專利名稱：超長支管三通管件的熱壓成形模具及熱壓成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管件加工設(shè)備領(lǐng)域，尤其是熱壓成形三通管件的模具與成形方法。
背景技術(shù)：
管道中廣泛應(yīng)用三通管件進(jìn)行管道連接。生產(chǎn)中常用熱壓成形方法制造大直徑與
厚管壁的無縫三通管件，熱壓成形方法是指把管坯加熱后在模具中進(jìn)行成形，由于采用加
熱后的管坯進(jìn)行壓制，材料成形所需要的設(shè)備噸位要求可以降低。如圖l所示，中國國家標(biāo)
準(zhǔn)中無縫三通支管1的長度M等于主管2的長度C，對于這種國標(biāo)的無縫三通的熱壓成形，
具體工藝如圖2、圖3所示先將大于三通直徑的管坯4，壓扁約至三通直徑的尺寸，在拉伸
支管的部位開一個孔6 ;將管坯4加熱，放入熱壓成形模的上模3與下模7之間，并在管坯4
的孔6內(nèi)裝入拉伸支管的拉桿5 ;如圖3所示壓力機驅(qū)動上模3下行進(jìn)行合模，管坯4在壓
力的作用下被徑向壓縮，在徑向壓縮的過程中根據(jù)體積不變原理，管坯金屬向支管方向流
動，同時在拉桿5的拉伸下形成支管1。支管的成形過程是通過管坯徑向壓縮和支管部位的
拉伸而成形，支管是由管坯材料的徑向運動進(jìn)行補償，所以也稱為徑向補償工藝。 隨著管道技術(shù)的發(fā)展，需要一種支管長度M大于主管長度C 50%以上的無縫三
通，以下稱為超長支管三通。對于這種超長支管三通如果按照上述的一次成形工藝來生產(chǎn)，
因支管一次拉伸變形量過長，材料變形已超越拉伸率極限，導(dǎo)致成形質(zhì)量不合格，無法直接成形。

發(fā)明內(nèi)容
本申請人針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)工藝與模具不能制造超長支管三通管件的缺點，提供 一種超長支管三通管件的熱壓成形模具及熱壓成形方法，從而在現(xiàn)有設(shè)備上可以制造超長 支管三通管件。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下 —種超長支管三通管件的熱壓成形模具，包括上模、下模與拉桿，具體包括第一上 模、第二上模、第一下模、第二下模、第三下模、第四下模、拉桿；初次成形模具由第一上模與 第一下模組成第一上模的直管段模腔直徑為Dl ;第一下模的直管段模腔直徑為Dl，支管 段模腔直徑為Dl，直管與支管過渡處圓角半徑為Rl ;二次成形模具由第一上模與第二下模 組成第二下模的直管段模腔直徑為D1，支管段模腔直徑為D1，直管與支管過渡處圓角半 徑為R2 ;三次成形模具由第一上模與第三下模組成第三下模的直管段模腔直徑為Dl，支
管段模腔直徑為D2，直管與支管過渡處圓角半徑為R2;最終成形模具由第二上模、第四下
模與拉桿組成第二上模的直管段模腔直徑為D3 ;第四下模的直管段模腔直徑為D3，支管
段模腔直徑為D3，直管與支管過渡處圓角半徑為R3。各尺寸關(guān)系為R3 = R， R2 = R3/a ， Rl = R2/P ;D3 = SXD， D2 = D3+(5 10)mm， Dl = D2/y ;其中D為三通直徑，R為三通 直管與支管過渡處圓角半徑，S為公知的材料熱壓成形收縮率，a取值為65% 75%，優(yōu)選 為70% ;P取值為65% 75%，優(yōu)選為70% ;y取值為81 % 91 %，優(yōu)選為86% 。
采用上述的熱壓成形模具的超長支管三通管件的熱壓成形方法，包括以下步驟
