一種三通復(fù)合成形模具、大直徑三通的工藝制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三通復(fù)合成形模具、一種大直徑三通的工藝制造方法，解決了Dn≥400mm以上的大直徑厚壁三通熱壓成形時(shí)，傳統(tǒng)工藝中高強(qiáng)度管線鋼金屬流動(dòng)性差，坯管變形不協(xié)調(diào)，三通主管和支管壁厚增加不均勻，成形率不高，加工成本較高的加工難題。本發(fā)明的突出特點(diǎn)是根據(jù)金屬熱加工工藝學(xué)和金屬材料學(xué)原理，將金屬熱加工工藝改進(jìn)與模具設(shè)計(jì)相結(jié)合能夠保證高溫下金屬材料均勻變形和較好的成形效果。采用本方法加工的大直徑厚壁三通，主管和支管壁厚較均勻，生產(chǎn)效率、產(chǎn)品合格率顯著提高，三通肩部厚度能夠滿足要求。
【專利說明】一種三通復(fù)合成形模具、大直徑三通的工藝制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬管件加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種三通復(fù)合成形模具、一種大直徑三通的工藝制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，高壓、高溫、高強(qiáng)度大直徑厚壁三通主要有鍛造三通和熱壓三通.而輸送要求較高的場合，一般不允許采用焊接三通或鑄造三通。因此，對(duì)于大直徑厚壁三通，目前一般采用熱壓成形的方式進(jìn)行加工。
[0003]現(xiàn)有的大直徑厚壁三通的加工工藝流程，主要是:
[0004]1，將圓形坯管加熱至AC3以上保溫一段時(shí)間后，出爐壓扁。
[0005]2，壓扁后繼續(xù)加熱至AC3以上保溫一段時(shí)間后，在壓力機(jī)上鼓包。
[0006]3，反復(fù)重復(fù)鼓包工序約3?5次，甚至更多，直至主管和直徑均高度滿足要求。
[0007]4，將支管端部開口，入爐加熱至AC3以上保溫一段時(shí)間后，在壓力機(jī)上拔口，通常拔口工序需要進(jìn)行2次以上，才能加工出所需三通毛坯。
[0008]5，對(duì)三通進(jìn)行整形、坡口。
[0009]該工藝的主要缺陷在于，為保證鼓包時(shí)坯管具有足夠的強(qiáng)度，需要對(duì)坯管約高度的60%進(jìn)行淬火，淬火部分坯管金屬流動(dòng)性變差，造成加工三通底部、腹部、主管和支管壁厚不均勻；金屬向支管一側(cè)流動(dòng),受支管側(cè)凹模影響,主管肩部壁厚沿軸向向外存在一定增厚，而沿支管軸向，壁厚減小約80?90% ;為滿足支管高度要求，需要對(duì)坯管多次加熱，管線鋼中的碳和微合金反復(fù)析出氧化，氧化皮增厚嚴(yán)重，同時(shí)由于組織成分發(fā)生變化，晶粒粗大，機(jī)械性能下降；由于坯管需多次在模具上進(jìn)行鼓包、拔口，高溫坯管需要反復(fù)搬運(yùn)，非常容易造成坯管刮傷、破損，而且坯管與模具較難準(zhǔn)確定位，鼓包位置容易偏向一側(cè)或單側(cè)增厚嚴(yán)重，橢圓度、垂直度下降，甚至報(bào)廢；由于坯管內(nèi)部無法進(jìn)行機(jī)加工，三通內(nèi)壁過渡圓角弧度，只能依靠主支管模具過渡圓角保證，而主支管模具過渡圓角通常是由工人靠經(jīng)驗(yàn)打磨加工而成，拔口時(shí)，三通肩部很難達(dá)到理想的效果，只能采用增大壁厚的方法來滿足工程要求，造成三通壁厚只增不減的被動(dòng)局面，由于設(shè)計(jì)、加工壁厚增加，鼓包和拉拔難度增加，相應(yīng)工序熱加工次數(shù)增加，制造加工成本進(jìn)一步加大，成品率和加工效率相應(yīng)降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明了提供了一種三通復(fù)合成形模具、一種大直徑三通的工藝制造方法，目的在于解決Dn彡400 IM以上的大直徑厚壁三通熱壓成形時(shí)，傳統(tǒng)工藝中高強(qiáng)度管線鋼金屬流動(dòng)性差，坯管變形不協(xié)調(diào)，三通主管和支管壁厚增加不均勻，成形率不高，加工成本較高的加工難題。
