一种弯管的加工方法及弯管与流程

本发明涉及弯管加工技术领域，尤其涉及一种弯管的加工方法及弯管。

背景技术：

传统管道均为同心管道，弯管后拉伸面减薄，压缩面增厚，且增厚量要大于减薄量，小半径管道的内侧增厚尤为明显。从设计角度考虑，这部分增厚是不必要的，且过多的增厚还会对管道系统造成一定影响。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种弯管的加工方法，此弯管的加工方法旨在解决现有技术中弯管后拉伸面减薄、压缩面增厚且增厚量要大于减薄量的问题；

本发明的另一目的在于提供一种弯管，此弯管旨在解决现有技术中弯管方法导致管道系统重量减轻的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种弯管的加工方法，包括偏心直管和感应加热器，所述偏心直管包括依次连接的第一管段、待弯加工段以及第二管段，所述感应加热器包括前夹头、后推弯夹头、导向组件、中频感应加热圈、支撑台以及驱动器，所述驱动器与所述后推弯夹头传动连接，所述驱动器用于驱动所述后推弯夹头移动；所述加工方法的步骤包括：

步骤s1：将所述偏心直管安装在所述支撑台上，在所述待弯加工段上套上所述中频感应加热圈，将所述第一管段可移动地安装在所述导向组件中，用所述前夹头卡住所述第二管段的端部，用所述后推弯夹头夹持住所述第一管段的端部，并推动所述第一管段沿着所述待弯加工段的方向移动；

步骤s2：在所述中频感应加热圈中通入中频电流，加热所述待弯加工段，当所述待弯加工段温度升高到塑性状态时，将所述第一管段用机械推力推进，对所述待弯加工段进行弯制，将弯制出的所述待弯加工段迅速用冷却剂冷却。

作为本发明的一种优选技术方案，所述导向组件包括电机、多个丝杠以及与多个导向滚轮，所述电机与多个所述丝杠转动连接，所述丝杠与述导向滚轮传动连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一管段的管壁厚度与所述第二管段的管壁厚度相同。

作为本发明的一种优选技术方案，所述待弯加工段具有相对的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁的管壁厚度大于所述第二侧壁的管壁厚度，所述第二侧壁的管壁厚度与所述第一管段的管壁厚度相同。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一管段与所述第一侧壁的连接处为第一过渡段，所述第二管段与所述第一侧壁的连接处为第二过渡段，所述第一过渡段的曲率变化为1：25，所述第二过渡段的曲率变化为1：25。

作为本发明的一种优选技术方案，所述中频感应加热圈采用的是与所述待弯加工段配合设置的椭圆形感应圈，所述椭圆形感应圈具有相对的第一加热壁和第二加热壁，所述第一加热壁套设在所述第一侧壁上，所述第二加热壁套设在所述第二侧壁上，所述第一加热壁的厚度大于所述第二加热壁的厚度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述椭圆形感应圈的长短轴之差等于所述第一侧壁和所述第二侧壁的管壁厚度之差。

