CN201516449U - 高强度直缝对焊三通模具 - Google Patents

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李玉卓
岳莎莎
李烨峥
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石荣满
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常增顺
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Abstract

本实用新型是一种大口径厚壁三通的高强度直缝对焊三通模具，涉及用非轧制的方式生产金属管和压制件的制作技术领域。它主要由上模(1)、下模(2)、附模(3)组成；上模(1)和下模(2)上下相对，上模(1)两端有安装孔I(4)和吊耳I(5)；下模(2)两端由紧定螺钉(8)各连接有附模(3)，下模(2)两侧各有吊耳II(7)，下面有安装孔II(6)，在吊耳II(7)的下部，装有紧定螺钉(8)。用本模具生产的高强度直缝对焊三通，焊缝变形较小、主支管壁厚均匀、局部补强效果好、成形质量高。

Description

高强度直缝对焊三通模具
技术领域
本实用新型是一种大口径厚壁三通的高强度直缝对焊三通模具，涉及用非轧制的方式生产金属管和压制件的制作技术领域。
背景技术
国内大口径挤压三通的生产多数是半经验方式，加工精度差、效率低、成型率不高。现有大口径厚壁三通的加工工艺，主要包括压扁、鼓包、开孔拉拔、整形、坡口等工序。其中，鼓包工序均需反复重复3次以上，才能够满足三通对主管、支管高度要求；拉拔工序需要进行2次以上，才能加工出所需三通毛坯。为保证鼓包时支管具有足够的高度，坯管下料余量普遍偏大。因此，目前大口径厚壁三通的加工工艺模具结构存在一定缺陷，挤压成形难度大，工序复杂，操作难度大，存在原材料和能源浪费，效率低、成品率差、成本高。
此工艺下，为满足三通补强要求，通常需要增加毛坯圆管下料尺寸，毛坯径向尺寸增加，毛坯圆管压扁后，高度过大，挤压力要求增高，受压力机行程受限，因而采用增加径向尺寸进行三通生产的企业加工Dn1000mm以上的大口径三通均存在一定的困难。而且，挤压时，容易造成毛坯管压扁后从中部塌陷，余料过大，成形时，肩部金属材料淤积，很容易形成褶皱、主支管肩部异常肥厚。为此，部分采用增加毛坯径向尺寸余量的方法对主支管肩部补足金属，从而避免由于径向尺寸过大造成的质量缺陷。根据金属热加工原理和高强度管线钢的性能特点，轴向尺寸过大，容易造成毛坯三通端部皱缩、塌陷；余量过小，则难以补足主支管肩部金属流动造成的形变。而且，根据热压成形的工艺特点，挤压过程中，毛坯金属不仅在竖直方向流动，在主支管肩部，其一方面是向下流动，一方面受下模主支管过渡区支反力作用，有沿凹模径向向两侧流动的趋势，同时，毛坯内外表面以及内部金属，受模具摩擦作用、润滑条件以及金属内部位错、钉扎等作用影响，也呈现出一定的不规则。热压三通工艺的另外一个突出特点是环境温度变化大、毛坯温度差别大，挤压过程中，毛坯内外表面存在较大温度差别，鼓包拉拔时，因工艺需要，需要对坯管上部进行热处理，挤压时，毛坯外部很快冷却，毛坯和模具摩擦作用、内部金属摩擦力均会产生较大热量，毛坯金属存在复杂的动态再结晶、加工硬化等过程，坯管经多次加热，管线钢组织成分发生变化，晶粒粗大，机械性能下降。因此，大口径直缝对焊三通在满足成形所需条件的情况下，同时需要保持焊缝位置化学成分、强度、冲击韧性等机械性能要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于设计一种焊缝变形较小、主支管壁厚均匀、局部补强效果好、成形质量高的高强度直缝对焊三通模具。
本实用新型毛坯主管上下变形均匀、整齐，焊缝部位金属流动性较小、尺寸变化规则，机械性能较高。采用径向和轴向补偿支管和主支管肩部金属，可以弥补现有工艺毛坯金属径向变形率较大、成形质量差的缺点。拉拔头调心性能好，能够保证毛坯支管多次加工的定位精度，强度高、承载力强，能够获得支管壁厚较均匀的高强度厚壁三通。采用本实用新型对现有油气管道热压三通模具改进，成形质量高、简单易行、操作方便、经济合理。
本直缝对焊三通挤压成形所用的成形模具如图1、图2所示，主要由上模、下模、附模等组成。上模和下模上下相对，上模两端有安装孔I 和吊耳I ；下模两端由紧定螺钉各连接有附模，下模两侧各有吊耳II ，下面有安装孔II ，在吊耳II 的下部，装有紧定螺钉。
其中：
上模下部为横向半管形中空，是半径为0.5倍的三通公称直径+5～20mm半管形中空的矩形模具钢板；
