一種擴徑推彎短半徑彎頭的成型芯頭制造技術

本發明專利技術公開了一種擴徑推彎短半徑彎頭的成型芯頭，從前至后依次由引伸段、變形段和整形段連接組成且三者依次連貫組成一外表面光滑的羊角芯頭模具；變形段的中心弧線一為一漸開線，所述漸開線的彎曲半徑從前至后由初始彎曲半徑Ｒ↓［０］無間斷平滑過渡至最終彎曲半徑；變形段垂直于中心弧線一的橫截面為橢圓截面，所述橢圓截面的垂直直徑和水平直徑從前至后均隨中心弧線一的弧長ｌ↓［ｉ］變化而變化；引伸段為一直段；整形段的中心弧線二為一圓弧，整形段垂直于中心弧線二的橫截面為圓形截面。本發明專利技術能較方便地獲得高精度高質量的金屬彎頭，不僅能獲得高質量的普通規格短半徑彎頭，而且能獲得大口徑薄壁短半徑彎頭。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬管件制造領域中的一種艦船、航天領域用短半徑彎頭的成型模具芯頭，尤其是涉及一種擴徑推彎短半徑彎頭的成型芯頭。
技術介紹
目前，中頻加熱擴徑推制彎曲法(擴徑推彎法)是公認的適合于批量生產、所生產產品壁厚均勻且生產效率高的金屬無縫彎頭制造方法，用這種方法制造長半徑彎頭(彎曲半徑R＝1.5Dn，Dn為名義口徑)有相當成熟的技術。而短半徑彎頭(R＝Dn)，因為彎曲半徑R小，曲率大，外弧與內弧的長度相差很大，造成擴徑推彎成型時內弧和外弧的變量差異大，制造過程中的技術難度很大。大口徑薄壁短半徑彎頭的制造一直是彎頭制造技術難題，這是由于彎頭口徑大，所需的坯料直徑也大，擴徑推彎過程中造成坯料和模具之間接觸面積大，因而二者之間的摩擦力大，壁薄造成傳遞推制力的有效面積小，容易引起管壁凸起、堆積和打皺，造成彎頭成形失敗。一般，大口徑是指Dn>500mm，薄壁是指壁厚T在0.02D<T<0.04D之內(D為成品彎頭外徑)。 在航天和航海領域中，為了減小管路在艙室內占用的空間，增加有效載荷，急需使用彎曲半徑R＝1D的短半徑彎頭。在擴徑推彎法制造彎頭的工藝過程中，成型模羊角芯頭的設計是關鍵技術，以往的羊角芯頭模具設計中，中心弧線由初始彎曲半徑R0漸變為成品R時，多采用一段法、二段法或多段法，羊角芯頭的橫截面為圓形，它均勻地從坯料內徑d0增加到成品內徑dk，這種方法用于長半徑彎頭的制造是有效的，但用于短半徑彎頭制造時會造成翹頭、拉薄和撕裂等問題，而不能獲得合格的成品。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種擴徑推彎短半徑彎頭的成型芯頭，其能較方便地獲得高精度高質量的金屬彎頭，不僅能獲得高質量的普通規格短半徑彎頭，而且能獲得大口徑薄壁短半徑彎頭。 為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是一種擴徑推彎短半徑彎頭的成型芯頭，其特征在于從前至后依次由引伸段、變形段和整形段連接組成且三者依次連貫組成一外表面光滑的羊角芯頭模具； 所述變形段的中心弧線一為一漸開線，所述漸開線的彎曲半徑從前至后由初始彎曲半徑R0無間斷平滑過渡至最終彎曲半徑R，其中，最終彎曲半徑R為所需生產短半徑彎頭成品的彎曲半徑；R0和變形區總轉角β取決于生產所述短半徑彎頭所用管坯料的屈服強度； 所述變形段垂直于中心弧線一的橫截面為橢圓截面，所述橢圓截面的垂直直徑dci和水平直徑dsi從前至后均隨中心弧線一的弧長li變化而變化，且 