管子的制造制造技术

本发明专利技术涉及制造管子的方法，该方法包括，在适当的支撑件上用冷气体动态地喷涂颗粒，从而产生管子，并将管子与支撑件分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】管子的制造本专利技术涉及由，例如，金属、陶瓷、聚合物、复合物及其混合物形成的管子的制造方 法。更具体地，本专利技术涉及通过应用冷气体动态喷涂(或冷喷涂)的无缝管的制造。本发 明还涉及根据本专利技术的方法制造的管子。尤其感兴趣的是钛和钛合金管。典型地，通过例如挤压或螺旋焊接的工艺来制造管子。在挤压工艺中，加热金属坯 段并用适当的心轴穿透金属坯段；如果必需的话，之后是拉长、碾压、拉直、定径(sizing) 和精加工。在螺旋焊接工艺中，在辊子上形成材料片(例如，钛)，并对该薄片进行缝焊，以 制造管子。如果必需的话，螺旋焊接管子的后续操作包括后热处理、焊缝检查、定径和精加 工。这些生产工艺趋向于是劳动密集的，包括高加工成本和低生产率。与此背景相反，希望提供一种用于制造管子的工艺，该工艺不具有与这些传统技 术相关的缺点。具体地，希望提供一种用于制造管子的方法，该方法简单且具有相对高产 量。因此，本专利技术提供一种制造管子的方法，该方法包括将颗粒冷喷涂到适当的支撑 件(或基板)上，从而制造管子，并将管子与支撑件分离。在获得管子所需特性的过程中， 颗粒可能包括任何易进行冷喷涂以在支撑件上产生管子结构的材料。颗粒可能包括一种或 多种金属、陶瓷、聚合物、复合物，以及这些材料的任何两种或多种的组合。当使用材料的选 择组合时，可能需要考虑兼容性问题。冷喷涂是一种已知的已经用于对表面施加涂层的方法。一般来说，该方法包括，将 (金属的和/或非金属的)颗粒注入高压气流，然后该高压气流通过导致气流加速至超音 速速度的收缩/扩散喷嘴，或者，将颗粒在喷嘴喉部之后注入超音速气流。然后，将颗粒引 导至待沉积表面。在相对低的温度下执行该处理，在基板和待沉积颗粒的熔点之下，由于颗 粒在基板表面上撞击的结果而形成涂层。该处理在相对低的温度下发生的这个事实，允许 所涂敷的表面和构成涂层的颗粒上的热力的、热的和/或化学的效应被减小或避免。这意 味着，可保持颗粒的原始结构和特性，同时不发生相变等，而高温涂敷处理(例如，等离子 体、HV0F、电弧、气体火焰喷涂或其它热喷涂处理)则可能会相关地发生相变。例如，在US 5，302，414中描述了冷喷涂的基本原理、设备和方法。在本专利技术的方法中，冷喷涂用来在支撑件的表面上建立管子结构，然后去除支撑 件以产生自立的(free-standing)管子结构。通过加热或冷却管子和/或支撑件，可以实 现管子与支撑件的分离。替代地，通过溶解、熔化、蒸发或破坏支撑件，可以实现管子与支撑 件的分离。根据本专利技术，将颗粒冷喷涂在适当的支撑件的表面上。这里，将理解，支撑件的表 面是颗粒沉积于其上以建立管子形式的层的表面。支撑件可以采用各种构造。因此，在一个实施方式中，支撑件采用心轴的形式。在 此情况中，心轴的外表面将限定待制造的管子的内表面。在心轴横截面是圆形的情况下，心 轴的外径将相当于待制造的管子的内径。在另一实施方式中，支撑件可以采用成形支撑件(或模具)的形式。在此情况中， 本专利技术的方法包括将颗粒冷喷涂到模具的表面上，并且，这里将理解，模具的内表面将限定待制造的产品的外表面。因此，在支撑件包括贯穿其的腔体且腔体横截面是圆形的情况中， 腔体的内径将相当于待制造的管子的外径。典型地，待制造的管子的横截面将是圆形的，虽 然当然也可以使用其它适当成形的模具。将由颗粒涂敷的支撑件的表面将影响待制造的管子的相应表面的特性。期望地， 待涂敷支撑件的表面是平滑且无瑕疵的。支撑件的表面特性可能影响支撑件通过加热、冷 却、溶解、熔化或蒸发而与管子分离的简易性，而这在通过冷喷涂形成管子之后是需要的。 例如，可以用氢氧化钠来溶解铝心轴。当待涂敷支撑件的表面是平滑且无瑕疵(例如，刮痕、凹口、凹陷、空穴、针孔、内 含物、记号等)时，所制造的管子的表面也应该是平滑且无瑕疵的。