一种缩口加工方法及其所使用的缩口模具和应用与流程

本发明属于缩口加工技术领域，尤其是一种缩口加工方法及其所使用的缩口模具和应用。

背景技术：

现有技术中的压力容器，通常采用的是缩口加工工艺或焊接方式制造，如钢瓶，灭火器瓶。

如中国专利cn200510093660.x，采用的是摩擦升温进行缩口，只能加工一些较软材质的管材，如铝管，对于较硬材质的管材依靠摩擦升温会导致加工时间长，缩口端氧化严重，如加工钢管，缩口端因摩擦时间长和氧化导致整个缩口端的抗拉强度小的薄弱点，缩口端容易断裂；故上述缩口加工方法存在加工时间长，缩口端容易断裂，结合说明书附图可知，缩口端无明显增厚，且只能摩擦缩口加工出一种形状的缩口端。

又如中国专利cn01126577.9，采用的是挤压整形方式进行缩口，适用于弹性模量大和较软材质的管材，同样只适用于对缩口端抗拉强度要求不高的缩口加工，对于较硬材质的管材，挤压整形处会存在一整圈抗拉强度小的薄弱点，无法加工承受20-150mpa压力容器的管材，整形出来的缩口端一致性差，缩口端轴向向外增厚。

中国专利cn200710185660.1是目前普遍采用的缩口加工制造压力容器的方法，通过双端旋压缩口加工成型后，进行淬火和回火保温，加工时间长，缩口端轴向向外增厚。

中国专利cn201210389715.1的缩口方法是通过两个分离式的凹模缩块连续对导管进行径向冲击，两半凹模缩块通过每一次冲击使导管产生塑性变形，导管不断向模内送进，两半凹模缩块则连续冲击导管，直至完成整个缩口加工；对工人的技术水平要求高，靠经验把握缩口过程，生产出来的压力容器一致性差，缩口端轴向向外增厚。

现有气体爆破器（致裂器cn201611099345.2、cn201520283079.3、cn201510489513.8、cn201510556527.7）通常采用机加工或焊剂或对焊方式进行各个部件的连接，无论采用哪种方式进行生产制造，爆破头与爆破管连接部均会存在薄弱点，导致气体爆破器在爆破时爆破头与爆破管连接部先致裂，出现飞头的情况。如果采用止飞器解决飞头问题，止飞器本身制造价格就高达几十元，将会间接影响气体爆破器的使用成本。

现有气体爆破器（致裂器）还存在构成部件多，加工和组装工艺复杂的技术问题，同时也存在飞头的问题无法解决。如cn200710185660.1公开的方式则会影响爆破管和爆破头长度，直接影响爆破管和爆破头的成本，现有气体膨胀装置（致裂装置）以下简称膨胀装置如：cn201611099345.2、cn201520283079.3、cn201510489513.8、cn201510556527.7连接部通常采用螺纹方式（螺纹需机加工）或焊接方式或对焊方式进行连接，无论采用上述哪种方式进行生产制造，充气头、泄能头与管材连接部均会存在薄弱点，导致膨胀装置在膨胀时连接部先致裂，出现飞头的情况。

现有膨胀装置（致裂装置）还存在组成部件多，各部件加工和组装工艺复杂的技术问题。

如公告号为cn205858345u的专利文献，公开了“堵头、管材、活化器、充液孔和闭锁阀，堵头上开有活化器安装口，在堵头或管材上开有充液孔”，虽比其他膨胀装置节省了不少部件和组装步骤，仍然存在管材两头需要两次加工，即组装时一头需要焊接，另一头需要螺纹密封连接，或两头均采用焊接方式连接，焊接对焊接师傅的工艺水平要求极高，连接部一整圈焊接出厚度一直和无缝隙的情况不足20%，连接部有任何一处存在薄弱点，将无法使用，螺纹连接则需要在管材两头进行螺纹加工，经过螺纹加工的管材两端部比未进行加工的管身薄弱，使得堵头与管材连接部存在一整圈薄弱点，由于连接部存在应力薄弱点，和采用堵头（充装头）螺纹连接时，堵头（充装头或泄能头）直径略小于管材瓶身直径，导致堵头受力面大，体积大，重量重，膨胀装置在膨胀时连接部先致裂和出现飞头的情况。充液孔加工需要加工径向孔和轴向孔，径向孔端部需要加工成圆锥形，轴向孔需加工成四段不同直径大小的阶梯孔，同时径向孔和轴向孔需要连接在一起，需要精密加工，加工精度要求高，加工复杂，不利于工业化生产；堵头需要单独加工活化器固定开口、闭锁阀和引线孔，需要使用不同车床多次加工，膨胀装置的各个部件需要机加工造成整个产品生产耗时耗力；同时管材外壁设有爆破线，而管材两端设有内螺纹，需要采用较厚钢管制造，制造成本增加。

