高压容器单层厚壁筒体的分段式挤压成形方法及容器技术

本发明专利技术提供一种高压容器单层厚壁筒体的分段式挤压成形方法及容器，其方法包括步骤：S1：将圆柱形棒料经锯切下料获得坯料；S2：采用密闭墩粗工艺在坯料上端锻出凹坑；S3：在凹坑内放置玻璃润滑垫，在坯料的外周采用玻璃润滑管将坯料与挤压筒隔开，挤压凸模下压挤压出部分高压容器筒壁；S4：拔出挤压凸模，用盐浴介质冷却挤压凸模，再次放置玻璃润滑垫，推动挤压凸模下压直至挤压出的高压容器满足所需长度。本发明专利技术的一种高压容器单层厚壁筒体的分段式挤压成形方法及容器，可避免挤压冲头长时间被加热软化，避免挤压冲头和热坯料的直接接触，降低摩擦力，显著减少成形吨位；且采用挤压工艺成形精确，材料利用率高且内部组织均匀合理。理。理。

【技术实现步骤摘要】
高压容器单层厚壁筒体的分段式挤压成形方法及容器


[0001]本专利技术涉及高压容器领域，尤其涉及一种高压容器单层厚壁筒体的分段式挤压成形方法及容器。

技术介绍

[0002]高压容器应用广泛，几乎涉及到国计民生的各部门和领域，如化工、机械、冶金、能源、环保、海洋等领域。高压容器中筒体的作用是提供承压空间并最大限度的承受内压，是压力容器中最主要的受压元件之一。高压容器筒体的设计制造过程首先要提高其承载能力，充分保证高压容器筒体的安全性。其次，随着现代化设计理念、原材料和加工技术的发展，降低高压容器筒体的生产加工成本也已经成为相关人员关注的焦点。目前，高压容器的筒体的结构形式包括单层厚壁式、多层厚壁式、绕丝式、剖分块式等，其中，单层厚壁式高压容器筒体是目前应用最广泛的一种。
[0003]目前，高压容器单层厚壁筒体主要的加工方式有两种。一种是整体锻造法，即首先在钢坯中间穿孔，然后将坯料加热，随后在坯料的孔心处穿过一个芯轴，然后在水压机上经多次锻造获得所需尺寸的圆筒体，最后再进行机械加工，将圆筒体加工成最终所需的筒体形状尺寸，该方法需要的设备吨位大、材料利用率低、能耗大，不符合绿色低碳制造的发展趋势。另一种高压容器单层厚壁筒体的常用生产方法是单层卷焊式方法，即采用钢板在大型卷板机上卷成一个圆通或两个半圆筒，然后将对接处经焊接形成筒体，该方法目前应用广泛，但随着容器尺寸增大，受钢板幅面尺寸所限，一个筒体上通常会产生多条焊缝，焊缝处容易产生缺陷。此外，卷板方法容易造成钢板内部产生细微裂纹等。因此，迫切需要设计开发新型的高压容器单层厚壁制造技术，在保证筒体可靠性的同时，降低筒体的生产制造成本。
[0004]挤压时材料处于三向压应力状态，塑性显著提升，可实现零部件的近净成形。此外，挤压模具结构形状相对简单，制造容易，便于批量化生产和更换模具。因此，采用挤压工艺生产高压容器筒体，可使其金属变形均匀，材料内部组织和性能得到改善，且挤压成形零件尺寸接近高压容器最终尺寸，减少了零件后期加工工作量，提高材料利用效率。但是，高压容器原材料一般为高强钢，其挤压生产中设备载荷较大，能耗较高且模具磨损速度快，这就对挤压和润滑工艺提出了极高的要求。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种高压容器单层厚壁筒体的分段式挤压成形方法及容器，克服了长径比较大的高强钢挤压件成形过程中模具温度过高、冲头软化和摩擦力较大的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种高压容器单层厚壁筒体的分段式挤压成形方法，包括步骤：
[0007]S1：坯料下料步骤，将一圆柱形棒料经锯切下料，获得所需长度的所述坯料；
[0008]S2：预备成形步骤，采用密闭墩粗工艺在所述坯料上端锻出一凹坑；
[0009]S3：采用高频加热方式加热所述坯料，将所述坯料放置入一挤压筒内，在所述凹坑内放置玻璃润滑垫，在所述坯料的外周采用玻璃润滑管将所述坯料与所述挤压筒隔开；通过一压机推动一挤压凸模下压，挤压出部分高压容器筒壁，完成初步挤压；
[0010]S4：将所述挤压凸模拔出，采用盐浴介质冷却所述挤压凸模或更换所述挤压凸模实现降温，并在所述高压容器筒壁内再次放置所述玻璃润滑垫补充润滑剂，然后推动所述挤压凸模继续下压直至挤压出的高压容器满足所需长度。根据容器实际尺寸、凸模温度升高和玻璃润滑剂使用情况，可进行2次或多次分段挤压，亦可进行两次或多次放置玻璃润滑垫。
[0011]优选地，所述坯料的初始直径小于所述挤压筒的内径1～2mm。
[0012]优选地，所述S2步骤中，所述预备成形步骤采用密闭锻造方法，锻出的所述凹坑应位于所述坯料的正中间，所述凹坑的深度为或接近300mm。
[0013]优选地，所述S3步骤中，所述玻璃润滑垫的直径比所述凹坑的直径小0.5～1mm。
[0014]优选地，所述S3步骤中，所述玻璃润滑管厚度为或接近10mm，所述挤压筒入口和所述玻璃润滑管上端压设有一密封圈。
