薄壁圓形銅管管端收口及水嘴一體化管件技術(shù)

時(shí) 虹 萬(wàn)曼華 郝宜熙

（1、九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 九江332007 2、九江財(cái)興衛(wèi)浴實(shí)業(yè)有限公司，江西 九江332007）

隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)水嘴等衛(wèi)浴產(chǎn)品的品質(zhì)需求也在不斷提升，特別是對(duì)水嘴產(chǎn)品的美觀、健康、環(huán)保等綜合要求越來(lái)越高。目前，一些傳統(tǒng)的水嘴產(chǎn)品很難達(dá)到這些綜合性能要求，傳統(tǒng)的水嘴產(chǎn)品加工方法多采用鉛黃銅鑄造成型，這種加工方法的主要缺點(diǎn)是：壁厚尺寸大、材料浪費(fèi)大、能耗高、環(huán)境污染大，同時(shí)由于產(chǎn)品含鉛量高，在使用過(guò)程中，材料內(nèi)部的鉛會(huì)不斷析出至飲用水中，對(duì)人體健康產(chǎn)生危害[1]?；诖?，為了開(kāi)發(fā)更健康環(huán)保的水嘴產(chǎn)品以適應(yīng)市場(chǎng)需求，各種低鉛銅合金或無(wú)鉛紫銅的薄壁管材采用節(jié)能冷加工成型技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生，冷加工成型方法不僅環(huán)境污染少，也更符合行業(yè)發(fā)展要求，給衛(wèi)浴潔具產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了一場(chǎng)深刻的革命。但是，用薄壁管材成型產(chǎn)品，還有很多技術(shù)和工藝問(wèn)題需要突破。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1 所示，該產(chǎn)品是一款造型優(yōu)美、線條流暢的管端及出水口一體化管件，材料選用H65 薄壁黃銅圓形管材，其結(jié)構(gòu)由管身接頭、彎曲管身、出水口及管端收口四部分組成，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：

（1）出水口采用脹形、鉆孔、翻邊技術(shù)，確保出水口與主管道成為一體并自然相貫；

（2）管端采用冷擠壓收口技術(shù)，使得管端與主管道成為一體，無(wú)收口痕跡；

（3）彎管角度為90℃左右，需采用逐次彎曲成型技術(shù)，彎曲表面光滑、無(wú)裂紋、精度高；

（4）管身接頭與管身為焊接成型，無(wú)外觀焊縫、無(wú)滲漏。

圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖

同類產(chǎn)品的出水口及管端收口技術(shù)為：出水口大都采用鉛黃銅直接鑄造成型，會(huì)導(dǎo)致鑄造圓角過(guò)大，不美觀，同時(shí)具有鑄造成型的缺陷，以及鉛會(huì)析出至飲用水中的危害；管端收口大都采用圓片封堵焊接形式，不美觀且會(huì)有漏水的隱患。

本產(chǎn)品的出水口及管端收口的技術(shù)優(yōu)勢(shì)為：出水口采用脹形、鉆孔、翻邊技術(shù)，翻邊后過(guò)渡圓角為R0.5，過(guò)渡圓角小，美觀大方，沒(méi)有鉛析出至飲用水中的危害。管端收口技術(shù)的先進(jìn)性在于：

（1）彎曲管身的原材料是一根整體直形的H65 銅管（易于取材）；

（2）彎曲成型后為一端全封閉整體無(wú)需焊接、無(wú)需粘結(jié)、無(wú)需封堵等技術(shù)的整體管端技術(shù)（技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)），采用反復(fù)多次冷擠壓收口技術(shù)，管端與主管道成為一體，無(wú)收口痕跡，無(wú)圓片封堵造成的焊接缺陷。產(chǎn)品出水口及管端收口簡(jiǎn)圖如圖2 所示。

圖2 產(chǎn)品收口簡(jiǎn)圖

2 出水口自脹形一體化成型技術(shù)

該產(chǎn)品的出水口先采用聚氨酯脹形，再進(jìn)行鉆孔，然后翻邊修整，使得出水口與主管道成為一體并自然相貫，該技術(shù)難度大，要求出水口翻邊出來(lái)后，相貫自然，管口壁厚均勻，不允許有變形、裂口等現(xiàn)象。

