薄壁异径接头仪表管件扩径成形方法

  在仪表、石油化学工业、环保卫生及能承受压力的容器等行业中，普遍的使用各种直径、锥度不同的异径接头(也称大小头)。异径接头是用于尺寸不同的两根管子的直线连接，空调设备实现管道变径的仪表管件。异径接头可使用棒材、管材、板材、锻件、铸件及型材等多种材料，通过切削加工、挤压、冲压、焊接、铸造或铸造等多种加工方法制作。这一些方法多属于机械加工范畴，是机械加工和压力加工的有机结合。

  随着异径接头使用材料、尺寸精度和几何外形的变化增多，加工方法也不相同，如对于锻件、铸件、棒材可使用切削加工；对于板材、型材可使用锻压和焊接成形的方法制造；对于无缝管材可采用冲压成形。本文对冲压成形办法来进行了分析，并介绍几种新的刚性凸模扩径方法。

  冲压是通过塑性变形来实现成形，下面针对薄壁异径管接头分析其可能的冲压成形方法。

  (1)拉深-切底 异径接头为一带锥形门路零件，防火阀即带锥形又有门路。这样的零件拉深变形较为复杂，同时包含有门路形和锥形件的拉深性质。拉深至要求后，切成零件，见图l。

  若以门路形件拉深，先拉成与大端等直径圆筒形，再逐步减小小端直径，达到需要的锥度。若以锥形件拉深，由于零件变形程度大，而凸模的压力仅通过毛坯中部的一小块面积传递到变形区，因此有可能产生非常大程度上的变薄现象，甚至使材料拉裂，故需进行多次拉深。方法有：①门路拉深法。②锥面逐步成形法。③整个锥面一次成形法。

  (2)拉深一冲孔一翻边 拉深一切底方法材料利用率低，对于小赢径的圆筒部分，若高度较大，需多次拉深，很难，厚度变薄明显，采用拉深一冲孔一翻边工序更好，见图2。

  该工序分为两种情况：对于小端圆筒形高度较小的制件，若一次翮边能成形所需高度，则采用锥形拉深．冲孔一翻边；若一次翻边不能够达到制件小圆筒高度，可先拉深成门路锥形件，再把小圆筒部分拉深到一定高度，最后冲孔一翻边制成零件。

  (3)旋压一切底这种方法的过程是将平板毛坯通过机床尾顶尖和顶块夹紧在模具上，见图3。机床主轴带动模具和毛坯一同旋转，通过操纵旋棒，加压于毛坯上，反复擀辗，使毛坯包覆于模具上，形成与模具一致的外形，然后切底形成零件。

  为使平板毛坯变形成空心的锥形零件，必须使毛坯切向收缩，径向拉伸，在变形过程中旋棒与毛坯之间基本是点接触。只有使材料局部塑性活动，螺旋式地由筒底向外发展，渐次遍及整个毛坯，才有机会引起毛坯的切向收缩和径向拉伸，使平板经过多次的锥形过渡而终极得到与模具一致的外形。应防止与旋棒非间接接触的材料沿着旋转的方向倒伏，使毛坯产生大片皱折、失稳，使塑性活动不能进行。

  (4)缩径利用无缝钢管把口部直径缩小，这种方法目前在生产中已有应用。分为有支承模具和无支承模具两种，有支承的模具如图4所示。使用有支承的模具可以一次成形，而对于无支承的模具，一次缩口易产生失稳起皱。

  (5)扩径 扩径成形是指把圆筒形管子的敞口口颈扩大的工艺过程，见图5。凸模为一带锥形的门路圆柱实心体，毛坯直径为d，套在凸模上，在压力p的作用下，在轴线方向上沿着凸模滑移，使口部扩大。毛坯在径向发生变形，一次扩径变形会受到筒形最大变形区可能被拉破的限制，也可能受毛坯非变形部分丧失稳定性的限制。

  以上分析了几种使用塑性成形技术制造薄壁异径接头仪表管件的方法，当然也不仅仅这几种分法，除此以外还有胀形、挤压和拉拔等，这里不逐一赘述。经以上分析，以为缩径、扩径方法的模具简单，工序少，比较理想，尤以扩径方法最为理想，可使用刚性凸模连续变径一次成形。因此，可采用扩径成形方法制造薄壁异径接头仪表管件。

  扩径成形方法的方式也很多，一般多采用刚性凸模扩径，其所用装置最简单。现介绍几种新的管材刚性凸模扩径装置。

  (1)液压径装置 液压扩径装置见图6。推板1与液压筒3相连，由原始位置开始移动，管子毛坯4放在芯轴10和扩径凸模6上，活塞8用螺钉7与凸模6相连，液体9由接头2进进液压筒3的空间后，由阀5给予一定的压力。推板1在P力作用下与液压筒3一道移动，使液压筒的液体填充空间减少，液体9由于在密封筒内压力增大，当达到给定压力后，阀5自动打开，液体9由阀5外流。由于液体9给管坯作用有较大压力，因此给处于芯轴10上的毛坯有一压紧力，这样能保证管子在圆周方向不会产生皱纹。当扩径到要求的直径后，推板1停止运动，液体由螺塞11流出，取下活塞8和凸模6，便可取出工件。

  对于不一样的种类的材料，以及不同锥度和管径的工件，必须要调节压力到某一定值，这些可通过改变芯轴10和凸模6来达到。这是一个通用的万能装置，适合使用的范围很广。用Ocrl8Ni9不锈钢进行了试验，管坯内径30mm、厚度1mm，扩径段小端内圆弧半径6mm，大端外圆弧半径8mm，30。的锥管。液体介质油的静压强P=630MPa，实测推力P=80kN。所得制件内、外表面光洁，未出现任何表面缺陷，大端壁厚实测0．95mm，其变薄量5％。

  (2)两端同时扩径装置该装置与图6所示的装置原理基本相同，见图7。在芯轴6上固定有凸模7，在其上套外管3和内管4两个管子，它们之间留有一定间隙，在间隙中填充有油脂石墨(流体介质)的溶液5，在间隙中放有一圆环2。推力P作用在推板1上，推圆环2运动，使间隙空间减小，溶液5的压力增加，进步了管子内壁的稳定性。除此之外，由于处在外层的管子内壁不与芯轴6和凸模7接触，而是与溶液5接触，因此进步了外层管子的质量。