專利名稱：柔性滾壓雙金屬彎頭及其生產(chǎn)方法和彎頭內(nèi)壁滾壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)民用各類管道加工技術(shù)，具體地說，是提供一種柔性滾壓雙金屬彎頭及其生產(chǎn)方法和專用設(shè)備。
雙金屬管，又稱為金屬襯里管或復(fù)合管，與其管件是工業(yè)、民用各類管道防介質(zhì)腐蝕或防介質(zhì)被污染迫切需要的產(chǎn)品，可用于取代不銹鋼等耐蝕貴金屬管和腐蝕嚴(yán)重的碳鋼管，大大降低工程造價(jià)和大幅度提高管道壽命，同時(shí)降低生產(chǎn)成本和節(jié)約管道維護(hù)費(fèi)用。目前，經(jīng)過本發(fā)明人的努力，雙金屬長(zhǎng)管長(zhǎng)期以來的工藝難題已獲解決，已經(jīng)按照實(shí)用新型ZL95217289.5和發(fā)明專利97101519.8提供的工藝方法和設(shè)備結(jié)構(gòu)做出了加工設(shè)備，制造出了合格的長(zhǎng)管樣品。對(duì)小口徑長(zhǎng)管，為提高加工效率，正在設(shè)計(jì)多管同步加工的組合設(shè)備。但是應(yīng)當(dāng)指出，雙金屬彎頭、三通、大小頭等管件的加工問題不解決，仍然影響雙金屬內(nèi)防腐管道的推廣使用。根據(jù)理論分析和某些說現(xiàn)場(chǎng)事故的情況，雙金屬管件雖然通道較短，但雙金屬層間間隙中的氣體和汽化物觸發(fā)的內(nèi)金屬層熱態(tài)失穩(wěn)仍然會(huì)造成內(nèi)金屬層的破壞甚至泄漏。
本發(fā)明的目的是提供一種雙金屬彎頭的加工方法及其專用設(shè)備彎頭內(nèi)壁滾壓裝置的設(shè)計(jì)方案，用以制造具有優(yōu)質(zhì)性能的雙金屬彎頭。
本發(fā)明的技術(shù)方案是雙金屬彎頭內(nèi)外金屬層的密切結(jié)合通過對(duì)內(nèi)金屬層的滾壓過程完成且滾壓頭上周向分布的滾壓元件能隨時(shí)自動(dòng)進(jìn)行徑向位移補(bǔ)償同時(shí)滾壓力保持穩(wěn)定或基本穩(wěn)定。
彎頭內(nèi)壁滾壓裝置的滾壓頭采用實(shí)用新型ZL95217289.5所描述的結(jié)構(gòu)，但滾壓元件為滾珠，滾壓頭裝配在彎曲弧桿端部，由帶有多個(gè)萬向接頭的多段軸或軟軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在滾壓過程中，由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成滾壓頭相對(duì)彎頭彎曲中心線的進(jìn)動(dòng)。
滾壓力由液壓提供時(shí)，滾壓頭上需要連接旋轉(zhuǎn)密封零部件。
滾壓頭也可由直接安裝在彎曲弧桿端部上的各類馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
雙金屬彎頭可用實(shí)用新型ZL95217289.5和發(fā)明專利97101519.8所提供方法和設(shè)備做出的雙金屬直管進(jìn)行冷彎制造，必要時(shí)，用填充物或芯棒或者芯捧前端加柔性填充物防止內(nèi)層起皺或塌癟。
雙金屬彎頭可用雙金屬直管坯進(jìn)行熱彎，熱彎后又出現(xiàn)的層間間隙用彎頭內(nèi)壁滾壓裝置消除。