因现有技术中膨胀装置在膨胀过程中均存在飞头的可能，故现有膨胀装置放置在钻好的膨胀孔中，需要在膨胀孔中放置止飞器或填充足够深的填充物，膨胀时由于止飞器或填充物的作用，解决飞头现象（充气头或泄能头飞出膨胀孔），实现安全开采。如下是描述止飞器的文献，cn201510487194.7、cn201620646686.6，百度文库文献：

https://wenku.baidu.com/view/8b629284fab069dc5022018f.html。

尽管如此采用止飞器也并非100%有效，飞头的情况仍然会发生，膨胀头一旦飞出，给施工人员和周围生物带来危险；同时使用止飞器还会造成使用成本的增加，通常会增加几十元的使用成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有加工工艺简单，加工速度快，缩口端轴向向外增厚或缩口端轴向向内增厚的一种缩口加工方法及其所使用的缩口模具和应用。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种缩口加工方法，其特征是：先通过夹具固定住管材，再通过夹具旋转管材和加热管材端部，将管材端部加热至接近或达到塑性变形后，缩口模具前部接触到管材端部后，管材端部从缩口模具前部向尾部移动，缩口模具对管材端部进行挤压成型。

优选，挤压成型后用通孔刀对管材端部进行通孔固定孔径。

优选，通过上述缩口加工方法对管材的一端进行缩口挤压成型，对管材的一端进行封口成型。

更优选，缩口模具对管材端部进行挤压增厚成型。

优选，通过上述缩口加工方法对管材的一端进行缩口挤压增厚成型，对管材的一端进行封口增厚成型。

更优选，所述缩口模具上设有润滑剂。

最优选，所述润滑剂是碳粉、滑石粉、煤粉或石墨粉中的至少一种，或碳粉、滑石粉、煤粉、石墨粉中的至少一种混合油脂。

碳粉、滑石粉、煤粉、和/或石墨粉和高温油脂的作用是润滑和防止管材与缩口模具黏连，或管材与润滑剂产生化学反应，减小摩擦系数，增长模具使用寿命。缩口模具与管材接触面阻力越大，耗电量越大，模具使用寿命越短，故在缩口模具上涂抹有石墨粉或高温油脂能增加缩口模具使用寿命，减小用电量。

一种应用上述缩口加工方法制成的压力容器，其特征在于：将所述管材通过缩口加工方法制成压力容器。

优选，所述压力容器是钢瓶。

旋转的目的是使管材端部均匀挤压达到均匀增厚和实现锻造的效果。管材端部加热至接近或达到塑性变形是便于缩口模具对管材端部进行缩口加工。缩口模具是根据管材端部需要加工成的形状而设计出的一种缩口加工模具。

更优选，所述缩口加工方法还包括通孔后继续旋转管材，丝锥朝管材端部通孔方向运动攻丝，丝锥不旋转，丝锥跟随管材旋转速度自动伸缩调整，攻丝完成后，反向旋转管材，丝锥背向管材端部通孔方向运动退出丝锥。

更优选，所述缩口加工方法还包括通孔后继续旋转管材，丝锥朝管材端部通孔方向运动攻丝，丝锥不旋转，丝锥上的牙小于二分之一，攻丝完成后，丝锥向无牙方向前进牙厚间距，丝锥背向管材端部通孔运动退出丝锥。

