一种金属双层复合管及其制作工艺的制作方法

本发明涉及汽车零部件技术领域，特别涉及一种金属双层复合管及其制作工艺。

背景技术：

双金属复合管是一种具有高性价比的产品，已在能源、造船、化工、石油和机械制造等领域得到了大量推广应用，例如，目前汽车尾管、消音硬管等零部件就大都是采用双金属复合管结构。双金属复合管的结构分金属外管和金属内管两部分，二者贴合力大小是衡量双金属机械复合工艺可靠性的主要标志。但是目前市面上常见的双金属复合管由于结构设置不合理，导致内、外管之间存在定位效果差的缺陷，影响了产品的稳定性。此外，在传统加工工艺中，都是需要采用冲压、缩口等数十道工序，才能完成对一个双金属复合管的加工，不仅工艺繁琐、利润率较低，而且产品的报废率较高，加工质量难以得到保证。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种金属双层复合管及其制作工艺，其结构简单合理，定位效果较好，加工工艺简洁，有利于提高利润率及降低产品的报废率，提升了产品的加工质量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的一种金属双层复合管，包括金属内管和金属外管，所述金属内管套设于所述金属外管的内部，所述金属内管的外壁与所述金属外管的内壁之间具有间隙区，所述金属内管的外壁与所述金属外管的内壁之间配合设有周向定位结构，所述金属内管的端部与所述金属外管的相应端部焊接固定。

进一步地，所述金属内管的中部外壁沿周向设有若干外壁定位区，所述金属外管的中部内壁沿周向设有若干与所述外壁定位区一一对应的内壁定位区，所述外壁定位区与相应所述内壁定位区紧密接触以构成周向定位。

一种金属双层复合管的制作工艺，该工艺包括如下步骤：

第一步，选取待加工的金属外管及金属内管，使所述金属外管的内壁形状与成形后金属内管的外壁形状一致，并使所述金属外管的长度大于所述金属内管的长度，将所述金属内管套入所述金属外管的内部；

第二步，选取外管成型模具，所述外管成型模具的模型腔与成形后金属外管的外壁形状一致；将套接在一起的所述金属外管和所述金属内管置入所述外管成型模具的模型腔中；

第三步，在所述金属外管的两端安装密封堵头；

第四步，使所述密封堵头封堵所述金属内管的两端，并由其中一个所述密封堵头向所述金属内管的内部通入高压水，迫使所述金属内管受压变形，直至所述金属内管的外壁紧贴所述金属外管的内壁，以完成对所述金属内管的内高压成形；

第五步，使所述密封堵头封堵所述金属外管的两端，并由其中一个所述密封堵头向所述金属外管的内部通入高压水，迫使所述金属外管继续变形，直至所述金属外管的外壁紧贴所述外管成型模具的模型腔的内壁，以完成对所述金属外管的内高压成形，制成金属双层复合管半成品；

第六步，拆下所述密封堵头，将制成的所述金属双层复合管半成品从所述外管成型模具中取出，对所述金属外管及所述金属内管的相应端部进行端部后处理，并完成对所述金属外管与所述金属内管的焊接，制成金属双层复合管成品。

进一步地，所述密封堵头包括基座、挡板、堵头本体及弹簧，所述挡板与所述基座固定连接，所述堵头本体活动设于所述基座内，所述弹簧抵设于所述堵头本体的内端与所述基座之间，所述堵头本体的外端穿出于所述挡板的外部；所述堵头本体的外端分别设有第一台阶部和第二台阶部，所述第一台阶部的外周壁与所述金属外管的端口内壁密封配合，所述第二台阶部的外周壁与所述金属内管的端口内壁密封配合；所述堵头本体的内部还设有注水通道，所述注水通道沿轴向贯穿所述第一台阶部及所述第二台阶部。

本发明的有益效果为：本发明提供的金属双层复合管，在金属外管与金属内管之间设置间隙区，并在金属内管的外壁与金属外管的内壁之间配合设有周向定位结构，通过采用这种金属内管与金属外管形状不同的结构设计，能够有效使金属内管在金属外管的内部定位，稳定性较好；通过将金属内管的端部与金属外管的相应端部焊接固定，也进一步保证了本发明整体结构的稳固性，从而有效延长了使用寿命。

