不銹鋼彎頭的生產(chǎn)工藝
不銹鋼彎頭的生產(chǎn)工藝
1概述
當(dāng)不銹鋼管道在項(xiàng)目工程的布置過程中需要改變方向或使用點(diǎn)路徑設(shè)計(jì)要求時(shí)，就需要使用不銹鋼彎頭連接，其角度有45°、90°等。彎頭成形生產(chǎn)可采用不同的方法：繞動(dòng)不銹鋼彎管成形、推彎成形以及壓彎成形等。
2不銹鋼彎頭生產(chǎn)工藝流程
不銹鋼彎頭生產(chǎn)工藝流程如下：
來料管坯一檢驗(yàn)一成形一清洗一調(diào)整一倒角一刻字一拋光一清洗一烘干一去毛刺一成品檢驗(yàn)一包裝入庫
3繞動(dòng)彎管成形
（1） 有芯彎管
有芯彎管是在彎管機(jī)上利用芯棒使管料沿彎曲胎模繞動(dòng)彎曲的成形方法。有芯彎管的工作原理如圖5-1所示，彎曲胎模4固定在彎管機(jī)主軸上并隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，不銹鋼管坯6的一端由夾持塊3壓緊在彎曲胎模上。在不銹鋼管坯與彎曲胎模的相切點(diǎn)附近，其彎曲外側(cè)裝有壓塊1，彎曲內(nèi)側(cè)裝有防皺塊5，而管坯內(nèi)部塞有芯棒2。當(dāng)彎曲胎模轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不銹鋼管坯即繞彎曲胎模逐漸彎曲成型。不銹鋼彎頭的彎曲角度由擋塊（圖中未示出）控制，當(dāng)彎曲胎模轉(zhuǎn)到不銹鋼管件要求的彎曲角度時(shí)，則碰到擋塊，使彎曲胎模停止轉(zhuǎn)動(dòng)。下面將工模具的主要零部件的設(shè)計(jì)制造予以說明。
A芯棒
芯棒是有芯彎管裝置中的重要零件，其作用是從不銹鋼管坯內(nèi)部支撐管壁，防止不銹鋼管件截面變形和管壁折皺。常見的圓頭芯棒和多球芯棒結(jié)構(gòu)形式如圖5-2所示。
圓頭式芯棒形狀簡單，制造方便。但由于芯棒與管壁接觸面積少，因此防截面變形的效果較差，通常用于要求不高的不銹鋼管件彎曲。芯棒常用3Cr2W8V材料制造，熱處理硬度為52 - 56HRC。
軟軸式多球芯棒是用一根軟軸把多個(gè)碗狀球體串接而成，可實(shí)現(xiàn)空間任意方向的擺動(dòng)，適用于薄壁管的單一、多次和空間彎曲成形的不銹鋼管件。
采用多球芯棒彎管，在彎曲后借油缸抽出芯棒過程中，還可對管件矯圓。多球芯棒的主要缺點(diǎn)是制造麻煩，芯棒材料及熱處理要求與單球芯棒相同。
在有芯棒彎管中，芯棒的形狀、尺寸及工作位置，對不銹鋼彎管質(zhì)量有較大影響。圓頭式芯棒的尺寸及進(jìn)入管內(nèi)的工作位置如圖5—3所示。
為使芯棒順利插入不銹鋼管坯內(nèi)，芯棒直徑d (mm) -般應(yīng)比管坯內(nèi)徑小0.5 -1.5mm左右，即
d=D1 - (0.5 -1.5)
芯棒的圓柱體長度L為：
L= (3-5)d
當(dāng)芯棒的直徑d大時(shí)，系數(shù)取小值，反之取大值。
芯棒的工作位置應(yīng)比彎曲中心線不多一段距離e。一般說來，e的大小應(yīng)根據(jù)不銹鋼管坯直徑、彎曲半徑和管坯內(nèi)徑與芯棒之間的間隙大小而定，然后再視生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。e值可按下式計(jì)算：
