不銹鋼彎頭的生產(chǎn)工藝
不銹鋼彎頭的生產(chǎn)工藝
1概述
當(dāng)不銹鋼管道在項目工程的布置過程中需要改變方向或使用點路徑設(shè)計要求時，就需要使用不銹鋼彎頭連接，其角度有45°、90°等。彎頭成形生產(chǎn)可采用不同的方法：繞動不銹鋼彎管成形、推彎成形以及壓彎成形等。
2不銹鋼彎頭生產(chǎn)工藝流程
不銹鋼彎頭生產(chǎn)工藝流程如下：
來料管坯一檢驗一成形一清洗一調(diào)整一倒角一刻字一拋光一清洗一烘干一去毛刺一成品檢驗一包裝入庫
3繞動彎管成形
（1） 有芯彎管
有芯彎管是在彎管機上利用芯棒使管料沿彎曲胎模繞動彎曲的成形方法。有芯彎管的工作原理如圖5-1所示，彎曲胎模4固定在彎管機主軸上并隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，不銹鋼管坯6的一端由夾持塊3壓緊在彎曲胎模上。在不銹鋼管坯與彎曲胎模的相切點附近，其彎曲外側(cè)裝有壓塊1，彎曲內(nèi)側(cè)裝有防皺塊5，而管坯內(nèi)部塞有芯棒2。當(dāng)彎曲胎模轉(zhuǎn)動時，不銹鋼管坯即繞彎曲胎模逐漸彎曲成型。不銹鋼彎頭的彎曲角度由擋塊（圖中未示出）控制，當(dāng)彎曲胎模轉(zhuǎn)到不銹鋼管件要求的彎曲角度時，則碰到擋塊，使彎曲胎模停止轉(zhuǎn)動。下面將工模具的主要零部件的設(shè)計制造予以說明。
A芯棒
芯棒是有芯彎管裝置中的重要零件，其作用是從不銹鋼管坯內(nèi)部支撐管壁，防止不銹鋼管件截面變形和管壁折皺。常見的圓頭芯棒和多球芯棒結(jié)構(gòu)形式如圖5-2所示。
圓頭式芯棒形狀簡單，制造方便。但由于芯棒與管壁接觸面積少，因此防截面變形的效果較差，通常用于要求不高的不銹鋼管件彎曲。芯棒常用3Cr2W8V材料制造，熱處理硬度為52 - 56HRC。
軟軸式多球芯棒是用一根軟軸把多個碗狀球體串接而成，可實現(xiàn)空間任意方向的擺動，適用于薄壁管的單一、多次和空間彎曲成形的不銹鋼管件。
采用多球芯棒彎管，在彎曲后借油缸抽出芯棒過程中，還可對管件矯圓。多球芯棒的主要缺點是制造麻煩，芯棒材料及熱處理要求與單球芯棒相同。
在有芯棒彎管中，芯棒的形狀、尺寸及工作位置，對不銹鋼彎管質(zhì)量有較大影響。圓頭式芯棒的尺寸及進入管內(nèi)的工作位置如圖5—3所示。
為使芯棒順利插入不銹鋼管坯內(nèi)，芯棒直徑d (mm) -般應(yīng)比管坯內(nèi)徑小0.5 -1.5mm左右，即
d=D1 - (0.5 -1.5)
芯棒的圓柱體長度L為：
L= (3-5)d
當(dāng)芯棒的直徑d大時，系數(shù)取小值，反之取大值。
芯棒的工作位置應(yīng)比彎曲中心線不多一段距離e。一般說來，e的大小應(yīng)根據(jù)不銹鋼管坯直徑、彎曲半徑和管坯內(nèi)徑與芯棒之間的間隙大小而定，然后再視生產(chǎn)實際情況進行適當(dāng)調(diào)整。e值可按下式計算：
e=√2（R+D1/2）z一z2(5-1)
式中D1——管坯內(nèi)徑，nim；
R——中心層彎曲半徑，mm；
z——不銹鋼管坯內(nèi)壁與芯棒之間的間隙，mm，z=D1-d0
現(xiàn)場常用的還有一種球頭棒，其使用情況和制造難易度正好介于上述兩種芯棒之間。球頭芯棒的零件圖示于圖5-4。
B 防皺塊
靠近切點又未進入彎曲變形區(qū)的不銹鋼管坯材料，其外表沒有深受彎曲胎模型槽的支撐，即使采用了芯棒，不銹鋼彎管時仍有可能在此處起皺，故應(yīng)加裝如圖5-5所示的防皺塊。防皺塊的前端呈圓弧刃口形狀，插在彎曲胎模與管坯之間，前端應(yīng)緊靠管壁和彎曲胎模的相切處，效果優(yōu)良地填補了彎曲胎模與不銹鋼管坯彎曲內(nèi)側(cè)之間的空隙，從而起到從外面支撐管壁、防止起皺的作用。
