专利名称：一种复合管道的制作方法及其专用模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及管材领域，具体涉及一种复合管道的制作方法及其专用模具。
背景技术：
一向被称为“工业血脉”的流体输送管道，其应用几乎涉及到生产及生活的方方面面，所以各国对它的生产和发展都十分重视。以钢管为例，各主要发达工业国家，其生产比例约占钢材总量的15% -20%，而我国目前只占8-10%。传统管道，基本都属于单一材质，性能比较单一，要么防腐不耐压，要么耐压不防腐，要么防腐又不抗老化，总存在缺陷，例如1、纯铜管道，具有优越的耐腐、耐磨、消毒和保持流体洁净等功能，但纯铜管道价格昂贵，而且由于其自身的可塑性，管道容易弯曲和变形，其抗撞击能力较差，随使用时间及使用环境的变化，容易发生泄漏、腐蚀、爆裂等事故; 2、镀锌钢管，虽然价格低廉，但在空气中极易被腐蚀，不仅使用寿命低，而且也容易造成流体的二次污染，影响人类身体健康；3、ΡΕ、PEX、PVC等塑料管道，具有轻巧、连接方便等优点，但其容易老化，使用寿命低，而且不耐外力冲压，尤其是管道中作为塑料热稳定剂的铅极易通过流体对人体造成重金属污染。由于铜离子可以杀灭易于在水中滋生的大肠杆菌和痢疾等病菌，清除水中传播血吸虫病的蛞蝓和钉螺等软体动物以及传播疟疾的蚊子幼虫等疾病携带体；同时，由于铜及铜合金，在水溶液、盐酸等非氧化性酸、有机酸、除氨以外的各种碱及非氧化性的有机化合物中，均有良好的耐蚀性；其不仅广泛应用于石化工业，在海水淡化、海洋采油采气平台、海岸和海底设施中均被广泛应用。铜管道在海洋开发中是一枝独秀，不但耐海水腐蚀，而且溶入水中的铜离子有杀菌作用，可以防止海洋生物污损。铜管道的优点众多，但由于纯铜管价格昂贵且抗外力强度低，一种价格相对低廉、抗外力强度好且兼具纯铜管道优点的管道的开发及普及是待攻克的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种价格相对低廉、抗外力强度好且兼具纯铜管道优点的复合管道的制作方法及专用模具。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为所述复合管道的制作方法，所述复合管道由内至外依次为铜或铜合金层及碳素钢层，复合管道的制作方法包括以下步骤A 选取铜或铜合金管及碳素钢管，根据碳素钢与铜合金管塑性变形系数，铜管外径比碳素钢管内径小4-8匪，然后将铜管放入碳素钢管内，铜管一端需伸出碳素钢管 100-150MM ；B 使用扩口机对铜管伸出的一端进行扩口操作，铜管扩口后外径比碳素钢管外径大3-8MM，铜管扩口长度为20-50MM，铜管扩口处外表面与碳素钢管口边缘焊接；C:使用冷拔复合技术将铜管与碳素钢管复合，使用专用模具，模具装于冷拔机上，模具最大外径比碳素钢内径大2-5MM ； 夹紧碳素钢管，启动冷拔机，将模具从铜管已经扩口的一端顶进铜管的内部，启动冷拔机，通过芯棒牵引模具沿铜管内壁做直线运动；控制冷拔机的牵引速度为4_9M/Min， 模具从铜管的另一端穿出时，通过模具的挤压作用，铜管与碳素钢管复合完成，立即停止冷拔机工作；在模具顶入铜管内部的过程中轴向挤压时不致破坏铜管表层氧化亚铜保护膜，需要在模具工作的同时使用冷却润滑液，并保证冷却润滑液不间断且能均勻分布到铜管内表面上；D 卸下已经成型的复合管道，修磨复合管道两端，定尺，用风吹干复合管道内壁， 空压机 V-0. 17/Min，压力 0. 8Mpa。所述步骤B中使用的扩口机为C 300液压扩口机。