[0011]采用本方法加工的大直徑厚壁三通，主管和支管壁厚較均勻，生產(chǎn)效率、產(chǎn)品合格率顯著提高，三通肩部厚度能夠滿足要求。
[0012]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0013]大直徑三通成形模具與工藝，它按照如下工序進(jìn)行:將奧氏體化后的圓筒形坯管壓制成扁管；其中，所述扁管的寬度W為:0.9D0 ^ W ^ 1.1D0, Dtl為所述大直徑三通的主管外直徑；在坯管鼓形模具上，將所述扁管壓制成扁鼓形坯管，所述扁鼓形坯管的管端部的最小外半徑r為0.45D0 ^ 0.55D0 ;在所述扁鼓形坯管的一側(cè)開孔，并進(jìn)行奧氏體化；將所述扁鼓形坯管輸送至三通復(fù)合成形模具上，制成大直徑三通毛坯；將所述大直徑三通毛坯進(jìn)行整形，獲得所述大直徑三通。
[0014]優(yōu)選的，所述將所述大直徑三通毛坯進(jìn)行整形，獲得所述大直徑三通，具體包括:使用支撐體對(duì)所述大直徑三通毛坯進(jìn)行校圓；去除所述大直徑三通毛坯的端部余料；對(duì)所述大直徑三通毛坯進(jìn)行坡口 ；對(duì)所述大直徑三通毛坯表面進(jìn)行噴砂處理；去除所述大直徑三通毛坯的氧化皮，獲得所述大直徑三通。
[0015]優(yōu)選的，坯管鼓形模具的結(jié)構(gòu)如下:包括坯管鼓形模具上凹模、下凹模；上凹模和下凹模上下對(duì)立；上凹模的凹底呈圓弧形，并且上凹模的凹底開設(shè)有直徑為d的圓孔，d的范圍是:0.9d0 ^ d ^ 1.1d0, d0為三通支管外直徑；下凹模的凹底呈圓弧形，并且下凹模的凹底開設(shè)有直徑為d的圓孔。
[0016]優(yōu)選的,在還管鼓形模具上,將扁管壓制成扁鼓形還管,具體包括:將扁管放置在坯管鼓形模具上，通過上凹模和下凹模的共同作用，將扁管壓制成扁鼓形坯管。
[0017]優(yōu)選的，所述三通復(fù)合成形模具包括:上模座、下模座、滑膜、錐形模、拉拔頭、丁字拉拔桿；所述滑膜和所述下模座上下對(duì)立，所述滑膜用于對(duì)扁鼓形坯管的第一側(cè)進(jìn)行壓制；所述上模座設(shè)置在所述滑模兩端，用于和所述下模座一并固定所述扁鼓形坯管；所述錐形模，在壓制所述扁鼓形坯管時(shí)，內(nèi)置在所述扁鼓形坯管的管口，并和所述扁鼓形坯管的管口內(nèi)壁接觸，用于保持所述扁鼓形坯管的形體；所述下模座，中部設(shè)置有開口，用于放置并固定所述扁鼓形坯管，并且所述下模座的開口處對(duì)應(yīng)所述扁鼓形坯管的開孔處；所述丁字拉拔桿，嵌套在所述拉拔頭中，在壓制所述扁鼓形坯管時(shí)，移動(dòng)到所述扁鼓形坯管的開孔處，所述拉拔頭在所述丁字拉拔桿的牽拉作用下，沿所述扁鼓形坯管的開孔處對(duì)所述扁鼓形坯管第二側(cè)進(jìn)行拉制；并且，所述上模座對(duì)所述扁鼓形坯管第一側(cè)進(jìn)行壓制，共同拔制成大直徑三通毛坯。
[0018]通過本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果或者優(yōu)點(diǎn):
[0019]本發(fā)明解決了 Dn彡400 mm以上的大直徑厚壁三通熱壓成形時(shí)，傳統(tǒng)工藝中高強(qiáng)度管線鋼金屬流動(dòng)性差，坯管變形不協(xié)調(diào)，三通主管和支管壁厚增加不均勻，成形率不高，加工成本較高的加工難題。本發(fā)明的突出特點(diǎn)是根據(jù)金屬熱加工工藝學(xué)和金屬材料學(xué)原理，將金屬熱加工工藝改進(jìn)與模具設(shè)計(jì)相結(jié)合能夠保證高溫下金屬材料均勻變形和較好的成形效果。采用本方法加工的大直徑厚壁三通，主管和支管壁厚較均勻，生產(chǎn)效率、產(chǎn)品合格率顯著提高，三通肩部厚度能夠滿足要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的扁管主視圖；