e=√2（R+D1/2）z一z2(5-1)
式中D1——管坯內(nèi)徑，nim；
R——中心層彎曲半徑，mm；
z——不銹鋼管坯內(nèi)壁與芯棒之間的間隙，mm，z=D1-d0
現(xiàn)場常用的還有一種球頭棒，其使用情況和制造難易度正好介于上述兩種芯棒之間。球頭芯棒的零件圖示于圖5-4。
B 防皺塊
靠近切點(diǎn)又未進(jìn)入彎曲變形區(qū)的不銹鋼管坯材料，其外表沒有深受彎曲胎模型槽的支撐，即使采用了芯棒，不銹鋼彎管時(shí)仍有可能在此處起皺，故應(yīng)加裝如圖5-5所示的防皺塊。防皺塊的前端呈圓弧刃口形狀，插在彎曲胎模與管坯之間，前端應(yīng)緊靠管壁和彎曲胎模的相切處，效果優(yōu)良地填補(bǔ)了彎曲胎模與不銹鋼管坯彎曲內(nèi)側(cè)之間的空隙，從而起到從外面支撐管壁、防止起皺的作用。
由于防皺塊上淺圓形凹槽與管坯外表面接觸，工作時(shí)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，故要求防皺塊的工作表面應(yīng)具有確定的硬度和較低的表面粗糙度。防皺塊一般用工具鋼或鉻鉬鋼制造，淬火后硬度達(dá)到50 - 55HRC。
C彎曲胎模
彎曲胎模是有芯彎管裝置中的另一重要零件，其半徑取決于不銹鋼彎管的彎曲半徑。但考慮到冷彎時(shí)彎管將產(chǎn)生確定的回彈量，故設(shè)計(jì)的彎曲胎模半徑應(yīng)比需要的不銹鋼彎管彎曲半徑略小些，一般可按下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，即
當(dāng)R/D =3 -4時(shí)：R1=(0.96 -0.98)R
式中R1——彎曲胎模半徑，mm；
R——彎管中心層彎曲半徑，mm;
D——管坯外徑，mm。
當(dāng)R/D較大時(shí)，取小值；當(dāng)R/D較小時(shí)，取大值，最終靠試模時(shí)修正。
彎曲胎模除了采用輪式外，還有模柱式。
無芯彎管在管接頭生產(chǎn)中基本不用。
（2）推彎
推彎是管料彎曲加工中較為常見的彎管方法，主要用于彎制彎頭。根據(jù)推彎工藝特點(diǎn)，又可分為冷推彎管和芯棒熱推彎管兩類。
冷推彎管是在普通液壓機(jī)或曲柄壓力機(jī)上借助彎管裝置對管坯進(jìn)行推彎的工藝方法，在常溫狀態(tài)下將不銹鋼直管坯壓入帶有彎曲型腔的型模中，從而形成不銹鋼彎頭。
冷推彎管裝置如圖5-8所示，主要由壓柱1、導(dǎo)向套2和彎曲型模4組成。彎曲型模由對中的兩塊拼成，以方便其型腔加工。彎管時(shí)，把管坯3放在導(dǎo)向套中定位后，壓柱下行，對管坯端口施加軸向推力，強(qiáng)迫管坯進(jìn)入彎曲型腔，從而產(chǎn)生彎曲變形。
冷推彎管適用于彎制較小彎曲半徑的不銹鋼彎頭，能彎制的小相對彎曲半徑R/D≈1.3；彎頭的截面橢圓度小(≤3%-5%)；外側(cè)管壁的減薄量小(≤9%)；彎管裝置結(jié)構(gòu)簡單，不需要一對一設(shè)備且生產(chǎn)率好。但一般要求管材的相對厚度t/D≥0.06，否則，管坯往往由于剛度差而喪失穩(wěn)定性，導(dǎo)致彎頭的內(nèi)側(cè)起皺或扭曲。
