专利名称：一种大牙形角螺纹接口管道及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种管材，特别是输水的管材。
自来水要通过管道输送才能供应到用户，输水管道对水质的二次污染是恶化自来水质量的主要原因。目前，随着净水工程和直饮水工程的开展，开发对水质无污染的廉价管道，不但满足人们对提高饮用水质的要求，而且是保障人们身体健康的需要。
背景技术：
不锈钢管强度高、韧性好、保洁水质的性能好，所以是输送净水和实施直饮水的最好材质管材。
不锈钢管的连接主要有焊接或螺纹连接的方法。其中焊接连接的实施要具备特定的条件，而且施工难度高、费用大，所以在中小型管径的管道连接中较少采用；螺纹连接安装方便、密封可靠，但传统螺纹接口管(见图2)其外螺纹接口5，由于是切削成型，所以管壁厚度需增加螺纹沟槽深度7的切削余量，使应用的管壁6较厚，令应用不锈钢管的成本很高，难以普遍使用。
为了降低应用不锈钢管的成本，目前国内外已开始应用薄壁的不锈钢管。这些薄壁不锈钢管的连接普遍采用卡压式接头来过渡连接(见图3)。这种连接是通过卡压式接头8端部的密封圈9对薄壁管21外表面密封，通过卡压式接头8的6个卡压坑10防止管子21的拉脱。这种连接由于需要增加卡压式接头的过渡配件才能实现管子的连接，所以连接费用较高。同时由于这种卡压防脱方式的防脱力较低，所以不适合在重要的管段使用，尤其不能在高压的管段使用。这种连接还存在拆换不方便的问题(要破坏接头才能拆换)。连接过渡管件的昂贵和接头的连接性能差及应用不方便，又制约了薄壁不锈钢管的普遍应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种大牙形角的管子和管件及其成型方法，令薄壁的管子也可采用螺纹的连接，提高薄壁管的连接性能，降低薄壁管的应用成本。
传统的管子螺纹的牙形实际高度为螺距的0.64倍，如直径1寸的管子的螺纹沟槽深度为1.48mm，对于采用切削管壁成型螺纹的传统加工方法，应用管子的设计厚度必须增加1.48mm的螺纹加工余量才能满足管子的强度要求，相对一根6米长的管子，为了加工管端总长度不到0.04米的螺纹，而增加5.96米长、1.48mm厚的无效管壁厚度，其材料的浪费比例是很大的。因此，减少管壁无效厚度的浪费是开发不锈钢管低成本应用的关键技术。
本发明根据不锈钢的延伸率较好的特点，采用轧轮螺纹的相互啮入形成纵向波浪式上下弯曲的间隙，迫使管壁根据这一弯曲的间隙产生塑性变形，使螺纹槽底的管壁厚度和螺纹周边的壁厚都维持管体的管壁的厚度。由于管子两端螺纹端口的结构厚度(螺纹槽底管壁厚度加牙形高度)大于管体的管壁厚度，所以增加了管端的轴惯性矩，加强了管子的强度和刚性。因此本发明的这种管子的管壁厚度可以比传统的薄壁管的管壁厚度更薄，从而更加节省材料。
本发明的大牙形角的螺纹，其牙形角大于80°，牙形实际高度约为螺距的0.3倍。直径1寸、螺距为1寸11度、管体壁厚度为0.7mm的薄壁大牙形角螺纹接口管，其螺纹端尺寸为螺纹牙形实际高0.7mm，管端螺纹处的结构厚度1.4mm(0.7mm+0.7mm)，螺纹槽底和螺纹周边的管壁厚度0.7mm。因此螺纹牙形的接触强度和载荷能力都能满足该根管子载荷的要求。同时牙形角大于80°不但非常有利于薄壁管的管壁塑性变形，而且又不会破坏管材的金相组织。
本发明的大牙形角的螺纹接口管件由于螺纹沟槽深度的减少，所以可减薄管件的结构厚度。传统直径1寸的水管，其螺纹沟槽深度为1.48mm，而本发明的管件只有0.7mm，因此与本发明的管子相配合的螺纹接口管件的壁厚可以减薄0.78mm(1.48mm-0.7mm)，节约了管件的材料。同时传统的螺纹接口管件(如三通、弯头等)都是内螺纹接口，当与内螺纹接口管子或管件连接时必须增加过渡的连接接头才能连接。这样不但麻烦，而且又增加了费用。本发明的大牙形角的螺纹接口管件有外螺纹接口的管件和内螺纹接口的管件，这令与具有内螺纹接口的管子相连接变得十分方便，方便了施工、节约了应用成本。
