大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備及其波紋管的制作方法
【專利摘要】一種鈦合金應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】的大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備及其波紋管，該裝置包括：軸向拉壓成形機(jī)構(gòu)和徑向定位機(jī)構(gòu)，待加工管材設(shè)置于徑向定位機(jī)構(gòu)內(nèi)且與軸向拉壓成形機(jī)構(gòu)相連，軸向拉壓成形機(jī)構(gòu)和徑向定位機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有壓縮空氣通路；本實(shí)用新型能夠在大管徑的鈦金屬管上制出波紋溝槽，滿足飛行器等高要求波紋管，制備得到的大管徑鈦金屬波紋管為工業(yè)純鈦管TA1退火態(tài)材質(zhì)，管徑175～325mm，壁厚2.5mm，符合GB/T3624-1995國家標(biāo)準(zhǔn)。
【專利說明】大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備及其波紋管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種鈦合金應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】的裝置，具體是一種大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備及其波紋管。
【背景技術(shù)】
[0002]對大管徑鈦金屬波紋管目前的制造工藝，是使用兩塊沖好溝槽板坯銑出縱向接口，然后焊接而成。這樣的制造工藝很費(fèi)力，而且由于存在焊縫增加應(yīng)力腐蝕機(jī)會，降低了零件的質(zhì)量。在一些管子中，一些相對深的溝槽在成形區(qū)域頂端材料會增厚(到10%)，更大的在切向增厚達(dá)到15%。由于這個(gè)緣故，在溝槽表面形成橘子皮狀，有時(shí)還會出現(xiàn)裂紋。這對于飛行器等高要求零件是難以容忍的。
[0003]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN101418878，
【公開日】2009_04_29，公開了一種鈦及鈦合金波紋管制造方法，其按下述步驟進(jìn)行:a.將鈦或鈦合金無縫管或焊管制成一密封的管坯，并在一端留有充氣口 ；b.將管坯裝入多層模結(jié)構(gòu)的模具中；c.將管坯加熱至純鈦或鈦合金的熱成形溫度；d.向管坯內(nèi)充入氣體，充入氣體的壓力為I?1.5MPa，使管坯向外脹形；e.在模具軸向施加壓縮載荷，使各模塊壓合；f.繼續(xù)向管坯內(nèi)增加氣壓，使其壓力達(dá)到2.5?5.0MPa，使管坯完全充滿模具成形，最后經(jīng)冷卻脫模即制成成品。但該技術(shù)的缺陷和不足在于:1.工件上留有焊縫，容易引起應(yīng)力腐蝕，因此，對要求高的場合難以滿足使用要求。2.手工作業(yè)單件生產(chǎn)，不是機(jī)械化生產(chǎn)，因而生產(chǎn)率低，成本高，難以保證制造精度。
[0004]中國專利文獻(xiàn)號CN1383943，
【公開日】2002_12_11，公開了一種“鈦合金波紋管超塑成形的方法”，包括:a.制作管坯，將鈦合金無縫管或焊管制成一密封的管坯，并在一端留有充氣口 ；b.加熱過程，將管坯裝入多層模結(jié)構(gòu)的模具中，隨后將管坯加熱至鈦合金的超塑成形溫度650?1000°C ;c.脹形過程，向管坯內(nèi)充入氣體，充入氣體的壓力為0.1?IMPa，使管坯向外脹形；d.合模過程，在模具軸向施加壓縮載荷，使各模塊壓合；e.成形過程，繼續(xù)向管坯內(nèi)增加氣壓，使其壓力達(dá)到1.5?3.0MPa，使管坯完全充模，最后經(jīng)冷卻脫模即制成成品。
[0005]上述兩個(gè)技術(shù)方案均在多層模具中將焊坯加熱后，通入壓力氣體脹出波紋溝槽。只解決了鈦合金波形膨脹節(jié)制造難題，但生產(chǎn)效率極低，單件生產(chǎn)至少需要I?2天；由于采用多個(gè)波節(jié)同時(shí)整體成形，模具尺寸大、形狀復(fù)雜、制造成本高、加熱能量損耗大；氣脹時(shí)，還要做好模具、接縫處的密封工作。該專利除了上述不足外，還必須在昂貴的超塑成形專用設(shè)備上進(jìn)行；還要在脹形前進(jìn)行超塑性處理，工藝繁雜。
[0006]中國專利文獻(xiàn)號CN101856687A，
【公開日】2010_10_13，公開了一種波紋管單波連續(xù)成形裝置及成形方法，該技術(shù)通過兩個(gè)推模上對應(yīng)開有第一通孔和第二通孔，每個(gè)第一通孔和第二通孔內(nèi)對應(yīng)安裝有一個(gè)絕緣套；通過壓力機(jī)施壓，使推?？朔椈傻淖枇?，沿著導(dǎo)向桿向右移動(dòng)，使初波的高度方向增加，寬度方向縮小，繼續(xù)充入惰性氣體，直至波形達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸為止。但該技術(shù)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其涉及的磁力作用是由線圈中通過脈沖電流實(shí)現(xiàn)。磁脈沖成形原理由充電回路和放電回路組成。要根據(jù)工件變形部位的需要來確定電磁力的分布并設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)的線圈，使得該裝置的配合要求較高，較難生產(chǎn)出精度要求高的零部件。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備，能夠在大管徑的鈦金屬管上制出波紋溝槽，滿足飛行器等高要求波紋管。
[0008]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]本實(shí)用新型涉及一種大管徑鈦金屬波紋管制造裝置，包括:軸向拉壓成形機(jī)構(gòu)和徑向定位機(jī)構(gòu)，其中:待加工管材設(shè)置于徑向定位機(jī)構(gòu)內(nèi)且與軸向拉壓成形機(jī)構(gòu)相連，軸向拉壓成形機(jī)構(gòu)由液壓缸提供動(dòng)力和徑向定位機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有壓縮空氣通路。