所述步骤C中使用LB-Il冷拔机，装机功率为11KW。所述步骤C中，使用液压泵及其循环回收系统保证冷却润滑液不间断且能均勻分布到铜管内表面上，液压泵压力3MPA ；所述的冷却润滑液由氯化石蜡和松香水构成，其重量百分比为氯化石蜡48-60 %，松香水40-52 %。所述复合管道的制作方法的专用模具，包括由尼龙王1010材料制成的模具本体， 在所述模具本体上设有与冷拔机的芯棒连接的连接孔，在模具本体前端面上设有过渡圆角。所述模具本体的长度为碳素钢管内径的1. 2 1. 5倍。所述模具本体的外径为铜管外径的1. 05 1. 1倍。所述连接孔的孔径为所述模具本体的外径的0. 1 0. 25倍。本发明的优点在于所述复合管道的制作方法及专用模具，通过适用冷拔机及专用模具沿铜管内壁轴向冷挤压，使铜管达到临界温度发生塑形变形，从而与碳素钢管紧密贴合；铜管与碳素钢管复合以后，既保持了铜管所具有的一切优点，又克服了纯铜管所存在的价格昂贵、易碰瘪和易变形等缺陷，复合管道的抗弯强度及抗冲击性能大幅度提高；另外，本发明的采用的冷挤压复合技术，设备要求不高，操作难度不大，能耗低，速度快，简明实用，优质高效，适合于大规模工业化生产。
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明图1为复合管道的制作方法的工作示意图；上述图中的标记均为1、铜或铜合金层，2、碳素钢层，3、专用模具。
具体实施例方式下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。实施例1所述复合管道的制作方法，如图1所示，所述复合管道由内至外依次为铜或铜合金层1及碳素钢层2，复合管道的制作方法包括以下步骤A 选取铜或铜合金管及碳素钢管，根据碳素钢与铜合金管塑性变形系数，铜管外径比碳素钢管内径小4MM，然后将铜管放入碳素钢管内，铜管一端需伸出碳素钢管100MM ；B 使用扩口机对铜管伸出的一端进行扩口操作，铜管扩口后外径比碳素钢管外径大8MM，铜管扩口长度为50MM，铜管扩口处外表面与碳素钢管口边缘焊接；C:使用冷拔复合技术将铜管与碳素钢管复合，使用专用模具，模具装于冷拔机上， 模具最大外径比碳素钢内径大2匪；夹紧碳素钢管，启动冷拔机，将模具从铜管已经扩口的一端顶进铜管的内部，启动冷拔机，通过芯棒牵引模具沿铜管内壁做直线运动；控制冷拔机的牵引速度为4M/Min，模具从铜管的另一端穿出时，通过模具的挤压作用，铜管与碳素钢管复合完成，立即停止冷拔机工作；在模具顶入铜管内部的过程中轴向挤压时不致破坏铜管表层氧化亚铜保护膜，需要在模具工作的同时使用冷却润滑液，并保证冷却润滑液不间断且能均勻分布到铜管内表面上；D 卸下已经成型的复合管道，修磨复合管道两端，定尺，用风吹干复合管道内壁， 空压机 V-0. 17/Min，压力 0. 8Mpa。所述步骤C中，所述的冷却润滑液由氯化石蜡和松香水构成，其重量百分比为氯化石蜡48%，松香水52%。实施例2所述复合管道的制作方法，所述复合管道由内至外依次为铜或铜合金层及碳素钢层，复合管道的制作方法包括以下步骤A 选取铜或铜合金管及碳素钢管，根据碳素钢与铜合金管塑性变形系数，铜管外径比碳素钢管内径小8MM，然后将铜管放入碳素钢管内，铜管一端需伸出碳素钢管150MM ；B 使用扩口机对铜管伸出的一端进行扩口操作，铜管扩口后外径比碳素钢管外径大3MM，铜管扩口长度为20MM，铜管扩口处外表面与碳素钢管口边缘焊接；C:使用冷拔复合技术将铜管与碳素钢管复合，使用专用模具，模具装于冷拔机上， 