專利名稱：鈦及鈦合金波紋管制造方法
技術領域：
本發明涉及波紋管的制造領域，更具體地講，涉及鈦及鈦合金波紋管制 造方法。
背景技術：
我們知道，鈦合金是一種性能良好的波紋管制造材料，其彈性、耐腐蝕 性等性能均適合制造波紋管，但目前制作波紋管的方法均不適合生產鈦及鈦 合金波紋管，波紋管的制作方法有液壓成形、滾壓成形、機械脹形、焊接成 形、沉積成形和超塑成形等方法。沉積成形方法只能生產鎳材；焊接成形的 波紋管不能承受內壓，因而不適合用于壓力容器上使用；由于鈦及鈦合金的 冷變形抗力大、回彈嚴重、塑性不高，冷加工性能差，采用液壓成形、滾壓 成形和機械脹形等加工方法只能生產純鈦等塑性好的牌號，而且設備復雜， 廢品率較高；本申請人參與的中國發明專利02121323.2公開了一種超塑成形 鈦合金波紋管的生產技術，所述超塑成形方法利用很多鈦合金具有天然超塑 性的方法進行生產，但也存在著以下缺點1.需要鈦板材具有超塑性；2.成 形速度慢，成形溫度高。所以只能生產具有超塑性的鈦合金，而且生產率較 低，能耗高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種成形 精度高，能承受較大內壓，設備簡單、成品率高、成本低，加熱溫度低、成 形速度快，而且適應品種多的鈦及鈦合金波紋管制造方法。
本發明解決上述技術問題采用的技術方案是 一種鈦及鈦合金波紋管制 造方法，其特征是其是按下述步驟進行的a、將鈦合金無縫管或焊管制成 一密封的管坯，并在一端留有充氣口； b、將管坯裝入多層模結構的模具中； c、將管坯加熱至鈦合金的熱成形溫度650 90(TC，低于超塑成形溫度5(TC 以上；d、脹形過程向管坯內充入氣體，充入氣體的壓力為0.8 2MPa，使管 坯向外脹形；e、在模具軸向施加壓縮載荷，使各模塊壓合；f、繼續向管坯內增加氣壓，使其壓力達到2.5 5.0MPa，使管坯完全充滿模具成形，最后 經冷卻脫模即制成成品。
本發明在脹形過程中向管坯內充入的氣體為惰性氣體或氮氣。在上述脹 形過程中向管坯內充入氣體后，保壓時間為10 60分鐘。在上述充滿過程中， 向管坯內加壓后，保壓時間5 30分鐘。上述加工方法中還可使脹形過程和 合模過程同時進行。
本發明利用鈦合金在高溫下塑性良好這一性質，采用氣壓脹形和軸向加 載的方法生產鈦及鈦合金波紋管，從而為鈦及鈦合金波紋管制造提供了一種 經濟、有效、實用的生產技術。對照現有技術，本發明適于制造幾乎所有牌 號的鈦及鈦合金U形波紋管，其公稱壓力小于2.5MPa，其直徑不受限制， 特別適于加工波深參數大的波紋管。本發明的制造方法與焊接制造相比，能 承受較大內壓，而且成形精度高；與滾壓成形和機械脹形相比，設備更簡單、 成品率高、成本低；與超塑成形相比，加熱溫度低、成形速度快，而且適應 品種多。依照本發明，在波紋管加工過程中，由于加壓脹形過程的壓力一般 大于工作壓力的幾倍至十幾倍，因此成形件不需進行壓力檢測，且不存在殘 余壓力；由于成形時的壓力較小，因此模具的使用壽命長。
圖1是本發明中模具和管坯組裝后的示意圖2是本發明中模具和管坯組裝后裝入熱態氣壓成形機中的示意圖； 圖3是本發明中脹形完畢后的示意圖； 圖4是本發明中成形完畢后的示意圖中的標號為l-壓頭，2-爐體，3-上模，4-中模，5-下模，6-管坯，6-1-充氣口， 8-上蓋，9-底板，11-支撐架，12-拉桿。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。
本發明一種鈦及鈦合金波紋管制造方法，其是按下述步驟進行的a、將 鈦合金無縫管或焊管制成一密封的管坯，并在一端留有充氣口； b、將管坯裝 入多層模結構的模具中；c、將管坯加熱至鈦合金的熱成形溫度650 900°C (低于超塑成形溫度5(TC以上)；d、向管坯內沖入氣體，充入氣體的壓力為 0.8 2MPa，使管坯向外脹形；e、在模具軸向施加壓縮載荷，使各模塊壓合；f、繼續向管坯內增加氣壓，使其壓力達到2.5 5.0MPa，使管坯完全充模， 最后經冷卻脫模即制成成品。在脹形過程中向管坯內充入的氣體為惰性氣體 或氮氣。在上述脹形過程中向管坯內充入氣體后，保壓時間為10 60分鐘。 在上述充滿過程中，向管坯內加壓后，保壓時間5 30分鐘。上述加工方法 中還可使脹形過程和合模過程同時進行。具體實施例是 實施例1:
圖1至4圖示說明了鈦合金波紋管制造的各個階段。
