带直段弯头模压成形方法与流程

技术领域本发明涉及一种模压成形方法，特别是用于火力发电厂汽水管道中带直段无缝弯头的模压成形方法。

背景技术：
随着我国经济的快速发展，船舶、石油化工、电力等行业对制造设备质量的要求不断提升，需求量也在不断加大。而管道运输作为诸多制造设备中输送气态、液态或混合颗粒等不可或缺的方式之一，而得到广泛应用。对于管道运输而言，弯头因可以改变管路方向，成为的必不可少连接件管件之一，同时也是用量最大的管件，约占管件用量的80％以上。

因物质在管道内沿管路流动等因素，使拐弯处易产生较大的应力集中。对于不带直段的普通的弯头而言，焊接坡口位置距离拐弯处较近，使焊接处应力增加容易造成管道破坏。

用带有直段弯头代替普通弯头就可以避免这个问题，不仅提高了管道的使用期限，而且还增加了管道的安全性，这也是实际生产中所急需的。

目前，带直段弯头生产方式主要有对焊成形，压制成形，铸造成形三种。对焊成形因焊缝的存在，使弯头只能用于低压工作环境的运输；压制成形在压制过程中，模具通过压制毛坯中间位置处，使该处成为主要变形区，内弧和外弧处容易起皱，仅适用于生产尺寸较小的弯头；铸造成形因铸造本身造成容易出现缩松、砂眼、夹渣等缺陷，同时铸造弯头的力学性能也达不到热电厂等一些特殊行业的要求。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种成型模具简单，操作方便，生产效率高，产品质量好的带直段弯头成形方法。

带直段弯头模压成形方法的步骤如下：

1、下料

用已经工业化生产的相同公称通径、外径和弯曲半径的弯头作为毛坯。根据毛坯纵截面与外表面内侧交线的弧长等于带直段弯头纵截面与外表面内侧交线的长度加上弯头两端车坡口的加工余量，可求得毛坯角度。此外，根据设备的吨位大小可对毛坯进行加热，或在室温下成形。

2、内侧成形

将毛坯对称放在压制装置的下模上，上模向下运动使毛坯外部内侧表面与上模模腔接触，继续下行毛坯发生塑性变形，与下模合模，外部内侧表面紧密的贴在上模模腔上，毛坯内侧在其作用下两端形成直段。上模保持与下模闭合的位置不变进行下一工序。

3、两端外侧成形

两芯棒分别沿上模和下模合模后其模具型腔两端圆柱面中心轴线推入毛坯的两端内部，使毛坯外侧变形成直段。之后两芯棒退回原位置，上模具回到原位，将弯头从模具中取出。

4、切除余料、加工坡口

按照标准车去弯头两端多余的毛坯，车出坡口完成整个加工过程。

本发明所采用的压制装置主要包括主缸固定板、支撑板a、副缸ⅰ固定板、副缸ⅱ固定板、支撑板b、机架、副缸ⅰ、副缸ⅱ、主缸、上模固定板、上模、下模固定板、下模、芯棒ⅰ和芯棒ⅱ。

下模通过螺栓固定到下模固定板的上部，再将下模固定板过螺栓固定到机架上。

芯棒ⅰ和芯棒ⅱ分别与副缸ⅰ和副缸ⅱ的下端固定连接。在副缸ⅰ、副缸ⅱ上分别设有用于固定连接的副缸ⅰ固定板和副缸ⅱ固定板，用螺栓通过副缸ⅰ固定板和副缸ⅱ固定板，分别将副缸ⅰ、副缸ⅱ固定在支撑板a、b上。支撑板a、b又分别固定在机架的两端。

上模通过螺栓连接到上模固定板的下部。上模固定板又与主缸的下端通过螺栓或螺杆实现固定连接。主缸上设有主缸固定板，再通过螺栓将主缸固定板固定连接到机架上。

上模和下模合模后，其模具型腔表面组成一个带直段弯头的外表面，上模和下模的分模面是以上述带直段弯头外表面的中心轴线沿垂直于其纵截面方向拉伸所得曲面。上模的模腔型面即为该带直段弯头外表面内侧型面，下模的模腔型面尺即为该带直段弯头外表面外侧型面。上模和下模模腔型面尺寸与成形的带直段弯头的外表面型面一致，除两端圆柱面沿中心轴方向长度较长以外。上模和下模模腔型面两端圆柱面长度应保证合模后整个毛坯完全处于上模和下模的模腔内即可。副缸ⅰ、副缸ⅱ的轴线分别与主缸的成相同角度，该角度为最终成形的弯头的角度的一半。压制装置可实现处于同一平面内三个方向的运动。三个方向分别都是：竖直方向和分列其两侧与之成相同角度的两个方向，三个方向的延长线交于一点。三个方向的运动的动力装置可以为液压站加液压缸，电动缸等。芯棒ⅰ和芯棒ⅱ均为圆柱形前端带有倒角或圆角等过度段，芯棒ⅰ和芯棒ⅱ的直径与成形弯头的公称通径相同。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明成形的方式主要通过对以工业化生产的弯头其两端进行模压矫直，得到带直段弯头，生产过程中产品不易起皱，质量好，不需整形即可达到要求的尺寸。