由于防皺塊上淺圓形凹槽與管坯外表面接觸，工作時產(chǎn)生滑動摩擦，故要求防皺塊的工作表面應(yīng)具有確定的硬度和較低的表面粗糙度。防皺塊一般用工具鋼或鉻鉬鋼制造，淬火后硬度達到50 - 55HRC。
C彎曲胎模
彎曲胎模是有芯彎管裝置中的另一重要零件，其半徑取決于不銹鋼彎管的彎曲半徑。但考慮到冷彎時彎管將產(chǎn)生確定的回彈量，故設(shè)計的彎曲胎模半徑應(yīng)比需要的不銹鋼彎管彎曲半徑略小些，一般可按下列經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定，即
當(dāng)R/D =3 -4時：R1=(0.96 -0.98)R
式中R1——彎曲胎模半徑，mm；
R——彎管中心層彎曲半徑，mm;
D——管坯外徑，mm。
當(dāng)R/D較大時，取小值；當(dāng)R/D較小時，取大值，最終靠試模時修正。
彎曲胎模除了采用輪式外，還有模柱式。
無芯彎管在管接頭生產(chǎn)中基本不用。
（2）推彎
推彎是管料彎曲加工中較為常見的彎管方法，主要用于彎制彎頭。根據(jù)推彎工藝特點，又可分為冷推彎管和芯棒熱推彎管兩類。
冷推彎管是在普通液壓機或曲柄壓力機上借助彎管裝置對管坯進行推彎的工藝方法，在常溫狀態(tài)下將不銹鋼直管坯壓入帶有彎曲型腔的型模中，從而形成不銹鋼彎頭。
冷推彎管裝置如圖5-8所示，主要由壓柱1、導(dǎo)向套2和彎曲型模4組成。彎曲型模由對中的兩塊拼成，以方便其型腔加工。彎管時，把管坯3放在導(dǎo)向套中定位后，壓柱下行，對管坯端口施加軸向推力，強迫管坯進入彎曲型腔，從而產(chǎn)生彎曲變形。
冷推彎管適用于彎制較小彎曲半徑的不銹鋼彎頭，能彎制的小相對彎曲半徑R/D≈1.3；彎頭的截面橢圓度小(≤3%-5%)；外側(cè)管壁的減薄量小(≤9%)；彎管裝置結(jié)構(gòu)簡單，不需要一對一設(shè)備且生產(chǎn)率好。但一般要求管材的相對厚度t/D≥0.06，否則，管坯往往由于剛度差而喪失穩(wěn)定性，導(dǎo)致彎頭的內(nèi)側(cè)起皺或扭曲。
不銹鋼管件廠對于冷推彎管工藝，還應(yīng)注意以下幾點：
(a)為了減少摩擦阻力，延長彎曲型模的使用壽命，提高不銹鋼彎頭的表面質(zhì)量，需要對管坯進行潤滑處理。實踐證明，在不銹鋼管坯表面涂刷40 -50號機油，再涂上一層石墨粉，則可保護彎曲過程中有良好的潤滑作用。
(b)彎曲過程中，管坯端頭在軸向推力作用下容易塌癟，為此，可在管坯內(nèi)放置一個如圖5.9所示的芯子，它在彎曲過程中將隨同管彎頭一起被壓柱推出。
(c)對于不銹鋼薄壁彎頭，為防止推彎過程中失穩(wěn)起皺，應(yīng)在管坯內(nèi)裝入填充料，不僅操作方便，而且防皺效果良好。
（3） 壓彎
利用模具壓制帶直段的不銹鋼管件，優(yōu)點是生產(chǎn)效率好，模具調(diào)整簡單。不銹鋼管件廠為了防止管壁起皺和壓扁，對于外徑為10mm以上的薄壁管，彎曲前需裝入填充料或分別從兩端放入芯頭。模具壓彎法也存在一些缺點，如管坯與凹、凸模開始接觸處，其管截面總會有一些畸變，使彎管質(zhì)量不夠理想。另外彎曲半徑、角度及其彎曲形狀也受到確定限制，故在生產(chǎn)中的應(yīng)用較少。圖5-10為V形管件壓彎模，圖5-l1為U形管件壓彎模，其凸模的工作表面與管坯外形相吻合，并置于左、右擺動凹模的中間。
壓制不銹鋼彎頭是在液壓機上利用壓制胎具對管坯進行壓彎的工藝方法，它分為熱壓和冷壓兩種，可壓制碳鋼彎頭、合金鋼彎頭、不銹鋼彎頭以及銅、鋁彎頭等。壓制的彎頭直徑為25 - 406mm，壁厚為2.5- 40mm。彎曲半徑為R≥D，一般可取R=1.5D。
1概述
