专利名称：大型管件管端矫圆工艺方法
技术领域：
本发明属于机械加工领域，特别涉及一种大型管件管端矫圆工艺方法。
背景技术：
近年来，随着我国西气东输管路建设以及石油、化工等产业的发展，大型管件的需求量日益增加，且对大型管件的质量要求也逐步提高。管线中的大型管件主要有大型螺旋焊管、直缝焊管、弯头、三通、异径管接头等，其管件之间连接方式均为对口焊接，所以，为保证管件之间的焊接质量，降低焊接应力，管件端部的尺寸和形状精度要求相对于管身更为严格。另一方面，上述大型管件的制造工艺各不相同，每种管件的制造工艺均需要多道工序才能完成，且影响因素众多，难以精确控制其最终椭圆度，最终导致多种大型管件的成形工艺中都要设置管端整径工序(又称整口工序)。目前，通用的整口工序均采用模压方式完成，即采用曲率半径与管径相当且轴向尺寸较小的上下两瓣模反复压制管坯端部，并通过在局部放置垫片形式调节瓣模局部尺寸，从而完成管件端部的矫圆工作。因此，传统的管端整径方法存在以下不足1、工作效率低，严重依赖工人的操作经验；2、矫圆形状精度不高；3、管件端部尺寸一致性较差，增强了管件对接焊接的难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加工设备和模具简单、审查成本低、生产效率高且能有效提高大型管件品质的管端整径矫圆工艺方法。本发明技术方案如下
本发明以O型截面管件，如直管、三通、弯头等大型管件的管端为整径矫圆对象。首先通过内胀瓣模胀制管坯端面，使其端面产生均匀的周向拉伸塑性变形，从而增长其管端截面几何中性层周长，然后再通过两半圆弧瓣模径向压制管坯端面，使管坯端面产生均匀的压缩变形，进而控制其管坯管端最终椭圆度及截面周长尺寸，将其成形精度控制在公差允许范围内。具体步骤如下
第一步利用两瓣或两瓣以上锥形瓣模胀制管坯端面，使管坯管端面产生微量的周向拉伸塑性变形，变形过程中控制待矫圆管壁端面几何中性层的周长尺寸，使其胀制后周长为胀制前周长的1.0051. 015倍之间。锥形瓣模锥体轴向截面的外轮廓曲线为圆弧形或为抛物线形，轮廓曲线尺寸取值以能流畅进入管坯内部的较大尺寸为标准，锥形瓣模锥体锥角取值范围为2° ^lO0，以变形后其管体刚端部分不出现局部严重变形为宜，锥形瓣模锥体部分长度取值区间为(59T30%) D，D为管坯的公称直径。第二步将胀制后管坯端部置入安装在通用压力机上的上下两圆弧瓣模之间，上 下圆弧瓣模在压机横梁带动下压制管坯端部，使其产生均匀的周向压缩塑性变形，从而控制管坯端部周长尺寸误差及椭圆度误差，使其符合标准要求。压制模模腔半径为标准管坯外半径的O. 985、. 995倍，根据管端经压缩塑性变形后端面直径尺寸误差符合标准要求确定，压制模轴向宽度尺寸与胀制瓣模锥体的轴向宽度尺寸相当。
本发明与传统的管端矫圆工艺相比有如下优点
1、采用本发明的工艺方法使管坯端面产生先拉伸后压缩塑性变形，在改善管端椭圆度的同时对管坯端部材料本身起到了加工硬化的作用，提高了管端强度；
2、本发明 的工艺方法采用拉力和压力下的弯曲变形使管坯端部产生塑性变形，提高了管端尺寸精度和形状一致性；
3、本发明的工艺方法所需的设备和模具结构简单，对加工精度和材质要求低，可以降低生产成本；
4、本发明的工艺方法待初始确定模具主要工作部分尺寸后，其生产过程对工人的操作经验依赖较小。
图I是本发明实施例I管坯端面胀制前两瓣模与管坯位置关系纵向剖视简 图2是本发明实施例I管坯端面胀制前两瓣模与管坯位置关系轴向剖视简 图3是本发明实施例I管坯端面胀制后两瓣模与管坯位置关系纵向剖视简 图4是本发明实施例I管坯端面胀制后两瓣模与管坯位置关系轴向剖视简 图5是本发明实施例I中胀制两瓣模的轴测 图6是本发明实施例2管坯端面胀制前四瓣模与管坯位置关系轴向剖视简 图7是本发明实施例2管坯端面胀制后四瓣模与管坯位置关系轴向剖视简 图8是本发明实施例2中胀制四瓣模的轴测 图9是本发明压制工序中压制前压制瓣模与管坯端面轴向剖视简 图10是本发明压制工序中压制后压制瓣模与管坯端面轴向剖视简图。图中1.管坯、2.胀制上瓣模、3.胀制下瓣模、4.胀制四瓣模组、5.压制上模、
