本發(fā)明涉及的是一種采用石英粉作壓力傳遞介質(zhì)的厚壁（壁厚至少為20mm）三通熱壓軸向補(bǔ)償成型方法。
背景技術(shù)：
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目前熱壓三通通用的方法是將比產(chǎn)品規(guī)格大的管子加熱后壓扁，再放在模具中將旁通擠壓，拉拔成型的徑向補(bǔ)償工藝。而對(duì)薄壁的三通通常采用冷壓軸向補(bǔ)償工藝。在冷壓三通過(guò)程中，壓力機(jī)在直管兩端擠壓，與此同時(shí)通過(guò)液壓泵在直管內(nèi)充滿高壓油，于是直管產(chǎn)生軸向流動(dòng)在直管一側(cè)沿模具產(chǎn)生鼓包形成三通的旁通。由于金屬在室溫條件下強(qiáng)度高，一臺(tái)幾千噸的壓力機(jī)只能成型管壁較薄的三通。如果在1100℃左右熱壓成型，金屬的強(qiáng)度僅室溫條件的10%不到，則可成型壁厚厚幾倍的三通。問(wèn)題是這時(shí)無(wú)法提供直管內(nèi)的高壓，直管變形過(guò)程中易產(chǎn)生折皺。要解決這個(gè)問(wèn)題就得有高溫金屬液壓泵，目前還無(wú)法解決。如果將低熔點(diǎn)金屬熔化倒入直管，密封后壓制，則具有危險(xiǎn)性，而且還有液態(tài)金屬的侵蝕問(wèn)題。成型后還要重新加熱熔化管內(nèi)金屬才能得到通過(guò)產(chǎn)品，成本昂貴。于是用石英粉作為壓力傳遞介質(zhì)應(yīng)運(yùn)而生，用石英粉替代低熔點(diǎn)金屬?zèng)]有危險(xiǎn)性，石英粉在1100℃左右很穩(wěn)定不侵蝕三通本體，且成本低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是為了克服以上不足，提供一種操作簡(jiǎn)單，工序少，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品壁厚均勻，外觀成型美觀，工期短，制造成本低的采用石英粉作壓力傳遞介質(zhì)厚壁三通熱壓軸向補(bǔ)償成型的方法。
本發(fā)明的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
1、石英粉作壓力傳遞介質(zhì)的厚壁三通熱壓軸向補(bǔ)償成型方法，包括以下步驟：
1）準(zhǔn)備模具：
三通模具選用高溫強(qiáng)度高、韌性好、耐磨、耐冷熱疲勞的材料，在形位尺寸加工到位后，還應(yīng)該進(jìn)行表面硬化處理（淬火或滲氮等，至少在工作面），以確保工作面硬度達(dá)HRC40～45；
2 ）準(zhǔn)備坯料：坯料選擇軋制管材，選擇壁厚時(shí)應(yīng)考慮旁通成型造成的減薄量，一般情況下直通壁厚會(huì)增加，旁通壁厚會(huì)減薄，減薄量會(huì)根據(jù)旁通直徑大小有所差異，坯料內(nèi)、外表面應(yīng)平整、光滑，端面應(yīng)經(jīng)加工平齊；
3）配制專(zhuān)用固體填料及裝料：
專(zhuān)用固體填料以100～140目干燥石英砂為主，加重量為干燥石英砂重量的18%～22%的干燥石墨粉配合而成；填料裝填前應(yīng)烘干，之后裝在管材內(nèi)以超過(guò)200T以上的壓力進(jìn)行壓實(shí)；
4）準(zhǔn)備補(bǔ)償擋板：
補(bǔ)償擋板一方面用于密封管材，以免內(nèi)部介質(zhì)漏出，一方面用于管材熱膨脹和補(bǔ)償固體介質(zhì)受壓后形成的空間，補(bǔ)償擋板應(yīng)是經(jīng)加工的平板，且材質(zhì)與管材相同，與裝有干燥石英砂和干燥石墨粉的管材焊接連接；
5） 準(zhǔn)備設(shè)備：
設(shè)備必須使用帶有雙側(cè)缸的三通專(zhuān)用壓力機(jī)，壓機(jī)額定壓力至少為2000T，設(shè)備壓制速度至少為150mm/min，同時(shí)主模合模，以及卸壓速度都要快；
6）加熱：
進(jìn)入模具前對(duì)于碳鋼、不銹鋼材料加熱至950～1150℃，保溫時(shí)間根據(jù)材質(zhì)、工件壁厚來(lái)計(jì)算，工件加熱的同時(shí)，模具預(yù)熱200～300℃；
7） 潤(rùn)滑：