作为本发明的一种优选技术方案，所述中频感应加热圈的加热线圈的厚度为所述待弯加工段的管壁厚度的1.5～3倍。

作为本发明的一种优选技术方案，所述中频感应加热圈的加热温度范围为700～800°。

一种弯管，所述弯管由以上所述的弯管的加工方法制作而成。本发明的有益效果是：

本发明通过上述设计提供一种弯管的加工方法，该弯管的加工方法包括偏心直管和感应加热器，偏心直管包括依次连接的第一管段、待弯加工段以及第二管段，感应加热器包括前夹头、后推弯夹头、导向组件、中频感应加热圈、支撑台以及驱动器，驱动器与后推弯夹头传动连接，驱动器用于驱动后推弯夹头移动；加工方法的步骤包括：步骤s1：将偏心直管安装在支撑台上，在待弯加工段上套上中频感应加热圈，将第一管段可移动地安装在导向组件中，用前夹头卡住第二管段的端部，用后推弯夹头夹持住第一管段的端部，并推动第一管段沿着待弯加工段的方向移动；步骤s2：在中频感应加热圈中通入中频电流，加热待弯加工段，当待弯加工段温度升高到塑性状态时，将第一管段用机械推力推进，对待弯加工段进行弯制，将弯制出的待弯加工段迅速用冷却剂冷却。采用中频感应加热器来对偏心直管进行加热弯曲，即将直管用于弯曲的部分加工成偏心管道，只将用于弯管的直管外弧增厚，这样将大大减小弯后内弧的增厚量，降低管道系统重量；例如在使用同心管道正常弯管时，未达到最小48mm的弯后壁厚，采用的原材料壁厚至少为58mm，弯后内弧侧的壁厚可增厚至80mm；而采取偏心直管(变外径)弯制后，内侧壁厚可降低至65mm；同时，由于变化只发生在外径，保证了管道的流通截面积，对于管道内部介质的流动十分有利。该种加工方法的加工特点在于：(一)、使用的原料直管不同；该类型弯管加工使用的是外径变化的偏心直管，加工成的弯管减小了内侧增厚量，减轻了管道系统的重量。(二)、使用的工装不同。①该弯管使用的感应加热器为椭圆偏心的感应加热器，便于控制偏心直管与感应加热器之间的间隙，控制其红带宽度和加热温度。②使用的导向滚轮部分不同，由于管道外径偏心，管子推进到起终弯点过渡段(第一过渡段和第二过渡段)时，会造成滚轮脱空的情况，起不到导向作用，因此四个导向滚轮采用单独调节的方式，即通过不同的电机控制不同的丝杠的运转，进而分别带动不同的导向滚轮的转动，能够保证全过程中导向滚轮与偏心直管的紧密接触。③改进中频电源。负载由感应线圈和补偿电容器组成，连接成并联谐振电路；采用串联谐振的中频电源，效率更高，可有效降低内外壁温差，提高弯管加工的推力，减少加工应力，改善组织均匀性。(三)、加工工艺参数的区别。由于起终弯点存在过度区域(第一过渡段和第二过渡段)，如加热到正常弯管温度(900-960℃)极易产生鼓包，对此可在此区间适当降低弯管温度，此区间采用的弯管温度在700～800℃之间，在过度区的后段逐渐增加到正常弯管温度，并在弯管过程中适当调节感应圈与弯管之间的距离以控制温度的均匀性；起弯点(第一过渡段)的推进速度控制在0.1mm/s，进入偏心段(待弯加工段)以后调整至0.1～0.15mm/s；如果在弯管过程中待弯加工段的第二侧壁的温度依然较高，可采用压缩空气管进行辅助冷却，即将压缩空气管安装在中频感应加热圈内，在压缩空气管上进行打孔，并且通入压缩空气即可对待弯加工段的第二侧壁进行冷却降温。

本发明通过上述设计提供一种弯管，该弯管由于采用上述的加工方法，因此，其结构合理且使用效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的感应加热器与偏心直管连接结构示意图；

图2为本发明实施例提供的偏心直管结构示意图；

图3为本发明实施例提供的图2的a-a剖面示意图。

图4为本发明实施例提供的图2的b-b剖面示意图；

图5为本发明实施例提供的图2的c-c剖面示意图；

图6为本发明实施例提供的弯管结构示意图；

图7为本发明实施例提供的感应加热器与偏心直管连接结构示意图；

图8为本发明实施例提供的椭圆形感应圈与偏心直管配合连接的结构示意图。

图标：1-偏心直管；2-感应加热器；3-第一管段；4-待弯加工段；5-第二管段；6-前夹头；7-后推弯夹头；8-导向组件；9-中频感应加热圈；10-第一侧壁；11-第二侧壁；12-第一过渡段；13-第二过渡段；14-第一加热壁；15-第二加热壁。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