丝锥为一半以上无牙的目的是缩小丝锥整体直径，丝锥向无牙方向前进牙厚间距，使丝锥分离螺纹后退出丝锥。

更优选，所述缩口加工方法通过感应加热器或割枪或焊枪对管材端部进行加热。采用40cr钢管进行缩口加工时，钢管端部加热至600-980℃温度。

优选，所述缩口模具是在基体上设有横向部、圆弧部、支撑部和纵向部，横向部与纵向部之间设有圆弧部，支撑部与圆弧部之间为横向部，调整圆弧部的r角和横向部的r角能对管材端部缩口加工成型，缩口模具的长度大于等于2.5倍管材端部的直径，横向部的宽度l是管材端部直径三分之一以上。

优选，所述圆弧部的r角从缩口模具前部向尾部变小，缩口加工成缩口端轴向向内增厚。

更优选，所述圆弧部的r角从缩口模具前部向尾部阶梯或线性变小，缩口加工成缩口端轴向向内均匀增厚。

优选，所述圆弧部的r角不变，缩口加工成缩口端轴向向外增厚。

管材直径越大横向部的r角越大，宽度l越长。或管材直径越大横向部的r角不变，缩口模具的长度越长。

优选，所述缩口模具采用工具钢制成。

更优选，所述工具钢是钨钢或不锈钢或轧辊钢。

圆弧部的r角影响管材端部的外壁形状和增厚，横向部的r角和宽度l影响管材端部的增厚量；圆弧部的r角从缩口模具前部向尾部变小量影响管材瓶端部的增厚量。l的长度越长，管材端部增厚越厚。

本发明所述的线速度是指管材直径越大转速越慢。

管材的线速度根据管材的直径、厚度以及端部加热温度进行调整。

本发明管材端部使用感应加热只需1-3秒钟即可加热至接近或达到塑性变形，缩口模具的端部向尾部运动2-5秒钟即可完成挤压增厚成型，大大缩短了加工时长，模具一致且采用的是全自动加工，不需要人为干预，缩口加工出来的产品一致性好，根据需要调整圆弧部的r角和横向部的l长度，就能加工出不同形状的管材端部，实现缩口端轴向向外增厚或缩口端轴向向内增厚。

本发明具有加工方法简单快速，能加工出不同形状的缩口端，缩口端一致性好，缩口端轴向向外增厚或缩口端轴向向内增厚，加工方法和缩口模具能工业化应用。

附图说明

图1为本发明缩口端轴向向内增厚的缩口模具1立体图；

图2为本发明缩口端封口轴向向内增厚的缩口模具2立体图；

图3为本发明缩口端轴向向外增厚的缩口模具3立体图；

图4为本发明缩口端封口轴向向外增厚的缩口模具4立体图；

图5为本发明采用缩口模具3和缩口模具4缩口加工后的管材1；

图6为本发明采用缩口模具3缩口加工后的管材2；

图7为本发明采用缩口模具1和缩口模具4缩口加工后的管材；

图8为本发明采用缩口模具1缩口加工后的管材；

附录1为本发明采用缩口模具1进行缩口加工后的管材端部切割效果；附录2为本发明采用缩口模具1进行缩口加工后的管材端部攻丝后效果；附录3为本发明采用缩口模具1进行缩口加工后的管材端部未攻丝效果；附录4为本发明缩口模具1实物照片；附录5为本发明采用缩口模具1进行缩口加工后的管材端部两边切割效果；附录1为本发明采用缩口模具1进行缩口加工后刚退出来发红的管材端部效果；图中：22为横向部，23为圆弧部，24为支撑部，25为纵向部，26为基体；r为圆弧部r角，r为横向部r角；l为横向部长度；箭头表示缩口模具的运动方向。

具体实施方式

结合本发明附图1-3，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1

一种缩口加工方法，先通过数控车床的夹具固定住管材，再通过夹具旋转管材和加热管材端部，将管材端部加热至接近或达到塑性变形后，缩口模具前部接触到管材端部后，管材端部从缩口模具前部向尾部移动，缩口模具对管材端部进行挤压成型。通过感应加热器或割枪或焊枪对管材端部进行加热。