當(dāng)不銹鋼管道在項目工程的布置過程中需要改變方向或使用點路徑設(shè)計要求時，就需要使用不銹鋼彎頭連接，其角度有45°、90°等。彎頭成形生產(chǎn)可采用不同的方法：繞動不銹鋼彎管成形、推彎成形以及壓彎成形等。
2不銹鋼彎頭生產(chǎn)工藝流程
不銹鋼彎頭生產(chǎn)工藝流程如下：
來料管坯一檢驗一成形一清洗一調(diào)整一倒角一刻字一拋光一清洗一烘干一去毛刺一成品檢驗一包裝入庫
3繞動彎管成形
（1） 有芯彎管
有芯彎管是在彎管機上利用芯棒使管料沿彎曲胎模繞動彎曲的成形方法。有芯彎管的工作原理如圖5-1所示，彎曲胎模4固定在彎管機主軸上并隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，不銹鋼管坯6的一端由夾持塊3壓緊在彎曲胎模上。在不銹鋼管坯與彎曲胎模的相切點附近，其彎曲外側(cè)裝有壓塊1，彎曲內(nèi)側(cè)裝有防皺塊5，而管坯內(nèi)部塞有芯棒2。當(dāng)彎曲胎模轉(zhuǎn)動時，不銹鋼管坯即繞彎曲胎模逐漸彎曲成型。不銹鋼彎頭的彎曲角度由擋塊（圖中未示出）控制，當(dāng)彎曲胎模轉(zhuǎn)到不銹鋼管件要求的彎曲角度時，則碰到擋塊，使彎曲胎模停止轉(zhuǎn)動。下面將工模具的主要零部件的設(shè)計制造予以說明。
A芯棒
芯棒是有芯彎管裝置中的重要零件，其作用是從不銹鋼管坯內(nèi)部支撐管壁，防止不銹鋼管件截面變形和管壁折皺。常見的圓頭芯棒和多球芯棒結(jié)構(gòu)形式如圖5-2所示。
圓頭式芯棒形狀簡單，制造方便。但由于芯棒與管壁接觸面積少，因此防截面變形的效果較差，通常用于要求不高的不銹鋼管件彎曲。芯棒常用3Cr2W8V材料制造，熱處理硬度為52 - 56HRC。
軟軸式多球芯棒是用一根軟軸把多個碗狀球體串接而成，可實現(xiàn)空間任意方向的擺動，適用于薄壁管的單一、多次和空間彎曲成形的不銹鋼管件。
采用多球芯棒彎管，在彎曲后借油缸抽出芯棒過程中，還可對管件矯圓。多球芯棒的主要缺點是制造麻煩，芯棒材料及熱處理要求與單球芯棒相同。
在有芯棒彎管中，芯棒的形狀、尺寸及工作位置，對不銹鋼彎管質(zhì)量有較大影響。圓頭式芯棒的尺寸及進入管內(nèi)的工作位置如圖5—3所示。
為使芯棒順利插入不銹鋼管坯內(nèi)，芯棒直徑d (mm) -般應(yīng)比管坯內(nèi)徑小0.5 -1.5mm左右，即
d=D1 - (0.5 -1.5)
芯棒的圓柱體長度L為：
L= (3-5)d
當(dāng)芯棒的直徑d大時，系數(shù)取小值，反之取大值。
芯棒的工作位置應(yīng)比彎曲中心線不多一段距離e。一般說來，e的大小應(yīng)根據(jù)不銹鋼管坯直徑、彎曲半徑和管坯內(nèi)徑與芯棒之間的間隙大小而定，然后再視生產(chǎn)實際情況進行適當(dāng)調(diào)整。e值可按下式計算：
e=√2（R+D1/2）z一z2(5-1)
式中D1——管坯內(nèi)徑，nim；
R——中心層彎曲半徑，mm；
z——不銹鋼管坯內(nèi)壁與芯棒之間的間隙，mm，z=D1-d0
現(xiàn)場常用的還有一種球頭棒，其使用情況和制造難易度正好介于上述兩種芯棒之間。球頭芯棒的零件圖示于圖5-4。
B 防皺塊
靠近切點又未進入彎曲變形區(qū)的不銹鋼管坯材料，其外表沒有深受彎曲胎模型槽的支撐，即使采用了芯棒，不銹鋼彎管時仍有可能在此處起皺，故應(yīng)加裝如圖5-5所示的防皺塊。防皺塊的前端呈圓弧刃口形狀，插在彎曲胎模與管坯之間，前端應(yīng)緊靠管壁和彎曲胎模的相切處，效果優(yōu)良地填補了彎曲胎模與不銹鋼管坯彎曲內(nèi)側(cè)之間的空隙，從而起到從外面支撐管壁、防止起皺的作用。