本实施例提供一种弯管，具体结构如下文所阐述。

请参照图1，配合参照图2，弯管的加工方法的具体步骤包括：

步骤s1：将偏心直管1安装在支撑台上，在待弯加工段4上套上中频感应加热圈9，将第一管段3可移动地安装在导向组件8中，用前夹头6卡住第二管段5的端部，用后推弯夹头7夹持住第一管段3的端部，并推动第一管段3沿着待弯加工段4的方向移动；

步骤s2：在中频感应加热圈9中通入中频电流，加热待弯加工段4，当待弯加工段4温度升高到塑性状态时，将第一管段3用机械推力推进，对待弯加工段4进行弯制，将弯制出的待弯加工段4迅速用冷却剂冷却。

请参照图2，配合参照图3至图5，偏心直管1包括依次连接的第一管段3、待弯加工段4以及第二管段5，感应加热器2包括前夹头6、后推弯夹头7、导向组件8、中频感应加热圈9、支撑台以及驱动器，驱动器与后推弯夹头7传动连接，驱动器用于驱动后推弯夹头7移动；导向组件8包括电机、多个丝杠以及与多个导向滚轮，电机与多个丝杠转动连接，丝杠与述导向滚轮传动连接。

由于管道外径偏心，管子推进到起终弯点过渡段(第一过渡段12和第二过渡段13)时，会造成滚轮脱空的情况，起不到导向作用，因此四个导向滚轮采用单独调节的方式，即通过不同的电机控制不同的丝杠的运转，进而分别带动不同的导向滚轮的转动，能够保证全过程中导向滚轮与偏心直管1的紧密接触。

需要说明的是，在本实施例中，驱动器可以采用液压缸或者电机等驱动件，也可以采用其他的传动结构。

请参照图3，配合参照图5，第一管段3的管壁厚度与第二管段5的管壁厚度相同。

请参照图4，配合参照图1，待弯加工段4具有相对的第一侧壁10和第二侧壁11，第一侧壁10的管壁厚度大于第二侧壁11的管壁厚度，第二侧壁11的管壁厚度与第一管段3的管壁厚度相同。

以管路的公称规格为1067*52的管子为例，标准管路的内径为963mm，形成弯管的过程中，弯管的拉伸面也就是弯管的外弧面的管壁减薄，由于标准的管壁厚度不小于48mm，因此，为满足48mm的最小壁厚，管子外弧要达到58mm才能满足要求。如果做成偏心管，只要满足外弧面达到58mm即可，而内弧面虽然会增厚，但一定量的增厚经过力学计算是有益的，所以内弧面的壁厚为52mm。因此，待弯加工段4的外圆的直径为58+52+963＝1073mm，因此，其圆心向第一侧壁10处偏3mm即可达到这样的效果。

由此，偏心直管1的制作过程为：

首先将毛坯管整体做到60mm厚，先将管子整体车加工至58mm，然后调整工件的旋转中心偏3mm，把管子车或镗(即待弯加工段4)加工至整体偏心(第一侧壁10的壁厚为58mm，第二侧壁11的壁厚为52mm)，再次调整工件旋转中心将第一管段3和第二管段5加工至管壁厚度均为52mm的同心管道。

请参照图2，配合参照图4，第一管段3与第一侧壁10的连接处为第一过渡段12，第二管段5与第一侧壁10的连接处为第二过渡段13，第一过渡段12的坡度比为1：25，第二过渡段13的坡度比为1：25。该种结构，使得偏心直管1的强度较高，不会形成明显的变径；同时，得到的弯管的质量更佳，满足管路系统的需求。