其工藝過(guò)程如表1 所示。

薄壁圓形銅管要經(jīng)過(guò)三次脹形才能達(dá)到尺寸要求，每次脹形前先要進(jìn)行軟化退火處理，以降低硬度、消除應(yīng)力、使材料更容易變形。脹形次數(shù)如果過(guò)少，極易引起開(kāi)裂現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，反復(fù)調(diào)整脹形參數(shù)，發(fā)現(xiàn)脹形三次可達(dá)到要求，脹形過(guò)程中脹形力為35KN 左右，脹形處的應(yīng)力經(jīng)有限元分析后達(dá)到要求，有限元分析結(jié)果如圖3 所示，最大值為40MPa，最小值為0.7MPa，其最大值小于H65 的許用應(yīng)力（約350MPa）。

出水口脹形完畢，需要翻邊，翻邊時(shí)應(yīng)注意避免開(kāi)裂，需在專用模具上進(jìn)行（此項(xiàng)模具技術(shù)已經(jīng)另外申請(qǐng)專利）。

表1 出水口自脹形一體化成型技術(shù)簡(jiǎn)單工藝過(guò)程

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圖3 H65 黃銅圓形管材脹形處有限元應(yīng)力分布圖

3 管端收口技術(shù)

該產(chǎn)品管端采用反復(fù)多次冷擠壓收口技術(shù)，使得管端與主管道成為一體，管端與主管道外表面沒(méi)有任何收口痕跡。為了實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)冷擠壓收口技術(shù)，自主研制了一套專用收口刀具和收口夾頭工裝，該工裝經(jīng)多次試驗(yàn)、調(diào)整修改參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)了管端收口（此項(xiàng)技術(shù)企業(yè)自主研發(fā)、自主生產(chǎn)、自主使用），使用時(shí)，將收口夾頭放入數(shù)控車床三爪卡盤(pán)內(nèi)，將管件插入收口夾頭內(nèi)，夾緊，裝好專用收口刀具等，開(kāi)動(dòng)數(shù)控車床，進(jìn)行管件收口、車尾等操作，操作過(guò)程中，要求管件不得夾傷、壓傷等，產(chǎn)品收口簡(jiǎn)圖如圖2 所示。

4 產(chǎn)品的創(chuàng)新性、先進(jìn)性

4.1 采用薄壁銅管管端冷擠壓收口技術(shù)，使得管端與主管道成為一體，管端與主管道外表面沒(méi)有任何封口的痕跡，渾然一體，傳統(tǒng)技術(shù)采用管端焊接圓片封堵形式，容易造成漏水現(xiàn)象，而該技術(shù)避免了焊接所帶來(lái)的質(zhì)量缺陷問(wèn)題，具有視覺(jué)美觀、自然大方的特點(diǎn)，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)屬于領(lǐng)先水平。

4.2 出水口采用聚氨酯脹形、鉆孔、翻邊技術(shù)，確保出水口與主管道成為一體并自然相貫，避免傳統(tǒng)的焊接技術(shù)所帶來(lái)的質(zhì)量缺陷問(wèn)題以及采用其他方法脹形造成的相貫處圓角過(guò)大不美觀問(wèn)題，產(chǎn)品具有精度高、成本低的特點(diǎn)、外觀一體成型、既美觀又節(jié)約成本，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)屬于領(lǐng)先水平。產(chǎn)品的實(shí)物圖如圖4 所示。

圖4 產(chǎn)品實(shí)物圖

5 結(jié)論

采用薄壁圓形銅管管端收口及水嘴成型一體化技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉛黃銅鑄造成型技術(shù)，克服了鑄造成型方法的缺點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)技術(shù)采用管端焊接圓片封堵形式造成的漏水現(xiàn)象，水嘴處采用氨酯脹形、鉆孔、翻邊技術(shù)避免了傳統(tǒng)的焊接接頭所造成的質(zhì)量缺陷和不美觀問(wèn)題，同時(shí)從根本上解決了生產(chǎn)過(guò)程中的污染問(wèn)題，大大降低生產(chǎn)成本，與傳統(tǒng)加工方法相比節(jié)約材料成本約40%，完全符合我國(guó)產(chǎn)業(yè)政策的要求。