專利名稱：一種金屬管材的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬管材的加工方法。
背景技術(shù)：
金屬管材的應(yīng)用范圍非常廣泛?，F(xiàn)有技術(shù)中，制造金屬管材的方法主要有軟態(tài)管成形法和帶材成形焊接法兩種。軟態(tài)管成形法是目前普遍使用的方法，該方法首先將擠壓或拉拔后的硬態(tài)盤管送入連續(xù)爐或井式退火爐進(jìn)行光亮退火，然后將退火后的軟態(tài)盤管導(dǎo)入成形機(jī)再進(jìn)行管材壓力加工。但是，經(jīng)過這種方法加工獲得的管材會產(chǎn)生嚴(yán)重的加工硬化，使后道次加工無法進(jìn)行。因此，為完成產(chǎn)品加工，就必須反復(fù)的進(jìn)行管材的離線退火及壓力加工，導(dǎo)致生產(chǎn)金屬管材的工序多、成本高、占地大，且生產(chǎn)效率較低。 帶材成形焊接法是將帶材進(jìn)行滾壓刻紋處理后，按焊管工藝成形焊接而成。這種方法工藝簡單，生產(chǎn)效率高。但由于它采用精制帶材為原料，造成生產(chǎn)成本較高。此外，由于有縫金屬管材固有的缺陷，很多工業(yè)應(yīng)用一般不選用有縫金屬管材，因此這種方法在工業(yè)生產(chǎn)的使用中受到很大的限制。有鑒于此，亟待針對上述技術(shù)問題，另辟蹊徑地設(shè)計(jì)一種金屬管材的加工方法，既避免加工過程中產(chǎn)生加工硬化,又提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本,并且減少加工工序。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種金屬管材的加工方法，其能夠通過簡單的加工工藝、便捷的操作實(shí)現(xiàn)金屬管材的加工，并且能避免加工過程中金屬管材產(chǎn)生加工硬化，提高金屬管材的生產(chǎn)效率、降低其生產(chǎn)成本。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種金屬管材的加工方法，包括如下步驟I)將金屬管從環(huán)境溫度加熱至工作溫度；2)在所述工作溫度下，對所述金屬管進(jìn)行熱壓力加工；3)將所述金屬管快速冷卻至環(huán)境溫度。優(yōu)選地，所述步驟2)中熱壓力加工具體為旋壓或軋制或拉拔。優(yōu)選地，所述步驟I)之前還包括步驟O)將金屬管矯直。優(yōu)選地，所述步驟O)至步驟3)為在線連續(xù)完成的步驟。優(yōu)選地，所述步驟I)中的所述工作溫度的范圍為150°C至950°C。優(yōu)選地，所述步驟I)中的升溫速度范圍為400°C /秒至1100°C /秒。優(yōu)選地，所述步驟I)采用卡電電阻加熱，或者采用電路加熱，或者采用電感應(yīng)線圈加熱。優(yōu)選地，所述步驟3)中快速冷卻的降溫速度范圍為50°C /秒至570°C /秒。優(yōu)選地，所述步驟3)中采用冷卻介質(zhì)浴槽快速冷卻，或者采用冷卻介質(zhì)噴淋快速冷卻。優(yōu)選地，所述步驟O)至步驟3)在一臺設(shè)備上完成。本發(fā)明提供一種金屬管材的加工方法，其首先將金屬管從環(huán)境溫度加熱至工作溫度，然后在工作溫度下對金屬管進(jìn)行熱壓力加工，最后將金屬管快速冷卻至環(huán)境溫度。采用上述加工方法僅通過對金屬管加熱-熱加工-快速冷卻這三個(gè)簡單的步驟即實(shí)現(xiàn)了金屬管材的加工，與現(xiàn)有技術(shù)中金屬管材的冷加工方法相比，這種熱加工方法避免了金屬管材產(chǎn)生加工硬化，進(jìn)而提高了金屬管材的生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本 ，并且整個(gè)金屬管材的加工方法具有加工工藝簡單、操作方便的特點(diǎn)。
圖I為本發(fā)明所提供金屬管材的加工方法的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心為提供一種金屬管材的加工方法，該方法加工工藝簡單、操作方便，既能夠避免加工過程中金屬管材產(chǎn)生加工硬化，又能提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。請參考圖1，圖I為本發(fā)明所提供金屬管材的加工方法的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。在一種具體實(shí)施方式
