一种大直径铜合金管的扩径装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于金属材料制备加工技术领域，尤其涉及一种大直径铜合金管的扩径装置和方法。该装置包括该扩径装置包括扩径芯头、芯头顶杆、铜合金管液压推送机构、加热装置、环形冷却装置和温度控制系统。该扩径装置的扩径方法是利用对铜合金管采用局部快速加热、结合液压推送机构推动管坯运动向扩管芯头方向匀速运动，因管坯内锥形扩径模的存在，铜管内壁产生沿径向由内向外的压应力，以一定的扩径速度和扩径比对管坯进行扩径，即得到大直径铜合金管。本发明专利技术的有益效果是，该方法实现了大直径铜合金管的高效扩径，具有单道次变形量大、生产效率高、工艺流程短、成材率高、成本低等优点。

A Diameter Expanding Device and Method for Large Diameter Copper Alloy Pipe

The invention belongs to the technical field of metal material preparation and processing, in particular to a diameter expanding device and method of a large diameter copper alloy pipe. The device includes the expanding core head, the mandrel top rod, the hydraulic pushing mechanism of the copper alloy tube, the heating device, the annular cooling device and the temperature control system. The expanding method of the expanding device is that the copper alloy tube is heated locally and driven uniformly by a hydraulic push mechanism. Because of the existence of the conical expanding die in the tube blank, the inner wall of the copper tube produces radial compressive stress from inside to outside. The tube blank is enlarged with a certain expanding speed and ratio, that is to say, the large diameter copper alloy tube is obtained. The beneficial effect of the invention is that the method achieves high-efficiency diameter expansion of large diameter copper alloy tube, and has the advantages of large single pass deformation, high production efficiency, short process flow, high yield and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种大直径铜合金管的扩径装置和方法
：本专利技术属于金属材料制备加工
，涉及一种大直径铜合金管的扩径装置和方法。
技术介绍
：目前，国内大直径铜合金管主要采用“半连铸实心铸锭—穿孔挤压—酸洗—扩径拉拔—中间退火—缩径拉拔—退火”的工艺(简称“挤扩拉”工艺)[见：王华星等，一种大直径白铜管的制作工艺方法，中国专利技术专利，授权号ZL200710054272.X；陈琴，刘广龙，李娟，大口径白铜管产品开发及工艺研究，上海有色金属，2013，Vol.34，No.2，p.55～58]进行生产。然而，扩径拉伸工艺存在单道次变形量小，加工道次多，还需中间退火，工艺流程长等问题，尤其是在生产直径φ300mm以上的铜合金管难度巨大。
技术实现思路
