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CN106734340B - 一种弯管三通管的制备方法 - Google Patents

一种弯管三通管的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种弯管三通管的制备方法,首先将圆形管坯，根据成型零件所需要的长度，进行切割；然后采用内高压成型技术直接将圆形管坯制成T型直三通；将T型直三通进行弯曲，即把已经成型的直三通零件放入模具型腔，闭合模具，成型为所需要的预成型零件；将预成型零件进行退火处理，消除加工应力；把退火后的弯曲三通管，放入内高压模具，进行内高压成型，使得零件外表面贴合模具型腔获得最终产品。具有弯曲处厚度减薄程度低、能满足使用要求的优点。

Description

一种弯管三通管的制备方法
技术领域
本发明涉及弯曲管件胀形技术领域，具体涉及一种弯管三通管的制备方法。
背景技术
汽车的发动机排气歧管中，因结构复杂，以往多采用拼焊工艺和铸造工艺。随着液压成型技术的兴起，直接成型的三通管大量投入应用。通过专门的内高压设备，可用管材直接成型三通管。在实际制作中，除了直三通外，还有弯管三通管，直三通可轴向同时补料，成型起来工艺稳定，成型出的三通厚度也较厚。而弯管三通，具体工艺流程为：下料——弯管——退火——第一次成型——退火——第二次成型；因此，该工艺需要先进行管材弯曲，在弯管的时候，弯曲部位的壁厚由于形变(拉伸)先已经减薄了20％左右，此时再进行三通的第一次成型则减薄位置就很容易受两端长度影响，成型的时候弯曲处的内角易起皱，成型的三通管壁厚往往很薄，导致最终弯曲处的厚度减薄达到 40％～50％，因此达不到使用要求，造成极大的安全隐患。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种弯曲处厚度减薄程度低、能满足使用要求的弯管三通管的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种弯管三通管的制备方法，步骤包括：
(1)下料：将圆形管坯，根据成型零件所需要的长度，进行切割；
(2)成型直三通：采用内高压成型技术(液力成型)直接将步骤(1)的圆形管坯制成T型直三通，即采用液压成型技术将圆形管坯置于T型模具上，T型模具内设置有 T型型腔，T型型腔包括彼此相互垂直的横向通孔和纵向通孔，所述的圆形管坯置于横向通孔内，然后进行液压成型获得T型直三通管；
(3)弯管：将步骤(2)获得的T型直三通管的一端保持直管，另一端采用弯管机进行弯曲，弯曲部分的弯曲半径(即弯管中心轴线弯曲成的圆弧的半径)与弯管的管径 (半径)之比为1.3-1.6；然后把弯曲后的管置于整形模具中进行挤压，获得所需要的预成型零件(也就是说根据最终零件的结构形状对一端弯曲的管进行预压弯，避免后续弯管三通成型时，产生飞边等缺陷)；
(4)退火：将步骤(3)获得预成型零件进行退火处理，消除加工应力；
(5)成型弯管三通：把退火后的弯曲三通管，放入内高压模具，进行内高压液压成型，使得零件外表面贴合模具型腔。
本发明步骤(2)的液压成型分为六段工序，第一段左侧进料量0.4-0.6mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为1.2-1.6mm/s(即右侧管道向中间挤压的进程),左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa(此处为液压油缸的油推动活塞的压力，促使活塞推动液体进入三通管内部实现增压)，管道内部的液体压力为15-25MPa，持续1-3s；第二段左侧进料量3.0-3.6mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为 0.3-0.6mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为 25-35MPa，持续1-3s；第三段左侧进料量3.0-3.5mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.3-0.6mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为35-45MPa，持续1-3s；第四段左侧进料量2.5-3.5mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.3-0.6mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为45-55MPa，持续1-3s；第五段左侧进料量2.2-3.0mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.2-0.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为 20-30MPa，管道内部的液体压力为55-65MPa，持续1-3s；第六段左侧进料量 2.2-3.0mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.05-0.3mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为65-75MPa，持续1-3s。
本发明步骤(5)内高压液压成型分为五段工序，第一段左侧进料量0.5-1.5mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.5-1.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为15-25MPa，持续1-3s；第二段左侧进料量 1.5-2.3mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.1-0.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为30-35MPa，持续1-3s；第三段左侧进料量1.0-2.0mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.1-0.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为45-55MPa，持续 1-3s；第四段左侧进料量1.0-2.0mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为 0.1-0.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为 60-70MPa，持续1-3s；第五段左侧进料量0.1-0.5mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.1-0.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为120-130MPa，持续1-3s。
本发明上述步骤(4)的退火为在温度950-1050℃高温下的光亮退火。
本发明上述步骤(5)使得零件外表面贴合模具型腔后在125-130MPa下保压2-5s。本发明的优点和有益效果：
1.本发明的工艺其关键点在于其加工的顺序，即先将直管液压变型成T型直三通，该过程加工方便，工艺成熟，易于操作，且可以方便的进行轴向补料，获得的T型直三通直管壁厚可控；此外，在直三通的成型过程中无需加入，也不需要换用多套模具，在一套模具中通过六段液压成型参数的精确控制，获得了满足使用条件的直三通管件；由于采用六段循序渐进的变形模式，使得直三通管件的管壁分布均匀成型率高，且为后续的弯管和整形提供了良好的基础和前提。
