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不鏽鋼彎頭壓製工藝改進

更新时间:2019-11-10 13:49人气:4145
不鏽鋼彎頭因其具有很好的耐腐蝕性能而被廣泛的用於石油化工 、儀器儀表 、食品等行業。對於專業管件生產廠家來說,不鏽鋼彎頭作為一種高附加值的產品,其質量的好壞,產量的高低直接影響著企業的效益。而目前國內的各個管件生產廠在加工不鏽鋼彎頭時均采用的是徑向冷壓生產工藝 ,采用這類工藝首要是考慮到不鏽鋼管件的伸長率較高,同時具有熱脆性的特點。但在實際生產過程中我們發現存在著一些弊端:① 彎頭成形效果不好,管件易產生凹陷,增加修複量,加大了修複用度。②模具不易拆裝 ,增加輔助工時,降低了生產效率。以上題目嚴重影響了產品的質量和產量。為此,我公司於2000年初組織技術攻關,采用軸向冷壓工藝生產不鏽鋼彎頭,取得了十分明顯的效果。1.徑向冷壓工藝道理決定鋼材塑性變形的首要身分是伸長率 ,不鏽鋼管材(例如1Crl8Ni9Ti)的伸長率為45% ,而碳鋼管材(例如20鋼)的伸長率為25%  ,是以不鏽鋼具有良好的冷壓塑性變形特征。我公司以往采用的是目前國內普遍采用的徑向冷壓工藝,彎頭的壓製過程大致如下:油壓機的壓力沿著管件表麵徑向自上而下起感化,管節的短邊朝上,長邊朝下,在管節中裝進芯子 , 管El插進馬蹄,管節架放鄙人胎具上。壓製時上胎具自上而下地壓製管子,管子發生相應的變形。具體的壓製情況其變形特征大體上回納為以下幾點:(1)外圓弧管壁(除管口外)處在拉伸變形範圍 ,其變形規律為中部成圓弧,兩個側翼拉平直。(2)內圓弧管壁(除管口外)受到擠壓,其彎曲變形始終是中部形成凹弧,兩個側翼起鼓凸。(3)管口內弧的變形處於擠壓狀況形成凹弧2.題目分析在實際生產過程中發現,采用該項工藝存在以下幾個題目。(1)為保證彎頭成形充分,工藝上要求在壓製時管節內必須放進芯子及馬蹄 ,其結構複雜,加工較為困難。(2)從管子的變形特性中可以看出 ,彎曲力是沿著管件表麵的徑向起感化的,在管件表麵所產生的應力很大,使圖1中管內未填充段產生凹陷,導致彎頭一次成形不好,增加了修複時間和用度。(3)在壓製過程中由於管子內、外弧的側翼易產生鼓凸和凹陷,使放在管子內部的芯子及馬蹄在壓製完成後不易取出,增加了消耗在取芯子上的輔助時間 ,降低了生產效率。通過以上的分析可以看出,該工藝無法避免地會出現以上缺陷,而假如其變形是沿著軸向進行的,則可在成形方麵較好地解決這一題目 ,是以,可考慮采用軸向壓製工藝。1.理論根據(1)建立力學模型 徑向冷壓力學模型如圖2所示,徑向冷壓模型可簡化為簡支梁的形式,圖2 徑I'01冷壓力學模型圖中q值為40t,其撓度公式為(警 )9。13 x/(120EJ)當 =1/2 Z時,fl=flt4~fi:f1 =麗ql l"了(其中 = /1)軸向冷壓力學模型如圖3所示。軸向冷壓是指壓頭對管節的感化力方向在管節的軸線方向上,而實際的彎曲力為壓力與模具對其反感化力的協力,是以,其力學模型可簡化為懸臂梁的形式,其撓度公式為:f2 = 11 q214/(192EJ)圖3 軸向冷壓力學模型(2)兩種力學模型的比較 在兩種情況下,管件的最大撓度相等,即有:f。 :f=是以得: l/a2=M1/M2 ql/q2=7.5由此可以看出 ,徑向壓製所產生的內應力約是軸向壓製的7.5倍,在壓製時使得管內未填充段的管件表麵更易產生凹陷,所以,采用軸向壓製可在很大程度上避免這類缺陷的產生。2.軸向壓製工藝的確定(1)模具的設計模具作為不鏽鋼彎頭冷壓工藝中的一個首要工藝要素,其設計公道與否將直接影響到彎頭的質量。是以,冷壓不鏽鋼彎頭的模具設計必須符合管子彎曲變形規律,滿足於冷加工的金屬塑性變形特點,同時必須作到簡便易做,裝配精確,操縱可靠,使用靈活,符合安全和經濟要求。基於上述啟事,考慮到壓力是沿管子的軸線方向起感化這一特點,我們提出了冷壓不鏽鋼彎頭的軸向壓製模具設計方案,如圖4所示 。圖中導向套的感化是防止管子在受壓時沿徑向凸鼓;而前端口部中的芯子則是為了防止管子內弧在推出段發生凹陷而配備的;考慮到不鏽鋼管材的回彈現象,實際模具的彎曲半徑Rl=2D— r(r為回彈係數)。具體的工作道理是:油壓機的壓力是自上而下沿著管件端麵軸向起感化 ,管節的短邊朝出口,在管節前端口部裝進芯子,管節插進導向套。壓製時推頭自上而下的壓製管子,管子發生相應的變形。(2)下料尺寸的確定 在確定冷壓不鏽鋼彎頭的下料尺寸時必須考慮以下幾個身分:不鏽鋼彎頭的設計長度 、彎頭的端麵加工餘量和管材的拉伸和壓率,同時由於壓力是感化在管節的端麵上,是以需在管節長邊留有一定長度的直段h),以保證在壓製時管節的接口處不致發生變形。根據以上考慮可確定下料尺寸如下:外弧下料長度:X1 = 27cR 1/4 — 27cR1 /4 + 2 C1內弧下料長度:X2 = 27R2/4 + 27R2 /4 + 2’C2 -式中 尺 — — 外弧半徑;,— — 內弧半徑;— — 拉伸率;— — 壓縮率;c— — 加工餘量;D— — 管節外徑;R1= Ro+ D/2=2 D下料尺寸結構圖如圖5所示。圖5 尺寸結構圖1.新工藝的生產驗證根據以上所擬定出的工藝方案 ,我們組織進行了~57mm×4mm、90。、1.5D不鏽鋼彎頭的試生產 ,並將統計結果與之前進行了對比,如表1所示。表1 產量和一次性合格率對比表均勻班產量 壓製一次性 項目/(件/班) 合格率(%)徑向壓製工藝(原工藝) 50 45軸向壓製工藝(新工藝) 120 922.經濟效益分析(1)由於產量進步所增加的效益△S1= AD(M — C)一R= 7000×(49.6—37.2)一5000= 81 800元△S= △D =49.6 X 7 000元=347 200元(2)由於質量等級進步使單位本錢降低所增90 ‘ 鬟陵 墅墼2OO4年第7期加的效益△S2= D(C0一C1)一R= 12 000×(42.5—37.2)一5000= 58 600元(3)經濟效益總計根據以上結果可以得出:總經濟效益=81 800+347 200+58 600:487 600元我公司在采用軸向壓製工藝後其產量和質量均有了很大幅度的進步,首要表現在彎頭成形效果好,模具結構公道,操縱簡便。產品質量完全符合GB12459-1990的規定,為我公司該類產品進步市場競爭力提供了有力的保障。 相關信息1頁

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