參見圖1，本實施例的管坯是采用1.5mm厚的Ti-6Al-4V退火態薄板制 成上下密封的管坯6，在管坯6下端有充氣口 6-1。成形模具采用多層模結構 的模具，其模塊數量為波紋數加l，下模5位于底板9上，上模3安裝在上 蓋8下，中模4采用分瓣式結構，以便于脫模。在安裝前，將管坯6外表面 涂上高溫抗氧化劑，以保護鈦合金在高溫下不被氧化，并在模具上與波紋管 接觸處噴涂石墨粉，其目的一是降低模具與管坯的摩擦，改善壁厚均勻性-， 二是便于成形件脫模。然后將管坯6與模具組裝在一起，首先將下模5與底 板9焊接在一起，將通氣管10與管坯6的充氣口6-1焊接在一起，并通過底 板間溝槽引出。再將分瓣式結構的中模4裝配在一起，并套裝在管坯6的外 面，最后安裝上模3，并用拉桿12將上模3、中模4和下模5相連接，裝配 后的模具和管坯6如圖l所示。將裝配后的模具和管坯送入熱態氣壓成形機 中，放置在爐體2內部的支撐架11上，并開動熱態氣壓成形機使壓頭1與上 蓋板8相接觸，如圖2所示。將管坯6加熱至鈦合金Ti-6A1-4V的熱變形溫 度80(TC，并保溫15分鐘。脹形過程中向管坯6內充入的氣體為氬氣，其壓 力為l.OMPa，并保壓2分鐘，使管坯6產生合適的塑性變形，此時管坯6 的單波母線長略小于所加工波紋管的單波母線長，參見圖3。脹形階段筒體 內部成形壓力的大小和加壓時間之間要協調，如成形壓力低，加壓時間短， 則在模具壓合后，波尖部分遠離模具，繼續脹形造成局部壁厚減薄量過大， 波紋管壁厚不均勻，反之當成形壓力高、加壓時間長，這樣引起筒體變形量 過大以致不能合模。在合模過程中使熱態氣壓成形機的壓頭1緩慢向下壓， 使上模3、中模4、下模5壓合。在成形過程中，繼續向管坯6內加氣壓至 4.0MPa，并保壓10分鐘，使管坯完全充模，參見圖4。最后充滿階段氣壓要 合適，如氣壓過大，易使上、中、下模合不嚴，影響成形件的精度，如氣壓過小，則導致強度高焊縫處充模不足。最后的步驟是放出成形的波紋管7內
的氬氣，抬起壓頭l，在爐體2內冷卻至室溫，并出爐脫模。 實施例2
本實施例的管坯是采用1.2mm厚的純鈦TA5退火態薄板制成上下密封 的管坯6，本實施例與實施例1的步驟基本相同，不同的是脹形和充滿時的 加工參數與實施例1有所不同，在將裝配后的管坯6送入熱態氣壓成形機中 之后，下一步是將管坯6加熱至純鈦的熱變形溫度780'C，并保溫15分鐘。 脹形過程中向管坯6內充入的氣體為氬氣，其壓力為0.9MPa，并保壓3分鐘， 使管坯6產生合適的塑性變形。在合模過程中使熱態氣壓成形機的壓頭1緩 慢向下壓，使上模3、中模4、下模5壓合。在成形過程中，繼續向管坯6 內加氣壓至3.5MPa，并保壓10分鐘，使管坯完全充模(同樣參閱圖4)，后 面的步驟和參數均與實施例1相同。
權利要求
1. 一種鈦及鈦合金波紋管制造方法，其特征在于其按下述步驟進行a、將鈦或鈦合金無縫管或焊管制成一密封的管坯，并在一端留有充氣口；b、將管坯裝入多層模結構的模具中；c、將管坯加熱至鈦或鈦合金的熱成形溫度；d、脹形過程，向管坯內充入氣體，充入氣體的壓力為1～1.5MPa，使管坯向外脹形；e、合模過程，在模具軸向施加壓縮載荷，使各模塊壓合；f、繼續向管坯內增加氣壓，使其壓力達到2.5～5.0MPa，使管坯完全充滿模具成形，最后經冷卻脫模即制成成品。
2、 根據權利要求1所述的鈦及鈦合金波紋管的制造方法，其特征在于所述熱 成形溫度介于650 900。C之間。
3、 根據權利要求1所述的鈦及鈦合金波紋管的制造方法，其特征在于脹形過 程中向管坯內充入的氣體為惰性氣體或氮氣。
4、 根據權利要求1所述的鈦及鈦合金波紋管的制造方法，其特征在于所述脹 形過程中向管坯內充入氣體后，保壓1 15分鐘。
5、 根據權利要求1所述的鈦及鈦合金波紋管的的制造方法，其特征在于所述 成形過程中，向管坯內加壓后，保壓5 20分鐘。
6、 根據權利要求1所述的鈦及鈦合金波紋管的制造方法，其特征在于在裝模 前，將管坯外表面涂上高溫抗氧化劑，并在模具上與波紋管接觸處噴涂石墨 粉或其它高溫潤滑劑。
全文摘要
本發明涉及一種鈦及鈦合金波紋管制造方法，其按下述步驟進行a.將鈦或鈦合金無縫管或焊管制成一密封的管坯，并在一端留有充氣口；b.將管坯裝入多層模結構的模具中；c.將管坯加熱至純鈦或鈦合金的熱成形溫度；d.向管坯內充入氣體，充入氣體的壓力為1～1.5MPa，使管坯向外脹形；e.在模具軸向施加壓縮載荷，使各模塊壓合；f.繼續向管坯內增加氣壓，使其壓力達到2.5～5.0MPa，使管坯完全充滿模具成形，最后經冷卻脫模即制成成品。本制造方法成形精度高，能承受較大內壓，設備簡單、成品率高、成本低，加熱溫度低、成形速度快，而且適應品種多，可制造幾乎所有牌號的鈦及鈦合金波紋管。
文檔編號F16L9/00GK101418878SQ200810159458
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月28日 優先權日2008年11月28日
發明者崔令江, 張凱鋒, 剛 王 申請人:剛 王