薄壁小弯曲半径u形弯管的制作工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种薄壁小弯曲半径U形弯管的制作工艺，包括以下步骤：A）充砂：在管件内填满砂料，并封闭两端口；B）预弯：将管件装于顶镦弯管机上：顶镦夹夹紧管件的一端，管件的另一端由弯管模和夹块固定，由主轴带动弯管模旋转，同时油缸对顶镦夹施加轴向的推力，使得管件弯至预设的弯曲半径R1；C）热挤压：将管件加热至预设温度，放入挤压模挤压到弯曲半径R0，再放入设有U形型腔整形模具，管件被挤压进入上、下模块合模后的型腔，完成整形，将管件弯至最终的弯曲半径R0，R0< R1；D）去除管件两端端盖及管内砂料：本发明能减小弯管的变形、满足通球直径的要求，成品率高，且工序少、易加工、周期短，生产成本较低。
【专利说明】薄壁小弯曲半径U形弯管的制作工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于薄壁小弯曲半径U形弯管的制作工艺。
【背景技术】
[0002] 在一些气化炉中，镍基不锈钢的U形（180。）弯头（如438X4)，其弯曲半径（R20 和R25)小，管壁薄，与标准的发电锅炉相比，气化设备中的热流更大，适量的水流是关键参 数，因此通球要求大大高于普通锅炉和ASME有关标准；现有薄壁小弯曲半径U形弯管的制 作工艺主要有两种：1)在拉弯弯管机或侧助推弯管机上进行预弯后、再一次热挤压成型； 该方法在预弯时由于弯管段内侧壁受压、外侧壁受拉，外侧的缩径量较大，其圆度较差，后 续成品的通球直径降低；在热挤压时，由于壁薄、刚性差，易失稳起皱变形，内侧壁易增厚， 通球直径也受到影响，导致该项指标难以达到要求，废品率高；2)采用制作U形实心锻件、 再通过机加工U形通孔成形；该方法虽然通球直径可以达标，但存在工艺步骤多、加工难度 大、周期长、成本高的缺点。
【发明内容】
[0003] 针对上述存在的技术问题，本发明提供一种薄壁小弯曲半径U形弯管的制作工 艺，它能减小弯管的变形、满足通球直径的要求，成品率高，且工序少、易加工、周期短，生产 成本较低。
[0004] 为了达到上述目的，本发明的薄壁小弯曲半径U形弯管的制作工艺，其特征在于 包括以下步骤:A)充砂：在管件内填满砂料，并由端盖封闭管件的两端口；B)预弯：将管件 装于顶镦弯管机上：顶镦夹夹紧管件的一端，管件的另一端由弯管模和夹块固定，由主轴 带动弯管模旋转，同时油缸对顶镦夹施加轴向的推力，对管件进行推弯作业，使得管件中部 弯至预设的弯曲半径为R1的180弯头° ;C)热挤压：将管件加热至预设温度，放入挤压模 挤压：挤压模由上、下背模及左上挤压模、左下挤压模、右上挤压模和右下挤压模组成，调整 左、右侧挤压模的距离以适应弯头的弯曲半径，上、下背模与左上挤压模、左下挤压模、右上 挤压模和右下挤压模设有相配合的斜面，上、下背模设有变形腔，左上挤压模、左下挤压模、 右上挤压模和右下挤压模均设有截面为弧形的型腔，将管件的弯头两侧直管放入挤压模型 腔中，上、下挤压模合模夹紧两直段管部分，推动两侧的挤压模向内移动，同时上、下背模向 后移动，弯头部做自由变形直到形成弯曲半径为R0的180°弯头；将管件再放入整形模具： 整形模具包括上、下模块，上、下模块均设有U形型腔，U形型腔弯头段的型腔为近似半圆 形，该处型腔的最大深度略小于其宽度的一半，管件被挤压进入上、下模块合模后的型腔， 完成整形，将弯头段整形至弯曲半径R〇,R〇〈R1 ;D)去除管件两端端盖及管内砂料； 本发明由于在预弯时，通过油缸、顶镦夹对管件施加轴向的推力，弯头段外侧壁也受 压，外侧壁的缩径量较小或为零，弯头段的圆度更好；管件中填满砂料，可提高管件的刚性， 在预弯和加热挤压工序时管壁不易失稳起皱变形，内侧壁的增厚幅度也减小，加上模块U 形型腔弯头段的最大深度略小于其宽度的一半，整形时可进一步减小内侧壁的增厚，提高 圆度，以上皆能减小弯管的变形、满足通球直径的要求，成品率高，且工序少、易加工、周期 