厚壁對焊三通擠壓成形模具及製造三通工藝的製作方法

2023-05-17 20:01:26

專利名稱：厚壁對焊三通擠壓成形模具及製造三通工藝的製作方法
技術領域：
本發明是一種大口徑厚壁三通的厚壁對焊三通擠壓成形模具及製造三通工藝，涉 及用非軋制的方式生產金屬管和壓製件的製作技術領域。
背景技術：
公知的大口徑厚壁三通主要採用熱壓成形加工而成，國內大直徑擠壓三通的生產 多數是半經驗方式，加工精度差、效率低、成型率不高。現有大直徑厚壁三通的加工工藝，主要是將圓形坯管加熱至AC3以上保溫一段時 間後，出爐壓扁；繼續加熱至AC3以上一定溫度，保溫一段時間後，在壓力機上鼓包；鼓包工 序均需反覆重複3次以上，才能夠滿足三通對主管、支管高度要求；然後，將支管端部開孔， 入爐加熱至AC3以上，保溫一段時間後，在壓力機上拔口，通常拔口工序需要進行2次以上， 才能加工出所需三通毛坯；最後再對三通進行整形、坡口。為保證鼓包時支管具有足夠的高 度，坯管下料餘量普遍偏大；由於管線鋼屈強比較高，需要對坯管進行多次局部淬火，坯管 淬火部分金屬流動性變差，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 一側流動，受支管側凹模影響，金屬容易在模具肩部形成堆積，主管壁厚沿軸向方向向外流 動，而沿支管軸向，壁厚減小約80 90% ；同時，坯管經多次加熱，管線鋼組織成分發生變 化，晶粒粗大，機械性能下降；因需要進行多次鼓包、拉拔，很容易造成坯管表面局部損傷， 而且坯管與模具多次重複定位，很容易造成坯管偏心，單側增厚嚴重，甚至報廢；由於坯管 內部機加工難度較大，拉拔時，金屬沿支管方向流動，受模具摩擦力、拉拔頭拉力和材料流 動特點影響，一般很難控制三通肩部補強面積，造成國內生產的熱壓三通補強效果普遍差 於國外，因此，目前多數企業採用增大坯料壁厚的方法來滿足工程要求，如此一來，既不經 濟，也不合理。總之，目前大口徑厚壁三通的加工工藝模具結構存在一定缺陷，造成擠壓成 形難度大，工序複雜，操作難度大，存在原材料和能源浪費，效率低、成品率差、成本高。

發明內容
本發明的目的在於發明一種鼓包、拉拔工序少、三通局部補強效果好、成形質量高 的厚壁對焊三通擠壓成形模具及製造三通工藝。本厚壁對焊三通擠壓成形所用的成形模具有毛坯錐形模具和毛坯三通拉拔模具。毛坯錐形模具如圖5、圖6所示，主要由上凹模4和錐形凹模5等組成，上凹模4和 錐形凹模5上下相對，上凹模4為上平下凸的矩形板，其兩端有固定孔；錐形凹模5為上凸 下平且中部有通孔的矩形板，上凸部分兩軸向向通孔口傾斜，通孔的兩外口均有倒角，成慢 過渡，錐形凹模5兩端有固定孔；上凹模4由固定螺栓7、錐形凹模5由固定螺釘6分別固定 在壓力機機座上；上凹模4和錐形凹模5兩端坡面A底部水平夾角為α，錐形凹模5擠壓面 具有一定的角度和弧度，其承壓面B底部水平夾角為3，豎直圓孔側面C垂直夾角為Y，豎 直圓孔端部D面錐形角為θ角。毛坯錐形模具各角度分別為α 5° 15° ；3 5° 15° ； θ 100° 120° ； y ^ 5° 10°。
將毛坯錐形模具裝入壓力機，用固定螺釘6、固定螺栓7將上凹模4和錐形凹模5 固定在壓力機機座上，兩者距離比毛坯扁管1高出100 200mm，在錐形凹模5上刷塗潤滑 劑。毛坯扁管1加熱至960°C 士 10°C保溫30min以上，將其放入裝配好的模具，裝配好 後，起動壓力機，上凹模4下壓，重複毛坯扁管鼓形工序，直至將毛坯扁管壓1製成所需高度 的毛坯錐形管2。根據需要，毛坯錐形管2支管高度應留出一定加工餘量。