其中de＝d0+E(dk-d0)，l為中心弧線一的全長，A、B、C、D和E均為恒值系數且A＝0.01～0.3，B＝1～5，C＝1～5，D＝0.1～0.5，E＝0.1～1.0，d0為所述羊角芯頭模具的起始直徑且d0＝根據擴徑推彎法原理計算得出的所述管坯料的內徑，dk為所述羊角芯頭模具的終止直徑且dk＝所述所需生產短半徑彎頭成品的內徑； 所述引伸段為直徑＝d0的一直段； 所述整形段的中心弧線二為一圓弧，所述圓弧的半徑＝R，整形段垂直于中心弧線二的橫截面為圓形截面，所述圓形截面的直徑＝dk，整形段的總轉角＝Fβ，其中F＝0.1～0.5。 所述管坯料的屈服強度為300±80MPa，R0＝1.4～2R，β＝55°～80°；所用管坯料的屈服強度大于400MPa，R0＝1.5R～3R，β＝60°～85°。 所述羊角芯頭模具外表面的光潔度高于2.5μm。 本專利技術與現有技術相比具有以下優點1、設計新穎且合理。2、使用效果好，實用價值高，采用本專利技術能較方便地獲得高精度高質量的金屬彎頭，不僅能獲得高質量的普通規格短半徑彎頭，而且能獲得大口徑薄壁短半徑彎頭，采用本芯頭同時配合合適的擴徑推彎工藝參數，如推彎溫度和速度，加熱溫度，溫度分布均勻性，坯料和模具之間的潤滑等，即能解決了一系列現有技術問題，最終獲得尺寸精度很高的金屬彎頭制品。3、適用范圍廣，適用于鋼、合金鋼、鈦、鋯等金屬坯料的擴徑推彎法制造彎頭。綜上所述，本專利技術所述羊角芯頭模具的變形段中心弧線采用漸開線，且其變形區橫截面為橢圓截面且橫截面逐漸增大，變形段開始采用大變形，而后再采用緩和變形調整，不僅能獲得高質量的短半徑彎頭，而且大口徑薄壁短半徑彎頭，解決了艦船、航天領域中短半徑彎頭的制造難題。 下面通過附圖和實施例，對本專利技術的技術方案做進一步的詳細描述。 附圖說明 圖1為本專利技術的結構示意圖。 附圖標記說明 1—引伸段； 2—變形段； 3—整形段； 4—中心弧線一； 5—中心弧線二。 具體實施例方式 如圖1所示，本專利技術從前至后依次由引伸段1、變形段2和整形段3連接組成且三者依次連貫組成一外表面光滑的羊角芯頭模具。所述羊角芯頭模具外表面的光潔度高于2.5μm。 所述變形段2的中心弧線一4為一漸開線，所述漸開線的彎曲半徑從前至后由初始彎曲半徑R0無間斷平滑過渡至最終彎曲半徑R，其中，最終彎曲半徑R為所需生產短半徑彎頭成品的彎曲半徑。R0和變形區總轉角β取決于生產所述短半徑彎頭所用管坯料的屈服強度，當所述管坯料的屈服強度為300±80Mpa時，R0＝1.4～2R，β＝55°～80°；當所用管坯料的屈服強度大于400Mpa時，R0＝1.5R～3R，β＝60°～85°。 所述變形段2垂直于中心弧線一4的橫截面為橢圓截面，所述橢圓截面的垂直直徑dci和水平直徑dsi從前至后均隨中心弧線一4的弧長li變化而變化，且 其中de＝d0+E(dk-d0)，l為中心弧線一4的全長，A、B、C、D和E均為恒值系數且A＝0.01～0.3，B＝1～5，C＝1～5，D＝0.1～0.5，E＝0.1～1.0，d0為所述羊角芯頭模具的起始直徑且d0＝根據擴徑推彎法原理計算得出的所述管坯料的內徑，dk為所述羊角芯頭模具的終止直徑且dk＝所述所需生產短半徑彎頭成品的內徑。 需注意的是所述垂直直徑dci是指在中心弧線一4所在平面(即中心弧平面)上處處與中心弧線一4垂直的橢圓截面直徑，所述中心弧平面與地面垂直。