CN112474873A - 一种无缝变径管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无缝变径管的制造方法，涉及异型管加工技术领域。步骤包括：(1)以钢板作为坯料，加热至奥氏体化温度；(2)拉弧：利用上模从板坯上方向下冲压板坯，使板坯向下形成圆弧包；(3)以若干组上模和下模重复步骤(2)若干次，形成口径递减的圆弧包；(4)开孔：在圆弧包底部切割出端孔；(5)拉孔：采用芯模从上向下穿过端孔；(6)切边：对端孔一圈割边，获得底部为规整的小管口的管坯；(7)扩孔：对管坯进行扩径；(8)重复步骤(7)若干次；(9)车平：对管坯的大小管口以及内壁进行车加工，从而获得管口规整、内壁平滑的变径管；(10)退火。本申请以板坯作为初始原料，对大口径无缝变径管的成型更具实施优势。

Description

一种无缝变径管的制造方法
技术领域
本发明涉及管件的加工方法，尤其涉及一种无缝变径管的制造方法。
背景技术
变径管是指直径随管道轴向逐渐减小或扩大的管道，常用于沿途有多个分支管的场合，常作为接头使用。目前变径管的成型方法较多，根据规格的不同，即使是造型相同的变径管也只能采用不同的成型方法。
对于口径变化较小的变径管，一般可采用扩径设备实现管内变径，此类方法主要依据扩径设备实施，例如专利公开号CN111069447A公开的一种无缝钢管冷扩径设备，包括工作台，所述工作台的上表面固定安装有第一液压缸，所述第一液压缸的输出端固定安装有第一安装板，所述第一安装板远离第一液压缸输出端的一侧固定安装有螺纹杆，所述螺纹杆远离第一安装板的一端螺纹连接有扩管模，所述扩管模远离螺纹杆的一端固定连接有变径头，所述工作台的上表面且位于远离第一液压缸的一侧固定安装有固定架。
对于口径变化较大的变径管，还可采用堆焊的方法实现，将若干大径管和小径管通过堆焊的方式组成变径管。例如专利公开号CN111822818A公开的一种使用新型堆焊装备自动堆焊异径管的方法，针对需要堆焊的异径管，在新型紧凑型装备上输入不同区域的尺寸进行编程设置，异径管参数设置好之后，用装备上的焊枪对工件进行校圆，保证异径管与堆焊装备上的焊枪处于同圆心位置。设置好后堆焊过程中装备可自动计算异径区域的线速度，在不停弧的状态下堆焊异径区域，且堆焊厚度均匀一致，有效的控制稀释率。
而对于偏心变径管的加工目前主要还是采用模具+锻造成型方法。
目前，对于大口径变径管的加工仍然是行业内的加工难点，成为困扰本领域技术人员的一道难题。
发明内容
本发明的目的是要提供一种无缝变径管的制造方法，能够用于大口径变径管的制造。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种无缝变径管的制造方法，所述无缝变径管具有连续变径的内管口径，包括如下步骤
(1)以钢板作为坯料，加热至奥氏体化温度；
(2)拉弧：将板坯水平放置在下模上，利用上模从板坯上方向下冲压板坯，使板坯向下形成圆弧包，所述下模为圆环造型，所述上模为圆弧头造型，下模和上模的中心位于同一垂线上；
(3)以若干组上模和下模重复步骤(2)若干次，逐渐拉长所述圆弧包直至圆弧包的长度达到设计值，每次拉弧时，上模和下模的中心始终与圆弧包的中心处于同一垂线，后面道次拉弧所采用的上模和下模的规格相比前面道次拉弧所采用的上模和下模的规格逐渐增大，从而形成口径递减的圆弧包；
(4)开孔：在圆弧包底部切割出端孔；
(5)拉孔：采用芯模从上向下穿过端孔；
(6)切边：对端孔一圈割边，去除步骤(4)和(5)实施过程中产生的毛刺和加工痕迹，获得底部为规整的小管口的管坯，割边后的小管口的壁厚应不小于变径管产品的壁厚；
(7)扩孔：管坯以小管口在下、大管口在上的方式重新支撑到下模上，利用上模对管坯进行扩径，所述下模为圆环造型，所述上模为圆弧头造型，扩径过程中下模和上模的中心位于同一垂线上；
