管板加工模具及工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种管板加工模具及工艺，包括管板坯料和夹持在管板坯料两侧的FEP复合层，所述FEP复合层的下侧设有下模，所述FEP复合层的上侧设有上模，所述管板坯料的外缘上均布有法兰孔，上模和下模对应法兰孔的位置设置有通孔，上模、下模和管板坯料通过通孔及法兰孔内穿入螺栓紧固连接；所述上模的中部设有压板。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果是：1、钢衬FEP复合管板烧结模压工艺填补了国内碳化硅换热器管板制造技术的空白，完全解决了四氟管板蠕变的问题，使碳化硅换热器使用更加稳定可靠。2、钢衬FEP复合管板烧结模压工艺将氟塑料和碳钢基板很好地结合在一起，解决了四氟材料与碳钢基板粘合力不强，容易脱落，产生裂纹的问题。

Die and technology for tube sheet processing

【技术实现步骤摘要】
管板加工模具及工艺
本专利技术涉及复合管板加工
，具体的说是管板加工模具及工艺。
技术介绍
碳化硅具有极高的耐腐蚀、抗氧化和耐冲蚀性能，可耐高浓度硫酸、硝酸、磷酸、混合酸、强碱、氧化剂等，是唯一可耐氢氟酸腐蚀的陶瓷材料，而且使用寿命长。碳化硅换热器作为一种新型材料应用于化工设备制造还没有得到广泛推广，主要是碳化硅换热器制造技术还不够成熟，尤其是碳化硅换热管与换热器管板之间密封形式还存在缺陷，限制了碳化硅换热器在较高温度和压力工况下的应用。尽管聚四氟乙烯材质管板可以抵御大部分酸碱的腐蚀，是可靠的防腐材料，但聚四氟乙烯在高温下机械强度大大降低，且与金属材质相比聚四氟乙烯的伸缩率和蠕变性大很多，在高温下容易产生形变，导致密封效果不理想；同时聚四氟乙烯管板收缩变形过程中容易对碳化硅换热管造成挤压断裂。因聚四氟乙烯管板变形造成使用设备损坏已经碳化硅换热器不可避免的售后问题，大大增加了碳化硅换热器的制造成本，影响了客户对碳化硅换热器的质量信誉度。如何增加聚四氟乙烯管板的机械强度，以及提高聚四氟乙烯管板的使用温度成为碳化硅换热器制造的一大难题。FEP是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成，六氟丙烯的含量约15％左右，是聚四氟乙烯的改性材料；FEP既具有与聚四氟乙烯相似的特性，又具有热塑性塑料的良好加工性能，因而它弥补了聚四氟乙烯加工困难的不足，使其成为代替聚四氟乙烯的材料。钢衬FEP复合管板可以大幅度提高换热器管板的使用压力和使用温度，更好的促进碳化硅换热器在化工行业的应用推广。现有模压聚四氟乙烯管板添加增强钢件时需要将增强钢件完全预埋到聚四氟乙烯粉料中一同模压然后脱模高温烧结；由于增强钢件完全埋入聚四氟乙烯，无法准确找到管板车加工的基准水平和定位中心，车加工钻管孔很容易暴露钢件基材造成管板报废。聚四氟乙烯模压烧结后与碳钢增强件由于热身所率不同导致结合力不足，在聚四氟乙烯与碳钢增强件结合处容易剥落形成裂缝。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种管板加工模具及工艺，通过设计新型模具，可以让钢衬FEP复合管板中碳钢基板的法兰孔部分能够暴露在FEP复合层外侧，数控加工可以通过法兰孔来精准定位，解决了复合管板精准加工的问题。另外，与模具聚四氟乙烯冷压热烧结不同，钢衬FEP复合管板采用热烧结过后热压的方式来制作。由于国内没有钢衬FEP复合管板制作经验，设计了一套钢衬FEP复合管板的烧结模压工艺以制作出符合碳化硅换热器密封要求的复合管板。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种管板加工模具，包括管板坯料和夹持在管板坯料两侧的FEP复合层，所述FEP复合层的下侧设有下模，所述FEP复合层的上侧设有上模，所述管板坯料的外缘上均布有法兰孔，上模和下模对应法兰孔的位置设置有通孔，上模、下模和管板坯料通过通孔及法兰孔内穿入螺栓紧固连接；所述上模的中部活动连接有用于挤压FEP复合层和管板坯料至形成钢衬FEP复合管板的压板，通过模压机对压板挤压，使得FEP复合层和管板胚料融合成复合管板。进一步地，所述上模和下模对应FEP复合层的位置设置有凹槽，凹槽深度小于成型后钢衬FEP复合管板侧面台阶高度，所述凹槽为圆槽，用于对FEP复合层及管板坯料进行限位固定。优选地，所述管板坯料为圆盘状，采用碳钢板、不锈钢、合金板或铝板等材料制作。优选地，所述钢衬FEP复合管板的FEP复合层也可以采用PFA或ETFE复合材料。一种上述管板加工模具的施工工艺，包括以下施工步骤：a、将管板坯料和FEP复合层贴合，FEP复合层共两层，薄板厚度≤10mm，加工成型后复合有薄板的管板端面和换热器的壳体对应连接；厚板厚度≤50mm，加工成型后复合有厚板的管板端面和换热器的封头对应连接，主要用于和腐蚀性物料接触，发挥其耐腐蚀性能；b、通过螺栓将上下模板夹持住管板坯料和FEP复合层形成夹持件，然后将夹持件送入烘炉加热；b1、烘炉均匀升温至280℃，期间用时3h；b2、烘炉在280℃温度下保温3h；b3、烘炉继续均匀升温至330℃，期间用时2h；b4、烘炉在330℃温度下保温N小时；c、经过烘炉烧结后，FEP颗粒料成半熔融状态，且没有氧化发黑的现象，此时为满足模压流动性的要求，将夹持件转移至模压机，开始进行模压工作；c1、操控模压机连接稳固压板，开始压制工作；c2、均匀加压至80barg/c㎡，期间用时5h；c3、模压机在80barg/c㎡的压力下保持5h；c4、二次加压至120barg/c㎡，期间用时5h；c5、模压机在120barg/c㎡的压力下保持N小时；d、保压至需要时间时自然冷却至常温即可开模；e、最后经过脱模车床精加工后即为碳化硅换热器安装要求的钢衬FEP复合管板。优选地，所述步骤b4中的保温时间根据模压钢衬FEP复合管板的不同规格确定不同的保温时间。优选地，所述c5步骤中的保压时间根据模压钢衬FEP复合管板的不同规格确定不同的保压时间。优选地，所述步骤c的加压过程中温度升高后使用水雾喷淋模具实现对夹持件的降温。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种管板加工模具及工艺，具备以下优势：1、钢衬FEP复合管板烧结模压工艺填补了国内碳化硅换热器管板制造技术的空白，完全解决了四氟管板蠕变的问题，使碳化硅换热器使用更加稳定可靠。2、钢衬FEP复合管板烧结模压工艺将氟塑料和碳钢基板很好地结合在一起，解决了四氟材料与碳钢基板粘合力不强，容易脱落，产生裂纹的问题。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术结构示意图；图2是本专利技术钢衬FEP复合管板的烧结升温曲线；图3是本专利技术钢衬FEP复合管板模压工序加压曲线。图中：1、下模，2、上模，3、管板坯料，4、FEP复合层，5、压板，6、法兰孔，7、螺栓。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。另外，除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。实施例一...