在已有彎頭內(nèi)璧襯耐蝕金屬層時(shí)，先將內(nèi)層以沖壓壓入或預(yù)制彎管然后液壓脹形使內(nèi)外金屬層達(dá)到小間隙松配合，然后用彎頭內(nèi)壁滾壓裝置消除間隙。
雙金屬三通及類似管件用實(shí)用新型ZL95217289.5和發(fā)明專利97101519.8所提供的方法和設(shè)備做出的雙金屬直管坯以現(xiàn)有無縫三通復(fù)合脹形工藝加工成形，大小頭的加工可用沖壓方法使內(nèi)外金屬層達(dá)到過盈配合。
彎頭、三通、大小頭的端部?jī)?nèi)外金屬層進(jìn)行封焊，或內(nèi)金屬層與各種形式的管接件進(jìn)行封焊，內(nèi)金屬太薄時(shí)可采用電阻環(huán)縫焊工藝，管接件與外金屬層焊接或以其他機(jī)械方式夾固。
彎頭內(nèi)壁滾壓裝置可用于一般單層金屬彎頭內(nèi)壁的加工硬化。
本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于1、對(duì)機(jī)械結(jié)合的雙金屬彎頭、三通等管件，其內(nèi)層金屬面上任一點(diǎn)有兩個(gè)主曲率半徑R1、R2，在熱狀態(tài)下使用時(shí)內(nèi)層金屬較外層金屬熱膨脹系數(shù)大受到壓縮，對(duì)應(yīng)的有兩個(gè)主壓縮應(yīng)力σ1、σ2，σ1、σ2與內(nèi)外層金屬的接觸壓力p平衡，即p=σ1R1±σ2R2]]>對(duì)于熱應(yīng)力，σ1與σ2相近。對(duì)于彎頭，其內(nèi)側(cè)R1＜R2，p恒大于0。假如內(nèi)層金屬離開外層內(nèi)璧面，如果沒有氣體或汽化物提供的壓力則是不可能平衡壓縮熱應(yīng)力的。因此，徹底排除氣體、內(nèi)外金屬層之間達(dá)到密切結(jié)合是可以防止內(nèi)金屬層的熱態(tài)失穩(wěn)的。而有氣體或汽化物存在于間隙之中的雙金屬彎頭熱態(tài)使用時(shí)內(nèi)層較薄是不安全的。本發(fā)明的方法和設(shè)備可以保證內(nèi)外金屬層的密切過盈結(jié)合，所以沒有失穩(wěn)的危險(xiǎn)。
對(duì)于雙金屬三通管，過渡區(qū)的某些點(diǎn)可能不滿足R1＜R2，但施行點(diǎn)焊或塞焊可防止內(nèi)金屬層的熱態(tài)失穩(wěn)。
2、由于雙金屬彎頭內(nèi)金屬層經(jīng)過滾壓處在壓應(yīng)力和均勻加工硬化狀態(tài)，抗磨、抗應(yīng)力腐蝕能力增強(qiáng)；由于滾壓力可調(diào)和穩(wěn)定，內(nèi)金屬層可以很薄而不會(huì)劃傷，而且不受外金屬層內(nèi)壁尺寸形位公差影響，可以做到一定粗糙狀態(tài)下均勻一致的密切結(jié)合。
3、彎頭內(nèi)壁滾壓裝置，既可用于消除內(nèi)外金屬層之間隙，實(shí)現(xiàn)密切過盈配合，又可消除冶金結(jié)合雙金屬彎頭內(nèi)層金屬的收縮拉應(yīng)力，還可用于一般彎頭的內(nèi)壁加工硬化。
4、對(duì)較大口徑的彎頭，驅(qū)動(dòng)滾壓頭旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)可直接與滾壓頭相連，再聯(lián)接旋轉(zhuǎn)密封裝置，可將旋轉(zhuǎn)部件限于局部區(qū)域。此種方式也可作為大口徑雙金屬直管加工裝置的等效裝置。