2.模具简单，降低了模具成本，生产过程人工参与少，节约劳动力成本。

3.生产成品率高，降低了产品成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构的轴测图；

图2为毛坯主视图；

图3为带直段弯头的主视图；

图4为图1中整体结构的刚放入管材毛坯时的主视图；

图5为图1中当毛坯内侧成形完成时的主视图；

图6为图1中当毛坯内外侧成形完成时主视图。

图中：1、机架；2、副缸ⅰ；3、下模；4、主缸；5、上模固定板；6、上模；7、芯棒ⅰ；8、毛坯；9、芯棒ⅱ；10、副缸ⅱ；11、下模固定板；12、带直段弯头；13、支撑板a；14、支撑板b；15、副缸ⅰ固定板；16、副缸ⅱ固定板；17、主缸固定板。a、b表示毛坯纵截面与外表面内侧交线的两个端点。c、d表示带直段弯头纵截面与外表面内侧交线的两个端点，e，f表示带直段弯头纵截面与外表面内侧交线中圆弧段与直线段的两个切点。

具体实施方式

在图1、图2、图3、图4、图5和图6所示的本发明的示意简图中，压制装置主要包括主缸固定板、支撑板a、副缸ⅰ固定板、副缸ⅱ固定板、支撑板b、机架、副缸ⅰ、副缸ⅱ、主缸、上模固定板、上模、下模固定板、下模、芯棒ⅰ和芯棒ⅱ。

下模3通过螺栓固定到下模固定板11的上部，再将下模固定板11过螺栓固定到机架1上。

芯棒ⅰ7和芯棒ⅱ9分别与副缸ⅰ2和副缸ⅱ10的下端相连。在副缸ⅰ2、副缸ⅱ10上分别设有用于固定链接的副缸ⅰ固定板15和副缸ⅱ固定板16，用螺栓通过副缸ⅰ固定板15和副缸ⅱ固定板16，将副缸ⅰ2、副缸ⅱ10固定在支撑板a13和支撑板b14上。支撑板a13和支撑板b14又分别固定在机架1的两端。

上模6通过螺栓连接到上模固定板5的下部。上模固定板5通过螺栓或螺杆连接固定到主缸4的下端。主缸4上设有主缸固定板17，通过螺栓将主缸固定板17固定连接到机架1上。

上模6和下模3合模后，其模具型腔表面组成一个带直段弯头的外表面，上模6和下模3的分模面是以上述带直段弯头外表面的中心轴线沿垂直于其纵截面方向拉伸所得曲面。上模6的模腔型面即为该带直段弯头外表面内侧型面，下模3的模腔型面尺即为该带直段弯头外表面外侧型面。上模6和下模3模腔型面尺寸与成形的带直段弯头的外表面型面一致，除两端圆柱面沿中心轴方向长度较长以外。上模6和下模3模腔型面两端圆柱面长度应保证合模后整个毛坯完全处于上模6和下模3的模腔内即可。副缸ⅰ2、副缸ⅱ10的轴线与主缸4的成45角，用于最终成形90角度的弯头。压制装置可实现处于同一平面内三个方向的运动。三个方向分别都是：竖直方向和分列其两侧与之成相同角度的两个方向，三个方向的延长线交于一点。三个方向的运动的动力装置可以为液压站加液压缸，电动缸等。芯棒ⅰ7和芯棒ⅱ9均为圆柱形前端带有倒角或圆角等过度段，芯棒ⅰ和芯棒ⅱ的直径与成形弯头的公称通径相同。

实施例1

带直段弯头模压成形方法的步骤如下：

1、下料

以生产材料20g，公称通径dn＝300mm，外径od＝325mm，弯曲半径r＝457mm，两端直段长度a＝50mm的90度无缝热压弯头为例对本发明进行说明。

选取公称通径dn＝300mm，外径od＝325mm，弯曲半径r＝457mm的热推弯头作为毛坯8。根据毛坯8的纵截面与外表面内侧交线圆弧ab的长度等于带直段弯头12纵截面与外表面内侧交线直线段ce、df和圆弧ef的总长度加上机械加工车坡口的加工余量，加工余量取10mm，保证足够的加工余量，所以毛坯8的角度为114度。

2、内侧成形

将毛坯8对称放在压制装置的下模3上，上模6向下运动使毛坯外8部内侧表面与上模6模腔接触，继续下行毛坯发生塑性变形，上模6和下模3合模后，其模具型腔表面组成一个带直段弯头的外表面，其外表面和要生产的无缝热压弯头外表面尺寸一致，除上模6和下模3两端圆柱面沿中心轴方向长度为150mm以外。该段长度较长为保证合模后整个毛坯完全处于上模6和下模3的模腔内。芯棒ⅰ7和芯棒ⅱ9的直径都为300mm。如图4中所示，首先将加热至800至900摄氏度的毛坯8放置在下模3内，其次主缸4带动上模6向下进给，毛坯8的两端最先与上模6模腔接触，上模6继续下行，毛坯8两端沿上模6模腔内壁向外滑动。当上模6与下模3合模时，毛坯8外部内侧表面完全和上模贴合，如图5所示，毛坯8两端内侧模压完成。

3、两端外侧成形

芯棒ⅰ7和芯棒ⅱ9分别沿上模6与下模3合模后模具型腔两端圆柱面中心轴线进给，进入毛坯8的两端内部，其两端将分别包裹在芯棒ⅰ7和芯棒ⅱ9上面，包裹在芯棒ⅰ7和芯棒ⅱ9的毛坯被矫直，形成所需要的带有直段的弯头，如图6所示。接下来，芯棒ⅰ7和芯棒ⅱ9回到初始位置之后上模6回到原位，如图4所示，将毛坯8从下模6中取出，完成整个成形过程。

4、切除余料、加工坡口

将取出的毛坯8，经过机械加工去除多余的毛坯，车出标准中规定的坡口，完成整个带直段弯头的加工过程。