一种双层复合管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种双层复合管及其成形方法，用于解决现有技术中由于双层金属管的伸缩比不同，加工工艺复杂、无法形成结构复杂构件的问题。本发明专利技术提供一种双层复合管的成形方法，包括以下步骤：装配，将中空铝合金管坯设置于中空碳钢管坯内部，形成双层复合管坯；成形，将所述双层复合管坯置于挤压空间中，所述的挤压空间能与所述双层复合管坯相匹配，并具有形成目标形状的型腔；在所述双层复合管坯的中空铝合金管坯中填充介质颗粒；从所述双层复合管坯两端的轴向方向对所述介质颗粒施加压力；所述双层复合管坯发生形变填充所述的型腔，形成双层复合管。本发明专利技术的双层复合管制备简单、性能好、能用于制作复杂结构的管件。

Double layer composite pipe and preparation method thereof

The invention provides a double-layer composite pipe and a forming method thereof, which is used for solving the problems of the prior art that the expansion ratio of the double-layer metal pipe is different, the processing technology is complex, and the complex structural component can not be formed. The present invention provides a method for forming a double-layer composite pipe, which comprises the following steps: assembly, hollow Aluminum Alloy tube is arranged in the hollow carbon steel billet, the formation of double-layer composite tube; forming the composite tube extrusion in space, the space of extrusion can match with the double the composite tube, and has a cavity formed in the shape of the object; the hollow Aluminum Alloy double-layer composite tube tube filled with dielectric particles in the slab; applying pressure to the particles from the axial direction of the two ends of the double-layer composite tube cavity; the double-layer tube fills the blank deformation and the formation of double composite pipe. The double layer composite pipe of the invention has simple and good performance and can be used for producing pipes with complicated structure.