本发明的大牙形角的螺纹接口管道与应用传统的切削成型螺纹接口管子相比，由于节省了管子之间、管件与管件之间的过渡连接管配件，所以节省了应用管件的费用；由于管子没有无效的管壁厚度，所以节省了应用管材的费用。与应用传统的薄壁不锈钢管相比，由于接口性能的提高，所以可承受更高的工作压力，使用范围更广泛；由于节省了管子之间的过渡连接配件，所以节省了应用管件的费用；由于连接应用的方便，所以提高了安装的效率和更方便了施工。因此，本发明的大牙形角螺纹接口的管子和管件不但保持螺纹接口密封性能可靠、抗拔脱能力强和连接方便的优点，而且可节约大量的管材和管件的费用，是高质量、低应用成本的新型管材。
图1、大牙形角螺纹接口管子连接接驳1、管子；2、外螺纹接口；3、内螺纹接口；4、管子内螺纹接口与管子外螺纹接口的螺纹连接接口图2、传统螺纹接口管子5、外螺纹接口；6、管壁厚度；7、螺纹沟槽深度图3、薄壁不锈钢管卡压式接头连接8、卡压式接头；9、密封圈；10、卡压式接头6个卡压坑；21、管体图4、两轧轮外螺纹相互啮入成型示意图11和13、轧轮；12、轧轮11外螺纹；14、轧轮13外螺纹；15、螺纹12和14的相互啮入点；21、管体图5、轧轮外螺纹与外套模内螺纹相互啮入成型示意图16、轧轮；17、轧轮16外螺纹；18、外套模轧轮；19、外套模轧轮18内螺纹；20、外螺纹17和内螺纹19的相互啮入点；21、管体图6、切削圆锥管外螺纹成型示意图21、管体；22、圆锥管外螺纹接口；23、切削刀具；24、切削刀具23行走轨迹线；25、管体21的轴中心线；26、切削刀具行走轨迹线24与管体的轴中心线25形成的夹角图7、切削圆锥管内螺纹成型示意图21、管体；27、圆锥管内螺纹接口；28、切削刀具；29、切削刀具28行走轨迹线；30、管体21的轴中心线；31、切削刀具行走轨迹线29与管体的轴中心线30形成的夹角具体实施方式
按照本发明，一种大牙形角螺纹接口管道管件的制造方法有两轧轮外螺纹相互啮入成型螺纹、轧轮外螺纹与外套模轧轮内螺纹相互啮入成型螺纹和切削成型螺纹。
一、两轧轮外螺纹相互啮入成型螺纹实施例1
A、外螺纹接口2的加工(见图4)轧轮11的外表面具有螺纹12，轧轮13的外表面具有螺纹14，轧轮11、13表面螺纹12、14的螺距相同、螺纹旋向相反(即一个为左旋向螺纹，另一个为右旋向螺纹)。令轧轮11、13的表面螺纹12、14在相互啮入点15处，其螺纹之间的周边间隙等于待加工管体21的管壁厚度。令轧轮11、13作相反方向的旋转，将待加工管体21的端部套进轧轮13，并将管子向左推进啮入点15，这时管端在轧轮11、13表面螺纹12、14的相互啮入下，跟随向左边旋入，管壁按轧轮螺纹相互啮入之间形成的间隙产生塑性变形，成为外螺纹接口2，反向旋转轧轮11、13退出已加工完成的外螺纹接口2。
B、内螺纹接口3的加工(见图4)将待加工管体21的端部(加工内螺纹接口3管端比加工外螺纹接口2管端的外径大两个管壁厚度)套进轧轮13，其余的加工程序与A方法相同。
按以上A、B程序完成薄壁不锈钢管两端分别具有内螺纹接口和外螺纹接口的管子的加工。
二、轧轮外螺纹与外套模轧轮内螺纹相互啮入成型实施例2A、外螺纹接口2的加工(见图5)轧轮16的外表面具有外螺纹17，外套模轧轮18内表面具有内螺纹19，螺纹17、19的螺距相同、螺纹旋向相同。令轧轮16的表面外螺纹17与外套模轧轮18的内螺纹19在相互啮入点20处，其螺纹之间的周边间隙等于待加工管体21的管壁厚度，令轧轮16与外套模轧轮18作相同方向的旋转，将待加工管体21的端部套进轧轮16，并将管子向右推进啮入点20。这时管端在螺纹17、19的相互啮入下，跟随向右旋入，管壁按轧轮相互啮入之间形成的间隙产生塑性变形，成为外螺纹接口2，反方向旋转轧轮16和外套模轧轮18，退出已加工完成的外螺纹接口2。