6.压制下模。
具体实施例方式实施例I
一、管还的制作
将规格为12000mmX3190mmX20mm的铣焊接坡口，进行纵边预弯，随后将板坯送入成型机成形，使板坯成为O形，对成形后管坯进行预焊、内焊、外焊处理，焊合管坯纵边，得到Φ 1016X20mm规格管还I。二、端面整径矫圆
将管坯I由轨道输送到内胀模上，如图1、2所示。内胀模形状如图5所示，其锥体轴向截面为圆弧形，大端半径尺寸为R460mm，锥角为3°，锥体长度为150mm。随后两内胀模在驱动装置驱动下相向运动，胀制管坯，如图3、4所示，使其管坯端部周长尺寸，即图4中A尺寸与B尺寸和的二倍，为3222_。随后，将胀制后管坯由输送装置送入安装在通用压力机上的上下压制瓣模之间，对管坯管端进行压制整圆处理，完成管坯管端整径矫圆过程。压制模模腔半径为φ 501mm，轴向宽度为160mm。实施例2
将实施例I中所述焊接完成后管坯I由输送装置送到胀制四瓣模组上，如图6所示。胀制四瓣模组形状如图8所示，其锥体部分大端圆弧半径尺寸为R460mm，锥角为3 °，锥体长度为150_。随后，胀制四瓣模组在驱动装置驱动下相向运动，胀制管坯，如图7所示， 最终使其管坯端部周长尺寸，即图7中C尺寸与D尺寸和的四倍，为3222_。随后，将胀制后管坯由输送装置送入安装在通用压力机上的上下压制瓣模之间，对管坯管端进行压制整圆处理，完成管还管端整径矫圆过程。压制模模腔半径为Φ501mm,轴向宽度为160mm。
权利要求
1.一种大型管件管端矫圆工艺方法，其特征是首先通过内胀瓣模胀制管坯端面，使其端面产生均匀的周向拉伸塑性变形，从而增长其管端截面几何中性层周长，然后再通过两半圆弧瓣模径向压制管坯端面，使管坯端面产生均匀的压缩变形，进而控制其管坯管端最终椭圆度及截面周长尺寸，将其成形精度控制在公差允许范围内。
2.根据权利要求I所述的大型管件管端矫圆工艺方法，其特征是管坯管端面胀制后周长为胀制前周长的I. 005^1. 015倍之间。
3.根据权利要求I所述的大型管件管端矫圆工艺方法，其特征是压制管坯端面的圆弧瓣模的模腔半径为标准管坯外径的O. 985、. 995倍。
4.根据权利要求I所述的大型管件管端矫圆工艺方法，其特征是所述内胀瓣模为两瓣或两瓣以上的锥形瓣模。
5.根据权利要求4所述的大型管件管端矫圆工艺方法，其特征是所述锥形瓣模的锥体锥角取值范围为2。^lO0，锥体部分长度取值区间为(59T30%) D，D为管坯的公称直径。
6.根据权利要求5所述的大型管件管端矫圆工艺方法，其特征是所述锥形瓣模锥体轴向截面的外轮廓曲线为圆弧形或为抛物线形。
全文摘要
本发明涉及一种大型管件管端矫圆工艺方法，其特征是首先通过内胀瓣模胀制管坯端面，使其端面产生均匀的周向拉伸塑性变形，从而增长其管端截面几何中性层周长，然后再通过两半圆弧瓣模径向压制管坯端面，使管坯端面产生均匀的压缩变形，进而控制其管坯管端最终椭圆度及截面周长尺寸，将其成形精度控制在公差允许范围内。其优点是可以提高管坯管端的形状和尺寸一致性，便于管件连接，同时提高了生产效率。
文档编号B21D3/00GK102641917SQ20121010574
公开日2012年8月22日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者展培培, 赵军, 马瑞 申请人:燕山大学