不銹鋼管件廠對于冷推彎管工藝，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(a)為了減少摩擦阻力，延長彎曲型模的使用壽命，提高不銹鋼彎頭的表面質(zhì)量，需要對管坯進(jìn)行潤滑處理。實(shí)踐證明，在不銹鋼管坯表面涂刷40 -50號機(jī)油，再涂上一層石墨粉，則可保護(hù)彎曲過程中有良好的潤滑作用。
(b)彎曲過程中，管坯端頭在軸向推力作用下容易塌癟，為此，可在管坯內(nèi)放置一個(gè)如圖5.9所示的芯子，它在彎曲過程中將隨同管彎頭一起被壓柱推出。
(c)對于不銹鋼薄壁彎頭，為防止推彎過程中失穩(wěn)起皺，應(yīng)在管坯內(nèi)裝入填充料，不僅操作方便，而且防皺效果良好。
（3） 壓彎
利用模具壓制帶直段的不銹鋼管件，優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率好，模具調(diào)整簡單。不銹鋼管件廠為了防止管壁起皺和壓扁，對于外徑為10mm以上的薄壁管，彎曲前需裝入填充料或分別從兩端放入芯頭。模具壓彎法也存在一些缺點(diǎn)，如管坯與凹、凸模開始接觸處，其管截面總會有一些畸變，使彎管質(zhì)量不夠理想。另外彎曲半徑、角度及其彎曲形狀也受到確定限制，故在生產(chǎn)中的應(yīng)用較少。圖5-10為V形管件壓彎模，圖5-l1為U形管件壓彎模，其凸模的工作表面與管坯外形相吻合，并置于左、右擺動(dòng)凹模的中間。
壓制不銹鋼彎頭是在液壓機(jī)上利用壓制胎具對管坯進(jìn)行壓彎的工藝方法，它分為熱壓和冷壓兩種，可壓制碳鋼彎頭、合金鋼彎頭、不銹鋼彎頭以及銅、鋁彎頭等。壓制的彎頭直徑為25 - 406mm，壁厚為2.5- 40mm。彎曲半徑為R≥D，一般可取R=1.5D。
1概述
當(dāng)不銹鋼管道在項(xiàng)目工程的布置過程中需要改變方向或使用點(diǎn)路徑設(shè)計(jì)要求時(shí)，就需要使用不銹鋼彎頭連接，其角度有45°、90°等。彎頭成形生產(chǎn)可采用不同的方法：繞動(dòng)不銹鋼彎管成形、推彎成形以及壓彎成形等。
2不銹鋼彎頭生產(chǎn)工藝流程
不銹鋼彎頭生產(chǎn)工藝流程如下：
來料管坯一檢驗(yàn)一成形一清洗一調(diào)整一倒角一刻字一拋光一清洗一烘干一去毛刺一成品檢驗(yàn)一包裝入庫
3繞動(dòng)彎管成形
（1） 有芯彎管
有芯彎管是在彎管機(jī)上利用芯棒使管料沿彎曲胎模繞動(dòng)彎曲的成形方法。有芯彎管的工作原理如圖5-1所示，彎曲胎模4固定在彎管機(jī)主軸上并隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，不銹鋼管坯6的一端由夾持塊3壓緊在彎曲胎模上。在不銹鋼管坯與彎曲胎模的相切點(diǎn)附近，其彎曲外側(cè)裝有壓塊1，彎曲內(nèi)側(cè)裝有防皺塊5，而管坯內(nèi)部塞有芯棒2。當(dāng)彎曲胎模轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不銹鋼管坯即繞彎曲胎模逐漸彎曲成型。不銹鋼彎頭的彎曲角度由擋塊（圖中未示出）控制，當(dāng)彎曲胎模轉(zhuǎn)到不銹鋼管件要求的彎曲角度時(shí)，則碰到擋塊，使彎曲胎模停止轉(zhuǎn)動(dòng)。下面將工模具的主要零部件的設(shè)計(jì)制造予以說明。
A芯棒
