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碳鋼無(wú)縫彎頭推制工藝及成型過(guò)程

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最后更新：	2017-04-19 15:39
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公司基本資料信息

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推制是利用合適的芯棒通過(guò)中頻加熱，邊推邊成型的工藝方法。該碳鋼無(wú)縫彎頭工藝在成型過(guò)程中存在擴(kuò)管過(guò)程，彎頭的內(nèi)弧壁厚較難保證。工藝流程為：下料一裝料一中頻加熱一推制一校口一半成品檢驗(yàn)一熱處理一機(jī)加工一成品檢驗(yàn)一油漆包裝。推制彎頭幾何形狀的主參數(shù)有曲率半徑、與曲率半徑圓垂直的截面不圓度及壁厚。
影響碳鋼彎頭幾何形狀的工藝參數(shù)有：推制用坯料的材質(zhì)、壁厚和外徑、芯棒頭的材質(zhì)及形狀、加熱溫度及其分布以及推進(jìn)速度。下面分別討論各工藝參數(shù)對(duì)推制彎頭幾何形狀的影響。
(1)推制彎頭用坯料的材質(zhì)、壁厚和外徑對(duì)碳鋼無(wú)縫彎頭幾何形狀的影響火力發(fā)電行業(yè)常用推制彎頭的材質(zhì)有WB36和A335P22等。WB36的高溫強(qiáng)度小于A335P22的高溫強(qiáng)度，WB36的高溫塑性小于A335P22的高溫塑性，WB36的導(dǎo)熱系數(shù)小于A335P22的導(dǎo)熱系數(shù)。故在坯料外徑、壁厚及芯棒頭形狀尺寸相同的情況下，WB36與模具的貼合性能小于A335P22.推制彎頭需要正火+回火熱處理、機(jī)加工端口，壁厚需留有燒損及機(jī)加工余量。一般余量為彎頭理論壁厚的10%~20%。彎頭壁厚b與截面直徑D比值越小，與模具的貼合性能越好，但彎頭內(nèi)弧越容易失穩(wěn)起皺。根據(jù)金屬在塑性變形時(shí)體積不變、推制成形時(shí)壁厚不變(實(shí)際微減薄)、彎頭外弧長(zhǎng)度與管坯長(zhǎng)度相等的特點(diǎn)。
如果實(shí)際選用的管坯外徑比理論計(jì)算得到的管坯外徑值小，與模具貼合性能好，但彎頭內(nèi)弧容易失穩(wěn)起皺。如果實(shí)際選用的管坯外徑比理論計(jì)算得到的管坯外徑值大，結(jié)果則正好相反。
(2)溫度及其分布對(duì)無(wú)縫碳鋼彎頭幾何形狀的影響。加熱溫度是一個(gè)重要的工藝參數(shù)，由中頻電源功率調(diào)節(jié)直接控制。對(duì)于碳鋼和合金鋼，加熱溫度的確定原則是材質(zhì)奧氏體化溫度以上，且推制時(shí)彎頭內(nèi)壁主壓應(yīng)力小于材料在此溫度下的屈服極限。材質(zhì)奧氏體化溫度越高，加熱溫度越高；材質(zhì)高溫屈服極限越高，加熱溫度越高。中頻感應(yīng)加熱，WB36鋼的最高溫度為850-900℃A335P22鋼為900-950℃A335P91材質(zhì)的加熱溫度最高點(diǎn)為900-1000℃。測(cè)溫方式為固定式遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀和手動(dòng)式遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀相結(jié)合。溫度分布是一個(gè)重要的工藝參數(shù)，由感應(yīng)圈形狀及感應(yīng)圈與芯棒頭相對(duì)位置直接控制。感應(yīng)圈形狀是主要因素，感應(yīng)圈與芯棒頭相對(duì)位置是次要因素。溫度沿芯棒頭軸向分布規(guī)律為低、中、高、中，溫度沿芯棒頭徑向分布規(guī)律為低、中、高。加熱溫度高，推制彎頭壁厚增大。
(3)芯棒頭的材質(zhì)及形狀對(duì)推制彎頭幾何形狀的影響芯棒頭材質(zhì)及形狀是一個(gè)重要的工藝參數(shù)，由設(shè)計(jì)及制造直接控制。
芯棒頭材質(zhì)一般有ZG1Cr18Ni9Ti，ZG3Cr20Ni14，ZG1Cr25Ni20Si2，ZGOCr20Ni25等，高溫強(qiáng)度及耐磨性逐漸升高，價(jià)格也是相應(yīng)升高。如果是小批量生產(chǎn)，可以選擇ZG1Crl$Ni9Ti，ZG3Cr20Ni14；如果是大批量生產(chǎn)，應(yīng)選擇ZG3Cr25Ni20Sit、ZGOCr20Ni25，但ZGOCr20Ni25價(jià)格太高，故這次試驗(yàn)芯棒頭材質(zhì)選用了ZG1Cr25Ni20Sit。芯棒頭按曲率半徑分為單曲率、雙曲率和多曲率三種。單曲率、雙曲率、多曲率芯棒，推力逐漸減小，制作成本逐漸升高。本次試驗(yàn)選雙曲率芯棒。
按截面形狀分為圓截面和橢圓截面兩種，圓截面制作簡(jiǎn)單，成本低，但推制彎頭的橢圓度及減薄率過(guò)大；橢圓截面制作復(fù)雜，成本高，但推制彎頭的橢圓度及減薄率小。有整形段芯棒制作復(fù)雜，成本高，使用時(shí)間長(zhǎng)；無(wú)整形段芯棒制作簡(jiǎn)單，成本低，但前端磨損快。按芯棒頭角度分為60“和900兩種，900芯棒多用于火焰加熱。
(4)推進(jìn)速度對(duì)推制彎頭幾何形狀的影響推進(jìn)速度作為一個(gè)重要的工藝參數(shù)，由液壓系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)直接控制。推進(jìn)速度的確定原則是彎頭內(nèi)壁主壓應(yīng)力小于材料在此溫度下的屈服極限，彎頭外壁伸長(zhǎng)率小于材料在此溫度下的最大伸長(zhǎng)率。材質(zhì)透熱系數(shù)、磁導(dǎo)率及中頻功率大，推進(jìn)速度快。推進(jìn)速度快，生產(chǎn)率提高，但推制彎頭的壁厚減薄率增大。
推制工藝成本低。但無(wú)法滿足碳鋼彎頭內(nèi)徑最小壁厚的要求。根據(jù)D5054-2006《火力發(fā)電廠汽水管道應(yīng)力計(jì)算技術(shù)規(guī)定》，彎頭任意一點(diǎn)的實(shí)測(cè)壁厚不得小于直管最小壁厚。在供熱行業(yè)和火力發(fā)電廠里推制彎頭都有一定的應(yīng)用。
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