短，生产成本较低； 作为本发明的一种优选，在步骤B)与C)之间还设有预热挤压工序：将管件加热至预 设温度，放入挤压模挤压：挤压模由上、下背模及左上挤压模、左下挤压模、右上挤压模和右 下挤压模组成，调整左、右侧挤压模的距离以适应弯头的弯曲半径，上、下背模与左上挤压 模、左下挤压模、右上挤压模和右下挤压模设有相配合的斜面，上、下背模设有变形腔，左上 挤压模、左下挤压模、右上挤压模和右下挤压模均设有截面为弧形的型腔，将管件的弯头两 侧直管放入挤压模型腔中，上、下挤压模合模夹紧两直段管部分，推动两侧的挤压模向内移 动，同时上、下背模向后移动，两侧的挤压模的间距决定弯曲半径，弯头部做自由变形直到 形成弯曲半径为R2的180°弯头；将管件再放入整形模具：整形模具包括上、下模块，上、下 模块均设有U形型腔，U形型腔弯头段的型腔为近似半圆形，该处型腔的最大深度略小于其 宽度的一半，管件被挤压进入上、下模块合模后的型腔，完成整形，将弯头段整形至弯曲半 径R2,R0〈R2〈R1 ;增设预热挤压，可进一步减小热挤压成型时的变形量，提高圆度； 作为本发明的一种优选，管件正、反向两次被挤压进入上、下模块合模后的型腔，进行 整形；可提高整形效果； 综上所述，本发明能减小弯管的变形、满足通球直径的要求，成品率高，且工序少、易加 工、周期短，生产成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0005] 图1为实施本发明的顶镦弯管机的局部立体图。
[0006] 图2为图1的俯视图。
[0007] 图3为实施本发明预热挤压和热挤压工序的挤压模的主视图。
[0008] 图4为图3的A-A剖视图。
[0009]图5为实施本发明预热挤压和热挤压工序整形模具中下模块的主视图。
[0010] 图6为图5的B-B剖视图。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图，以镍基（i)38X4管件制作弯曲半径为R20的U形（180° )弯头、要 求通球直径多巾21. 5为例对本发明作进一步详细的说明。
[0012] 该薄壁小弯曲半径U形弯管的制作工艺，包括以下步骤:A)充砂：在管件内填满砂 料，如棕刚玉砂，并由端盖封闭管件的两端口；B)预弯：如图1至图2所示，将管件1装于顶 镦弯管机上：顶镦夹2夹紧管件1的一端，管件1的另一端由弯管模3和夹块4固定，弯管 模3和夹块4设有相配合的弧形凹槽；由主轴5带动弯管模3旋转，同时油缸6对顶镦夹2 施加轴向的推力，通过顶镦夹2对管件1进行推弯作业，使得管件1中部弯至预设的弯曲半 径为R57的180°弯头；C)预热挤压：将预弯的管件1加热至预设温度，放入挤压模挤压：如 图3至图4所示，挤压模包括中部的上背模12、下背模13及左上挤压模14、左下挤压模15、 右上挤压模16和右下挤压模17,调整左、右侧挤压模的距离以适应弯头的弯曲半径，上背 模12、下背模13及左上挤压模14、左下挤压模15、右上挤压模16和右下挤压模17设有相 配合的斜面，上背模12、下背模13设有变形腔，左上挤压模14、左下挤压模15、右上挤压模 16和右下挤压模17均设有截面为弧形的型腔18,将管件1的两侧直管放入合模后左上挤 压模14与左下挤压模15、右上挤压模16与右下挤压模17的型腔中，上、下挤压模合模夹紧 两直段管部分，通过油缸推动两侧的挤压模向内移动，同时由斜面上背模12、下背模13向 后移动，两侧的挤压模的间距决定弯头的弯曲半径，弯头部做自由变形直到形成弯曲半径 为R38的180°弯头；将管件1再放入整形模具：整形模具包括上、下模块，上、下模块的结 构相同并相对设置，如图5至图6所示，其下模块10均设有U形型腔11，U形型腔11弯头 段的型腔为近似半圆形，该处型腔的最大深度a略小于其宽度b的一半，管件1正、反向两 次被挤压进入上、下模块合模后的型腔，完成整形，将弯头弯至弯曲半径R38 ;D)热挤压：将 