CN106736296A - 钛质三通管及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于输水环境的钛质三通管的生产方法，它包括步骤：制坯管—冷胀成型—开孔—二次成型—整形—接侧管—安装接头，一种钛质三通管，它包括主管，主管上设有支管，支管的开口处焊接有侧管，侧管的管端处安装有管接头，其采用纯钛管冷加工成型制成薄壁的三通管，保持了钛材耐蚀性、低密度、高比强度等各方面的优异性能，克服了在液体汇合处无法设置焊缝的技术难题，避免通过法兰盘焊接等非三通方式连接，管端设置有钛合金法兰型管接头，实现输水管道的直接连接，液体输送阻力小，占用空间小，整体重量小，输水效率高，安装高效快捷，维护方便成本低，可广泛应用于输水环境。

Description

钛质三通管及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种管件，具体地说是涉及一种钛质管件，特别是涉及一种钛质三通管及其生产方法。
背景技术
钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半，钛虽然稍稍比铝重一点，它的硬度却比铝大2倍。在宇宙火箭和导弹中，就大量用钛代替钢铁。钛能与铁、铝、钒或钼等其他元素熔成合金，造出高强度的轻合金，在各方面有着广泛的应用，包括航天（喷气发动机、导弹及航天器）、军事、工业程序（化工与石油制品、海水淡化及造纸）、汽车、农产食品、医学（义肢、骨科移植及牙科器械与填充物）、运动用品、珠宝及手机等等。钛的耐热性很好，熔点高达1668℃。钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50％～60％，断面收缩率可达70％～80％，但强度低，不宜作结构材料。钛中杂质的存在，对其机械性能影响极大，特别是间隙杂质（氧、氮、碳）可大大提高钛的强度，显著降低其塑性。钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。钛最有用的两个特性是，抗腐蚀性，及金属中最高的强度－重量比。在常温下，钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。在非合金的状态下，钛的强度跟某些钢相若，但却还要轻45%。钛不怕海水，有人曾把一块钛沉到海底，五年以后取上来一看，上面粘了许多小动物与海底植物，却一点也没有生锈，依旧亮闪闪的。
钛管以其高耐蚀性、低密度和高比强度等优异性能，在海洋工程、航空工程中得到了广泛的应用。其目标方向是大口径、薄壁化、轻量化发展。
目前的应用形式主要为直管或者盘管。而在多管连接时，采用钛制法兰或者其他材质的厚壁三通管。这样的连接方式，增加了结构的重量；冗余的结构，无法发挥钛材本身的超耐腐蚀性、低密度、高比强度等优异的特性，成为了整个输水***中的薄弱环节，提高了维护成本。液体输送通过法兰盘焊接等非三通方式连接，会对液体输送形成阻力，降低了液体输送的效率。若仅仅对薄壁的钛管进行焊接连成三通管，由于三通的合流区域受到的液体冲刷最为严重，则焊缝耐冲刷性能低，容易破裂，其寿命不具有优势。故而，几乎所有材料的三通管，都不会在液体汇合的地方设置焊缝。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于输水环境的钛质三通管及其生产方法。
本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种钛质三通管的生产方法，它包括以下步骤：
⑴制坯管：采用纯钛在管端整形机中加工出坯管作为主管；
⑵冷胀成型：将由步骤⑴获得的主管置于管端整形机的模具中，于常温条件下在主管上按设定点，由管壁的内侧向外侧，挤压出雏形泡；
⑶开孔：以平行于主管中轴线的方向切割雏形泡的顶端，形成与主管连通的支管坯；
⑷二次成型：再次采用步骤⑵的方法，将支管坯开口扩大为所需的设定大小，并同时调整支管坯的角度；
⑸整形：对支管坯的开口进行修整，即得到支管；
⑹接侧管：通过环焊的方式将侧管连接于支管的开口处，打磨焊缝；
⑺安装接头：在侧管的管端处安装钛合金法兰型管接头，即得到成品。
本发明所述的模具包括外模具、内模具，所述的内模具包括圆柱体，圆柱体上设有挤压榫，圆柱体、挤压榫皆采用弹性材料制成，弹性材料的内模具使挤压时管体受力均匀，避免管壁挤压损伤导致的成型失败，圆柱体的直径即为主管的内径，所述的外模具为圆筒形，且外模具上与支管的对应部位连接有冷胀室，冷胀室为空心的圆柱体形，其底端与外模具连通，其顶端不开口，即为雏形泡（支管坯）预留出挤压空间，管体受外模具、内模具的双向挤压，按着内模具的特定方向变形的同时收到外模具的变形限制，方可得到特定形状的形变，冷胀室的内径即为支管的外径。
本发明所述的主管、支管、侧管的厚度为0.5㎜～1.0㎜；所述的支管的开口的直径、侧管的管径与主管的管径相同。
本发明所述的内模具采用尼龙材料制成，外模具为钢质圆筒。
一种由上述方法制成的钛质三通管，它包括主管，主管上设有支管，支管的开口处焊接有侧管，侧管的管端处安装有管接头，所述的主管、支管、侧管的厚度为0.5㎜～1.0㎜，外径为38.1㎜～50.8㎜；所述的侧管的中心线与主管的中心线的夹角呈45°～90°。
本发明所述的管接头为钛合金法兰型管接头。
由于采用上述技术方案，本发明较好的实现了发明目的，其采用纯钛管冷加工成型制成薄壁的三通管，保持了钛材耐蚀性、低密度、高比强度等各方面的优异性能，克服了在液体汇合处无法设置焊缝的技术难题，避免通过法兰盘焊接等非三通方式连接，管端设置有钛合金法兰型管接头，实现输水管道的直接连接，液体输送阻力小，占用空间小，整体重量小，输水效率高，安装高效快捷，维护方便成本低，可广泛应用于输水环境，特别是纯水或含盐水的集送。
附图说明
图1是本发明的生产方法中步骤⑴至步骤⑸的形变结构示意图；
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
由图1、图2可知，一种钛质三通管的生产方法，它包括以下步骤：
⑴制坯管：采用纯钛在管端整形机中加工出坯管作为主管1；
⑵冷胀成型：将由步骤⑴获得的主管1置于管端整形机的模具中，于常温条件下在主管1上按设定点，由管壁的内侧向外侧，挤压出雏形泡；
⑶开孔：以平行于主管1中轴线的方向切割雏形泡的顶端，形成与主管1连通的支管坯；
⑷二次成型：再次采用步骤⑵的方法，将支管坯开口扩大为所需的设定大小，并同时调整支管坯的角度；
⑸整形：对支管坯的开口进行修整，即得到支管2；
⑹接侧管：通过环焊的方式将侧管3连接于支管2的开口处，打磨焊缝；
⑺安装接头：在侧管3的管端处安装钛合金法兰型管接头4，即得到成品。
本发明所述的模具包括外模具、内模具，所述的内模具包括圆柱体，圆柱体上设有挤压榫，圆柱体、挤压榫皆采用弹性材料制成，弹性材料的内模具使挤压时管体受力均匀，避免管壁挤压损伤导致的成型失败，圆柱体的直径即为主管1的内径，所述的外模具为圆筒形，且外模具上与支管2的对应部位连接有冷胀室，冷胀室为空心的圆柱体形，其底端与外模具连通，其顶端不开口，即为雏形泡（支管坯）预留出挤压空间，管体受外模具、内模具的双向挤压，按着内模具的特定方向变形的同时收到外模具的变形限制，方可得到特定形状的形变，冷胀室的内径即为支管2的外径。
本发明所述的主管1、支管2、侧管3的厚度为0.5㎜～1.0㎜（本实施例为0.5㎜）；所述的支管2的开口的直径、侧管3的管径与主管1的管径相同。
本发明所述的内模具采用尼龙材料制成，外模具为钢质圆筒。
一种由上述方法制成的钛质三通管，它包括主管1，主管1上设有支管2，支管2的开口处焊接有侧管3，侧管3的管端处安装有管接头4，所述的主管1、支管2、侧管3的厚度为0.5㎜～1.0㎜（本实施例为0.5㎜），外径为38.1㎜～50.8㎜（本实施例为38.1㎜）；所述的侧管3的中心线与主管1的中心线的夹角呈45°～90°（本实施例为45°）。
本发明所述的管接头4为钛合金法兰型管接头。
实施例2：
本实施例中的主管1、支管2、侧管3的厚度为1.0㎜，外径为50.8㎜。
余同实施例1。
实施例3：
本实施例中的主管1、支管2、侧管3的厚度为0.75㎜，外径为40.0㎜。
余同实施例1。

