单层管状零件增加强度的工艺及实施该工艺的装置
专利汇可以提供单层管状零件增加强度的工艺及实施该工艺的装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且为了提高 单层 管状零件的强度和耐内压 力 性能，在管子外部受限止轴向范围内加热，且加热可在管子轴向移动。同时在管子内部用了径向向外的压力，最好在加压力 载荷 的同时，使管子内壁冷却。加热时用高频感应线圈在管子纵向移动。在管子内壁插入一圆柱形填充物(5)，填充物在放 密封圈 (6)末端之间外径较小。用这方法形成的环状空间(7)充满 水 ，且使其冷却和1或用压力液体加载荷。，下面是单层管状零件增加强度的工艺及实施该工艺的装置专利的具体信息内容。
1、一种单层管状件增加强度的方法，其特征是在单层管状件外部，一定的轴向范围内，沿轴向移动感应加热，加热温度范围在100℃～600℃之内，加热深度在管状件的截面从外面起的20～50%，同时，在管状件内部总长或部分长度范围内，通过圆柱形填充物的环形空间径向向外加压并冷却。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征是外部加热温度选用在100℃～350℃之内。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征是内压力是通过液压或水冻结产生的。
4、实施权利要求1所述方法的装置，具有管状件外部感应加热装置的轴向移动机构，和向填充物环状空间液压加载并冷却的液压源或充冷冻水的水源和控制装置，其特征是有一个与管状件外径相配的高频感应线圈（2），以及改变高频感应线圈（2）的电流强度和/或频率的电源，和与管状件内壁紧密配合为圆柱形的填充物（5），其两端装有密封圈（6），两端之间外径直径较小从而形成环形空间（7），该填充物有与液压源或水源和控制装置相连的孔。
5、根据权利要求4所述的装置，其特征是填充物（5）具有一个穿过其末端并与至少一个通向环形空间（7）的径向孔（9）相通的轴向孔（8）。
6、根据权利要求4所述的装置，其特征是填充物（9）两端横向截面范围内，有可向环形空间通水的孔（12），和通过冷却介质的位于填充物中心的轴向孔（10）。
本发明是关于提高诸如液压缸这样的单层管状件的强度及其耐内压力性能的方法，以及实施该方法的装置。
在承受内压力的管子的内表面存在最大的切向应力，而其外表面的切向应力随壁厚的增加而减小。特别是在厚壁管子外部，材料强度没有充分被利用。为了改善材料的利用情况已经提出建议，将几个管子相互套在里面，每次将外管先预热，然而套在内管外面。冷却后，外管紧缩在内管上，这样在外管中形成切向拉应力，而在内管中形成压应力。用这方法，在工作状态时的应力能够较好的分布在横截面上。此外，已经众所周知的，管子内部用机械方法使其变形，特别是用液体或气体加压，负荷超过材料的屈服极限，产生永久变形。在管子内部用这种方式产生机械变形时，管子外部得以扩大管子外部的应力大都刚在屈服极限以下，管子外部的弹性变性又使永久变形的管子内部受一预加压应力。在管子内部加压的方法更是众所周知的，用一特殊工具将内壁作滚压处理，或用一个具有超盈尺寸的芯棒挤压穿过，或在管子内部用高压液体冷拔。对于管壁较厚的用高压液体冷拔或用具有超盈尺寸芯棒挤压穿过特别有利，但是这些方法同时带来了缺点，即要求有很高的力或压力，这就要求相对大的设备费用。在管壁有台阶的管子时，用这些方法，费用更高，因为这种管子，就需要用不同的压力或用不同的芯棒或阶梯形内径的套管。
本发明的目的是创造一种开始就提到的方法，用这种方法，使得应力在管壁截面上的分布能更好地得以控制，通过由这方法予加的应力和在工作状态时应力的迭加使得管壁截面的应力分布更为均匀。
本发明的方法是，在单层管状件外部，一定的轴向范围内，沿轴向移动感应加热，加热温度范围在100℃～600℃之内，加热深度在管状件的截面从外面起的20～50%，同时，在管状件内部总长或部分长度范围内，通过圆柱形填充物的环形空间径向向外加压并冷却。