【技术实现步骤摘要】
一种双层复合管及其制备方法
本专利技术涉及管件加工
，具体地，涉及一种双层复合管及其制备方法。
技术介绍
管道作为常见的气体、液体、粉末等介质的流体输送装置，被广泛地应用于航空航天、交通运输、汽车、城市燃气、给水和供热系统以及冶金、石油、化工、电力等各个领域。随着国民经济的不断发展和人民生活水平的提高，工业建设和住宅建设的日益扩大，对输送管道的性能要求也在不断提高，在保证刚度的基础上，还要有良好的耐腐蚀性能以及耐高温性能等。双金属复合管是由两种不同的金属管材构成，内外两种管材之间通过各种变形和连接技术形成紧密结合，受外力作用时，内外管材同时变形且界面不分离。双金属复合管的一般设计原则是基材满足零部件的设计应力，内管满足耐腐蚀或耐磨损等性能要求。与单一金属管相比，双金属复合管综合了组分金属材料的物理、化学和力学特性，能充分利用外管和内管的特性，不仅具有所要求的高强度，而且还具有优良的防腐蚀、耐磨损等性能，并且节约了稀有和贵重金属的使用，降低了生产成本。因此，双金属复合管可被广泛应用于石油、化工、核工业、医疗、食品、建筑、消防等领域的输送用管、换热器用管及器械用管等。双金属复合管中内管主要实现防腐功能，外管提高刚度和强度，相比单纯的铝合金管材构件成本降低、刚度强度提高；相比单纯的钢管提高防腐性能，比刚度提高而实现轻量化。若内管选择高强度铝合金挤压管材，高强铝合金挤压管材成形性能较差，5系、6系和7系的铝合金挤压管材延伸率最大不超过10％，有的甚至低于5％，即使采用退火或是固溶处理其延伸率提高一般也不超过20％。因此，采用高强铝合金挤压管材成形复杂形状管状构件几乎是不能实现的。同时，高强铝合金管状构件一般具有防腐或减重的使用特征，还对强度、刚度、表面硬度和抗疲劳等机械性能具有较高要求。现有的双层金属管加工采用液压膨胀法，液压胀形工艺中管端密封一般采用机械压紧密封，即双层金属管的两端被压紧变形实现密封，这样的密封方式使内外层金属管坯在胀形时两端的材料不能向成形区域流动形成补料的作用，因此，采用此种方式液压成形的管件成形区减薄严重，甚至产生破裂。因此，迫切需要一种制作工艺加工双层金属管，充分利用内管和外管的优势、简化加工工艺。
技术实现思路
解决上述问题所采用的技术方案是一种双层复合管及其制备方法。本专利技术提供的一种双层复合管的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：装配：将中空铝合金管坯设置于中空碳钢管坯内部，形成双层复合管坯；成形：将所述双层复合管坯置于挤压空间中，所述的挤压空间能与所述双层复合管坯相匹配，并具有形成目标形状的型腔；在所述双层复合管坯的中空铝合金管坯中填充介质颗粒；从所述双层复合管坯两端的轴向方向对所述介质颗粒施加压力；所述双层复合管坯发生形变填充所述的型腔，形成双层复合管。优选的，所述的中空碳钢管坯是通过卷焊得到的。优选的，所述的型腔为凸环、四面体或六面体。优选的，所述的中空碳钢管坯的材料选自Q235或304不锈钢板。优选的，所述的中空铝合金管坯的材料选自AA6061或AA5052。优选的，所述的挤压空间是由管件模具和介质压头围成的封闭空间组成；其中，管件模具至少为两个，并由驱动机构进行驱动作相对运动；所述介质压头包括第一压头和第二压头，用于对所述介质颗粒施加压力。优选的，在装配步骤之前还包括对所述中空铝合金管进行热处理的步骤；所述的热处理方法包括：退火处理或固溶处理。优选的，在成形步骤之后还包括对所述双层复合管进行时效处理的步骤。本专利技术的目的还在于提供一种双层复合管，所述双层复合管是采用上述的双层复合管的成形方法制备的。本专利技术具有下述优势：1)由于5系、6系和7系(所谓的5系、6系、7系是指铝合金挤压管材标号AA后分别以5、6、7开头)等高强铝合金材料的延伸性较差，特别是挤压管材；同时焊接性能也较差，难以制备板材卷焊管，这些都是限制高强铝合金管材难以在实际生产中广泛应用的主要原因。若是将其外覆薄壁碳钢管得到复合管坯，内衬高强铝合金管坯在介质颗粒的内压和碳钢管外包覆的双重作用下，能够有效的提高其成形性能。成形性能提高的机理在于，厚向压力大幅提高使得成形极限提高；同时增强两管之间的摩擦作用，从而抑制内衬管坯变形减薄，这不同于一般的胀形变形过程的应力应变状态。(2)双层复合管坯的制备简单。内衬管可选用挤压高强铝合金管材，中空碳钢管坯根据挤压管材外径卷焊得到。由于介质颗粒胀形工艺对双层复合管坯的圆度和尺寸公差要求较低，特别是对内衬和中空碳钢管坯配合尺寸要求低，这使得该工艺的管坯制备非常便捷和廉价；(3)高强铝合金管状构件一般具有防腐、减重和吸能等应用特征，同时对强度、刚度、表面硬度和抗疲劳等机械性能具有较高要求，若采用中空碳钢管坯与内衬高强铝合金挤压管相结合，并且通过调整双金属材料的材质和厚度能够更大程度的适应使用需求，实现最优的材料利用效率，可进一步拓展管状构件的应用领域。(4)采用介质颗粒胀形工艺制备该类型复合管件，成形工艺对模具和加载设备要求较低，可在通用压机上实现工艺步骤，无需增加外部装置，工艺实现简便，无需增加更多的投资。附图说明图1为本专利技术的实施例1中双层复合管装配流程图。图2为本专利技术的实施例1中双层复合管成形模具的开模剖视图。图3为本专利技术的实施例1中双层复合管成形模具的合模剖视图。图4为本专利技术的实施例1中双层复合管成形模具的挤压成形剖视图。图5为本专利技术的实施例2中制备的双层复合管照片。图6为本专利技术的实施例3中制备的双层复合管照片。附图标记：1.中空碳钢管坯；2.中空铝合金管坯；3.双层复合管坯；4.焊口；5.介质颗粒；6.介质压头；61.第一压头；62.第二压头；7.管件模具；71.第一管件模具；72.第二管件模具；8.模架；9.合模油缸；10.挤压空间；11.导杆；12.导杆螺母；13.型腔；14.双层复合管。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1如图1-4所示，本实施例提供一种双层复合管的成形方法，包括以下步骤：装配：将中空铝合金管坯2设置于中空碳钢管坯1内部，形成双层复合管坯3；具体地，如图1所示，中空碳钢管坯1的焊口4需要清理打平，内径按照中空铝合金管坯2的外径基本尺寸采用基轴间隙配合B11级设计，并采用同样精度等级控制焊接中空碳钢管坯1的圆柱度。然后，将两个不同材质的中空碳钢管坯1和中空铝合金管坯2进行装配，得到双层复合管坯3。优选的，所述的中空碳钢管坯1是通过卷焊得到的。成形：将所述双层复合管坯3置于挤压空间10中，所述的挤压空间10能与所述双层复合管坯3相匹配，并具有形成目标形状的型腔13；在所述双层复合管坯3的中空铝合金管坯2中填充介质颗粒5；从所述双层复合管坯3两端的轴向方向对所述介质颗粒5施加压力；所述双层复合管坯3发生形变填充所述的型腔13，形成双层复合管14。具体地，如图2所示，模具装置处于开启状态，介质压头6包括第一压头61和第二压头62，其中，第一压头61上处于上限位置，第二介质压头62处于下限位置，均通过液压设备直接驱动；管件模具7包括第一管件模具71和第二管件模具72，处于开模状态，分别通过两侧的合模油缸9直接驱动，并安装在导杆11上实现滑动导向，导杆11通过导杆螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双层复合管的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：装配：将中空铝合金管坯设置于中空碳钢管坯内部，形成双层复合管坯；成形：将所述双层复合管坯置于挤压空间中，所述的挤压空间能与所述双层复合管坯相匹配，并具有形成目标形状的型腔；在所述双层复合管坯的中空铝合金管坯中填充介质颗粒；从所述双层复合管坯两端的轴向方向对所述介质颗粒施加压力；所述双层复合管坯发生形变填充所述的型腔，形成双层复合管。

【技术特征摘要】
1.一种双层复合管的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：装配：将中空铝合金管坯设置于中空碳钢管坯内部，形成双层复合管坯；成形：将所述双层复合管坯置于挤压空间中，所述的挤压空间能与所述双层复合管坯相匹配，并具有形成目标形状的型腔；在所述双层复合管坯的中空铝合金管坯中填充介质颗粒；从所述双层复合管坯两端的轴向方向对所述介质颗粒施加压力；所述双层复合管坯发生形变填充所述的型腔，形成双层复合管。2.如权利要求1所述的双层复合管的成形方法，其特征在于，所述的中空碳钢管坯是通过卷焊得到的。3.如权利要求1所述的双层复合管的成形方法，其特征在于，所述的型腔为凸环、四面体或六面体。4.如权利要求1所述的双层复合管的成形方法，其特征在于，所述的中空碳钢管坯的材料选自Q235或304不锈钢板。5.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董国疆，陈孟杰，陈光，朱良金，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13