专利名称：一种金属管材矫直模具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种金属管材矫直模具，适用于多种金属材料大口径、薄壁管材的蠕变张力退火矫直，特别适合于钛、锆等稀有金属材料及其合金大口径、薄壁高精度管材成品立式蠕变张力退火矫直。
背景技术：
大口径、薄壁(口径大于50mm，直径与壁厚比值大于50)金属管材已被广泛地应用于航天、航海、兵器等重要工业部门。其直线度要求极高(翘曲度≤0.20mm/m)，矫直技术是一项技术难点。对于大口径薄壁管材目前采用的多辊矫直不能完全满足管材的高直线度要求，采用在辊式矫直的基础上进行蠕变张力退火矫直的方法可以保证最终的高直线度。大口径薄壁管如何夹持、张力如何施加，是遇到的技术难点。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述存在的问题，提供一种结构简单、易于拆卸、易于施加张力、经济实用、生产效率高、操作方便且安全可靠的大口径薄壁金属管材立式蠕变张力退火矫直模具，重复用于蠕变张力退火矫形。
一种金属管材矫直模具，其特征在于该模具包括上芯模——其外形是下端为锥体段，中部为预紧螺纹段，上端为直线段的三段为一整体的由不锈钢或耐热钢制备而成的管体，位于锥体段与预紧螺纹段之间的外径小于预紧螺纹段的外径，在直线段上设有一径向固定销孔；下芯模——其外形是上端为锥体段，中部为预紧螺纹段，下端的端部带有凸台的圆柱形配重段的三段为一整体的由不锈钢或耐热钢圆棒制备而成，位于锥体段与预紧螺纹段之间的外径小于预紧螺纹段的外径；预紧内模套——该模套为上下一对，为管状体，其管状体的内腔由锥体段和直线段构成，在锥体段与直线段交界处的圆周上均布3～10个直径为4mm~20mm的圆孔，且在每个圆孔的锥体段内壁上刻有宽度小于圆孔直径的槽，其中有一个圆孔部位的槽为贯穿整个预紧内模套内壁的通槽，该对模套分别套在上、下芯模的锥体段外；预紧套环——该套环为两个，是一管状部件，其套环分别位于上下预紧内模套外部；预紧垫片——该垫片为两个，是一管状薄片件，分别套在上、下芯模上，顶在上下预紧内模套及预紧套环的一端；预紧螺母——该螺母为两个，其内螺纹与上、下芯模的预紧螺纹段外螺纹相配合，其螺母为六方形或易拆卸形状；固定销——该固定销为断面带有一平面的圆柱销，装在上芯模的销孔中。
采用上述技术方案，进行蠕变张力退火矫直大口径、薄壁金属管时，仅需根据要退火的管材设计制造出一套或多套退火专用模具，然后将本模具装在要退火矫直的管材上，根据退火制度及管材性能确定配重张力，退火后卸下模具可继续进行下一炉退火试验。采用本模具可一炉试验多支管材，且可试验管材在不同张力下的蠕变情况，本模具可重复使用。
本实用新型具有如下优点和积极效果采用本实用新型，使金属管材退火蠕变张力矫直成为可能，且可根据具体情况方便地改变张力的大小，使退火后的管材达到较高直线度的要求。
本实用新型具有结构简单、经济实用、易于拆卸、易于施加张力、操作方便且安全可靠的特点。适用于各种稀有金属薄壁管张力蠕变矫直退火，特别适合钛及钛合金大口径薄壁管材的立式真空蠕变张力矫直退火的场合。
图1为下芯模的结构图；图2为上芯模的结构图；图3为预紧内模套结构主视图；图4为预紧内模套结构测视图；图5为预紧套环的结构图；图6为预紧垫片的结构图；图7为预紧螺母的结构图；图8为固定销结构的主视图；图9为固定销结构的侧视图；图10为本实用新型的使用装配原理图具体实施方式
一种金属管材矫直模具，其特征在于该模具包括上芯模6该上芯模采用不锈钢或其它耐热钢(视退火温度确定)制作，由一厚壁管或棒制备而成，其外形是下端为锥体段12、中部为预紧螺纹段13、上端为直线段14三段为一整体制备而成的管体，在直线段上设有一径向固定销孔15。