中，如圖I所示，本發(fā)明提供一種金屬管材的加工方法，該方法具體包括如下步驟Sll :將金屬管從環(huán)境溫度加熱至工作溫度。具體的方案中，該工作溫度可以是高于金屬管材的再結(jié)晶溫度，并且低于金屬管材的熔點(diǎn)。這樣，能夠使金屬管材在后續(xù)熱壓力加工過程中產(chǎn)生再結(jié)晶，同時(shí)又能避免金屬管在熱壓力加工時(shí)熔化。當(dāng)然，工作溫度也可以略低于再結(jié)晶溫度。S12 :在工作溫度下對金屬管進(jìn)行熱壓力加工。在工作溫度下進(jìn)行熱壓力加工是對金屬管材進(jìn)行熱加工，熱加工時(shí)產(chǎn)生的加工硬化很快被再結(jié)晶產(chǎn)生的軟化所抵消，因而熱加工不會造成加工硬化。加工硬化是金屬在變形過程中阻礙變形的變形抗力的關(guān)鍵因素之一，消除了加工硬化，就極大地降低了變形抗力，使金屬管材的變形難度大大減小。同時(shí)，熱加工會使金屬的屈服強(qiáng)度等參數(shù)大大降低，例如3A21鋁合金(H114狀態(tài))在25°C時(shí)的屈服強(qiáng)度為130MPa，而370°C時(shí)，屈服強(qiáng)度僅為15MPa，降為25°C時(shí)的11.5%。屈服強(qiáng)度也是金屬在變形過程中阻礙變形的變形抗力的關(guān)鍵因素之一，因此，降低金屬管材的屈服強(qiáng)度，也能夠降低金屬管材的變形抗力，使其變形難度減小。此外，熱加工還可以使粗大的樹枝晶或柱狀晶破碎，從而使組織致密、成分均勻、晶粒細(xì)化、力學(xué)性能提高，以避免裂紋或橘皮等缺陷的產(chǎn)生。S13 :將金屬管快速冷卻至環(huán)境溫度。將熱壓力加工后的金屬管快速冷卻至環(huán)境溫度，能夠便于后續(xù)纏繞收線等處理過程的實(shí)施。
由上述工作過程可知，上述方法僅通過對金屬管加熱-熱加工-快速冷卻這三個(gè)簡單的步驟即實(shí)現(xiàn)了金屬管材的加工，與現(xiàn)有技術(shù)中金屬管材的冷加工方法相比，這種熱加工方法既避免了金屬管材產(chǎn)生加工硬化，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，并且提高了金屬管材的生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本，整個(gè)加工方法具有加工工藝簡單、操作方便的特點(diǎn)。還可以進(jìn)一步設(shè)置上述金屬管材的加工方法的具體步驟。 在另一種具體實(shí)施方式
中，上述金屬管材的加工方法的步驟S 12中熱壓力加工可以具體為旋壓。采用旋壓的方法能夠簡單、方便地實(shí)現(xiàn)金屬管的壓力加工，當(dāng)然，上述金屬管材的熱加工并不僅限于旋壓，還可以具體為軋制、拉拔等方法。此外，上述金屬管材的熱加工還可以具體為旋壓、軋制和拉拔三者中的兩者相結(jié)合的加工過程。用戶可以根據(jù)實(shí)際需要自行選擇。由于壓力加工的具體方法為現(xiàn)有技術(shù)較為成熟的技術(shù)，在此不再贅述。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述金屬管材的加工方法的步驟Sll之前還可以設(shè)有步驟SlO :將金屬管矯直。將金屬管矯直，以使加熱之前的金屬管保證較高的直線度，為金屬管材加工做了充分的準(zhǔn)備工作，使經(jīng)過后續(xù)加熱、熱加工、冷卻之后直接得到高質(zhì)量、高精度的成品。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述步驟SlO至步驟S13可以為在線連續(xù)完成的步驟。在線連續(xù)作業(yè)，即是金屬管在整個(gè)加工過程中只需一次放入加工流水線就能連續(xù)完成整個(gè)加工過程，中間無需離線加工的步驟。為了實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)作業(yè)，上述加熱裝置也應(yīng)當(dāng)是在線加熱裝置，即用多臺在線加熱設(shè)備代替了現(xiàn)有技術(shù)中一臺離線退火設(shè)備，相比較現(xiàn)有技術(shù)，使得金屬管在線加熱后，無需離線退火工序，而是直接進(jìn)行熱壓力加工。在線加熱裝置的造價(jià)僅為離線退火設(shè)備的十幾分之一，并且離線退火設(shè)備的啟動費(fèi)用相對很高，在線加熱的啟動費(fèi)幾乎可以忽略不計(jì)，尤其在開工率不足的情況下，可以僅開啟多臺在線加熱設(shè)備中的一臺或幾臺，這就避免了設(shè)備使用率低下的資源浪費(fèi)，同時(shí)還節(jié)約了離線退火設(shè)備的占地、中轉(zhuǎn)、配備人員等問題，提高了物料周轉(zhuǎn)速度和生產(chǎn)效率。因此，上述在線連續(xù)作業(yè)的加工方法大大簡化了加工工序，提高了生產(chǎn)效率，并且還大大降低了生產(chǎn)成本。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述金屬管材加工方法中的步驟Sll中工作溫度的范圍可以具體為150°C至950°C。該工作溫度由金屬管材的材料本身、加工方法和產(chǎn)品規(guī)格等因素決定，上述工作溫度的范圍能夠滿足鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金等硬態(tài)管的加熱要求。