專利名稱：無縫叉形管成型工藝及成型模具的制作方法
技術領域：
本發明屬于叉形管技術領域，主要涉及的是一種無縫叉形管成型工藝及成型模具。
背景技術：
叉形管，亦稱三叉管、叉形三通、Y形三通，用于一根管子分叉為兩根平行管子的過渡連接，是電站鍋爐受熱部件水冷壁的重要配件。根據使用條件不同，材質有碳鋼O0G)，合金鋼(12CrlMoV、15CrMo、P22、P91)等。水冷壁是鍋爐的主要受熱部分，它由數排鋼管組成蒸發受熱面，敷設在鍋爐爐膛的四周，叉形管即是連接這些鋼管的配件。它的內部為流動的水或蒸汽，外界接受鍋爐爐膛火焰的熱量。水冷壁的作用是吸收爐膛中高溫火焰或煙氣的輻射熱量，在管內產生蒸汽或熱水，并降低爐墻溫度，保護爐墻。鍋爐中有40 50%甚至更多的熱量由水冷壁所吸收。由于叉形管使用條件苛刻，所以對其質量要求相應很高，其過渡部分和本體不得采用焊接的方式制造。傳統的制造工藝是采用鍛造的方法，先鍛造成毛坯，再經過鉆孔、彎曲、機加工，共約十三道工序制成成品(如圖5所示)。不僅成型困難大，機加工工作量大， 制造周期長，而且材料利用率低。由于其結構特殊，加工中極易造成超差而使零件報廢，成品率一般在70% 80%左右。

發明內容
本發明的目的是提出一種無縫叉形管成型工藝及成型模具。其以無縫鋼管為原材料，采用模具進行成型，解決了叉形管成型難題。不僅提高了叉形管的成型質量和成品率， 而且有效減少了制造工序，節約了材料，降低了制造成本。本發明實現上述目的采取的技術方案是叉形管的成型工藝包括1、彎曲將無縫鋼管經中頻加熱，制成160-200°彎頭；2、將制成的彎頭進行整形，使彎頭的中心距基本符合叉形管中心距的尺寸；3、壓扁將整形好的毛坯壓扁，使兩個支管的管徑B >叉形管支管外徑1 2mm ；4、擠壓成型將加熱后的管坯放進成型模具擠壓成型，使叉形管的兩個支管外徑、長度符合設計要求，同時在外弧形成鼓包；5、車削加工切去叉形管上端部圓弧凸起的蓋子后即為主管接口。上述彎曲工序中，彎頭采用中頻熱推工藝制作，彎頭外徑 叉形管支管直徑的 1. 1 1. 4倍，壁厚彡叉形管的壁厚，彎頭的展開長度大于叉形管的展開長度5 10mm。一種實現上述無縫叉形管成型工藝成型模具包括上下對稱設置的上壓板、下壓板，上立柱、下立柱，上模板、下模板及上復位彈簧、下復位彈簧，上立柱的一端與上壓板固定連接，另一端穿過上模板與一側的外模固定連接，下立柱的一端與下壓板固定連接，另一端穿過下模板與另一側的外模固定連接，在上立柱、下立柱上均設有復位彈簧，在上模板與下模板連接有固定樁，在位于芯模一側的固定樁上裝有導向套；成型模包括上、下外模及芯模，芯模位于上、下外模中間，上、下外模分別與上立柱、下立柱連接，芯模的外側與導向套固定連接。在所述成型模的兩外側分別設置有外導向板和內導向板，其中內導向板為兩塊， 對稱設置在成型模的兩外側并緊貼成型模，上端與上側外模固定連接，外側緊貼外導向板并在外導向板內上下滑動；外導向板也為兩塊，對稱設置在內導向板的兩外側并緊貼內導向板，下端與下模板固定連接。本發明采用無縫鋼管為原材料，利用模具在液壓機上進行成型的方式較好解決了叉形管的成型難題，與現有技術相比，具有以下優點1、減少了制造工序。成型模為分體式結構，簡化了結構，一次擠壓成型，使支管和主管同時成型；2、大大降低了配件成本。以DN50產品為例，鍛制工藝生產的叉形管價格約為900 元左右，本發明生產的叉形管價格僅為400元左右，成本降低50%以上；3、產品結構更趨合理。由于采用無縫鋼管制造，降低了整體剛性，減少了設備運行中溫度和壓力變化造成的應力集中，延長了設備使用壽命；4、提高了成品率，節約了材料。材料利用率在80%以上，成品率在98%以上，更符合節能、環保要求。5、降低了勞動強度。減少了繁重的鍛造工序，大大減輕了制作的勞動強度，相應也減少了噪音、煙塵等環境污染。6、成型質量好。擠壓成型的工件外觀光滑整潔，線條流暢，尺寸符合設計要求，避免了皺褶、裂紋、凹坑、扭曲等影響產品質量的缺陷。


