CN102744284A

CN102744284A - 高压弯头等径管坯热推温压成形方法

Info

Publication number: CN102744284A
Application number: CN2012101857357A
Authority: CN
Inventors: 赵军; 马瑞; 翟瑞雪; 王炜
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2012-10-24

Abstract

一种高压弯头等径热推温压生产方法，其主要是：1、取管径和壁厚与弯头相同的直管下料；2、将毛坯套至推制机推杆上，液压缸推动管坯移动，管坯通过中频感应加热线圈被加热到奥氏体温度，同时经过牛角形芯棒产生弯曲扩径变形，得到预制管坯；3、将余热在550℃-700℃的预制管坯置于预热至200℃-300℃的整形模具凹模上，预制管坯截面椭圆的长轴与整形凸模的运动方向相同，整形模具上下合模，使预制管坯进一步弯曲且产生截面周向压缩，完成弯头最终成形。本发明克服了原推制工艺牛角芯棒设计周期长、生产过程中易出现外弧翘曲和内弧起皱等缺陷；热推成形力小，提高了芯棒寿命；整形模具简单，易于操作，节省了大量的人力物力。

Description

高压弯头等径管坯热推温压成形方法

技术领域

本发明涉及一种推制和模压相结合的成形方法，特别是用于高压弯头的等径热推温压成形方法。

背景技术

长期以来，高压弯头常用的生产方法有三种：推制、弯制与压制。其中推制成形由于生产效率较高所以被广泛应用。推制弯头首先选取直径比弯头直径小的直管坯，在局部中频感应加热的情况下利用牛角形芯棒进行扩径弯曲推制成形，为保证弯头整体的形状和尺寸，推制完成后要对弯头端部进行整形处理。这种推制方法存在以下不足：1，由于该方法采用扩径成形，所以管坯的直径受扩径率的限制。2，推制扩径过程中管坯受周向拉力较大，使管的组织性能降低、原有缺陷变大。3，牛角形芯棒成形过程中受力大，容易磨损，芯棒修复工作完全依靠工人的经验进行手工操作，粉尘污染大，耗时误工。4，整形过程只针对弯头端部，而忽略了整体缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成形模具简单、操作方便、生产效率高、产品质量好的高压弯头等径管坯热推和温压结合的成形方法。

本发明方法具体内容如下：

1、下料：

选择横截面公称直径与弯头产品横截面公称直径相同、壁厚相同的直管作为毛坯。管坯长度尺寸按弯头展开尺寸计算得到。

2、热推：

首先将第1步下料得到的管坯套到中频推制机推杆上，为批量生产需要，最好将管坯依次套到中频推制机推杆上，相邻的管坯之间用点焊连接。当管坯下料纵向截面为梯形时，两端斜面向下。启动推制机双液压缸推动挡板及管坯向前运动，通过中频感应加热区域和牛角形芯棒进行扩径成型。中频感应加热需将管坯加热至奥氏体起始温度以上。管坯受牛角芯棒作用弯曲、扩径变形得到预制坯弯头，为下一步温压成形预制毛坯，相邻的管坯在先后成型的过程中点焊自动脱开。其中芯棒尺寸设计原则：设牛角芯棒定初始截面尺寸D即管坯内径尺寸，内弧弯曲半径为R，牛角芯棒定型截面为长轴半径为a、短轴半径为b的椭圆形截面，β表示管坯椭圆度，定义该管坯椭圆度β为15%-30%，扩径比α为6%-8%。

3、温压：

将热推成形后得到的残余温度在550-700℃的椭圆形预制坯弯头长轴向上且短边向上居中，卧放于预热至200-300℃且型腔尺寸与最终弯头产品外壁尺寸相同的温压整形模具的腔内，管坯截面椭圆的长轴与凸模的运动方向相同。当管坯下料纵向截面为梯形时，内弧向上。然后整形模具上下合模进行压制，使管坯产生周向压缩，将管坯的椭圆截面整形成圆形截面。合模保压3-5s后开模，取出工件冷却至室温。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、采用本方法获得的产品质量好，外形美观，温压整形即可达到产品要求的尺寸。

