薄壁不锈钢卡压式管件 ,一般以薄壁不锈钢直缝焊管为 坯料 ,通过冷塑性变形 、焊接 、表面处理等工艺成形 。根据建 设部《不锈钢卡压式管件》标准 ,管件主要有直通 、三通 、弯头 等型式 ,如图 1 所示 。文中即以这 3 种型式为主 ,介绍其成 形模具 、关键工艺及流程 。
1 管件端部成形工艺
图 1 不锈钢卡压式管件的主要结构型式
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ZHOU Xia - yu , ZHAO Li - jun ( Harbin Institute of Technology ,Weihai 264209 ,China) Abstract : This paper brings forward the forming process for those kinds of joints ,such as straight ,bend , and tee ,based on the ”The Standard of Stainless Steel Press - fitting Joints”by the Construction Department. The forming process and moulds in the paper can be used in mass production of joints efficiently with low cost , and the joints are of exact formability . Key words : thin - wall stainless steel tube ; press - fitting joint ;forming process
[ 关键词 ] 薄壁不锈钢管 ; 卡压式管件 ;成形工艺 中图分类号 :TG306 文献标识码 :B 文章编号 :1000 - 8446 (2003) 06 - 0093 - 02
The Forming Process of Stainless Steel Press - fitting Joints
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霍光 雾化合金液滴的凝固动力学分析与计算
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端 →端部成形 →焊接 →焊缝及表面处理 ,如图 3 所示 。
三通管件成形 。撤掉挤压力后 ,聚氨酯弹性体恢复原来的形 状 ,即可从管件中取出 。挤压杆的端部为阶梯轴 ,阶梯轴的 外径分别等值于管坯的内径和外径 。当管坯壁厚 < 1. 5mm 时 ,挤压过程中挤压杆端部台阶对管坯的轴向挤压十分必 要 ,它可以补充管坯的塑性变形量 ,防止管坯因自然变形不 足而出现的管壁破裂现象 。通过改变芯垫的轴向尺寸 ,可以 改变管件三通出口的深浅 。上 、下模具在模座内的安装与定 位采用哈夫模具结构形式 ,其特点是定位准确 ,安装方便 ,且 模具的加工工艺性能良好 。 2. 3 焊接工艺及夹具
笔者总结出其修正数值可参见表 1 。
表 1 扩口模重要尺寸 D 修正值
管坯壁厚/ mm
0. 8
1. 0.
1. 2
1. 5
2. 0
2. 5
扩口模尺寸 D 修正值/ mm + 0. 15～ + 0. 25 + 0. 20～ + 0. 30 + 0. 25～ + 0. 35 + 0. 30～ + 0. 40 + 0. 45～ + 0. 55 + 0. 55～ + 0. 60
图 2 管件端部成形工艺流程
1. 3 模具 扩口 、缩 口 的 模 具 端 部 应 采 用 硬 质 合 金 材 料 , 热 处 理
HRC60 以上 。同时工作时应涂刷不锈钢拉伸油 ,以防止变形 过程中不锈钢粘附于模具表面 ,缩短模具寿命 。
2 三通管件成形工艺
2. 1 工艺流程 三通管件的工艺流程一般为 : 下料 →挤三通 →切帽 、平
Liquid Metals[J ] . Journal of Metals ,1970 ,22 :45 - 49.