这种管子可以应用在悬 浮液的运输中，其中，期望使得颗粒从通过管子传输的工艺流体沉积到内管子表面上的沉 积减到最小，因为这会导致流动中断并可能阻塞管子。在某些应用中(例如，热交换器)，可能期望使用具有大表面面积的管子，以使沿 管子厚度的热传递最大。热传递的大小和/或方向可能表示，将管子(内部的和/或外部 的)的哪个表面设计为具有适当大的表面面积。本专利技术允许，通过分别冷喷涂具有大外表 面面积的心轴或具有大内表面面积的模具，来制造具有大内表面或外表面面积的管子。将 在管子的相应表面上再生产心轴或模具的表面，并且，心轴或模具的表面可以包括任何将 在待制造管子中产生期望的表面面积构造的结构特征。例如，心轴或模具的表面可以包括 一个或多个翅片，以使管子的相应表面具有大的表面面积。不可能用传统的生产工艺来制 造这种管子。特别地，包括钛和/或钛合金的本专利技术的大表面面积的管子可能适于在热交 换器中使用。本专利技术的一个可能的优点是，通过冷喷涂施加的组合物(composition，合成物) 可能沿着待制造管子的长度和/或经管子的厚度而变化。这可能在产品特性方面提供柔 性。例如，为了制造在相对的两个端部具有不同的焊接特性的金属管子，可以通过改变不同 端部之间的组合物来实现。也可能期望沿管子厚度而改变组合物。例如，可能期望提供具 有镍密集内部区域的管子，该管子在外部区域中具有较低镍密度(可能较便宜)的物质。有几种可能的改变管子组合物的不同方法。如果沿着管子的长度和/或经管子的 厚度的管子特性(例如，热膨胀系数)的变化是期望的，那么可以相应地改变管子的组合 物。因此，管子可能包括不连续的长度和/或不同材料的层，或者，管子的组合物可以沿着 长度和/或在管子的厚度逐渐改变，或者，管子可能包括这些布置的组合。如果用多种材料制造管子，那么必须考虑不同材料的兼容性。如果两种或更多种 所提出的材料在某些方面(例如，相干性/粘接)是不相容的，则可能必须通过互相相容的 材料的一个或多个区域将不相容的材料隔开。替代地，可这样制造管子，使得从一种材料到 下一种材料的组合物是逐渐变化的，以易于解决所使用的材料之间的不兼容问题。本专利技术提供制造包括两个或更多个不同层的管子的装置，其中，各个层化学地 (可以改变颗粒的组成)和/或物理地(可以改变所使用的颗粒的大小、包装密度等)不 同。用于最内层和最外层的材料的选择通常将由管子的预期用途以及内部管子和外部管子 在使用过程中将暴露于的处理流体来控制。因此，可能期望制造这样的管子，其中，内表面 和/或外表面是耐腐蚀的或耐磨损的。在管子的层的特性不重要的情况下，可以用相对便 宜的材料形成此层，从而增强成本效率。钛和镍(及其相应的合金)可以用来分别提供对酸性和碱性处理流体的耐腐蚀性。钨和/或碳化钨可以用来提供对研磨处理流体的耐磨性。 较便宜的材料可以包括铝、铜和/或锌。一层一层的方法对于具有相对小的直径的多层管子的制造来说可能特别有用。例 如，考虑到了包括钛的内层和不同材料的外层的小管子。可以证明，如果冷喷涂喷嘴过大 而无法穿过管子腔体，那么非常难以(甚至不可能)通过用钛冷喷涂预制管子的内表面来 生产这种管子。然而，根据本专利技术，可通过以下方式来制造这种管子在心轴上冷喷涂均勻 的钛层(其外径相当于管子所需的内径)，然后，在涂有钛的心轴上冷喷涂不同材料的均勻 层，然后，去除心轴以产生多层管子。各种工艺参数的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造管子的方法，所述方法包括，在适当的支撑件上冷气体动态地喷涂颗粒，从而产生管子，并将所述管子与所述支撑件分离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马赫纳兹贾赫迪，斯特凡古利齐亚，比尔蒂加尼斯，唐才先，萨德恩查希瑞，
申请(专利权)人：国家科学和工业研究组织，
类型：发明
国别省市：AU[]