基本信息
- 項目名稱：
- 管材內(nèi)部加壓彎曲新方法及專用裝置
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 建立一種簡單易行、適用于大批量生產(chǎn)的管材彎曲方法，從內(nèi)部拉緊繩實現(xiàn)管端密封。為了避免管端的密封結(jié)構(gòu)被推出，提出一種從內(nèi)部施加約束以限制密封結(jié)構(gòu)向外移動的方法。
- 詳細介紹：
- 當管材的內(nèi)徑較小(小于20mm)或較大時(大于100mm)，若采用圖2所述的聚氨酯環(huán)密封結(jié)構(gòu)，則密封裝置的加工和裝配都會比較困難。更為重要的是，當管內(nèi)壓力較大時，聚氨酯環(huán)密封并不能保證可靠密封。為了避免管端的密封結(jié)構(gòu)被推出，提出一種從內(nèi)部施加約束以限制密封結(jié)構(gòu)向外移動的方法，如圖4所示。 采用上述方法進行密封，可以保證彎曲過程中管材內(nèi)部的約束繩處于拉緊狀態(tài)，不用擔心兩端密封結(jié)構(gòu)被推出而使密封失效。在此方法的基礎(chǔ)上，我們做了很多管材彎曲試驗，已經(jīng)做出了很多成功的樣件，并驗證了此方法的可行性
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 研究目的是建立一種簡單易行、適用于大批量生產(chǎn)的管材彎曲方法，從內(nèi)部拉緊繩實現(xiàn)管端密封。為了避免管端的密封結(jié)構(gòu)被推出，提出一種從內(nèi)部施加約束以限制密封結(jié)構(gòu)向外移動的方法。其中有兩個技術(shù)難點：1，設(shè)計不同截面管材密封頭 2，如何將約束繩拉緊。創(chuàng)新點有：（1）采用全新思路實現(xiàn)管材內(nèi)壓彎曲時的端部密封。（2）建立了簡單易行的管材內(nèi)壓彎曲專用裝置。（3）該方法易于實施，可以用于大批量生產(chǎn)。
科學性、先進性
- 傳統(tǒng)的解決方案有數(shù)控彎曲，內(nèi)置橡膠棒和充入細沙，但是他們都有各自的缺點，數(shù)控彎曲的設(shè)備比較昂貴，內(nèi)置橡膠棒則不易取出彈性芯模，而現(xiàn)在仍然在使用的充入細沙則生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定。此方法制成的管件操作簡單，設(shè)備簡單，可以大批量的生產(chǎn)。 采用內(nèi)部加壓彎曲的方法，使用內(nèi)部施加約束的方式實現(xiàn)管端密封，使用可靠，方便快捷。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年哈爾濱工業(yè)大學科技創(chuàng)新中取得校一等獎。 2010年哈爾濱工業(yè)大學“祖光杯”科技創(chuàng)新校一等獎
作品所處階段
- 試驗成功，準備生產(chǎn)
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 采用成套設(shè)備引進和轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物，圖片，現(xiàn)場演示，樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 該方法設(shè)備簡單，操作方便，安全可靠，在目前的自行車生產(chǎn)上可以使用，對管材彎曲的程度大，質(zhì)量好。
同類課題研究水平概述
- 日本的Takashi Kuboki等人采用內(nèi)部加壓的方法，實現(xiàn)了具有極小彎曲半徑的管材零件的成形。該方法被稱為剪彎(shear bending)。圖1所示為該方法的示意圖和零件。其實質(zhì)是在管材內(nèi)部充入一定壓力的液體作為支撐，然后使管材發(fā)生類似剪切的變形而得到需要的零件。這也是一種借助內(nèi)部加壓防止管材在彎曲過程中出現(xiàn)缺陷的方法。內(nèi)部壓力的大小以及加載路徑對成形結(jié)果都有很大影響。 (a)充液剪彎示意圖 (b)充液剪彎零件 圖1 管材充液剪彎成形方法 對于在彎曲過程中管材的端部位置發(fā)生變化的情況（不在一條水平線上），則不能用傳統(tǒng)的錐形沖頭進行密封。此時，需要采用能夠隨著管端一起移動的獨立密封結(jié)構(gòu)。圖2所示為一種通過壓縮彈性的聚氨酯環(huán)進行管端密封的結(jié)構(gòu)。其實質(zhì)是利用聚氨酯環(huán)被壓縮后與管材內(nèi)壁緊密接觸實現(xiàn)密封。 圖2 管端聚氨酯環(huán)密封示意圖 這種密封方法的主要問題是機構(gòu)較復(fù)雜、操作繁瑣，效率低。另外，該方法是利用聚氨酯環(huán)與管材內(nèi)壁之間的摩擦力來平衡內(nèi)部的液壓反力，當直徑較大或壓力較大時端部密封結(jié)構(gòu)受到的向外的反力較大，很容易將密封裝置推出而使密封失效。當管材直徑較大時，整個密封裝置比較龐大，其自身重量可能影響管材的變形。當管材直徑較小時，密封結(jié)構(gòu)難以加工和裝配。 Mathias Liewald等人采用類似的聚氨酯環(huán)密封結(jié)構(gòu)進行了管材的充液彎曲研究。為了保證端部密封結(jié)構(gòu)在內(nèi)壓的作用下不被推出，采用了圖3中所示的密封裝置。該裝置采用外置的液壓缸拉緊緊固螺桿，使聚氨酯環(huán)受到很大的壓縮。這一方面增加了聚氨酯環(huán)與管壁的摩擦，另一方面使管端發(fā)生變形產(chǎn)生了一道環(huán)筋，從而增大了阻力。圖3中還給出了實驗?zāi)＞吆土慵Ｔ摲椒m然密封可靠，但是機構(gòu)比較復(fù)雜，效率很低，也不適宜大批量生產(chǎn)。 (a) 端部密封結(jié)構(gòu) (b) 實驗?zāi)＞? (c) 實驗結(jié)果 圖3 管材內(nèi)部加壓彎曲裝置及實驗結(jié)果 可以看出，在管材彎曲過程中在其內(nèi)部施加一定壓力可以有效避免或減小截面扁化、內(nèi)側(cè)起皺等缺陷。但是，目前還沒有一種簡單易行、適用于大批量生產(chǎn)的管端密封方法。