5、以內(nèi)外金屬層密切結(jié)合的雙金屬直管坯進(jìn)行冷彎、熱彎和復(fù)合脹形加工雙金屬彎頭、三通簡(jiǎn)單實(shí)用，可有效利用現(xiàn)有工藝，理論分析表明冷加工后不會(huì)再出現(xiàn)層間間隙。熱彎加工后仍可用后續(xù)滾壓消除內(nèi)層收縮間隙。
6、接頭方式可與雙金屬直管配套，管接件與內(nèi)金屬層的電阻環(huán)縫焊，可解決薄壁內(nèi)金屬層的接頭連接問題。
下面結(jié)合


本發(fā)明的實(shí)施例圖中1、滾壓頭 2、滾壓元件 3、萬向接頭 4、多段軸 5、彎曲弧桿 6、旋轉(zhuǎn)密封 7、軸承座 8、彎頭首先按照預(yù)定的彎頭、三通規(guī)格和加工工藝特性截取一定長(zhǎng)度的按實(shí)用新型ZL95217289.5和發(fā)明專利97101519.8加工的雙金屬直管坯。在制造彎曲半徑為三至六倍管外徑的彎頭時(shí)，可在各種冷彎?rùn)C(jī)上進(jìn)行彎管操作。為防止彎曲過程中，內(nèi)襯層產(chǎn)生內(nèi)凸或褶折，可在彎曲前填進(jìn)砂土，或在彎曲時(shí)插入芯捧，芯捧前端也可附帶一小段壓緊的填充物。三通加工可按無縫三通復(fù)合脹形工藝在壓機(jī)上進(jìn)行。
在制造彎曲半徑為1.5倍外徑的急彎彎頭時(shí)，可在熱推彎管機(jī)上進(jìn)行加工。由于內(nèi)金屬層在高溫下發(fā)生蠕變，冷卻后又出現(xiàn)層間間隙，可用下圖所示的彎管內(nèi)壁滾壓裝置消除間隙。
圖中滾壓元件為滾珠2，滾壓頭1裝配在彎曲弧桿5端部，由帶有多個(gè)萬向接頭3的多段軸4驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。在彎頭8口徑較小時(shí)可用軟軸驅(qū)動(dòng)滾壓頭1旋轉(zhuǎn)，彎頭8口徑較大時(shí)可在彎曲弧桿5端部直接安裝馬達(dá)，馬達(dá)輸出軸上安裝滾壓頭1。滾壓力由液壓力提供，滾壓頭1上連接旋轉(zhuǎn)密封6。在工作過程中，圖中除彎頭8以外的其他構(gòu)件安裝在旋轉(zhuǎn)盤上，可使?jié)L壓頭1旋轉(zhuǎn)滾壓的同時(shí)，沿固定不動(dòng)的彎頭8中心線進(jìn)動(dòng)。彎頭8與滾壓系統(tǒng)部件的動(dòng)靜關(guān)系也可相反。
權(quán)利要求
1.一種柔性滾壓雙金屬彎頭，與其他雙金屬彎頭相比，其特征在于，內(nèi)金屬層經(jīng)過壓力穩(wěn)定且可調(diào)的連續(xù)局部滾壓，處在壓應(yīng)力和均勻加工硬化狀態(tài)，其厚度可以選得很薄(一般在0.25mm至3mm以上)，在大口徑彎頭上沒有雙金屬復(fù)合縱焊縫。內(nèi)外金屬層的結(jié)合不受外彎頭內(nèi)壁尺寸形位公差影響，達(dá)到一定粗糙狀態(tài)下各個(gè)局部均勻一致的密切過盈結(jié)合或冶金結(jié)合，在熱狀態(tài)下使用不會(huì)發(fā)生內(nèi)金屬層失穩(wěn)。
2.一種雙金屬彎頭生產(chǎn)方法，其特征在于，雙金屬彎頭內(nèi)外金屬層的密切結(jié)合通過對(duì)內(nèi)金屬層的滾壓過程完成且滾壓頭(1)上周向分布的滾壓元件(2)能隨時(shí)自動(dòng)進(jìn)行徑向位移補(bǔ)償同時(shí)滾壓力保持穩(wěn)定或基本穩(wěn)定。
