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大口径弯头国内外研究现状与分析

时间：2019-08-22

大口径弯头国内外研究现状与分析
　　弯头是管路拐弯处的连接件，被广泛的应用在化工、石油、冶金、国防、轻工等工业中。生产弯头的方法有焊接、冲压、热推制等，目前国外采用热推制方法生产大口径弯头，因为它具有生产效率高，产品规格多，生产过程连续性强，易于机械化生产等优点。目前热压弯头外径为1630mm，热推弯头生产是我国近几年发展起来的新兴技术。
　　目前国内外对大口径无缝弯头成形方法的研究报道较少，也有因技术保密而没有对外公开报道。国内传统的大口径弯头成形方法为冷挤压，由于该成形方法存在局限性而逐渐被淘汰，国外由于技术封锁，对大口径厚壁弯头的成形工艺方法鲜有报道。国内研究学者和技术人员通过自己的技术探索和攻关，成功攻破了热推弯头的成形工艺技术难点并成功转化成为企业的实际生产力。而对环壳液压成形弯头的工艺方法也在进一步的探索和研究中。目前针对大口径弯头的成形方法有对焊、热推弯头、冲压、液压成形、铸造等方法。下面主要介绍对焊、热推、冲压(冷挤压)、液压成形大口径弯头的工艺方法。
　　(1)对焊弯头所采用的材料一般为钢板，其工艺是将两个压制成型的焊缝弯头对接焊接。制造纵向焊缝弯头的步骤为：首先在钢板上放样，切割两块相同形状的料片，然后依次将料片放入模具中合模压制成为半个焊缝弯头(可根据需要确定是冷压还是热压成形)，将焊缝弯头对焊在一起即成为一个完整的弯头。该方法的优点是弯头口径可以任意选择，其难点是坯料形状设计，要程度的提高坯料的利用率。弯头展开放样的函数法，通过对弯头端(中)节简化、建模和数学分析，得出了有关弯头端(中)节展开图的函数表达式，提供了一种新的思想方法，实现了利用微机辅助放样下料。在焊接弯头时对焊接技术水平要求较高，要保证两个弯头的轴心一致，焊接弯头的性能要保持稳定，焊缝强度要高于母材，且要求具有一定的抗腐蚀能力。采用对焊成形弯头时，对焊接工人的技术要求较高，对焊接接头的性能要求较高，焊后会出现残余变形，焊缝处易出现问题，影响弯头的使用寿命。
　　(2)热推弯头的成形工艺是采用专用的弯头推制机、芯棒和加热装置，使套在模具上的坯料在推制机的推动下向前运动，在运动中被加热、扩经并弯曲成形的过程。热推弯头的工艺特点是：根据金属材料在塑性变形前后体积不变的规律确定管坯直径，所采用的管坯直径要小于弯头直径，通过芯棒控制坯料的变形过程，使内弧处被压缩的金属流动补偿到因扩径而减薄的其它部位，从而得到壁厚均匀的弯头。该方法成形的弯头外形美观、壁厚均匀，成形工艺可以连续作业、适于大批量生产，因而成为碳钢、合金钢弯头的主要成形方法，并且应用于成形某些规格的不锈钢弯头。
　　(3)冲压弯头成形是早应用于批量生产无缝弯头加工的成形工艺。目前，常用规格弯头价格的生产己被热推法或其他成形工艺所代替，但由于冲压弯头工艺适用于单件生产和低成本的特点，而多用于小批量、厚壁弯头的制造。弯头冲压工艺采用与弯头外径相等的管坯，使用压力机在模具中直接压制成形。在冲压前，管坯摆放在下模上，将内芯及端模装入管坯，上模向下运动开始压制，通过外模的约束和内模的支撑作用使弯头成形。
　　冲压成形的弯头外观质量不如热推工艺，这是由于冲压弯头在成形时外弧处于拉伸状态，没有其它部位多余的金属进行补偿，所以外弧处的壁厚减薄约10%左右。但由于适用于单件生产和低成本的特点，故该方法多用于小批量、厚壁弯头的制造。
　　(4)大口径弯头液压成形工艺：首先需要根据不同材质和用途焊接一个截面为多边形的多棱环壳或两端封锁的多棱扇形壳，将其内部充满压力介质施以内压，由于内压的作用，多棱壳体的截面逐渐由多边形变成圆，终形成一个圆形环壳。根据需要，一个圆形环壳可以切割成4个90°弯头或6个60°弯头或者其他规格的弯头。该工艺适用于制造弯头中径与弯头内径比大于1.5的任何规格大型推制弯头。

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