[发明专利]含钛双金属板材制备复合管的装置及方法

权利要求书

1.一种含钛双金属板材制备复合管的装置，其特征在于：包括芯模（1）、钛板（3）、筒形件、加工刀具组、自阻加热工装和旋压成形装置；

所述的旋压成形装置包括依次套在旋压主轴前端的移动顶尖（9）、转动顶尖（8）和尾顶（5）；

所述的芯模（1）的一端经绝缘处理安装在三爪卡盘上，另一端伸入筒形件内与筒形件内层金属（2）接触，钛板（3）夹在筒形件和尾顶之间，钛板（3）两侧涂抹有高温润滑剂；

所述的加工刀具组包括刀具座以及对称安装在刀具座上的电阻棒（17）与旋压轮（4）；

所述的自阻加热工装包括低压大电流电源（14）、碳刷架总成（12）、碳刷杆（11）、磁性固定架（10）、导线（13），其中，碳刷杆（11）一端通过绝缘处理与碳刷架总成（12）过盈配合，另一端通过螺纹配合与磁性固定架（10）固定，磁性固定架（10）与移动顶尖（9）固定，碳刷架总成（12）与尾顶（5）滑动接触；低压大电流电源（14）正极通过导线（13）与碳刷架总成（12）相接，负极与电阻棒（17）的相连，低压大电流电源（14）、导线（13）、电阻棒（17）、钛板（3）、尾顶（5）和碳刷架总成（12）组成回路电流，钛板（3）与电阻棒（17）接触的地方温度升高，旋压轮挤压钛板塑性形变。

2.根据权利要求1所述的含钛双金属板材制备复合管的装置，其特征在于：所述的电阻棒（17）与刀具座之间用耐高温绝缘垫片（6）隔开；尾顶（5）通过紧顶螺钉（7）固定在转动顶尖（8）上，尾顶（5）与转动顶尖（8）之间用耐高温绝缘垫片隔开。

3.根据权利要求1所述的含钛双金属板材制备复合管的装置，其特征在于：所述的旋压轮（4）与电阻棒（17）位于同一个平面且相隔180度，两者关于主轴旋转轴线对称布置，且与主轴回转轴线成45度夹角。

4.根据权利要求1所述的含钛双金属板材制备复合管的装置，其特征在于：所述的旋压轮（4）圆角半径与电阻棒（17）工具头半径均为6mm，旋压轮和工具头材质为Cr12Mo。

5.根据权利要求1所述的含钛双金属板材制备复合管的装置，其特征在于：所述的低压大电流电源（14）输出电流不超过1000A,电压最高不超过36V。

6.根据权利要求1所述的含钛双金属板材制备复合管的装置，其特征在于：所述的电阻棒（17）与钛板（3）接触处设置有红外线温度传感器（16），红外线温度传感器（16）和低压大电流电源（14）均与温度控制器（15）连接。

7.一种含钛双金属板材制备复合管的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）制备芯模：根据筒形件的内表面尺寸，设计制备出相同尺寸的芯模，被三爪卡盘固定的芯模的一端绝缘处理；

2）冲切出极限拉深比等于或大于4的圆形钛板；

3）内管旋压:安装芯模和尾顶，尾顶与转动顶尖之间用耐高温绝缘垫片隔开，将钛板夹在芯模和尾顶之间，设定旋压道次，旋压轮与芯模的间隙距离小于圆形钛板的厚度，在钛板的表面刷涂油润滑剂，用旋压轮将其多道次拉深减薄旋压至壁厚为1-1.2mm；

4）安装协同自阻加热工装，低压大电流电源、导线、电阻棒、钛板、尾顶和碳刷架总成组成回路电流，钛板与电阻棒接触的地方温度升高，旋压轮挤压钛板塑性形变；

5）钛板的旋压：在钛板两侧涂抹高温润滑剂，钛板随主轴转动，电阻棒先接触钛板，电流回路导通，电阻棒与钛板接触的地方迅速升温至钛板成形所需的温度，随后旋压轮以给定路径对钛板进行挤压成形，此后，在数控系统驱动下，按照数控代码路径，电阻棒与旋压轮协同配合进行加热、等壁厚旋压成形，内外层金属发生热力耦合效应，即双金属筒形件旋压成形；

6）对双金属筒形件进行表面打磨抛光处理，脱模，切除头部和末端，即含钛双金属复合管制备完成。

8.根据权利要求7所述的含钛双金属板材制备复合管的方法，其特征在于步骤3）所述的旋压道次为多道次等壁厚旋压，主轴转速为100-110r/min，旋压轮经给量0.3-0.5mm/r，电阻棒与钛板接触温度为550-650度，电流输出大小为400-500A。