一种金属弹性密封环的成型工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冷弯成型技术领域，特别涉及一种金属弹性密封环的成型工艺。尤其是“W”及多弯“W”型金属弹性密封环的冷弯成型工艺。
【背景技术】
[0002]金属弹性密封是随着航空航天工业的发展而出现的一种重量轻、能适应恶劣环境的法兰密封技术。这种密封技术目前已广泛应用于航空航天、石油化工、燃气动力等多种领域。
[0003]金属弹性密封环通常的使用环境存在高温、高压差，并有一定振动或形变，这对于法兰密封环有较高要求。所以使用能耐高温、具有良好力学性能的镍基高温合金带材制成弹性密封环，以保证密封性能。金属弹性密封环按弹性截面形状分类可分为“W”及多弯“W”型、“O”型、“V”型、“C”型、“ Ω ”型等多种。
[0004]除“O”型环外，金属弹性密封环目前通常使用旋压成型和液压挤压成型的方法制造。旋压成型方法是将带材焊接成环后套在开槽的芯棒上，由加工有对应形状的外滚轮与芯棒相对旋转挤压成型。液压挤压成型是将带材焊成环后放于特制成型模具内部，用流体介质从模具内腔加压，推动材料成型。由于金属弹性密封环所用材料强度硬度较高，特别是“W”及多弯“W”型截面形状复杂，加工时易发生带材厚度减小、开裂、成型尺寸偏差大等问题，最终将影响产品的密封性能。因此发明一种合理分配变形步骤、控制材料变形应力，使产品尺寸偏差小、成材率高的密封环冷弯成型工艺极为重要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种金属弹性密封环的成型工艺，解决了 “W”及多弯“W”型截面加工时易发生带材厚度减小、开裂、成型尺寸偏差大等问题。提供一种变形合理、成材率高、能批量生产的金属弹性密封环冷弯成型工艺。
[0006]一种金属弹性密封环的成型工艺，适用于“W”及多弯“W”型密封环。该密封环截面结构具有中心弯曲圆弧A、平直连接部分B、弹性弯曲圆弧C和左、右外凸圆弧形接触面D。各部分连接使截面结构为“W”或多弯“W”型。具体工艺步骤如下:
[0007]1、将带材根据成品尺寸需要裁成相应的宽度和长度，焊接成环状；将带环置于冷弯成型设备上，固定带环，使用一组冷弯辊进行旋压，旋压后，使环中部形成圆弧凸起；
[0008]2、进一步变形，将步骤I所得环的中心圆弧凸起部分定位于模具辊上，将圆弧两侧向下挤压变形，得到中心弯曲圆弧A和与之相连接的平直连接部分B，环旋转一周，压下量加大一次，压下量增量为中心弯曲圆弧A的圆心与对向弹性弯曲圆弧C顶点切线垂直距离的20%，旋转5周后成型；
[0009]3、利用步骤2所得中心弯曲圆弧A使环定位，利用成型棍将截面两侧材料向上弯曲，形成紧邻中心弯曲圆弧A的两个弹性弯曲圆弧C，环旋转一周完成变形；
[0010]4、对于多弯“W”型密封环，按步骤2和步骤3所述方法依次重复进行平直连接部分B、弹性弯曲圆弧C的加工过程；
[0011]5、将步骤3或步骤4所得环件置于加工有左、右外凸圆弧形接触面D形状的模具辊中，使截面两翼弯曲形成左、右外凸圆弧形接触面D，环旋转一周完成变形；
[0012]6、支撑已成型的中心弯曲圆弧A、平直连接部分B和弹性弯曲圆弧C，从两侧挤压步骤5中成型后张开的左、右外凸圆弧形接触面D，使左、右外凸圆弧形接触面D相向合拢，收口后夹角为180度±10度，环件旋转一周完成变形；
[0013]7、变形后洗去润滑油，进行定型热处理。
[0014]步骤I至6中加工过程中始终喷淋润滑油。
