小R弯管挤压精整工艺及模具设计

1、小 R 弯管挤压精整工艺及模具设计小 R 弯管挤压精整工艺及模具设计孙曙(无锡华光锅炉股份有限公司)摘要 :介绍小 R 弯管挤压精整工艺,设计小R 挤压精整模具,阐述模具设计及使用过程中应注意的问题.关键词:小R;挤压;精整;工艺;模具.1 .前言小 R 弯管挤压精整主要用于省煤器,再热器 ,过热器蛇形管管排弯头或单个U 形弯头的热挤压精整成形.管子材质为碳钢低合金,高合金钢管.管子外径为3276mm,壁厚范围在413mm之间，挤压前弯头半径R与管子外径 D 之比 R/D 约为1.5,弯头角度必须为180.,挤压精整成形后0.6& R/D01.表12 .小R 弯管挤压精整工艺(1)预弯

2、小 R 挤压精整单次挤压的变形量不得超过0.5R/D,若预弯弯头与挤压精整弯头的 R/D之差超过0.5R/D,则应进行二次或多次挤压精整.预弯弯头一般应在弯管机上弯制成形,并符合相关制造技术标准,预弯弯头半径可按表 1 选取 .序号管径预弯弯头弯管半径挤压精整弯头弯管半径挤压次数132R45R32 一次挤压2击38R55R38 一次挤压338R55R25 二次挤压442R6OR42 一次挤压542R60R26 二次挤压6 由 5lR76R51 一次挤压751R76R34 二次挤压8击57R86R57 一次挤压9击57R86R45二次挤压1063.5R95R63.5一次挤压(2)模具安装调试在挤

3、压机上装好挤压模,精整模,背模,挤压模和精整模上应安装定位销,这样在挤压和精整过程中上下模块可以准确合拢,在制造和安装过程中也能准确定位.在挤压弯头前调整挤压模左,右开档尺寸,使挤压后的管子节距符合精整模的要求.调整精整模上下模中心线,空载运行数次.检查油压,加热炉,测温仪等,无异常情况.清理挤压精整模具,型腔内无异物,每次挤压精整后,亦应清理模具型腔.22(3)弯头加热根据管子材质的不同，加热温度从800 lIO0"C.加热时应尽量控制在温度范围的上限 以保证精整时弯头的温度仍在规范规定的温度范围内 .弯头的整个弧长及不少于lOmm 的直段应得到可靠的加热,弯头弧长中间内侧的加热温

4、度应略低于其它部位.加热温度应用测温仪监测 ,严格控制加热时间,并予以记录,不得仅凭肉眼估测.弯头加热必须控制加热均匀,现场不得使用任何影响弯头温度的器具,否则挤压后弯头成形会比较差,易造成过烧,氧化皮严重,精整后弯头外表面粗糙,压痕,"尖头","方头"等缺陷.(4)挤压挤压流程见图l(a),挤压时应将加热的弯头推入挤压模,顶进背模圆弧槽中.挤压模上下合拢夹住管子,左右挤压模从外向内横向运动,弯头顶住背模纵向往后退.弯头是在左右挤压模及背模内靠作用力下挤压成形的.(5)精整成形精整流程见图l(b), 合模前应使弯头准确地落人精整模下模内,弯头与精整模的中

5、心线偏移不得超过0.5.,上下合模精整成形.精整是利用挤压后的余热，挤压后应将小R弯头立即放人精整模进行整形,精整的行动要及时控制好终压温度,挤压后弯头的温度若低于所要求的温度时,应对弯头重新加热.精整后弯管用空气冷却至室温,不得用水或其他方法加速冷却.(6)检验:挤压精整后弯头应按相关制造技术标准进行外形,表面,椭圆度,减薄量等检验.弯头必须平滑,无损伤,皱纹和波浪起伏.3.小R 挤压精整模具小 R 挤压精整模具由挤压模和精整模组成见图 l.a脐压(b)精整图 1 管子挤压精整流程图1.背模上板2.背模下板3.左上挤压模4.左下挤压模5右上挤压模6.右下挤压模7.上精整模8.下精整模9.定位

6、销(1)挤压模挤压模采用三个分片式模具,由左右挤压模和背模组成.挤压模的型腔根据管子外径设计与弯曲半径无关,可分为直段,圆滑过渡区和收缩直段三部分.背模上下板后部碰紧,中前部的圆弧槽根据预弯弯头直径及弯头伸人长度设计 .尽量减小挤压模和背模的接触角度,使挤压过程模具运行更加平稳.保证挤压模收缩段上下面和背模板圆弧槽上下面在同一平面上,避免挤压模和背模接触面出现高度差,防止挤压过程中模具在弯头上造成压痕.模具的型面边缘都应修磨圆角.23./,fL挤压前的弯头挤压后的弯头图 2 弯头挤压前后示意图R 一一挤压前的弯曲半径r 一一挤压后的弯曲半径X 一一弯头起弯点位移量L 一一弯头直段(2)精整模精

7、整模采用上,下二片分开模具,每种管径或每种弯曲半径需要设计一套模具.图 3 下精整模精整模型腔直段直径Dl 和弯头半径R1 尺寸即挤压管子管径和弯头半径.直段长度L1<L, 当管子直段焊缝离管子弯头较近时,以免管子焊缝伸到模具里.型腔直段和弯头部分要圆滑过渡,过渡段长度KX=1.57(Rr)(见图2).在弯头预弯及弯头挤压过程中,弯头会发生拉伸减薄,型腔弯头部分直径D2约为管径D (12)mm.由于管子材质及弯管设备能力的不同,即使是相同弯管半径弯头在弯管过程中拉伸减薄也各有不同,因此在下精整模上可开一个l2mm浅长方形浅槽，根据精整的实际情况可在槽中放入不同厚度的板增加上下精整模的间隙来调节上下模的型腔使精整弯头达到最好的成形效果(见图3).精整模型腔边缘采用倒角加倒圆的设计,以免弯头精整过程中模具在管子上造成切痕.(3)模具材料热挤压精整模具模腔直接接触高温管子,模腔受热温度较高,模具在高温条件下必须有良好得高温强度,较高的硬度和韧性以及良好的耐热疲劳性能根据以上要求,热挤压模具材料一般可选W18Cr4V 和 W6Mo5Cr4V2, 其代用材料可用5CrMnMo 或 5CrNiMo. 一般模具钢的淬火硬度可达HRC5862,作为热模具钢,如果硬度太高,模具冷却时会引起表层炸裂,因此模