本發(fā)明涉及一種采用熱擠壓無(wú)縫管管坯，而形成與主管坯的管軸成直交的“等徑支管的三通管制造方法及其成型裝置”。三通管是管道工程設(shè)計(jì)和施工中，極為重要的一種標(biāo)準(zhǔn)管道配件，在管道工程建設(shè)中，用量較大。我國(guó)五十年代初期，在管道工程中大多采用鑄鋼三通管、鍛制三通管或丁字焊接三通管。由于鑄造質(zhì)量不易保證，在安裝過(guò)程中常常需要進(jìn)行大量的補(bǔ)焊工作，而直接影響到工作進(jìn)度，并因鑄造三通的缺陷不易檢查，在投產(chǎn)后常發(fā)生泄漏停機(jī)事故，耗鋼量也較大。鍛制三通管，體型較大，使加工設(shè)備的能力往往受到限制，工藝復(fù)雜，加工成本高。丁字焊接三通，即在母管上直接開(kāi)馬鞍形焊口，而和作支管的管段直接焊接起來(lái)，由于馬鞍形焊口在現(xiàn)場(chǎng)焊接較難控制質(zhì)量并難以有效的進(jìn)行無(wú)損探傷檢驗(yàn)，使三通整體強(qiáng)度降低，在結(jié)構(gòu)上也起了大的局部應(yīng)力集中，使管網(wǎng)的運(yùn)行不安全。鑒于這幾種三通管的缺點(diǎn)，水電部電力建設(shè)科研所，從一九五九年起對(duì)帶有加強(qiáng)元件的高壓焊制三通進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究工作，并取得很大進(jìn)展。帶加強(qiáng)元件的三通，一般有單筋、蝶式、披肩和套箍等幾種形式。使三通的常溫外壁應(yīng)力集中系數(shù)下降，常溫爆破強(qiáng)度減弱系數(shù)增加，目前有關(guān)試驗(yàn)研究工作尚在深入進(jìn)行中，有些技術(shù)問(wèn)題尚待進(jìn)一步解決，而且生產(chǎn)價(jià)格也很高。
隨著煉油、石油化工、超高壓電站等工程建設(shè)，系統(tǒng)裝置中的工藝條件和使用參數(shù)日趨提高，因而對(duì)于探求一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別是整體強(qiáng)度較高的無(wú)縫三通管件的研制受到很大重視。日本、美國(guó)、蘇聯(lián)等發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)此做了大量的工作，創(chuàng)造了一些成型方法，并將無(wú)縫三通用于了各種管線工程中，對(duì)于克服以上幾種三通管的不足之處，發(fā)揮了良好的效果。我國(guó)在七十年代中期，從國(guó)外引進(jìn)的石油、化肥和化纖等成套裝置中開(kāi)始接觸和采用到，但對(duì)于無(wú)縫三通的加工方法，國(guó)外一直嚴(yán)守秘密，始終不能得到詳盡的資料，因此該種產(chǎn)品的備件仍只能用大量外匯再次從國(guó)外購(gòu)買。為解決無(wú)縫三通的成型方法，從國(guó)外有關(guān)資料查出，通常的做法是對(duì)熱態(tài)主管進(jìn)行擠壓再對(duì)支管拉制的方法和冷態(tài)液壓鼓凸的方法等。四川工業(yè)設(shè)備安裝公司利用冷擠壓工藝以及國(guó)內(nèi)一些制造單位對(duì)管坯軸向擠壓撥凸等方法進(jìn)行了試制加工。這些方法常常是使支管高度不夠或使管壁厚薄不均，甚至有冷擠裂等缺陷產(chǎn)生，因此未能把無(wú)縫三通使用到工程建設(shè)中去。根據(jù)專利文獻(xiàn)檢索現(xiàn)有技術(shù)，蘇聯(lián)專利說(shuō)明書SU1076163A的方法和發(fā)明比較接近。該方法使用模具熱擠壓成型，圖1是表示模具剛完成支管卷邊后的縱斷圖面。模具包括安裝在板3和板4的上部成型陰模1和下部軋壓陰模2，安裝在方桿6上的可活動(dòng)的成型沖模5及方桿6支承在板4上的固定支座7和活動(dòng)支座8上。