下模如图3、图4所示，下模上部为横向半管形中空，是半径为0.5倍的三通公称直径+5～20mm半管形中空的矩形模具钢板，且半管形中空的中部有向下贯通的圆孔；
附模如图5、图6所示，附模上中部有半管形中空，是半径为0.5倍的三通公称直径+5～20mm半管形中空的矩形钢板，底端两侧装有挂钩，附模与下模轴向平行方向长度为100～200mm；
拉拔头如图7、图8所示，拉拔头为扁平圆锥形，其中部竖直方向设有矩形通槽，在通槽两边各有一与之垂直的弧形槽；拉拔头上两边各装有一支耳，丁字形拉拔杆为扁圆头丁字形。
将附模通过两侧底端两侧装有挂钩固定在下模两端，使附模内凹底面略高出下模内凹底面一定距离，拧紧紧定螺钉。
上模用吊耳I 、下模用吊耳II 吊运，上模通过安装孔I 用螺栓固定在压力机机座上部，下模通过安装孔II 用螺栓固定在压力机机座下部。上模和下模两者之间留出适当距离，在下模内壁刷涂润滑剂。
本实用新型毛坯主管上下变形均匀、整齐，焊缝部位金属流动性较小、尺寸变化规则，机械性能较高。采用径向和轴向补偿支管和主支管肩部金属，可以弥补现有工艺毛坯金属径向变形率较大、成形质量差的缺点。拉拔头调心性能好，能够保证毛坯支管多次加工的定位精度，强度高、承载力强，能够获得支管壁厚较均匀的高强度厚壁三通。采用本实用新型对现有油气管道热压三通模具改进，成形质量高、简单易行、操作方便、经济合理。
附图说明
图1高强度直缝对焊三通模具主视图
图2高强度直缝对焊三通模具A-A向结构剖视图
图3下模主视图
图4下模右视图
图5附模主视图
图6附模右视图
图7拉拔头主视图半剖视图
图8拉拔头右视图半剖视图
其中1-上模         2-下模
    3-附模         4-安装孔I
    5-吊耳I        6-安装孔II
    7-吊耳II       8-紧定螺钉
    9-挂钩         10-拉拔头
    11-通槽        12-弧形槽
    13-支耳        14-拉拔杆
    15-三通毛坯
具体实施方式
实施例.下面结合附图进一步说明本实用新型。本例是对WPHY70，Φ1067×42mm三通的模具。
如图1、图2所示，高强度直缝对焊三通模具主要由上模1、下模2、附模3等组成。上模1和下模2上下相对，上模1两端有安装孔I 4和吊耳I 5；下模2两端由紧定螺钉8各连接有附模3，下模2两侧各有吊耳II 7，下面有安装孔II 6，在吊耳II 7的下部，装有紧定螺钉8。
其中：
上模1下部为横向半管形中空，是半径为0.5倍的三通公称直径+15mm半管形中空的矩形模具钢板；
下模2如图3、图4所示，下模2上部为横向半管形中空，是半径为0.5倍的三通公称直径+15mm半管形中空的矩形模具钢板，且半管形中空的中部有向下贯通的圆孔；
附模3如图5、图6所示，附模3上中部有半管形中空，是半径为0.5倍的三通公称直径+15mm半管形中空的矩形钢板，底端两侧装有挂钩9，附模3与下模2轴向平行方向长度为200mm；
拉拔头10如图7、图8所示，其特征在于：拉拔头10为扁平圆锥形，其中部竖直方向设有矩形通槽11，在通槽11两边各有一与之垂直的弧形槽12；拉拔头10上两边各装有一支耳13，丁字形拉拔杆14为扁圆头丁字形。
将附模3通过两侧底端两侧装有挂钩9固定在下模2两端，使附模3内凹底面略高出下模2内凹底面一定距离，拧紧紧定螺钉8。
上模1用吊耳15、下模2用吊耳II 7吊运，上模1通过安装孔I 4用螺栓固定在压力机机座上部，下模2通过安装孔II 6用螺栓固定在压力机机座下部。上模1和下模2两者之间留出适当距离，在下模2内壁刷涂润滑剂。
将毛坯圆管压制成扁管，加热至1000℃保温30min以上，将其放入装配好的模具，起动压力机，上模1下压，扁管中部鼓起，重复该过程，直至扁管高度符合三通支管要求，冷却后，在毛坯中部鼓起位置开口，制成三通毛坯15。
三通毛坯15加热至1000℃保温30min以上，将其放入装配好的模具，用吊运杆深入支耳13，将拉拔头10平行送至三通毛坯15中部，放下拉拔头10，并抽出吊运杆。拉拔杆14沿通槽11送进拉拔头10，转动拉拔杆14并使之准确卡装在弧形槽12中。
装配好后，起动压力机下压，上模1随之开始下行，与此同时，牵引拉拔杆14、上模1和拉拔杆14运动速度保持适当均衡，拉拔头10受拉拔杆14的牵引力下行，上模1和下模2合模后，拉拔头10随之由三通毛坯15抽出。
本例中，三通材料：WPHY70；三通尺寸：Φ1067×42mm；坯管尺寸：Φ1300×40×1610mm；三通毛坯15最大增厚≥52mm；
高强度直缝对焊三通模具：规格Φ1087×40mm；上模1、下模2外观尺寸：1750×1400×850mm；附模外观尺寸1600×20×600
用本例的模具生产的高强度直缝对焊三通焊缝变形较小、主支管壁厚均匀、局部补强效果好、成形质量高。