请参照图5，配合参照图2，将此偏心直管1形成弯管的时候，将偏心直管1的待弯加工段4由第一侧壁10朝向第二侧壁11的方向弯折，形成弯管时，第一侧壁10为弯管的外侧面，第二侧壁11为弯管的内侧面，弯管的外侧面拉伸，内侧面压缩，由于第一侧壁10的管壁厚度b大于第二侧壁11的管壁厚度a，因此，弯折以后，第一侧壁10的厚度减小，第二侧壁11的厚度增加，即拉伸面的厚度减小，压缩面的厚度增加，从而使拉伸面和压缩面的厚度更加接近，避免弯管的拉伸面过薄，弯管的压缩面过厚，提高弯管的质量，延长弯管的使用寿命。

由于在待弯加工段4弯折的时候，第二侧壁11会被压缩，所以通过感应加热器2将第二侧壁11的厚度a与第一管段3管壁的厚度a、第二管段5管壁的厚度a一致即可，利于直管的制造，并且，弯管制造以后，压缩面在一定范围内的压缩，弯管的质量更佳。而由于偏心直管1在加热冷却之后具有一定的回弹量，因此，当将待弯加工段4进行弯折加工的时候，例如，若是将待弯加工段4弯折成90°的话，则在通过中频感应加热圈9对其进行加热弯折的时候，先弯折成92.5°，等到弯管冷却之后，由于其具有回弹性，便会自动回弹至90°弯折管。由此，该2.5°的过弯角度主要考虑的是弯管夹具松开之后及热处理之后的弯管的角度回弹。

该类型弯管加工使用的是外径变化的偏心直管1，加工成的弯管减小了内侧增厚量，减轻了管道系统的重量。

需要说明的是，在本实施例中，第一管段3和第二管段5的管壁厚度均为52mm，二者所形成的横截面为圆形结构；待弯加工段4的第一侧壁10的管壁厚度为58mm，第二侧壁11的管壁厚度为52mm，其所形成的横截面为偏心圆结构，即其外圆中心向上偏移了3mm。

请参照图6，配合参照图2，待弯加工段4的进行弯折加工之后，第一侧壁10的壁厚变为48±3mm，第二侧壁11的壁厚变为65±5mm。

请参照图7，配合参照图8，中频感应加热圈9采用的是与待弯加工段4配合设置的椭圆形感应圈，椭圆形感应圈具有相对的第一加热壁14和第二加热壁15，第一加热壁14套设在第一侧壁10上，第二加热壁15套设在第二侧壁11上，第一加热壁14的厚度大于第二加热壁15的厚度。

需要说明的是，在本实施例中，椭圆形感应圈的长短轴之差等于第一侧壁10和第二侧壁11的管壁厚度之差，该种比例能够使得椭圆形感应圈时刻与第一侧壁10、第二侧壁11连接紧密，不至于产生滑脱，且加热效果较好。

需要说明的是，在本实施例中，中频感应加热圈9的加热线圈的厚度为待弯加工段4的管壁厚度的1.5～3倍。该加热线圈的厚度所产生的加热温度较为合适，不至于使得第二侧壁11内的加热温度过高。

需要说明的是，在本实施例中，中频感应加热圈9的加热温度范围为700～800°。由于起终弯点存在过度区域(第一过渡段12和第二过渡段13)，如加热到正常弯管温度(900-960℃)极易产生鼓包，对此可在此区间适当降低弯管温度，因此，此区间采用的弯管温度在700～800℃之间，在过度区的后段逐渐增加到正常弯管温度，并在弯管过程中适当调节感应圈与弯管之间的距离以控制温度的均匀性。该加热温度由于温度合适，因此其所弯折出来的弯管的效果较好。

需要说明的是，在本实施例中，当推动第一管段3，进而对待弯加工段4进行弯折加工时，当推进到起弯点时(即第二过渡段13与第二管段5的连接点)，后推弯夹头7的推进速度控制在0.1mm/s，当推进到偏心段(待弯加工段4)时，后推弯夹头7的推进速度调整至0.1～0.15mm/s。