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的扁管側(cè)視圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的扁鼓形坯管主視圖；
[0023]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的扁鼓形坯管A-A局部剖視圖；
[0024]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的直徑三通毛坯剖視圖；
[0025]圖6是本發(fā)明實(shí)施例中的坯管鼓形模具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7是本發(fā)明實(shí)施例中的三通復(fù)合成形模具結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本申請(qǐng)所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中的技術(shù)人員更清楚地理解本申請(qǐng)，下面結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案作詳細(xì)描述。
[0028]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5。大直徑三通按照如下工序進(jìn)行:
[0029]壓扁:將奧氏體化后的圓筒形坯管壓扁成扁管I。其寬度W為0.9--1.1Dtl,Dtl為三通主管外直徑。具體來說，奧氏體化就是將圓筒形坯管加熱至臨界點(diǎn)以上使形成奧氏體的金屬熱處理過程。
[0030]鼓形:在還管鼓形模具上,將扁管I壓制成扁鼓形還管2,扁鼓形還管2的管端部的最小外半徑r為0.45D0彡r彡0.55D。。
[0031]開孔拔制:將扁鼓形坯管2開孔，奧氏體化后，輸送至三通復(fù)合成形模具上，制成大直徑三通毛坯3。
[0032]整形:將大直徑三通毛坯3進(jìn)行整形，獲得大直徑三通。具體是:用支撐體對(duì)大直徑三通毛坯3校圓，去除端部余料，并坡口，表面噴砂，去除氧化皮。
[0033]如圖6所示的坯管鼓形模具結(jié)構(gòu)示意圖，主要由上凹模4、下凹模5等組成，上凹模4和下凹模5上下對(duì)立。
[0034]上凹模4的凹底呈圓弧形，并且上凹模4的凹底開設(shè)有直徑為d的圓孔，d的范圍是:0.9d0 ^ d ^ 1.1d0, d0為三通支管外直徑。
[0035]下凹模5的凹底呈圓弧形，并且下凹模5的凹底開設(shè)有直徑為d的圓孔。
[0036]在鼓形時(shí)，具體是將扁管I放置在坯管鼓形模具上，通過上凹模4和下凹模5的共同作用，將扁管I壓制成扁鼓形坯管2。
[0037]如圖7所示的三通復(fù)合成形模具結(jié)構(gòu)示意圖，主要由滑膜6、上模座7、錐形模8、下模座9、拉拔頭10、丁字拉拔桿11組成。
[0038]具體來說，滑膜6、上模座7、下模座9的弧面半徑R為(0.5D0+1) mm?(0.5D0+3)mm，D0為三通主管外直徑。
[0039]在扁鼓形坯管2奧氏體化后:
[0040]錐形模8插接在扁鼓形坯管2兩端，拉拔頭10上裝有丁字拉拔桿11。
[0041]滑膜6和下模座9上下對(duì)立，滑膜6用于對(duì)扁鼓形坯管2的第一側(cè)進(jìn)行壓制。
[0042]上模座7設(shè)置在滑模6兩端,用于和下模座9 一并固定扁鼓形還管2。
[0043]錐形模8,在壓制扁鼓形還管2時(shí)，內(nèi)置在扁鼓形還管2的管口，并和扁鼓形還管2的管口內(nèi)壁接觸，用于保持扁鼓形坯管2的形體。