在陰模1的成型空腔內(nèi)裝有打孔沖模9，在成型沖模5上鉆有孔10。在支承方桿6上還裝有一個(gè)活動(dòng)支座11，該支座借助于空氣壓縮缸，在水平面上可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而使成型沖模5在一定高度內(nèi)可豎向移動(dòng)和固定，空氣壓縮缸是裝在固定支座7上的。在沖模5上挖有環(huán)形槽，其間距t＝（0.5～1）S0，（其中S0是毛管坯壁厚）。上部成型陰模1的側(cè)邊有潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)12，它是一個(gè)側(cè)面帶槽的單獨(dú)嵌入件13，這些槽用軟管與系統(tǒng)連接，裝置按下述方式工作：
把加熱到模壓溫度的管坯14套在成型模5上，使壓力機(jī)的滑塊向下移動(dòng)，讓陰模1接近管坯，然后冷卻和潤(rùn)滑陰模1的側(cè)部工作邊及兩個(gè)陰模接合處的管坯側(cè)面15，由于陰模斷面直徑小于管坯直徑，受到擠壓的管坯變成了橢園狀，如圖2的橫剖面圖。隨著陰模的進(jìn)一步下壓，擠壓管坯的兩端，使三通支管初步成型，在完成擠壓過(guò)程的最后，在支管上端沖上一個(gè)孔，以上的初步成型過(guò)程系在壓力機(jī)的一次沖程下完成的。此后，再升高陰模1和管坯直至可以在下面墊上活動(dòng)支座11，并開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)行程，將支管邊緣的管壁厚度修準(zhǔn)，鑒于支承方桿配有水平面上可往復(fù)移動(dòng)的附加支座，借助模具結(jié)構(gòu)的活動(dòng)支座在一定高度內(nèi)，脫開(kāi)的成型沖模可豎向移動(dòng)和固定，既可初次成型管接頭，又可形成模壓三通的最終邊緣。但是以上檢索的專利說(shuō)明書由于在裝置結(jié)構(gòu)和模具設(shè)計(jì)方面不能清楚的使所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，能夠按此描述實(shí)現(xiàn)其三通的加工方法。因此，本項(xiàng)發(fā)明裝置的成型方法，只有靠總結(jié)國(guó)內(nèi)的已有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和對(duì)國(guó)外現(xiàn)有的三通成品，加以分析研究試驗(yàn)?？梢钥闯鎏K聯(lián)專利SU1076163A均不能清楚地表明它的模具設(shè)計(jì)方式和各種支承的固定聯(lián)連方式，并且它的裝置比較繁瑣，特別是對(duì)于保證三通壁厚均勻的措施，仍無(wú)特別的控制方法，因而無(wú)法證明用這種裝置加工的方法制造出來(lái)的三通，一定是質(zhì)量非常好的產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的，是采用一套結(jié)構(gòu)特殊的簡(jiǎn)單模具裝置，使加熱金屬管坯受到擠壓，而迫使三通管成型的制造方法。這種成型方法，保證三通管的壁厚均勻，無(wú)冷、熱裂紋存在，模具的設(shè)計(jì)、加工、裝配都較簡(jiǎn)單。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：以無(wú)縫鋼管下料作管坯，在壓力機(jī)的活動(dòng)橫梁及下工作臺(tái)墊上平整的限位鋼板后，將管坯冷壓成橢園斷面的扁管，再對(duì)橢園扁管坯進(jìn)行加熱縮口，縮口是在裝置中安裝上、下胎體而進(jìn)行的。