[发明专利]一种端头带法兰的不锈钢无缝管旋压成形方法

说明书

一种端头带法兰的不锈钢无缝管旋压成形方法，首先制造包括芯模、旋轮和尾顶的模具，在芯模端部设计凸台，凸台上均布多个键槽，旋压设备上安装均匀分布的四个旋轮，且相对的两个旋轮位于同一个平面内，相邻两个旋轮分别沿轴向和径向错距分布。然后加工不锈钢筒形坯料，并在坯料尾部加工内凸台阶，内凸台阶上加工贯通槽，内凸台阶与芯模端部的凸台相匹配，且贯通槽与模具上的键槽位置一一对应。在每个贯通槽及其对应的键槽中放置键块，并固定键块和芯模，将尾顶顶紧芯模。通过旋压设备控制主轴转动，并控制旋轮挤压坯料，实现不锈钢钢管的无缝旋压成形。本发明提高了成形质量、精度和可靠性，能够制造处壁厚不等的不锈钢直管，提高了结构设计优化裕度。

技术领域

本发明涉及一种端头带法兰的不锈钢无缝管旋压成形方法，为塑性加工技术，属于火箭无缝导管成形领域。

背景技术

随着航天技术的发展，对航天制造可靠性要求越来越高，也促进了各种整体成形新技术的应用，钣金整体旋压成形技术在航天工业中占有非常重要的地位。端头带法兰的不锈钢导管是火箭贮箱管路的重要组成部分，是火箭动力用推进剂的输送通道，传统方法通过不锈钢卷焊成形工艺实现不锈钢直管成形，成形质量不高，且该方法存在纵向焊缝，在燃料输送管结构设计上，纵向焊缝存在较大的可靠性风险，管路越长，风险越大。另外，该方法导致结构效率不高，不利于型号减重。较好的输送管结构是焊接区厚度较大，非焊接区厚度较薄。卷焊成形工艺可以制造等壁厚的输送管，但无法高效地制造厚度不等的输送管，限制了结构设计优化裕度。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种端头带法兰的不锈钢无缝管旋压成形方法，提高了成形质量、精度和可靠性，同时能够制造出壁厚不等的不锈钢直管，提高了结构设计优化裕度。

本发明的技术解决方案是：一种端头带法兰的不锈钢无缝管旋压成形方法，包括如下步骤：

(1)制造模具，所述模具包括芯模、旋轮和尾顶，芯模端部设计有一个凸台，凸台上均布有N个键槽，N为大于4的偶数，芯模套装在旋压设备的主轴上，尾顶安装在旋压设备的尾座上；旋压设备上安装四个旋轮，四个旋轮均匀分布，相对的两个旋轮位于同一个平面内，相邻的两个旋轮分别沿轴向和径向错距分布；

(2)加工不锈钢筒形坯料，并在坯料尾部加工内凸台阶，在该内凸台阶上加工有N个贯通槽，将不锈钢筒形坯料套装在芯模上，套装到位后，所述内凸台阶与芯模端部的凸台相匹配，且N个贯通槽与模具上的N个键槽位置相对应；

(3)在每个贯通槽及其对应的键槽中放置键块，并固定键块和芯模，将尾顶顶紧芯模；

(4)通过旋压设备控制主轴转动，并控制旋轮挤压坯料，确保不锈钢直管两端的压下量要小于其余部分的压下量，实现端头带法兰不锈钢直管的无缝旋压成形。

所述步骤(1)中四个旋轮结构和尺寸完全相同，均为双锥面结构，且旋轮前角不大于25°，后角不大于18°。

所述旋轮工作半径为6-10mm。

所述步骤(2)中加工不锈钢筒形坯料时，控制不锈钢筒形坯料的内径偏差为0.03-0.08mm。

相邻道次旋压间隙值为L+l，其中L为理论压下量，l为材料变形的回弹量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明通过四个旋轮均匀布局，保证了坯料在旋压过程中的均衡受力；两两对轮的错距旋压，满足了加工的直线度和圆度要求，保证了薄壁不锈钢导管高精度、高可靠性成形。

(2)本发明在芯模和坯料上，通过键槽和键块的设计，限制了坯料相对芯模的周向转动，通过芯模和坯料上台阶配合，实现了坯料轴向的约束，从而保证了正向稳定旋压。