芯棒是有芯彎管裝置中的重要零件，其作用是從不銹鋼管坯內(nèi)部支撐管壁，防止不銹鋼管件截面變形和管壁折皺。常見的圓頭芯棒和多球芯棒結(jié)構(gòu)形式如圖5-2所示。
圓頭式芯棒形狀簡單，制造方便。但由于芯棒與管壁接觸面積少，因此防截面變形的效果較差，通常用于要求不高的不銹鋼管件彎曲。芯棒常用3Cr2W8V材料制造，熱處理硬度為52 - 56HRC。
軟軸式多球芯棒是用一根軟軸把多個(gè)碗狀球體串接而成，可實(shí)現(xiàn)空間任意方向的擺動(dòng)，適用于薄壁管的單一、多次和空間彎曲成形的不銹鋼管件。
采用多球芯棒彎管，在彎曲后借油缸抽出芯棒過程中，還可對管件矯圓。多球芯棒的主要缺點(diǎn)是制造麻煩，芯棒材料及熱處理要求與單球芯棒相同。
在有芯棒彎管中，芯棒的形狀、尺寸及工作位置，對不銹鋼彎管質(zhì)量有較大影響。圓頭式芯棒的尺寸及進(jìn)入管內(nèi)的工作位置如圖5—3所示。
為使芯棒順利插入不銹鋼管坯內(nèi)，芯棒直徑d (mm) -般應(yīng)比管坯內(nèi)徑小0.5 -1.5mm左右，即
d=D1 - (0.5 -1.5)
芯棒的圓柱體長度L為：
L= (3-5)d
當(dāng)芯棒的直徑d大時(shí)，系數(shù)取小值，反之取大值。
芯棒的工作位置應(yīng)比彎曲中心線不多一段距離e。一般說來，e的大小應(yīng)根據(jù)不銹鋼管坯直徑、彎曲半徑和管坯內(nèi)徑與芯棒之間的間隙大小而定，然后再視生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。e值可按下式計(jì)算：
e=√2（R+D1/2）z一z2(5-1)
式中D1——管坯內(nèi)徑，nim；
R——中心層彎曲半徑，mm；
z——不銹鋼管坯內(nèi)壁與芯棒之間的間隙，mm，z=D1-d0
現(xiàn)場常用的還有一種球頭棒，其使用情況和制造難易度正好介于上述兩種芯棒之間。球頭芯棒的零件圖示于圖5-4。
B 防皺塊
靠近切點(diǎn)又未進(jìn)入彎曲變形區(qū)的不銹鋼管坯材料，其外表沒有深受彎曲胎模型槽的支撐，即使采用了芯棒，不銹鋼彎管時(shí)仍有可能在此處起皺，故應(yīng)加裝如圖5-5所示的防皺塊。防皺塊的前端呈圓弧刃口形狀，插在彎曲胎模與管坯之間，前端應(yīng)緊靠管壁和彎曲胎模的相切處，效果優(yōu)良地填補(bǔ)了彎曲胎模與不銹鋼管坯彎曲內(nèi)側(cè)之間的空隙，從而起到從外面支撐管壁、防止起皺的作用。
由于防皺塊上淺圓形凹槽與管坯外表面接觸，工作時(shí)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，故要求防皺塊的工作表面應(yīng)具有確定的硬度和較低的表面粗糙度。防皺塊一般用工具鋼或鉻鉬鋼制造，淬火后硬度達(dá)到50 - 55HRC。
C彎曲胎模
彎曲胎模是有芯彎管裝置中的另一重要零件，其半徑取決于不銹鋼彎管的彎曲半徑。但考慮到冷彎時(shí)彎管將產(chǎn)生確定的回彈量，故設(shè)計(jì)的彎曲胎模半徑應(yīng)比需要的不銹鋼彎管彎曲半徑略小些，一般可按下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，即
當(dāng)R/D =3 -4時(shí)：R1=(0.96 -0.98)R
式中R1——彎曲胎模半徑，mm；
R——彎管中心層彎曲半徑，mm;