(8)以若干组上模和下模重复步骤(7)若干次，逐渐将管坯的内口径扩大至设计值，每次扩径时，上模和下模的中心始终与圆弧包的中心处于同一垂线，后面道次扩径所采用的上模和下模的规格相比前面道次扩径所采用的上模和下模的规格逐渐减小，从而对管坯从上到下逐渐扩径；
(9)车平：对管坯的大小管口以及内壁进行车加工，从而获得管口规整、内壁平滑的变径管；
(10)退火：将变径管加热到材料的退火温度，最后空冷至室温。
可选地，步骤(1)中，所述钢板采用碳钢材质，加热温度为900～950℃；或者采用不锈钢材质，加热温度为1000～1100℃。
可选地，步骤(3)中，圆弧包长度的设计值大于变径管产品的长度，圆弧包的长度设计值要比变径管产品的长度大10～100mm。
优选地，步骤(6)和步骤(7)之间还包括加热步骤，将管坯重新加热至奥氏体温度。
可选地，步骤(8)中，管坯内口径的设计值小于变径管产品的内口径大小，管坯内口径的直径设计值比变径管产品同一部位内口径的直径小1～10mm。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本申请提供了一种无缝变径管的制造方法，以钢板作为成型坯料，主要用于加工大口径的无缝变径管，尤其地能够满足对加工壁厚有要求的大口径变径管，更易于获得壁厚均匀的变径管。
相比传统以钢管作为加工坯料来加工变径管，变径管产品的最终口径规格不受到限制，钢管作为坯料，会制约变径管的大小管口的变径比例以及壁厚。
一般地，坯料加工成产品的变形越大，加工难度就越大，本申请是以板坯作为加工初始原料，相比加工成小口径变径管，加工成大口径变径管的难度更小，因此本申请的制造方法更多的是应用于无缝大口径变径管的加工。
附图说明
图1为本发明实施例中上模的结构示意图；
图2为本发明实施例中下模的结构示意图；
图3为本发明实施例中变径管的轴向剖视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细描述，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。本实施例中的文字描述是与附图对应的，涉及方位的描述也是基于附图的描述，不应理解为是对本发明保护范围的限制。
实施例1
本实施例涉及大口径无缝变径管的制造，变径管产品的规格是大口径的直径φ为560mm，小口经的直径φ为325mm，壁厚45mm，管长280mm。以60mm厚的碳钢板坯作为加工坯料按照如下步骤生产：
(1)将钢板入炉加热，设置炉温900～920℃，保温2小时后出炉。
(2)拉弧：将板坯水平放置在下模上，下模腾空支撑，利用上模从板坯上方向下冲压板坯，反复操作2-5道次，使板坯在下模的圆圈内向下突出形成圆弧包，所述下模为圆环造型，其内环上边缘设计为光滑的弧面，所述上模采用圆弧头造型，下模和上模的规格互相匹配，圆弧头的直径比下模内环直径小130～160mm，下模和上模的中心在垂直方向上投影重合。
(3)准备四组不同规格的上模和下模，按照规格由小到大的顺序重复步骤(2)，逐渐向下拉长圆弧包直至圆弧包的轴向长度达到360～380mm长。每次拉弧时都要确保上模、下模的中心始终与圆弧包的中心处于同一垂直线上，从而形成口径递减的圆弧包。
(4)开孔：采用机械切割在圆弧包底部切割出端孔。
(5)拉孔：采用芯模从上向下穿过端孔，一般可使用步骤(2)中最小规格的上模来对端孔进行贯孔。
(6)切边：对端孔一圈割边，去除步骤(4)和(5)实施过程中产生的毛刺和加工痕迹和不良的变形，通过切边来获得规整的小管口，割边后，应对小管口的壁厚进行测量，确保不小于45mm，否则要继续切边，本实施例切边后小管口的壁厚为48mm，得到管坯。