：本专利技术的目的是针对大直径铜合金管扩管工艺流程长、成材率低、成本高等问题，提出一种满足大直径铜合金管高效、大形变量扩径的热扩径设备和方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种大直径铜合金管的扩径装置，该扩径装置包括扩径芯头、芯头顶杆、铜合金管液压推送机构、加热装置、环形冷却装置和温度控制系统；其中，所述铜合金管液压推送机构，用于推动加热后铜合金管坯向扩径芯头运动；所述环形冷却装置，用于对铜合金管坯的非加热区域进行冷却，降低温度，保证铜合金管坯的强度；所述加热装置，用于对待扩铜合金管坯进行快速加热，以便实现铜合金管坯扩径操作；所述扩径芯头，用于对加热后铜合金管坯进行扩径，所述芯头顶杆，用于安装和固定所述扩径芯头；所述温度控制系统，用于对加热区和冷却段的温度的精确控制，保证铜合金管坯温度场的稳定。根据本公开实施例，所述扩径装置的结构为：所述扩径芯头水平设置在所述芯头顶杆一端的端部，所述芯头顶杆的另一端固定在固定架上；所述铜合金管液压推送机构设置在所述扩径芯头的另一端，所述扩径芯头与所述铜合金管液压推送机构之间设有冷区段和加热区，所述冷区段设置在靠近所述铜合金管液压推送机构一侧，所述加热区设置在靠近所述扩径芯头的一端，所述加热装置设置在所述加热区内，所述环形冷却装置设置在所述冷却段内，所述温度控制系统分别与所述加热装置和环形冷却装置控制连接。根据本公开实施例，所述扩径芯头从左到右依次为入口段、锥形扩径段和定径段，所述定径段一端与所述芯头顶杆固接，所述定径段的另一端通过所述锥形扩径段与所述入口段的一端固接。根据本公开实施例，所述入口段的直径小于所述定径段的直径；所述锥形扩径段的单边锥度为5～20°。根据本公开实施例，所述加热装置为中/高频加热线圈。本专利技术的另一目的提供一种采用上述的扩径装置制备大直径铜合金管扩径方法，该方法具体包括以下步骤：首先，将铜合金管坯安装在铜合金管液压推送机构上，将扩径芯头固定好，备用；其次，通过温度控制系统启动加热装置，同时启动铜合金管液压推送机构推动铜合金管坯向扩管芯头方向运动，当铜合金管坯的端部进入加热区被加热，通过温度控制系统启动环形冷却装置对铜合金管坯的非加热区域进行冷却，液压推送机构继续推动管坯向扩管芯头方向运动，使扩径芯头进入到铜合金管坯内部，使铜合金管坯内壁受到扩径芯头的锥形扩径模式的挤压，使铜合金管坯内壁产生沿径向由内向外的压应力，使铜合金管坯按照预设比例进行扩径；最后，得到大直径铜合金管。根据本公开实施例，所述得到大直径铜合金管的外径为φ100～480mm、壁厚5～30mm。根据本公开实施例，所述加热的温度为200～800℃。根据本公开实施例，所述液压推送机构的推进速度为30～300mm/min，所述扩径比为1.1～1.4。根据本公开实施例，一种大直径铜合金管，所述大直径铜合金管采用上述的扩径装置制备得到。本专利技术的有益效果是：由于采用上述技术方案，本专利技术采用局部加热、同步扩管的方法，实现大直径铜合金管的高效扩径，且能够快速的对白铜管进行扩径，直径扩大比例高，生产效率高，尤其适合生产超大直径(＞φ300mm)铜合金管。附图说明：图1为本专利技术一种大直径铜合金管的扩径装置的结构示意图。图中：1．铜合金管液压推送机构、2.扩径白铜管坯、3.扩径芯头、4.环形冷却装置、5.加热装置、6.芯头顶杆、7.芯头入口段、8.芯头扩径段、9.芯头定径段。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。如图1所示，本专利技术一种大直径铜合金管的扩径装置，该扩径装置包括扩径芯头、芯头顶杆、铜合金管液压推送机构、加热装置、环形冷却装置和温度控制系统；其中，所述铜合金管液压推送机构，用于推动加热后铜合金管坯向扩径芯头运动；所述环形冷却装置，用于对铜合金管坯的非加热区域进行冷却，降低温度，保证铜合金管坯的强度；所述加热装置，用于对待扩铜合金管坯进行快速加热，以便实现铜合金管坯扩径操作；所述加热装置为加热线圈；所述扩径芯头，用于对加热后铜合金管坯进行扩径，所述芯头顶杆，用于安装和固定所述扩径芯头；所述温度控制系统，用于对加热区和冷却段的温度的精确控制，保证铜合金管坯温度场的稳定。根据本公开实施例，所述扩径装置的结构为：所述扩径芯头水平设置在所述芯头顶杆一端的端部，所述芯头顶杆的另一端固定在固定架上；所述铜合金管液压推送机构设置在所述扩径芯头的另一端，所述扩径芯头与所述铜合金管液压推送机构之间设有冷区段和加热区，所述冷区段设置在靠近所述铜合金管液压推送机构一侧，所述加热区设置在靠近所述扩径芯头的一端，所述加热装置设置在所述加热区内，所述环形冷却装置设置在所述冷却段内，所述温度控制系统分别与所述加热装置和环形冷却装置控制连接。