2.本发明的制备方法，采用一端直管另一端弯管的方式，避免全部弯管带来的弯曲部分内角起皱的问题，而且在整形之前分布进行了模具压弯成预制件和退火工序，保证了材料性能的稳定性，为后续的整形提供了良好的基础和前提，而且直三通中间凸起部位与弯曲面垂直，也一定程度克服了弯曲部位内角起皱的问题，而且本发明最终产品进行了整形处理，并严格控制整形阶段为五段，使得最终的成型产品成品率大大提高，克服了异形三通起皱缺陷。
附图说明
附图1 本发明T型直三通结构示意图。
附图2 本发明方法制备的弯管三通结构示意图。
附图3 本发明本发明T型直三通制备模具结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例
采用1Cr18Ni9Ti不锈钢管材料为例子，然后根据本发明的方法，制备如附图2所述结构的产品：
(1)下料：将市售1Cr18Ni9Ti直径为38mm，厚度1.3mm的不锈钢管根据成型零件所需要的长度，进行切割成长度30cm的直管；
(2)成型直三通：采用内高压成型技术(液力成型)直接将步骤(1)的圆形管坯制成T型直三通，即采用液压成型技术将圆形管坯置于T型模具上，T型模具内设置有 T型型腔，T型型腔包括彼此相互垂直的横向通孔和纵向通孔，所述的圆形管坯置于横向通孔内，然后进行液压成型获得T型直三通管；液压成型分为六段工序，第一段左侧进料量0.5mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为1.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为25MPa，管道内部的液体压力为20MPa，持续2s；第二段左侧进料量3.4mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为25MPa，管道内部的液体压力为30MPa，持续2s；第三段左侧进料量3.2mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.4mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为25MPa，管道内部的液体压力为40MPa，持续1-3s；第四段左侧进料量3.0mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.3mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为25MPa，管道内部的液体压力为50MPa，持续2s；第五段左侧进料量2.8mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.2mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为25MPa，管道内部的液体压力为60MPa，持续3s；第六段左侧进料量2.6mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.1mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为25MPa，管道内部的液体压力为70MPa，持续2s；获得中间16mm 高的凸台的直三通。
(3)弯管：将步骤(2)获得的T型直三通管的一端保持直管，另一端采用弯管机进行弯曲，弯曲部分的弯曲半径(即弯管中心轴线弯曲成的圆弧的半径)与弯管的管径 (半径)之比为1.3-1.6；然后把弯曲后的管置于整形模具中进行挤压，获得所需要的预成型零件(也就是说根据最终零件的结构形状对一端弯曲的管进行预压弯，避免后续弯管三通成型时，产生飞边等缺陷)；
(4)退火：将步骤(3)获得预成型零件进行退火处理，消除加工应力，在1000-1050℃下进行光亮退火；
(5)成型弯管三通：把退火后的弯曲三通管，放入内高压模具，进行内高压液压成型，使得零件外表面贴合模具型腔；内高压液压成型分为五段工序，第一段左侧进料量1.0mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为1.0mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为25MPa，管道内部的液体压力为20MPa，持续2s；第二段左侧进料量1.8mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.2mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为25MPa，管道内部的液体压力为35MPa，持续1-3s；第三段左侧进料量1.5mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.2mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为25MPa，管道内部的液体压力为50MPa，持续2s；第四段左侧进料量1.3mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.2mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为25MPa，管道内部的液体压力为65MPa，持续1.5s；第五段左侧进料量0.2mm/s(即左侧管道向中间挤压的进程)、右侧进料量为0.2mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为25MPa，管道内部的液体压力为125MPa，持续2s；然后保压2s。本发明的工艺：
如附图3，第一次直三通即T型三通的成型模具的具体结构包括上模1，下模2，右密封圈3，右推头4，左密封圈5，左推头6，凹槽9；下模设置在模架内部下方，下模的表面上凹陷形成有一个T型凹槽。合模后上模和下模的凹槽尺寸相同构成圆形闭环。三通横向放置圆形管件，其两端连接右推头和左推头，推头与通孔之间设置左右密封圈。所述的上模与下模的结构相对称，设置在下模的正上方。所述的左推头设有通油孔11，与液压机的补油装置相连。所述的右推头不设通油孔。右推头和左推头在前部均设有周向凹槽，用于嵌入右密封圈和左密封圈密封，推头进入凹槽后，密封圈与凹槽内壁紧贴密封。启动液压机，将右推头向前缓慢进给，到开始接触到初始管坯端面时，继续进给直到压紧；将左推头向前缓慢进给，到开始接触到初始管坯的端面时，停止进给；启动液压机的补油装置，从左推头的通油孔11开始通油。当右推头处油溢出并将管内空气基本排尽时，液压机右推头向上缓慢进给，直至堵住初始管坯直线部位的右端面，不再溢出油时，完成通油排气的工序；合上上模，并通过螺栓固定；启动液压机的增压装置，使管内液体缓慢增压，注意缓慢增压防止管材胀破。同时控制左、右推头向里缓慢进给，使管材胀形时补料充足；当管材完全贴合液压胀形模具型腔后，将液压机卸压；控制液压机左、右推头退回；打开上模，并取出三通管。上述过程实现直三通成型。
成型弯管三通的模具结构与第一次基本相同，唯一区别在于凹槽的形状不同，因此，在此不再赘述。
成型直三通：成型后三通位置最薄厚度1.16，凸台最薄厚度为1.09mm。通过此工艺，有效改善了成型中的难点。材料厚度1.5mm凸台高度0.4D(D为管道直径)，管径38mm，最薄厚度1.05mm。
对比例
采用传统的下料——弯管——退火——第一次成型——退火——第二次成型；
具体参数：弯管：弯曲半径55mm，弯管后外侧最薄厚度1.28mm；
成型：轴向补料单边18mm(补料量加大后管材失稳起皱)，第一次成型压力70MPa，第二次成型压力120MPa，两次成型后三通最薄厚度为0.85mm。远达不到客户要求。
从上述实施例和对比例可知，本发明方法制备的产品符合使用要求。