毛坯三通拉拔模具如圖7、圖8所示，主要由校形上模8、校形凹模9、拉拔頭10和 丁字形拉拔杆12等組成，其特徵在於校形上模8和校形凹模9上下相對，校形上模8為上 平下凸的矩形板，其兩端有固定孔；校形凹模9為上凸下平且中部有通孔的矩形板，通孔的 上口有倒角，成慢過渡，錐形凹模5兩端有固定孔；校形上模8和校形凹模9分別由固定螺 栓7和固定螺釘6固定在壓力機機座上。校形凹模9擠壓面具有一定的角度和弧度，校形 上模8端部坡面E水平夾角與校形凹模9端部坡面F水平夾角同為α，承壓面G底部水平 方向無坡面，豎直圓孔側面H垂直方向無坡面，毛坯三通拉拔模具角度α 5° 15°。其中拉拔頭10的結構如圖9、10所示，圖9為拉拔頭俯視圖，圖10為拉拔頭俯視圖E-E 向剖視圖；拉拔頭10的外形成無腳的「鼎」狀，其中部豎直方向設有矩形的滑槽13通槽，在 頂部滑槽13兩邊各有一併列的一字槽14 ；拉拔頭10上兩邊各裝有一支耳11，支耳11用於 拉拔頭10的吊裝搬運，扁形滑槽13供丁字形拉拔杆12通過拉拔頭10，轉動丁字形拉拔杆 12，使之卡裝在一字槽14中，丁字形拉拔杆12為扁平丁字形；丁字形拉拔杆12為扁平丁字形；其豎杆為矩形柱，柱的橫截面與滑槽13的橫截面 形狀相吻合。將毛坯三通拉拔模具裝入壓力機，用固定螺釘6、固定螺栓7將校形上模8、校形凹 模9固定在壓力機機座上，兩者距離比毛坯錐形管2高出100 200mm，在校形凹模9上刷 塗潤滑劑。拉拔頭10由開孔後的毛坯錐形管2 —側，用吊運杆深入支耳11平行送至毛坯錐 形管2中部，放下拉拔頭10並抽出吊運杆，丁字形拉拔杆12沿扁形滑槽13送進拉拔頭10， 轉動丁字形拉拔杆12並使之準確卡裝在一字槽14中。裝配好後，起動壓力機下壓，校形上模8隨之開始下行，與此同時，牽引丁字形拉 拔杆12、校形上模8和丁字形拉拔杆12運動速度保持適當均衡，拉拔頭10受丁字形拉拔杆 12的牽引力下行，校形上模8和校形凹模9合模後，拉拔頭10隨之將毛坯錐形管2拔製成 毛坯三通管3。本發明製造三通工藝的技術方案是它按照如下工序進行1)毛坯扁管1鼓形將毛坯扁管1在毛坯錐形模具上壓製成毛坯錐形管2 ；2)毛坯錐形管2拔制將毛坯錐形管2開孔後，在毛坯三通拉拔模具上校形，拔制 成毛坯三通管；3)加工整形用支撐將毛坯三通管校圓，去除端部餘料，並坡口，表面噴砂，去除氧化皮。具體如圖I-圖3所示，是1)將毛坯錐形模具裝入壓力機，毛坯扁管1加熱至AC3以上50°C 100°C保溫30min以上，將其放入模具，分三次將毛坯扁管壓製成所需高度的毛坯錐形管2，並留出一 定加工餘量；2)將毛坯三通拉拔模具裝入壓力機，毛坯錐形管2開孔後，加熱至AC3以上50°C 100°C保溫30min以上，將其放入模具，將拉拔頭10由一側送入毛坯錐形管2，丁字形拉拔杆 12由拉拔頭10底部送入並拉拔，將毛坯錐形管2拔製成毛坯三通管3 ；3)用支撐將毛坯三通管3校圓，去除端部餘料，並坡口，表面噴砂，去除氧化皮。本發明解決了大口徑厚壁對焊三通熱壓成形時，高強度管線鋼金屬流動性差，模 具設計不合理，坯管變形不協調，擠壓成形難度大，工序較多，操作難度大，原材料和能源浪 費較為嚴重，效率低、成品率差、成本高的加工難題。採用本方法加工大口徑厚壁三通，鼓 包、拉拔工序少、三通局部補強效果好、主管和支管壁厚較均勻，成形質量高，生產效率、產 品合格率均有較大程度提高。


圖1毛坯扁管主視2毛坯扁管左視圖剖視3毛坯錐形管主視4毛坯三通管主視5毛坯錐形模具A-A向結構剖視6毛坯錐形模具B-B向結構剖視7毛坯三通拉拔模具C-C向結構剖視8毛坯三通拉拔模具D-D向結構剖視9拉拔頭俯視10拉拔頭俯視圖E-E向剖視圖其中1-毛坯扁管 2-毛坯錐形管3-毛坯三通管 4-上凹模5-錐形凹模 6-固定螺釘7-固定螺栓 8-校形上模9-校形凹模 10-拉拔頭11-支耳 12-丁字形拉拔杆13-滑槽 14-一字槽
