影响推制弯头几何形状的工艺参数有:推制用坯料的材质、壁厚和外径、芯棒头的材质及形状、加热温度及其分布以及推进速度。下面分别讨论各工艺参数对推制弯头几何形状的影响。
碳钢弯头成形工艺是采用专用弯头推制机、芯模和加热装置,为了达到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、扩径和弯曲成形的过程。 碳钢弯头的变形特点是根据金属材料塑性变形前后体积不变的规律确定管坯直径,所采用的管坯的直径小于弯头直径,通过芯模来控制坯料的变形过程,使内弧处的被压缩金属流动,补充到因扩径而减薄的其它部位,从而得到壁厚均匀的碳钢弯头。
碳钢弯头成形工艺具有外形美观、壁厚均匀以及连续作业,适于大批量生产产品的特点,因而成为碳钢、合金钢弯头的主要制作方法,并也应用在某些规格的不锈钢弯头的制造中。成形过程的加热方法有中频或高频感应加热(加热圈可以是多圈或单圈)、火焰加热和反射炉加热,采用何种加热方式视成形产品要求和能源情况决定。
碳钢弯头的刚性较差,适用于压力p≤4MPa的场合;国标碳钢弯头刚性较大,适用于压力温度较高的场合。碳钢弯头成型技术基本工艺过程是:首先焊接一个横截面为多边形的多棱环壳或两端封闭的多棱扇形壳,内部冲满压力介质后,施以内压,在内压作用下横截面由多边形逐渐变成圆,最终成为一个圆形环壳。法兰密封面的型式有三种:平面型密封面,适用于压力不高、介质无毒的场合;凹凸密封面,适用于压力稍高的场合。
碳钢弯头技术适用于制造工作压力小于10MPa、碳钢弯头内径d?125mm,碳钢弯头中径D与碳钢弯头内径d比值D/d?1.5的任何碳钢弯头,而碳钢弯头中径的大小不受限制。例如可以加工碳钢弯头内径为12m,碳钢弯头中径为60m以上的大型国标碳钢弯头。国标碳钢弯头石油、天然气、化工、水电、建筑和锅炉等行业的管路系统。榫槽密封面,适用于易燃、易爆、有毒介质及压力较高的场合。垫片是一种能产生塑性变形、并具有一定强度的材料制成的圆环。
碳钢弯头(HG20600、GB/T9121、JB/T83)制作较为简单,主要适用于具有腐蚀介质的管道系统;弯头和平焊环可采用不同的材料,降低弯头成本,提高使用性能。弯头密封面有突面、凹凸面、榫槽面.
使管子与管子相互连接的零件,连接于管端。弯头上有孔眼,螺栓使两弯头紧连。弯头间用衬垫密封。弯头管件(flanged pipe fittings)指带有弯头(突缘或接盘)的管件。它可由浇铸而成(图暂缺),也可由螺纹连接或焊接构成。弯头联接(flange,joint)由一对弯头、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。垫片放在两弯头密封面之间,拧紧螺母后,垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形,并填满密封面上凹凸不平处,使联接严密不漏。弯头联接是一种可拆联接
影响推制弯头几何形状的工艺参数有:推制用坯料的材质、壁厚和外径、芯棒头的材质及形状、加热温度及其分布以及推进速度。下面分别讨论各工艺参数对推制弯头几何形状的影响。
推制弯头的芯头,都是铸造出来的,分为铸钢和铸铁的两种。两种材质各有各的好处。铸钢的比较耐用,而铸铁的用起来比较好用但是不如铸钢的耐用。
芯棒头的材质及形状对推制弯头几何形状的影响 芯棒头材质及形状是一个重要的工艺参数,由设计及制造直接控制。
芯棒头材质一般有ZG1Cr18Ni9Ti 、ZG3Cr20Ni14 、ZG1Cr25Ni20Si2 、ZG0Cr20Ni25 等,高温强度及耐磨性逐渐升高,价格也是相应升高。如果是小批量生产,可以选择ZG1Cr18Ni9Ti 、ZG3Cr20Ni14 ; 如果是大批量生产,应选择ZG3Cr25Ni20 Si2 、ZG0Cr20Ni25 ,但ZG0Cr20Ni25 价格太高,故这次试验芯棒头材质选用了ZG1Cr25Ni20 Si2 。芯棒头按曲率半径分为单曲率、双曲率和多曲率三种。单曲率、双曲率、多曲率芯棒,推力逐渐减小,制作成本逐渐升高。
火力发电行业常用推制弯头的材质有WB36 和A335P22 等。WB36 的高温强度小于A335P22 的高温强度,WB36 的高温塑性小于A335P22的高温塑性,WB36 的导热系数小于A335P22 的导热系数。故在坯料外径、壁厚及芯棒头形状尺寸相同的情况下,WB36 与模具的贴合性能小于A335P22 。
推制弯头需要正火+ 回火热处理、机加工端口,壁厚需留有烧损及机加工余量。一般余量为弯头理论壁厚的10 % ~20 %。弯头壁厚δ与截面直径D 比值越小,与模具的贴合性能越好,但弯头内弧越容易失稳起皱。根据金属在塑性变形时体积不变、推制成形时壁厚不变( 实际微减薄) 、弯头外弧长度与管坯长度相等的特点,推导出推制管坯外径公式:
式中 Dp ———管坯外径; R———弯头曲率半径;
δ———弯头壁厚;
D———弯头截面直径。
如果实际选用的管坯外径比按公式计算得到的Dp值小,与模具贴合性能好,但弯头内弧容易失稳起皱。如果实际选用的管坯外径比按公式计算得到的Dp 值大,结果则正好相反
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