D——管坯外徑，mm。
當(dāng)R/D較大時(shí)，取小值；當(dāng)R/D較小時(shí)，取大值，最終靠試模時(shí)修正。
彎曲胎模除了采用輪式外，還有模柱式。
無芯彎管在管接頭生產(chǎn)中基本不用。
（2）推彎
推彎是管料彎曲加工中較為常見的彎管方法，主要用于彎制彎頭。根據(jù)推彎工藝特點(diǎn)，又可分為冷推彎管和芯棒熱推彎管兩類。
冷推彎管是在普通液壓機(jī)或曲柄壓力機(jī)上借助彎管裝置對管坯進(jìn)行推彎的工藝方法，在常溫狀態(tài)下將不銹鋼直管坯壓入帶有彎曲型腔的型模中，從而形成不銹鋼彎頭。
冷推彎管裝置如圖5-8所示，主要由壓柱1、導(dǎo)向套2和彎曲型模4組成。彎曲型模由對中的兩塊拼成，以方便其型腔加工。彎管時(shí)，把管坯3放在導(dǎo)向套中定位后，壓柱下行，對管坯端口施加軸向推力，強(qiáng)迫管坯進(jìn)入彎曲型腔，從而產(chǎn)生彎曲變形。
冷推彎管適用于彎制較小彎曲半徑的不銹鋼彎頭，能彎制的小相對彎曲半徑R/D≈1.3；彎頭的截面橢圓度小(≤3%-5%)；外側(cè)管壁的減薄量小(≤9%)；彎管裝置結(jié)構(gòu)簡單，不需要一對一設(shè)備且生產(chǎn)率好。但一般要求管材的相對厚度t/D≥0.06，否則，管坯往往由于剛度差而喪失穩(wěn)定性，導(dǎo)致彎頭的內(nèi)側(cè)起皺或扭曲。
不銹鋼管件廠對于冷推彎管工藝，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(a)為了減少摩擦阻力，延長彎曲型模的使用壽命，提高不銹鋼彎頭的表面質(zhì)量，需要對管坯進(jìn)行潤滑處理。實(shí)踐證明，在不銹鋼管坯表面涂刷40 -50號機(jī)油，再涂上一層石墨粉，則可保護(hù)彎曲過程中有良好的潤滑作用。
(b)彎曲過程中，管坯端頭在軸向推力作用下容易塌癟，為此，可在管坯內(nèi)放置一個(gè)如圖5.9所示的芯子，它在彎曲過程中將隨同管彎頭一起被壓柱推出。
(c)對于不銹鋼薄壁彎頭，為防止推彎過程中失穩(wěn)起皺，應(yīng)在管坯內(nèi)裝入填充料，不僅操作方便，而且防皺效果良好。
（3） 壓彎
利用模具壓制帶直段的不銹鋼管件，優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率好，模具調(diào)整簡單。不銹鋼管件廠為了防止管壁起皺和壓扁，對于外徑為10mm以上的薄壁管，彎曲前需裝入填充料或分別從兩端放入芯頭。模具壓彎法也存在一些缺點(diǎn)，如管坯與凹、凸模開始接觸處，其管截面總會有一些畸變，使彎管質(zhì)量不夠理想。另外彎曲半徑、角度及其彎曲形狀也受到確定限制，故在生產(chǎn)中的應(yīng)用較少。圖5-10為V形管件壓彎模，圖5-l1為U形管件壓彎模，其凸模的工作表面與管坯外形相吻合，并置于左、右擺動(dòng)凹模的中間。
壓制不銹鋼彎頭是在液壓機(jī)上利用壓制胎具對管坯進(jìn)行壓彎的工藝方法，它分為熱壓和冷壓兩種，可壓制碳鋼彎頭、合金鋼彎頭、不銹鋼彎頭以及銅、鋁彎頭等。壓制的彎頭直徑為25 - 406mm，壁厚為2.5- 40mm。彎曲半徑為R≥D，一般可取R=1.5D。
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