圖1為本發明的模具結構示意圖。圖2為圖1的側視剖面3是圖1的俯視剖面圖。圖4為本發明的成型模主要部件結構示意圖。圖5為圖4的仰視圖。圖6為本發明成型工序示意圖.圖7為本發明一種叉形管的結構示意圖。圖8為本發明彎曲工序的結構示意圖。圖9為本發明整形后毛坯的結構示意圖。圖10為本發明壓扁后毛坯的結構示意圖。圖11為本發明擠壓成型后的毛坯結構示意圖。圖中1、上壓板，2、上立柱，3、上復位彈簧，4、上模板，5、叉形管，6、外模，7、固定樁，8、芯模，9、導向套，10、下模板，11、下立柱，12、下復位彈簧，13、下壓板，14、外導向板， 15、內導向板，16、支撐板。A、擠壓成型前的狀態示意，B、擠壓成型后的狀態示意，Al、彎頭的中心距，Bi、毛坯壓扁后的尺寸。
具體實施方式
結合附圖，給出本發明的實施例如下如圖1結合圖2-3所示本實施例所述的一種叉形管成型模具包括上下對稱設置的上壓板1、下壓板13，上立柱2、下立柱11，上模板4、下模板10及上復位彈簧3、下復位彈簧12，上立柱2的一端與上壓板1固定連接，另一端穿過上模板4與一側的外模6固定連接，下立柱11的一端與下壓板13固定連接，另一端穿過下模板10與另一側的外模6固定連接，在上立柱2上設有上復位彈簧3，下立柱11上設有下復位彈簧12，為了保證成型時的平穩穩定性，上立柱2、下立柱11分別設置兩根，在每根立柱上均設有復位彈簧。上模板4 與下模板10由四根固定樁7固定連接，兩側各兩根，在位于芯模8 一側的兩根固定樁7上裝有導向套9。成型模位于上模板4、下模板10及固定樁7之間，該成型模為分體式結構， 如圖4-5所示由外模6及芯模8構成，外模6為上下兩個，其形狀與叉形管5的外側形狀相吻合，分別與上立柱2、下立柱11連接，芯模8位于外模6中間，與叉形管5的中部形狀相吻合。芯模8的外側與導向套9固定連接，在工作中可以隨外模動作上下活動。在成型模的兩外側分別設置有外導向板14和內導向板15，用以保證外模6、芯模8的對中一致性，其中內導向板15為兩塊，對稱設置在成型模的兩外側，上部與外模固定連接，下部在工作時與成型模緊貼；外導向板14也為兩塊，對稱設置在外導向板14的兩外側并緊貼內導向板 15，下端與下模板10固定連接，兩側各設兩塊支撐板16加強固定。通過內、外導向板和導向套筒兩種導向裝置，解決外模和內模的定位問題，提高加工精度。本發明使用時，將無縫鋼管加熱后制成160 200°彎頭，壓扁至叉形管支管直徑尺寸。將成型模具放置在液壓機上，盡量對中放置，注意找正，檢查各部尺寸。將管坯加熱后放進成型模具，操作液壓機進行擠壓(如圖6所示)，使叉形管的兩個支管縮徑(A部分為擠壓成型前的狀態示意，B為擠壓成型后的狀態示意)，符合設計要求，同時彎頭圓弧的頂端鼓凸一個鼓包，在金加工時切去鼓包蓋子，開出坡口即為主管接口。擠壓過程中注意管坯變形狀況，發現異常應立即停止作業，查找原因，排除故障后再繼續工作；壓制完成后上下壓板在復位彈簧作用下恢復原位，模具張開，趁熱取出工件。成型的首件產品應按質量要求進行尺寸、外觀檢驗，確認無誤后方可繼續進行生產(尺寸檢驗應在工件溫度降低至室溫后進行)。按照圖紙要求，進行車削加工即如圖7所示的叉形管產品。本實施例的工藝流程如下1、彎曲將無縫鋼管經中頻加熱，制成約160-200°彎頭(如圖8所示)。彎頭采用中頻熱推工藝制作，彎頭外徑相當于叉形管直徑的1. 1 1. 4倍，壁厚>叉形管實際要求的壁厚，彎頭的展開長度(根據彎頭展開長度的特點，重點考慮內弧的展開長度)要大于叉形管的展開長度5 IOmm左右。由于叉形管的中心距一般都比較小，推制彎頭在工藝允許的條件下盡量選用較小的彎曲半徑。2、整形由于受工藝的限制，彎頭的中心距“Al” 一般達不到叉形管的要求，需要將其中心距整形至叉形管要求的尺寸(如圖9所示)。如果彎頭中心距與叉形管中心距相差太多，可分兩次進行整形。3、壓扁將整形好的毛坯壓扁，Bl >叉形管直徑，為下一部擠壓成型做準備(如圖 10所示)。壓扁時應嚴格控制“Bi”的尺寸，可略大于叉形管支管外徑1 2mm，不允許負差。否則在擠壓時由于失穩產生褶皺，造成廢品。4、擠壓成型用上述模具擠壓成型(如圖1-5所示)。此工序是叉形管成型的關鍵工序，通過擠壓，使叉形管的兩個支管外徑、長度符合設計要求，上端部具有圓弧凸起(如圖11所示)。具體工藝流程如下(1)安裝成型模具將模具放置在液壓機上，盡量對中放置，注意找正，檢查各部尺寸。活動部分應運動自如，必要時可加石墨粉潤滑；(2)擠壓將管坯加熱至800 1100°C (碳鋼800 950°C，合金鋼950 1100°C )