根据本公开实施例，所述扩径芯头从左到右依次为入口段、锥形扩径段和定径段，所述定径段一端与所述芯头顶杆固接，所述定径段的另一端通过所述锥形扩径段与所述入口段的一端固接。根据本公开实施例，所述入口段的直径小于所述定径段的直径；所述锥形扩径段的单边锥度为5～20°。根据本公开实施例，所述加热装置为中/高频加热线圈。一种采用上述的扩径装置制备大直径铜合金管扩径方法，该方法具体包括以下步骤：首先，将铜合金管坯安装在铜合金管液压推送机构上，将扩径芯头固定好，备用；其次，通过温度控制系统启动加热装置，同时启动铜合金管液压推送机构推动铜合金管坯向扩管芯头方向运动，当铜合金管坯的端部进入加热区被加热，通过温度控制系统启动环形冷却装置对铜合金管坯的非加热区域进行冷却，液压推送机构继续推动管坯向扩管芯头方向运动，使扩径芯头进入到铜合金管坯内部，使铜合金管坯内壁受到扩径芯头的锥形扩径模式的挤压，使铜合金管坯内壁产生沿径向由内向外的压应力，使铜合金管坯按照预设比例进行扩径；最后，得到大直径铜合金管。根据本公开实施例，所述得到大直径铜合金管的外径为φ100～480mm、壁厚5～30mm。根据本公开实施例，所述加热的温度为200～800℃。根据本公开实施例，所述液压推送机构的推进速度为30～300mm/min，所述扩径比为1.1～1.4。实施例1：制备尺寸为φ480×11mmBFe10-1.4-1白铜直管扩径工艺方法首先，管坯：采用φ360×15mm的BFe10-1.4-1白铜管坯；其次，将得到白铜管坯放置在扩径辊道上，使白铜管坯前端和加热线圈对齐，使扩径芯头入口段进入铜合金管内，扩径芯头入口段直径φ320mm，扩径段锥面角度为10°，定径段直径为φ46本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大直径铜合金管的扩径装置，其特征在于，该扩径装置包括扩径芯头、芯头顶杆、铜合金管液压推送机构、加热装置、环形冷却装置和温度控制系统；其中，所述铜合金管液压推送机构，用于推动加热后铜合金管坯向扩径芯头运动；所述环形冷却装置，用于对铜合金管坯的非加热区域进行冷却，降低温度，保证铜合金管坯的强度；所述加热装置，用于对待扩铜合金管坯进行快速加热，以便实现铜合金管坯扩径操作；所述扩径芯头，用于对加热后铜合金管坯进行扩径，所述芯头顶杆，用于安装和固定所述扩径芯头；所述温度控制系统，用于对加热区和冷却段的温度的精确控制，保证铜合金管坯温度场的稳定。

【技术特征摘要】
1.一种大直径铜合金管的扩径装置，其特征在于，该扩径装置包括扩径芯头、芯头顶杆、铜合金管液压推送机构、加热装置、环形冷却装置和温度控制系统；其中，所述铜合金管液压推送机构，用于推动加热后铜合金管坯向扩径芯头运动；所述环形冷却装置，用于对铜合金管坯的非加热区域进行冷却，降低温度，保证铜合金管坯的强度；所述加热装置，用于对待扩铜合金管坯进行快速加热，以便实现铜合金管坯扩径操作；所述扩径芯头，用于对加热后铜合金管坯进行扩径，所述芯头顶杆，用于安装和固定所述扩径芯头；所述温度控制系统，用于对加热区和冷却段的温度的精确控制，保证铜合金管坯温度场的稳定。2.根据权利要求1所述的大直径铜合金管的扩径装置，其特征在于，所述扩径装置的结构为：所述扩径芯头水平设置在所述芯头顶杆一端的端部，所述芯头顶杆的另一端固定在固定架上；所述铜合金管液压推送机构设置在所述扩径芯头的另一端，所述扩径芯头与所述铜合金管液压推送机构之间设有冷区段和加热区，所述冷区段设置在靠近所述铜合金管液压推送机构一侧，所述加热区设置在靠近所述扩径芯头的一端，所述加热装置设置在所述加热区内，所述环形冷却装置设置在所述冷却段内，所述温度控制系统分别与所述加热装置和环形冷却装置控制连接。3.根据权利要求2所述的一种大直径铜合金管扩径装置，其特征在于：所述扩径芯头从左到右依次为入口段、锥形扩径段和定径段，所述定径段一端与所述芯头顶杆固接，所述定径段的另一端通过所述锥形扩径段与所述入口段的一端固接。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新华，雷宇，谢建新，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11