【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料加工，具体涉及的是一种不锈钢扁平矩形管冷拔成形的外模孔型结构及其工艺。
技术介绍
1、不锈钢具有高强耐蚀的优点，发电机液体内冷空心导线管采用具有扁平矩形形状的不锈钢无缝管，参照jb/t10415.22019《发电机液体内冷空心导线第2部分：不锈钢空心导线》标准，明确了发电机液体内冷空心导线的各项性能指标和检验要求，主要包括了化学成分、尺寸及偏差、力学性能、表面质量、气密试验、涡流检测、晶间腐蚀、晶粒度检验等各项性能指标。标准中提到了采用空心导线应“经拉制成形，固溶状态交货”，但并未明确具体的拉拔成形方法，查阅相关文献资料，也未涉及到制造该产品的详细模具结构。因此，设计一种能够满足发电机液体内冷空心导线使用要求的不锈钢扁平矩形管冷拔成形模具成为必要。
2、不锈钢圆管冷拔扁平矩形管时，还要考虑圆管尺寸与扁管尺寸之间的变形比，设计圆管尺寸时，现有技术中通常根据成品不锈钢扁管外周长进行倒算，如图1所示，设成品不锈钢扁管周长s＝2×(l1+l2)+4c，l1为成品长边长度，l2为成品短边长度，c为成品外圆弧弧长，则变形前的不锈钢圆管理论直径d＝s/π。但依靠理论计算得到的圆管在“圆变方”冷拔变形时极易出现外圆弧充不满情况，原因在与不锈钢材料具有一定的塑性，在冷拔变形时除了外形上有变化外，壁厚也会有轻微的变化，因此在设计不锈钢圆管尺寸时必须考虑变形前后的周长比值k，所以圆管的直径d＝ks/π，k一般取1.02～1.05，壁厚越薄，k值越大。
3、如果按照扁管的理论名义尺寸设计冷拔外模孔型结构，则
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的不足，解决不锈钢圆管冷拔成形后长边出现内凹现象的技术问题，本专利技术提供一种不锈钢扁平矩形管冷拔成形的外模孔型结构及其工艺。
2、本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、一种不锈钢扁平矩形管冷拔成形外模孔型结构，不锈钢扁平矩形管冷拔成形外模孔型包括对称设置的一组外模长边和对称设置的一组外模短边，外模长边与外模短边之间通过外模圆弧过渡连接，在设计不锈钢扁平矩形管冷拔外模的孔型结构时，将外模长边设计成带有一定弧度的形状(如图3所示)，以此来弥补不锈钢扁平矩形管残余应力释放引起的尺寸变化，外模长边的形状及大小通过h、l1和α三个参数确定，其中：所述外模长边包括两段对称设置的且向内凹陷的圆弧长边，圆弧长边的圆心角为设不锈钢扁平矩形管的成品长边为l1，不锈钢扁平矩形管的壁厚为δ，圆弧长边的弦长与成品长边l1之间的夹角为α，则外模长边的弦高h与夹角α的关系为：
4、h＝0.5l1×tanα； ①
5、tanα＝2h/l1； ②
6、式①、式②中，α的取值为3°～8°，且δ的取值越大，α的取值越小。
7、一种采用如上所述外模孔型结构制备不锈钢扁平矩形管的冷拔成形工艺，包括以下步骤：
8、s1、计算薄壁小口径不锈钢圆管的设计尺寸：
9、成品不锈钢扁平矩形管的周长s为：
10、s＝2×(l1+l2)+4c； ③
11、式③中，l1为成品长边长度，l2为成品短边长度，c为成品外圆弧弧长；
12、初始不锈钢圆管的理论直径d为：
13、d＝ks/π； ④
14、式④中，k＝1.02～1.05；
15、s2、不锈钢扁平矩形管冷拔成形外模孔型结构设计：
16、s2-1、确定外模长边的弦高h：不锈钢扁平矩形管冷拔成形外模孔型包括对称设置的一组外模长边和对称设置的一组外模短边，外模长边与外模短边之间通过外模圆弧过渡连接，外模短边的长度等于成品短边长度l2，外模圆弧的弧长等于成品外圆弧弧长c；不锈钢扁平矩形管的壁厚为δ，圆弧长边的弦长与成品长边l1之间的夹角为α，则外模长边的弦高h与夹角α的关系为：
