薄壁小彎曲半徑u形彎管的制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種薄壁小彎曲半徑U形彎管的制作工藝，包括以下步驟：A）充砂：在管件內填滿砂料，并封閉兩端口；B）預彎：將管件裝于頂鐓彎管機上：頂鐓夾夾緊管件的一端，管件的另一端由彎管模和夾塊固定，由主軸帶動彎管模旋轉，同時油缸對頂鐓夾施加軸向的推力，使得管件彎至預設的彎曲半徑R1；C）熱擠壓：將管件加熱至預設溫度，放入擠壓模擠壓到彎曲半徑R0，再放入設有U形型腔整形模具，管件被擠壓進入上、下模塊合模后的型腔，完成整形，將管件彎至最終的彎曲半徑R0，R0< R1；D）去除管件兩端端蓋及管內砂料：本發明能減小彎管的變形、滿足通球直徑的要求，成品率高，且工序少、易加工、周期短，生產成本較低。
【專利說明】薄壁小彎曲半徑U形彎管的制作工藝

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于薄壁小彎曲半徑U形彎管的制作工藝。

【背景技術】
[0002] 在一些氣化爐中，鎳基不銹鋼的U形（180。）彎頭（如438X4)，其彎曲半徑（R20 和R25)小，管壁薄，與標準的發電鍋爐相比，氣化設備中的熱流更大，適量的水流是關鍵參 數，因此通球要求大大高于普通鍋爐和ASME有關標準；現有薄壁小彎曲半徑U形彎管的制 作工藝主要有兩種：1)在拉彎彎管機或側助推彎管機上進行預彎后、再一次熱擠壓成型； 該方法在預彎時由于彎管段內側壁受壓、外側壁受拉，外側的縮徑量較大，其圓度較差，后 續成品的通球直徑降低；在熱擠壓時，由于壁薄、剛性差，易失穩起皺變形，內側壁易增厚， 通球直徑也受到影響，導致該項指標難以達到要求，廢品率高；2)采用制作U形實心鍛件、 再通過機加工U形通孔成形；該方法雖然通球直徑可以達標，但存在工藝步驟多、加工難度 大、周期長、成本高的缺點。


【發明內容】

[0003] 針對上述存在的技術問題，本發明提供一種薄壁小彎曲半徑U形彎管的制作工 藝，它能減小彎管的變形、滿足通球直徑的要求，成品率高，且工序少、易加工、周期短，生產 成本較低。
[0004] 為了達到上述目的，本發明的薄壁小彎曲半徑U形彎管的制作工藝，其特征在于 包括以下步驟:A)充砂：在管件內填滿砂料，并由端蓋封閉管件的兩端口；B)預彎：將管件 裝于頂鐓彎管機上：頂鐓夾夾緊管件的一端，管件的另一端由彎管模和夾塊固定，由主軸 帶動彎管模旋轉，同時油缸對頂鐓夾施加軸向的推力，對管件進行推彎作業，使得管件中部 彎至預設的彎曲半徑為R1的180彎頭° ;C)熱擠壓：將管件加熱至預設溫度，放入擠壓模 擠壓：擠壓模由上、下背模及左上擠壓模、左下擠壓模、右上擠壓模和右下擠壓模組成，調整 左、右側擠壓模的距離以適應彎頭的彎曲半徑，上、下背模與左上擠壓模、左下擠壓模、右上 擠壓模和右下擠壓模設有相配合的斜面，上、下背模設有變形腔，左上擠壓模、左下擠壓模、 右上擠壓模和右下擠壓模均設有截面為弧形的型腔，將管件的彎頭兩側直管放入擠壓模型 腔中，上、下擠壓模合模夾緊兩直段管部分，推動兩側的擠壓模向內移動，同時上、下背模向 后移動，彎頭部做自由變形直到形成彎曲半徑為R0的180°彎頭；將管件再放入整形模具： 整形模具包括上、下模塊，上、下模塊均設有U形型腔，U形型腔彎頭段的型腔為近似半圓 形，該處型腔的最大深度略小于其寬度的一半，管件被擠壓進入上、下模塊合模后的型腔， 完成整形，將彎頭段整形至彎曲半徑R〇,R〇〈R1 ;D)去除管件兩端端蓋及管內砂料； 本發明由于在預彎時，通過油缸、頂鐓夾對管件施加軸向的推力，彎頭段外側壁也受 壓，外側壁的縮徑量較小或為零，彎頭段的圓度更好；管件中填滿砂料，可提高管件的剛性， 在預彎和加熱擠壓工序時管壁不易失穩起皺變形，內側壁的增厚幅度也減小，加上模塊U 形型腔彎頭段的最大深度略小于其寬度的一半，整形時可進一步減小內側壁的增厚，提高 圓度，以上皆能減小彎管的變形、滿足通球直徑的要求，成品率高，且工序少、易加工、周期 短，生產成本較低； 作為本發明的一種優選，在步驟B)與C)之間還設有預熱擠壓工序：將管件加熱至預 設溫度，放入擠壓模擠壓：擠壓模由上、下背模及左上擠壓模、左下擠壓模、右上擠壓模和右 下擠壓模組成，調整左、右側擠壓模的距離以適應彎頭的彎曲半徑，上、下背模與左上擠壓 模、左下擠壓模、右上擠壓模和右下擠壓模設有相配合的斜面，上、下背模設有變形腔，左上 擠壓模、左下擠壓模、右上擠壓模和右下擠壓模均設有截面為弧形的型腔，將管件的彎頭兩 側直管放入擠壓模型腔中，上、下擠壓模合模夾緊兩直段管部分，推動兩側的擠壓模向內移 動，同時上、下背模向后移動，兩側的擠壓模的間距決定彎曲半徑，彎頭部做自由變形直到 形成彎曲半徑為R2的180°彎頭；將管件再放入整形模具：整形模具包括上、下模塊，上、下 模塊均設有U形型腔，U形型腔彎頭段的型腔為近似半圓形，該處型腔的最大深度略小于其 寬度的一半，管件被擠壓進入上、下模塊合模后的型腔，完成整形，將彎頭段整形至彎曲半 徑R2,R0〈R2〈R1 ;增設預熱擠壓，可進一步減小熱擠壓成型時的變形量，提高圓度； 作為本發明的一種優選，管件正、反向兩次被擠壓進入上、下模塊合模后的型腔，進行 整形；可提高整形效果； 綜上所述，本發明能減小彎管的變形、滿足通球直徑的要求，成品率高，且工序少、易加 工、周期短，生產成本較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005] 圖1為實施本發明的頂鐓彎管機的局部立體圖。
[0006] 圖2為圖1的俯視圖。
[0007] 圖3為實施本發明預熱擠壓和熱擠壓工序的擠壓模的主視圖。
[0008] 圖4為圖3的A-A剖視圖。
[0009]圖5為實施本發明預熱擠壓和熱擠壓工序整形模具中下模塊的主視圖。
[0010] 圖6為圖5的B-B剖視圖。

