[发明专利]一种用于薄壁多通复合管件的成形方法

说明书

本发明涉及管道制造技术领域，特别是涉及一种用于薄壁多通复合管件的成形方法，包括以下步骤：S1：设计板坯轮廓形状尺寸，得到曲线轮廓双层板坯；S2：将双层板坯卷曲成横截面非封闭的双层开式筒坯；S3：将双层开式筒坯充液预成形，实现非搭接区域内外层表面的一次复合，得到双层预制筒坯；S4：沿直线去除双层开式筒坯的余料并焊接，得到截面封闭的双层预制管坯；S5：内压整形，完成内外层表面的二次复合，获得最终的薄壁多通复合管件。本发明可以达到制造出大径厚比、壁厚分布均匀、支管高度较大、成形精度高的薄壁多通复合管件的目的。

技术领域

本发明涉及管道制造技术领域，特别是涉及一种用于薄壁多通复合管件的成形方法。

背景技术

复合管是通过内外两层或多层材料通过变形和连接实现结合的方式所构成的管材。与单层管相比，复合管件可以在减少贵重金属使用量的前提下最大程度上发挥各材料的特性，实现节省材料、节约成本的同时还具有较高的承载能力和耐腐蚀性等其他很多优良性能，具备单层管无法实现的综合特性。

多通管件是管道系统中的重要构件，用于改变流体流动方向，广泛应用在航天航空、船舶、石油、化工及各种机械行业中。多通管按结构形式分为T型三通管、Y型三通管、四通管和六通管等。内高压成形是制造薄壁多通复合管件的一种重要的整体化成形技术，其原理是通过管材内部的高压液体介质的局部胀形与管件两端左右冲头和中间冲头压力的协同作用，实现多通管件的成形与复合，具有减轻管件质量、降低模具费用、提高构件强度和刚度、材料利用率高、成形尺寸精度高等优点。

目前，国内外已开展了铜/铝、不锈钢/碳钢、铜/黄铜以及钛/铝等多通复合管件内高压成形研究。其中，成形件支管高度是多通管内高压成形的一项重要指标。常温下，对于径厚比(外径与厚度之比)≤50的单层多通管件内高压成形，T型三通管的支管高度可以达到1倍原始管径，Y型三通管的支管高度可以达到0.75倍原始管径。然而，出于轻量化的考虑，要求多通管具有更小的壁厚和更大的径厚比，导致了成形工艺窗口越来越窄，通过增加轴向补料、内外压复合加载等方式使支管高度增加的难度大幅提升。尤其对于复合管成形，在内外层管材表面间的摩擦作用下，支管部分壁厚减薄率增加，更容易产生开裂，成形支管高度相比于单层管要有所降低，并且复合管的材料流动比单层管困难，故更易出现失稳起皱缺陷，成形难度进一步增大。

较高的成形温度可以显著提高管材的塑性，从而提高管材成形极限。然而高温下管材与模具间摩擦系数增大、硬化指数降低，导致变形均匀性较差，同时还存在组织性能控制和表面质量等问题，此外，在高温环境下对压力的控制、密封等要求都极为苛刻，提高制造成本。而在超低温条件下，铝合金和纯铜等材料的塑性显著提升，但是钛合金等材料的塑性提高却极为有限，且材料强度增加，将导致成形压力升高，对成形设备和模具的要求更高。同时，超低温条件下材料的弹性模量显著提升，回弹增大，影响管件成形精度。

综上所述，随着当前技术发展对多通复合管件提出了更高的需求，现有成形技术已难以成形大径厚比、壁厚分布均匀、支管高度大、成形精度高的薄壁多通复合管件，因此亟需一种用于薄壁多通复合管件的成形方法来解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于薄壁多通复合管件的成形方法，以解决上述问题，达到制造出大径厚比、壁厚分布均匀、支管高度较大、成形精度高的薄壁多通复合管件的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种用于薄壁多通复合管件的成形方法，包括以下步骤：

S1制备板坯：设计板坯轮廓形状尺寸，得到曲线轮廓双层板坯；

S2板坯卷曲：将所述曲线轮廓双层板坯卷曲成带有搭接区域、横截面非封闭的双层开式筒坯；

S3预成形复合：对所述双层开式筒坯进行充液预成形，实现非搭接区域内外层表面的一次复合，得到形状和尺寸接近目标管件的双层预制筒坯；

S4切割焊接：沿直线去除所述双层预制筒坯的余料并焊接，得到截面封闭的双层预制管坯；