大型管件整徑矯圓方法
2023-09-12 08:24:25 1
專利名稱：大型管件整徑矯圓方法
技術領域：
本發明涉及一種機械加工方法，特別是整徑矯圓方法。
技術背景
近年來，隨著西氣東輸對大口徑直縫埋弧焊管的需求量日益增加，進而對大口徑直縫埋弧焊管的質量要求也逐步增高。目前，在大口徑直縫焊管成形工藝過程中，如U0E， JCOE生產工藝中，即「U成形，0成形，擴徑」以及「 J成形，C成形，0成形，擴徑」生產工藝中，主要採用擴徑工藝分段實現管坯的全長矯圓工作。其原理是利用拉力下的彎曲達到控制管壁在成形過程中回彈量的目的，即通過內置多瓣膜從內向外脹制管坯，使管坯截面成圓形，從而達到改善管坯橢圓度的目的。由於傳統機械擴徑採用多瓣膜分段脹制管坯，因此存在以下不足1、生產效率低；2、脹制過程中產生周向拉應力，使管壁組織缺陷擴大，降低鋼管的疲勞強度；3、機械擴徑裝置結構複雜，造價昂貴；4、難以實現大口徑厚壁管坯矯圓工作。發明內容
本發明的目的在於提供一種加工設備和模具簡單、審查成本低、生產效率高、加工管件品質好的大型管件縮徑矯圓方法。本發明主要通過使用截面圓弧模具或母線連成整圓的輥組使管坯截面產生彎曲、壓縮，從而控制管坯成形後卸載時的回彈量，進而控制成形後的管坯形狀質量。
本發明的具體方法如下本發明以0型直縫焊管管坯作為整徑矯圓的對象，對管坯施加周向壓應力，使管坯截面產生均勻的周向壓縮彎曲變形，從而控制其管坯最終橢圓度及截面周長，將其成形精度控制在公差允許範圍內。具體可以採用模壓整徑矯圓、錐孔模整徑矯圓、滾壓整徑矯圓三種方法之一進行整徑矯圓。
一、管坯的製作1、 根據不同管型確定其管坯壓縮係數 δ , <5的取值在0. 005 0. 015之間，由公式B = _ + ，計算出初始板料寬度i 的尺寸值。
2、校準板料寬度後，銑焊接坡口，並進行縱邊預彎。
3、將板坯送入成型機成形，根據成形方法不同可分為JCO成形，以及UO成形，使板坯成為0形。
4、對成形後管坯進行預焊、內焊、外焊處理，焊合管坯縱邊。
二、管坯的整徑矯圓1、模壓整徑矯圓將管坯置於安裝在通用壓力機的上下兩半圓弧模具之間，模具軸向寬度小於管坯長度，兩瓣模圓柱面直徑尺寸小於管坯直徑，通過壓機活動橫梁帶動上模下行徑向壓制管坯，使管坯截面產生周向壓縮實現整徑矯圓過程，待上模上行後，管坯軸向進給，其進給量根據模具縱向寬度和管坯壓制過程中未產生變形的剛端影響因素決定，模具寬度Δ/計算公式為M,式中Γ為整徑矯圓所用壓機的噸位，k為安全係數，取值區間為2 3， 為管壁厚度，σ,為管坯材料的屈服強度；然後上模下行完成管坯第二次壓制，經多道次壓製成形，依次逐步完成整管的縮徑矯圓；2、錐孔模整徑矯圓軸向對管坯施加壓力，使管坯從模具錐孔大圓端進入錐孔模具， 並連續軸向通過整體錐孔模具，錐孔錐度取值區間為3° 10°，模具錐孔小圓端直徑小於管坯直徑，大圓端直徑大於管坯直徑，從而實現整管的整徑矯圓；3、滾壓式整徑矯圓採用一組輥組，輥組的母線連成一個整圓，輥組母線所成圓弧直徑小於管坯直徑，軸向進給管坯，使管坯連續通過輥組，從而實現整管的整徑矯圓。
上述三種方法中分瓣模具截面圓弧半徑、錐孔模圓孔最小半徑以及輥組母線所組成圓弧半徑4根據式^ =β(〗-0/2確定，式中々為管的公稱直徑力加載後管坯管壁的回彈量，U的取值在0. 001 0. 005之間。
