專利名稱：柔性滾壓雙金屬彎頭及其生產方法和彎頭內壁滾壓裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及工業民用各類管道加工技術，具體地說，是提供一種柔性滾壓雙金屬彎頭及其生產方法和專用設備。
雙金屬管，又稱為金屬襯里管或復合管，與其管件是工業、民用各類管道防介質腐蝕或防介質被污染迫切需要的產品，可用于取代不銹鋼等耐蝕貴金屬管和腐蝕嚴重的碳鋼管，大大降低工程造價和大幅度提高管道壽命，同時降低生產成本和節約管道維護費用。目前，經過本發明人的努力，雙金屬長管長期以來的工藝難題已獲解決，已經按照實用新型ZL95217289.5和發明專利97101519.8提供的工藝方法和設備結構做出了加工設備，制造出了合格的長管樣品。對小口徑長管，為提高加工效率，正在設計多管同步加工的組合設備。但是應當指出，雙金屬彎頭、三通、大小頭等管件的加工問題不解決，仍然影響雙金屬內防腐管道的推廣使用。根據理論分析和某些說現場事故的情況，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的內金屬層熱態失穩仍然會造成內金屬層的破壞甚至泄漏。
本發明的目的是提供一種雙金屬彎頭的加工方法及其專用設備彎頭內壁滾壓裝置的設計方案，用以制造具有優質性能的雙金屬彎頭。
本發明的技術方案是雙金屬彎頭內外金屬層的密切結合通過對內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自動進行徑向位移補償同時滾壓力保持穩定或基本穩定。
彎頭內壁滾壓裝置的滾壓頭采用實用新型ZL95217289.5所描述的結構，但滾壓元件為滾珠，滾壓頭裝配在彎曲弧桿端部，由帶有多個萬向接頭的多段軸或軟軸驅動旋轉，在滾壓過程中，由機械傳動機構完成滾壓頭相對彎頭彎曲中心線的進動。
滾壓力由液壓提供時，滾壓頭上需要連接旋轉密封零部件。
滾壓頭也可由直接安裝在彎曲弧桿端部上的各類馬達驅動。
雙金屬彎頭可用實用新型ZL95217289.5和發明專利97101519.8所提供方法和設備做出的雙金屬直管進行冷彎制造，必要時，用填充物或芯棒或者芯捧前端加柔性填充物防止內層起皺或塌癟。
雙金屬彎頭可用雙金屬直管坯進行熱彎，熱彎后又出現的層間間隙用彎頭內壁滾壓裝置消除。
在已有彎頭內璧襯耐蝕金屬層時，先將內層以沖壓壓入或預制彎管然后液壓脹形使內外金屬層達到小間隙松配合，然后用彎頭內壁滾壓裝置消除間隙。
雙金屬三通及類似管件用實用新型ZL95217289.5和發明專利97101519.8所提供的方法和設備做出的雙金屬直管坯以現有無縫三通復合脹形工藝加工成形，大小頭的加工可用沖壓方法使內外金屬層達到過盈配合。
彎頭、三通、大小頭的端部內外金屬層進行封焊，或內金屬層與各種形式的管接件進行封焊，內金屬太薄時可采用電阻環縫焊工藝，管接件與外金屬層焊接或以其他機械方式夾固。
彎頭內壁滾壓裝置可用于一般單層金屬彎頭內壁的加工硬化。
本發明的技術優勢在于1、對機械結合的雙金屬彎頭、三通等管件，其內層金屬面上任一點有兩個主曲率半徑R1、R2，在熱狀態下使用時內層金屬較外層金屬熱膨脹系數大受到壓縮，對應的有兩個主壓縮應力σ1、σ2，σ1、σ2與內外層金屬的接觸壓力p平衡，即p=σ1R1±σ2R2]]>對于熱應力，σ1與σ2相近。對于彎頭，其內側R1＜R2，p恒大于0。假如內層金屬離開外層內璧面，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力的。因此，徹底排除氣體、內外金屬層之間達到密切結合是可以防止內金屬層的熱態失穩的。而有氣體或汽化物存在于間隙之中的雙金屬彎頭熱態使用時內層較薄是不安全的。本發明的方法和設備可以保證內外金屬層的密切過盈結合，所以沒有失穩的危險。
對于雙金屬三通管，過渡區的某些點可能不滿足R1＜R2，但施行點焊或塞焊可防止內金屬層的熱態失穩。
2、由于雙金屬彎頭內金屬層經過滾壓處在壓應力和均勻加工硬化狀態，抗磨、抗應力腐蝕能力增強；由于滾壓力可調和穩定，內金屬層可以很薄而不會劃傷，而且不受外金屬層內壁尺寸形位公差影響，可以做到一定粗糙狀態下均勻一致的密切結合。
3、彎頭內壁滾壓裝置，既可用于消除內外金屬層之間隙，實現密切過盈配合，又可消除冶金結合雙金屬彎頭內層金屬的收縮拉應力，還可用于一般彎頭的內壁加工硬化。
4、對較大口徑的彎頭，驅動滾壓頭旋轉的馬達可直接與滾壓頭相連，再聯接旋轉密封裝置，可將旋轉部件限于局部區域。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、以內外金屬層密切結合的雙金屬直管坯進行冷彎、熱彎和復合脹形加工雙金屬彎頭、三通簡單實用，可有效利用現有工藝，理論分析表明冷加工后不會再出現層間間隙。熱彎加工后仍可用后續滾壓消除內層收縮間隙。