[0015]步骤2中平直连接部分B成型分5道次压下成型，每道次压下量增量为中心弯曲圆弧A或某一弹性弯曲圆弧C的圆心与对向弹性弯曲圆弧C顶点切线垂直距离的20%。
[0016]本发明的优点在于:
[0017]1、金属弹性密封环通过冷弯方式成型，可以使用一套辊模生产多种直径的密封环。而且产品表面质量好、尺寸偏差小、截面各部位厚度变化小。
[0018]2、首先加工中心弯曲圆弧A，再依次加工两侧平直连接部分B和弹性弯曲圆弧C，变形应力较小，同时便于后续各步骤中央定位，提高尺寸精度。
[0019]3、润滑油可以保护表面，在变形过程中减小环件与辊模之间的摩擦力，减小变形应力、控制带材厚度减小、提高表面质量，同时作为冷却剂减小变形热。
【附图说明】
[0020]图1为本发明“W”型密封环的截面示意图。其中，中心弯曲圆弧A、平直连接部分B、弹性弯曲圆弧C、左、右外凸圆弧形接触面D。
[0021]图2为本发明多弯“W”型密封环的截面示意图。其中，中心弯曲圆弧A、平直连接部分B、弹性弯曲圆弧C、左、右外凸圆弧形接触面D。
[0022]图3为本发明实施例1成型过程示意图。
【具体实施方式】
[0023]实施例1:
[0024]一种“W”型金属弹性密封环的成型工艺，该环截面具有中心弯曲圆弧A，二个弹性弯曲圆弧C，其相互连接的平直连接部分B以及左、右外凸圆弧形接触面D。选用的原材料为0.28mm厚度的镍基高温合金冷轧带材。
[0025]将带材根据成品尺寸需要裁成22mm宽、2.198m长，焊接成环；将带环置于冷弯成型设备上，固定环，加工过程中始终喷淋润滑油；
[0026]本发明的一种金属弹性密封环的成型工艺，具体包括以下步骤:
[0027]步骤一:将环置于冷弯成型设备上，使用一组冷弯辊进行旋压，环以圆心为轴转动，旋转一周后，环截面中部形成圆弧凸起。
[0028]步骤二:环不动，更换模具棍，利用步骤一所得中部圆弧凸起定位，将圆弧两侧向下挤压变形，得到中心弯曲圆弧A和与之相连接的平直连接部分B，多道次成型，每道次之间压下量增量为中心弯曲圆弧A的圆心与对向弹性弯曲圆弧C顶点切线垂直距离的20%，环旋转一周，压下量加大一次，旋转5周后成型。
[0029]步骤三:环不动，更换模具辊，利用步骤二所得中心弯曲圆弧A定位，模具辊将环截面两侧带材向上弯曲，形成两个弹性弯曲圆弧C，环旋转一周完成变形。
[0030]步骤四:环不动，更换模具辊，利用步骤二所得中心弯曲圆弧A定位，利用模具辊使步骤三加工余下的两翼弯曲，形成左、右外凸圆弧形接触面D，环旋转一周完成变形。
[0031]步骤五:环不动，更换模具辊，使用与两个弹性弯曲圆弧C外侧宽度一致、形状匹配的模具辊，支撑已成型的中心弯曲圆弧A、平直连接部分B和弹性弯曲圆弧C，再从两侧挤压步骤四成型后张开的左、右外凸圆弧形接触面D，使其向中心弯曲，夹角175度，环旋转一周完成变形。
[0032]步骤六:变形后洗去润滑油，进行定型热处理。
[0033]实施例2:
[0034]一种多弯“W”型金属弹性密封环的成型工艺，该环截面具有中心弯曲圆弧A，四个弹性弯曲圆弧C，其相互连接的平直连接部分B以及左、右外凸圆弧形接触面D。选用的原材料为0.4mm厚度的镲基高温合金冷乳带材。
[0035]将带材根据成品尺寸需要裁成36mm宽、2.512m长，焊接成环；将带环置于冷弯成型设备上，固定带环，加工过程中始终喷淋润滑油；
[0036]本发明的一种金属弹性密封环的成型工艺，具体包括以下步骤:
[0037]步骤一:同实施例1步骤一。
[0038]步骤二:同实施例1步骤二。
[0039]步骤三:同实施例1步骤三。
