圓形板片31a於兩端鎖合部34處皆設有定位槽33，使定位槽33為框套定位於工作區所預設之定位柱29上，故由最頂端至最底端之各半圓形板片31a排列間距為設定於各墊塊4高度距離。

d.壓制成型：待管件胚料A初階成形後，再移除環狀成型模片3間襯設之墊塊4(如第4圖所示)，由於前一步驟管件胚料A已液壓成形為初階成形，因此該環狀半圓形板片31a則會呈間隔狀的環卡於初階成形後之管件胚料A的管壁上，又該墊塊4於實際實施時亦可依其使用之需求，將墊塊4製成一具有多數上、下間隔排列設置之框架體結構，而將該框架體直接襯墊於各模片間組設，藉以增加組製之便利性。而當將各層墊塊4移除後(如第4圖所示)，各環狀半圓形板片31a仍因各定位槽33為框套定位於定位柱29上，及各半圓形板片31a內環面之凸狀弧面32與管件胚料A波浪狀壁面形成卡摯效果而間隔定位著，最後再驅動壓制單元21持續向下壓制至行程最底位，使管件胚料A壓縮變形至所預定之伸縮管接頭1態樣(如第5圖所示)，另於該壓制單元21下壓的同時，亦可配合充液室25之洩壓閥28控制管件胚料A內部增壓空間A1之液壓，藉以達到成型時各時間點所需之壓力變化。最後，同樣透過該洩壓閥28將管件胚料A內部增壓空間A1之液壓完全洩除，並拆除外部環設之環狀半圓形板片31a(如第6圖所示)。

藉由上述步驟，則可製成一具有多數環狀凹、凸弧部(11、12)管壁之伸縮管接頭1(如第7圖所示)。

綜上所述，本發明所設之液壓成型伸縮管接頭製造方法，其所製成之產品不僅能改善習用加工方式之各項缺失，維持產品厚度均勻性 與剛性強度，亦能提昇產能，且其所需使用之具模，製作簡易、成本低廉，具實用價值無疑，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

A‧‧‧管件胚料

2‧‧‧液壓成型機

21‧‧‧壓制單元

22‧‧‧壓制板

23‧‧‧上密封環

29‧‧‧定位柱

3‧‧‧環狀成型模片

31‧‧‧圓形板片

31a‧‧‧半圓形板片

31b‧‧‧定位板

32‧‧‧凸狀弧面

33‧‧‧定位槽

34‧‧‧鎖合部

35‧‧‧鎖固孔

36‧‧‧凸耳

37‧‧‧固定孔

4‧‧‧墊塊

Claims (8)

1. 一種液壓成型伸縮管接頭製造方法，其包含下列步驟：a.胚件備置：首先將欲成型之管件胚料，安置於液壓成型機之工作區內，該液壓成型機之工作區下方設有一充液室，又該充液室上設有一連通至管件胚料內部增壓空間之出液孔；b.模片組設：將多數具有對應管件胚料外徑之環狀成型模片，透過墊塊堆疊組設而呈間隔狀的框圍於該管件胚料外壁；c.充液初階成形：將液壓成型機之壓制單元向下壓制於管件胚料頂端，並令壓制單元其壓制板與管件胚料之上緣緊密貼合，令管件胚料之下緣亦緊密貼合於壓制單元之工作區底板上，使管件胚料內部形成一密閉之增壓空間，再利用另設之加壓裝置將液體經由進壓閥而將加壓液體擠進入於充液室，並接著經由該出液孔灌注加壓液體至管件胚料之增壓空間內，當操控壓制單元向下壓制於管件胚料頂端，並藉由該增壓空間內液壓所形成之背壓，使管件胚料之管壁因壓制單元向下壓而液壓成形呈波浪狀；d.壓制成型：待管件胚料初階成形後，再移除環狀成型模片間襯設之墊塊，最後再驅動壓制單元持續向下壓制至行程最底位，使管件胚料壓縮變形至所預定之伸縮管接頭態樣；藉此，以製成一具有多數凹、凸弧部管壁之伸縮管接頭製品。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液壓成型伸縮管接頭製造方法，其中該液壓成型機於壓制板下方鎖固圓形板片，圓形板片內環面設為平直狀，於圓 形板片內再鎖合有一定位板，使定位板外緣與圓形板片內壁形成管件胚料置入間隙，於定位板外緣設有止漏環，壓制單元之壓制板下方，設有一上密封環。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液壓成型伸縮管接頭製造方法，其中該液壓成型機於工作區底板上鎖固一圓形板片，所述圓形板片內徑與鎖固於壓制板下方圓形板片內徑相同，工作區底板上鎖固之圓形板片內環面設為平直狀，於圓形板片內再鎖合有一定位板，使定位板外緣與圓形板片內壁形成管件胚料置入間隙，於定位板外緣設有止漏環，該工作區下方設有一充液室，而該充液室設有一可連通至工作區之出液孔，而下工作區底板上之圓形板片中央設有一孔連通出液孔，工作區底板上設有一下密封環。
4. 如申請專利範圍第1項所述之液壓成型伸縮管接頭製造方法，其中該環狀成型模片係由兩相對稱之半圓形板片所組成，且於半圓形板片之接合面側緣延伸有一具定位槽之鎖合部，該鎖合部側緣具有多數鎖固孔，藉此透過螺件將該板片定位的結合於工作區所設之定位柱並圈圍於管件胚料外壁。
5. 如申請專利範圍第1項所述之液壓成型伸縮管接頭製造方法，其中於頂部及底部模片設為圓形板片，於外環面處更設有多數凸耳，於凸耳上具有固定孔，可供螺絲將頂部圓形板片鎖固於液壓成型機之壓制板下方，及鎖固於工作區地面。
6. 如申請專利範圍第4項所述之液壓成型伸縮管接頭製造方法，其中該環狀成型模片框架其半圓形板片內環面設為凸狀弧面，而所述凸狀弧面係為 構成伸縮管凹弧部所形成之曲度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之液壓成型伸縮管接頭製造方法，其中該墊塊可為由一具有多數上、下間隔排列設置之墊塊框架體所構成。
8. 如申請專利範圍第1項所述之液壓成型伸縮管接頭製造方法，其中該充液室上設有可控制充液室壓力之進、洩壓閥。