管件加热至预设温度，放入步骤C)中相同的挤压模挤压，通过油缸推动两侧的挤压模向内 移动，只是此时两侧的挤压模的间距更小，弯头部做自由变形直到形成弯曲半径为R20的 180°弯头；将管件再放入整形模具，其U形型腔11弯头段的型腔为近似半圆形，该处型腔 的最大深度a略小于其宽度b的一半，管件1正、反向两次被挤压进入上、下模块合模后的 型腔，完成整形，将弯头弯至弯曲半径R20 ;E)去除管件两端端盖及管内砂料； 本发明由于在预弯时，通过油缸6、顶镦夹2对管件1施加轴向的推力，弯头段外侧壁 也受压，外侧壁的缩径量较小或为零，弯头段的圆度更好；管件1中填满砂料，可提高管件1 的刚性，在预弯、预热挤压和热挤压工序时管壁不易失稳起皱变形，内侧壁的增厚幅度也减 小，加上模块U形型腔弯头段的最大深度a略小于其宽度b的一半，可进一步减小内侧壁的 增厚，提高圆度，以上皆能减小弯管的变形；表一为采用本发明所得产品检测的相关技术指 标，表二为采用拉弯弯管机或侧助推弯管机上进行预弯后、再一次热挤压成型所得产品检 测的相关技术指标；
【权利要求】
1. 一种薄壁小弯曲半径U形弯管的制作工艺，其特征在于包括以下步骤:A)充砂：在 管件内填满砂料，并由端盖封闭管件的两端口；B)预弯：将管件装于顶镦弯管机上：顶镦夹 夹紧管件的一端，管件的另一端由弯管模和夹块固定，由主轴带动弯管模旋转，同时油缸对 顶镦夹施加轴向的推力，对管件进行推弯作业，使得管件中部弯至预设的弯曲半径为R1的 180弯头° ;C)热挤压：将管件加热至预设温度，放入挤压模挤压：挤压模由上、下背模及左 上挤压模、左下挤压模、右上挤压模和右下挤压模组成，调整左、右侧挤压模的距离以适应 弯头的弯曲半径，上、下背模与左上挤压模、左下挤压模、右上挤压模和右下挤压模设有相 配合的斜面，上、下背模设有变形腔，左上挤压模、左下挤压模、右上挤压模和右下挤压模均 设有截面为弧形的型腔，将管件的弯头两侧直管放入挤压模型腔中，上、下挤压模合模夹紧 两直段管部分，推动两侧的挤压模向内移动，同时上、下背模向后移动，弯头部做自由变形 直到形成弯曲半径为R0的180°弯头；将管件再放入整形模具：整形模具包括上、下模块， 上、下模块均设有U形型腔，U形型腔弯头段的型腔为近似半圆形，该处型腔的最大深度略 小于其宽度的一半，管件被挤压进入上、下模块合模后的型腔，完成整形，将弯头段整形至 弯曲半径R〇, R〇〈 R1 ;D)去除管件两端端盖及管内砂料。
2. 根据权利要求1所述的薄壁小弯曲半径U形弯管的制作工艺，其特征在于：在步骤 B)与C)之间还设有预热挤压工序：将管件加热至预设温度，放入挤压模挤压：挤压模由上、 下背模及左上挤压模、左下挤压模、右上挤压模和右下挤压模组成，调整左、右侧挤压模的 距离以适应弯头的弯曲半径，上、下背模与左上挤压模、左下挤压模、右上挤压模和右下挤 压模设有相配合的斜面，上、下背模设有变形腔，左上挤压模、左下挤压模、右上挤压模和右 下挤压模均设有截面为弧形的型腔，将管件的弯头两侧直管放入挤压模型腔中，上、下挤压 模合模夹紧两直段管部分，推动两侧的挤压模向内移动，同时上、下背模向后移动，弯头部 做自由变形直到形成弯曲半径为R2的180°弯头；将管件再放入整形模具：整形模具包括 上、下模块，上、下模块均设有U形型腔，U形型腔弯头段的型腔为近似半圆形，该处型腔的 最大深度略小于其宽度的一半，管件被挤压进入上、下模块合模后的型腔，完成整形，将弯 头段整形至弯曲半径R2，R0〈R2〈 R1。
3. 根据权利要求1或2所述的薄壁小弯曲半径U形弯管的制作工艺，其特征在于：管 件正、反向两次被挤压进入上、下模块合模后的型腔，进行整形。
【文档编号】B21C37/15GK104438433SQ201410597788
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】张俊, 杨军, 王冬平, 奚旭, 李 东, 李海兵 申请人:东方电气集团东方锅炉股份有限公司