鈦質三通管及其生產方法與流程

本發明涉及一種管件，具體地說是涉及一種鈦質管件，特別是涉及一種鈦質三通管及其生產方法。

背景技術：

鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量幾乎只有同體積的鋼鐵的一半，鈦雖然稍稍比鋁重一點，它的硬度卻比鋁大2倍。在宇宙火箭和導彈中，就大量用鈦代替鋼鐵。鈦能與鐵、鋁、釩或鉬等其他元素熔成合金，造出高強度的輕合金，在各方面有著廣泛的應用，包括航天（噴氣發動機、導彈及航天器）、軍事、工業程序（化工與石油制品、海水淡化及造紙）、汽車、農產食品、醫學（義肢、骨科移植及牙科器械與填充物）、運動用品、珠寶及手機等等。鈦的耐熱性很好，熔點高達1668℃。鈦具有可塑性，高純鈦的延伸率可達50％～60％，斷面收縮率可達70％～80％，但強度低，不宜作結構材料。鈦中雜質的存在，對其機械性能影響極大，特別是間隙雜質（氧、氮、碳）可大大提高鈦的強度，顯著降低其塑性。鈦作為結構材料所具有的良好機械性能，就是通過嚴格控制其中適當的雜質含量和添加合金元素而達到的。鈦最有用的兩個特性是，抗腐蝕性，及金屬中最高的強度－重量比。在常溫下，鈦可以安然無恙地躺在各種強酸強堿的溶液中。在非合金的狀態下，鈦的強度跟某些鋼相若，但卻還要輕45%。鈦不怕海水，有人曾把一塊鈦沉到海底，五年以后取上來一看，上面粘了許多小動物與海底植物，卻一點也沒有生銹，依舊亮閃閃的。

鈦管以其高耐蝕性、低密度和高比強度等優異性能，在海洋工程、航空工程中得到了廣泛的應用。其目標方向是大口徑、薄壁化、輕量化發展。

目前的應用形式主要為直管或者盤管。而在多管連接時，采用鈦制法蘭或者其他材質的厚壁三通管。這樣的連接方式，增加了結構的重量；冗余的結構，無法發揮鈦材本身的超耐腐蝕性、低密度、高比強度等優異的特性，成為了整個輸水系統中的薄弱環節，提高了維護成本。液體輸送通過法蘭盤焊接等非三通方式連接，會對液體輸送形成阻力，降低了液體輸送的效率。若僅僅對薄壁的鈦管進行焊接連成三通管，由于三通的合流區域受到的液體沖刷最為嚴重，則焊縫耐沖刷性能低，容易破裂，其壽命不具有優勢。故而，幾乎所有材料的三通管，都不會在液體匯合的地方設置焊縫。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種應用于輸水環境的鈦質三通管及其生產方法。

本發明是采用如下技術方案實現其發明目的的，一種鈦質三通管的生產方法，它包括以下步驟：

⑴制坯管：采用純鈦在管端整形機中加工出坯管作為主管；

⑵冷脹成型：將由步驟⑴獲得的主管置于管端整形機的模具中，于常溫條件下在主管上按設定點，由管壁的內側向外側，擠壓出雛形泡；

⑶開孔：以平行于主管中軸線的方向切割雛形泡的頂端，形成與主管連通的支管坯；

⑷二次成型：再次采用步驟⑵的方法，將支管坯開口擴大為所需的設定大小，并同時調整支管坯的角度；

⑸整形：對支管坯的開口進行修整，即得到支管；

⑹接側管：通過環焊的方式將側管連接于支管的開口處，打磨焊縫；

⑺安裝接頭：在側管的管端處安裝鈦合金法蘭型管接頭，即得到成品。

本發明所述的模具包括外模具、內模具，所述的內模具包括圓柱體，圓柱體上設有擠壓榫，圓柱體、擠壓榫皆采用彈性材料制成，彈性材料的內模具使擠壓時管體受力均勻，避免管壁擠壓損傷導致的成型失敗，圓柱體的直徑即為主管的內徑，所述的外模具為圓筒形，且外模具上與支管的對應部位連接有冷脹室，冷脹室為空心的圓柱體形，其底端與外模具連通，其頂端不開口，即為雛形泡（支管坯）預留出擠壓空間，管體受外模具、內模具的雙向擠壓，按著內模具的特定方向變形的同時收到外模具的變形限制，方可得到特定形狀的形變，冷脹室的內徑即為支管的外徑。