3.一種彎頭內(nèi)壁滾壓裝置，滾壓頭(1)采用實(shí)用新型ZL95217289.5所描述的結(jié)構(gòu)但滾壓元件為滾珠(2)，其特征在于，滾壓頭(1)裝配在彎曲弧桿(5)端部，由帶有多個(gè)萬向接頭(3)的多段軸(4)或軟軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在滾壓過程中，由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成滾壓頭(1)相對(duì)彎頭(8)彎曲中心線的進(jìn)動(dòng)。
4.以權(quán)利要求3所描述的彎頭內(nèi)壁滾壓裝置，其特征在于，在滾壓力由液壓提供時(shí)，滾壓頭(1)上需要連接旋轉(zhuǎn)密封零部件(6)。
5.以權(quán)利要求3或4所描述的彎頭內(nèi)壁滾壓裝置，其特征在于，滾壓頭(1)的旋轉(zhuǎn)可由安裝在彎曲弧桿(5)端部的各類馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
6.以權(quán)利要求2所描述的雙金屬彎頭加工方法，其特征在于，可用雙金屬直管坯進(jìn)行熱彎，熱彎后出現(xiàn)的層間間隙或內(nèi)層金屬的收縮拉應(yīng)力用彎頭內(nèi)壁滾壓消除。
7.以權(quán)利要求2所描述的雙金屬彎頭加工方法，其特征在于，在現(xiàn)有彎頭內(nèi)壁襯耐蝕金屬時(shí)，先將內(nèi)金屬層以沖壓壓入或預(yù)制彎管、然后液壓脹形使內(nèi)外金屬層達(dá)到小間隙松配合，然后用彎頭內(nèi)壁滾壓消除間隙。
8.以權(quán)利要求2所描述的雙金屬彎頭加工方法，其特征在于，可用實(shí)用新型ZL95217289.5和發(fā)明專利97101519.8所提供的方法和設(shè)備加工出來的雙金屬直管坯進(jìn)行冷彎制造，必要時(shí)，用芯棒或填充物或芯棒前端加局部填充物防止內(nèi)金屬層起皺或塌癟。
9.以權(quán)利要求2或6或7或8所描述的雙金屬彎頭加工方法，其特征在于，在管件端部，內(nèi)外金屬層要進(jìn)行環(huán)縫封焊或內(nèi)金屬層與管接件進(jìn)行環(huán)縫焊接，內(nèi)金屬層太薄時(shí)可用電阻縫焊工藝，管接件與外金屬層焊接或以其他方式夾固。
10.以權(quán)利要求3或4或5所描述的彎頭內(nèi)壁滾壓裝置，其特征在于，該裝置可用于一般單層金屬彎頭內(nèi)壁的加工硬化。
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)、民用各類管道加工技術(shù),具體地說,是提供一種柔性滾壓雙金屬彎頭及其生產(chǎn)方法和專用設(shè)備彎頭內(nèi)壁滾壓裝置。本發(fā)明的目的是為了解決雙金屬彎頭熱態(tài)下使用內(nèi)金屬層發(fā)生失穩(wěn)破壞的問題。其主要技術(shù)特征是對(duì)雙金屬彎頭內(nèi)金屬層進(jìn)行過程連續(xù)、壓力穩(wěn)定且可調(diào)、周向多點(diǎn)對(duì)稱的局部滾壓,使內(nèi)外金屬層達(dá)到密切結(jié)合。彎頭內(nèi)壁滾壓裝置還可用于一般金屬彎頭內(nèi)壁的加工硬化,提高其耐磨性能。
文檔編號(hào)B21D39/00GK1184722SQ97123298
公開日1998年6月17日 申請(qǐng)日期1997年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月24日
發(fā)明者章新生 申請(qǐng)人:章新生