本发明专利技术公开了一种用于具有管嘴凸台的管件结构的成型方法和成型装置，所述成型方法包括以下步骤：S1、在管坯上构造出一个塑性流变区，所述塑性流变区的长度范围内的材料体积大于或等于待成形的管嘴凸台的体积，且在所述管坯的塑性流变区的外部设置外模具；S2、从所述管坯的两端向所述管坯的塑性流变区施加轴向的镦挤力以使所述管坯的塑性流变区内的材料侧向移动以形成管嘴凸台。根据本发明专利技术实施例的成型方法，提高了管件的管嘴凸台结构的力学性能，管嘴凸台的成型过程中，操作简便易控、材料利用率和合格率高，制造周期短。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料成形领域，尤其涉及一种用于具有管嘴凸台的管件结构的成型方法和成型装置。
技术介绍
带有管嘴凸台结构的管道是核电、火电、石油化工等工业领域中的重要设施部件。目前制造带有管嘴凸台结构的管道有如下两种方法。一种方法是基于自由锻工艺 和机加工去除材料的手段，即首先利用实心坯料进行自由锻造成形得到一个局部带有实心凸台的管道轮廓的实心毛坯，再对毛坯进行机加工得到管道内孔以及管嘴凸台内孔。该方法材料利用率很低、生产效率低下、废品率高以及加工火次多工艺繁复。还有人提出一种方法，基于拉拔和挤压工艺，在管嘴的对应位置拉拔管嘴，然后进行挤压成形，管嘴不可能一次挤压成形，往往通过对同一管嘴使用不同尺寸模具逐次挤压最终成形，通常前几次的挤压尺寸跨度较大，而最后一次管嘴精整的尺寸跨度较小，当管嘴的尺寸达到要求时，挤压成形结束。这种方法的缺点是，对同一管嘴的挤压次数过多会造成管嘴加热次数过多，造成过烧且组织性能不易保证；另外，挤压次数过多，需要不同尺寸的模具，造成模具成本很高。目前基于塑性成形的各种三通成形工艺，在针对一类管长、壁厚和管嘴凸台等都较大的管件成形时，都存在一定的不足，无法直接应用于带有管嘴凸台结构的管道成形中。而基于自由锻与机加工的成形方法也不是制造带有管嘴凸台结构的管道的理想技术。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种用于具有管嘴凸台的管件结构的成型方法。本专利技术的另一个目的在于提出一种采用上述方法的用于具有管嘴凸台的管件结构的成型装置。根据本专利技术第一方面实施例的一种用于具有管嘴凸台的管件结构的成型方法，包括以下步骤SI、在管坯上构造出一个塑性流变区，所述塑性流变区的长度范围内的材料体积大于或等于待成形的管嘴凸台的体积，且在所述管坯的塑性流变区的外部设置外模具；S2、从所述管坯的两端向所述管坯的塑性流变区施加轴向的镦挤力以使所述管坯的塑性流变区内的材料侧向移动以形成管嘴凸台。根据本专利技术实施例的成型方法，通过模具成形，管坯材料在模具型腔的约束以及在管坯端部的刚端作用下，在预设的塑性流变区域进行侧向流动，形成管嘴凸台。本方法可以一次成形管件管嘴凸台结构，且凸台管嘴壁为管身壁上材料连续挤压流动而形成，具有连续金属流线特征，管嘴凸台与管体之间具有完好的一体性，因此提高了管件的管嘴凸台结构的力学性能。由此，管嘴凸台的成型过程中，操作简便易控、材料利用率和合格率高，制造周期短。另外，根据本专利技术的成型方法还具有如下附加技术特征所述步骤SI中进一步包括以下步骤S11、在所述管坯上预定待成形的管嘴凸台处形成预制孔；S12、所述预制孔内放入芯棒，所述管坯内的沿轴向的管腔内放入芯轴，且所述预制孔的外部设有具有至少一个凸台型腔的挤压模具进行约束。 在本专利技术的一个示例中，所述芯棒沿所述预制孔的轴向可浮动地设在所述预制孔内。在本专利技术的另一个示例中，所述芯棒与所述挤压模具一体形成。在本专利技术的再一个示例中，所述芯棒、所述挤压模具与所述外模具一体形成。在本专利技术的又一个示例中，所述芯棒与所述芯轴连接。可选地，所述芯棒与所述芯轴通过螺纹或燕尾槽连接。在本专利技术的一个示例中，所述挤压模具的凸台型腔的顶部闭合。在本专利技术的另一个示例中，所述挤压模具的凸台型腔的顶部敞开。可选地，所述挤压模具的凸台型腔为直筒式圆柱体形、台阶式圆柱体形或锥形。所述步骤S2中进一步包括以下步骤S21、在所述管坯的两端分别通过刚端施加轴向镦挤力。在本专利技术的一个示例中，所述管坯的两个刚端中其中一个静止且另一个以Vl的速度移动，且所述外模具与挤压模具同时以Vm = V1/2的速度与Vl同向移动。