チタン管継手の主流の成形プロセスの分類と技術原則 - ブログ

軽量でありながら高強度、高温および低温に対する耐性、耐食性、優れた機械的安定性により、{0}}チタンパイプ継手は、化学腐食保護、ハイエンド機器、航空宇宙、海洋工学などの重要な分野で広く使用されています。{0}}しかし、チタンの可塑性範囲が狭く、スプリングバックが大きく、加工が難しく、冷間加工中に硬化する傾向があるため、チタン製パイプ継手の成形プロセスは通常の鋼の成形プロセスとは大きく異なり、成形装置、プロセスパラメータ、および加工パスに対してより厳しい要求が課せられます。

チタン管継手の成形は主に機械加工と金属の圧力加工を組み合わせて行われます。業界で主流で確立されたプロセスには、鍛造、スタンピングとフレアリング、ローラー成形、ロール成形、曲げ、バルジ加工、およびさまざまな複合加工技術が含まれます。-これらのプロセスは、異なる肉厚、径、構造形状のチタン管継手の製造に適しており、チタン管継手の精密成形の中核技術体系を構成しています。この記事では、これらのさまざまな処理方法の原理、特性、および適用可能なシナリオを体系的にレビューします。

I. 鍛造およびプレス工程

チタン製管継手の端部の成形や縮径には、鍛造とプレスが最も一般的に使用される基本的なプロセスです。プロセス原理: 鍛造装置を使用してパイプの端またはパイプ本体の特定の部分に指向性の衝撃と圧縮を加えることで、金属内に塑性流動が誘発され、その結果、外径が減少し、肉厚が緻密になり、端の形状が均一になります。一般的な設備には、ロータリー金型鍛造機、コネクティングロッド金型鍛造機、ローラー金型鍛造機などがあります。{{2}鍛造プロセスにより、チタンの結晶粒構造が効果的に微細化され、チューブ端の強度と密度が向上し、チューブ端の気孔欠陥が排除されます。このプロセスは、チタンチューブ端の縮小、直径変更の前処理、継手の精密成形などの作業に広く使用されています。{8}高い成形精度と優れた構造安定性を備えたこのプロセスは、高圧、高精度のチタンチューブ部品の中心的な前工程として機能します。-

II.スタンピングとエキスパンドのプロセス

スタンピング法は主にチタンチューブの端を拡張し、不規則なチューブ開口部を形成するために使用されます。プロセス原理: 特殊な円錐形のマンドレルを備えたプレスがチタンチューブの端に軸方向の圧力を加えます。金型のテーパーを利用して管端の金属を徐々に膨張させ、管端を設計寸法、輪郭形状にフレア加工してフレア加工を完了します。スタンピングフレアプロセスは、成形速度が速く、一貫性が高いことが特徴で、標準化されたチューブ端のバッチ生産に適しています。さまざまなチタン製パイプ継手やフランジのプレフレア加工に広く使用されています。-

Ⅲ．ローラーフォーミング工程

ローラー成形は、外圧による精密成形プロセスであり、管端の丸み付け、フランジ加工、管状コンポーネントの局所的な成形に一般的に使用されます。{0}}プロセス原理: 固定マンドレルがチタンチューブの内側に配置されてサポートを提供し、ローラーが外側からチューブの壁を均一に押します。内力と外力の組み合わせによる圧力によって、チューブの金属が均一に成形され、チューブ端の丸み付けとフランジ加工が完了します。このプロセスにより、均一な力が加えられ、管壁の破れが防止され、滑らかな形状が得られます。薄肉チタンチューブの精密成形に適しており、しわや潰れ欠陥のない優れた表面品質の完成品が得られます。-

IV.ロール成形工程

ロール成形プロセスは、内部マンドレルを必要としない点でローラー成形とは異なります。これは、厚肉チタンチューブの内端を形成し、内孔を成形するための特殊なプロセスです。{0}}プロセス原理: 特殊なロール成形ツール-が厚肉管の内壁に対して直接回転して転がり、金属にわずかな塑性変形を引き起こして、穴の真円度、表面仕上げ、内部フィレットを洗練します。-このプロセスの利点は、マンドレルの位置決めが不要になり、ワークフローが合理化されることにあります。これは、厚肉チタン管の粗い内壁や不規則なフィレットなどの機械加工の課題に特に対処しており、厚肉-高圧-チタン管継手の重要な仕上げプロセスとなっています。

V. 曲げ加工

曲げ加工は、チタン製パイプ継手のプレハブ加工で最も広く使用されているプロセスです。業界では主に、ストレッチベンディング、プレスベンディング、ローラーベンディングという 3 つの主流の方法が採用されており、ローラーベンディングが最も幅広い用途を提供します。ローラー曲げプロセスの原理: このプロセスでは、2 セットの固定ロールと 1 セットの調整可能な圧力ロールで構成される 3 ロールまたは 4 - ロールの曲げ構成が採用されています。ロールの間隔と下向きの圧力ストロークを調整することで、チューブの曲率を正確に制御し、スムーズで連続的な曲げ加工を実現します。このプロセスにより、滑らかな成形、均一な曲率、および平らさやしわのないパイプ本体が保証されます。従来の曲げパイプと高曲率スパイラルチタンパイプの両方を加工できます。-ローラー曲げは他の2つの曲げ方法に比べ、安定性とスプリングバックの制御が容易なため、様々な仕様のチタン直管の一括曲げ加工に適しています。工業用チタン曲管の主流の製造方法です。

VI.バルジ成形工程

バルジ成形は、チタン異形管やコルゲートチューブの中核となる成形プロセスで、機械的ゴムバルジ加工と油圧バルジ加工の 2 つの技術的アプローチに分かれています。{0}

1. ゴム拡張方法: チューブ内に弾性のあるゴム媒体を挿入します。トップパンチは下向きの圧力を加えてゴムを圧縮します。力を均一に分散するゴムの性質を利用して、チューブ本体を局所的に外側に膨らませ、不規則な輪郭の局所的な成形を完了します。

2. 油圧膨張法:-高圧流体が密閉されたチタンチューブの内部に注入されます。均一な水圧によりチューブ本体が膨張し、金型キャビティの輪郭に合わせて全体が膨らみます。

中でも油圧バルジ加工は均一な圧力と均一な肉厚を実現し、加工不良がほとんどありません。これは、チタンベローズ、非円形フランジ継手、一体拡張コンポーネントの中心的な製造プロセスとして機能し、均一な機械的特性と優れた疲労寿命を備えた完成品を生み出します。

結論

チタンチューブ部品の機械加工は、機械的切断と金属成形を組み合わせた典型的な複合プロセスシステムです。縮径、フレア加工、曲げ加工、フランジ加工、バルジ加工、内部成形など、さまざまな製造要件に応じてさまざまな成形プロセスが適しています。

チタンの材料特性である-機械加工が難しく、加工硬化しやすく、スプリングバックが大きい-ため、鍛造、スタンピング、ローラー成形、圧延、曲げ、油圧バルジなどのプロセスを適切に組み合わせることで、チタン製パイプ継手の成形精度、表面品質、構造強度を効果的に向上させることができます。これにより、高圧、腐食、深海環境、高温-などの極限条件下でのハイエンドチタンパイプ継手の動作信頼性が保証され、さまざまな業界でチタンパイプシステムの安全な動作に必要なプロセスサポートが提供されます。{{3}

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