一种带肋包壳管的冷拔模具、生产工艺及其成品管制造技术

本发明专利技术涉及异形截面不锈钢精密无缝管材加工制造领域，尤其涉及一种带肋包壳管的冷拔模具、生产工艺及其成品管，冷拔模具包括有用于管道外部轮廓成型的冷拔外模及用于限制管道内径的冷拔芯头，所述冷拔外模内部型腔包括依次排列的入口段、成型段及出口段，所述入口段及所述出口段均为圆台形槽，所述成型段包括外径成型孔及设置于所述外径成型孔外围的至少一段的肋槽；所述冷拔芯头为实心结构包括依次排列的定内径段、圆台段及后圆柱段；工艺包括加工管材准备、冷拔前处理、冷拔成型、切管清洗、固溶处理及矫直。模具结构简单生产成本低，所用到的工艺生产效率高、表面质量好、尺寸精度高、综合性能优。

【技术实现步骤摘要】
一种带肋包壳管的冷拔模具、生产工艺及其成品管
本专利技术涉及异形截面不锈钢精密无缝管材加工制造
，尤其涉及一种带肋包壳管的冷拔模具、生产工艺及其成品管。
技术介绍
现在核燃料组件主要有压水堆燃料组件、重水堆燃料组件和钠冷快堆燃料组件等，现有技术中燃料包壳管之间的稳定隔离是保证燃料组件运行安全的关键之一。压水堆燃料组件主要由锆合金燃料包壳管及锆合金燃料隔架组成，包壳管之间采用锆合金隔架进行相互隔离，在高压水环境下安全稳固，但压水堆燃料组件单位功率密度小且体积大；加压重水堆燃料组件主要由锆合金属包壳管及外套管组成，在外套管内的燃料包壳管之间由锆合金定位垫相互隔离确保稳定，但重水堆体积庞大，建造费用高，重水昂贵以至于发电成本高，且由于重反应堆可采用低浓缩铀甚至未浓缩铀作为核燃料，大规模推广的话容易造成核扩散；钠快冷堆燃料组件主要由不锈钢包壳管、六角外套管组成，六角外套管内的不锈钢燃料包壳管之间由不锈钢丝螺旋缠绕进行相互隔离，缺点在于采用点焊的方式将不锈钢螺旋绕丝进行固定不耐高温高压。在高温高压介质长期冲刷工况下存在点焊部位容易脱落，导致隔离失效。授权公告号为CN203055470U的中国技术专利公开了一种燃料棒径向定位的带肋包壳管，包括包壳管本体，包壳管本体整体呈圆筒状，其内部为空腔结构，在所述包壳管本体的外部侧壁上至少设置有一条凸出于其外表面的肋条，所述肋条和包壳管本体为一体结构。采用与包壳管基体整体成型的螺旋带筋形式进行燃料包壳管隔离，安全性更高，同时能兼顾反应堆单位功率密度大、体积小巧。上述技术虽提到了的带肋包壳管，但未提及如何设计制造满足该性能要求的带肋包壳管，或者说采用何种一体成型方式才能满足核工业标准，以满足钠冷快堆燃料组件的安全稳定。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种带肋包壳管的冷拔模具、生产工艺及其成品管，本专利技术针对现有材料的力学性能分析制定出能广泛适用于符合包壳管标准的待加工管的工艺参数及用于该工艺使用的模具，模具结构简单生产成本低，所涉及的工艺生产效率高、表面质量好且具备一定的韧性。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种带肋包壳管的冷拔模具，包括有用于管道外部轮廓成型的冷拔外模及用于限制管道内径的冷拔芯头，所述冷拔外模内部型腔包括依次排列的入口段、成型段及出口段，所述入口段及所述出口段均为圆台形槽，所述成型段包括外径成型孔及设置于所述外径成型孔外围的至少一段的肋槽；所述冷拔芯头为实心结构包括依次排列的定内径段、圆台段及后圆柱段。现有的冷拔加工所使用的冷拔外模模具，为增加模具使用寿命，其内轮廓大多以圆形或者方形这种基本轮廓作为轮廓形状，而本专利技术的目的是生产带肋条的异型管，所以本专利技术采取的方式是在型腔上开设肋槽，以较为简单的结构使待加工管在挤压变形时其材料往肋槽内移动使待加工管形成肋条，模具形状简单，即使长时间使用，造成模具损坏，因其简单的形状结构，再生产一相同的模具其生产成本也相对较低；为防止冷拔芯头被深深的拉入成型段孔造成断管或者直接被拉出成型段孔的现象，所述圆台段的斜率要小于所述入口段的斜率。作为优选，所述肋槽分为引导段及定尺段，二者依次设置，所述引导段靠近所述入口段，所述引导段的截面轮廓总是大于所述定尺段的截面轮廓。