(7)加热：将管坯重新入炉加热，设置炉温900～920℃，保温30min出炉。
(8)扩孔：管坯以小管口朝下、大管口朝上的方式重新支撑到下模上，利用上模对管坯进行扩径，扩径过程中下模和上模的中心位于同一垂线上。
(9)以五组不同规格的上模和下模重复步骤(8)数次，按照模具规格由大到小的顺序，从上到下(即从管坯的大管口到小管口的顺序)逐渐将管坯的内口径扩大至设计值，该设计值小于最终变径管产品相同部位的内口径，一般差额控制1～3mm。每次扩径时，上模和下模的中心始终与圆弧包的中心处于同一垂线，从而对管坯从上到下逐渐扩径。
(9)车平：对管坯的大小管口以及内壁进行机械车加工，从而获得管口规整、内壁平滑的变径管。
(10)退火：退火温度650℃，空冷。
实施例2
采用与实施例1相同的方法还可以加工不锈钢材料的大口径变径管，主要区别在于加热温度不同，若采用不锈钢钢板加工，则步骤(1)、(7)的加热温度要设置在1000-1050℃，步骤(10)的退火温度也要参考不锈钢的退火温度设置，一般不锈钢的退火温度：700～900℃。

Claims (5)

1.一种无缝变径管的制造方法，其特征在于：所述无缝变径管具有连续变径的内管口径，包括如下步骤
(1)以钢板作为坯料，加热至奥氏体化温度；
(2)拉弧：将板坯水平放置在下模上，利用上模从板坯上方向下冲压板坯，使板坯向下形成圆弧包，所述下模为圆环造型，所述上模为圆弧头造型，下模和上模的中心位于同一垂线上；
(3)以若干组上模和下模重复步骤(2)若干次，逐渐拉长所述圆弧包直至圆弧包的长度达到设计值，每次拉弧时，上模和下模的中心始终与圆弧包的中心处于同一垂线，后面道次拉弧所采用的上模和下模的规格相比前面道次拉弧所采用的上模和下模的规格逐渐增大，从而形成口径递减的圆弧包；
(4)开孔：在圆弧包底部切割出端孔；
(5)拉孔：采用芯模从上向下穿过端孔；
(6)切边：对端孔一圈割边，去除步骤(4)和(5)实施过程中产生的毛刺和加工痕迹，获得底部为规整的小管口的管坯，割边后的小管口的壁厚应不小于变径管产品的壁厚，否则继续切边；
(7)扩孔：管坯以小管口在下、大管口在上的方式重新支撑到下模上，利用上模对管坯进行扩径，所述下模为圆环造型，所述上模为圆弧头造型，扩径过程中下模和上模的中心位于同一垂线上；
(8)以若干组上模和下模重复步骤(7)若干次，逐渐将管坯的内口径扩大至设计值，每次扩径时，上模和下模的中心始终与圆弧包的中心处于同一垂线，后面道次扩径所采用的上模和下模的规格相比前面道次扩径所采用的上模和下模的规格逐渐减小，从而对管坯从上到下逐渐扩径；
(9)车平：对管坯的大小管口以及内壁进行车加工，从而获得管口规整、内壁平滑的变径管；
(10)退火。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(1)中，所述钢板采用碳钢材质，加热温度为900～950℃；或者采用不锈钢材质，加热温度为1000～1100℃。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(3)中，圆弧包长度的设计值大于变径管产品的长度，圆弧包的长度设计值要比变径管产品的长度大10～100mm。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(6)和步骤(7)之间还包括加热步骤，将管坯重新加热至奥氏体温度。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(8)中，管坯内口径的设计值小于变径管产品的内口径大小，管坯内口径的直径设计值比变径管产品同一部位内口径的直径小1～10mm。
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