具體實施例方式實施例.下面結合附圖進一步說明本發明。如圖1、2、3、4所示的厚壁對焊三通擠壓成形製造工藝及成形模具的毛坯扁管結 構圖、毛坯錐形管結構正視圖和毛坯三通管結構正視圖，毛坯錐形模具如圖5和圖6所示， 毛坯三通拉拔模具如圖7、8、9、10所示。毛坯錐形模具主要由上凹模4和錐形凹模5等組成，上凹模4和錐形凹模5上下 相對，上凹模4為上平下凸的矩形板，其兩端有固定孔；錐形凹模5為上凸下平且中部有通 孔的矩形板，上凸部分兩軸向向通孔口傾斜，通孔的兩外口均有倒角，成慢過渡，錐形凹模55兩端有固定孔；上凹模4由固定螺栓7、錐形凹模5由固定螺釘6分別固定在壓力機機座上； 上凹模4和錐形凹模5兩端坡面A底部水平夾角為α，錐形凹模5擠壓面具有一定的角度 和弧度，其承壓面B底部水平夾角為β，豎直圓孔側面C垂直夾角為Y，豎直圓孔端部D面 錐形角為θ角。毛坯三通拉拔模具主要由校形上模8、校形凹模9、拉拔頭10和丁字形拉拔杆12 等組成，其特徵在於校形上模8和校形凹模9上下相對，校形上模8為上平下凸的矩形板， 其兩端有固定孔；校形凹模9為上凸下平且中部有通孔的矩形板，通孔的上口有倒角，成慢 過渡，錐形凹模5兩端有固定孔；校形上模8和校形凹模9分別由固定螺栓7和固定螺釘6 固定在壓力機機座上。校形凹模9擠壓面具有一定的角度和弧度，校形上模8端部坡面E 水平夾角與校形凹模9端部坡面F水平夾角同為α，承壓面G底部水平方向無坡面，豎直圓 孔側面H垂直方向無坡面。其中拉拔頭10的結構如圖9、10所示，圖9為拉拔頭俯視圖，圖10為拉拔頭俯視圖E-E 向剖視圖；拉拔頭10的外形成無腳的「鼎」狀，其中部豎直方向設有矩形的滑槽13通槽，在 頂部滑槽13兩邊各有一併列的一字槽14 ；拉拔頭10上兩邊各裝有一支耳11，支耳11用於 拉拔頭10的吊裝搬運，扁形滑槽13供丁字形拉拔杆12通過拉拔頭10，轉動丁字形拉拔杆 12，使之卡裝在一字槽14中，丁字形拉拔杆12為扁平丁字形；丁字形拉拔杆12的豎杆為矩形柱，柱的橫截面與滑槽13的橫截面形狀相吻合。本例中，三通材料WPHY70 ；三通尺寸Φ 1067X42mm ；坯管尺寸 Φ 1300X40X 1600mm ；毛坯扁管1高度1067mm ；毛坯三通管3最大增厚彡52mm ；毛坯錐形模具規格Φ 1087 X 40mm ；上凹模4、錐形凹模5外觀尺寸 1750X1400X850mm ；毛坯三通拉拔模具規格Φ1087Χ40πιπι;校形上模8、校形凹模9外觀尺寸 1750X1400X850mm。本厚壁對焊三通擠壓成形製造工藝如下1)毛坯扁管1鼓形將毛坯錐形模具裝入壓力機，毛坯扁管1加熱至960°C°C保溫30min以上，將其放 入模具，分三次將毛坯扁管壓製成所需高度的毛坯錐形管2，並留出一定加工餘量，毛坯錐 形模具各角度分別為= 10° ；β =10° ； θ =100° ； Y =8° ；2)毛坯錐形管拔制將毛坯三通拉拔模具裝入壓力機，毛坯錐形管2開孔後，加熱至960°C°C保溫 30min以上，將其放入模具，將拉拔頭8由一側送入毛坯錐形管2，丁字形拉拔杆7由拉拔頭 8底部送入並拉拔，將毛坯錐形管拔製成毛坯三通管3，毛坯三通拉拔模具角度α = 10°。3)加工整形用支撐將毛坯三通管3校圓，去除端部餘料，並坡口，表面噴砂，去除氧化皮。用本例的兩模具及製造工藝生產的厚壁對焊擠壓成形三通，鼓包、拉拔工序少，三 通局部補強效果好，成形質量高。
權利要求