第一步，制坯根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行直管管坯下料，直管管坯直徑DO要大于三通直 徑D的50% 60%。 第二步，第一次壓扁把管坯直徑用油壓機壓扁至第一下模的模腔直徑尺寸Dl， 可小于Dl 3 5mm，成形出第一中間管坯。 第三步，第一次加熱利用中頻感應(yīng)加熱，控制只對要成形支管的一側(cè)管坯進(jìn)行局 部加熱，使支管側(cè)材料易于往模具支管處流動而形成支管。 第四步，第一次熱壓成形第一中間管坯放入由第一上模與第一下模組成的初次 成形模具之間進(jìn)行壓制，壓制一段距離H1，成形出第二中間管坯。 第五步，第二次加熱利用中頻感應(yīng)加熱，控制只對要成形支管的一側(cè)管坯進(jìn)行局 部加熱。 第六步，第二次熱壓成形第二中間管坯放入由第一上模與第二下模組成的二次 成形模具之間進(jìn)行壓制，壓制一段距離H2，成形出第三中間管坯。 第七步，第三次加熱；利用中頻感應(yīng)加熱，控制只對要成形支管的一側(cè)管坯進(jìn)行局 部加熱。 第八步，第三次熱壓成形第三中間管坯放入由第一上模與第三下模組成的三次 成形模具之間進(jìn)行壓制，壓制一段距離H3，成形出第四中間管坯。
第九步，壓扁把第三次熱壓成形后的第四中間管坯用油壓機壓扁至第四下模的 模腔直徑D3尺寸，可小于D3 3 5mm，成形出第五中間管坯。
第十步，第四次加熱在電爐中整體加熱。 第十一步，第四次熱壓成形將第五中間管坯放入由第二上模、第四下模組成的最
終成形模具之間，第二上模下壓壓制一段距離H4，成形出第六中間管坯。 第十二步，在第六中間管坯管端部切割開孔用切割切割去支管帽形頭部。
第十三步，最終支管拉伸用中頻感應(yīng)加熱對六中間管坯支管一側(cè)局部加熱后，管
坯放入第四下模中，再把下模拉桿裝入管坯的開孔，將第二上模合模，通過下模拉桿對支管
部位的拉伸，成形出三通產(chǎn)品。 本發(fā)明采用兩個上模與四個下模，逐步拉伸擠壓出了超長支管；在每次熱壓成形 中，通過控制支管根部R和支管外徑D的大小依次遞減，保證材料拉伸變形在拉伸率極限之 內(nèi)，解決了M〉 1.5C的超長支管三通的成形問題。


圖1為無縫三通管件的產(chǎn)品截面圖； 圖2為現(xiàn)有的無縫三通的熱壓成形示意圖，此為成形前狀態(tài)； 圖3為現(xiàn)有的無縫三通的熱壓成形示意圖，此為成形后狀態(tài)；； 圖4為本發(fā)明的初次成形模具的主視圖，工作前狀態(tài)； 圖5同圖4，為工作后狀態(tài)； 圖6為圖5的左視圖； 圖7為本發(fā)明的二次成形模具的主視圖，工作前狀態(tài)； 圖8同圖7，為工作后狀態(tài)；
圖9為圖8的左視圖； 圖10為本發(fā)明的三次成形模具的主視圖，工作前狀態(tài)；
圖11同圖IO，為工作后狀態(tài)；
圖12為圖11的左視圖； 圖13為本發(fā)明的最終成形模具的主視圖，工作前狀態(tài)；
圖14同圖13，為工作后狀態(tài)；
圖15為圖14的左視圖； 圖16為本發(fā)明的最終成形模具的主視圖，工作后狀態(tài)。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實施方式
。 如圖4至圖16所示，本發(fā)明所述的超長支管三通管件的熱壓成形模具包括第一上模11、第二上模19、第一下模13、第二下模15、第三下模17、第四下模20、拉桿22。如圖4、圖5、圖6所示，初次成形模具由第一上模11與第一下模13組成第一上模11的直管段模腔直徑為Dl ;第一下模13的直管段模腔直徑為Dl，支管段模腔直徑為Dl，直管與支管過渡處圓角半徑為Rl。如圖7、圖8、圖9所示，二次成形模具由第一上模11與第二下模15組成第二下模15的直管段模腔直徑為Dl，支管段模腔直徑為Dl，直管與支管過渡處圓角半徑為R2。如圖10、圖11、圖12所示，三次成形模具由第一上模11與第三下模17組成第三下模17的直管段模腔直徑為Dl，支管段模腔直徑為D2，直管與支管過渡處圓角半徑為R2。如圖13、圖14、圖15、圖16所示，最終成形模具由第二上模19、第四下模20與拉桿22組成第二上模19的直管段模腔直徑為D3 ;第四下模20的直管段模腔直徑為D3，支管段模腔直徑為D3，直管與支管過渡處圓角半徑為R3 ;拉桿22頭部直徑與支管內(nèi)徑相同，拉桿22的結(jié)構(gòu)與裝配方法與現(xiàn)有技術(shù)的拉桿相同。對于生產(chǎn)如圖1所示M > 1. 5C的超長支管的三通，產(chǎn)品直徑為D，直管與支管過渡圓角為R，則各尺寸的關(guān)系如下R3 = R， R2 = R3/a ， Rl =R2/P ;D3 = SXD，D2 = D3+(5 10)mm，Dl = D2/y ;其中a取值為65% 75%，優(yōu)選為70% ;P取值為65% 75%，優(yōu)選為70% ;y取值為81 % 91 %，優(yōu)選為86% ;S為公知的材料熱壓成形收縮率。 采用本發(fā)明的熱壓成形模具成形超長支管三通管件，需采用以下工藝步驟
