無縫管件的成形工藝.doc

無縫管件的成形工藝 無縫管件指使用無縫管或鋼板制造的不帶焊縫的管件。近幾年，由于焊管制造水平的提高，在工程設(shè)計(jì)中一些焊管制造的管件也經(jīng)常使用，特別是薄壁不銹鋼焊管制造的管件所占比例迅速提高。因焊管管件成形所采用的工藝與無縫管件大致相同，故這里所述的無縫管件成形工藝也適用于焊管制造的管件。 無縫彎頭 彎頭是用于管道轉(zhuǎn)彎處的一種管件。在管道系統(tǒng)所使用的全部管件中，所占比例最大，約為80%。通常，對不同材料或壁厚的彎頭選擇不同的成形工藝。目前，制造廠常用的無縫彎頭成形工藝有熱推、沖壓、擠壓等。a. 熱推成形 熱推彎頭成形工藝是采用專用彎頭推制機(jī)、芯模和加熱裝置，使套在模具上的坯料在推制機(jī)的推動下向前運(yùn)動，在運(yùn)動中被加熱、擴(kuò)徑并彎曲成形的過程。熱推彎頭成形的示意圖見圖 1-模具 2-坯料 3-加熱裝置 4-正在成形的彎頭 熱推彎頭成形示意圖 熱推彎頭的變形特點(diǎn)是根據(jù)金屬材料塑性變形前后體積不變的規(guī)律確定管坯直徑，所采用的管坯直徑小于彎頭直徑，通過芯模控制坯料的變形過程，使內(nèi)弧處被壓縮的金屬流動，補(bǔ)償?shù)揭驍U(kuò)徑而減薄的其它部位，從而得到壁厚均勻的彎頭。 熱推彎頭成形工藝具有外形美觀、壁厚均勻和連續(xù)作業(yè)，適于大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，因而成為碳鋼、合金鋼彎頭的主要成形方法，并也應(yīng)用在某些規(guī)格的不銹鋼彎頭的成形中。 成形過程的加熱方式有中頻或高頻感應(yīng)加熱（加熱圈可為多圈或單圈）、火焰加熱和反射爐加熱，采用何種加熱方式視成形產(chǎn)品要求和能源情況決定。b. 沖壓成形沖壓成形彎頭是最早應(yīng)用于批量生產(chǎn)無縫彎頭的成形工藝，目前，在常用規(guī)格的彎頭生產(chǎn)中已被熱推法或其它成形工藝所替代，但在某些規(guī)格的彎頭中因生產(chǎn)數(shù)量少、壁厚過厚或產(chǎn)品有特殊要求時(shí)仍在使用。彎頭的沖壓成形采用與彎頭外徑相等的管坯，使用壓力機(jī)在模具中直接壓制成形。沖壓彎頭成形的示意圖見圖 1-上模 2-端模 3-內(nèi)芯 4-彎頭 5-下模沖壓彎頭成形示意圖 如圖所示，在沖壓前，管坯擺放在下模上，將內(nèi)芯及端模裝入管坯，上模向下運(yùn)動開始壓制，通過外模的約束和內(nèi)模的支撐作用使彎頭成形。 與熱推工藝相比，沖壓成形的外觀質(zhì)量不如前者；沖壓彎頭在成形時(shí)外弧處于拉伸狀態(tài)，沒有其它部位多余的金屬進(jìn)行補(bǔ)償，所以外弧處的壁厚約減薄10%左右。但由于適用于單件生產(chǎn)和低成本的特點(diǎn)，故沖壓彎頭工藝多用于小批量、厚壁彎頭的制造。 沖壓彎頭分冷沖壓和熱沖壓兩種，通常根據(jù)材料性質(zhì)和設(shè)備能力選擇冷沖壓或熱沖壓。c. 冷擠壓成形 冷擠壓彎頭的成形過程是使用專用的彎頭成形機(jī)，將管坯放入外模中，上下模合模后，在推桿的推動下，管坯沿內(nèi)模和外模預(yù)留的間隙運(yùn)動而完成成形過程。冷擠壓彎頭成形采用內(nèi)外模冷擠壓工藝制造的彎頭外形美觀、壁厚均勻、尺寸偏差小，故對于不銹鋼彎頭特別是薄壁的不銹鋼彎頭成形多采用這一工藝制造。這種工藝所使用的內(nèi)外模精度要求高；對管坯的壁厚偏差要求也比較苛刻。d. 其它的成形方法 除上述三種常用的成形工藝以外，無縫彎頭成形還有采用將管坯擠壓到外模后，再通過管坯內(nèi)通球整形的成形工藝。