2、本方法选用与弯头产品相同直径的直管作为管坯，降低了毛坯选材要求。

3、热推成形过程中芯棒受力小，增加了芯棒的寿命。

4、本方法最后步骤中采用温压成形，成形过程中管坯内应力主要以压应力为主，能消除组织缺陷，提高了管件力学性能。

5、本方法无需改变现有的推制机设备，无需大量投入资金，即可应用于实际生产。

附图说明

图1为本发明弯头主视剖面示意图。

图2为本发明例1毛坯主视半剖示意图。

图3为本发明中频感应推制机成型部分主视剖面示意简图。

图4-1为本发明牛角型芯棒的主视示意图。

图4-2为图4-1的B向视图。

图4-3为图4-1的A向视图。

图5-1为本发明推弯后的管坯主视示意图。

图5-2为图5-1的A向视图。

图5-3为图5-1的B-B视图。

图6为本发明温压整形所用模具立体示意简图。

图7为本发明例2毛坯主视半剖示意图。

具体实施方式

例1

以生产壁厚t为32mm，公称直径D为325mm，弯曲半径R为750mm，弯头角度α=90°的弯头，如图1所示，为例对本发明进行说明。

选择公称直径与弯头公称直径相同，壁厚与弯头壁厚相同的圆形横截面直钢管作为毛坯1，按图2所示进行下料，其中管坯长度尺寸按弯头展开尺寸计算得到。将下料得到的直管毛坯套到中频感应加热推制机推杆上，启动推制机双液压缸推动挡板及管坯向前运动，如图3所示。该中频感应推制机成型部分主视剖面示意简图中，设在推制机上的两个液压缸2它们的活塞杆3均与一根活动横梁4相连，该活动横梁中部设有通孔，穿过该通孔的推杆5分别位于活动横梁的两侧，其一侧通过设在推制机上的推杆锁扣6固定，另一侧设有套于其上并与活动横梁相邻的环形推制挡板7。在推制挡板外侧设有套在推杆上的管坯1，在推杆前端设有与其点焊连接的牛角形芯棒8，该芯棒外面套有与中频感应加热机9相连的螺旋加热管。通过中频感应加热区域和牛角形芯棒进行扩径成型。中频感应加热需将管坯加热至800℃。管坯受牛角芯棒作用弯曲、扩径变形得到椭圆形预制坯弯头，该牛角形芯棒尺寸定形截面取扩径系数α=0.06，椭圆度β为15%，弯曲半径R=487.5mm如图4所示。通过牛角形芯棒弯曲扩径变形得到中段扩径比为6%，椭圆度20%，两端口扩径比小于8%，椭圆度小于30%的椭圆弯管，如图5所示。将热推成形后得到的残余温度在550℃的椭圆形预制坯弯头长轴向上且短边向上居中，卧放于预热至200℃且型腔尺寸与最终弯头产品外壁尺寸相同的温压整形模具腔内，管坯截面椭圆的长轴与凸模的运动方向相同，如图6所示，该温压整形模具是由凸模和凹模组成的，设在下面的凹模其型腔尺寸与最终弯头产品外壁下部的尺寸相同；与压机活动横梁相连的凸模其型腔尺寸与最终弯头产品外壁上部的尺寸相同。然后整形模具上下合模进行压制，合模保压5s后开模，取出工件冷却至室温。此时工件的径向和周向尺寸达到弯头尺寸要求，将成形后的管坯装卡在机床上，通过刀具与管坯的相对运动加工出管坯两端部横截面要求的坡口尺寸，即可得到合格的弯头零件。

