[发明专利]一种内向旋压制备薄壁无缝管的装置

说明书

本发明提供了一种内向旋压制备薄壁无缝管的装置，涉及管材制备装置技术领域，包括进料机构、主体旋压机构和校直拉拔机构，主体旋压机构包括旋压驱动机构和旋压执行机构，旋压驱动机构与旋压执行机构相连且能驱动旋压执行机构转动；旋压执行机构包括周向分布的多个旋压凸轮组，旋压凸轮组沿入口端至出口端径向向外倾斜设置，以形成用于旋压管材的锥状螺旋旋压腔；本发明通过旋压压头的分体式设计，将多重旋压集成于主体旋压机构中，实现了管材沿螺旋线多道次、小变形量的连续变形，在降低设备吨位的同时，实现难变形管坯减径、减壁大形变量的快速加工，有效保证了管材的周向塑性和产品一致性，显著提升了生产效率与产品精度，适合产业化推广。

技术领域

本发明涉及管材制备装置技术领域，具体涉及一种内向旋压制备薄壁无缝管的装置。

背景技术

近年来，随着航空航天、海洋工程、核电及空间技术领域的进步，要求提供产品质量高、机械性能优、品种规格范围广的各种难变形金属薄壁管材。但难变形金属塑性变形能力差，对工艺技术、装备以及产品质量均提出了较高的要求。目前，行业内制备薄壁金属管材(壁厚＜3mm)的方法主要有滚轧、拉拔、旋压等。但以上传统方法在制备薄壁金属管时，制备管材的长径比有限(≤30)。尤其对于中高强度(抗拉强度≥800Mpa，弹性模量大(杨氏模量≤110Gpa)的材料进行超长薄壁管材加工时，面临着模具成本高、设备吨位大、生产效率低、产品质量差、产品一致性差等问题。因此，有针对性地开发一种新的长径、薄壁管材加工设备及方法对满足难加工材料的加工显得非常重要。

当前，滚轧仍然是目前薄壁长管材主要的加工方式，其是把毛管分道次、分阶段的变形工艺集中在同一个横截面连续变化的锥形轧槽中来完成，在轧辊与芯棒的共同作用下，使得金属承受压应力，由轧辊旋转来推动毛管发生塑性变形，驱使金属发生流动，实现其减径、减壁、精整等变形过程，通过反复上述周期动作，毛管被轧制成荒管。在这个制备过程中，材料的塑性变形类似于面接触间的挤压变形，材料变形的抵抗力是比较大的，因此造成此类设备功率大，吨位大，对轧辊及芯杆要求高等原因，并且此类轧制设备是研着管材的轴向碾压的，造成强烈的金属各项异性，使得管材周向性能变差，影响管材质量。

旋压成型是实现薄壁回转体类零件的无切削加工的先进制造技术，与传统轧制相比，他的形变是一种连续局部塑性成型技术，主要依靠旋压辊的点接触，实现线性变形，其虽然一定程度上能够克服传统轧制设备吨位大的问题，但是此类设备是依靠点接触产生连续的线性变形的，旋压头需要在管材长度方向上来回碾压形变，存在单道次变形量小，效率低等缺点，尤其是在制备较长管径产品时，旋头需在管材表面直线方向来回做直线运动，行程长，产品精度差，导致管材生产效率低下，管材质量无法保证。

综上，在现有管材的加工方式中，现有滚压属于面接触变形，其所需吨位大，生产效率低，产品质量差，现有旋压属于线接触变形，其虽然所需吨位小，但其变形区域小，柱状螺旋线的变形线轨迹通常需要经过多道次旋压变形与程序轨迹控制配合，方可实现管材的减壁、减径，其在生产薄壁长管时，产品精度控制较难，极大地影响加工效率和产品质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种内向旋压制备薄壁无缝管的装置，以解决现有技术中存在的现有管材加工方式制备薄壁无缝管材效果较差的技术问题；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果；详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种内向旋压制备薄壁无缝管的装置，包括进料机构、主体旋压机构和校直拉拔机构，其中：所述主体旋压机构包括旋压驱动机构和旋压执行机构，所述旋压驱动机构与所述旋压执行机构相连且能驱动所述旋压执行机构转动；所述旋压执行机构包括周向分布的多个旋压凸轮组，所述旋压凸轮组沿入口端至出口端径向向外倾斜设置，以形成用于旋压管材的锥状螺旋旋压腔。

优选地，所述旋压凸轮组包括多个依次设置的旋压凸轮单元；所述旋压凸轮单元的边缘设置为楔形。