【具體實施方式】
[0011] 下面結合附圖，以鎳基（i)38X4管件制作彎曲半徑為R20的U形（180° )彎頭、要 求通球直徑多巾21. 5為例對本發明作進一步詳細的說明。
[0012] 該薄壁小彎曲半徑U形彎管的制作工藝，包括以下步驟:A)充砂：在管件內填滿砂 料，如棕剛玉砂，并由端蓋封閉管件的兩端口；B)預彎：如圖1至圖2所示，將管件1裝于頂 鐓彎管機上：頂鐓夾2夾緊管件1的一端，管件1的另一端由彎管模3和夾塊4固定，彎管 模3和夾塊4設有相配合的弧形凹槽；由主軸5帶動彎管模3旋轉，同時油缸6對頂鐓夾2 施加軸向的推力，通過頂鐓夾2對管件1進行推彎作業，使得管件1中部彎至預設的彎曲半 徑為R57的180°彎頭；C)預熱擠壓：將預彎的管件1加熱至預設溫度，放入擠壓模擠壓：如 圖3至圖4所示，擠壓模包括中部的上背模12、下背模13及左上擠壓模14、左下擠壓模15、 右上擠壓模16和右下擠壓模17,調整左、右側擠壓模的距離以適應彎頭的彎曲半徑，上背 模12、下背模13及左上擠壓模14、左下擠壓模15、右上擠壓模16和右下擠壓模17設有相 配合的斜面，上背模12、下背模13設有變形腔，左上擠壓模14、左下擠壓模15、右上擠壓模 16和右下擠壓模17均設有截面為弧形的型腔18,將管件1的兩側直管放入合模后左上擠 壓模14與左下擠壓模15、右上擠壓模16與右下擠壓模17的型腔中，上、下擠壓模合模夾緊 兩直段管部分，通過油缸推動兩側的擠壓模向內移動，同時由斜面上背模12、下背模13向 后移動，兩側的擠壓模的間距決定彎頭的彎曲半徑，彎頭部做自由變形直到形成彎曲半徑 為R38的180°彎頭；將管件1再放入整形模具：整形模具包括上、下模塊，上、下模塊的結 構相同并相對設置，如圖5至圖6所示，其下模塊10均設有U形型腔11，U形型腔11彎頭 段的型腔為近似半圓形，該處型腔的最大深度a略小于其寬度b的一半，管件1正、反向兩 次被擠壓進入上、下模塊合模后的型腔，完成整形，將彎頭彎至彎曲半徑R38 ;D)熱擠壓：將 管件加熱至預設溫度，放入步驟C)中相同的擠壓模擠壓，通過油缸推動兩側的擠壓模向內 移動，只是此時兩側的擠壓模的間距更小，彎頭部做自由變形直到形成彎曲半徑為R20的 180°彎頭；將管件再放入整形模具，其U形型腔11彎頭段的型腔為近似半圓形，該處型腔 的最大深度a略小于其寬度b的一半，管件1正、反向兩次被擠壓進入上、下模塊合模后的 型腔，完成整形，將彎頭彎至彎曲半徑R20 ;E)去除管件兩端端蓋及管內砂料； 本發明由于在預彎時，通過油缸6、頂鐓夾2對管件1施加軸向的推力，彎頭段外側壁 也受壓，外側壁的縮徑量較小或為零，彎頭段的圓度更好；管件1中填滿砂料，可提高管件1 的剛性，在預彎、預熱擠壓和熱擠壓工序時管壁不易失穩起皺變形，內側壁的增厚幅度也減 小，加上模塊U形型腔彎頭段的最大深度a略小于其寬度b的一半，可進一步減小內側壁的 增厚，提高圓度，以上皆能減小彎管的變形；表一為采用本發明所得產品檢測的相關技術指 標，表二為采用拉彎彎管機或側助推彎管機上進行預彎后、再一次熱擠壓成型所得產品檢 測的相關技術指標；