(上接第 102 页) 5 可看出 ,从室温开始 ,随着温度的增加 , n 值增加 ,到 200 ℃ 时 ,开始下降 ;在 300 ℃时达到最小值 ,而以后又开始增加 ;当 温度达到 400～500 ℃时 ,达到最大值 ,然后又重新减小 。在 分析图 5 时 ,应该注意到 :变形强化指标在整个变形阶段 (1 , 2 ,3 相应的εl 为 0. 43 、0. 7 、1. 2) ,大约相差不大 。但是 n - εl 曲线是随着温度增加变形程度增加 ,其最大值位于很低的温 度段 。在 n - t 曲线上 ,当 t 为 400～500 ℃出现了最大值 ,称 这种现象为“时效”或“疲劳”[2] 。
3. 1 工艺流程 弯头的工艺流程一般为 :下料 →弯曲 →平端 →端部成形
→表面处理 , 如图 6 所示 。 3. 2 弯管工艺
对薄壁管进行弯曲 (图 6b) ,一般在液压弯管机上采用有 芯绕弯 ,其关键工艺是要有合适的芯棒[1] 。采用如图 7 所示 的对称球窝式芯棒既能保证弯管的质量 ,又能提高效率 ,降 低成本[2] 。
为防止变形后的的回弹 ,对管件端部承插部位的内径处 的扩口模具上的直径尺寸要作适当的修正 ,经过大量试验 ,
收稿日期 :2003 - 09 - 16 作者简介 :周遐余 (1968 - ) ,男 ,讲师 ,主要研究方向为机械产品及模具设计 。
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金属成形工艺 METAL FORMING TECHNOLOGY Vol. 21 №. 6 2003
不锈钢材料具有突出的耐腐蚀性能和良好的力学性能 , 可制成薄壁管以降低成本 ,所以许多国家都推广使用薄壁不 锈钢管道系统在各行业中的应用 。薄壁不锈钢管道 ,由于其 壁厚较小 (一般在 1. 5mm 以下) ,一般螺纹连接的方式已不 能适用 。不锈钢卡压式管件具有安装迅速简便 、耐压性能稳 定 、耐腐蚀 、不污染流体介质等优点 ,是薄壁不锈钢管道的理 想的连接件 。不锈钢卡压式管件在瑞典 、德国 、日本 、韩国等 发达国家已普遍使用 。我国国家建设部也于 2001 年发布了 《不锈钢卡压式管件》及《薄壁不锈钢水管》两项行业标准来 推广薄壁不锈钢管道系统在我国城市供水系统中的应用 ,以 确保供水水质 、延长管道的使用寿命 、提高供水水质的可靠 性 ,保障用水居民的身体健康 ,提高居民生活质量 。
图 3 三通管件的成形工艺流程 2. 2 挤三通工艺及模具
第 2 道工序挤三通 (见图 3b) 可采取图 4 所示的模具结
图 5 焊接工艺原理
3 弯头管件成形工艺
图 4 挤三通模具结构 1. 上模座 2. 上凹模 3. 右挤压杆 4. 下凹模 5. 管坯 6. 下模座
7. 芯垫 8. 橡胶棒 9. 左挤压杆 F - 合模力 P - 挤压力 构型式 。这种模具结构的工艺原理是 ,将管坯放入沿管材轴 线上下开合的三通凹模型腔内 ,管坯内塞有聚氨酯弹性体 , 合模后管坯两侧轴向的挤压杆同时相对 ,等速挤压管坯和管 坯内的弹性体 ,管坯内聚氨酯弹性体的弹性模量极大 ,高压 下的体积变化量很小 ,在一定压力下近似于不可压缩流体 , 它的变形流动将使管坯充填到凹模内的三通腔口内 ,从而使
Curve in Al - bass Alloys[J ] . Light Metal耐压大于 10MPa 。且工艺稳定性好 , 模具成本低廉 。上述工艺及模具均适用于工业化批量生产 。
图 6 弯头管件成形工艺流程 由图 7 可以看出 ,所有零件加工工艺良好 ,均可在车床上快 速加工成形 。零件间的联接 、定位 、配合简单可靠 ,手工即可 快速完成装配 。球窝式结构 ,具有对称性 ,端部圆球面 360° 均可承压磨损 ,提高了芯棒寿命 。
1. 1 工艺流程 由图 1 可以看出 ,3 种管件的端部型式是一样的 。端部
成形工艺一般流程为 :备料 →扩管 →缩管及压平 ,如图 2 所 示 。图 2 中右半部分为该道工序的模具 。 1. 2 工艺参数
对薄壁不锈钢管坯进行塑性变形时 ,连续变形一般不宜 超过 2～3 次 ,因为不锈钢材料具有较强的冷作硬化现象 ,连 续变形容易造成材料断裂 。若变形次数较多 ,应在工序间加 一道退火工艺 ,以消除其硬度 ,这样势必增加了工艺复杂性 , 同时也会导致成本增加 。因此图 2 所示的两道变形工艺较 合适 。
由 15 钢 、40 钢和 T10 钢对试样做镦粗试验所得数据与 以上试验所得数据的关系曲线大致一样 。
4 结 论
作为低碳铁铬合金的耐腐蚀钢 ,一定要经塑性成形来细 化晶粒 ,使组织均匀 ,消除网状物 ,从而提高合金的耐蚀性 。