在本专利技术的另一个示例中，所述管坯的两个刚端分别以VI、V2的速度同步相向运动，其中Vl = V2，且所述外模具与挤压模具静止。在本专利技术的再一个示例中，所述管坯的两个刚端分别以VI、V2的速度异步相向运动，其中Vl = V2，且所述外模具与挤压模具以Vm的速度移动以保证所述管嘴凸台成型对称。在本专利技术的一个示例中，所述刚端为刚端模具且分别设在所述管坯的两端。在本专利技术的另一个示例中，所述刚端分别由所述管坯的两端形成。在本专利技术的一个示例中，在步骤S12中，还包括S121、在所述挤压模具的凸台型腔处附加上一个壁厚与管嘴壁厚相等的镦压模具，所述镦压模具随着镦挤过程中管嘴凸台坯料的上升而随动地移动，同时该模具上可按照预定加载曲线施加压力，以使所述管嘴凸台挤压成形。在本专利技术的另一个示例中，在步骤S21后，还包括S22、所述管嘴凸台成形后，使用一个壁厚与管嘴壁厚相等的镦压模具对所述成形后的管嘴凸台顶端进行镦压。在本专利技术的再一个示例中，在步骤S2后，还包括S3、所述管嘴凸台成形后，使用一个壁厚小于与管嘴壁厚的第二挤压模具对所述管嘴凸台反挤压以形成台阶形的凸台。在本专利技术的一个示例中，所述塑性变形区包括所述管坯的全部长度范围。在本专利技术的另一个示例中，所述塑性变形区包括所述管坯的部分长度范围。可选地，所述塑性变形区由将管坯加热至其可锻温度后形成。所述管坯为无缝管件，由挤压、轧制或铸造加工制造形成。可选地，管坯为碳钢或合金钢。可选地,管还为招材或铜材。根据本专利技术第二方面实施例的一种用于具有管嘴凸台的管件结构的成型装置，采用根据本专利技术第一方面实施例的所述的成型方法对管坯进行成形，包括芯棒，所述芯棒设在所述管坯的预制孔内，其中所述预制孔形成在所述管坯的塑性流变区内预定待成形的管嘴凸台处；芯轴，所述芯轴设在苏搜狐管坯内的沿轴向的管腔内；挤压模具，所述挤压模具设在所述预制孔的外部；和外模具，所述外模具包括第一和第二模腔分块，所述第一和第二模腔分块配合以限定出模腔，所述芯棒、芯轴和挤压模具均设在所述模腔内。根据本专利技术的成型方法，具有以下优点I)管嘴凸台通过管壁材料在模腔的约束下挤压成形，成形过程中材料在管嘴出口 之前受力为三向压应力状态，球应力很高，极大提高管嘴凸台的的力学和组织性能；2)侧向镦挤成形工艺直接将管壁上材料经镦挤而流出形成管嘴凸台，完好地保证了管嘴与管身材料的金属流线，有利于提高管嘴凸台的结构强度；3)与某些先成形实心凸台再机加工管嘴凸台内孔的工艺相比，本方法直接成形管嘴壁，仅留下管嘴内孔较少的尺寸余量进行机加工，提高了材料的利用率，同时减少机加工耗费的时间，因此提高了生产效率，缩短了生产周期。4)成形管嘴凸台的形状多样性适应性强、尺寸覆盖范围广，可以一次性成形高度较大的凸台，成形精度高，表面质量好。根据本专利技术第二方面实施例的用于具有管嘴凸台的管件结构的成型装置，采用根据本专利技术第一方面实施例所述的成型方法对管坯进行成形，包括芯棒，所述芯棒设在所述管坯的预制孔内，其中所述预制孔形成在所述管坯的塑性流变区内预定待成形的管嘴凸台处；芯轴，所述芯轴设在所述管坯内的沿轴向的管腔内；挤压模具，所述挤压模具设在所述预制孔的外部；和外模具，所述外模具包括第一和第二模腔分块，所述第一和第二模腔分块配合以限定出模腔，所述芯棒、芯轴和挤压模具均设在所述模腔内。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于具有管嘴凸台的管件结构的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在管坯上构造出一个塑性流变区，所述塑性流变区的长度范围内的材料体积大于或等于待成形的管嘴凸台的体积，且在所述管坯的塑性流变区的外部设置外模具；S2、从所述管坯的两端向所述管坯的塑性流变区施加轴向的镦挤力以使所述管坯的塑性流变区内的材料侧向移动以形成管嘴凸台。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林峰，王欣，潘际銮，张磊，张婷，冯潇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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