此时，若是待弯加工段4的第二侧壁11内的温度较高时(会导致弯折的效果变差)，便可采用压缩空气管进行辅助冷却，即将压缩空气管安装在中频感应加热圈9内，在压缩空气管上进行打孔，并且通入压缩空气即可对待弯加工段4的第二侧壁11进行冷却降温。

综上所述，该弯管的加工方法包括偏心直管1和感应加热器2，偏心直管1包括依次连接的第一管段3、待弯加工段4以及第二管段5，感应加热器2包括前夹头6、后推弯夹头7、导向组件8、中频感应加热圈9、支撑台以及驱动器，驱动器与后推弯夹头7传动连接，驱动器用于驱动后推弯夹头7移动；加工方法的步骤包括：步骤s1：将偏心直管1安装在支撑台上，在待弯加工段4上套上中频感应加热圈9，将第一管段3可移动地安装在导向组件8中，用前夹头6卡住第二管段5的端部，用后推弯夹头7夹持住第一管段3的端部，并推动第一管段3沿着待弯加工段4的方向移动；步骤s2：在中频感应加热圈9中通入中频电流，加热待弯加工段4，当待弯加工段4温度升高到塑性状态时，将第一管段3用机械推力推进，对待弯加工段4进行弯制，将弯制出的待弯加工段4迅速用冷却剂冷却。采用中频感应加热器2对偏心直管1进行加热弯曲，即将直管用于弯曲的部分加工成偏心管道，只将用于弯管的直管外弧增厚，这样将大大减小弯后内弧的增厚量，降低管道系统重量；例如在使用同心管道正常弯管时，未达到最小48mm的弯后壁厚，采用的原材料壁厚至少为58mm，弯后内弧侧的壁厚可增厚至80mm；而采取偏心直管1(变外径)弯制后，内侧壁厚可降低至65mm；同时，由于变化只发生在外径，保证了管道的流通截面积，对于管道内部介质的流动十分有利。该种加工方法的加工特点在于：(一)、使用的原料直管不同。该类型弯管加工使用的是外径变化的偏心直管1，加工成的弯管减小了内侧增厚量，减轻了管道系统的重量。(二)、使用的工装不同。①该弯管使用的感应加热器2为椭圆偏心的感应加热器2，便于控制偏心直管1与感应加热器2之间的间隙，控制其红带宽度和加热温度。②使用的导向滚轮部分不同，由于管道外径偏心，管子推进到起终弯点过渡段(第一过渡段12和第二过渡段13)时，会造成滚轮脱空的情况，起不到导向作用，因此四个导向滚轮采用单独调节的方式，即通过不同的电机控制不同的丝杠的运转，进而分别带动不同的导向滚轮的转动，能够保证全过程中导向滚轮与偏心直管1的紧密接触。③改进中频电源。负载由感应线圈和补偿电容器组成，连接成并联谐振电路；采用串联谐振的中频电源，效率更高，可有效降低内外壁温差，提高弯管加工的推力，减少加工应力，改善组织均匀性。(三)、加工工艺参数的区别。由于起终弯点存在过度区域(第一过渡段12和第二过渡段13)，如加热到正常弯管温度(900-960℃)极易产生鼓包，对此可在此区间适当降低弯管温度，此区间采用的弯管温度在700～800℃之间，在过度区的后段逐渐增加到正常弯管温度，并在弯管过程中适当调节感应圈与弯管之间的距离以控制温度的均匀性；起弯点(第一过渡段12)的推进速度控制在0.1mm/s，进入偏心段(待弯加工段4)以后调整至0.1～0.15mm/s；如果在弯管过程中待弯加工段4的第二侧壁11的温度依然较高，可采用压缩空气管进行辅助冷却，即将压缩空气管安装在中频感应加热圈9内，在压缩空气管上进行打孔，并且通入压缩空气即可对待弯加工段4的第二侧壁11进行冷却降温。该弯管由于采用上述的加工方法制作而成，因此，其结构合理且使用效果好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本发明的保护范围之内。