專利名稱：一種用復(fù)合材料制造或修理油缸和管道的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用復(fù)合材料制造或修理油缸和管道的方法。
現(xiàn)在許多重要的油缸和管道均采用單一材料制造，如礦山用單體支柱油缸、綜采支架油缸和化工管道等。由于工作條件特殊，要求缸體和管道須具備一定的強(qiáng)度和防腐性能，如果用單一材料制作，往往只能滿足一項(xiàng)要求而削弱另一項(xiàng)要求。就支架(柱)油缸而言，目前采用27SiMn材料制造，雖然能滿足支護(hù)強(qiáng)度要求，但防腐性能較差，使用和維護(hù)周期均較短。如采用防腐性能好的不銹鋼材料制作，則會因造價(jià)成倍增長，加大使用成本。對一些要求耐腐蝕性能強(qiáng)的化工管道，一般選用不銹鋼材料制作，而要兼顧它的強(qiáng)度要求，必須加大壁厚，這樣又造成了成本昂貴的經(jīng)濟(jì)問題。
據(jù)統(tǒng)計(jì)我國每年因銹蝕而報(bào)廢的單體液壓支柱有一百萬根左右，對于支柱油缸內(nèi)腔的修復(fù)曾有過多種探索，采用的方法先后有(1)內(nèi)腔鍍鐵、銅、鎳、鉻等金屬，由于其耐蝕性差，使用周期短，未能持續(xù)推廣使用；(2)內(nèi)腔噴涂樹脂防腐層，這在一定程度上起到了延緩銹蝕的作用，但由于噴涂層與金屬基層結(jié)合強(qiáng)度差，在搬運(yùn)和使用過程中，無法避免因磕碰而導(dǎo)致噴涂層脫落的問題；(3)采用金屬內(nèi)襯套作為復(fù)合層，這是目前國內(nèi)已開始嘗試的一種新方法，現(xiàn)多采用粘接和拉擠法復(fù)合，從使用情況來看，效果也不為理想，內(nèi)襯套與油缸粘接后，結(jié)合不牢，幾何精度差，影響使用性能；采用拉擠法，其復(fù)合面雖然結(jié)合較好，但拉制過程中的多次拉擠易將復(fù)合層內(nèi)表面拉傷，影響缸體質(zhì)量。
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而提供一種采用復(fù)合材料制造或修理油缸和管道的方法，該方法可使復(fù)合層結(jié)合牢固，內(nèi)表面粗糙度等級高，抗蝕性能好，同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是以碳鋼管或合金鋼管作為油缸和管道的基層，用來滿足油缸或管道強(qiáng)度上的要求，用不銹鋼管或其它防腐金屬管作為復(fù)合層，用以滿足產(chǎn)品對防腐性能的要求，采用旋壓的方法將兩層金屬復(fù)合為一體。具體步驟為(1)確定復(fù)合層的厚度在制造油缸或管道時(shí)，內(nèi)腔預(yù)留出復(fù)合層的余量，余量大小取決于復(fù)合層的厚度，一般厚度取0.3～2.0mm。
在修理舊油缸或管道時(shí)，先把內(nèi)腔銹蝕部分鏜掉，根據(jù)鏜孔后的內(nèi)徑尺寸，選擇復(fù)合層的厚度，以使修復(fù)后的油缸與管道內(nèi)徑不變，復(fù)合層厚度一般取0.3～3mm。
(2)確定基層內(nèi)徑與復(fù)合層外徑之間的間隙以復(fù)合層套管能夠壓入基管內(nèi)為宜，一般間隙控制在0.05～0.5mm。
(3)復(fù)合過程先將復(fù)合層套管壓入基管內(nèi)，再將復(fù)合層套管的一端與基管進(jìn)行環(huán)焊，然后將旋壓裝置的旋壓頭由焊接端旋入內(nèi)腔，控制工件轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，進(jìn)行旋壓復(fù)合，復(fù)合層變薄率ψ控制在8～95％范圍內(nèi)，復(fù)合層與基層即可牢固地結(jié)合為一體。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例采用壁厚為0.7mm的SUS304不銹鋼管作為復(fù)合層，對27SiMn單體液壓支柱油缸進(jìn)行復(fù)合處理。復(fù)合過程中，先將復(fù)合層套管壓入油缸內(nèi)腔，再將復(fù)合層套管的一端與油缸環(huán)焊，然后將旋壓頭從已經(jīng)焊接的一端旋入油缸內(nèi)腔，利用旋壓頭上的多個旋輪進(jìn)行旋壓，旋輪一邊隨復(fù)合層沿自身軸線旋轉(zhuǎn)，一邊沿復(fù)合層做軸向運(yùn)動，完成整個旋壓過程。旋壓時(shí)，應(yīng)根據(jù)油缸與管道的直徑以及復(fù)合層的厚度確定工作轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)進(jìn)給量，一般工件旋轉(zhuǎn)速度控制在100～600轉(zhuǎn)/分，旋壓頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)給量fs控制在0.1～0.8mm/轉(zhuǎn)，復(fù)合層變薄率ψ控制在8～95％范圍內(nèi)，為提高效率ψ值一般應(yīng)取得小一些。