由于防皺塊上淺圓形凹槽與管坯外表面接觸，工作時產(chǎn)生滑動摩擦，故要求防皺塊的工作表面應(yīng)具有確定的硬度和較低的表面粗糙度。防皺塊一般用工具鋼或鉻鉬鋼制造，淬火后硬度達到50 - 55HRC。
C彎曲胎模
彎曲胎模是有芯彎管裝置中的另一重要零件，其半徑取決于不銹鋼彎管的彎曲半徑。但考慮到冷彎時彎管將產(chǎn)生確定的回彈量，故設(shè)計的彎曲胎模半徑應(yīng)比需要的不銹鋼彎管彎曲半徑略小些，一般可按下列經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定，即
當(dāng)R/D =3 -4時：R1=(0.96 -0.98)R
式中R1——彎曲胎模半徑，mm；
R——彎管中心層彎曲半徑，mm;
D——管坯外徑，mm。
當(dāng)R/D較大時，取小值；當(dāng)R/D較小時，取大值，最終靠試模時修正。
彎曲胎模除了采用輪式外，還有模柱式。
無芯彎管在管接頭生產(chǎn)中基本不用。
（2）推彎
推彎是管料彎曲加工中較為常見的彎管方法，主要用于彎制彎頭。根據(jù)推彎工藝特點，又可分為冷推彎管和芯棒熱推彎管兩類。
冷推彎管是在普通液壓機或曲柄壓力機上借助彎管裝置對管坯進行推彎的工藝方法，在常溫狀態(tài)下將不銹鋼直管坯壓入帶有彎曲型腔的型模中，從而形成不銹鋼彎頭。
冷推彎管裝置如圖5-8所示，主要由壓柱1、導(dǎo)向套2和彎曲型模4組成。彎曲型模由對中的兩塊拼成，以方便其型腔加工。彎管時，把管坯3放在導(dǎo)向套中定位后，壓柱下行，對管坯端口施加軸向推力，強迫管坯進入彎曲型腔，從而產(chǎn)生彎曲變形。
冷推彎管適用于彎制較小彎曲半徑的不銹鋼彎頭，能彎制的小相對彎曲半徑R/D≈1.3；彎頭的截面橢圓度小(≤3%-5%)；外側(cè)管壁的減薄量小(≤9%)；彎管裝置結(jié)構(gòu)簡單，不需要一對一設(shè)備且生產(chǎn)率好。但一般要求管材的相對厚度t/D≥0.06，否則，管坯往往由于剛度差而喪失穩(wěn)定性，導(dǎo)致彎頭的內(nèi)側(cè)起皺或扭曲。
不銹鋼管件廠對于冷推彎管工藝，還應(yīng)注意以下幾點：
(a)為了減少摩擦阻力，延長彎曲型模的使用壽命，提高不銹鋼彎頭的表面質(zhì)量，需要對管坯進行潤滑處理。實踐證明，在不銹鋼管坯表面涂刷40 -50號機油，再涂上一層石墨粉，則可保護彎曲過程中有良好的潤滑作用。
(b)彎曲過程中，管坯端頭在軸向推力作用下容易塌癟，為此，可在管坯內(nèi)放置一個如圖5.9所示的芯子，它在彎曲過程中將隨同管彎頭一起被壓柱推出。
(c)對于不銹鋼薄壁彎頭，為防止推彎過程中失穩(wěn)起皺，應(yīng)在管坯內(nèi)裝入填充料，不僅操作方便，而且防皺效果良好。
（3） 壓彎
利用模具壓制帶直段的不銹鋼管件，優(yōu)點是生產(chǎn)效率好，模具調(diào)整簡單。不銹鋼管件廠為了防止管壁起皺和壓扁，對于外徑為10mm以上的薄壁管，彎曲前需裝入填充料或分別從兩端放入芯頭。模具壓彎法也存在一些缺點，如管坯與凹、凸模開始接觸處，其管截面總會有一些畸變，使彎管質(zhì)量不夠理想。另外彎曲半徑、角度及其彎曲形狀也受到確定限制，故在生產(chǎn)中的應(yīng)用較少。圖5-10為V形管件壓彎模，圖5-l1為U形管件壓彎模，其凸模的工作表面與管坯外形相吻合，并置于左、右擺動凹模的中間。
壓制不銹鋼彎頭是在液壓機上利用壓制胎具對管坯進行壓彎的工藝方法，它分為熱壓和冷壓兩種，可壓制碳鋼彎頭、合金鋼彎頭、不銹鋼彎頭以及銅、鋁彎頭等。壓制的彎頭直徑為25 - 406mm，壁厚為2.5- 40mm。彎曲半徑為R≥D，一般可取R=1.5D。
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