專利名稱：無縫叉形管成型工藝及成型模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于叉形管技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及的是一種無縫叉形管成型工藝及成型模具。
背景技術(shù)：
叉形管，亦稱三叉管、叉形三通、Y形三通，用于一根管子分叉為兩根平行管子的過渡連接，是電站鍋爐受熱部件水冷壁的重要配件。根據(jù)使用條件不同，材質(zhì)有碳鋼O0G)，合金鋼(12CrlMoV、15CrMo、P22、P91)等。水冷壁是鍋爐的主要受熱部分，它由數(shù)排鋼管組成蒸發(fā)受熱面，敷設(shè)在鍋爐爐膛的四周，叉形管即是連接這些鋼管的配件。它的內(nèi)部為流動(dòng)的水或蒸汽，外界接受鍋爐爐膛火焰的熱量。水冷壁的作用是吸收爐膛中高溫火焰或煙氣的輻射熱量，在管內(nèi)產(chǎn)生蒸汽或熱水，并降低爐墻溫度，保護(hù)爐墻。鍋爐中有40 50%甚至更多的熱量由水冷壁所吸收。由于叉形管使用條件苛刻，所以對(duì)其質(zhì)量要求相應(yīng)很高，其過渡部分和本體不得采用焊接的方式制造。傳統(tǒng)的制造工藝是采用鍛造的方法，先鍛造成毛坯，再經(jīng)過鉆孔、彎曲、機(jī)加工，共約十三道工序制成成品(如圖5所示)。不僅成型困難大，機(jī)加工工作量大， 制造周期長(zhǎng)，而且材料利用率低。由于其結(jié)構(gòu)特殊，加工中極易造成超差而使零件報(bào)廢，成品率一般在70% 80%左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種無縫叉形管成型工藝及成型模具。其以無縫鋼管為原材料，采用模具進(jìn)行成型，解決了叉形管成型難題。不僅提高了叉形管的成型質(zhì)量和成品率， 而且有效減少了制造工序，節(jié)約了材料，降低了制造成本。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是叉形管的成型工藝包括1、彎曲將無縫鋼管經(jīng)中頻加熱，制成160-200°彎頭；2、將制成的彎頭進(jìn)行整形，使彎頭的中心距基本符合叉形管中心距的尺寸；3、壓扁將整形好的毛坯壓扁，使兩個(gè)支管的管徑B >叉形管支管外徑1 2mm ；4、擠壓成型將加熱后的管坯放進(jìn)成型模具擠壓成型，使叉形管的兩個(gè)支管外徑、長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)在外弧形成鼓包；5、車削加工切去叉形管上端部圓弧凸起的蓋子后即為主管接口。上述彎曲工序中，彎頭采用中頻熱推工藝制作，彎頭外徑 叉形管支管直徑的 1. 1 1. 4倍，壁厚彡叉形管的壁厚，彎頭的展開長(zhǎng)度大于叉形管的展開長(zhǎng)度5 10mm。一種實(shí)現(xiàn)上述無縫叉形管成型工藝成型模具包括上下對(duì)稱設(shè)置的上壓板、下壓板，上立柱、下立柱，上模板、下模板及上復(fù)位彈簧、下復(fù)位彈簧，上立柱的一端與上壓板固定連接，另一端穿過上模板與一側(cè)的外模固定連接，下立柱的一端與下壓板固定連接，另一端穿過下模板與另一側(cè)的外模固定連接，在上立柱、下立柱上均設(shè)有復(fù)位彈簧，在上模板與下模板連接有固定樁，在位于芯模一側(cè)的固定樁上裝有導(dǎo)向套；成型模包括上、下外模及芯模，芯模位于上、下外模中間，上、下外模分別與上立柱、下立柱連接，芯模的外側(cè)與導(dǎo)向套固定連接。在所述成型模的兩外側(cè)分別設(shè)置有外導(dǎo)向板和內(nèi)導(dǎo)向板，其中內(nèi)導(dǎo)向板為兩塊， 對(duì)稱設(shè)置在成型模的兩外側(cè)并緊貼成型模，上端與上側(cè)外模固定連接，外側(cè)緊貼外導(dǎo)向板并在外導(dǎo)向板內(nèi)上下滑動(dòng)；外導(dǎo)向板也為兩塊，對(duì)稱設(shè)置在內(nèi)導(dǎo)向板的兩外側(cè)并緊貼內(nèi)導(dǎo)向板，下端與下模板固定連接。本發(fā)明采用無縫鋼管為原材料，利用模具在液壓機(jī)上進(jìn)行成型的方式較好解決了叉形管的成型難題，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、減少了制造工序。成型模為分體式結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，一次擠壓成型，使支管和主管同時(shí)成型；2、大大降低了配件成本。