1.一種大口徑厚壁三通的厚壁對焊三通擠壓成形模具，其特徵是它有毛坯錐形模具和 毛坯三通拉拔模具；毛坯錐形模具主要由上凹模(4)和錐形凹模( 組成，上凹模(4)和錐形凹模(5)上 下相對，上凹模(4)為上平下凸的矩形板，其兩端有固定孔；錐形凹模(5)為上凸下平且中 部有通孔的矩形板，上凸部分兩軸向向通孔口傾斜，通孔的兩外口均有倒角，成慢過渡，錐 形凹模(5)兩端有固定孔；上凹模由固定螺栓(7)、錐形凹模(5)由固定螺釘(6)分別 固定在壓力機機座上；毛坯三通拉拔模具主要由校形上模(8)、校形凹模(9)、拉拔頭(10)和丁字形拉拔杆(12)組成，校形上模(8)和校形凹模(9)上下相對，校形上模(8)為上平下凸的矩形板，其 兩端有固定孔；校形凹模(9)為上凸下平且中部有通孔的矩形板，通孔的上口有倒角，成慢 過渡，錐形凹模( 兩端有固定孔；校形上模(8)和校形凹模(9)分別由固定螺栓(7)和 固定螺釘(6)固定在壓力機機座上；校形凹模(9)擠壓面具有一定的角度和弧度，校形上模 (8)端部坡面E水平夾角與校形凹模(9)端部坡面F水平夾角同為α，承壓面G底部水平 方向無坡面，豎直圓孔側面H垂直方向無坡面。
2.根據權利要求1所述的厚壁三通的厚壁對焊三通擠壓成形模具，其特徵是毛坯錐形 模具的上凹模(4)和錐形凹模( 兩端坡面A底部水平夾角α 5° 15° ；錐形凹模 (5)擠壓面具有一定的角度和弧度，其承壓面B底部水平夾角β 5° 15° ；豎直圓孔 側面C垂直夾角γ 5° 10° ；豎直圓孔端部D面錐形角θ ^ 100° 120°。
3.根據權利要求1所述的厚壁三通的厚壁對焊三通擠壓成形模具，其特徵是校形上模 (8)端部坡面E水平夾角與校形凹模(9)端部坡面F水平夾角α 5° 15°。
4.根據權利要求1所述的厚壁三通的厚壁對焊三通擠壓成形模具，其特徵是所述拉拔 頭(10)的外形成無腳的「鼎」狀，其中部豎直方向設有矩形的滑槽(1 通槽，在頂部滑槽(13)兩邊各有一併列的一字槽(14)；拉拔頭(10)上兩邊各裝有一支耳(11)，丁字形拉拔 杆(1 為扁平丁字形。
5.一種如權利要求1所述成形模具的厚壁三通的厚壁對焊三通擠壓成形製造三通工 藝，其特徵是它按照如下工序進行1)毛坯扁管(1)鼓形將毛坯扁管(1)在毛坯錐形模具上壓製成毛坯錐形管O)；2)毛坯錐形管( 拔制將毛坯錐形管( 開孔後，在毛坯三通拉拔模具上校形，拔制 成毛坯三通管；3)加工整形用支撐將毛坯三通管校圓，去除端部餘料，並坡口，表面噴砂，去除氧化皮。
6.根據權利要求1所述的厚壁對焊三通擠壓成形製造三通工藝，其特徵是所述毛坯扁 管(1)鼓形是將毛坯錐形模具裝入壓力機，毛坯扁管(1)加熱至AC3以上50°C 100°C保 溫30min以上，將其放入模具，分三次將毛坯扁管壓製成所需高度的毛坯錐形管O)，並留出一定加工餘量。
7.根據權利要求1所述的厚壁對焊三通擠壓成形製造三通工藝，其特徵是所述毛坯錐 形管( 拔制將毛坯三通拉拔模具裝入壓力機，毛坯錐形管O)開孔後，加熱至AC3以上 50°C 100°C保溫30min以上，將其放入模具，將拉拔頭(10)由一側送入毛坯錐形管位)，丁 字形拉拔杆(12)由拉拔頭(10)底部送入並拉拔，將毛坯錐形管(2)拔製成毛坯三通管(3)。
全文摘要
本發明是一種大口徑厚壁三通的厚壁對焊三通擠壓成形模具及製造三通工藝，涉及用非軋制的方式生產金屬管和壓製件的製作技術領域。它有毛坯錐形模具和毛坯三通拉拔模具。其製造工藝為1)毛坯扁管(1)鼓形將毛坯扁管(1)在毛坯錐形模具上壓製成毛坯錐形管(2)；2)毛坯錐形管(2)拔制將毛坯錐形管(2)開孔後，在毛坯三通拉拔模具上校形，拔製成毛坯三通管；3)加工整形用支撐將毛坯三通管校圓，去除端部餘料，並坡口，表面噴砂，去除氧化皮。本發明鼓包、拉拔工序少，三通局部補強效果好，成形質量高。
文檔編號B21D37/12GK102039345SQ200910180518
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月19日 優先權日2009年10月19日
發明者馮斌, 劉宇, 劉金生, 嶽莎莎, 李玉卓, 祝鵬, 袁欣然, 郭曉疆, 魏秦文 申請人:中國石油天然氣管道局, 中國石油天然氣集團公司