例如，加工鋁光管時(shí)，可以將其加熱至420°C，加工磷脫氧銅管時(shí)，可以將其加熱至7000C ;另外，加工厚度較大的管材時(shí)的工作溫度要大于加工厚度較小的管材時(shí)的工作溫度；此外，不同的熱壓力加工方法也需要不同的工作溫度。用戶可以根據(jù)實(shí)際需要自行選擇。對于金屬管材的加工，金屬管的加熱速度和冷卻速度與金屬管材的生產(chǎn)速度密切相關(guān)，因此必須正確而合理地設(shè)定。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述步驟Sll中的升溫速度范圍可以為400°C /秒至1100°C /秒。另一種方案中，上述步驟S13中快速冷卻的降溫速度范圍可以為50°C /秒至570°C / 秒。
采用上述加熱速度，能夠快速地將金屬管從環(huán)境溫度加熱到工作溫度，以滿足隨后緊接著的在線熱壓力加工；采用上述冷卻速度，能夠滿足隨后緊接著在線纏繞收線的步驟，即對管材進(jìn)行在線繞卷或定尺切斷，以方便后續(xù)深加工或物流運(yùn)輸。當(dāng)然，上述快速冷卻的降溫速度還可以為其他范圍。更進(jìn)一步的方案中，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，當(dāng)上述升溫速度范圍為400°C /秒至1100°C /秒，且上述降溫速度范圍為50°C /秒至570°C /秒時(shí)，能夠保證金屬管在整個(gè)加工過程中以20m/min至150m/min的線速度在線連續(xù)通過各個(gè)步驟，即實(shí)現(xiàn)金屬管的生產(chǎn)速度為20m/min至150m/min,從而保證了較大的生產(chǎn)效率。還可以進(jìn)一步設(shè)置上述加工方法對金屬管的加熱方法和冷卻方法。進(jìn)一步的方案中，上述金屬管材的加工方法中的步驟Sll可以采用卡電電阻加熱，或者采用電路加熱，或者采用電感應(yīng)線圈加熱。采用上述加熱方法能夠快速、高效地將金屬管加熱到工作溫度，整個(gè)過程簡單、方便。當(dāng)然，也可以采用其他方法加熱。進(jìn)一步的方案中，上述步驟S13可以采用冷卻介質(zhì)浴槽快速冷卻，或者采用冷卻介質(zhì)噴淋快速冷卻。具體地，上述冷卻介質(zhì)可以采用水，或者乳化液，或者油等等。采用上述快速冷卻方法充分考慮了在線連續(xù)作業(yè)和金屬熱加工的因素，能夠連續(xù)、快速有效地實(shí)現(xiàn)熱加工金屬管的冷卻。當(dāng)然，也可以采用液氮快速冷卻等其他方法冷卻，當(dāng)采用液氮快速冷卻時(shí)，其冷卻降溫速度最小為550°C /秒，其降溫速度的最大值非常大，這樣能夠進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，但是這種冷卻方式風(fēng)險(xiǎn)較大、成本較高，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要自行選擇。在另一種具體實(shí)施方式
中，上述步驟SlO至步驟S13可以在一臺設(shè)備上完成。 這樣，在同一臺設(shè)備上完成所有加工步驟能夠更進(jìn)一步提高金屬管材的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。當(dāng)然，并非所有型號的管材都能夠在一臺設(shè)備上完成，這種方法適合于規(guī)格較小的管材搭配較大的加工設(shè)備的情況。下面列舉兩個(gè)具體實(shí)例來描述上述金屬管材的加工方法。鋁管的加工將在盤拉機(jī)上拉拔到Φ 10. 15X0. 72mm的3003鋁光管，送入已集成在線加熱和快速冷卻裝置的硬態(tài)管成形機(jī)，一道次連續(xù)完成以下步驟由電感應(yīng)線圈加熱至420°C,并緊接著進(jìn)行高速旋壓成形,成型線速度為40m/min,制品為齒高為O. 18mm的Φ7Χ0. 6mm內(nèi)螺紋鋁管，然后導(dǎo)入筒狀水噴淋快速降溫裝置，完成降溫至環(huán)境溫度，進(jìn)行在線繞卷。經(jīng)試驗(yàn)證明上述過程是成功的。而采用普通硬態(tài)管成型機(jī)進(jìn)行冷加工同樣規(guī)格的光管，生產(chǎn)同樣規(guī)格的內(nèi)螺紋鋁管時(shí)，成型線速度僅為23m/min。兩種方式生產(chǎn)的內(nèi)螺紋鋁管經(jīng)過測試，證實(shí)各項(xiàng)主要性能并無明顯區(qū)別?？梢?，采用熱加工的內(nèi)螺紋鋁管，生產(chǎn)效率提高78 %，并且無需離線退火，加工工序簡單。銅管的加工將在盤拉機(jī)上拉拔到Φ 12. 7X0. 39mm的TP2磷脫氧銅管送入已集成在線加熱和快速冷卻裝置的硬態(tài)管成形機(jī)，一道次連續(xù)完成以下步驟由電感應(yīng)線圈加熱至700°C，并緊接著進(jìn)行高速旋壓成形，成型線速度為55m/min，制品為齒高為O. 