模具最大外径比碳素钢内径大5匪；夹紧碳素钢管，启动冷拔机，将模具从铜管已经扩口的一端顶进铜管的内部，启动冷拔机，通过芯棒牵引模具沿铜管内壁做直线运动；控制冷拔机的牵引速度为9M/Min，模具从铜管的另一端穿出时，通过模具的挤压作用，铜管与碳素钢管复合完成，立即停止冷拔机工作；在模具顶入铜管内部的过程中轴向挤压时不致破坏铜管表层氧化亚铜保护膜，需要在模具工作的同时使用冷却润滑液，并保证冷却润滑液不间断且能均勻分布到铜管内表面上；D 卸下已经成型的复合管道，修磨复合管道两端，定尺，用风吹干复合管道内壁， 空压机 V-0. 17/Min，压力 0. 8Mpa。所述步骤C中，所述的冷却润滑液由氯化石蜡和松香水构成，其重量百分比为氯化石蜡60%，松香水40%。实施例3
所述复合管道的制作方法，所述复合管道由内至外依次为铜或铜合金层及碳素钢层，复合管道的制作方法包括以下步骤A 选取铜或铜合金管及碳素钢管，根据碳素钢与铜合金管塑性变形系数，铜管外径比碳素钢管内径小5MM，然后将铜管放入碳素钢管内，铜管一端需伸出碳素钢管120MM ；B 使用扩口机对铜管伸出的一端进行扩口操作，铜管扩口后外径比碳素钢管外径大6MM，铜管扩口长度为30MM，铜管扩口处外表面与碳素钢管口边缘焊接；C:使用冷拔复合技术将铜管与碳素钢管复合，使用专用模具，模具装于冷拔机上， 模具最大外径比碳素钢内径大3匪；夹紧碳素钢管，启动冷拔机，将模具从铜管已经扩口的一端顶进铜管的内部，启动冷拔机，通过芯棒牵引模具沿铜管内壁做直线运动；控制冷拔机的牵引速度为6M/Min，模具从铜管的另一端穿出时，通过模具的挤压作用，铜管与碳素钢管复合完成，立即停止冷拔机工作；在模具顶入铜管内部的过程中轴向挤压时不致破坏铜管表层氧化亚铜保护膜，需要在模具工作的同时使用冷却润滑液，并保证冷却润滑液不间断且能均勻分布到铜管内表面上；D 卸下已经成型的复合管道，修磨复合管道两端，定尺，用风吹干复合管道内壁， 空压机 V-0. 17/Min，压力 0. 8Mpa。所述步骤C中，所述的冷却润滑液由氯化石蜡和松香水构成，其重量百分比为氯化石蜡58%，松香水42%。所述步骤C中使用LB-11冷拔机，装机功率11KW。所述步骤C中，使用液压泵及其循环回收系统保证冷却润滑液不间断且能均勻分布到铜管内表面上，液压泵压力3MPA ；所述的冷却润滑液由氯化石蜡和松香水构成，其重量百分比为氯化石蜡48-60%，松香水40-52%。本发明采用的冷却润滑液经过了反复研究及试验，其能够保证复合管道内壁铜管表面完好无损，有效地保持了铜管原有的耐蚀、耐磨和自身消毒洁净功能。通过适用冷拔机及专用模具3沿铜管内壁轴向冷挤压，使铜管达到临界温度发生塑形变形，从而与碳素钢管紧密贴合。冷拔复合技术的优点是结合强度、致密性和成型率均达到最优化，能耗低，速度快，而且装备简单，造价低，产品的性能更稳定。铜管与碳素钢管复合以后，既具备铜管优点，又兼具碳素钢管抗外力强度好的优点，同时复合管道由于铜管用料比较少，价格相对低廉。所述复合管道的制作方法的专用模具3，包括由尼龙王1010材料制成的模具本体，在所述模具本体上设有与冷拔机的芯棒连接的连接孔，在模具本体前端面上设有过渡圆角。在模具本体前端面上设有过渡圆角，便于模具本体装与铜管内壁内，过渡圆角的大小可视具体情况调整。所述模具本体的长度为碳素钢管内径的1. 2 1. 5倍。所述模具本体的外径为铜管外径的1. 05 1. 1倍。所述连接孔的孔径为所述模具本体的外径的0. 1 0. 25倍。由于碳素钢管内径平整度不够精确，内壁椭圆度较差，而且焊管内壁还有一条内焊缝凸起，在选用钨钢等金属模具时，试验结果不理想，不仅铜管与碳素钢管之间复合不紧密，不贴切，而且容易拉断芯棒，造成生产事故。经反复研究试验，最后选用尼龙王1010材料制成的专业模具，这种材料既具有足够的硬度和耐磨性，还具有一定的弹性，通过挤压膨胀，能使铜管很紧密地、无间隙地复合在碳素钢管内壁的每一个点上而且永不反弹。本发明制得的复合管道的主要规格技术参数如下(1)主要规格