以DN50產(chǎn)品為例，鍛制工藝生產(chǎn)的叉形管價(jià)格約為900 元左右，本發(fā)明生產(chǎn)的叉形管價(jià)格僅為400元左右，成本降低50%以上；3、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更趨合理。由于采用無縫鋼管制造，降低了整體剛性，減少了設(shè)備運(yùn)行中溫度和壓力變化造成的應(yīng)力集中，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命；4、提高了成品率，節(jié)約了材料。材料利用率在80%以上，成品率在98%以上，更符合節(jié)能、環(huán)保要求。5、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。減少了繁重的鍛造工序，大大減輕了制作的勞動(dòng)強(qiáng)度，相應(yīng)也減少了噪音、煙塵等環(huán)境污染。6、成型質(zhì)量好。擠壓成型的工件外觀光滑整潔，線條流暢，尺寸符合設(shè)計(jì)要求，避免了皺褶、裂紋、凹坑、扭曲等影響產(chǎn)品質(zhì)量的缺陷。


圖1為本發(fā)明的模具結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的側(cè)視剖面3是圖1的俯視剖面圖。圖4為本發(fā)明的成型模主要部件結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖4的仰視圖。圖6為本發(fā)明成型工序示意圖.圖7為本發(fā)明一種叉形管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明彎曲工序的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明整形后毛坯的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明壓扁后毛坯的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為本發(fā)明擠壓成型后的毛坯結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、上壓板，2、上立柱，3、上復(fù)位彈簧，4、上模板，5、叉形管，6、外模，7、固定樁，8、芯模，9、導(dǎo)向套，10、下模板，11、下立柱，12、下復(fù)位彈簧，13、下壓板，14、外導(dǎo)向板， 15、內(nèi)導(dǎo)向板，16、支撐板。A、擠壓成型前的狀態(tài)示意，B、擠壓成型后的狀態(tài)示意，Al、彎頭的中心距，Bi、毛坯壓扁后的尺寸。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖，給出本發(fā)明的實(shí)施例如下如圖1結(jié)合圖2-3所示本實(shí)施例所述的一種叉形管成型模具包括上下對(duì)稱設(shè)置的上壓板1、下壓板13，上立柱2、下立柱11，上模板4、下模板10及上復(fù)位彈簧3、下復(fù)位彈簧12，上立柱2的一端與上壓板1固定連接，另一端穿過上模板4與一側(cè)的外模6固定連接，下立柱11的一端與下壓板13固定連接，另一端穿過下模板10與另一側(cè)的外模6固定連接，在上立柱2上設(shè)有上復(fù)位彈簧3，下立柱11上設(shè)有下復(fù)位彈簧12，為了保證成型時(shí)的平穩(wěn)穩(wěn)定性，上立柱2、下立柱11分別設(shè)置兩根，在每根立柱上均設(shè)有復(fù)位彈簧。上模板4 與下模板10由四根固定樁7固定連接，兩側(cè)各兩根，在位于芯模8 一側(cè)的兩根固定樁7上裝有導(dǎo)向套9。成型模位于上模板4、下模板10及固定樁7之間，該成型模為分體式結(jié)構(gòu)， 如圖4-5所示由外模6及芯模8構(gòu)成，外模6為上下兩個(gè)，其形狀與叉形管5的外側(cè)形狀相吻合，分別與上立柱2、下立柱11連接，芯模8位于外模6中間，與叉形管5的中部形狀相吻合。芯模8的外側(cè)與導(dǎo)向套9固定連接，在工作中可以隨外模動(dòng)作上下活動(dòng)。在成型模的兩外側(cè)分別設(shè)置有外導(dǎo)向板14和內(nèi)導(dǎo)向板15，用以保證外模6、芯模8的對(duì)中一致性，其中內(nèi)導(dǎo)向板15為兩塊，對(duì)稱設(shè)置在成型模的兩外側(cè)，上部與外模固定連接，下部在工作時(shí)與成型模緊貼；外導(dǎo)向板14也為兩塊，對(duì)稱設(shè)置在外導(dǎo)向板14的兩外側(cè)并緊貼內(nèi)導(dǎo)向板 15，下端與下模板10固定連接，兩側(cè)各設(shè)兩塊支撐板16加強(qiáng)固定。