本發明與現有技術相比具有以下優點1、採用本發明的方法可以使管坯截面在壓應力作用下完成矯圓過程，有利於抑制管坯中的組織缺陷，如閉合組織微裂紋及孔洞，從而增強管件疲勞壽命，提高管件品質。
2、本發明的方法在連續的標準圓弧截面模具內完成矯圓過程，有利於改善管件的尺寸精度和形狀精度，提高管件產品的一致性。
3、本發明的方法所需的設備和模具結構簡單，對加工精度和材質要求低，可以降低生產成本。
4、本發明的具體方法中，除了模壓方式，其餘兩種方式都為連續生產，提高了管坯的整形矯圓效率，從而提高了管件的生產效率。
圖1是本發明實施例1首次整徑矯圓變形前兩瓣模與管坯位置關係示意簡圖； 圖2是圖1的縱向剖視圖；圖3是本發明例1首次整徑矯圓過程中兩瓣模與管坯全接觸狀態位置關係示意簡圖； 圖4是圖3的縱向剖視圖；圖5是本發明例1首次整徑矯圓變形後兩瓣模與管坯位置關係示意簡圖； 圖6是圖5的縱向剖視圖；圖7是本發明例2整徑矯圓過程中成形錐孔模、頂頭與管坯位置關係示意簡圖； 圖8是圖7的縱向剖視圖；圖9是本發明例3整徑矯圓過程中四輥、頂頭與管坯位置關係示意簡圖； 圖10是圖9的左視圖；圖11是本發明例3整徑矯圓過程中四輥與管坯位置關係三維軸側簡圖。
圖中1.管坯、2.模壓上模、3.模壓下模、4.錐孔模、5、頂頭、6.輥組。
具體實施方式
實施例1一、管坯的製作1、根據不同管型確定其管坯壓縮係數5 , δ的取值在0. 005 0.015之間，由公式 B = t￡)(1 + J)，計算出初始板料寬度i 的尺寸值。
2、校準板料寬度後，銑焊接坡口，並進行縱邊預彎。
3、將板坯送入成型機成形，根據成形方法不同可分為JCO成形，以及UO成形，使板坯成為0形。
4、對成形後管坯進行預焊、內焊、外焊處理，焊合管坯縱邊。
二、模壓整徑矯圓將規格為3224mmX 12000mmX20mm的板坯寬度校準銑邊後，進入成形機成形，並經預焊、內焊、外焊，得到Φ1016Χ20πιπι規格的直縫埋弧焊管管坯1。根據壓機噸位，通過計算分析，計算出模具寬度尺寸為1000mm，模具型面直徑尺寸為1014. 78mm,因此，管坯整徑矯圓過程共需要十二步矯正。首先，管坯沿軌道軸向進給 1000mm，送入安裝在壓力機上的上模2與下模3之間，如圖1、2所示，因為管坯外徑大於模具圓弧直徑，因此管坯外表面不能與模具型面完全接觸。待管坯軸向位置定位後，上模塊由壓機活動橫梁帶動下行，管坯外表面與模具型面完全貼合，管坯截面產生彎曲變形，如圖3、 4所示。之後上模繼續下行，管坯截面產生周向壓縮變形，直至管坯截面成為圓形，如圖5、6 所示。隨後上模上行，完成管坯單步整徑矯圓過程。其次，管坯依次進給1000mm，壓機逐次下行，最終完成整體管坯的整徑矯圓工作。
實施例2一、管坯的製作同實施例1。
二、錐孔模整徑矯圓將實施例1中所述焊接完成後管坯1由傳送軌道送至錐孔模4前，錐孔模小端圓孔直徑尺寸為1014. 78mm，錐孔錐度為4°，頂頭5的柱面最大尺寸為 1010mm，在頂頭5的作用下使管坯軸向通過錐孔模錐孔，如圖7、8所示。因為錐孔小圓端直徑略小於管坯直徑，而大圓端直徑大於管坯直徑，因此，在管坯在通過錐孔過程中，管坯截面首先產生彎曲變形與錐孔面完全貼合，其次產生壓縮變形，最終實現管坯的整徑矯圓工作。