权利要求
1.一种复合管道的制作方法，其特征在于所述复合管道由内至外依次为铜或铜合金层及碳素钢层，所述复合管道的制作方法包括以下步骤A 选取铜或铜合金管及碳素钢管，根据碳素钢与铜或铜合金管塑性变形系数，铜管外径比碳素钢管内径小4-8匪，然后将铜管放入碳素钢管内，铜管一端需伸出碳素钢管 100-150MM ；B:使用扩口机对铜管伸出的一端进行扩口操作，铜管扩口后外径比碳素钢管外径大 3-8MM，铜管扩口长度为20-50MM，铜管扩口处外表面与碳素钢管口边缘焊接；C 使用冷拔复合技术将铜管与碳素钢管复合，使用专用模具，模具装于冷拔机上，模具最大外径比碳素钢内径大2-5MM ；夹紧碳素钢管，启动冷拔机，将模具从铜管已经扩口的一端顶进铜管的内部，启动冷拔机，通过芯棒牵引模具沿铜管内壁做直线运动；控制冷拔机的牵引速度为4-9M/Min，模具从铜管的另一端穿出时，通过模具的挤压作用，铜管与碳素钢管达到临界变形温度完成复合，立即停止冷拔机工作；在模具顶入铜管内部的过程中轴向挤压时不致破坏铜管表层氧化亚铜保护膜，需要在模具工作的同时使用冷却润滑液，并保证冷却润滑液不间断且均勻分布到铜管内表面上；D 卸下已经成型的复合管道，修磨复合管道两端，定尺，用风吹干复合管道内壁。
2.按照权利要求1所述的复合管道的制作方法，其特征在于所述步骤C中，冷却润滑液由氯化石蜡和松香水构成，其重量百分比为氯化石蜡48-60%，松香水40-52%。
3.—种权利要求1至2任一项所述的复合管道的制作方法的专用模具，其特征在于 包括由尼龙王1010材料制成的模具本体，在所述模具本体上设有与冷拔机的芯棒连接的连接孔，在模具本体前端面上设有过渡圆角。
4.按照权利要求3所述的复合管道的制作方法的专用模具，其特征在于所述模具本体的长度为碳素钢管内径的1. 2 1. 5倍。
5.按照权利要求3或4所述的复合管道的制作方法的专用模具，其特征在于所述模具本体的外径为铜管外径的1. 05 1. 1倍。
6.按照权利要求3或4所述的复合管道的制作方法的专用模具，其特征在于所述连接孔的孔径为所述模具本体的外径的0. 1 0. 25倍。
全文摘要
本发明公开了一种复合管道的制作方法及专用模具，所述复合管道的制作方法，通过适用冷拔机及专用模具沿铜管内壁轴向冷挤压，使铜管达到临界温度发生塑形变形，从而与碳素钢管紧密贴合。所述的复合管道的制作方法的专用模具，包括由尼龙王1010材料制成的模具本体，在模具本体上设有与冷拔机的芯棒连接的连接孔，在模具本体前端面上设有过渡圆角。本发明中，铜管与碳素钢管复合以后，既保持了铜管所具有的优点，又克服了铜管所存在的价格昂贵、易碰瘪和易变形等缺陷，复合管道的抗弯强度及抗冲击性能大幅度提高；另外，本发明的采用的冷挤压复合技术，设备要求不高，操作难度不大，能耗低，速度快，简明实用，优质高效，适合于大规模工业化生产。
文档编号B21C25/02GK102284546SQ201110168508
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者汪正友 申请人:汪正友