[发明专利]超长支管三通管件的热压成形模具及热压成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及管件加工设备领域，尤其是热压成形三通管件的模具与成形方法。 

背景技术

管道中广泛应用三通管件进行管道连接。生产中常用热压成形方法制造大直径与厚管壁的无缝三通管件，热压成形方法是指把管坯加热后在模具中进行成形，由于采用加热后的管坯进行压制，材料成形所需要的设备吨位要求可以降低。如图1所示，中国国家标准中无缝三通支管1的长度M等于主管2的长度C，对于这种国标的无缝三通的热压成形，具体工艺如图2、图3所示：先将大于三通直径的管坯4，压扁约至三通直径的尺寸，在拉伸支管的部位开一个孔6；将管坯4加热，放入热压成形模的上模3与下模7之间，并在管坯4的孔6内装入拉伸支管的拉杆5；如图3所示压力机驱动上模3下行进行合模，管坯4在压力的作用下被径向压缩，在径向压缩的过程中根据体积不变原理，管坯金属向支管方向流动，同时在拉杆5的拉伸下形成支管1。支管的成形过程是通过管坯径向压缩和支管部位的拉伸而成形，支管是由管坯材料的径向运动进行补偿，所以也称为径向补偿工艺。 

随着管道技术的发展，需要一种支管长度M大于主管长度C 50％以上的无缝三通，以下称为超长支管三通。对于这种超长支管三通如果按照上述的一次成形工艺来生产，因支管一次拉伸变形量过长，材料变形已超越拉伸率极限，导致成形质量不合格，无法直接成形。 

发明内容

本申请人针对上述现有生产工艺与模具不能制造超长支管三通管件的缺点，提供一种超长支管三通管件的热压成形模具及热压成形方法，从而在现有设备上可以制造超长支管三通管件。 

本发明所采用的技术方案如下： 

一种超长支管三通管件的热压成形模具，包括上模、下模与拉杆，具体包括第一上模、第二上模、第一下模、第二下模、第三下模、第四下模、拉杆；初次成形模具由第一上模与第一下模组成：第一上模的直管段模腔直径为D1； 第一下模的直管段模腔直径为D1，支管段模腔直径为D1，直管与支管过渡处圆角半径为R1；二次成形模具由第一上模与第二下模组成：第二下模的直管段模腔直径为D1，支管段模腔直径为D1，直管与支管过渡处圆角半径为R2；三次成形模具由第一上模与第三下模组成：第三下模的直管段模腔直径为D1，支管段模腔直径为D2，直管与支管过渡处圆角半径为R2；最终成形模具由第二上模、第四下模与拉杆组成：第二上模的直管段模腔直径为D3；第四下模的直管段模腔直径为D3，支管段模腔直径为D3，直管与支管过渡处圆角半径为R3。各尺寸关系为：R3＝R，R2＝R3/α，R1＝R2/β；D3＝S×D，D2＝D3+(5～10)mm，D1＝D2/γ；其中D为三通直径，R为三通直管与支管过渡处圆角半径，S为公知的材料热压成形收缩率，α取值为65％～75％，优选为70％；β取值为65％～75％，优选为70％；γ取值为81％～91％，优选为86％。 

采用上述的热压成形模具的超长支管三通管件的热压成形方法，包括以下步骤： 

第一步，制坯：根据产品规格进行直管管坯下料，直管管坯直径D0要大于三通直径D的50％～60％。 

第二步，第一次压扁：把管坯直径用油压机压扁至第一下模的模腔直径尺寸D1，可小于D13～5mm，成形出第一中间管坯。 

第三步，第一次加热：利用中频感应加热，控制只对要成形支管的一侧管坯进行局部加热，使支管侧材料易于往模具支管处流动而形成支管。 

第四步，第一次热压成形：第一中间管坯放入由第一上模与第一下模组成的初次成形模具之间进行压制，压制一段距离H1，成形出第二中间管坯。 

第五步，第二次加热：利用中频感应加热，控制只对要成形支管的一侧管坯进行局部加热。 

第六步，第二次热压成形：第二中间管坯放入由第一上模与第二下模组成的二次成形模具之间进行压制，压制一段距离H2，成形出第三中间管坯。 

第七步，第三次加热；利用中频感应加热，控制只对要成形支管的一侧管坯进行局部加热。 

第八步，第三次热压成形：第三中间管坯放入由第一上模与第三下模组成的三次成形模具之间进行压制，压制一段距离H3，成形出第四中间管坯。 

第九步，压扁：把第三次热压成形后的第四中间管坯用油压机压扁至第四下模的模腔直径D3尺寸，可小于D33～5mm，成形出第五中间管坯。 

第十步，第四次加热：在电炉中整体加热。 

第十一步，第四次热压成形：将第五中间管坯放入由第二上模、第四下模组成的最终成形模具之间，第二上模下压压制一段距离H4，成形出第六中间管坯。