一种用于薄壁弯头冷成型的支撑工装及成型方法技术

本发明专利技术公开了一种用于薄壁弯头冷成型的支撑工装及成型方法，该方法是在待加工为弯头的直管坯内设置支撑工装，然后用冷压模具对直管坯进行冷压成型，冷压成型后取出支撑工装，得到弯头。本发明专利技术技术可靠实用，操作简单，效率高，有效解决了有色金属材料弯头冷压成型过程中圆弧部位极易出现压扁、褶皱等现象，并且将工装设计成两瓣同时解决了脱模问题，提高了弯头的质量和成品率，并大大降低生产成本，显著提高经济效益。

Support tooling and forming method for cold forming of thin wall elbow

The invention discloses a method for supporting tooling and molding thin-walled elbow cold forming method, the method is set to support tooling for straight pipe elbow in the blank to be processed, and then the straight blank cold press molding by cold pressing mould, cold pressing out support tooling, get the elbow. The technology of the invention is reliable and practical, simple operation, high efficiency, effectively solve the non ferrous metal material cold forming process of arc bend parts prone to flattening and folding phenomenon, and tooling design into two valves and solves the demoulding problem, improve the quality of the elbow and the rate of finished products, and the production cost is reduced. Increase economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种用于薄壁弯头冷成型的支撑工装及成型方法
本专利技术属于管件加工
，涉及弯头加工成型，尤其是一种用于薄壁弯头冷成型的支撑工装及成型方法。
技术介绍
有色金属例如钛、锆、钽、镍等，由于这些材料在石油、化工、制药等行业中较为苛刻的工况条件下，能够表现出很好的耐蚀，耐高温强度，良好的导热性等特点而被广泛的应用。但是这些材料对于空气中的气体成分较为敏感，除了锆材在常温下就会出现吸氢现象外，其余几种金属在200℃以上均会出现不同程度的吸氢、吸氧、吸氮的现象，并且随着温度的升高该现象越强烈，从而导致材料变脆，性能劣化。虽然在有色金属弯头日常生产中常常会用到热成型工艺，但同时总会不可避免的用到一些保护措施，这样不但增加了成本，还使成型工艺过程变得更加繁琐，生产效率低。因此，有色金属弯头的制备最好采用适当的冷成型方法来实现。目前，现有技术的弯头成型设备和方法大都是针对碳钢和不锈钢材料设计和制定的，而对于有色金属则不是很适用。例如，有色金属材料对表面划痕的敏感性，而表面划痕会提高金属发生缝隙腐蚀的机率，使其耐蚀性降低，所以最好不要使用设备或模具与材料之间会发生较大摩擦的成型方法。但是如果采用直接弯曲成型的方法，则极易出现在“R”区内弧侧产生褶皱，甚至在该区管坯直接被压扁等问题。因此，为了防止弯头成型过程中表面被过渡划伤，以及管坯局部出现褶皱，甚至被压扁等问题的出现，保证弯头质量，降低制造成本，提高生产效率，本专利技术提出一种新的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于薄壁弯头冷成型的支撑工装及成型方法，该方法采用在管坯内加支撑工装的方法增加管坯刚度，保证其能够很好的成型。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术首先提出一种用于薄壁弯头冷成型的支撑工装，由相互对称的第一弧形支撑瓣和第二弧形支撑瓣拼装而成，其中第一弧形支撑瓣和第二弧形支撑瓣拼装后在下端面形成与弯头弯度相适应的弧形面。进一步，上述第一弧形支撑瓣和第二弧形支撑瓣各自在拼接的位置设有支撑柱，当第一弧形支撑瓣和第二弧形支撑瓣拼装后，两个支撑柱拼接形成顶住待加工弯头的直管坯内壁面的实心圆台状支撑台。进一步，上述第一弧形支撑瓣和第二弧形支撑瓣的外侧圆弧半径R与所需成型弯头的半径之间的关系为R＝r+d/2-δ；其中，r为所需成型弯头的弯心半径；d为所需成型弯头的直径；δ为所需成型弯头的壁厚；所述第一弧形支撑瓣和第二弧形支撑瓣的外侧圆弧长度L＝πR/2。进一步，上述支撑台直径D比所需成型弯头的直管坯内径(d-2δ)小0.5～1mm。