本發明所述的主管、支管、側管的厚度為0.5㎜～1.0㎜；所述的支管的開口的直徑、側管的管徑與主管的管徑相同。

本發明所述的內模具采用尼龍材料制成，外模具為鋼質圓筒。

一種由上述方法制成的鈦質三通管，它包括主管，主管上設有支管，支管的開口處焊接有側管，側管的管端處安裝有管接頭，所述的主管、支管、側管的厚度為0.5㎜～1.0㎜，外徑為38.1㎜～50.8㎜；所述的側管的中心線與主管的中心線的夾角呈45°～90°。

本發明所述的管接頭為鈦合金法蘭型管接頭。

由于采用上述技術方案，本發明較好的實現了發明目的，其采用純鈦管冷加工成型制成薄壁的三通管，保持了鈦材耐蝕性、低密度、高比強度等各方面的優異性能，克服了在液體匯合處無法設置焊縫的技術難題，避免通過法蘭盤焊接等非三通方式連接，管端設置有鈦合金法蘭型管接頭，實現輸水管道的直接連接，液體輸送阻力小，占用空間小，整體重量小，輸水效率高，安裝高效快捷，維護方便成本低，可廣泛應用于輸水環境，特別是純水或含鹽水的集送。

附圖說明

圖1是本發明的生產方法中步驟⑴至步驟⑸的形變結構示意圖；

圖2是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。

實施例1：

由圖1、圖2可知，一種鈦質三通管的生產方法，它包括以下步驟：

⑴制坯管：采用純鈦在管端整形機中加工出坯管作為主管1；

⑵冷脹成型：將由步驟⑴獲得的主管1置于管端整形機的模具中，于常溫條件下在主管1上按設定點，由管壁的內側向外側，擠壓出雛形泡；

⑶開孔：以平行于主管1中軸線的方向切割雛形泡的頂端，形成與主管1連通的支管坯；

⑷二次成型：再次采用步驟⑵的方法，將支管坯開口擴大為所需的設定大小，并同時調整支管坯的角度；

⑸整形：對支管坯的開口進行修整，即得到支管2；

⑹接側管：通過環焊的方式將側管3連接于支管2的開口處，打磨焊縫；

⑺安裝接頭：在側管3的管端處安裝鈦合金法蘭型管接頭4，即得到成品。

本發明所述的模具包括外模具、內模具，所述的內模具包括圓柱體，圓柱體上設有擠壓榫，圓柱體、擠壓榫皆采用彈性材料制成，彈性材料的內模具使擠壓時管體受力均勻，避免管壁擠壓損傷導致的成型失敗，圓柱體的直徑即為主管1的內徑，所述的外模具為圓筒形，且外模具上與支管2的對應部位連接有冷脹室，冷脹室為空心的圓柱體形，其底端與外模具連通，其頂端不開口，即為雛形泡（支管坯）預留出擠壓空間，管體受外模具、內模具的雙向擠壓，按著內模具的特定方向變形的同時收到外模具的變形限制，方可得到特定形狀的形變，冷脹室的內徑即為支管2的外徑。

本發明所述的主管1、支管2、側管3的厚度為0.5㎜～1.0㎜（本實施例為0.5㎜）；所述的支管2的開口的直徑、側管3的管徑與主管1的管徑相同。

本發明所述的內模具采用尼龍材料制成，外模具為鋼質圓筒。

一種由上述方法制成的鈦質三通管，它包括主管1，主管1上設有支管2，支管2的開口處焊接有側管3，側管3的管端處安裝有管接頭4，所述的主管1、支管2、側管3的厚度為0.5㎜～1.0㎜（本實施例為0.5㎜），外徑為38.1㎜～50.8㎜（本實施例為38.1㎜）；所述的側管3的中心線與主管1的中心線的夾角呈45°～90°（本實施例為45°）。

本發明所述的管接頭4為鈦合金法蘭型管接頭。

實施例2：

本實施例中的主管1、支管2、側管3的厚度為1.0㎜，外徑為50.8㎜。

余同實施例1。

實施例3：

本實施例中的主管1、支管2、側管3的厚度為0.75㎜，外徑為40.0㎜。

余同實施例1。