CN104607512B - 一种高精度大管径小弯径比的大角度管道的弯曲成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度大管径小弯径比的大角度管道的弯曲成形方法，属于机械加工技术领域。将具有较低熔点温度的金属或合金材料加工成芯棒，芯棒装配入待弯曲的大型管道内孔中，经过弯制变形大型管道与芯棒同时弯曲，弯曲成形后的管坯加热至合金芯棒的熔点温度以上，弯管材料的AC1温度（或管坯材料性能不明显下降的加热温度）以下的某一温度，将弯管中的芯棒材料熔化流出，获得弯曲段椭圆度小、内孔表面光整、内弧不起皱的大型弯管。本发明所涉弯管低熔点芯棒工艺技术适用于成形精度要求高、厚壁、大管径、小弯径比的大角度管道的弯曲成形。

Description

一种高精度大管径小弯径比的大角度管道的弯曲成形方法

技术领域

本发明涉及一种高精度大管径小弯径比的大角度管道的弯曲成形方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

高强度、大直径、厚壁钢制弯管是工业设备的重要部件，特别是在石油化工和核电领域有着广泛的应用。现有弯管工艺主要有：压弯、推弯、绕弯等，采用这些弯管工艺方案弯制的管坯都不可避免地存在较大的椭圆度和壁厚尺寸的减薄，同时由于内弧区有较大的双向压应力，所以常发生失稳区起皱现象，更有甚者局部开裂。为解决椭圆度超标和局部失稳缺陷，在上述弯制工艺中，一般采用普通圆柱芯棒、勺形芯棒、铰链式芯棒、软轴式芯棒等，这些方式都能在不同程度上解决椭圆度超标问题，但也带来了其它诸如：管坯内表面划伤、芯棒取出困难、制造成本高等缺点。对于内孔尺寸小、椭圆度和内表面光洁度要求高的钢制弯管，通过大量试验表明，只有采用均质、连续、具有一定抗拉伸力的材料制造的芯棒才能满足前述要求弯管的制造，制作困难，成本高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种高精度大管径小弯径比的大角度管道的弯曲成形方法，利用不同金属具有不同熔点的特性，采用低熔点金属或合金材料制造的芯棒，应用于成形精度要求高、厚壁、大管径、小弯径比的大角度管道的弯曲成形。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将具有较低熔点温度的金属或合金材料加工成芯棒，芯棒装配入待弯曲的大型管道内孔中，经过弯制变形大型管道与芯棒同时弯曲，弯曲成形后的管坯加热至合金芯棒的熔点温度以上，弯管材料的AC1温度或管坯材料性能不明显下降的加热温度以下的某一温度，将弯管中的芯棒材料熔化流出，获得弯曲段椭圆度小、内孔表面光整、内弧不起皱的大型弯管。

以将钢管弯曲成90°弯管为例，第一步，确定成型尺寸，厚壁管也称厚壁钢管，把钢管外径D₁和壁厚之比小于20的钢管称为厚壁钢管；

弯径比就是弯管的中心曲率半径R与弯管内径D₀的比值，它是描述弯管几何特征的重要参数，弯径比的大小准确地描述了弯管的弯曲程度，随着弯管弯径比的增加，弯管的弯曲程度将减小，一般R/D₀≤2的弯管为小弯径比管；

大直径管件指的是内径或通径大于250mm的管道；

第二步，根据管坯的内孔尺寸设计芯棒：

D₃= D₀-△t ₁ ，△t ₁ 为芯棒与管坯内孔的装配间隙，装配采用间隙配合；

L₃=L₀+L₁++△L，△L为芯棒伸出管坯端部的长度，取值：△L≥D₁- D₀；

第三步，在弯管开始前，将芯棒***管坯内孔，然后进行管坯弯曲工艺操作；

第四步，管坯弯制结束，并进行必要矫形后，将带芯棒弯管置于加热炉中，弯管两端朝下放置，并用两个容器接盛熔出的芯棒材料，炉温升至芯棒材料的熔点上，弯管材料的AC1温度或管坯材料性能不明显下降的加热温度以下的某一温度，保温适当时间即可将芯棒材料从管坯中全部熔化流出。