所述水平直徑dsi是指與中心弧線一4和垂直直徑dci均垂直的橢圓截面直徑，所述水平直徑dsi始終與地面平行。 所述引伸段1為直徑＝d0的一直段、實際加工制作過程中，根據所需生產短半徑彎頭成品的具體尺寸，對引伸段1的長度進行適當調整。 所述整形段3的中心弧線二5為一圓弧，所述圓弧的半徑＝R，整形段3垂直于中心弧線二5的橫截面為圓形截面，所述圓形截面的直徑＝dk，整形段3的總轉角＝Fβ，其中F＝0.1～0.5。 本實施例中，擴徑推彎16Mn鋼成型Φ630mm×20mm×90°的短半徑(R＝610mm)彎頭，即所需生產短半徑彎頭成品的尺寸為Φ630mm×20mm×90°且其彎曲半徑R＝610mm，首先依據擴徑推彎法原理計算出需選用Φ456×20mm的管坯料，所選用的管坯料為16Mn鋼且其屈服強度為245Mpa。生產上述短半徑彎頭的羊角芯頭模具的引伸段1為一直徑為Φ415mm且長度為1300mm的直段。所述變形段2的中心弧線一4的基圓半徑為399mm，起始彎曲半徑R0＝1098mm，終止彎曲半徑為R＝610mm，所述羊角芯頭模具的起始直徑d0＝416mm，所述羊角芯頭模具的終止直徑dk＝590mm，中心弧線一4的全長l＝1043mm本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種擴徑推彎短半徑彎頭的成型芯頭，其特征在于：從前至后依次由引伸段（１）、變形段（２）和整形段（３）連接組成且三者依次連貫組成一外表面光滑的羊角芯頭模具；　所述變形段（２）的中心弧線一（４）為一漸開線，所述漸開線的彎曲半徑從前至后由初 始彎曲半徑Ｒ↓［０］無間斷平滑過渡至最終彎曲半徑Ｒ，其中，最終彎曲半徑Ｒ為所需生產短半徑彎頭成品的彎曲半徑；Ｒ↓［０］和變形區總轉角β取決于生產所述短半徑彎頭所用管坯料的屈服強度；　所述變形段（２）垂直于中心弧線一（４）的橫截面為橢圓 截面，所述橢圓截面的垂直直徑ｄ↓［ｃｉ］和水平直徑ｄ↓［ｓｉ］從前至后均隨中心弧線一（４）的弧長ｌ↓［ｉ］變化而變化，且ｄ↓［ｃｉ］＝［ｌ↓［ｉ］／ｌ（ｄ↓［ｋ］－ｄ↓［０］）＋ｄ↓［０］］［１＋Ａｓｉｎπｌ↓［ｉ］／ｌ］，＊＊＊，其中ｄ↓［ｅ］＝ｄ↓［０］＋Ｅ（ｄ↓［ｋ］－ｄ↓［０］），ｌ為中心弧線一（４）的全長，Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和Ｅ均為恒值系數且Ａ＝０．０１～０．３，Ｂ＝１～５，Ｃ＝１～５，Ｄ＝０．１～０．５，Ｅ＝０．１～１．０，ｄ↓［０］為所述羊角芯頭模具的起始直徑且ｄ↓［０］＝根據擴徑推彎法原理計算得出的所述管坯料的內徑，ｄ↓［ｋ］為所述羊角芯頭模具的終止直徑且ｄ↓［ｋ］＝所述所需生產短半徑彎頭成品的內徑；　所述引伸段（１）為直徑＝ｄ↓［０］的一直段；　所述整形段（３）的中心弧線二（５）為一圓 弧，所述圓弧的半徑＝Ｒ，整形段（３）垂直于中心弧線二（５）的橫截面為圓形截面，所述圓形截面的直徑＝ｄ↓［ｋ］，整形段（３）的總轉角＝Ｆβ，其中Ｆ＝０．１～０．５。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳軍，楊海瑛，段文森，趙永慶，
申請(專利權)人：西北有色金屬研究院，
類型：發明
國別省市：87[中國|西安]