CN101298084A - 不等径壁厚或等径壁厚d型铜管的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种不等径壁厚或等径壁厚D型铜管的加工工艺，属于有色金属加工技术领域；除了铜加工常见加工工艺之外，还在于挤压－轧制成型－拉伸整径三道加工工艺。其中挤压速度控制在20～45mm/s，挤压总加工率控制在90－97％之间；轧制总加工率控制在50－80％；拉伸率控制在10－30％。本发明所加工的不等径壁厚或等径壁厚D型铜管可作为高压开关柜中导电用的母线，与一般铜母线相比，除了对材料的导电率有着一如既往的要求之外，其形状的特殊性和公差有着更严格的要求。

Description

不等径壁厚或等径壁厚D型铜管的加工工艺

技术领域

本发明属于有色金属加工技术领域，尤其涉及到一种不等径壁厚或等径壁厚D型铜管的加工工艺。

背景技术

铜材在电力、通讯行业中的用途是非常广泛的，普通的平排型铜母线在低端市场已经饱和，但电力行业高端市场所需的铜材主要依赖进口，其中截面近似于D型管作为高压开关柜中导电用的母线材料，主要用于大型输变电设备，各项技术指标要求严格，且由于D型管属于不完全对称型异型管材，生产难度大，全部依赖从国外进口。

D型铜管用于高压输变电，高压电网具有跨区域、大容量、远距离、低损耗输电等优点。因此D型铜管的应用可节省线路走廊，而且能使输送单位容量的价格降低，同时也降低了输送成本，这在目前中国能源紧张的情况下是非常有意义的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种不等径壁厚或等径壁厚D型铜管的加工工艺，该加工工艺除了铜加工常见加工工艺之外，主要对挤压-轧制成型-拉伸整径三个工序进行了创新，所加工的不等径壁厚或等径壁厚D型铜管可作为高压开关柜中导电用的母线，与一般铜母线相比，除了对材料的导电率有着一如既往的要求之外，其形状的特殊性和公差有着更严格的要求。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

所述的不等径壁厚或等径壁厚D型铜管的加工工艺，除了铜加工常见加工工艺之外，其特征在于挤压——轧制成型——拉伸整径三道加工工艺，这其中：

I、挤压

该工序将实心圆铸锭加工成圆管坯，采用油压机及配套的挤压模及穿孔针对加热的锭坯进行圆管坯挤压，挤压速度控制在20～45mm/s，挤压总加工率控制在90-97％之间；

挤压时先将加热好的实心圆铸锭放到圆形的挤压筒内——在实心圆铸锭的后面放一个圆环形的挤压垫——填充挤压——穿孔——挤压，使挤压轴推着挤压垫和铸锭向前运动，强迫金属穿过挤压模孔与穿孔针形成的“圆环”而成为圆管坯；

II、轧制成型

该工序将圆管坯轧制成不等径壁厚或等径壁厚的D型管坯，轧制总加工率控制在50-80％；

轧制时先将D型芯棒穿入到圆管坯的内部，使D型芯棒与D型孔型处于设计的正确位置，再将圆管坯逐步送进到做周期往返运动的D型孔型中进行轧制，轧制周期为：送进——正轧——回轧，轧制送进量为2～8mm，轧制的加工率相当于三次以上拉伸加工率的总和；

III、拉伸整径

该工序将不等径壁厚或等径壁厚的轧制的D型管坯拉伸整径成符合设计要求的D型铜管，拉伸整径时以空拉方式进行：

i、分道次拉伸

先用组合刀具或扒皮模强制去除D型管坯外的“耳子”为第一道扒皮拉伸，再进行整径拉伸；

ii、组合式拉伸

将组合刀具、扒皮模、整径模按次序套入D型管坯制头中一次拉伸完成；

无论分道次拉伸或组合式拉伸，其总拉伸率控制在10-30％；

所述的不等径壁厚或等径壁厚D型铜管的加工工艺，其拉伸时所用的组合刀具是在模座左右两侧的相应部位，安装有沿着与拉伸轴向垂直方向可调整的刮刀。

所述的不等径壁厚或等径壁厚D型铜管的加工工艺，其拉伸时所用的扒皮模外形为圆形，拉伸工作部位形状近似为D型，与D型管坯“耳子”部位相对应处设有刃口。

所述的不等径壁厚或等径壁厚D型铜管的加工工艺，其拉伸时所用的整径模外形为圆形，拉伸工作部位形状为D型。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