29mm的Φ9. 52內(nèi)螺紋銅管，然后導(dǎo)入筒狀水噴淋快速降溫裝置，完成降溫至環(huán)境溫度，進(jìn)行在線繞卷。經(jīng)試驗(yàn)證明上述過程是成功的。而采用普通硬態(tài)管成型機(jī)進(jìn)行冷加工同樣規(guī)格的光管，生產(chǎn)同樣規(guī)格的內(nèi)螺紋銅管時(shí)，在成型線速度也是55m/min時(shí)，齒高僅為O. 17mm;即使在成型線速度降低至40m/min時(shí)，齒高僅僅增高至O. 20mm,并且易發(fā)生裂紋、齒高不足、模具芯頭崩齒、芯頭壓裂等問題。采用集成加熱和冷卻的成型機(jī)和普通成型機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行測試，證實(shí)各項(xiàng)主要性能并無明顯區(qū)別?？梢姡捎脽峒庸さ膬?nèi)螺紋鋁管，齒高提高70%，該產(chǎn)品在略降低成本的前提下，極大地提高了換熱效率，此外，在盤拉機(jī)拉拔后無需進(jìn)行離線退火，可直接進(jìn)行成形生產(chǎn)，加工工序簡單。以上對本發(fā)明所提供的一種金屬管材的加工方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn) 行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金屬管材的加工方法，其特征在于，包括如下步驟 .1)將金屬管從環(huán)境溫度加熱至工作溫度； .2)在所述工作溫度下，對所述金屬管進(jìn)行熱壓力加工； .3)將所述金屬管快速冷卻至環(huán)境溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的金屬管材的加工方法，其特征在于，所述步驟2)中熱壓力加工具體為旋壓或軋制或拉拔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬管材的加工方法，其特征在于，所述步驟I)之前還包括步驟 0)將金屬管矯直。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬管材的加工方法，其特征在于，所述步驟0)至步驟3)為在線連續(xù)完成的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的金屬管材的加工方法，其特征在于，所述步驟I)中的所述工作溫度的范圍為150°C至950°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬管材的加工方法，其特征在于，所述步驟I)中的升溫速度范圍為400°C /秒至1100°C /秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬管材的加工方法，其特征在于，所述步驟I)采用卡電電阻加熱，或者采用電路加熱，或者采用電感應(yīng)線圈加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的金屬管材的加工方法，其特征在于，所述步驟3)中快速冷卻的降溫速度范圍為50°C /秒至570°C /秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬管材的加工方法，其特征在于，所述步驟3)中采用冷卻介質(zhì)浴槽快速冷卻，或者采用冷卻介質(zhì)噴淋快速冷卻。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的金屬管材的加工方法，其特征在于，所述步驟0)至步驟3)在一臺設(shè)備上完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬管材的加工方法，包括如下步驟1)將金屬管從環(huán)境溫度加熱至工作溫度；2)在所述工作溫度下，對所述金屬管進(jìn)行熱壓力加工；3)將所述金屬管快速冷卻至環(huán)境溫度。采用上述加工方法僅通過對金屬管加熱-熱加工-快速冷卻這三個(gè)簡單的步驟即實(shí)現(xiàn)了金屬管材的加工，與現(xiàn)有技術(shù)中金屬管材的冷加工方法相比，這種熱加工方法避免了金屬管材產(chǎn)生加工硬化，進(jìn)而提高了金屬管材的生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本，并且整個(gè)金屬管材的加工方法具有加工工藝簡單、操作方便的特點(diǎn)。
文檔編號B21C37/06GK102728650SQ201210205259
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者劉棟, 唐永立, 張忠濤, 李鋼, 王智斌 申請人:金龍精密銅管集團(tuán)股份有限公司