放進成型模具，操作液壓機進行擠壓，擠壓過程中注意管坯變形狀況，發現異常應立即停止作業，查找原因，排除故障后再繼續工作；(3)退料壓制完成后上下壓板在復位彈簧作用下恢復原位，模具張開，趁熱取出工件；(4)首件檢驗成型的首件產品應按質量要求進行尺寸、外觀檢驗，確認無誤后方可繼續進行生產。尺寸檢驗應在工件溫度降低至室溫后進行。5、車削加工(如合金鋼產品，金加工前應按要求進行熱處理)。切去叉形管上端部圓弧凸起蓋子后即形成主管接口，并按圖紙要求車削全部坡口。
權利要求
1.一種無縫叉形管成型工藝，其特征是叉形管成型工藝包括以下步驟(1)、彎曲將無縫鋼管經中頻加熱，制成160-200°彎頭；(2)、將制成的彎頭進行整形，使彎頭的中心距基本符合叉形管中心距的尺寸；(3)、壓扁將整形好的毛坯壓扁，使兩個支管的管徑B>叉形管支管外徑1 2mm ；(4)、擠壓成型將加熱后的管坯放進成型模具擠壓成型，使叉形管的兩個支管外徑、長度符合設計要求，同時在外弧形成鼓包；(5)、車削加工切去叉形管上端部圓弧凸起的蓋子后即為主管接口。
2.根據權利要求1所述的無縫叉形管成型工藝，其特征是在所述的彎曲工序中，彎頭采用中頻熱推工藝制作，彎頭外徑 叉形管支管直徑的1. 1 1.4倍，壁厚>叉形管的壁厚，彎頭的展開長度大于叉形管的展開長度5 10mm。
3.根據權利要求1所述的無縫叉形管成型工藝，其特征是所述壓扁工序中，壓扁后的毛坯尺寸Bl彡叉形管直徑1 2mm。
4.一種實現上述無縫叉形管成型工藝的成型模具，其特征是成型模具包括上下對稱設置的上壓板(1)、下壓板(13)，上立柱O)、下立柱(11)，上模板G)、下模板(10)及上復位彈簧(3)、下復位彈簧(12)，上立柱的一端與上壓板固定連接，另一端穿過上模板與一側的外模固定連接，下立柱的一端與下壓板固定連接，另一端穿過下模板與另一側的外模固定連接，在上立柱、下立柱上均設有復位彈簧，在上模板與下模板連接有固定樁(7)，在位于芯模一側的固定樁上裝有導向套(9)；成型模包括上、下外模(6)及芯模(8)，芯模位于上、 下外模中間，上、下外模分別與上立柱、下立柱連接，芯模的外側與導向套固定連接。
5.根據權利要求4所述的無縫叉形管成型模具，其特征是在所述成型模的兩外側分別設置有外導向板(14)和內導向板(15)，其中內導向板為兩塊，對稱設置在成型模的兩外側并緊貼成型模，上端與上側外模(6)固定連接，外側緊貼外導向板并在外導向板(15)內上下滑動；外導向板(14)也為兩塊，對稱設置在內導向板(1 的兩外側并緊貼內導向板 (14)，下端與下模板(10)固定連接。
6.根據權利要求4所述的無縫叉形管成型模具，其特征是所述的上立柱O)、下立柱 (11)分別設置兩根，在每根立柱上均設有復位彈簧。
7.根據權利要求4所述的無縫叉形管成型模具，其特征是所述的固定樁(7)為四根。
8.根據權利要求4所述的無縫叉形管成型模具，其特征是所述的外導向板(14)兩側各設兩塊支撐板(16)加強固定。
全文摘要
本發明公開的無縫叉形管成型工藝包括以下步驟(1)彎曲將無縫鋼管經中頻加熱，制成160-200°彎頭；(2)將制成的彎頭進行整形，使彎頭的中心距基本符合叉形管中心距的尺寸；(3)壓扁將整形好的毛坯壓扁，使兩個支管的管徑B≥叉形管支管外徑1～2mm；(4)擠壓成型將加熱后的管坯放進成型模具擠壓成型，使叉形管的兩個支管外徑、長度符合設計要求，同時在外弧形成鼓包；(5)車削加工切去叉形管上端部圓弧凸起的蓋子后即為主管接口。其以無縫鋼管為原材料，采用模具進行成型，解決了叉形管成型難題。不僅提高了叉形管的成型質量和成品率，而且有效減少了制造工序，節約了材料，降低了制造成本。
文檔編號B21C37/28GK102266876SQ20111018411
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月4日 優先權日2011年7月4日
發明者張利旭, 張珂 申請人:偃師華科管件有限責任公司