1、本发明解决了我国目前D型铜管各项技术指标要求严格，生产难度大，全部依赖从国外进口的技术问题。

2、采用本发明的挤压-轧制成型-拉伸整径工艺所制作加工的D型铜管内外表面光滑、清洁、无开裂、起皮、夹杂、严重变形等缺陷。

3、采用本发明的工艺可以加工紫铜、白铜、高铜黄铜等D型铜管。

附图说明

图1是等径壁厚D型铜管产品形状示意图。

图2是不等径壁厚D型铜管产品成形状示意图。

具体实施方式

图1、2中，当S_弧＝S_平时是等径壁厚的D型铜管，当S_弧≠S_平时是不等径壁厚的D型铜管。结合实施例对本发明的加工工艺作进一步阐述。

实施例1：

加工制作92.3±0.5×38±0.5×8±0.5(平边)×5±0.2(弧边)mm的不等径壁厚D型紫铜管，其加工工艺如下：

熔铸：采用熔炼炉进行熔炼铸造成紫铜圆锭坯。

加热：采用加热炉加热锭坯。

挤压：采用油压机及配套的挤压模及穿孔针对加热的锭坯进行挤压，将实心的圆铸锭挤压成圆管坯，挤压速度：20～45mm/s，挤压总加工率控制在90-97％之间，挤压过程中同时采用润滑和冷却。

挤压时先将加热好的实心圆铸锭放到圆形的挤压筒内——在实心圆铸锭的后面放一个圆环形的挤压垫——填充挤压——穿孔——挤压，使挤压轴推着挤压垫和铸锭向前运动，强迫金属穿过挤压模孔与穿孔针形成的“圆环”而成为圆管坯；

精整：采用锯切设备对圆管坯进行头尾锯切。

酸洗：采用酸洗设备对精整后的圆管坯进行酸洗，溶液中硫酸浓度：20-25％，酸洗时间：15-30/min。

检查：此工序为中间检查，是对酸洗后的圆管坯进行尺寸及几何形状和表面质量进行检查，并对检查出的表面问题进行修整。

轧制成型：采用二辊周期式冷轧管机轧制，将圆管坯轧制成型D型管坯，轧制总加工率为50-80％。

轧制时先将D型芯棒穿入到圆管坯的内部，使D型芯棒与D型孔型处于设计的正确位置，再将圆管坯逐步送进到做周期往返运动的D型孔型中进行轧制，轧制周期为：送进——正轧——回轧，轧制送进量为2～8mm。

检查：此工序为中间检查，是对轧制后的D型管坯进行尺寸及几何形状和表面质量进行检查，并对检查出的表面问题进行修整。

制头：采用制头机对D型管坯进行制头，制头长度：130-150mm。

拉伸：采用拉伸机以拉伸时以空拉方式进行，先用组合刀具或扒皮模强制去除D型管坯外的“耳子”为第一道扒皮拉伸，再进行整径拉伸，总拉伸率控制在10-30％。

矫直：采用张力矫直方式在矫直机上对拉伸制品进行张力矫直。

切头：采用锯床对矫直后的制品进行切头。

清洗：采用清洗设备对切过头的制品进行高压水冲洗。

精整：对清洗后的制品再次进行精整，按合同要求切定尺、清理内外表面。

检查：此工序为成品检查，对精整后的制品按合同要求进行检查。

入库：对经过成品检查合格的D型管，按合同要求进行包装入库。

实施例2：

加工制作92.3±0.5×38±0.5×12±0.5mm(平边及弧边)的等径壁厚D型紫铜管，其工艺如下：

熔铸：采用熔炼炉进行熔炼铸造成紫铜圆锭坯。

加热：采用加热炉加热锭坯。

挤压：采用油压机及配套的挤压模及穿孔针对加热的锭坯进行挤压，将实心的圆铸锭挤压成圆管坯。挤压速度：30～45mm/s，挤压总加工率控制在90-97％之间，挤压过程中同时采用润滑和冷却。

挤压时先将加热好的实心圆铸锭放到圆形的挤压筒内——在实心圆铸锭的后面放一个圆环形的挤压垫——填充挤压——穿孔——挤压，使挤压轴推着挤压垫和铸锭向前运动，强迫金属穿过挤压模孔与穿孔针形成的“圆环”而成为圆管坯；

精整：采用锯切设备对圆管坯进行头尾锯切。

酸洗：采用酸洗设备对精整后的圆管坯进行酸洗，溶液中硫酸浓度：20-25％，酸洗时间：15-30/min。

检查：此工序为中间检查，是对酸洗后的圆管坯进行尺寸及几何形状和表面质量进行检查，并对检查出的表面问题进行修整。

轧制成型：采用二辊周期式冷轧管机轧制，将圆管坯轧制成型D型管坯，轧制总加工率为50-90％。

轧制时先将D型芯棒穿入到圆管坯的内部，使D型芯棒与D型孔型处于设计的正确位置，再将圆管坯逐步送进到做周期往返运动的D型孔型中进行轧制，轧制周期为：送进——正轧——回轧，轧制送进量为2～8mm。

