專利名稱：熱推擠彎頭用的角形芯頭制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋼管熱推擠彎頭工藝，特別是熱推擠彎頭的核心-角形芯頭的制造方法。
目前，石油、化工等部門使用的彎頭多在專業(yè)廠中采用沖壓、推擠等工藝生產(chǎn)，其中推擠工藝最為先進。它具有幾何精度高，尺寸穩(wěn)定、壁厚均勻、生產(chǎn)率高以及較好的機械性能等獨特的優(yōu)點，推擠彎頭工藝的核心是模具-角形芯頭，角形芯頭的結構如

圖1所示，由圓柱段(1)變形擴徑段(2)和定形段(3)所組成。圖中定形段直徑d1為要推擠彎頭的內(nèi)徑;
圓柱段直徑d2比待推擠管坯的內(nèi)徑小2～4mm圓弧面的R為要推擠彎頭的彎曲半徑加二分之一倍的d1;
α角為80～90°;
β角為25～30°;
在角形芯頭后部焊一個芯桿，組成角形芯軸。
推擠彎頭的生產(chǎn)過程如附圖2所示，推擠前，將待推擠管坯(4)從芯桿(5)尾端穿入，芯桿尾端固定，在推板(6)的作用下管坯緩慢地向前推移。當管坯前端開始進入角形芯頭(7)的變形擴徑段時，被感應環(huán)(8)(或火焰)加熱。被推擠管坯也就在此時開始產(chǎn)生熱塑性變形，在彎曲變形的同時產(chǎn)生擴徑變形，經(jīng)定形段定形后，脫離芯頭，彎頭推擠成形。彎頭推擠過程中管坯加熱溫度為600～900℃，加熱方式多采用中頻透熱。也有用火焰加熱的，彎頭的幾何尺寸取決于角形芯頭的幾何形狀，設計制造角形芯頭是推擠彎頭的核心，通常制造角形芯頭是先澆鑄成粗坯，然后經(jīng)手工修磨而成。制造芯頭用的材料，隨加熱方式不同而定。如用中頻透熱方式，材料選用具有順磁性，較高熱強度和抗高溫氧化性的奧氏體類耐熱不銹鋼。如用火焰加熱，也可選用模具鋼。
在雜志《大慶石油學院學報》1987年第二期的《推擠彎頭工藝的探討》和雜志《壓力容器》1988年第一期的《熱推法制造彎頭》的文獻中，公開了熱推擠彎頭工藝和角形芯頭的設計方法。由于芯頭形狀復雜，目前只能靠手工修磨。尚未形成完善的制作方法。因而無法保證圖1中芯頭的彎曲半徑R的尺寸和定形段d1的尺寸符合設計要求，以及芯頭軸線的平面度和對稱性。推擠出的彎頭存在漲口、橢圓、扭曲等弊病，必須經(jīng)整形工序，方能達到有關標準要求。
本發(fā)明的任務是提供一種熱推擠彎頭模具-角形芯頭的制造方法。它無須專用鑄造設備，推擠彎頭廠和普通的金屬加工廠均可制造，它能夠確保角形芯頭的幾何形狀和尺寸以及芯頭軸線的平面度和對稱性，彎頭從芯頭推出，不須整形工序，即可達到有關標準要求。
本發(fā)明的任務是以如下方式完成的將多塊具有一定幾何形狀和尺寸的鋼板重疊焊接和部分堆焊而制成角形芯頭粗坯，經(jīng)手工修磨而制成角形芯頭，其步驟如下(1)將鋼板經(jīng)車床加工成一圓環(huán)，圓環(huán)的外圓弧為要推擠彎頭內(nèi)壁的外圓弧，圓環(huán)的內(nèi)圓弧為要推擠彎頭內(nèi)壁的內(nèi)圓弧;