Claims (7)

1.一种钛质三通管的生产方法，其特征是它包括以下步骤：
⑴制坯管：采用纯钛在管端整形机中加工出坯管作为主管；
⑵冷胀成型：将由步骤⑴获得的主管置于管端整形机的模具中，于常温条件下在主管上按设定点，由管壁的内侧向外侧，挤压出雏形泡；
⑶开孔：以平行于主管中轴线的方向切割雏形泡的顶端，形成与主管连通的支管坯；
⑷二次成型：再次采用步骤⑵的方法，将支管坯开口扩大为所需的设定大小，并同时调整支管坯的角度；
⑸整形：对支管坯的开口进行修整，即得到支管；
⑹接侧管：通过环焊的方式将侧管连接于支管的开口处，打磨焊缝；
⑺安装接头：在侧管的管端处安装钛合金法兰型管接头，即得到成品。
2.根据权利要求1所述的钛质三通管的生产方法，其特征是所述的模具包括外模具、内模具，所述的内模具包括圆柱体，圆柱体上设有挤压榫，所述的圆柱体、挤压榫皆采用弹性材料制成，圆柱体的直径即为主管的内径，所述的外模具为圆筒形，且外模具上与支管的对应部位连接有冷胀室，冷胀室为空心的圆柱体形，其底端与外模具连通，其顶端不开口，冷胀室的内径即为支管的外径。
3.根据权利要求1所述的钛质三通管的生产方法，其特征是所述的模具包括外模具、内模具，所述的内模具包括圆柱体，圆柱体上设有挤压榫，所述的圆柱体、挤压榫皆采用弹性材料制成，圆柱体的直径即为主管的内径，所述的外模具为圆筒形，且外模具上与支管的对应部位连接有冷胀室，冷胀室为空心的圆柱体形，其底端与外模具连通，其顶端不开口，冷胀室的内径即为支管的外径。
4.根据权利要求2所述的钛质三通管的生产方法，其特征是所述的内模具采用尼龙材料制成，外模具为钢质圆筒。
5.根据权利要求3所述的钛质三通管的生产方法，其特征是所述的内模具采用尼龙材料制成，外模具为钢质圆筒。
6.一种钛质三通管，其特征是它包括主管，主管上设有支管，支管的开口处焊接有侧管，侧管的管端处安装有管接头，所述的主管、支管、侧管的厚度为0.5㎜～1.0㎜，外径为38.1㎜～50.8㎜；所述的侧管的中心线与主管的中心线的夹角呈45°～90°。
7.根据权利要求6所述的钛质三通管，其特征是所述的管接头为钛合金法兰型管接头。
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