B、内螺纹接口3的加工(见图5)将待加工管体21的端部(加工内螺纹接口3管端比加工外螺纹接口2管端的外径大两个管壁厚度)套进轧轮16，其余加工程序与A方法相同。
按以上A、B程序完成薄壁不锈钢管两端分别具有内螺纹接口和外螺纹接口的管子的加工。
以上加工方法还可通过预先将待加工管子的端口扩大或缩小为具有外端大于内端或外端小于内端的锥形管口，将管子加工成为圆锥管螺纹内外接口管。
三、切削成型螺纹实施例3A、外螺纹接口2的加工(见图6)令管体21旋转，将牙形角等于被加工管子牙形角的切削刀具23切入外螺纹22的端口，并按螺纹22的旋转导程横向行走，令刀具23切削行走轨迹线24与管体21的轴中心线25形成的夹角26等于螺纹外径锥度的1/2，通过刀具的切削将管端外径加工成为可以与内螺纹接口相配合的外螺纹圆锥管子接口22。
B、内螺纹接口3的加工(见图7)令管体21旋转，将牙形角等于被加工管子牙形角的切削刀具28切入外螺纹27的端口，并按螺纹27的旋转导程横向行走，令刀具28切削行走轨迹线29与管体21的轴中心线30形成的夹角31等于螺纹内孔锥度的1/2，通过刀具的切削将管端内孔加工成为可以与外螺纹接口相配合的内螺纹圆锥管子接口27。
权利要求
1.一种大牙形角螺纹接口管子的特征是管端的轴惯性矩大于管体的轴惯性矩。
2.根据权利要求1管子特征，其螺纹的成型特征是通过轧轮螺纹的相互啮入形成纵向波浪式上下弯曲的间隙，令薄壁金属管壁根据这一弯曲的间隙产生塑性变形成型。
3.根据权利要求2螺纹成型的特征，其螺纹槽底和螺纹周边的管壁厚度与管体的管壁厚度相等。
4.根据权利要求2螺纹成型的特征，其管子螺纹处的结构厚度(螺纹槽底的管壁厚度加上螺纹牙形的高度)大于管体的厚度。
5.根据权利要求2螺纹成型的特征，有轴向啮入的加工方法，其特征是被加工的管子轴中心线与轧轮轴中心线形成的水平夹角大于套在管内轧轮的螺纹螺旋升角。
6.根据权利要求2螺纹成型的特征，有轧轮径向啮入的加工方法，其特征是被加工的管子轴中心线与轧轮轴中心线形成的水平夹角小于套在管内的轧轮的螺纹螺旋升角，且内外轧轮之间的径向距离可调整。
7.根据权利要求2螺纹成型的特征，有两轧轮外螺纹相互啮入加工方法，其特征是两轧轮外螺纹旋向相反且两轧轮的转向相反，两轧轮螺纹有一个相互啮入点。
8.根据权利要求2螺纹成型的特征，有外套模轧轮内螺纹与轧轮外螺纹相互啮入加工方法，其特征是两轧轮的螺纹旋向相同及两轧轮的转向相同，两轧轮的螺纹有一个相互啮入点。
9.一种大牙形角螺纹接口管子、管件的特征是其端口的螺纹可具有外螺纹的接口和内螺纹的接口，它们之间的外、内螺纹的接口可相互直接接驳。
10.根据权利要求9管件的特征，其管件的螺纹的牙形角大于80°。
全文摘要
一种大牙形角螺纹接口管子是通过轧轮螺纹的相互啮入形成的纵向波浪式上下弯曲的间隙，使薄壁金属管壁根据这一弯曲的间隙产生塑性变形，成为螺纹槽底管壁厚度加上螺纹牙形高度的结构厚度大于管体的管壁厚度的、具有内外螺纹接口的管子。与这种管子相连接的管件的牙形角大于80°的具有内外螺纹接口的管件。本发明由于管子两端的轴惯性矩比管体大，所以提高了管子的强度和刚性，更适合超薄壁的金属管应用。连接性能好、应用成本低是这种管子的优点。
文档编号B21H3/00GK1715723SQ200510035570
公开日2006年1月4日 申请日期2005年7月5日 优先权日2005年7月5日
发明者程金煦 申请人:程宇鸣