[0015]优选地，所述S3步骤中，所述挤压凸模包括一挤压冲头和一挤压杆，所述挤压冲头螺接于所述挤压杆下端；所述挤压冲头采用耐热的金属陶瓷镍基碳化钨材料制成，所述挤压杆采用模具钢制成。
[0016]优选地，所述S3步骤中，所述挤压筒的壁厚大于所述坯料初始直径的70％；所述挤压筒内设冷却水循环系统。
[0017]优选地，所述S4步骤中，所述冷却介质采用质量百分比浓度为或接近20％的盐水。
[0018]本专利技术的一种由本专利技术所述的高压容器单层厚壁筒体的分段式挤压成形方法制备获得的容器。
[0019]本专利技术由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
[0020]1、本专利技术中分段挤压工艺显著减少挤压冲头和坯料的连续接触时间，且在分段挤压工序之间可以更换挤压冲头或者对挤压冲头进行合理冷却，避免挤压杆过热，从而提高挤压冲头强度和使用寿命。
[0021]2、两次或多次玻璃润滑垫放入提高了润滑剂的稳定性，避免了用光润滑剂导致的挤压冲头和坯料即刻粘连焊合失效，从而减少挤压冲头的磨损及“焊合”风险，保证挤压顺利进行，同时可降低摩擦力，显著减少成形吨位，提高挤压模具寿命。
[0022]3、采用组合式挤压凸模，挤压冲头头部采用耐热的金属陶瓷镍基碳化钨材料CT510制作而成，保证冲头的高温强度。通过充分润滑以及挤压冲头头部的“挤压带”设计，保证挤压冲头杆不与坯料直接接触，避免挤压凸模温度升高，保证挤压冲头的强度和使用寿命。
[0023]4、设置玻璃润滑管密封圈，防止玻璃润滑管长时间与挤压筒接触融化后的“喷出”用光，保证挤压筒与坯料之间始终存在均匀的玻璃润滑膜。相应的，挤压筒内部设置冷却水循环系统，保证坯料与挤压筒在长时间分段挤压过程中不发生焊合。
[0024]5、本专利技术中容器的采用挤压工艺，与传统整体锻造或卷板工艺相比，变形过程中坯料始终保持三向压应力状态，有利于材料内部缺陷的锻合，且材料内部纤维分布合理，有
利于提高材料利用率。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例的预备成形阶段的挤压状态图；
[0026]图2为本专利技术实施例的初步挤压阶段的挤压状态图；
[0027]图3为本专利技术实施例的完成挤压阶段的挤压状态图；
[0028]图4为本专利技术实施例的挤压模具的结构示意图。
具体实施方式
[0029]下面根据附图图1～图4，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述，以便更好地理解本专利技术的功能、特点。
[0030]请参阅图1～图4，本专利技术实施例的一种高压容器单层厚壁筒体的分段式挤压成形方法，包括步骤：
[0031]S1：坯料下料步骤，将一圆柱形棒料经锯切下料，获得所需长度的坯料；
[0032]坯料的初始直径小于挤压筒8的内径1～2mm。
[0033]S2：预备成形步骤，采用密闭墩粗工艺在坯料上端锻出一凹坑，获得预成形件3；
[0034]S2步骤中，预备成形步骤采用密闭锻造方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压容器单层厚壁筒体的分段式挤压成形方法，包括步骤：S1：坯料下料步骤，将一圆柱形棒料经锯切下料，获得所需长度的所述坯料；S2：预备成形步骤，采用密闭墩粗工艺在所述坯料上端锻出一凹坑；S3：将所述坯料放置入一挤压筒内，在所述凹坑内放置玻璃润滑垫，在所述坯料的外周采用玻璃润滑管将所述坯料与所述挤压筒隔开，采用高频加热方式加热所述坯料；通过一压机推动一挤压凸模下压，挤压出部分高压容器筒壁，完成初步挤压；S4：将所述挤压凸模拔出，采用盐浴介质冷却所述挤压凸模或更换所述挤压凸模实现降温，并在所述高压容器筒壁内再次放置所述玻璃润滑垫补充润滑剂，然后推动所述挤压凸模继续下压直至挤压出的高压容器满足所需长度。2.根据权利要求1所述的高压容器单层厚壁筒体的分段式挤压成形方法，其特征在于，所述坯料的初始直径小于所述挤压筒的内径1～2mm。3.根据权利要求1所述的高压容器单层厚壁筒体的分段式挤压成形方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述预备成形步骤采用密闭锻造方法，锻出的所述凹坑应位于所述坯料的正中间，所述凹坑的深度为或接近300mm。4.根据权利要求1所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐潇，王欣，胡红磊，李志松，刘钊，许聪，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：