保證模具作業(yè)面全部得到潤(rùn)滑，且至少有0.2mm以上的潤(rùn)滑涂層；
8） 壓制成形，包括：
①坯料出爐；
②裝入模具：
③快速合模：
④側(cè)缸同步壓制；
⑤壓制尺寸到位，側(cè)缸同退；
⑥主缸卸壓退回、上下模分開(kāi)；
⑦下缸頂出工件；
⑧從模具中吊出工件。
本發(fā)明方法采用在三通專(zhuān)用壓機(jī)上，將填有干燥石英砂和干燥石墨粉的管材加熱后放在三通模具內(nèi)進(jìn)行軸向壓制，形成工序少，操作簡(jiǎn)單，相較于以往的熱壓徑向補(bǔ)償工藝，火次大量減少，生產(chǎn)效率高，而且產(chǎn)品壁厚均勻、外觀成型美觀，工期縮短、制造成本大大降低。
附圖說(shuō)明：
圖1為工件在模具中的壓制示意圖。
具體實(shí)施方式：
本實(shí)施例石英粉作壓力傳遞介質(zhì)的厚壁 三通熱壓軸向補(bǔ)償成型方法，包括以下步驟：
1）模具準(zhǔn)備：
三通模具選用40CrMo合金鍛件，在形位尺寸加工到位后，進(jìn)行表面硬化處理后硬度HRC42；
2）準(zhǔn)備坯料：材質(zhì)20#鋼，尺寸：Φ420mm×47mm×1080mm；
3）配制專(zhuān)用固體填料及裝料：
專(zhuān)用固體填料采用100～140目干燥石英砂，加重量為干燥石英砂重量的20%的干燥石墨粉配合而成；填料裝填前烘干，之后裝在管材內(nèi)以700t的壓力機(jī)的進(jìn)行壓實(shí)；
4）準(zhǔn)備補(bǔ)償擋板：
補(bǔ)償擋板一方面用于密封管材，以免內(nèi)部介質(zhì)漏出，一方面用于管材熱膨脹和補(bǔ)償固體介質(zhì)受壓后形成的空間，補(bǔ)償擋板兩面加工的平板，材質(zhì)20#鋼，與裝有干燥石墨粉和干燥石英砂的管材焊接連接；
5） 準(zhǔn)備設(shè)備：
設(shè)備必須使用帶有雙側(cè)缸的三通專(zhuān)用壓力機(jī)，壓機(jī)額定壓力為2000T，設(shè)備要求壓制速度為150mm/min，同時(shí)主模合模，以及卸壓速度都要快；
6）加熱：
進(jìn)入模具前對(duì)坯材料加熱至1100℃，保溫時(shí)間90分鐘，模具預(yù)熱至200℃；
7） 潤(rùn)滑：
熱作潤(rùn)滑以石墨粉加機(jī)油為潤(rùn)滑劑，涂抹整個(gè)模具內(nèi)表面，潤(rùn)滑涂層至少為0.2mm；
8） 壓制成形（參見(jiàn)圖1）：
①坯料出爐；
②裝入模具；
③快速合模；
④側(cè)缸同步壓制；
⑤壓制尺寸到位，側(cè)缸同退；
⑥主缸卸壓退回、上下模分開(kāi)；
⑦下缸頂出工件；
⑧從模具中吊出工件。
圖1中序號(hào)1、2、3、4、5、6分別為工件、固體專(zhuān)用填料、上模、下模、補(bǔ)償擋板、壓力頭。
本實(shí)施例中：
制造標(biāo)準(zhǔn)：GB12459—2005；
三通規(guī)格：DN400 SCH160；
坯料尺寸：直管Φ420 x 47 x 1080；
材質(zhì)：20鋼。
制造過(guò)程簡(jiǎn)述：將裝好填料的坯料加熱到1100℃，保溫90分鐘出爐壓制。
壓后結(jié)構(gòu)尺寸如下：外徑?426 mm，直通長(zhǎng)660mm，旁通中心高310mm，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)對(duì)尺寸加工的需要。加工后形位尺寸完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，最薄壁厚41mm。
產(chǎn)品主要機(jī)械性能：
抗拉強(qiáng)度 σb (MPa)：425；
屈服強(qiáng)度 σs (MPa)：255；
伸長(zhǎng)率 δ5 (%)：27。
結(jié)論：本實(shí)施例方法制備的工件無(wú)論從形位尺寸、產(chǎn)品性能及表面均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
上述實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于上述實(shí)施例。凡基于上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。