无缝管件的成形工艺.doc

无缝管件的成形工艺 无缝管件指使用无缝管或钢板制造的不带焊缝的管件。近几年，由于焊管制造水平的提高，在工程设计中一些焊管制造的管件也经常使用，特别是薄壁不锈钢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艺与无缝管件大致相同，故这里所述的无缝管件成形工艺也适用于焊管制造的管件。 无缝弯头 弯头是用于管道转弯处的一种管件。在管道系统所使用的全部管件中，所占比例最大，约为80%。通常，对不同材料或壁厚的弯头选择不同的成形工艺。目前，制造厂常用的无缝弯头成形工艺有热推、冲压、挤压等。a. 热推成形 热推弯头成形工艺是采用专用弯头推制机、芯模和加热装置，使套在模具上的坯料在推制机的推动下向前运动，在运动中被加热、扩径并弯曲成形的过程。热推弯头成形的示意图见图 1-模具 2-坯料 3-加热装置 4-正在成形的弯头 热推弯头成形示意图 热推弯头的变形特点是根据金属材料塑性变形前后体积不变的规律确定管坯直径，所采用的管坯直径小于弯头直径，通过芯模控制坯料的变形过程，使内弧处被压缩的金属流动，补偿到因扩径而减薄的其它部位，从而得到壁厚均匀的弯头。 热推弯头成形工艺具有外形美观、壁厚均匀和连续作业，适于大批量生产的特点，因而成为碳钢、合金钢弯头的主要成形方法，并也应用在某些规格的不锈钢弯头的成形中。 成形过程的加热方式有中频或高频感应加热（加热圈可为多圈或单圈）、火焰加热和反射炉加热，采用何种加热方式视成形产品要求和能源情况决定。b. 冲压成形冲压成形弯头是最早应用于批量生产无缝弯头的成形工艺，目前，在常用规格的弯头生产中已被热推法或其它成形工艺所替代，但在某些规格的弯头中因生产数量少、壁厚过厚或产品有特殊要求时仍在使用。弯头的冲压成形采用与弯头外径相等的管坯，使用压力机在模具中直接压制成形。冲压弯头成形的示意图见图 1-上模 2-端模 3-内芯 4-弯头 5-下模冲压弯头成形示意图 如图所示，在冲压前，管坯摆放在下模上，将内芯及端模装入管坯，上模向下运动开始压制，通过外模的约束和内模的支撑作用使弯头成形。 与热推工艺相比，冲压成形的外观质量不如前者；冲压弯头在成形时外弧处于拉伸状态，没有其它部位多余的金属进行补偿，所以外弧处的壁厚约减薄10%左右。但由于适用于单件生产和低成本的特点，故冲压弯头工艺多用于小批量、厚壁弯头的制造。 冲压弯头分冷冲压和热冲压两种，通常根据材料性质和设备能力选择冷冲压或热冲压。c. 冷挤压成形 冷挤压弯头的成形过程是使用专用的弯头成形机，将管坯放入外模中，上下模合模后，在推杆的推动下，管坯沿内模和外模预留的间隙运动而完成成形过程。冷挤压弯头成形采用内外模冷挤压工艺制造的弯头外形美观、壁厚均匀、尺寸偏差小，故对于不锈钢弯头特别是薄壁的不锈钢弯头成形多采用这一工艺制造。这种工艺所使用的内外模精度要求高；对管坯的壁厚偏差要求也比较苛刻。d. 其它的成形方法 除上述三种常用的成形工艺以外，无缝弯头成形还有采用将管坯挤压到外模后，再通过管坯内通球整形的成形工艺。但这种工艺相对复杂、操作麻烦，且成形质量不如前述工艺，故较少采用. 无缝三通三通是用于管道分支处的一种管件。对于采用无缝管制造三通来讲，目前通常所采用的工艺有液压胀形和热压成形两种。四通的成形工艺与三通相似，故不再介绍。a. 液压胀形三通的液压胀形是通过金属材料的轴向补偿胀出支管的一种成形工艺。其过程是采用专用液压机，将与三通直径相等的管坯内注入液体，通过液压机的两个水平侧缸同步对中运动挤压管坯，管坯受挤压后体积变小，管坯内的液体随管坯体积变小而压力升高，当达到三通支管胀出所需要的压力时，金属材料在侧缸和管坯内液体压力的双重作用下沿模具内腔流动而胀出支管。液压三通成形的示意图见图 （a）胀形开始 （b）胀形中 （c）胀形结束液压胀形三通成形示意图三通的液压胀形工艺可一次成形，生产效率较高；三通的主管及肩部壁厚均有增加。因无缝三通的液压胀形工艺所需的设备吨位较大，目前国内主要用于小于DN400的标准壁厚三通的制造。其适用的成形材料为冷作硬化倾向相对较低的低碳钢、低合金钢、不锈钢，包括一些有色金属材料，如铜、铝、钛等。b. 热压成形三通热压成形是将大于三通直径的管坯，压扁约至三通直径的尺寸，在拉伸支管的部位开一个孔；管坯经加热，放入成形模中，并在管坯内装入拉伸支管的冲模；在压力的作用下管坯被径向压缩，在径向压缩的过程中金属向支管方向流动并在冲模的拉伸下形成支管。整个过程是通过管坯的径向压缩和支管部位的拉伸过程而成形。与液压胀形三通不同的是，热压三通支管的金属是由管坯的径向运动进行补偿的，所以也称为径向补偿工艺。热压三通的成形过程见下图所示。由于采用加热后压制三通，材料成形所需要的设备吨位降低。热压三通对材料的适应性较宽，适用于低碳钢、合金钢、不锈钢的材料；特别是大直径和管壁偏厚的三通，通常采用这种成形工艺。 （a）成形前 （b）成形后热压三通成形示意图 无缝异径管异径管（大小头）是用于管道变径处的一种管件。通常采用的成形工艺为缩径压制、扩径压制或缩径加扩径压制，对某些规格的异径管也可采用冲压成形。a. 缩径/扩径成形异径管的缩径成形工艺是将与异径管大端直径相等的管坯放入成形模中，通过沿管坯轴向方向的压制，使金属沿模腔运动并收缩成形。根据异径管变径的大小，分为一次压制成形或多次压制成形。下图为同心异径管的缩径成形示意图。 同心异径管的缩径成形示意图扩径成形是采用小于异径管大端直径的管坯，用内冲模沿管坯内径扩径成形。扩径工艺主要解决变径偏大的异径管不易通过缩径成形的情况，有时根据材料和产品成形需要，将扩径与缩径的方法合并使用。在缩径或扩径变形压制过程中，根据不同材料和变径情况，确定采用冷压或热压。通常情况下，尽量采用冷压，但对多次变径而引起严重的加工硬化的情况、壁厚偏厚的情况或合金钢的材料宜采用热压。b. 冲压成形除使用钢管为原料生产异径管外，对部分规格的异径管还可用钢板采用冲压成形工艺进行生产。拉伸所使用的冲模形状参照异径管内表面尺寸设计，用冲模将下料后的钢板冲压拉伸成形。