但這種工藝相對復(fù)雜、操作麻煩，且成形質(zhì)量不如前述工藝，故較少采用. 無縫三通三通是用于管道分支處的一種管件。對于采用無縫管制造三通來講，目前通常所采用的工藝有液壓脹形和熱壓成形兩種。四通的成形工藝與三通相似，故不再介紹。a. 液壓脹形三通的液壓脹形是通過金屬材料的軸向補(bǔ)償脹出支管的一種成形工藝。其過程是采用專用液壓機(jī)，將與三通直徑相等的管坯內(nèi)注入液體，通過液壓機(jī)的兩個(gè)水平側(cè)缸同步對中運(yùn)動擠壓管坯，管坯受擠壓后體積變小，管坯內(nèi)的液體隨管坯體積變小而壓力升高，當(dāng)達(dá)到三通支管脹出所需要的壓力時(shí)，金屬材料在側(cè)缸和管坯內(nèi)液體壓力的雙重作用下沿模具內(nèi)腔流動而脹出支管。液壓三通成形的示意圖見圖 （a）脹形開始 （b）脹形中 （c）脹形結(jié)束液壓脹形三通成形示意圖三通的液壓脹形工藝可一次成形，生產(chǎn)效率較高；三通的主管及肩部壁厚均有增加。因無縫三通的液壓脹形工藝所需的設(shè)備噸位較大，目前國內(nèi)主要用于小于DN400的標(biāo)準(zhǔn)壁厚三通的制造。其適用的成形材料為冷作硬化傾向相對較低的低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼，包括一些有色金屬材料，如銅、鋁、鈦等。b. 熱壓成形三通熱壓成形是將大于三通直徑的管坯，壓扁約至三通直徑的尺寸，在拉伸支管的部位開一個(gè)孔；管坯經(jīng)加熱，放入成形模中，并在管坯內(nèi)裝入拉伸支管的沖模；在壓力的作用下管坯被徑向壓縮，在徑向壓縮的過程中金屬向支管方向流動并在沖模的拉伸下形成支管。整個(gè)過程是通過管坯的徑向壓縮和支管部位的拉伸過程而成形。與液壓脹形三通不同的是，熱壓三通支管的金屬是由管坯的徑向運(yùn)動進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?，所以也稱為徑向補(bǔ)償工藝。熱壓三通的成形過程見下圖所示。由于采用加熱后壓制三通，材料成形所需要的設(shè)備噸位降低。熱壓三通對材料的適應(yīng)性較寬，適用于低碳鋼、合金鋼、不銹鋼的材料；特別是大直徑和管壁偏厚的三通，通常采用這種成形工藝。 （a）成形前 （b）成形后熱壓三通成形示意圖 無縫異徑管異徑管（大小頭）是用于管道變徑處的一種管件。通常采用的成形工藝為縮徑壓制、擴(kuò)徑壓制或縮徑加擴(kuò)徑壓制，對某些規(guī)格的異徑管也可采用沖壓成形。a. 縮徑/擴(kuò)徑成形異徑管的縮徑成形工藝是將與異徑管大端直徑相等的管坯放入成形模中，通過沿管坯軸向方向的壓制，使金屬沿模腔運(yùn)動并收縮成形。根據(jù)異徑管變徑的大小，分為一次壓制成形或多次壓制成形。下圖為同心異徑管的縮徑成形示意圖。 同心異徑管的縮徑成形示意圖擴(kuò)徑成形是采用小于異徑管大端直徑的管坯，用內(nèi)沖模沿管坯內(nèi)徑擴(kuò)徑成形。擴(kuò)徑工藝主要解決變徑偏大的異徑管不易通過縮徑成形的情況，有時(shí)根據(jù)材料和產(chǎn)品成形需要，將擴(kuò)徑與縮徑的方法合并使用。在縮徑或擴(kuò)徑變形壓制過程中，根據(jù)不同材料和變徑情況，確定采用冷壓或熱壓。通常情況下，盡量采用冷壓，但對多次變徑而引起嚴(yán)重的加工硬化的情況、壁厚偏厚的情況或合金鋼的材料宜采用熱壓。b. 沖壓成形除使用鋼管為原料生產(chǎn)異徑管外，對部分規(guī)格的異徑管還可用鋼板采用沖壓成形工藝進(jìn)行生產(chǎn)。拉伸所使用的沖模形狀參照異徑管內(nèi)表面尺寸設(shè)計(jì)，用沖模將下料后的鋼板沖壓拉伸成形。