至德鋼業熱推不銹鋼彎頭成型工藝措施的改善分析

  熱推不銹鋼彎頭的制造是采用比彎頭外徑小的不銹鋼管毛坯套在一根特制的芯捧上，經套在不銹鋼管徑向的中頻感應線圈逐步加熱后，在外推力作用下。通過熱擠壓，逐漸擴徑、定徑，最終彎曲成預定半徑的不銹鋼彎頭形狀。

一、目前狀況及存在問題

  1. 常規制造工藝

    目前，國內熱推不銹鋼彎頭全部采用一段不銹鋼管推制一個彎頭的方法，制造工藝流程如下:

 編制工藝(推制工藝、料坯圖紙)→下料(用鋸床)→管坯內壁潤滑(去毛刺)→上料→熱推韌→整形(用壓力機、整型胎)→劃線+切割→熱處理(必要時)→水壓試驗(要求時)→管端坡口→尺寸檢驗→無損探傷→成品入庫。不銹鋼彎頭熱處理及水壓試驗工序可根據工程實際針對不銹鋼彎頭的性能要求而定。

 2. 熱推彎頭過程中存在的問題(短半徑不銹鋼彎頭尤其明顯〕

      a. 推制成型的半成品，不銹鋼彎頭管端口呈現馬蹄口形狀.經檢測，管口直徑和橢圓度超差、管口端面不平；

      b. 管端口內側管壁薄，壁厚減薄率超差；

      c. 在劃線+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. 生產過程中必須配備專用設備(據床、壓力機、整形胎)及下料工。

 二、 制造工藝中的消減與整合

  在常規熱推制過程中.管坯的端口在推擠力作用下不能緊貼在芯棒上，是導致出現問題a和b的主要原因，必須進行問題c中的切割，才能解決此問題。為了避免問題(a-c)的出現，通過長期的觀察發現:在用180°不銹鋼彎頭切割為兩個90°或更小角度不銹鋼彎頭時.切割位置的兩個端口比較齊整.隨后對此種切割端口進行了多次檢測，發現端口尺寸均滿足技術要求。因此，找到了解決問題的突破點:即在不銹鋼彎頭推制過程中，為保證不銹鋼彎頭毛坯始終緊貼在芯捧上，采用全料長推制，當不銹鋼彎頭半成品推出芯棒后再進行切割。

    經過多次的研究和試驗后，對常規熱推不銹鋼彎頭制造工藝進行了較大改進，改進后的制造工藝流程如下:

   編制工藝(推制工藝)→管坯內壁潤滑，上料→推制+切割→熱處理(必要時)→水壓試驗(要求時)→管端坡口→尺寸檢驗→無損探傷→成品人庫。

   改進的制造工藝流程是在常規制造工藝上進行了消減與整合，主要包括以下幾個方面。

   a. 減少下料工序

  常規熱推彎頭制造工藝的料坯為一段管坯推制一個不銹鋼彎頭，技術人員編制工藝的同時，必須預先計算單個彎頭用管坯長度(此長度是在理論計算的基礎上，根據不銹鋼彎頭規格不同及實際經驗而得出的)，出具圖紙，由下料工用專用鋸床進行切割下料、去毛刺。改進后的制造工藝減少了管坯長度的計算、圖紙的出具和下料工序。

  b. 減少整形工序

  在常規熱推不銹鋼彎頭采用的一段管坯推制一個彎頭過程中.管坯管端口由于擴徑和推擠緣故會形成馬蹄口形狀.造成管端口部分直徑和橢圓度超差、管端面不平、管端口處壁厚減薄。整形工序是使用壓力機和專用整形胎，對半成品不銹鋼彎頭管端口的直徑、橢圓度進行整形，使其達到技術標準要求。改進后的制造工藝減少了此工序。

  c. 整合“熱推制與劃線+切割”為“推側+切創”