通過內(nèi)、外導(dǎo)向板和導(dǎo)向套筒兩種導(dǎo)向裝置，解決外模和內(nèi)模的定位問題，提高加工精度。本發(fā)明使用時(shí)，將無縫鋼管加熱后制成160 200°彎頭，壓扁至叉形管支管直徑尺寸。將成型模具放置在液壓機(jī)上，盡量對(duì)中放置，注意找正，檢查各部尺寸。將管坯加熱后放進(jìn)成型模具，操作液壓機(jī)進(jìn)行擠壓(如圖6所示)，使叉形管的兩個(gè)支管縮徑(A部分為擠壓成型前的狀態(tài)示意，B為擠壓成型后的狀態(tài)示意)，符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)彎頭圓弧的頂端鼓凸一個(gè)鼓包，在金加工時(shí)切去鼓包蓋子，開出坡口即為主管接口。擠壓過程中注意管坯變形狀況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止作業(yè)，查找原因，排除故障后再繼續(xù)工作；壓制完成后上下壓板在復(fù)位彈簧作用下恢復(fù)原位，模具張開，趁熱取出工件。成型的首件產(chǎn)品應(yīng)按質(zhì)量要求進(jìn)行尺寸、外觀檢驗(yàn)，確認(rèn)無誤后方可繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)(尺寸檢驗(yàn)應(yīng)在工件溫度降低至室溫后進(jìn)行)。按照?qǐng)D紙要求，進(jìn)行車削加工即如圖7所示的叉形管產(chǎn)品。本實(shí)施例的工藝流程如下1、彎曲將無縫鋼管經(jīng)中頻加熱，制成約160-200°彎頭(如圖8所示)。彎頭采用中頻熱推工藝制作，彎頭外徑相當(dāng)于叉形管直徑的1. 1 1. 4倍，壁厚>叉形管實(shí)際要求的壁厚，彎頭的展開長(zhǎng)度(根據(jù)彎頭展開長(zhǎng)度的特點(diǎn)，重點(diǎn)考慮內(nèi)弧的展開長(zhǎng)度)要大于叉形管的展開長(zhǎng)度5 IOmm左右。由于叉形管的中心距一般都比較小，推制彎頭在工藝允許的條件下盡量選用較小的彎曲半徑。2、整形由于受工藝的限制，彎頭的中心距“Al” 一般達(dá)不到叉形管的要求，需要將其中心距整形至叉形管要求的尺寸(如圖9所示)。如果彎頭中心距與叉形管中心距相差太多，可分兩次進(jìn)行整形。3、壓扁將整形好的毛坯壓扁，Bl >叉形管直徑，為下一部擠壓成型做準(zhǔn)備(如圖 10所示)。壓扁時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制“Bi”的尺寸，可略大于叉形管支管外徑1 2mm，不允許負(fù)差。否則在擠壓時(shí)由于失穩(wěn)產(chǎn)生褶皺，造成廢品。4、擠壓成型用上述模具擠壓成型(如圖1-5所示)。此工序是叉形管成型的關(guān)鍵工序，通過擠壓，使叉形管的兩個(gè)支管外徑、長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)要求，上端部具有圓弧凸起(如圖11所示)。具體工藝流程如下(1)安裝成型模具將模具放置在液壓機(jī)上，盡量對(duì)中放置，注意找正，檢查各部尺寸?；顒?dòng)部分應(yīng)運(yùn)動(dòng)自如，必要時(shí)可加石墨粉潤滑；(2)擠壓將管坯加熱至800 1100°C (碳鋼800 950°C，合金鋼950 1100°C )
放進(jìn)成型模具，操作液壓機(jī)進(jìn)行擠壓，擠壓過程中注意管坯變形狀況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止作業(yè)，查找原因，排除故障后再繼續(xù)工作；(3)退料壓制完成后上下壓板在復(fù)位彈簧作用下恢復(fù)原位，模具張開，趁熱取出工件；(4)首件檢驗(yàn)成型的首件產(chǎn)品應(yīng)按質(zhì)量要求進(jìn)行尺寸、外觀檢驗(yàn)，確認(rèn)無誤后方可繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)。尺寸檢驗(yàn)應(yīng)在工件溫度降低至室溫后進(jìn)行。5、車削加工(如合金鋼產(chǎn)品，金加工前應(yīng)按要求進(jìn)行熱處理)。切去叉形管上端部圓弧凸起蓋子后即形成主管接口，并按圖紙要求車削全部坡口。
權(quán)利要求