17、h＝0.5l1×tanα； ①
18、tanα＝2h/l1； ②
19、式①、式②中，α的取值为3°～8°，且δ的取值越大，α的取值越小。
20、s2-2、确定外模长边：弦高的顶点与圆弧长边一端的端点连接，外模圆弧与对应的圆弧长边另一端的端点连接，圆弧长边的圆心角为两段对称设置的圆弧长边连接后组成外模长边；
21、s3、将步骤s1确定的薄壁小口径不锈钢圆管穿过步骤s2确定的不锈钢扁平矩形管冷拔成形外模，进行冷拔成形，制得不锈钢扁平矩形管坯料；
22、s4、不锈钢扁平矩形管坯料热处理：
23、冷拔出的不锈钢扁平矩形管坯料因加工硬化导致强度升高塑性下降，需进行成品固溶处理以保证产品的最终性能，固溶处理采用氢气保护气氛下的光亮退火，退火温度为1030℃～1080℃，保温时间的数值为壁厚数值的1.5～2倍，制得不锈钢扁平矩形管，退火后冷变形加工硬化得以消除，并且内部微观组织进行了回复再结晶，带状晶组织转变为等轴晶组织，晶粒得到细化。
24、进一步地，所述步骤s4制得的不锈钢扁平矩形管晶粒度达到6级，抗拉强度达到529mpa，屈服强度达到252mpa，延伸率达到65.5％。
25、本专利技术的有益效果在于：采用本专利技术提供的外模孔型结构及其冷拔成形工艺制备的不锈钢扁平矩形管，其外形轮廓具有高精度、高性能和低成本的综合优点，经济效益明显，该不锈钢扁管可满足发电机液体内冷空心导线的需求。
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1.一种不锈钢扁平矩形管冷拔成形外模孔型结构，不锈钢扁平矩形管冷拔成形外模孔型包括对称设置的一组外模长边(1)和对称设置的一组外模短边(2)，外模长边(1)与外模短边(2)之间通过外模圆弧(3)过渡连接，其特征在于：所述外模长边(1)包括两段对称设置的且向内凹陷的圆弧长边(1-1)，圆弧长边(1-1)的圆心角为设不锈钢扁平矩形管的成品长边为L1，不锈钢扁平矩形管的壁厚为δ，圆弧长边(1-1)的弦长与成品长边L1之间的夹角为α，则外模长边(1)的弦高h与夹角α的关系为：
2.一种采用如权利要求1所述外模孔型结构制备不锈钢扁平矩形管的冷拔成形工艺，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的外模孔型结构制备不锈钢扁平矩形管的冷拔成形工艺，其特征在于：所述步骤S4制得的不锈钢扁平矩形管晶粒度达到6级，抗拉强度达到529MPa，屈服强度达到252MPa，延伸率达到65.5％。
【技术特征摘要】
1.一种不锈钢扁平矩形管冷拔成形外模孔型结构，不锈钢扁平矩形管冷拔成形外模孔型包括对称设置的一组外模长边(1)和对称设置的一组外模短边(2)，外模长边(1)与外模短边(2)之间通过外模圆弧(3)过渡连接，其特征在于：所述外模长边(1)包括两段对称设置的且向内凹陷的圆弧长边(1-1)，圆弧长边(1-1)的圆心角为设不锈钢扁平矩形管的成品长边为l1，不锈钢扁平矩形管的壁厚为δ，圆弧长边(1-1)的弦长与成品...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵泽，赵翼明，王涛，徐洁，王俊吉，白浩，温翔，拓雷锋，
申请(专利权)人：太原中金天威不锈钢管股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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