例2

由于在整形过程中减少内弧壁增厚，考虑到工厂生产条件的限制，在直管坯料下料时采用纵向截面为梯形的管坯，这样可以使成形后的弯头壁厚均匀。以生产壁厚为32mm，公称直径为325mm，弯曲半径为750mm的90°弯头为例。选取公称直径与弯头公称直径相同，壁厚与弯头壁厚相同纵向截面为梯形的圆形横截面直钢管作为管坯，按图7所示进行下料，其中管坯纵向截面尺寸按弯头展开尺寸及直边段屈服极限计算得到。将下料得到的若干直管毛坯依次套到中频感应加热推制机推杆上，并且相邻的管坯之间用点焊连接。启动推制机双液压缸推动挡板及管坯向前运动，如图3所示。通过中频感应加热区域和牛角形芯棒进行扩径成型。中频感应加热需将管坯加热至900℃。管坯受牛角芯棒作用弯曲、扩径变形得到椭圆形预制坯弯头，该牛角形芯棒尺寸定形截面取扩径系数α=0.07，椭圆度β为25%，弯曲半径R=487.5mm如图4所示。通过牛角形芯棒弯曲扩径变形得到中段扩径比为7%，椭圆度25%，两端口扩径比小于8%，椭圆度小于30%的椭圆弯管，如图5所示。将热推成形后得到的残余温度在700℃的椭圆形预制坯弯头长轴向上且短边向上居中，卧放于预热至300℃且型腔尺寸与最终弯头产品外壁尺寸相同的温压整形模具腔内，管坯截面椭圆的长轴与凸模的运动方向相同并且内弧向上，如图6所示。然后整形模具上下合模进行压制，椭圆管坯弯曲变形并使周向多余的金属向易产生塌陷缺陷的弯头中部流动，合模保压3s后开模，取出工件冷却至室温。此时工件的径向和周向尺寸达到弯头尺寸要求，将成形后的管坯装卡在机床上，通过刀具与管坯的相对运动加工出管坯两端部横截面要求的坡口尺寸，即可得到合格的弯头零件。

Claims

1.一种高压弯头等径管坯热推温压成形方法，其特征在于：

（1）下料：选择与弯头产品横截面公称直径相同、壁厚相同的直管作为毛坯，管坯长度尺寸按弯头展开尺寸计算得到；

（2）热推：将下料得到的直管毛坯套到中频感应加热推制机推杆上，启动推制机双液压缸推动挡板及管坯向前运动，通过中频感应加热区域和牛角形芯棒进行扩径成型，中频感应加热需将管坯加热至奥氏体起始温度以上；

（3）温压：将热推成形后得到的残余温度在550-700℃的椭圆形预制坯弯头长轴向上且短边向上居中，卧放于预热至200-300℃且型腔尺寸与最终弯头产品外壁尺寸相同的温压整形模具的腔内，管坯截面椭圆的长轴与凸模的运动方向相同，然后整形模具上下合模进行压制，合模保压3-5s后开模，取出工件冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的高压弯头等径管坯热推温压成形方法，其特征在于：

芯棒尺寸设计原则：设牛角芯棒定初始截面尺寸D即管坯内径尺寸，内弧弯曲半径为R，牛角芯棒定型截面为长轴半径为a、短轴半径为b的椭圆形截面，β表示管坯椭圆度，定义该管坯椭圆度β为15%-30%，扩径比α为6%-8%。

3.根据权利要求1或2所述的高压弯头等径管坯热推温压成形方法，其特征在于：管坯下料纵向截面为梯形，管坯纵向截面尺寸按弯头展开尺寸计算得到。

4.根据权利要求3所述的高压弯头等径管坯热推温压成形方法，其特征在于：当管坯下料纵向截面为梯形时，热推时两端斜面向下。

5.根据权利要求4所述的高压弯头等径管坯热推温压成形方法，其特征在于：当管坯下料纵向截面为梯形时，椭圆形预制坯弯头内弧向上卧放于型腔中。