第一步，制坯根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行直管管坯下料，直管管坯直徑DO要大于三通直徑D的50% 60%。 第二步，第一次壓扁把管坯直徑用油壓機壓扁至第一下模13的模腔直徑尺寸D1，可小于D1 3 5mm，成形出第一中間管坯12。 第三步，第一次加熱利用中頻感應(yīng)加熱，控制只對要成形支管的一側(cè)管坯進(jìn)行局部加熱，使支管側(cè)材料易于往模具支管處流動而形成支管。 第四步，第一次熱壓成形如圖4、圖5、圖6所示，第一中間管坯12放入由第一上模11與第一下模13組成的初次成形模具之間進(jìn)行壓制，壓制一段距離H1，成形出第二中間管坯14。此時①管坯上模側(cè)的料變形后與上模完全貼合，②管坯支管根部成形出Rl的部分，③支管直徑成形出Dl的尺寸。
第五步，第二次加熱利用中頻感應(yīng)加熱，控制只對要成形支管的一側(cè)管坯進(jìn)行局部加熱。 第六步，第二次熱壓成形如圖7、圖8、圖9所示，第二中間管坯14放入由第一上 模11與第二下模15組成的二次成形模具之間進(jìn)行壓制，壓制一段距離H2，成形出第三中 間管坯16。此時①管坯上模側(cè)的料變形后與上模完全貼合，②管坯支管根部成形出R2部 分。 第七步，第三次加熱；利用中頻感應(yīng)加熱，控制只對要成形支管的一側(cè)管坯進(jìn)行局 部加熱。
第八步，第三次熱壓成形如圖10、圖11、圖12所示，第三中間管坯16放入由第一
上模11與第三下模17組成的三次成形模具之間進(jìn)行壓制，壓制一段距離H3，成形出第四中
間管坯18。此時①管坯支管根部成形出R2部分，②支管直徑成形出D2尺寸。 第九步，壓扁把第三次熱壓成形后的第四中間管坯18用油壓機壓扁至第四下模
20的模腔直徑D3尺寸，可小于D3 3 5mm，成形出第五中間管坯18'。 第十步，第四次加熱在電爐中整體加熱。 第i^一步，第四次熱壓成形如圖13、圖14、圖15所示，第五中間管坯18'放入由 第二上模19、第四下模20組成的最終成形模具之間，第二上模19下壓壓制一段距離H4，成 形出第六中間管坯21。此時①管坯上模側(cè)的材料變形后與上模完全貼合，②管坯支管根 部成形出R3部分，③支管直徑成形出D3尺寸。 第十二步，在第六中間管坯21管端部切割開孔用切割切割去支管帽形頭部。
第十三步，最終支管拉伸如圖16所示，用中頻感應(yīng)加熱對第六中間管坯21支管 一側(cè)局部加熱后，管坯放入第四下模20中，再把下模拉桿22裝入管坯21的開孔，將第二上 模19合模，通過下模拉桿22對支管部位的拉伸，使支管長度滿足要求，成形出三通產(chǎn)品23 ; 在本步加工過程中上模不進(jìn)行壓制，僅有拉桿22的拉伸運動。 產(chǎn)品出模后，還有因應(yīng)力釋放及熱漲熱縮導(dǎo)致的尺寸收縮過程。收縮率已設(shè)計在 最終模具的尺寸中。當(dāng)材料收縮穩(wěn)定后，三通直管段與支管段的直徑為D，也就是圖紙所要 求的尺寸。 以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利 要求，在不違背本發(fā)明的精神的情況下，本發(fā)明可以作任何形式的修改，例如根據(jù)具體材料 調(diào)節(jié)成形次數(shù)與模具尺寸。
權(quán)利要求