下芯模1该下芯模采用不锈钢或其它耐热钢(视退火温度确定)制作，由一棒料制备而成，其外形是上端为锥体段11、中部为预紧螺纹段10、下端的端部带有凸台的圆柱形配重段9三段为一整体制备而成。
预紧内模套5该预紧内模套采用不锈钢或其它耐热钢(视退火温度确定)制作，它是一厚壁管状体，内腔由锥形体段16、直线段18两部分组成，在锥体段与直线段交界处的圆周上均布3～10个直径为φ4mm～20mm的圆孔17，且每个圆孔的锥体段刻有宽度小于圆孔直径的槽，其中有一个圆孔部位的槽为贯穿整个内模套的通槽，该模套为上、下一对，分别套在上、下芯模的锥体段外。
预紧套环4该预紧套环采用不锈钢或其它耐热钢(视退火温度确定)制作。它是一管状部件，内径以能紧紧地套在退火管材上为原则，该套环为两个，分别位于上、下预紧内模套外部的要退火的管材外。
预紧垫片3该预紧垫片采用不锈钢或其它耐热钢(视管材退火温度确定)制作，它是一管状薄片件，其外径大于预紧套环外径，内径大于预紧内模套直线段的直径，该垫片为两个，分别套在上、下芯模上，顶在预紧内模套、预紧套环的一端。
预紧螺母2该预紧螺母为两个，采用不锈钢或其它耐热钢(视管材退火温度而定)制作，它是一带有与上芯模、下芯模外螺纹相配合的内螺纹，外形可以为四方、六方或其它容易拆卸的形状，其外形尺寸与预紧垫片相当。
固定销7该固定销采用不锈钢或耐热钢制作，它是一断面带有一平面的圆柱销，装在上芯模的销孔中。
以下结合实施例对本实用新型作进一步的描述。
实施例1选用已经过多辊矫直，尺寸精度满足要求的Φ80×1.0TA2纯钛管材，先将制备好的上芯模6套在预紧内模套5内，然后将装配好上芯模6的预紧内模套5放入管材8一头内，再将预紧套环4套在管材的同一头外表面上，将预紧垫片3套在上芯模6上，然后上预紧螺母2，直到预紧内模套紧紧卡住管材8为止，即装配好了管材的上固定用的预紧模具，见图10右半部分所示。
下面再开始装配管材另一头的模具，具体步骤如下
先将下芯模1套在预紧内模套5内，然后将装配好下芯模1的预紧内模套5放入管材8另一头部内，将预紧套环4套在管材同一头外表面上，将预紧垫片3套在下芯模1上，再将预紧螺母2装在下芯模1的预紧螺纹上，直到预紧内模套1紧紧卡住管材8为止，即装配好了管材的下配重用预紧模具，见图10左半部分所示。
将已装配好所有模具的管材用上芯模固定销孔上的固定销7装配在真空立式热处理设备的顶部装配架上，然后按需要在下芯模1的配重段9处配置重物，使其达到张力要求。
如此反复可一炉同时装配多支管材，且可根据需要施加不同的张力，然后进行一般常规的真空热处理，热处理完后，卸下蠕变张力退火夹具，即得到了高直线度要求的Φ80×1.0TA2管材。
实施例2选用已经过多辊矫直，尺寸精度满足要求的Φ52×1.0Ti-3A1-2.5V钛合金管材，先将制备好的上芯模6套在预紧内模套5内，然后将装配好上芯模6的预紧内模套5放入管材8一头内，再将预紧套环4套在管材的同一头外表面上，将预紧垫片3套在上芯模6上，然后上预紧螺母2，直到预紧内模套紧紧卡住管材8为止，即装配好了管材的上固定用的预紧模具，见图10右半部分所示。
下面再开始装配管材另一头的模具，具体步骤如下先将下芯模1套在预紧内模套5内，然后将装配好下芯模1的预紧内模套5放入管材8另一头部内，将预紧套环4套在管材同一头外表面上，将预紧垫片3套在下芯模1上，再将预紧螺母2装在下芯模1的预紧螺纹上，直到预紧内模套1紧紧卡住管材8为止，即装配好了管材的下配重用预紧模具，见图10左半部分所示。