本发明的有益效果是：本发明利用芯棒置于弯曲管坯之中，芯棒作为管坯的内支撑有效降低弯管的椭圆度；同时在弯曲过程中芯棒随管坯的弯曲的随动性好，所以弯管内表面连续、光滑；利用不同金属具有不同熔点的特性，将低熔点金属或合金作为芯模，在成形结束后加热将芯棒熔化流出弯曲管坯，彻底解决了弯管后内壁起皱、椭圆度超差、内支撑材料去除等问题。本发明所涉弯管低熔点芯棒工艺技术适用于成形精度要求高、厚壁、大管径、小弯径比的大角度管道的弯曲成形。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1为本发明实施例将钢管成型90°弯管形状示意图。

图2为本发明实施例所设计的芯棒示意图。

图中：D₁ 为钢管外径，D₀为弯管内径，R为弯管的中心曲率半径，D₃为芯棒直径，L₃为芯棒长度，L₀为成型后弯管长的直段长度，L₁为成型后弯管短的直段长度。

具体实施方式

以将钢管弯曲成90°弯管为例，90°弯管形状请见图1。

第一步，确定成型尺寸。厚壁管也称厚壁钢管，把钢管外径（D₁）和壁厚（ ）之比小于20的钢管称为厚壁钢管。

弯径比就是弯管的中心曲率半径(R)与弯管内径(D₀)的比值，它是描述弯管几何特征的重要参数。弯径比的大小准确地描述了弯管的弯曲程度，随着弯管弯径比的增加，弯管的弯曲程度将减小，一般R/D₀≤2的弯管为小弯径比管。

大直径管件指的是内径或通径大于250mm的管道。

第二步，根据图1，利用金属变形过程中的体积不变原理，根据管坯的内孔尺寸设计芯棒如图2所示：

D₃= D₀-△t ₁ ，△t ₁ 为芯棒与管坯内孔的装配间隙，装配采用间隙配合；

L₃=L₀+L₁++△L，△L为芯棒伸出管坯端部的长度，取值：△L≥D₁- D₀

第三步，在弯管开始前，将芯棒***管坯内孔，然后进行管坯弯曲工艺操作；

第四步，管坯弯制结束，并进行必要矫形后，将带芯棒弯管置于加热炉中，弯管两端朝下放置，并用两个容器接盛熔出的芯棒材料，炉温升至芯棒材料的熔点上，弯管材料的AC1温度或管坯材料性能不明显下降的加热温度以下的某一温度，保温适当时间即可将芯棒材料从管坯中全部熔化流出。

Claims (1)

1.一种高精度大管径小弯径比的大角度管道的弯曲成形方法，其特征在于：

将具有较低熔点温度的金属加工成芯棒，芯棒装配入待弯曲的大型管道内孔中，经过弯制变形大型管道与芯棒同时弯曲，弯曲成形后的管坯加热至芯棒的熔点温度以上，弯管材料的AC1温度或管坯材料性能不明显下降的加热温度以下的某一温度，将弯管中的芯棒材料熔化流出，获得弯曲段椭圆度小、内孔表面光整、内弧不起皱的大型弯管；

以将钢管弯曲成90°弯管为例，第一步，确定成型尺寸，厚壁管也称厚壁钢管，把钢管外径D₁和壁厚之比小于20的钢管称为厚壁钢管；

弯径比就是弯管的中心曲率半径R与弯管内径D₀的比值，它是描述弯管几何特征的重要参数，弯径比的大小准确地描述了弯管的弯曲程度，随着弯管弯径比的增加，弯管的弯曲程度将减小，一般R/D₀≤2的弯管为小弯径比管；

大直径管件指的是内径或通径大于250mm的管道；

第二步，根据管坯的内孔尺寸设计芯棒：

D₃= D₀-△t ₁ ，△t ₁ 为芯棒与管坯内孔的装配间隙，装配采用间隙配合；

L₃=L₀+L₁++△L，△L为芯棒伸出管坯端部的长度，取值：△L≥D₁- D₀；

其中：D₃为芯棒直径，L₃为芯棒长度，L₀为成型后弯管长的直段长度，L₁为成型后弯管短的直段长度；

第三步，在弯管开始前，将芯棒***管坯内孔，然后进行管坯弯曲工艺操作；

第四步，管坯弯制结束，并进行必要矫形后，将带芯棒弯管置于加热炉中，弯管两端朝下放置，并用两个容器接盛熔出的芯棒材料，炉温升至芯棒材料的熔点上，弯管材料的AC1温度或管坯材料性能不明显下降的加热温度以下的某一温度，保温适当时间即可将芯棒材料从管坯中全部熔化流出。