[0044]下模座9，中部設(shè)置有開口，用于放置并固定扁鼓形坯管2，并且下模座9的開口處對(duì)應(yīng)扁鼓形坯管2的開孔處。
[0045]丁字拉拔桿11，嵌套在拉拔頭10中，在壓制扁鼓形坯管2時(shí)，移動(dòng)到扁鼓形坯管2的開孔處，拉拔頭10在丁字拉拔桿11的牽拉作用下，沿扁鼓形坯管2的開孔處對(duì)扁鼓形坯管2第二側(cè)進(jìn)行拉制。并且，上模座7對(duì)扁鼓形坯管2第一側(cè)進(jìn)行壓制，共同拔制成大直徑三通毛坯。
[0046]具體的實(shí)施例:
[0047]壓扁:三通材料:WPHY_485。三通主管外直徑Dtl: Φ 1219 mm。三通支管外半徑dQ:Φ 1219 mm。三通主支管壁厚:44 mm。
[0048]坯管外徑:Φ 1560 mm。坯管壁厚:40 mm。奧氏體化溫度96(TC ±1(TC，扁管I寬度W:1200 mm。
[0049]鼓形:管端部最小外半徑r:600 mm。上凹模4和下凹模5開孔直徑d: Φ 1219_。
[0050]將坯管鼓形模具裝入壓力機(jī)，上凹模4和下凹模5距離比扁管I高出100 mm?200mm，并刷涂潤滑劑。
[0051]扁管I加熱溫度至960°C保溫30min以上，將其放入模具，壓制成扁鼓形坯管2形狀。
[0052]開孔拔制:滑膜6、上模座7、下模座9弧面半徑R:602 mm。
[0053]將坯管鼓形模具取下?lián)Q上三通復(fù)合成形模具，滑膜6、上模座7與下模座9距離比扁鼓形坯管2高出100 mm?200 mm,并對(duì)下模座9刷涂潤滑劑。
[0054]扁鼓形坯管2加熱溫度至960°C保溫30min以上，將其放入模具，將拉拔頭10由扁鼓形坯管2—側(cè)送至開孔部位，丁字拉拔桿11由拉拔頭10十字槽送入，并旋轉(zhuǎn)90°拉緊，錐形模8插至扁鼓形坯管2兩端頂緊。上模座7下移，與下模座9共同將扁鼓形坯管2兩端沿豎直方向固定緊。此時(shí)，滑膜6下壓、拉拔頭10在丁字拉拔桿11的牽拉作用下同時(shí)下拉，共同拔制成大直徑三通毛坯3。
[0055]整形:用液壓支撐桿或十字支撐對(duì)大直徑三通毛坯3校圓，去除端部余料，并坡口，表面噴砂，去除氧化皮。
[0056]通過本發(fā)明的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明具有以下有益效果或者優(yōu)點(diǎn):
[0057]本發(fā)明解決了 Dn彡400 mm以上的大直徑厚壁三通熱壓成形時(shí)，傳統(tǒng)工藝中高強(qiáng)度管線鋼金屬流動(dòng)性差，坯管變形不協(xié)調(diào)，三通主管和支管壁厚增加不均勻，成形率不高，加工成本較高的加工難題。本發(fā)明的突出特點(diǎn)是根據(jù)金屬熱加工工藝學(xué)和金屬材料學(xué)原理，將金屬熱加工工藝改進(jìn)與模具設(shè)計(jì)相結(jié)合能夠保證高溫下金屬材料均勻變形和較好的成形效果。采用本方法加工的大直徑厚壁三通，主管和支管壁厚較均勻，生產(chǎn)效率、產(chǎn)品合格率顯著提高，三通肩部厚度能夠滿足要求。
[0058]盡管已描述了本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本申請(qǐng)范圍的所有變更和修改。
[0059]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本申請(qǐng)的精神和范圍。