至德钢业热推不锈钢弯头成型工艺措施的改善分析

  热推不锈钢弯头的制造是采用比弯头外径小的不锈钢管毛坯套在一根特制的芯捧上，经套在不锈钢管径向的中频感应线圈逐步加热后，在外推力作用下。通过热挤压，逐渐扩径、定径，最终弯曲成预定半径的不锈钢弯头形状。

一、目前状况及存在问题

  1. 常规制造工艺

    目前，国内热推不锈钢弯头全部采用一段不锈钢管推制一个弯头的方法，制造工艺流程如下:

 编制工艺(推制工艺、料坯图纸)→下料(用锯床)→管坯内壁润滑(去毛刺)→上料→热推韧→整形(用压力机、整型胎)→划线+切割→热处理(必要时)→水压试验(要求时)→管端坡口→尺寸检验→无损探伤→成品入库。不锈钢弯头热处理及水压试验工序可根据工程实际针对不锈钢弯头的性能要求而定。

 2. 热推弯头过程中存在的问题(短半径不锈钢弯头尤其明显〕

      a. 推制成型的半成品，不锈钢弯头管端口呈现马蹄口形状.经检测，管口直径和椭圆度超差、管口端面不平；

      b. 管端口内侧管壁薄，壁厚减薄率超差；

      c. 在划线+切割工序中，一端需切例掉30~50mm不等的材料，材料利用率低;

      d. 生产过程中必须配备专用设备(据床、压力机、整形胎)及下料工。

 二、 制造工艺中的消减与整合

  在常规热推制过程中.管坯的端口在推挤力作用下不能紧贴在芯棒上，是导致出现问题a和b的主要原因，必须进行问题c中的切割，才能解决此问题。为了避免问题(a-c)的出现，通过长期的观察发现:在用180°不锈钢弯头切割为两个90°或更小角度不锈钢弯头时.切割位置的两个端口比较齐整.随后对此种切割端口进行了多次检测，发现端口尺寸均满足技术要求。因此，找到了解决问题的突破点:即在不锈钢弯头推制过程中，为保证不锈钢弯头毛坯始终紧贴在芯捧上，采用全料长推制，当不锈钢弯头半成品推出芯棒后再进行切割。

    经过多次的研究和试验后，对常规热推不锈钢弯头制造工艺进行了较大改进，改进后的制造工艺流程如下:

   编制工艺(推制工艺)→管坯内壁润滑，上料→推制+切割→热处理(必要时)→水压试验(要求时)→管端坡口→尺寸检验→无损探伤→成品人库。

   改进的制造工艺流程是在常规制造工艺上进行了消减与整合，主要包括以下几个方面。

   a. 减少下料工序

  常规热推弯头制造工艺的料坯为一段管坯推制一个不锈钢弯头，技术人员编制工艺的同时，必须预先计算单个弯头用管坯长度(此长度是在理论计算的基础上，根据不锈钢弯头规格不同及实际经验而得出的)，出具图纸，由下料工用专用锯床进行切割下料、去毛刺。改进后的制造工艺减少了管坯长度的计算、图纸的出具和下料工序。

  b. 减少整形工序

  在常规热推不锈钢弯头采用的一段管坯推制一个弯头过程中.管坯管端口由于扩径和推挤缘故会形成马蹄口形状.造成管端口部分直径和椭圆度超差、管端面不平、管端口处壁厚减薄。整形工序是使用压力机和专用整形胎，对半成品不锈钢弯头管端口的直径、椭圆度进行整形，使其达到技术标准要求。改进后的制造工艺减少了此工序。

  c. 整合“热推制与划线+切割”为“推侧+切创”

 常规热推工艺推制成的半成品，管端面的马蹄口和端口处壁厚超薄使管端在坡口时工作，很大，需要进行划线+气切割工序，切割最一般为30-50mm左右，然后再进行坡口加工。改进后，合并“热推制与划线+切割”为“热推制+切割”工序。

  d. 改进后翻造工艺的实现

  要确保改进后热推不锈钢弯头制造工艺的顺利实现，满满足以下要求:设计切割机构.保证切割工具沿半成品弯头径向线切割;设计同步跟踪机构，保证切割时旋转托盘与半成品不锈钢弯头保持相对静止，即切割线在不锈钢弯头的同一径向面上。

  设计了如图所示的同步跟踪切割机构。该机构包括支架、切割旋转机构、旋转托盘、同步跟踪机构及切割机构。

   支架与固定在地面上的底座连接在一起，用于支撑其他部件;旋转托盘的作用是通过轴线连接在支架上，以轴线为轴旋转，并固定、支撑切割旋转机构;切割旋转机构的作用是使切割机构旋转，使切割线沿不锈钢弯头同一径向旋转;同步跟踪机构与旋转托盘固定一起，用于跟踪不锈钢弯头的运行速度，保证切割旋转机构与不锈钢弯头相对静止;切割线的作用是沿不锈钢弯头径向切割位置线切割不锈钢弯头。

  改进后，当切割工序在热推制过程中完成时为最佳工作状态，此时应计算切割速度与不锈钢弯头行进速度之间的关系，保证切割时间小于切割开始时不锈钢弯头前端面到管坯的时间。

  设不锈钢弯头行进速度为V1，切割速度为V2,不锈钢弯头直径为V2，切割开始时不锈钢弯头前端口外边缭到不锈钢管坯的弧线长为L，则应保证式(1)成立:  Dπ/V2≥L/V1     (1)

  推制机推制不锈钢弯头的推进速度一般为2～10 mm/s,不锈钢弯头在推制时经过扩径，其行进速度为不锈钢弯头推进速度乘以不锈钢弯头半成品长度与半成品用管坯长度的比值;手动气切割速度为7～8 mm/s(不锈钢管厚10mm)，由于切割时不锈钢弯头处于高温状态，气切割速度可大于7～8 mm/s.

   若公式(1)不成立，则采用以下方法来满足切割不锈钢弯头所需的时问:降低不锈钢弯头推进速度V1;增大切割速度V2以及临时停机。

三、制造工艺改进后的优点

  1. 采用全料长度推翻.提高了材料利用率及工作效率

   改进后，减少了下料工序，不使用锯床进行单个不锈钢弯头用长度的分段下料，而直接把一定长度不锈钢管内壁涂润滑剂后，套人芯棒进行推制，即用一段不锈钢管推制多个不锈钢弯头，减少了管坯长度的计算、图纸的出具和下料工序，极大地提高了材料利用率及工作效率。

  2. 整合“热推制与划线+切留”为“推翻+切割”，使弯头质量得到保证与提高

    采用一段不锈钢管推制多个弯头时.当不锈钢弯头推出芯棒的部分达到工艺要求角度后，用切割机构沿不锈钢弯头要求径向角度线(留坡口加工甘)切割不锈钢弯头，切割线在不锈钢弯头1前端口与不锈钢弯头2后端口处，保证了管坯在芯棒上无断口，切割时不锈钢弯头形状尺寸已定，避免了马蹄口形状的形成，确保了有头端口的质量。

  3. 减少了设备、人员投入和能源消耗

   减少了下料工序和整形工序，省去了锯床、压力机、整形胎等设备及下料工、整形工等人员的投人和电能消耗;整合“热推制与划线+切割”为“推制+切割”使常规制造工艺中的两次冷状态下切割改变为一次热状态下切割，降低了能源消耗。