Claims (5)

1.一种大口径厚壁三通的高强度直缝对焊三通模具，其特征是它主要由上模(1)、下模(2)、附模(3)组成；上模(1)和下模(2)上下相对，上模(1)两端有安装孔I(4)和吊耳I(5)；下模(2)两端由紧定螺钉(8)各连接有附模(3)，下模(2)两侧各有吊耳II(7)，下面有安装孔II(6)，在吊耳II(7)的下部，装有紧定螺钉(8)。
2.根据权利要求1所述的高强度直缝对焊三通模具，其特征是所述上模(1)为下部为横向半管形中空，是半径为0.5倍的三通公称直径+5～20mm半管形中空的矩形模具钢板。
3.根据权利要求1所述的高强度直缝对焊三通模具，其特征是所述下模(2)为上部为横向半管形中空，是半径为0.5倍的三通公称直径+5～20mm半管形中空的矩形模具钢板，且半管形中空的中部有向下贯通的圆孔。
4.根据权利要求1所述的高强度直缝对焊三通模具，其特征是所述附模(3)为上中部有半管形中空，是半径为0.5倍的三通公称直径+5～20mm半管形中空的矩形钢板，底端两侧装有挂钩(9)，附模(3)与下模(2)轴向平行方向长度为100～200mm。
5.根据权利要求1所述的高强度直缝对焊三通模具，其特征是所述拉拔头(10)为扁平圆锥形，其中部竖直方向设有矩形通槽(11)，在通槽(11)两边各有一与之垂直的弧形槽(12)；拉拔头(10)上两边各装有一支耳(13)，丁字形拉拔杆(14)为扁圆头丁字形。
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