一種超長支管三通管件的熱壓成形模具，包括上模、下模與拉桿，其特征在于具體包括第一上模、第二上模、第一下模、第二下模、第三下模、第四下模、拉桿；初次成形模具由第一上模與第一下模組成第一上模的直管段模腔直徑為D1；第一下模的直管段模腔直徑為D1，支管段模腔直徑為D1，直管與支管過渡處圓角半徑為R1；二次成形模具由第一上模與第二下模組成第二下模的直管段模腔直徑為D1，支管段模腔直徑為D1，直管與支管過渡處圓角半徑為R2；三次成形模具由第一上模與第三下模組成第三下模的直管段模腔直徑為D1，支管段模腔直徑為D2，直管與支管過渡處圓角半徑為R2；最終成形模具由第二上模、第四下模與拉桿組成第二上模的直管段模腔直徑為D3；第四下模的直管段模腔直徑為D3，支管段模腔直徑為D3，直管與支管過渡處圓角半徑為R3。各尺寸關(guān)系為R3＝R，R2＝R3/α，R1＝R2/β；D3＝S×D，D2＝D3+(5～10)mm，D1＝D2/γ；其中D為三通直徑，R為三通直管與支管過渡處圓角半徑，S為公知的材料熱壓成形收縮率；α取值為65％～75％，優(yōu)選為70％；β取值為65％～75％，優(yōu)選為70％；γ取值為81％～91％，優(yōu)選為86％。
2. 采用權(quán)利要求1所述的熱壓成形模具的超長支管三通管件的熱壓成形方法，其特征 在于，包括以下步驟第一步，制坯根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行直管管坯下料，直管管坯直徑D0要大于三通直徑D的 50% 60%。第二步，第一次壓扁把管坯直徑用油壓機壓扁至第一下模的模腔直徑尺寸D1，可小 于D1 3 5mm，成形出第一中間管坯。第三步，第一次加熱利用中頻感應(yīng)加熱，控制只對要成形支管的一側(cè)管坯進(jìn)行局部加 熱，使支管側(cè)材料易于往模具支管處流動而形成支管。第四步，第一次熱壓成形第一中間管坯放入由第一上模與第一下模組成的初次成形模具之間進(jìn)行壓制，壓制一段距離H1，成形出第二中間管坯。第五步，第二次加熱利用中頻感應(yīng)加熱，控制只對要成形支管的一側(cè)管坯進(jìn)行局部加熱。第六步，第二次熱壓成形第二中間管坯放入由第一上模與第二下模組成的二次成形 模具之間進(jìn)行壓制，壓制一段距離H2，成形出第三中間管坯。第七步，第三次加熱；利用中頻感應(yīng)加熱，控制只對要成形支管的一側(cè)管坯進(jìn)行局部加熱。第八步，第三次熱壓成形第三中間管坯放入由第一上模與第三下模組成的三次成形 模具之間進(jìn)行壓制，壓制一段距離H3，成形出第四中間管坯。第九步，壓扁把第三次熱壓成形后的第四中間管坯用油壓機壓扁至第四下模的模腔直徑D3尺寸，可小于D3 3 5mm，成形出第五中間管坯。 第十步，第四次加熱在電爐中整體加熱。第十一步，第四次熱壓成形將第五中間管坯放入由第二上模、第四下模組成的最終成形模具之間，第二上模下壓壓制一段距離H4，成形出第六中間管坯。第十二步，在第六中間管坯管端部切割開孔用切割切割去支管帽形頭部。 第十三步，最終支管拉伸用中頻感應(yīng)加熱對六中間管坯支管一側(cè)局部加熱后，管坯放 入第四下模中，再把下模拉桿裝入管坯的開孔，將第二上模合模，通過下模拉桿對支管部位的拉伸，成形出三通產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超長支管三通管件的熱壓成形模具，包括第一上模、第二上模、第一下模、第二下模、第三下模、第四下模、拉桿；初次成形模具由第一上模與第一下模組成；二次成形模具由第一上模與第二下模組成；三次成形模具由第一上模與第三下模組成；最終成形模具由第二上模、第四下模與拉桿組成；以及采用上述模具制造超長支管三通管件的熱壓成形方法。本發(fā)明采用兩個上模與四個下模，逐步拉伸擠壓出了超長支管；在每次熱壓成形中，通過控制支管根部R和支管外徑D的大小依次遞減，保證材料拉伸變形在拉伸率極限之內(nèi)，解決了M＞1.5C的超長支管三通的成形問題。
文檔編號B21D37/10GK101704055SQ20091025392
公開日2010年5月12日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者劉建昌, 孫耘 申請人:無錫市新峰管業(yè)有限公司