 常規熱推工藝推制成的半成品，管端面的馬蹄口和端口處壁厚超薄使管端在坡口時工作，很大，需要進行劃線+氣切割工序，切割最一般為30-50mm左右，然后再進行坡口加工。改進后，合并“熱推制與劃線+切割”為“熱推制+切割”工序。

  d. 改進后翻造工藝的實現

  要確保改進后熱推不銹鋼彎頭制造工藝的順利實現，滿滿足以下要求:設計切割機構.保證切割工具沿半成品彎頭徑向線切割;設計同步跟蹤機構，保證切割時旋轉托盤與半成品不銹鋼彎頭保持相對靜止，即切割線在不銹鋼彎頭的同一徑向面上。

  設計了如圖所示的同步跟蹤切割機構。該機構包括支架、切割旋轉機構、旋轉托盤、同步跟蹤機構及切割機構。

   支架與固定在地面上的底座連接在一起，用于支撐其他部件;旋轉托盤的作用是通過軸線連接在支架上，以軸線為軸旋轉，并固定、支撐切割旋轉機構;切割旋轉機構的作用是使切割機構旋轉，使切割線沿不銹鋼彎頭同一徑向旋轉;同步跟蹤機構與旋轉托盤固定一起，用于跟蹤不銹鋼彎頭的運行速度，保證切割旋轉機構與不銹鋼彎頭相對靜止;切割線的作用是沿不銹鋼彎頭徑向切割位置線切割不銹鋼彎頭。

  改進后，當切割工序在熱推制過程中完成時為最佳工作狀態，此時應計算切割速度與不銹鋼彎頭行進速度之間的關系，保證切割時間小于切割開始時不銹鋼彎頭前端面到管坯的時間。

  設不銹鋼彎頭行進速度為V1，切割速度為V2,不銹鋼彎頭直徑為V2，切割開始時不銹鋼彎頭前端口外邊繚到不銹鋼管坯的弧線長為L，則應保證式(1)成立:  Dπ/V2≥L/V1     (1)

  推制機推制不銹鋼彎頭的推進速度一般為2～10 mm/s,不銹鋼彎頭在推制時經過擴徑，其行進速度為不銹鋼彎頭推進速度乘以不銹鋼彎頭半成品長度與半成品用管坯長度的比值;手動氣切割速度為7～8 mm/s(不銹鋼管厚10mm)，由于切割時不銹鋼彎頭處于高溫狀態，氣切割速度可大于7～8 mm/s.

   若公式(1)不成立，則采用以下方法來滿足切割不銹鋼彎頭所需的時問:降低不銹鋼彎頭推進速度V1;增大切割速度V2以及臨時停機。

三、制造工藝改進后的優點

  1. 采用全料長度推翻.提高了材料利用率及工作效率

   改進后，減少了下料工序，不使用鋸床進行單個不銹鋼彎頭用長度的分段下料，而直接把一定長度不銹鋼管內壁涂潤滑劑后，套人芯棒進行推制，即用一段不銹鋼管推制多個不銹鋼彎頭，減少了管坯長度的計算、圖紙的出具和下料工序，極大地提高了材料利用率及工作效率。

  2. 整合“熱推制與劃線+切留”為“推翻+切割”，使彎頭質量得到保證與提高

    采用一段不銹鋼管推制多個彎頭時.當不銹鋼彎頭推出芯棒的部分達到工藝要求角度后，用切割機構沿不銹鋼彎頭要求徑向角度線(留坡口加工甘)切割不銹鋼彎頭，切割線在不銹鋼彎頭1前端口與不銹鋼彎頭2后端口處，保證了管坯在芯棒上無斷口，切割時不銹鋼彎頭形狀尺寸已定，避免了馬蹄口形狀的形成，確保了有頭端口的質量。

  3. 減少了設備、人員投入和能源消耗

   減少了下料工序和整形工序，省去了鋸床、壓力機、整形胎等設備及下料工、整形工等人員的投人和電能消耗;整合“熱推制與劃線+切割”為“推制+切割”使常規制造工藝中的兩次冷狀態下切割改變為一次熱狀態下切割，降低了能源消耗。