【技术保护点】
1.管板加工模具，其特征在于，包括管板坯料和夹持在管板坯料两侧的FEP复合层，所述FEP复合层的下侧设有下模，所述FEP复合层的上侧设有上模，所述管板坯料的外缘上均布有法兰孔，上模和下模对应法兰孔的位置设置有通孔，上模、下模和管板坯料通过通孔及法兰孔内穿入螺栓紧固连接；/n所述上模的中部活动连接有用于挤压FEP复合层和管板坯料至形成钢衬FEP复合管板的压板。/n

【技术特征摘要】
1.管板加工模具，其特征在于，包括管板坯料和夹持在管板坯料两侧的FEP复合层，所述FEP复合层的下侧设有下模，所述FEP复合层的上侧设有上模，所述管板坯料的外缘上均布有法兰孔，上模和下模对应法兰孔的位置设置有通孔，上模、下模和管板坯料通过通孔及法兰孔内穿入螺栓紧固连接；
所述上模的中部活动连接有用于挤压FEP复合层和管板坯料至形成钢衬FEP复合管板的压板。


2.根据权利要求1所述的管板加工模具，其特征在于，所述上模和下模对应FEP复合层的位置设置有凹槽，凹槽深度小于成型后钢衬FEP复合管板侧面台阶高度。


3.一种管板加工模具的施工工艺，其特征在于，包括以下施工步骤：
a、将管板坯料和FEP复合层贴合，FEP复合层共两层，薄板厚度≤10mm，加工成型后复合有薄板的管板端面和换热器的壳体对应连接；厚板厚度≤50mm，加工成型后复合有厚板的管板端面和换热器的封头对应连接，主要用于和腐蚀性物料接触，发挥其耐腐蚀性能；
b、通过螺栓将上下模板夹持住管板坯料和FEP复合层形成夹持件，然后将夹持件送入烘炉加热；
b1、烘炉均匀升温至280℃，期间用时3h；
b2、烘炉在280℃温度下保温3h；
b3、烘炉继续均匀升温至330℃，期间...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志刚，欧宝雷，罗斯格，
申请(专利权)人：无锡英罗唯森科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32