[发明专利]一种较小管径比锥面过渡台阶管整体卷制方法

说明书

本发明公开了一种较小管径比锥面过渡台阶管整体卷制方法，其步骤包括：(1)落料，用落料模具从选定的板料上制取，或由激光切割或其它方式切割选定的板料来制取，得到落料工序件；(2)拱桥形成形，用拱桥形成形模具加工得到拱桥形成形工序件；(3)U形成形，用U形成形模具加工得到U形成形工序件；(4)边缘胀形，用边缘胀形模具加工得到拼缝边缘小径管‑锥面管交接部位呈不可展拱曲面的工序件；(5)O形成形，用O形成形模加工得到台阶管半成品。本发明在不改变台阶管几何参数、不改变用料及其性能、不增加材料消耗的前提下，解决台阶管半成品拼缝边缘的小径管‑锥面管交接部位会出现破裂的问题，实现较小管径比的台阶管整体卷制成形。

技术领域

本发明属于机械零件制造工艺技术领域，涉及金属塑性成形工艺技术，具体涉及一种较小管径比锥面过渡台阶管整体卷制方法。

背景技术

锥面过渡台阶管是指纵列的两段不同径向尺寸(中径)直管之间用锥面管连接组合而成的管件，两段直管轴线及其延长线一般为同轴状态，也可以是偏心状态或小角度相交状态(大角度相交一般需要弯头)；管截面一般为圆形，也可以是方形或其它形状；两端同轴状态的圆截面锥面过渡台阶管由曲折母线绕共同的轴线回转而成，曲折母线一般为“直线-过渡弧线-斜直线-过渡弧线-直线”组合。所述“直线”与轴线平行、所述“斜直线”是指与轴线有交角的直线；锥面管的母线一般为“斜直线”，也可以是某种曲线，但该曲线应为单向弯曲。

锥面过渡台阶管主要用于输送流体，设置台阶的主要目的是改变流量和流速，并使得这种改变呈较平缓的逐步过渡状态，而不是突变状态；为减少流体通过管道所遇到的阻力，一般要求管内壁表面平顺、流畅，很多场合对管外壁有类似的要求。同时，管件应具有一定韧性，以适应不大的两端位置相对偏差、不太剧烈的震动等工作环境；在满足强度和刚度要求的前提下，为减轻自重和节省材料，要求管壁厚度尽量小。这些要求使得铸造、轧制、挤压等金属材料加工方法难于适应，一般需用塑性金属板卷制+焊/铆接方法制造，或从塑性金属焊管起步，进行局部再加工。

本发明以厚度范围为(0.1～10)毫米的塑性金属板料为加工对象；为避免表面迅速氧化，一般不允许热态，而是在室温条件下加工；本发明特别适合于管径比较小的锥面过渡台阶管整体卷制成形，所述管径比是指小端管径向尺寸与大端管径向尺寸(以下分别简称为小径与大径)的比值，管径比理论范围为(0～1)；管径比是相对值，只有在相同材质、相同壁厚的前提条件下，相对于规定的锥面段轴向尺寸，管径比才有可比性；整体卷制是指从板料起步，经过若干步预成形和终成形，得到包含小径管、锥面管和大径管以及两两之间过渡部分的管件半成品，半成品是指管件侧壁存在一条贯穿纵向全长的拼缝，拼缝焊/铆接后就得到成品。整体卷制的管径范围一般为(5～500)毫米。为突出讨论重点，以下默认小径管、锥面管和大径管两两之间无过渡部分，即为交角状态；由生产实践可知，用弧面取代交角状态过渡，更容易成形，模具寿命更高。补充说明，整体卷制是指在台阶管全长范围内同步变形，有别于等径直管的辊形，辊形是连续局部变形。

由于两端管轴线为同轴状态、直母线锥面过渡的圆截面台阶管(以下简称为台阶管)应用最广泛，故本发明主要阐述这种管的卷制方法；两端管轴线为偏心状态或为小角度相交状态，以及弯曲母线锥面过渡情况、管截面为其它形状等情况可以参照采用或通过后续整形等辅助方法来达到目的。台阶管的拼缝可以焊接，也可以铆接；为保持管内壁和外壁均平顺，一般采用对焊形式。本发明阐述的卷制半成品的后续加工拟采用对焊方法来得到成品，其它形式的后续加工，如搭焊或铆接等，卷制半成品可以参照采用；但搭焊和铆接需要增加搭接头消耗，且管壁不够平顺。拼缝的焊/铆接已有成熟的工艺方法，本发明不阐述拼缝焊/铆接的具体方法。

为了简化表述，以下将台阶管小径段、锥面段和大径段分别简称为A段、B段和C段；令板料厚度为t，A段长度为L_A、直径为d，B段轴向尺寸为L_B，C段长度为L_C、直径为D，管径比就是d/D的比值。采用毫米作尺寸单位。