1.一種無縫叉形管成型工藝，其特征是叉形管成型工藝包括以下步驟(1)、彎曲將無縫鋼管經(jīng)中頻加熱，制成160-200°彎頭；(2)、將制成的彎頭進(jìn)行整形，使彎頭的中心距基本符合叉形管中心距的尺寸；(3)、壓扁將整形好的毛坯壓扁，使兩個(gè)支管的管徑B>叉形管支管外徑1 2mm ；(4)、擠壓成型將加熱后的管坯放進(jìn)成型模具擠壓成型，使叉形管的兩個(gè)支管外徑、長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)在外弧形成鼓包；(5)、車削加工切去叉形管上端部圓弧凸起的蓋子后即為主管接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫叉形管成型工藝，其特征是在所述的彎曲工序中，彎頭采用中頻熱推工藝制作，彎頭外徑 叉形管支管直徑的1. 1 1.4倍，壁厚>叉形管的壁厚，彎頭的展開長(zhǎng)度大于叉形管的展開長(zhǎng)度5 10mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫叉形管成型工藝，其特征是所述壓扁工序中，壓扁后的毛坯尺寸Bl彡叉形管直徑1 2mm。
4.一種實(shí)現(xiàn)上述無縫叉形管成型工藝的成型模具，其特征是成型模具包括上下對(duì)稱設(shè)置的上壓板(1)、下壓板(13)，上立柱O)、下立柱(11)，上模板G)、下模板(10)及上復(fù)位彈簧(3)、下復(fù)位彈簧(12)，上立柱的一端與上壓板固定連接，另一端穿過上模板與一側(cè)的外模固定連接，下立柱的一端與下壓板固定連接，另一端穿過下模板與另一側(cè)的外模固定連接，在上立柱、下立柱上均設(shè)有復(fù)位彈簧，在上模板與下模板連接有固定樁(7)，在位于芯模一側(cè)的固定樁上裝有導(dǎo)向套(9)；成型模包括上、下外模(6)及芯模(8)，芯模位于上、 下外模中間，上、下外模分別與上立柱、下立柱連接，芯模的外側(cè)與導(dǎo)向套固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無縫叉形管成型模具，其特征是在所述成型模的兩外側(cè)分別設(shè)置有外導(dǎo)向板(14)和內(nèi)導(dǎo)向板(15)，其中內(nèi)導(dǎo)向板為兩塊，對(duì)稱設(shè)置在成型模的兩外側(cè)并緊貼成型模，上端與上側(cè)外模(6)固定連接，外側(cè)緊貼外導(dǎo)向板并在外導(dǎo)向板(15)內(nèi)上下滑動(dòng)；外導(dǎo)向板(14)也為兩塊，對(duì)稱設(shè)置在內(nèi)導(dǎo)向板(1 的兩外側(cè)并緊貼內(nèi)導(dǎo)向板 (14)，下端與下模板(10)固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無縫叉形管成型模具，其特征是所述的上立柱O)、下立柱 (11)分別設(shè)置兩根，在每根立柱上均設(shè)有復(fù)位彈簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無縫叉形管成型模具，其特征是所述的固定樁(7)為四根。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無縫叉形管成型模具，其特征是所述的外導(dǎo)向板(14)兩側(cè)各設(shè)兩塊支撐板(16)加強(qiáng)固定。
全文摘要
本發(fā)明公開的無縫叉形管成型工藝包括以下步驟(1)彎曲將無縫鋼管經(jīng)中頻加熱，制成160-200°彎頭；(2)將制成的彎頭進(jìn)行整形，使彎頭的中心距基本符合叉形管中心距的尺寸；(3)壓扁將整形好的毛坯壓扁，使兩個(gè)支管的管徑B≥叉形管支管外徑1～2mm；(4)擠壓成型將加熱后的管坯放進(jìn)成型模具擠壓成型，使叉形管的兩個(gè)支管外徑、長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)要求，同時(shí)在外弧形成鼓包；(5)車削加工切去叉形管上端部圓弧凸起的蓋子后即為主管接口。其以無縫鋼管為原材料，采用模具進(jìn)行成型，解決了叉形管成型難題。不僅提高了叉形管的成型質(zhì)量和成品率，而且有效減少了制造工序，節(jié)約了材料，降低了制造成本。
文檔編號(hào)B21C37/28GK102266876SQ20111018411
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者張利旭, 張珂 申請(qǐng)人:偃師華科管件有限責(zé)任公司