实施例2

如实施例1所述的缩口加工方法，挤压成型后用通孔刀对管材端部进行通孔固定孔径；通孔刀设在缩口模具上。

实施例3

如实施例1或2所述的缩口加工方法，通过上述缩口加工方法对管材的一端进行缩口挤压成型，对管材的一端进行封口成型，制成压力容器，如钢瓶，灭火器瓶。

实施例4

如实施例1或2所述的缩口加工方法，缩口模具对管材两端端部进行挤压增厚成型，制成气体膨胀器的膨胀管。

实施例5

如实施例1或2所述的缩口加工方法，通过上述缩口加工方法对管材的一端进行缩口挤压增厚成型，对管材的一端进行封口增厚成型，制成气体膨胀器的膨胀管。在所述缩口模具上涂抹或喷射润滑剂。所述润滑剂是碳粉、滑石粉、煤粉或石墨粉中的至少一种；或碳粉、滑石粉、煤粉、石墨粉中的至少一种混合油脂。

实施例6

如实施例1或2所述的缩口加工方法，所述缩口加工方法还包括通孔后继续旋转管材，丝锥朝管材端部通孔方向运动攻丝，丝锥不旋转，丝锥跟随管材旋转速度自动伸缩调整，攻丝完成后，反向旋转管材，丝锥背向管材端部通孔方向运动退出丝锥；丝锥设在缩口模具上。

实施例7

如实施例1或2所述的缩口加工方法，所述缩口加工方法还包括通孔后继续旋转管材，丝锥朝管材端部通孔方向运动攻丝，丝锥不旋转，丝锥上的牙小于二分之一，攻丝完成后，丝锥向无牙方向前进牙厚间距，丝锥背向管材端部通孔运动退出丝锥。丝锥为一半以上无牙的目的是缩小丝锥整体直径，丝锥向无牙方向前进牙厚间距，使丝锥分离螺纹后退出丝锥；丝锥设在缩口模具上。

采用40cr钢管进行缩口加工时，钢管端部加热至600-980℃温度，通过感应加热器进行加热只需1-3秒钟时间。

实施例8

上述实施例1-7所述的缩口加工方法，所述缩口模具是在基体上设有横向部22、圆弧部23、支撑部24和纵向部25，横向部22与纵向部25之间设有圆弧部23，支撑部24与圆弧部23之间为横向部22，调整圆弧部23的r角和横向部22的r角能对管材端部缩口加工成型，缩口模具的长度大于等于2.5倍管材端部的直径，横向部的宽度l是管材端部直径三分之一以上。

实施例9

如实施例8所述的缩口模具，所述圆弧部的r角从缩口模具前部向尾部变小，缩口加工成缩口端轴向向内增厚。所述圆弧部的r角从缩口模具前部向尾部阶梯或线性变小，缩口加工成缩口端轴向向内均匀增厚。通孔刀和丝锥设在缩口模具上。

实施例10

如实施例8所述的缩口模具，所述圆弧部的r角不变，缩口加工成缩口端轴向向外增厚。

实施例11

如实施例8或9或10所述的缩口模具，管材直径越大横向部的r角越大，宽度l越长。或管材直径越大横向部的r角不变，缩口模具的长度越长。所述缩口模具采用工具钢制成。所述工具钢是钨钢或不锈钢或轧辊钢。圆弧部的r角影响管材端部的外壁形状和增厚，横向部的r角和宽度l影响管材端部的增厚量；圆弧部的r角从缩口模具前部向尾部变小量影响管材瓶端部的增厚量。l的长度越长，管材端部增厚越厚。本发明所述的线速度是指管材直径越大转速越慢。

管材的线速度根据管材的直径、厚度以及端部加热温度进行调整。

本发明40cr管材端部使用感应加热只需1-3秒钟即可加热至接近或达到塑性变形，缩口模具的端部向尾部运动2-5秒钟即可完成挤压增厚成型，大大缩短了加工时长，模具一致且采用的是全自动加工，不需要人为干预，缩口加工出来的产品一致性好，根据需要调整圆弧部的r角和横向部的l长度，就能加工出不同形状的管材端部，实现缩口端轴向向外增厚或缩口端轴向向内增厚。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。