引导段的设定是为了使管材在冷拔过程中金属在减径减壁时尽可能多的向肋槽上移动，通过采取该技术方案，达到引导形成肋条的作用，同时由于这一段的缓冲能大幅度提升定径段的使用寿命并提高最后形成肋槽的精度。对上述技术方案的进一步优选，所述引导段及所述定尺段所有折弯部位均为圆角。模具如果是折角，其使材料变形的能力较强，但相对来说其使用寿命也较短也可能产生模具开裂的风险，而本专利技术对于肋条的成型不需要保证为直角，为避免风险的发生而开设为圆角。作为优选，所述冷拔外模的工作面表面粗糙度小于或等于0.5μm；所述冷拔芯头的工作表面粗糙度小于或等于0.5μm；所述出口段的尾端，即远离所述成型段的一侧开设有圆角。冷拔工艺拔出的成品管其表面质量要符合包壳管对表面质量的要求，而其成品管的表面质量取决于冷拔模具的工作区域表面粗糙度，所以对冷拔模具的表面粗糙度进行进一步的控制；而开设于所述冷拔芯头的出口段的尾端的圆角，能有效防止在冷拉过程中成品管管壁被拉伤拉毛。本专利技术以上述技术方案所述的冷拔模具为基础提供一种带肋包壳管的生产工艺，包括以下步骤：①加工管材准备：对待加工的管材的表面质量进行检验，管材前段部分区域采用打头或者缩口的方式进行缩径处理，在管材内部填涂润滑油；②冷拔前处理：在管材内部添加所述冷拔芯头，并将芯头置于步骤①中打头或者缩口的前沿位置，将内部夹有所述冷拔芯头的管材从所述入口段置于所述冷拔外模中，并使管材前端部分区域位于所述出口段所在的位置。③冷拔成型：通过冷拔机对管材进行冷拔处理并不断往所述冷拔外模中置入润滑油，通过冷拔工艺得到具有肋条的中空金属管；④切管清洗：对步骤③中得到的金属管头尾端进行部分切除并对处理后的金属管脱脂清洗；⑤固溶处理及矫直：对步骤④处理后的金属管进行固溶处理后再进行矫直处理，得到成品带肋包壳管。作为优选，步骤②中对缩径处理的部位进行高温热处理，保温一定时间后，冷却至室温。对于缩径处理后的部位进行内应力的消除，以减少在冷拔过程中出现的拉断现象。作为优选，在设计模具的各种参数时需保证以下数据，包壳管冷拔相对变形量大于或等于15%，实际冷拔变形量控制在30%~55%之间，冷拔减径量大于或等于1mm，冷拔减壁量大于或等于0.05mm，所述肋槽所产生的肋条高度随着变形量减少而降低，并随着减径量的减少而降低。具体的参数根据实际需要的肋条高度设置，由于整个冷拔的过程是挤压变形，故而肋条的出现依赖于整个待加工管材的变形，肋条的高度会随着减径量的减少而显著降低，在设计时尽量保证待加工管材处于一个较高的变形量，以保证肋条的出现，因此设计模具时待加工管材减径量越大，可设计的肋条高度越高。作为优选，步骤⑤中的固溶处理方式采用光亮热处理。冷拔后的带肋管需要对其进行消除内应力处理，光亮热处理后的带肋管，可使其表面光亮平整具备一定力学性能，由于带肋管后期可能还会进行螺旋扭转工序，光亮热处理还能使带肋管具备一定的韧性，使其螺旋扭转时不会发生断裂现象。作为优选，冷拔时应进行速度控制，冷拔速度控制在1.0~10.0m/min。由于本专利技术所采用的冷拔外模多了肋槽，相对而言冷拔成型难度上升，为延长本专利技术的冷拔模具的使用寿命，速度尽量放低，以免影响最终成型的成品管的表面质量，但为了生产效率冷拔速度不宜太慢，故将冷拔速度控制在1.0~10.0m/min。一种带肋包壳管，运用上述技术方案中所述的一种带肋包壳管的工艺生产。综上所述，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术所采用的模具及工艺能直接一体成型出带肋的包壳管，且结构性能优益；2、本专利技术模具结构简单，制作较为便捷，制造成本低，冷拔成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带肋包壳管的冷拔模具，其特征在于：包括有用于管道外部轮廓成型的冷拔外模（1）及用于限制管道内径的冷拔芯头（2），所述冷拔外模（1）内部型腔包括依次排列的入口段（1.1）、成型段（1.2）及出口段（1.3），所述入口段（1.1）及所述出口段（1.3）均为圆台形槽，所述成型段（1.2）包括外径成型孔（a）及设置于所述外径成型孔（a）外围的至少一段的肋槽（b）；所述冷拔芯头（2）为实心结构包括依次排列的定内径段（2.1）、圆台段（2.2）及后圆柱段（2.3）。/n