[0040]步骤四:环不动，更换模具辊，将模具辊与步骤三所得已成型的中心弯曲圆弧A、平直连接部分B和弹性弯曲圆弧C部分定位，将环截面两侧向上挤压变形，得到连接弹性弯曲圆弧C的平直部分B，多道次成型，每道次压下量增量为弹性弯曲圆弧C的圆心与对向弹性弯曲圆弧C顶点切线垂直距离的20%。环旋转一周，压下量加大一次，旋转5周后成型。
[0041]步骤五:环不动，更换模具辊，将步骤四所得环与模具辊定位，将环两侧带材向下弯曲，形成两个完整弹性弯曲圆弧C，环旋转一周完成变形。
[0042]步骤六:环不动，更换模具辊，将步骤五所得环与模具辊定位，弯曲变形，使步骤五加工余下的两翼弯曲，形成左、右外凸圆弧形接触面D，环旋转一周完成变形。
[0043]步骤七:环不动，更换模具辊，使用与弹性弯曲圆弧C外侧宽度一致、形状匹配的模具辊，支撑已成型的中心弯曲圆弧A、平直连接部分B和弹性弯曲圆弧C，从两侧挤压左、右外凸圆弧形接触面D，使其向中心弯曲，夹角180度，环件旋转一周完成变形；
[0044]步骤八:变形后洗去润滑油，进行定型热处理。
【主权项】
1.一种金属弹性密封环的成型工艺，其特征在于，具体工艺步骤如下: 1)将带材根据成品尺寸需要裁成相应的宽度和长度，焊接成环状；将带环置于冷弯成型设备上，固定带环，使用一组冷弯辊进行旋压，旋压后，使环中部形成圆弧凸起； 2)进一步变形，将步骤I)所得环的中心圆弧凸起部分定位于模具辊上，将圆弧两侧向下挤压变形，得到中心弯曲圆弧(A)和与之相连接的平直连接部分(B)，环旋转一周，压下量加大一次，压下量增量为中心弯曲圆弧(A)的圆心与对向弹性弯曲圆弧(C)顶点切线垂直距离的20%，旋转5周后成型； 3)利用步骤2)所得中心弯曲圆弧(A)使环定位，用成型辊将截面两侧材料向上弯曲，形成紧邻中心弯曲圆弧(A)的两个弹性弯曲圆弧(C)，环旋转一周完成变形； 4)对于多弯“W”型密封环，按步骤2)和步骤3)依次重复进行平直连接部分(B)、弹性弯曲圆弧(C)的加工过程； 5)将步骤3)或步骤4)所得环件置于加工有左、右外凸圆弧形接触面(D)形状的模具辊中，使截面两翼弯曲形成左、右外凸圆弧形接触面(D)，环旋转一周完成变形； 6)支撑已成型的中心弯曲圆弧(A)、平直连接部分(B)和弹性弯曲圆弧(C)，从两侧挤压步骤5)中成型后张开的左、右外凸圆弧形接触面(D)，使左、右外凸圆弧形接触面(D)相向合拢，收口后夹角为180度±10度，环件旋转一周完成变形； 7)变形后洗去润滑油，进行定型热处理。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述的步骤I)至6)中加工过程中始终喷淋润滑油。
【专利摘要】一种金属弹性密封环的成型工艺，属于冷弯成型技术领域。具体工艺步骤如下：将带材根据成品尺寸需要裁成相应的宽度和长度，焊接成环状；固定带环，使用一组冷弯辊进行旋压；将圆弧两侧向下挤压变形，得到中心弯曲圆弧(A)和与之相连接的平直连接部分(B)，利用成型辊将截面两侧材料向上弯曲，形成两个弹性弯曲圆弧(C)；将所得环件置于模具辊中，使截面两翼弯曲形成左、右外凸圆弧形接触面(D)，环旋转一周完成变形；从两侧挤压左、右外凸圆弧形接触面(D)，使之相向合拢，旋转一周完成变形；优点在于，产品表面质量好、尺寸偏差小、截面各部位厚度变化小。
【IPC分类】B21D11-06
【公开号】CN104624756
【申请号】CN201410850096
【发明人】曹宇, 秦力群, 章清泉, 孙建民, 孙建周, 李明扬, 吴会云, 魏然, 吴兵
【申请人】北京北冶功能材料有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月31日