這樣，倘若本申請(qǐng)的這些修改和變型屬于本申請(qǐng)權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本申請(qǐng)也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種三通復(fù)合成形模具，其特征在于，包括:上模座、下模座、滑膜、錐形模、拉拔頭、丁字拉拔桿； 所述滑膜和所述下模座上下對(duì)立；所述上模座設(shè)置在所述滑模兩端； 所述錐形模，在壓制所述扁鼓形坯管時(shí)，內(nèi)置在所述扁鼓形坯管的管口，并和所述扁鼓形坯管的管口內(nèi)壁接觸；所述下模座，中部設(shè)置有開口，所述下模座的開口處對(duì)應(yīng)所述扁鼓形坯管的開孔處；所述丁字拉拔桿，嵌套在所述拉拔頭中，在壓制所述扁鼓形坯管時(shí)，所述丁字拉拔桿和所述拉拔頭一并移動(dòng)到所述扁鼓形坯管的開孔處，所述拉拔頭在所述丁字拉拔桿的牽拉作用下，沿所述扁鼓形坯管的開孔處對(duì)所述扁鼓形坯管第二側(cè)進(jìn)行拉制；并且，所述上模座對(duì)所述扁鼓形坯管第一側(cè)進(jìn)行壓制，共同拔制成大直徑三通毛坯。
2.一種大直徑三通的工藝制造方法，其特征在于，所述方法包括: 將奧氏體化后的圓筒形坯管壓制成扁管；其中，所述扁管的寬度W為:0.9D0 ^ W ^ 1.1D0, D0為所述大直徑三通的主管外直徑； 在坯管鼓形模具上，將所述扁管壓制成扁鼓形坯管，所述扁鼓形坯管的管端部的最小外半徑 r 為:0.45D0 ^ r ^ 0.55D。； 在所述扁鼓形坯管的一側(cè)開孔，并進(jìn)行奧氏體化； 將扁鼓形坯管輸送至三通復(fù)合成形模具上，制成大直徑三通毛坯； 將所述大直徑三通毛坯進(jìn)行整形，獲得所述大直徑三通。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述將所述大直徑三通毛坯進(jìn)行整形，獲得所述大直徑三通，具體包括: 使用支撐體對(duì)所述大直徑三通毛坯進(jìn)行校圓； 去除所述大直徑三通毛坯的端部余料； 對(duì)所述大直徑三通毛坯進(jìn)行坡口； 對(duì)所述大直徑三通毛坯表面進(jìn)行噴砂處理； 去除所述大直徑三通毛坯的氧化皮，獲得所述大直徑三通。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于， 所述坯管鼓形模具包括:上凹模、下凹模； 所述上凹模和所述下凹模上下對(duì)立； 所述上凹模的凹底呈圓弧形，并且所述上凹模的凹底開設(shè)有直徑為d的圓孔，d的范圍是:0.9d0 ^ d ^ 1.1d0, d0為三通支管外直徑； 所述下凹模的凹底呈所述圓弧形，并且所述下凹模的凹底開設(shè)有所述直徑為d的圓孔； 所述在坯管鼓形模具上，將所述扁管壓制成扁鼓形坯管，具體包括: 將所述扁管放置在所述坯管鼓形模具上，通過所述上凹模和所述下凹模的共同作用，將所述扁管壓制成所述扁鼓形坯管。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述三通復(fù)合成形模具包括:上模座、下模座、滑膜、錐形模、拉拔頭、丁字拉拔桿； 所述滑膜和所述下模座上下對(duì)立； 所述上模座設(shè)置在所述滑模兩端； 所述錐形模，在壓制所述扁鼓形坯管時(shí)，內(nèi)置在所述扁鼓形坯管的管口，并和所述扁鼓形坯管的管口內(nèi)壁接觸； 所述下模座，中部設(shè)置有開口，用于放置并固定所述扁鼓形坯管，并且所述下模座的開口處對(duì)應(yīng)所述扁鼓形坯管的開孔處； 所述丁字拉拔桿，嵌套在所述拉拔頭中，在壓制所述扁鼓形坯管時(shí)，所述丁字拉拔桿和所述拉拔頭一并移動(dòng)到所述扁鼓形坯管的開孔處，所述拉拔頭在所述丁字拉拔桿的牽拉作用下，沿所述扁鼓形坯管的開孔處對(duì)所述扁鼓形坯管第二側(cè)進(jìn)行拉制；并且，所述上模座對(duì)所述扁鼓形坯管第一側(cè)進(jìn)行壓制，共同拔制成大直徑三通毛坯。
【文檔編號(hào)】B21D37/16GK104190798SQ201410397776
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】范玉然, 魏秦文, 馮斌, 李玉卓, 姚登樽, 汪鳳, 張希悉, 何東升, 王瑋, 吳江橋, 王福賓, 王磊 申請(qǐng)人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油天然氣管道局