氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法
2023-09-18 08:24:15 2
專利名稱：氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法
技術領域：
本發明屬於無縫管件成型方法，特別是一種氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法。
其中，為求焊接後可具極佳的焊道15結合效果，因此，通常需於管段11及兩端頭12、13的結合端分別設置焊接所需的內導角16A、16B、穩固卡合階段17A、17B及外導角18A、18B，其目的在於使焊接處的結合面表面積增設至最大，以求取得最佳的焊接強度。
此種需藉由焊接結合管件10兩端盤面12A、13A的技術手段，當完成焊接加工後，更需耗費成本以對內、外側焊道15施以機械加工。如此一來，整體加工時效、製造成本都因此而相對提高甚多。更重要的是管件10整體抗壓強度明顯脆弱點產生於所述的焊道15生成處，往往可能因焊道15強度不足產生破裂之虞。
再者管段11為特定直徑的中空管體，因應實際需求可能有數十種以上不同管徑尺寸規格，因此，日常庫存空間、數量亦增加了儲存成本。
本發明的目的是提供一種改善原料管理、降低成本、提高工時效率、增加整體強度、增強市場競爭力的氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法。
本發明包括如下步驟以延展性金屬材料製備素材、預熱素材、預熱第一模具、將已預熱素材置入已預熱第一模具內，以固定於重力擠壓機上端頂模擠壓成型粗胚、預熱粗胚及第二模具及粗胚倒置於底模上並圍框第二模具以固定於重力擠壓機上端頂模擠壓成型成品。
其中延展性金屬材料可為鋁或銅等金屬。
第一模具設有帶擴大凹槽的內壁；擠壓成型粗胚系將素材的第一端面擴大成盤面。
擠壓成型粗胚將素材的第一端面擴大成盤面的同時於盤面中心制出凹陷部，使盤面周緣形成凸緣。
第一模具固定於重力擠壓機上端頂模的模心設有使擠製成型粗胚後工件易於拔脫出模的圓錐面。
第二模具包含兩對半活動左模塊及活動右模塊；兩活動左、右模塊外側分別鎖設有拉杆，第二模具上端分別設有帶擴大凹槽的內壁，內壁長度大於粗胚的高度；擠壓成型成品系將已預熱的粗胚翻轉以其盤面置於底模上，於粗胚周圍包覆已預熱的第二模具；第二模具活動左、右模塊合模後，以裝設於重力擠壓機上端頂模多次緩慢反覆直線重力擠壓於粗胚後，粗胚的材料沿第二模具的活動左、右模塊內壁走料，延伸至第二模具上端凹槽中成型出盤面，且其長模心因多次反覆擠進而突破粗胚，貫通至對端盤面中央的凹陷部成為管件的中空內孔。
第二模具的頂模上設有長模心。
長模心的長度大於第二模具內成型管件的長度。
長模心頂端處設有便於拔模脫離管件的導角及斜周面。
長模心頭端處鎖設使長模心貫通管件內孔時一次成型擠壓出高精準度的完美內壁面的高硬度材料。
高硬度材料為碳化鎢、高碳鋼等材料。
重力擠壓機為立式重力擠壓機或臥式重力擠壓機。
由於本發明包括如下步驟以延展性金屬材料製備素材、預熱素材、預熱第一模具、將已預熱素材置入已預熱第一模具內，以固定於重力擠壓機上端頂模擠壓成型粗胚、預熱粗胚及第二模具及粗胚倒置於底模上並圍框第二模具以固定於重力擠壓機上端頂模擠壓成型成品。素材以重量取料，將整體緩慢擠製成型，故較無餘料產生，有效改善習用裁切管體再施焊接後再加工磨平的缺失；鍛造過程中，素材與模具同步加熱後，再行擠壓成型加工，經由第二模具的塑模擠制，使其延展成型，以一貫化製程成型出兩端的盤面，不僅節省製程時間，同時亦可大幅降低生產成本；擠制為依金屬材料的物理特性加壓，故可節省由以機械加工而引起的材料損失及機械加工時間，更重要的是由於材料流動變形而產生的鍛流線可強化成品的品質，令成品具有較高的強度；不僅改善原料管理、降低成本，而且提高工時效率、增加整體強度、增強市場競爭力，從而達到本發明的目的。
圖2、為
圖1中A部局部放大圖。
圖3、為本發明粗胚成型加工示意圖。
圖4、為本發明粗胚預熱示意圖。
圖5、為本發明粗胚置於第二模具中示意圖。
圖6、為本發明粗胚於第二模具中進行擠制示意圖。
圖7、為本發明粗胚於第二模具中往復直線擠製成型管件過程示意圖。
圖8、為本發明粗胚於第二模具中往復直線擠製成型管件示意圖。
圖9、為本發明成型管件後脫模示意圖。
圖10、為以本發明成型的管件結構示意立體圖。