本发明提供的金属双层复合管的制作工艺，通过采用两道内高压成型，既保证了金属内管及金属外管的成型效果，还优化了加工工序，使得加工工艺更加简洁，从而提高了加工效率和利润率，降低了产品报废率。具体地说，在第一道内高压成型时，金属外管的内腔充当了金属内管的模型腔，因此在向金属内管通入高压水时，金属内管会膨胀变形，直至金属内管的外壁紧贴金属外管的内壁，此时完成了对金属内管的内高压成形；在第二道内高压成型时，由于密封堵头封堵的是金属外管的两端，当通过密封堵头向金属外管的内部通入高压水时，由于金属外管与金属内管之间不可避免地存在间隙，因此高压水会流入金属内管的外壁与金属外管的内壁之间，迫使金属外管继续膨胀变形直至贴模，即金属外管的外壁紧贴外管成型模具的模型腔内壁，此时便完成了对金属外管的内高压成形，需要指出的是，在第二次内高压成型过程中，由于金属内管是完全浸入在高压水中，使得金属内管内、外壁处于等静压状态，此时金属内管不会因高压水的作用而继续变形。

附图说明

图1是本发明所述金属双层复合管的整体结构示意图；

图2是本发明所述金属双层复合管的剖视图；

图3是本发明所述金属双层复合管制作工艺的原理图；

图4是本发明所述金属双层管制作工艺中所采用密封堵头的结构示意图。

图1至图4中：

1、金属内管；2、金属外管；3、间隙区；4、周向定位结构；5、外管成型模具；51、模型腔；6、密封堵头；61、基座；62、挡板；63、堵头本体；631、第一台阶部；632、第二台阶部；64、弹簧；65、注水通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1和图2所示的一种金属双层复合管，包括金属内管1和金属外管2，金属内管1套设于金属外管2的内部，金属内管1的外壁与金属外管2的内壁之间具有间隙区3，金属内管1的外壁与金属外管2的内壁之间配合设有周向定位结构4，金属内管1的端部与金属外管2的相应端部焊接固定。

金属内管1的中部外壁沿周向设有若干外壁定位区，金属外管2的中部内壁沿周向设有若干与外壁定位区一一对应的内壁定位区，外壁定位区与相应内壁定位区紧密接触以构成周向定位。具体地说，外壁定位区为成型在金属内管1外壁上的定位平面，相应地，内壁定位区为成型在金属外管2内壁上的定位平面，当上述两个定位平面接触在一起时，便起到了周向限位的效果，以避免金属内管1相对于金属外管2转动。

本发明提供的金属双层复合管，通过在金属外管2与金属内管1之间设置间隙区3，并在金属内管1的外壁与金属外管2的内壁之间配合设有周向定位结构4，采用这种金属内管1与金属外管2形状不同的结构设计，能够有效使金属内管1在金属外管2的内部定位，稳定性较好；通过将金属内管1的端部与金属外管2的相应端部焊接固定，也进一步保证了本发明整体结构的稳固性，从而有效延长了使用寿命；另外，在金属外管2与金属内管1之间设置间隙区3，当汽车在排气时，该间隙区3也能够有效起到谐振的作用，使得谐振消音效果更好。

一种金属双层复合管的制作工艺，该工艺包括如下步骤：第一步，选取待加工的金属外管2及金属内管1，使金属外管2的内壁形状与成形后金属内管1的外壁形状一致，并使金属外管2的长度大于金属内管1的长度，将金属内管1套入金属外管2的内部；

第二步，选取外管成型模具5，外管成型模具5的模型腔51与成形后金属外管2的外壁形状一致；将套接在一起的金属外管2和金属内管1置入外管成型模具5的模型腔51中，参见图3；

第三步，在金属外管2的两端安装密封堵头6；

第四步，使密封堵头6封堵金属内管1的两端，并由其中一个密封堵头6向金属内管1的内部通入高压水，迫使金属内管1受压变形，直至金属内管1的外壁紧贴金属外管2的内壁，以完成对金属内管1的内高压成形；