本實(shí)施例中工件旋轉(zhuǎn)速度為400轉(zhuǎn)/分，旋壓頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)給量fs為0.6mm/轉(zhuǎn)，復(fù)合層變薄率ψ為15％。旋壓完成后，還可根據(jù)需要將復(fù)合層套管與基管的另一端進(jìn)行環(huán)焊，使之完全密閉，達(dá)到防腐的目的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果1、用本方法可一次成型制造或修復(fù)油缸和管道，使其同時(shí)具備強(qiáng)度高、防腐性能好的特性，能顯著提高使用壽命，大大降低制造成本和維修費(fèi)用。
2、基層和復(fù)合層結(jié)合強(qiáng)度高，經(jīng)旋壓后結(jié)合面積在99％以上，破壞性試驗(yàn)中，將缸體切成環(huán)，用擠壓等方法都無法取下復(fù)合層。其復(fù)合管道可以進(jìn)行彎曲、翻邊等加工，不會出現(xiàn)分層和開裂。
3、復(fù)合層在強(qiáng)力旋壓下發(fā)生冷作硬化．使其強(qiáng)度和內(nèi)表面硬度明顯提高，這是其它復(fù)合法所沒有的特點(diǎn)。
4、加工精度高．采用該方法加工面尺寸精度可達(dá)±0.02mm，完全可以滿足油缸和管道對精度的要求。
5、加工面平滑光潔、無劃痕，其粗糙度可達(dá)
，完全可以滿足油缸內(nèi)表面對粗糙度的要求。
6、目前礦用支架油缸．采用不可分解的乳化液作為傳壓介質(zhì)，每次卸壓后．大量排出液對環(huán)境造成污染。用該方法制造或修理油缸．采用SUS304不銹鋼作為復(fù)合層．即可不用乳化液而用水作為傳壓介質(zhì)．這樣既能降低采礦成本，又消除了污染，保護(hù)了環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種用復(fù)合材料制造或修理油缸和管道的方法，其特征在于以碳鋼管或合金鋼管作為油缸和管道的基層，用不銹鋼管或其它防腐金屬管作為復(fù)合層，采用旋壓的方法將兩層金屬復(fù)合為一體，具體步驟為(1)確定復(fù)合層的厚度在制造油缸或管道時(shí)，內(nèi)腔預(yù)留出復(fù)合層的余量，余量大小取決于復(fù)合層的厚度，一般厚度取0.3～2.0mm；在修理舊油缸或管道時(shí)，先把內(nèi)腔銹蝕部分鏜掉，根據(jù)鏜孔后的內(nèi)徑尺寸，選擇復(fù)合層的厚度，以使修復(fù)后的油缸與管道內(nèi)徑不變，復(fù)合層厚度一般取0.3～3mm；(2)確定基層內(nèi)徑與復(fù)合層外徑之間的間隙以復(fù)合層套管能夠壓入基管內(nèi)為宜，一般間隙控制在0.05～0.5mm；(3)復(fù)合過程先將復(fù)合層套管壓入基管內(nèi)，再將復(fù)合層套管的一端與基管進(jìn)行環(huán)焊，然后將旋壓裝置的旋壓頭由焊接端旋入內(nèi)腔，控制工件轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，進(jìn)行旋壓復(fù)合，復(fù)合層變薄率ψ控制在8～95％范圍內(nèi)，復(fù)合層與基層即可牢固地結(jié)合為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用復(fù)合材料制造或修理油缸和管道的方法，其特征在于工件旋轉(zhuǎn)速度控制在100～600轉(zhuǎn)/分，旋壓頭旋轉(zhuǎn)進(jìn)給量fs控制在0.1～0.8mm/轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用復(fù)合材料制造或修理油缸和管道的方法，其特征在于旋壓完成后，復(fù)合層套管與基管的另一端進(jìn)行環(huán)焊，使復(fù)合層完全密閉。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用復(fù)合材料制造或修理油缸和管道的方法,以碳鋼管或合金鋼管作為油缸和管道的基層,用不銹鋼管或其它防腐金屬管作為復(fù)合層,采用旋壓的方法將兩層金屬復(fù)合為一體。復(fù)合后的油缸和管道,可同時(shí)具備強(qiáng)度高、防腐性能好的特性,其制造工藝簡單、加工精度高、生產(chǎn)成本低,能顯著提高使用壽命,降低維修費(fèi)用,是目前較為理想的一種先進(jìn)的工藝方法,值得大力推廣采用。
文檔編號B21C23/22GK1171986SQ9711049
公開日1998年2月4日 申請日期1997年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月29日
發(fā)明者王保東 申請人:王保東