进一步，上述支撑台外侧圆弧长度Lˊ＝L/3，圆台高H＝D/3；支撑台两侧圆弧厚W＝D/3。本专利技术还提出一种基于上述支撑工装的薄壁弯头冷成型方法：在待加工弯头的直管坯内设置支撑工装，然后用冷压模具对直管坯进行冷压成型，冷压成型后取出支撑工装，得到弯头。具体包括以下步骤：步骤一、根据所要成型弯头的材质和展开尺寸选择有色金属管并进行切割，得到弯头的直管坯；步骤二、选择尺寸适合的第一弧形支撑瓣和第二弧形支撑瓣，并放入直管坯内部中间部位；步骤三、将放入第一弧形支撑瓣和第二弧形支撑瓣的直管坯放置到冷压模具的下模上；步骤四、用压机带动上模下压直管坯使其缓慢弯曲变形；步骤五、当冷压模具上、下模完全合拢后，保持一段时间然后泄压；步骤六、将压好的弯头从模具上取下，并取出第一弧形支撑瓣和第二弧形支撑瓣；步骤七、对弯头进行去应力退火，表面处理；步骤八、切除弯头两端多余长度，并加工焊接坡口，得到成品弯头。进一步，以上步骤四中，压机带动上模以5mm/s的速度下压直管坯。进一步，以上步骤五中，上、下合拢后保持30s。进一步，以上步骤三中，所述冷压模具的下模为凹模，并将直管坯中间与第一弧形支撑瓣和第二弧形支撑瓣的中部支撑柱对齐，一起放到下模中间，并对准上模最低点。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术能够有效地解决有色金属材料制弯头成型难度大的问题，本专利技术使用内置支撑工装，即可将有色金属材料制弯头直接冷压成型，具有产品质量高、成品率高达99％的显著特点。(2)本专利技术既避免了模具与管坯成型过程中的过渡摩擦损伤弯头表面，又有效控制成品弯头出现内弧起皱，局部被压扁等现象的发生。(3)本专利技术技术新颖，可靠实用，操作简单，特别适用于价格较高的有色金属材料制弯头的批量生产，既能大大降低生产成本，又能保持材料本身的耐蚀性，显著提高企业的经济效益。附图说明图1为本专利技术弯头成型示意图；图2为本专利技术弯头成型用支撑工装示意图，(a)弯头与支撑工装，(b)为支撑工装正视图，(c)为支撑工装侧视图；图3为本专利技术最终所需要的有色金属材料制成品弯头示意图。其中：1为弯头；2为第一弧形支撑瓣；3为第二弧形支撑瓣；4为支撑柱；1-1为下模；1-2为直管坯；1-3为支撑工装；1-4为上模。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参见图1-3：本专利技术的薄壁弯头冷成型方法是在待加工弯头1的直管坯内设置支撑工装，然后用冷压模具对直管坯进行冷压成型，冷压成型后取出支撑工装，得到弯头1。本专利技术采用的支撑工装具体结构如下：参见图2：本专利技术首先提出的用于薄壁弯头冷成型的支撑工装，由相互对称的第一弧形支撑瓣2和第二弧形支撑瓣3拼装而成，其中第一弧形支撑瓣2和第二弧形支撑瓣3拼装后在下端面形成与弯头1弯度相适应的弧形面。上述第一弧形支撑瓣2和第二弧形支撑瓣3各自在拼接的位置设有支撑柱4，当第一弧形支撑瓣2和第二弧形支撑瓣3拼装后，两个支撑柱4拼接形成顶住待加工弯头1的直管坯内壁面的实心圆台状支撑台。第一弧形支撑瓣2和第二弧形支撑瓣3的外侧圆弧半径R与所需成型弯头1的半径之间的关系为R＝r+d/2-δ；其中，r为所需成型弯头1的弯心半径；d为所需成型弯头1的直径；δ为所需成型弯头1的壁厚；所述第一弧形支撑瓣2和第二弧形支撑瓣3的外侧圆弧长度L＝πR/2。所述支撑台直径D比所需成型弯头1的直管坯内径(d-2δ)小0.5～1mm。所述支撑台外侧圆弧长度Lˊ＝L/3，圆台高H＝D/3；支撑台两侧圆弧厚W＝D/3。基于以上所述用于薄壁弯头冷成型的支撑工装，本专利技术的薄壁弯头冷成型方法具体包括以下步骤：步骤一、根据所要成型弯头的材质和展开尺寸选择有色金属管并进行切割，得到弯头1的直管坯；步骤二、选择尺寸适合的第一弧形支撑瓣2和第二弧形支撑瓣3，并放入直管坯内部中间部位；步骤三、将放入第一弧形支撑瓣2和第二弧形支撑瓣3的直管坯放置到冷压模具的下模上；步骤四、用压机带动上模下压直管坯使其缓慢弯曲变形；步骤五、当冷压模具上、下模完全合拢后，保持一段时间然后泄压；步骤六、将压好的弯头1从模具上取下，并取出第一弧形支撑瓣2和第二弧形支撑瓣3；步骤七、对弯头1进行去应力退火，表面处理；步骤八、切除弯头1两端多余长度，并加工焊接坡口，得到成品弯头1。在本专利技术的最佳实施例中：以上步骤三中，所述冷压模具的下模为凹模，并将直管坯中间与第一弧形支撑瓣2和第二弧形支撑瓣3中部的支撑台中间对齐，一起放到下模中间，并对准上模最低点。步骤四中，压机带动上模以5mm/s的速度下压直管坯。步骤五中，上、下合拢后保持30s。以下结合具体实施例对本专利技术进一步说明：本实施例的弯头的材质为纯钛，规格为DN50Ⅰ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于薄壁弯头冷成型的支撑工装，其特征在于，由相互对称的第一弧形支撑瓣(2)和第二弧形支撑瓣(3)拼装而成，其中第一弧形支撑瓣(2)和第二弧形支撑瓣(3)拼装后在下端面形成与弯头(1)弯度相适应的弧形面。

