[发明专利]含钛双金属板材制备复合管的装置及方法

说明书

本发明提供了一种含钛双金属板材制备复合管的装置及方法，制备方法如下：制备芯模和协同自阻加热工装，选择金属板坯，在芯模和板坯表面涂抹润滑剂，旋压轮将其多道次减薄拉深旋压成筒形件；选择钛板坯，安装协同自阻加热工装，采用旋压轮和电阻棒对钛板进行协同自阻加热多道次拉深旋压成筒形件；对筒形件表面进行打磨抛光处理，脱模，将筒形件去头部和末端，即得到含钛双金属板材制备成形的双金属复合管。利用本发明提供的装置及方法制备复合管，简单高效，协同自阻加热钛板局部升温较快，有利于钛板旋压成形，内外层金属发生热力耦合效应，界面结合强度大；芯模设计制造周期短，可以在同一台数控旋压机床上制备出不同材质和厚度的双金属复合管。

技术领域

本发明涉及双金属旋压成形领域，具体是一种含钛双金属板材制备复合管的装置及方法。

背景技术

金属管材在石油化工、航空宇航等行业有着广泛的用途，随着使用条件的提高，单金属管件已无法满足行业的发展需要，经过两种金属符合而成的双金属管既能实现单一金属管无法满足的性能要求，又能节省材料，性价比高。双金属复合管提高了金属材料的使用范围，在石油化工行业有着更加广泛的需求。

常见的金属复合管加工方法有机械复合工艺和冶金复合工艺两种，机械复合就是在常温下内管发生塑性形变，外管发生弹性形变，从而使内外壁紧紧贴合在一起，属于非扩散结合，结合强度较低，存在高温分层的威胁，因而其使用环境和应用领域收到一定的限制；冶金复合工艺属于冶金结合，结合强度大，使用范围广，但冶金复合存在周期长、操作难度大的缺点。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种含钛双金属板材制备复合管的装置及方法，既可以解决机械复合工艺带来的应力释放失效导致的使用范围窄的问题，也可以解决冶金复合周期长、操作要求高的特点。

本发明提供了一种含钛双金属板材制备复合管的装置，包括芯模、钛板、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、转动顶尖和尾顶；

所述的芯模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接触，钛板夹在筒形件和尾顶之间，钛板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与旋压轮；

所述的协同自阻加热工装包括低压大电流电源、碳刷架总成、碳刷杆、磁性固定架、导线，其中，碳刷杆一端通过绝缘处理与碳刷架总成过盈配合，另一端通过螺纹配合与磁性固定架固定，磁性固定架与移动顶尖固定，碳刷架总成与尾顶滑动接触；低压大电流电源正极通过导线与碳刷架总成相接，负极与电阻棒的相连，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。

所述的电阻棒与刀具座之间用耐高温绝缘垫片隔开；尾顶通过紧顶螺钉固定在转动顶尖上，尾顶与转动顶尖之间用耐高温绝缘垫片隔开。

所述的旋压轮与电阻棒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。

所述的旋压轮圆角半径与电阻棒工具头半径均为6mm，旋压轮和工具头材质为Cr12Mo。

所述的低压大电流电源输出电流不超过1000A,电压最高不超过36V。

所述的低压大电流电源连接有温度控制器。

本发明还提供了一种含钛双金属板材制备复合管的方法，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；