[0010]所述的徑向壓緊機(jī)構(gòu)包括:設(shè)置于待加工管材外部的可分凹模機(jī)構(gòu)以及與之相連的直立氣缸和水平氣缸，通過直立氣缸和水平氣缸內(nèi)壓縮空氣的充放實(shí)現(xiàn)可分凹模機(jī)構(gòu)對待加工管材的定位。
[0011]所述的軸向拉壓成形機(jī)構(gòu)包括:支撐管、活塞桿和液壓缸，其中:活塞桿的一側(cè)末端與液壓缸活塞相連，支撐管套接于活塞桿的外部。
[0012]所述的可分凹模機(jī)構(gòu)包括:設(shè)置于待加工管材內(nèi)部的彈性體、分別位于待加工管材外側(cè)的半凹模以及依次設(shè)置于半凹模外部的支撐桿和錐形襯套，彈性體的內(nèi)表面通過中間鋼襯套與活塞桿相接觸。
[0013]所述的彈性體與活塞桿之間設(shè)有管狀結(jié)構(gòu)的中間鋼襯套，該彈性體墊片直徑的一半為成形溝槽深度的2~3倍以上，以保證該彈性體墊片具有足夠的磨損壽命。
[0014]所述的半凹模的內(nèi)徑通過以下方式確定:
【權(quán)利要求】
1.一種大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備，其特征在于，包括:軸向拉壓成形機(jī)構(gòu)和徑向定位機(jī)構(gòu)，其中:待加工管材設(shè)置于徑向定位機(jī)構(gòu)內(nèi)且與軸向拉壓成形機(jī)構(gòu)相連，軸向拉壓成形機(jī)構(gòu)和徑向定位機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有壓縮空氣通路； 所述的徑向壓緊機(jī)構(gòu)包括:設(shè)置于待加工管材外部的可分凹模機(jī)構(gòu)以及與之相連的直立氣缸和水平氣缸，通過直立氣缸和水平氣缸內(nèi)壓縮空氣的充放實(shí)現(xiàn)可分凹模機(jī)構(gòu)對待加工管材的定位； 所述的軸向拉壓成形機(jī)構(gòu)包括:支撐管、活塞桿和液壓缸，其中:活塞桿的一側(cè)末端與液壓缸相連，支撐管套接于活塞桿的外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備，其特征是，所述的可分凹模機(jī)構(gòu)包括:設(shè)置于待加工管材內(nèi)部的彈性體、分別位于待加工管材外側(cè)的半凹模以及依次設(shè)置于半凹模外部的支撐桿和錐形襯套，彈性體的內(nèi)表面與活塞桿相接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備，其特征是，所述的彈性體與活塞桿之間設(shè)有管狀結(jié)構(gòu)的中間鋼襯套，該中間鋼襯套的直徑的一半為成形溝槽深度的2~3倍以上，以保證墊片具有足夠的磨損壽命。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備，其特征是，所述的半凹模的


內(nèi)徑通過以下方式確定:
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備，其特征是，所述的半凹模的工作表面的粗糙度Ra=0.63~2.5 ii m，該半凹模沿著兩個(gè)方向由銷釘定中心，在一個(gè)分模面上一個(gè)半模壓入一個(gè)銷釘，另一個(gè)半模有對應(yīng)孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4或5所述的大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備，其特征是，所述的半凹模的外側(cè)設(shè)有導(dǎo)向塊用于對半凹模進(jìn)行導(dǎo)向，在上下兩個(gè)直立氣缸和左右兩個(gè)水平氣缸的作用下壓向待加工管材，借助于錐形襯套和支撐桿上的錐形凸臺在兩個(gè)直立氣缸作用下保持工作壓力狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備，其特征是，所述的徑向壓緊機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有限位器，該限位器包括:依次貫穿設(shè)置于活塞桿末端的螺帽、切分錐形套和壓緊墊片，其中:壓緊墊片的頂面與底面分別與切分錐形套和徑向定位機(jī)構(gòu)內(nèi)的彈性體實(shí)現(xiàn)面接觸，壓緊墊片的側(cè)面與待加工管材的內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)面接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備，其特征是，所述的壓緊墊片與所述彈性體之間設(shè)有供料套，該供料套的軸向兩端面分別與壓緊墊片與彈性體面接觸，徑向表面與待加工管材的內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)面接觸；通過該供料套能夠進(jìn)一步提供軸向拉壓成形所需要的摩擦力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大管徑鈦金屬波紋管制造設(shè)備，其特征是，所述的活塞桿的上設(shè)有強(qiáng)制供坯器，該強(qiáng)制供坯器的一側(cè)與待加工管材的末端相接觸；所述的強(qiáng)制供坯器包括:依次貫穿設(shè)置于活塞桿上的供坯內(nèi)墊片、成形套筒、供坯外墊片和切分墊片，其中:供坯內(nèi)墊片的兩側(cè)分別與成形套筒和待加工管材的末端緊密貼合；通過該強(qiáng)制供坯器可以實(shí)現(xiàn)在管材強(qiáng)度可靠的情況下大幅度增加軸向拉壓成形所需要的拉力。
10.一種根據(jù)上述任一權(quán)利要求中所述的設(shè)備制備得到的大管徑鈦金屬波紋管，其特征在于，其直徑為150~400mm,壁厚小于等于3mm。
【文檔編號】F16S3/00GK203484467SQ201320587745
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】張?bào)K偉, 閻東輝, 林健, 許守貴, 王以華 申請人:上海樺廈實(shí)業(yè)有限公司