【技术特征摘要】
1.一种用于薄壁弯头冷成型的支撑工装，其特征在于，由相互对称的第一弧形支撑瓣(2)和第二弧形支撑瓣(3)拼装而成，其中第一弧形支撑瓣(2)和第二弧形支撑瓣(3)拼装后在下端面形成与弯头(1)弯度相适应的弧形面。2.根据权利要求1所述的用于薄壁弯头冷成型的支撑工装，其特征在于，所述第一弧形支撑瓣(2)和第二弧形支撑瓣(3)各自在拼接的位置设有支撑柱(4)，当第一弧形支撑瓣(2)和第二弧形支撑瓣(3)拼装后，两个支撑柱(4)拼接形成顶住待加工弯头(1)的直管坯内壁面的实心圆台状支撑台。3.根据权利要求2所述的用于薄壁弯头冷成型的支撑工装，其特征在于，所述第一弧形支撑瓣(2)和第二弧形支撑瓣(3)的外侧圆弧半径R与所需成型弯头(1)的半径之间的关系为R＝r+d/2-δ；其中，r为所需成型弯头(1)的弯心半径；d为所需成型弯头(1)的直径；δ为所需成型弯头(1)的壁厚；所述第一弧形支撑瓣(2)和第二弧形支撑瓣(3)的外侧圆弧长度L＝πR/2。4.根据权利要求2所述的用于薄壁弯头冷成型的支撑工装，其特征在于，所述支撑台直径D比所需成型弯头(1)的直管坯内径(d-2δ)小0.5～1mm。5.根据权利要求4所述的用于薄壁弯头冷成型的支撑工装，其特征在于，所述支撑台外侧圆弧长度Lˊ＝L/3，圆台高H＝D/3；支撑台两侧圆弧厚W＝D/3。6.一种基于权利要求1-5任意一项所述用于薄壁弯头冷成型的支撑工装的薄壁弯头...

【专利技术属性】
技术研发人员：王娅辉，韩利强，郗大来，叶建林，袁敏哲，纪腾飞，王宁，李宁，
申请(专利权)人：西安优耐特容器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61