第五步，使密封堵头6封堵金属外管2的两端，并由其中一个密封堵头6向金属外管2的内部通入高压水，迫使金属外管2继续变形，直至金属外管2的外壁紧贴模型腔51的内壁，以完成对金属外管2的内高压成形，制成金属双层复合管半成品；

第六步，拆下密封堵头6，将制成的金属双层复合管半成品从外管成型模具5中取出，对金属外管2及金属内管1的相应端部进行端部后处理，并完成对金属外管2与金属内管1的焊接，制成金属双层复合管成品。

本发明提供的金属双层复合管的制作工艺，通过采用两道内高压成型，既保证了金属内管1及金属外管2的成型效果，还优化了加工工序，使得加工工艺更加简洁，从而提高了加工效率和利润率，降低了产品报废率。

在第一道内高压成型时，金属外管2的内腔充当了金属内管1的模型腔(故要求金属外管2的壁厚要远大于金属内管1的壁厚)，因此在向金属内管1通入高压水时，金属内管1会膨胀变形，直至金属内管1的外壁紧贴金属外管2的内壁，此时完成了对金属内管1的内高压成形；在第二道内高压成型时，由于密封堵头6封堵的是金属外管2的两端，当通过密封堵头6向金属外管2的内部通入高压水时，由于金属外管2与金属内管1之间不可避免地存在间隙，因此高压水会流入金属内管1的外壁与金属外管2的内壁之间，迫使金属外管2继续膨胀变形直至贴模，即金属外管2的外壁紧贴外管成型模具5的模型腔51内壁，此时便完成了对金属外管2的内高压成形。需要指出的是，在第二道内高压成型过程中，由于金属内管1是完全浸入在高压水中，使得金属内管1内、外壁处于等静压状态，此时金属内管1不会因高压水的作用而继续变形，也就是说，在第二道内高压成型时，金属外管2与金属内管1之间便会形成间隙区3。

具体地说，参见图4，密封堵头6包括基座61、挡板62、堵头本体63及弹簧64，挡板62与基座61固定连接，堵头本体63活动设于基座61内，弹簧64抵设于堵头本体63的内端与基座61之间，堵头本体63的外端穿出于挡板62的外部；堵头本体63的外端分别设有第一台阶部631和第二台阶部632，第一台阶部631的外周壁与金属外管2的端口内壁密封配合，第二台阶部632的外周壁与金属内管1的端口内壁密封配合；堵头本体63的内部还设有注水通道65，注水通道65沿轴向贯穿第一台阶部631及第二台阶部632。

初始状态(未通入高压水)时，在弹簧64的作用下，堵头本体63外端的第二台阶部632深入金属内管1的端口中，此时第一台阶部631与金属外管2的端口内壁之间、第二台阶部632与金属内管1的端口内壁之间均处于密封接触状态；

工作时，将其中一个密封堵头6的注水通道65开启，另一个密封堵头6的注水通道65关闭，由于第一台阶部631与金属外管2的端口内壁之间、第二台阶部632与金属内管1的端口内壁之间均处于密封接触(相当于上述第四步中金属内管1的两端被封堵)，此时高压水仅会流至金属内管1的内部，以迫使金属内管1膨胀变形，完成第一道内高压成型；随着金属内管1中水压继续增大，当密封堵头6外端端面受到的液体压力大于弹簧64的弹力时，堵头本体63整体便会朝基座61方向移动，使得第二台阶部632从金属内管1的端口抽离，由于金属外管2的长度大于金属内管1的长度，此时仅第一台阶部631与金属外管2的端口内壁处于密封接触状态(相当于上述第五步中金属外管2的两端被封堵)，高压水便会流入金属外管2内壁与金属内管1的外壁之间，实现第二道内高压成型。

通过采用上述密封堵头6，有效使得本发明在进行第一道内高压成型和第二内高压成型时无需更换堵头，有效简化了操作流程，提高了操作效率。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。