實施例3一、管坯的製作同實施例1。
二、滾壓式整徑矯圓如圖9、10、11所示，由四個輥構成的輥組6的外母線組成一個圓形，圓的直徑為1014. 78mm，輥尺寸最小處直徑為500mm，將實施例1中所述焊接完成後管坯1由傳送軌道送至輥組6前，在頂頭5的作用下使管坯1通過輥組6。輥組6母線所成圓弧直徑略小於管坯直徑，因此此方法類似於例2所示方法。區別在於降低了管坯與模具之間的摩擦，即變滑動摩擦為滾動摩擦，從而提高了工作效率。
權利要求
1.一種大型管件整徑矯圓方法，其特徵是以0型直縫焊管管坯作為整徑矯圓的對象， 對管坯施加周向壓應力，使管坯截面產生均勻的周向壓縮彎曲變形，從而控制其管坯最終橢圓度及截面周長，將其成形精度控制在公差允許範圍內。
2.根據權利要求1所述的大型管件整徑矯圓方法，其特徵是採用模壓整徑矯圓、錐孔模整徑矯圓、滾壓整徑矯圓三種方法之一進行整徑矯圓。
3.根據權利要求2所述的大型管件整徑矯圓方法，其特徵是模壓整徑矯圓是將管坯置於安裝在通用壓力機的上下兩半圓弧模具之間，模具軸向寬度小於管坯長度， 兩瓣模圓柱面直徑尺寸小於管坯直徑，通過壓機活動橫梁帶動上模下行徑向壓制管坯，使管坯截面產生周向壓縮實現整徑矯圓過程，待上模上行後，管坯軸向進給，其進給量根據模具縱向寬度和管坯壓制過程中未產生變形的剛端影響因素決定，模具寬度M計算公式為=,式中τ為整徑矯圓所用壓機的噸位，k為安全係數，取值區間為2 3， 為管壁厚度，σ5為管坯材料的屈服強度；然後上模下行完成管坯第二次壓制，經多道次壓製成形，依次逐步完成整管的縮徑矯圓。
4.根據權利要求2所述的大型管件整徑矯圓方法，其特徵是錐孔模整徑矯圓是軸向對管坯施加壓力，使管坯從模具錐孔大圓端進入錐孔模具，並連續軸向通過整體錐孔模具， 錐孔錐度取值區間為3° 10°，模具錐孔小圓端直徑小於管坯直徑，大圓端直徑大於管坯直徑，從而實現整管的整徑矯圓。
5.根據權利要求2所述的大型管件整徑矯圓方法，其特徵是滾壓整徑矯圓是採用一組輥組，輥組的母線連成一個整圓，輥組母線所成圓弧直徑小於管坯直徑，軸向進給管坯， 使管坯連續通過輥組，從而實現整管的整徑矯圓。
6.根據權利要求3、4或5所述的大型管件整徑矯圓方法，其特徵是分瓣模具截面圓弧半徑、錐孔模圓孔最小半徑以及輥組母線所組成圓弧半徑A根據式民=￡)(1-4/2確定，式中々為管的公稱直徑力加載後管坯管壁的回彈量的取值在0. 001 0. 005之間。
全文摘要
本發明涉及一種大型管件整徑矯圓方法，其特徵是以O型直縫焊管管坯作為整徑矯圓的對象，對管坯施加周向壓應力，使管坯截面產生均勻的周向壓縮彎曲變形，從而控制其管坯最終橢圓度及截面周長，將其成形精度控制在公差允許範圍內。其優點是可以使管坯形狀精度和尺寸精度符合要求，管坯組織緻密，同時提高了生產效率。
文檔編號B21D3/14GK102500662SQ20111035209
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者展培培, 曹宏強, 趙軍 申請人:燕山大學