在上、下胎體中墊入限位塊后，再對(duì)縮口后的管坯進(jìn)行進(jìn)一步擠壓而使支管凸出。在凸出支管的頂部開(kāi)一個(gè)橢園孔，再把拉桿穿入此孔中并和芯子連接，使拉桿橫梁固定，上面工作臺(tái)往下移動(dòng)，將芯子拔出，使三通具備初型。將裝置中的上、下胎體更換成上、下整型胎體，使三通初型再次擠壓而實(shí)現(xiàn)其壁厚均勻，幾何尺寸大小符合標(biāo)準(zhǔn)的三通，為了消除擠壓時(shí)所造成的機(jī)械應(yīng)力和恢復(fù)其反復(fù)受熱加工的金屬金相組織和提高三通結(jié)構(gòu)的受壓強(qiáng)度，經(jīng)整型后的三通管還必須進(jìn)行熱處理。再對(duì)三通的三個(gè)支管進(jìn)行坡口，以保證使用時(shí)的焊口質(zhì)量。
本發(fā)明方法由于成型模具簡(jiǎn)單，加工、裝配方便，整個(gè)工序的安排衍接合理，經(jīng)本法試制出來(lái)的三通，經(jīng)產(chǎn)品機(jī)械性能（抗拉強(qiáng)度，屈服點(diǎn)、伸長(zhǎng)率）的測(cè)試，金相組織檢驗(yàn)、三通幾何尺寸及結(jié)構(gòu)解剖檢查、水壓爆破檢驗(yàn)證明，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良，按照日本JLSB2305標(biāo)準(zhǔn)要求可以和國(guó)外同類產(chǎn)品質(zhì)量相當(dāng)。由于本發(fā)明裝置制造的無(wú)縫三通是一種結(jié)構(gòu)性能較高的等強(qiáng)度無(wú)縫三通，根據(jù)計(jì)算，用于石油煉制、化工、電力等行業(yè)的管道工程，其耐壓強(qiáng)度一般可提高40%左右。并由于本發(fā)明解決了國(guó)內(nèi)無(wú)縫三通管的制造問(wèn)題，今后我國(guó)可以不再花費(fèi)巨額外匯去國(guó)外進(jìn)口無(wú)縫三通，而創(chuàng)造了很高的經(jīng)濟(jì)效益。無(wú)縫三通使施工現(xiàn)場(chǎng)可以充分實(shí)現(xiàn)管道工廠化予制裝配，對(duì)于縮短工程建設(shè)周期創(chuàng)造了條件。
本發(fā)明置的具體結(jié)構(gòu)和方法由以下附圖給出。
圖3，表示發(fā)明加工裝置及拔球工序的橫剖面圖。
圖4，表示發(fā)明裝置在縮口、壓凸工序的縱剖面圖。
圖5，表示開(kāi)口工序的頂視圖。
圖6，表示發(fā)明裝置整型工序的頂視圖。
圖7，表示利用發(fā)明裝置的工序流程表示圖。
見(jiàn)附圖3、4、5、6、所示的本發(fā)明裝置，包括：一個(gè)上胎聯(lián)接體1，一根拉桿橫梁2，兩塊墊塊3，二根支柱5及下胎聯(lián)接板9構(gòu)成一套胎具的固定裝置。上胎體4、下胎體3構(gòu)成擠壓胎具。上胎體14、下胎體15構(gòu)成整型胎具。拉桿11和裝配在上的芯子6由銷子10固定，拉桿沿豎立方向移動(dòng)時(shí)由導(dǎo)向管套12導(dǎo)向。在壓凸工序時(shí)，使用的限位塊13以及管坯料7。
根據(jù)附圖7，表示的本發(fā)明裝置在完成三通制造時(shí)的工序流程，由以下的一個(gè)通用實(shí)施例并結(jié)合附圖3、4、5、6、說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明提出的具體裝置的工作情況。
（1）.下料：將無(wú)縫鋼管按所加工三通管所需用料的計(jì)算長(zhǎng)度進(jìn)行下料，并留出加工余量13mm，成管坯7。
（2）.壓扁：冷壓時(shí)壓力機(jī)的活動(dòng)橫梁及工作臺(tái)均墊上平整的限位鋼板，將置于工作臺(tái)上的管坯，由壓力機(jī)的活動(dòng)橫梁下移而壓扁成橢園狀，保證橢園的長(zhǎng)、短軸長(zhǎng)度由控制活動(dòng)橫梁的下移行程解決。