圖11、為本發明流程圖。
製備素材20如圖3所示，首先根據成型後管件總重，裁取相同重量截取為具有延展性的金屬，如鋁、銅～～等的素材20。
預熱素材將具有延展性的金屬材料，如鋁、銅～～等的素材20加熱至可塑性變形的軟化溫度，但低於其相變而破壞原有材料結晶組織的液態溫度。
預熱第一模具30以乙炔噴火加熱或於其上上加設加溫電管加熱第一模具30，以使第一模具30預熱的溫度與素材20預熱溫度一致，以使素材20於第一模具30內能獲得較佳的成形效果。如圖3所示，第一模具30設有帶擴大凹槽32的內壁33；第一模具30的頂模31固定於重力擠壓機90上端；頂模31的模心設有可使擠製成型粗胚40後工件易於拔脫出模的圓錐面34；重力擠壓機90為立式機臺；亦可為臥式重力擠壓機。
擠壓成型粗胚40將預熱的素材20置於預熱的第一模具30內，以擠壓成型粗胚40；如圖3所示，當重力擠壓機90動作使頂模31緩慢順暢的下降速度以重力擠壓素材20，以使材料延伸至第一模具30內穴，素材20的高度縮短，直徑增加，以使其成型出粗胚40，並於粗胚40上端成型出盤面41，於盤面41中心制出凹陷部42，使盤面41周緣形成凸緣，同時使粗胚40外周面43直徑大於原素材20直徑的較擴大狀。
預熱粗胚40及第二模具50如圖4所示，以滾動式輸送帶81將粗胚40帶入為電烤爐的加熱設備80進行均勻加熱。如圖5所示，第二模具50包含兩對半活動左模塊51及活動右模塊52；兩活動左、右模塊51、52外側分別鎖設有拉杆53、54，使設置於左、右模塊51、52的滑塊於底模35滑槽中水平滑動，以便於脫模；第二模具50上端分別設有帶擴大凹槽55的內壁56，內壁56長度大於粗胚40的高度。
擠壓成型成品60如圖5所示，將已預熱的粗胚40翻轉以其盤面41置於底模35上，於粗胚40周圍包覆已預熱的第二模具50；如圖6所示，第二模具50活動左、右模塊51、52合模後，重力擠壓機90上端換裝貫通長模心91；長模心91長度大於成型管件60的長度，於靠近頂端處設有便於拔模脫離管件60的導角92及斜周面93；如圖7、圖8所示，當重力擠壓機90動作使長模心91多次緩慢反覆直線重力擠壓於粗胚40後，粗胚40的材料即因重力擠壓而沿第二模具50的活動左、右模塊51、52內壁56走料，延伸至第二模具50上端凹槽55中成型出盤面44，且其長模心91更因多次反覆擠進而突破粗胚40，貫通至對端盤面41中央的凹陷部42，成為管件60的中空內孔。其中長模心91更可於頭端處鎖設高硬度材料，如碳化鎢、高碳鋼等材料，使藉由長模心91貫通管件60內孔時，一次成型擠壓出高精準度的完美內壁面。
如圖9所示，當成型出一體成型兩端具盤面41、42的管段61的管件60退出長模心91後，再使第二模具50活動左、右模塊51、52外側拉杆53、54向外拉出，以分離左模塊51及右模塊52，以取出成型的如圖10所示的管件60。
如圖10所示，以本發明成型的氣體絕緣設備(G.I.S)無縫管件60包括管段61及一體成型於管段61兩端的盤面41、42，故其整體強度較習知焊接的管件高。
擠壓製作系藉由較高硬度工具慢速加壓力於延展性金屬材料，更利用模具內部空間，將金屬材料加以壓縮成型，為可改善材料的機構性質的加工方法。
一般被擠制的金屬材料為多結晶金屬，而鑄造而成型的成品均形成粗大的樹枝狀結晶，其內部於結構上大致仍具有鑄巢(shrinkage gavity)、收縮孔(shrinkage hole)、偏析(segregation)等缺陷，所以缺乏材料的強韌性及安全性，因此，把金屬材料在高溫加熱軟化狀態下加壓成形時，不單可將材料的粗大樹枝狀結晶被機械破壞，亦可起到再結晶而微細化的作用，並使鑄巢、收縮孔消除，同時可將局部的偏析擴散均一化，尤其對提高材料鍛流線方向的衝擊值有顯著的效果。
由上可知，本發明具有如下優點1、素材以重量取料，將整體緩慢擠製成型，故較無餘料產生，有效改善習用裁切管體再施焊接後再加工磨平的缺失。
2、由於鍛造過程中，素材與模具同步加熱後，再行擠壓成型加工，經由第二模具的塑模擠制，使其延展成型，以一貫化製程成型出兩端的盤面，不僅節省製程時間，同時亦可大幅降低生產成本。
3、擠制為依金屬材料的物理特性加壓，故可節省由以機械加工而引起的材料損失及機械加工時間，更重要的是由於材料流動變形而產生的鍛流線可強化成品的品質，令成品具有較高的強度。
綜上所述，本發明改進了傳統的經兩端具盤面端頭焊接於管段兩段成型的不便性，具降低成本、增進精密度的優點，可為一貫化製程的管件製造方法，富有優異的市場競爭力及產業上的利用價值。