6、接頭方式可與雙金屬直管配套，管接件與內金屬層的電阻環縫焊，可解決薄壁內金屬層的接頭連接問題。
下面結合
本發明的實施例圖中1、滾壓頭 2、滾壓元件 3、萬向接頭 4、多段軸 5、彎曲弧桿 6、旋轉密封 7、軸承座 8、彎頭首先按照預定的彎頭、三通規格和加工工藝特性截取一定長度的按實用新型ZL95217289.5和發明專利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，可在各種冷彎機上進行彎管操作。為防止彎曲過程中，內襯層產生內凸或褶折，可在彎曲前填進砂土，或在彎曲時插入芯捧，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合脹形工藝在壓機上進行。
在制造彎曲半徑為1.5倍外徑的急彎彎頭時，可在熱推彎管機上進行加工。由于內金屬層在高溫下發生蠕變，冷卻后又出現層間間隙，可用下圖所示的彎管內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，由帶有多個萬向接頭3的多段軸4驅動旋轉。在彎頭8口徑較小時可用軟軸驅動滾壓頭1旋轉，彎頭8口徑較大時可在彎曲弧桿5端部直接安裝馬達，馬達輸出軸上安裝滾壓頭1。滾壓力由液壓力提供，滾壓頭1上連接旋轉密封6。在工作過程中，圖中除彎頭8以外的其他構件安裝在旋轉盤上，可使滾壓頭1旋轉滾壓的同時，沿固定不動的彎頭8中心線進動。彎頭8與滾壓系統部件的動靜關系也可相反。
權利要求
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，內金屬層經過壓力穩定且可調的連續局部滾壓，處在壓應力和均勻加工硬化狀態，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合縱焊縫。內外金屬層的結合不受外彎頭內壁尺寸形位公差影響，達到一定粗糙狀態下各個局部均勻一致的密切過盈結合或冶金結合，在熱狀態下使用不會發生內金屬層失穩。
2.一種雙金屬彎頭生產方法，其特征在于，雙金屬彎頭內外金屬層的密切結合通過對內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)能隨時自動進行徑向位移補償同時滾壓力保持穩定或基本穩定。
3.一種彎頭內壁滾壓裝置，滾壓頭(1)采用實用新型ZL95217289.5所描述的結構但滾壓元件為滾珠(2)，其特征在于，滾壓頭(1)裝配在彎曲弧桿(5)端部，由帶有多個萬向接頭(3)的多段軸(4)或軟軸驅動旋轉，在滾壓過程中，由機械傳動機構完成滾壓頭(1)相對彎頭(8)彎曲中心線的進動。
4.以權利要求3所描述的彎頭內壁滾壓裝置，其特征在于，在滾壓力由液壓提供時，滾壓頭(1)上需要連接旋轉密封零部件(6)。
5.以權利要求3或4所描述的彎頭內壁滾壓裝置，其特征在于，滾壓頭(1)的旋轉可由安裝在彎曲弧桿(5)端部的各類馬達驅動。
6.以權利要求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行熱彎，熱彎后出現的層間間隙或內層金屬的收縮拉應力用彎頭內壁滾壓消除。
7.以權利要求2所描述的雙金屬彎頭加工方法，其特征在于，在現有彎頭內壁襯耐蝕金屬時，先將內金屬層以沖壓壓入或預制彎管、然后液壓脹形使內外金屬層達到小間隙松配合，然后用彎頭內壁滾壓消除間隙。
8.以權利要求2所描述的雙金屬彎頭加工方法，其特征在于，可用實用新型ZL95217289.5和發明專利97101519.8所提供的方法和設備加工出來的雙金屬直管坯進行冷彎制造，必要時，用芯棒或填充物或芯棒前端加局部填充物防止內金屬層起皺或塌癟。
9.以權利要求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，內外金屬層要進行環縫封焊或內金屬層與管接件進行環縫焊接，內金屬層太薄時可用電阻縫焊工藝，管接件與外金屬層焊接或以其他方式夾固。
10.以權利要求3或4或5所描述的彎頭內壁滾壓裝置，其特征在于，該裝置可用于一般單層金屬彎頭內壁的加工硬化。
全文摘要
本發明涉及工業、民用各類管道加工技術,具體地說,是提供一種柔性滾壓雙金屬彎頭及其生產方法和專用設備彎頭內壁滾壓裝置。本發明的目的是為了解決雙金屬彎頭熱態下使用內金屬層發生失穩破壞的問題。其主要技術特征是對雙金屬彎頭內金屬層進行過程連續、壓力穩定且可調、周向多點對稱的局部滾壓,使內外金屬層達到密切結合。彎頭內壁滾壓裝置還可用于一般金屬彎頭內壁的加工硬化,提高其耐磨性能。
文檔編號B21D39/00GK1184722SQ97123298
公開日1998年6月17日 申請日期1997年12月24日 優先權日1997年12月24日
發明者章新生 申請人:章新生