（3）.縮口：將壓扁后的橢園管坯置于加熱爐中加熱，其溫度碳鋼材質(zhì)管坯控制在800～950℃，不銹鋼管坯控制在1000～1100℃。出爐的紅熱狀管坯迅速置于胎體4及8中，如圖4情形（縮口時(shí)不墊入限位塊13），進(jìn)行擠壓迫使金屬向管坯上端流動(dòng)，此時(shí)橢園短軸長(zhǎng)度不變，而使長(zhǎng)軸縮短，使其自然冷卻。
（4）.壓凸：如圖4，在上、下胎具不變換的情況下，將限位塊13墊上，將管坯再次加熱，其溫度仍按前面值控制。置于模具中之管坯，再行受到擠壓，使橢園短軸長(zhǎng)度仍不變，而長(zhǎng)軸繼續(xù)縮短到一定值。
（5）.開(kāi)孔：如圖5所示情況，在凸出管頂開(kāi)一比芯子6直徑小的園孔口。
（6）.拔球：將加熱管坯送入模具中，如圖3所示情況。使壓力機(jī)橫梁下移，讓拉桿穿過(guò)橢園孔后，將芯子6和拉桿11連續(xù)，穿上銷子10固定，必須使橢園孔中心，拉桿中心，芯子中心在一豎直線上。使拉桿中心固定，上工作臺(tái)往下移動(dòng)，將芯子拔出。
（7）.整型：如圖6，將前所用上、下胎具換成整型胎具，編號(hào)用14和15，壓力機(jī)下壓而形成了無(wú)縫三通管。
（8）.熱處理：為消除熱擠壓時(shí)的殘余應(yīng)力和恢復(fù)其金屬的金相組織，必須將整型后之三通，依據(jù)管坯所使用的材質(zhì)控制溫度進(jìn)行熱處理。
（9）.坡口：將熱處理冷卻后的三通的三個(gè)管口進(jìn)行機(jī)械坡口，其角度為30～35°，鈍邊高為1.50～2.00mm，并保證各支管部分的幾何尺寸，消除管口毛刺后停車，完成該產(chǎn)品加工的全過(guò)程。
④文件名稱頁(yè)行補(bǔ)正前補(bǔ)正后
說(shuō)明書59.成管坯7.成管坯14.
說(shuō)明書515迅速置于胎體4及8中.迅速置于成型陰模1及2中.
說(shuō)明書516時(shí)可墊入限位塊13）時(shí)可墊入限位塊24）
說(shuō)明書518.在上、下胎具不變換的在上、下陰模不變換的情況
519.情況下，將限位塊13下，將限位塊24
說(shuō)明書521開(kāi)一比芯子6直徑開(kāi)一比芯子20直徑
說(shuō)明書524.將芯子6和拉桿11連將芯子20和拉桿22連接.
續(xù).
說(shuō)明書6110固定.21固定.
說(shuō)明書63上、下胎具換成整型胎上、下陰模換成整型上、下
具、編號(hào)用14和15.胎具，編號(hào)用25和26
說(shuō)明書321縮口是在裝置中安裝上、縮口是在裝置中安裝上、下
下胎體而進(jìn)行陰模而進(jìn)行
說(shuō)明書322在上、下胎體中墊入在上、下陰模中墊入
說(shuō)明書41將裝置中的上、下胎體更將裝置中上、下陰模更換成
換成上、下整型胎體.使上、下裝型陰模，使
說(shuō)明書424體1.一根拉桿橫梁2.兩體16.一根拉桿橫梁17.
塊墊塊3.二根支柱5及兩塊墊塊18，二根支柱19
下胎聯(lián)接板9構(gòu)及下胎聯(lián)接板4構(gòu)
說(shuō)明書51上胎體4、下胎體8構(gòu)成上部成型陰模1.下部軋壓陰
擠壓胎具.上胎體模2構(gòu)成擠壓胎具.整型上胎具
說(shuō)明書5214、下胎體15構(gòu)成整25、整型下胎具26構(gòu)成整
型胎具.拉桿11和裝配型胎具.拉桿22和裝配在上
在上的的
說(shuō)明書53芯子6由銷芯子20由銷
說(shuō)明書53子10固定，由導(dǎo)向管套子21固定，由導(dǎo)向管套
說(shuō)明書5412導(dǎo)向.23導(dǎo)向.
說(shuō)明書5使用的限位塊13以及管使用的限位塊24以及管坯
坯料7.料14.