(2)從圓環(huán)形鋼板上割取二塊對稱的角形主芯板，它的外圓弧即為圓環(huán)形鋼板的外圓弧，它的內(nèi)圓弧在定形段內(nèi)即為圓環(huán)形鋼板的內(nèi)圓弧，在變形擴徑段內(nèi)為過渡圓弧，中間主芯板的大頭即定形段的寬度為圓環(huán)形鋼板的寬度，它的小頭即變形擴徑段起點的寬度為圓柱段的直徑;
(3)將二塊大小相等，對稱的角形主芯板疊合在一起焊接，兩板間的平面即為芯頭軸線所在的平面;
(4)從鋼板上割取多塊角形副芯板，每塊角形副芯板與主芯板的彎曲軸線重合，形狀相似，尺寸依次遞減;
(5)在焊接好的二塊角形主芯板的兩側，先依次對稱地重疊焊接角形副芯板，使其橫截面接近圓形，再與圓柱段相焊，要使兩主芯板間的平面與圓柱段軸線所在的平面重合，組成芯頭軸線所在的平面;
(6)手工修磨芯頭時，對于角形主芯板經(jīng)車床加工的內(nèi)外圓弧形基準面，要精心保護，不要輕易修磨;
(7)手工修磨時，用一組不同尺寸的模具環(huán)試套在芯頭的不同部位，首先讓模具環(huán)和主芯板的機加工面切合，以保證芯頭的曲率并校驗芯頭橫截面的圓度，特別是定形段各處應與模具環(huán)緊密切合，凹處堆焊，凸處磨去;
(8)各鋼板重疊焊接時角形芯頭前端的焊縫要留有氣孔。
本發(fā)明的優(yōu)點是，為彎頭生產(chǎn)廠提供了一種簡單、實用、經(jīng)濟的制造角形芯頭的方法。不須專用鑄造設備，可用鋼板邊角料重疊焊接，節(jié)省制作成本費，應用該方法制成的角形芯頭可確保設計要求，彎頭從芯頭推出，不須整形工序即可達到有關標準要求。
圖1是角形芯頭結構。
圖2是推擠彎頭原理。
圖3是制作角形主芯板車削加工的圓環(huán)。
圖4是角形主芯板在圓環(huán)上的下料圖。
圖5是角形主芯板拼焊圖。
圖6是角形副芯板下料尺寸的確定方法。
圖7是角形芯頭組裝焊接示意圖。
圖8是修磨用模具環(huán)。
下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步詳細的描述。
如圖3所示，將一定厚度平整的鋼板經(jīng)車床加工成圓環(huán)形。圓環(huán)的最小內(nèi)徑φ1＝2(R-d1)，圓環(huán)的最大外徑φ2＝2R，圓弧R1＝1/2d1，在圓環(huán)內(nèi)、外緣最寬一側車削倒角。
將加工好的圓環(huán)形鋼板按圖4所示下料制取二塊對稱的角形主芯板A B C D，其主芯板的外緣是圓環(huán)的外圓弧，主芯板的內(nèi)緣，在定形段內(nèi)為圓環(huán)的內(nèi)圓弧，在變形擴徑段內(nèi)為一過渡圓弧，主芯板的大頭寬度即為圓環(huán)寬，等于d1，小頭的寬度即為圓柱段直徑d2。
如圖5所示，把二塊角形主芯板倒角的一面疊合在一起焊接，焊縫高度盡可能接近R1圓弧。
角形副芯板A1B1C1D1(10)與主芯板A B C D(9)的彎曲軸線重合，形狀相似，下料板數(shù)與各尺寸的確定如圖6，兩同心圓被一組平行線所截，同一直線與外圓交點間的線段分別為AB、A1B1……，與內(nèi)圓交點間的線段分別為CD，C1D1……。AB是主芯板大頭的寬度，CD是主芯板小頭的寬度，緊靠主芯板兩側的一對副芯板兩頭的寬度分別為A1B1、C1D1其余依次類推。同心內(nèi)、外圓的直徑分別是角形芯頭圓柱段和定形段的直徑d2、d1，平行線的間距為制作角形主芯板、副芯板的厚度。