检查：此工序为中间检查，是对轧制后的D型管坯进行尺寸及几何形状和表面质量进行检查，并对检查出的表面问题进行修整。

制头：采用制头机对D型管坯进行制头，制头长度：130mm-200mm。

拉伸整径：采用拉伸机以拉伸时以空拉方式进行，将组合刀具、扒皮模、整径模按次序套入D型管坯制头中一次拉伸完成，拉伸率控制在10-30％；

矫直：采用张力矫直方式在矫直机上对拉伸制品进行张力矫直。

切头：采用锯床对矫直后的制品进行切头。

清洗：采用清洗设备对切过头的制品进行高压水冲洗。

精整：对清洗后的制品再次进行精整，按合同要求切定尺、清理内外表面。

检查：此工序为成品检查，对精整后的制品按合同要求进行检查。

入库：对经过成品检查合格的D型管，按合同要求进行包装入库。

在上述两个实施例中：

所述的组合刀具是在模座左右两侧的相应部位，安装有沿着与拉伸轴向垂直方向可调整的刮刀。

所述的扒皮模外形为圆形，拉伸工作部位形状近似为D型，与D型管坯“耳子”部位相对应处设有刃口。

所述的整径模外形为圆形，拉伸工作部位形状为D型。

对于两个角部、平边与弧边不等壁厚的D型铜管，由壁厚基本对称的圆管轧制成型，金属上下的流动是非常的不平衡，所以在轧制时上下两部分的延伸系数要基本相同。而左右的金属平衡只要以对称轴作为孔型的中心线即可。

作为高压开关柜中导电用的母线材料，D型铜管就是截面积为近似“D”型的铜管材。用于高压开关设备的D型铜母线的要求与一般铜母线相比，除了对材料的导电率有着一如既往的要求之外，其特点在于形状的特殊性和公差的严格要求：

1、物理要求：材质纯度：Cu+Ag≥99.95％、电导率：≥56MS/m(20℃)。

2、机械性能：抗拉强度：300～340N/mm2、布氏强度：HB(10)81.6～107.1。

3、尺寸：

3.1.弧边壁厚(S_弧)与平边壁厚(S_平)：

3.1.1.S_弧±A、S_弧为3-10mm、A为±0.1-±1.0mm；

3.1.2.S_平±E，S_平为5-15mm，E为±0.2-±1.0mm；

3.1.3.ΔS＝S_平-S_弧、ΔS为0-5mm；

3.2.R及r角和弧度1要求：

3.2.1.弧度(1)＝100～30mm；

3.2.2.外圆角(R)＝12～4mm；

3.2.3.内圆角(r)＝10～2mm；

3.3.外形要求：B±b×H±h

3.3.1.B＝130～50mm，b＝±0.3～±0.8mm；

3.3.2.H＝60～20mm，h＝±0.3～±0.8mm。

4、直线度：≯3mm/m，同时满足直线度≯0.15mm/50mm。

5、表面质量：内外表面应光滑、清洁，不能有开裂、起皮、夹杂、严重变形等。

Claims (4)

1、一种不等径壁厚或等径壁厚D型铜管的加工工艺，除了铜加工常见加工工艺之外，其特征在于：挤压——轧制成型——拉伸整径三道加工工艺，这其中：

I、挤压

该工序将实心圆铸锭加工成圆管坯，采用油压机及配套的挤压模及穿孔针对加热的锭坯进行圆管坯挤压，挤压速度控制在20～45mm/s，挤压总加工率控制在90-97％之间；

挤压时先将加热好的实心圆铸锭放到圆形的挤压筒内——在实心圆铸锭的后面放一个圆环形的挤压垫——填充挤压——穿孔——挤压，使挤压轴推着挤压垫和铸锭向前运动，强迫金属穿过挤压模孔与穿孔针形成的“圆环”而成为圆管坯；

II、轧制成型

该工序将圆管坯轧制成不等径壁厚或等径壁厚的D型管坯，轧制总加工率控制在50-80％；

轧制时先将D型芯棒穿入到圆管坯的内部，使D型芯棒与D型孔型处于设计的正确位置，再将圆管坯逐步送进到做周期往返运动的D型孔型中进行轧制，轧制周期为：送进——正轧——回轧，轧制送进量为2～8mm，轧制的加工率相当于三次以上拉伸加工率的总和；

III、拉伸整径

该工序将不等径壁厚或等径壁厚的轧制的D型管坯拉伸整径成符合设计要求的D型铜管，拉伸整径时以空拉方式进行：

i、分道次拉伸

先用组合刀具或扒皮模强制去除D型管坯外的“耳子”为第一道扒皮拉伸，再进行整径拉伸；

ii、组合式拉伸

将组合刀具、扒皮模、整径模按次序套入D型管坯制头中一次拉伸完成；

无论分道次拉伸或组合式拉伸，其总拉伸率控制在10-30％。

2、根据权利要求1所述的不等径壁厚或等径壁厚D型铜管的加工工艺，其特征在于：其拉伸时所用的组合刀具是在模座左右两侧的相应部位，安装有沿着与拉伸轴向垂直方向可调整的刮刀。

3、根据权利要求1所述的不等径壁厚或等径壁厚D型铜管的加工工艺，其特征在于：其拉伸时所用的扒皮模外形为圆形，拉伸工作部位形状近似为D型，与D型管坯“耳子”部位相对应处设有刃口。

4、根据权利要求1所述的不等径壁厚或等径壁厚D型铜管的加工工艺，其特征在于：其拉伸时所用的整径模外形为圆形，拉伸工作部位形状为D型。

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