【技术特征摘要】
1.一种带肋包壳管的冷拔模具，其特征在于：包括有用于管道外部轮廓成型的冷拔外模（1）及用于限制管道内径的冷拔芯头（2），所述冷拔外模（1）内部型腔包括依次排列的入口段（1.1）、成型段（1.2）及出口段（1.3），所述入口段（1.1）及所述出口段（1.3）均为圆台形槽，所述成型段（1.2）包括外径成型孔（a）及设置于所述外径成型孔（a）外围的至少一段的肋槽（b）；所述冷拔芯头（2）为实心结构包括依次排列的定内径段（2.1）、圆台段（2.2）及后圆柱段（2.3）。


2.根据权利要求1所述的一种带肋包壳管的冷拔模具，其特征在于：所述肋槽（b）分为引导段（b-1）及定尺段（b-2），二者依次设置，所述引导段（b-1）靠近所述入口段（1.1），所述引导段（b-1）的截面轮廓总是大于所述定尺段的截面轮廓。


3.根据权利要求2所述的一种带肋包壳管的冷拔模具，其特征在于：所述引导段及所述定尺段所有折弯部位均为圆角。


4.根据权利要求1所述的一种带肋包壳管的冷拔模具，其特征在于：所述冷拔外模（1）的工作面表面粗糙度小于或等于0.5μm；所述冷拔芯头（2）的工作表面粗糙度小于或等于0.2μm；所述出口段（1.3）的尾端，即远离所述成型段（1.2）的一侧开设有圆角。


5.一种使用权利要求1所述的冷拔模具生产带肋包壳管的工艺，包括如下步骤：
①加工管材准备：对待加工的管材的表面质量进行检验，管材前段部分区域采用打头或者缩口的方式进行缩径处理，在管材内部填涂润滑油；
②冷拔前处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡志刚，王涛，唐睿，邱吕强，杨红，吴静娜，张超，董洪卫，罗霞，
申请(专利权)人：浙江久立特材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33