權利要求
1.一種氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法，其特徵在於它包括如下步驟以延展性金屬材料製備素材、預熱素材、預熱第一模具、將已預熱素材置入已預熱第一模具內，以固定於重力擠壓機上端頂模擠壓成型粗胚、預熱粗胚及第二模具及粗胚倒置於底模上並圍框第二模具以固定於重力擠壓機上端頂模擠壓成型成品。
2.根據權利要求1所述的氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法，其特徵在於所述的延展性金屬材料可為鋁或銅等金屬。
3.根據權利要求1所述的氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法，其特徵在於所述的第一模具設有帶擴大凹槽的內壁；擠壓成型粗胚系將素材的第一端面擴大成盤面。
4.根據權利要求1或3所述的氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法，其特徵在於所述的擠壓成型粗胚將素材的第一端面擴大成盤面的同時於盤面中心制出凹陷部，使盤面周緣形成凸緣。
5.根據權利要求1所述的氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法，其特徵在於所述的第一模具固定於重力擠壓機上端頂模的模心設有使擠製成型粗胚後工件易於拔脫出模的圓錐面。
6.根據權利要求1或3所述的氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法，其特徵在於所述的第二模具包含兩對半活動左模塊及活動右模塊；兩活動左、右模塊外側分別鎖設有拉杆，第二模具上端分別設有帶擴大凹槽的內壁，內壁長度大於粗胚的高度；擠壓成型成品系將已預熱的粗胚翻轉以其盤面置於底模上，於粗胚周圍包覆已預熱的第二模具；第二模具活動左、右模塊合模後，以裝設於重力擠壓機上端頂模多次緩慢反覆直線重力擠壓於粗胚後，粗胚的材料沿第二模具的活動左、右模塊內壁走料，延伸至第二模具上端凹槽中成型出盤面，且其長模心因多次反覆擠進而突破粗胚，貫通至對端盤面中央的凹陷部成為管件的中空內孔。
7.根據權利要求6所述的氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法，其特徵在於所述的第二模具的頂模上設有長模心。
8.根據權利要求7所述的氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法，其特徵在於所述的長模心的長度大於第二模具內成型管件的長度。
9.根據權利要求7所述的氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法，其特徵在於所述的長模心頂端處設有便於拔模脫離管件的導角及斜周面。
10.根據權利要求7所述的氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法，其特徵在於所述的長模心頭端處鎖設使長模心貫通管件內孔時一次成型擠壓出高精準度的完美內壁面的高硬度材料。
11.根據權利要求10所述的氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法，其特徵在於所述的高硬度材料為碳化鎢、高碳鋼等材料。
12.根據權利要求1所述的氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法，其特徵在於所述的重力擠壓機為立式重力擠壓機或臥式重力擠壓機。
全文摘要
一種氣體絕緣設備無縫管件一體成型製造方法。為提供一種改善原料管理、降低成本、提高工時效率、增加整體強度、增強市場競爭力的無縫管件成型方法，提出本發明，它包括如下步驟以延展性金屬材料製備素材、預熱素材、預熱第一模具、將已預熱素材置入已預熱第一模具內，以固定於重力擠壓機上端頂模擠壓成型粗胚、預熱粗胚及第二模具及粗胚倒置於底模上並圍框第二模具以固定於重力擠壓機上端頂模擠壓成型成品。
文檔編號B21C23/02GK1476942SQ0213049
公開日2004年2月25日 申請日期2002年8月21日 優先權日2002年8月21日
發明者朱繼文 申請人:振興機械股份有限公司