Claims (4)

1.一种弯管三通管的制备方法，其特征在于，步骤包括：
(1)下料：将圆形管坯根据成型零件所需要的长度进行切割；
(2)成型直三通：采用内高压成型技术直接将步骤(1)的圆形管坯制成T型直三通，采用液压成型技术将圆形管坯置于T型模具上，T型模具内设置有T型型腔，T型型腔包括彼此相互垂直的横向通孔和纵向通孔，所述的圆形管坯置于横向通孔内，然后进行液压成型获得T型直三通管；
(3)弯管：将步骤(2)获得的T型直三通管的一端保持直管，另一端采用弯管机进行弯曲，弯曲部分的弯曲半径与弯管的半径之比为1.3-1.6；然后把弯曲后的管置于整形模具中进行挤压，获得所需要的预成型零件；
(4)退火：将步骤(3)获得的预成型零件进行退火处理，消除加工应力；
(5)成型弯管三通：把退火后的弯曲三通管放入内高压模具，进行内高压液压成型，使得零件外表面贴合模具型腔；
步骤(2)的液压成型分为六段工序，第一段左侧进料量即左侧管道向中间挤压的进程为0.4-0.6mm/s、右侧进料量即右侧管道向中间挤压的进程为1.2-1.6mm/s，左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为15-25MPa，持续1-3s；第二段左侧进料量3.0-3.6mm/s、右侧进料量为0.3-0.6mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为25-35MPa，持续1-3s；第三段左侧进料量3.0-3.5mm/s、右侧进料量为0.3-0.6mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为35-45MPa，持续1-3s；第四段左侧进料量2.5-3.5mm/s、右侧进料量为0.3-0.6mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为45-55MPa，持续1-3s；第五段左侧进料量2.2-3.0mm/s、右侧进料量为0.2-0.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为55-65MPa，持续1-3s；第六段左侧进料量2.2-3.0mm/s、右侧进料量为0.05-0.3mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为65-75MPa，持续1-3s。
2.根据权利要求1所述的弯管三通管的制备方法，其特征在于，步骤(5)内高压液压成型分为五段工序，第一段左侧进料量0.5-1.5mm/s、右侧进料量为0.5-1.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为15-25MPa，持续1-3s；第二段左侧进料量1.5-2.3mm/s、右侧进料量为0.1-0.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为30-35MPa，持续1-3s；第三段左侧进料量1.0-2.0mm/s、右侧进料量为0.1-0.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为45-55MPa，持续1-3s；第四段左侧进料量1.0-2.0mm/s、右侧进料量为0.1-0.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为60-70MPa，持续1-3s；第五段左侧进料量0.1-0.5mm/s、右侧进料量为0.1-0.5mm/s,左右两侧进入液压油缸的油的压力为20-30MPa，管道内部的液体压力为120-130MPa，持续1-3s。
3.根据权利要求1所述的弯管三通管的制备方法，其特征在于，步骤(4)的退火为在温度为950-1050℃高温下的光亮退火。
4.根据权利要求1所述的弯管三通管的制备方法，其特征在于，步骤(5)使得零件外表面贴合模具型腔后在125-130MPa下保压2-5s。
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