【權利要求】
1. 一種薄壁小彎曲半徑U形彎管的制作工藝，其特征在于包括以下步驟:A)充砂：在 管件內填滿砂料，并由端蓋封閉管件的兩端口；B)預彎：將管件裝于頂鐓彎管機上：頂鐓夾 夾緊管件的一端，管件的另一端由彎管模和夾塊固定，由主軸帶動彎管模旋轉，同時油缸對 頂鐓夾施加軸向的推力，對管件進行推彎作業，使得管件中部彎至預設的彎曲半徑為R1的 180彎頭° ;C)熱擠壓：將管件加熱至預設溫度，放入擠壓模擠壓：擠壓模由上、下背模及左 上擠壓模、左下擠壓模、右上擠壓模和右下擠壓模組成，調整左、右側擠壓模的距離以適應 彎頭的彎曲半徑，上、下背模與左上擠壓模、左下擠壓模、右上擠壓模和右下擠壓模設有相 配合的斜面，上、下背模設有變形腔，左上擠壓模、左下擠壓模、右上擠壓模和右下擠壓模均 設有截面為弧形的型腔，將管件的彎頭兩側直管放入擠壓模型腔中，上、下擠壓模合模夾緊 兩直段管部分，推動兩側的擠壓模向內移動，同時上、下背模向后移動，彎頭部做自由變形 直到形成彎曲半徑為R0的180°彎頭；將管件再放入整形模具：整形模具包括上、下模塊， 上、下模塊均設有U形型腔，U形型腔彎頭段的型腔為近似半圓形，該處型腔的最大深度略 小于其寬度的一半，管件被擠壓進入上、下模塊合模后的型腔，完成整形，將彎頭段整形至 彎曲半徑R〇, R〇〈 R1 ;D)去除管件兩端端蓋及管內砂料。
2. 根據權利要求1所述的薄壁小彎曲半徑U形彎管的制作工藝，其特征在于：在步驟 B)與C)之間還設有預熱擠壓工序：將管件加熱至預設溫度，放入擠壓模擠壓：擠壓模由上、 下背模及左上擠壓模、左下擠壓模、右上擠壓模和右下擠壓模組成，調整左、右側擠壓模的 距離以適應彎頭的彎曲半徑，上、下背模與左上擠壓模、左下擠壓模、右上擠壓模和右下擠 壓模設有相配合的斜面，上、下背模設有變形腔，左上擠壓模、左下擠壓模、右上擠壓模和右 下擠壓模均設有截面為弧形的型腔，將管件的彎頭兩側直管放入擠壓模型腔中，上、下擠壓 模合模夾緊兩直段管部分，推動兩側的擠壓模向內移動，同時上、下背模向后移動，彎頭部 做自由變形直到形成彎曲半徑為R2的180°彎頭；將管件再放入整形模具：整形模具包括 上、下模塊，上、下模塊均設有U形型腔，U形型腔彎頭段的型腔為近似半圓形，該處型腔的 最大深度略小于其寬度的一半，管件被擠壓進入上、下模塊合模后的型腔，完成整形，將彎 頭段整形至彎曲半徑R2，R0〈R2〈 R1。
3. 根據權利要求1或2所述的薄壁小彎曲半徑U形彎管的制作工藝，其特征在于：管 件正、反向兩次被擠壓進入上、下模塊合模后的型腔，進行整形。
【文檔編號】B21C37/15GK104438433SQ201410597788
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】張俊, 楊軍, 王冬平, 奚旭, 李 東, 李海兵 申請人:東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司