按圖7所示，在角形主芯板的兩側依次對稱焊接角形副芯板，使其橫截面接近圓形，再與圓柱段相焊，要使兩主芯板間的平面與圓柱段軸線所在的平面重合，組成芯頭軸線所在的平面，制成芯頭粗坯，各芯板之間的前端焊縫要留有氣孔，然后對角形芯頭粗坯進行手工修磨，組成角形芯頭的二塊主芯板，其機加工的內(nèi)外圓弧面要精心保護，不要輕易修磨。
按圖8所示，制作一組大小不同的模具環(huán)，在手工修磨過程中，用不同模具環(huán)試套在芯頭的不同部位，首先讓模具環(huán)和主芯板的機加工面切合，以保證芯頭的曲率并校驗芯頭橫截面的圓度，不足部分堆焊，多余部分磨去，特別是定形段各處應與模具環(huán)緊密切合。
權利要求
1.一種推擠彎頭的模具--角形芯頭的制造方法，角形芯頭由圓柱段，變形擴徑段和定形段組成，其特征是將多塊具有一定幾何形狀和尺寸的鋼板重疊焊接，制成角形芯頭粗坯，經(jīng)手工修磨而制成角形芯頭，步驟如下(1)將鋼板經(jīng)車床加工成一圓環(huán)，圓環(huán)的外圓弧為要推擠彎頭內(nèi)壁的外圓弧，圓環(huán)的內(nèi)圓弧為要推擠彎頭內(nèi)壁的內(nèi)圓?。?2)從圓環(huán)形鋼板上割取二塊對稱的角形主芯板，它的外圓弧即為圓環(huán)形鋼板的外圓弧，它的內(nèi)圓弧在定形段內(nèi)即為圓環(huán)形鋼板的內(nèi)圓弧，在變形擴徑段內(nèi)為過渡圓弧，角形主芯板的大頭即定形段的寬度為圓環(huán)形鋼板的寬度，它的小頭即變形擴徑段起點的寬度為圓柱段的直徑；(3)將二塊大小相等，對稱的角形主芯板疊合在一起焊接，兩板間的平面即為芯頭軸線所在的平面；(4)從鋼板上割取多塊角形副芯板，每塊角形副芯板與主芯板的彎曲軸線重合，形狀相似，尺寸依次遞減；(5)在焊接好的二塊角形主芯板的兩側，先依次對稱重疊焊接角形副芯板，使其橫截面接近圓形，再與圓柱段相焊，要使兩主芯板間的平面與圓柱段軸線所在的平面重合，組成芯頭軸線所在的平面；(6)手工修磨芯頭時，對于角形主芯板經(jīng)車床加工的內(nèi)外圓弧形基準面，要精心保護，不要輕易修磨；(7)手工修磨時，用一組不同尺寸的模具環(huán)試套在芯頭的不同部位，首先讓模具環(huán)和主芯板的機加工面切合，以保證芯頭的曲率并校驗芯頭橫截面的圓度，特別是定形段各處應與模具環(huán)緊密切合，凹處堆焊，凸處磨去。
全文摘要
一種熱推擠彎頭用的角形芯頭制造方法，其特征是將二塊用特定方法制成的角形主芯板和多塊副芯板重疊焊接，制成角形芯頭粗坯。然后經(jīng)手工修磨，制成角形芯頭。該方法簡便，可廣泛應用于推擠彎頭生產(chǎn)廠家和一般的機加工工廠。用該法制成的角形芯頭作模具，推出的彎頭不須整形工序，即可達到有關標準要求。
文檔編號B21C25/10GK1057977SQ91103670
公開日1992年1月22日 申請日期1991年5月28日 優(yōu)先權日1991年5月28日
發(fā)明者任長興 申請人:新疆石油管理局獨山子煉油廠