将已装配好所有模具的管材用上芯模固定销孔上的固定销7装配在真空立式热处理设备的顶部装配架上，然后按需要在下芯模1的配重段9处配置重物，使其达到张力要求。
如此反复可一炉同时装配多支管材，且可根据需要施加不同的张力，然后进行一般常规的真空热处理，热处理完后，卸下蠕变张力退火夹具，即得到了高直线度要求的Φ52×1.0Ti-3A1-2.5V钛合金管材。
实施例3
选用已经过压型矫直，尺寸精度满足要求的断面为138×138、壁厚1.5的Zr-4锆合金方管材，先将制备好的上芯模6套在预紧内模套5内，然后将装配好上芯模6的预紧内模套5放入管材8一头内，再将预紧套环4套在管材的同一头外表面上，将预紧垫片3套在上芯模6上，然后上预紧螺母2，直到预紧内模套紧紧卡住管材8为止，即装配好了管材的上固定用的预紧模具，见图10右半部分所示。
下面再开始装配管材另一头的模具，具体步骤如下先将下芯模1套在预紧内模套5内，然后将装配好下芯模1的预紧内模套5放入管材8另一头部内，将预紧套环4套在管材同一头外表面上，将预紧垫片3套在下芯模1上，再将预紧螺母2装在下芯模1的预紧螺纹上，直到预紧内模套1紧紧卡住管材8为止，即装配好了管材的下配重用预紧模具，见图8左半部分所示。
将已装配好所有模具的管材用上芯模固定销孔上的固定销7装配在真空立式热处理设备的顶部装配架上，然后按需要在下芯模1的配重段9处配置重物，使其达到张力要求。
如此反复可一炉同时装配多支管材，且可根据需要施加不同的张力，然后进行一般常规的真空热处理，热处理完后，卸下蠕变张力退火夹具，即得到了高直线度要求的断面为138×138、壁厚1.5的Zr-4锆合金方管材。
权利要求1.一种金属管材矫直模具，其特征在于该模具包括上芯模——其外形是下端为锥体段，中部为预紧螺纹段，上端为直线段的三段为一整体的由不锈钢或耐热钢制备而成的管体，位于锥体段与预紧螺纹段之间的外径小于预紧螺纹段的外径，在直线段上设有一径向固定销孔；下芯模——其外形是上端为锥体段，中部为预紧螺纹段，下端的端部带有凸台的圆柱形配重段的三段为一整体的由不锈钢或耐热钢圆棒制备而成，位于锥体段与预紧螺纹段之间的外径小于预紧螺纹段的外径；预紧内模套——该模套为上下一对，为管状体，其管状体的内腔由锥体段和直线段构成，在锥体段与直线段交界处的圆周上均布3～10个直径为4mm~20mm的圆孔，且在每个圆孔的锥体段内壁上刻有宽度小于圆孔直径的槽，其中有一个圆孔部位的槽为贯穿整个预紧内模套内壁的通槽，该对模套分别套在上、下芯模的锥体段外；预紧套环——该套环为两个，是一管状部件，其套环分别位于上下预紧内模套外部；预紧垫片——该垫片为两个，是一管状薄片件，分别套在上、下芯模上，顶在上下预紧内模套及预紧套环的一端；预紧螺母——该螺母为两个，其内螺纹与上、下芯模的预紧螺纹段外螺纹相配合，其螺母为六方形或易拆卸形状；固定销——该固定销为断面带有一平面的圆柱销，装在上芯模的销孔中。
专利摘要本实用新型涉及一种金属管材矫直模具，其特征在于该模具包括上芯模、下芯模、分别套在上芯模下芯模的一对预紧内模套和两个预紧套环、两个预紧垫片、两个预紧螺母及装在上芯模固定销孔上的固定销。解决了大口径薄壁管材张力矫直时夹持困难、易脱模、损伤管材头部、且不易施加张力等技术问题。本实用新型具有结构新颖独特、装卸容易、张力大小可调，特别适合用作高直线度要求的大口径薄壁金属管材立式蠕变张力矫直，也可用做金属管材的卧式热张力矫直。
文档编号B21D37/10GK2749596SQ20042011524
公开日2006年1月4日 申请日期2004年11月25日 优先权日2004年11月25日
发明者杨英丽, 林桥, 赵彬, 曹民安, 赵恒章, 殷京瓯, 苏航标 申请人:西北有色金属研究院