通过对管子外部在轴向上的局部加热，而防止了因加热在纵向上的体积增加。加热时的体积增加主要导致外径增大。当外径增加的同时在管子内出现内压力从而导致超过材料弹性变形极限时，会使其产生永久变形，冷却时该变形在管子外部形成双向的拉应力，在其内部形成双向的压应力。在管子内部同时用了径向向外的压力载荷，则在管子外部的热应力就小，加热就不会带来冶金方面的缺点。原则上，外部加热不超过弹性极限，在内部径向向外的压力在管壁内形成拉应力，该拉应力随外部加热传到管壁的深度而或多或少地在管壁截面上形成。在管子外部加热，同时在管子内部加压力载荷，在整个管壁厚度上产生预应力。这样就能在工作压力下，在整个管壁厚度上保证产生大致均匀的应力。而在管状零件内部加压力载荷时，同时使其冷却，可增加加压或热处理的深度的可控性。用感应法加热，可通过改善电流频率或感应线圈移动速度控制加热深度。
外部加热温度范围尤其选用100℃至350℃为好这可保证在管壁材料中不会出现不必要的组织结构的变化。
管状件内部的内压力是通过液压产生的，也可用特别简单的方式，即，使管子内的水冻结，从而在内部加压的同时冷却内壁。
实现本发明方法的装置，具有管状件外部感应加热装置的轴向移动机构，和向填充物环状空间液压加载并冷却的液压源或充冷冻水的水源和控制装置，其特征是有一个与管状件外径相配的高频感应线圈。以及改变高频感应线圈的电流强度和/或频率的电源，和与管状件内壁紧密配合为圆柱形的填充物，其两端装有密封圈，两端之间外径直径较小从而形成环形空间，该填充物有与液压源或水源和控制装置相连的孔。
这样一个圆柱形填充物可允许在管子预定的轴向长度应用所希望的内压力，这样可考虑到管子轴向长度上不同壁厚加以变化的内压力。考虑到管子轴向长度不同壁厚，用感应线圈加热，其感应加热效应基本上受线圈长度限止，由此在管子上根据不同壁厚，可将感应线圈调整至不同的加热程度。
高频感应线圈的电源强度和/或频率是可调的，这常常是有利的。
用特别简单的方式，在装置的末端可有一轴向孔，通入压力液体，接通至少一个径向孔，该径向孔通至外径较小的环状空间，用该装置可使管子在轴向受限止的范围受到压力。
为了用水冻结的方法加内压力，该装置最好是这样的结构，在填充物两端截面范围内，外径较小的环状空间设置轴向孔，为了通水和环状空间的通气，通冷却介质的轴向孔基本上在填充物的中心轴处。
图1是本发明装置第一个实施例的草图;
图2是与图1类似的本发明装置作了改变的实施例;
图3为感应线圈沿壁厚达到的温度分布曲线;
图4至图8是使用不同工艺措施时，切向拉应力的分布曲线;和
图9是在工作压力下用本发明方法得到的切身应力分布曲线。
在图1管壁用1表示。在管子外边设置一感应线圈2，感应线圈可沿管子轴线方向即箭头3所示方向移动。连接线圈2与高频电源的高频电源线用4表示高频电源本身用公知的方法可调节其电流强度和频率。
在管子1内部放入填充物5，借助于密封圈6与管壁1内部紧密配合。填充物在轴向范围a内外径较小为b，从而形成环状空间7。填充物5在轴向开了一个输入压力油的孔8，与径向孔9相通并与环状空间7相通。将油强制压入轴向盲孔8然后进入环状空间7，管子1内部即产生压力，由于加压使管壁内部产生的冷变形在管壁截面范围内扩展，可用高频线圈2中的不同电流强度或不同频率控制变形程度。
在图2的实例中，填充物5上开一轴向通孔10，冷却介质可经该孔，通过填充物5。在填充物两端壁11处有两通孔12，一处连接进水管，另一处接出水管或通气管。可通过孔或进水管12将水充满环状空间7，在环状空间7中充满水以后，从中心孔10通入冷却介质，使水冻结。这样，管壁内部在加径向压力的同时，冷却内壁。感应线圈2按箭头3方向可按不同速度移动。
内压力也可通过压入相对管子内径稍有过盈的芯棒产生。芯棒与感应线圈必须同步向前移动。
图3是表示在管子外部感应加热的效果，用高频加热，在管壁厚度内，沿管壁横截面C产生温度梯度。该梯度与从管子外表面加热管子外部的深度变化有关。图4表示在加热但不加压的情况下的切向应力分布。
图5表示在加压未加热时管壁的部分范围内弹性伸长，用图表示其关系。
图6表示加热同时加压切向应力的关系。图7表示在加压且冷却后切向应力分布。图8表示在无压力状态冷却处理得到的切向应力分布。当管子内部加上工作压力，在管子内部存在的预加压应力能够基本上承受工作压力，图9表示沿总的管壁厚度C切向应力较均匀的分布。
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