专利名称：热推挤弯头用的角形芯头制造方法
技术领域：
本发明涉及钢管热推挤弯头工艺，特别是热推挤弯头的核心-角形芯头的制造方法。
目前，石油、化工等部门使用的弯头多在专业厂中采用冲压、推挤等工艺生产，其中推挤工艺最为先进。它具有几何精度高，尺寸稳定、壁厚均匀、生产率高以及较好的机械性能等独特的优点，推挤弯头工艺的核心是模具-角形芯头，角形芯头的结构如
图1所示，由圆柱段(1)变形扩径段(2)和定形段(3)所组成。图中定形段直径d1为要推挤弯头的内径;
圆柱段直径d2比待推挤管坯的内径小2～4mm圆弧面的R为要推挤弯头的弯曲半径加二分之一倍的d1;
α角为80～90°;
β角为25～30°;
在角形芯头后部焊一个芯杆，组成角形芯轴。
推挤弯头的生产过程如附图2所示，推挤前，将待推挤管坯(4)从芯杆(5)尾端穿入，芯杆尾端固定，在推板(6)的作用下管坯缓慢地向前推移。当管坯前端开始进入角形芯头(7)的变形扩径段时，被感应环(8)(或火焰)加热。被推挤管坯也就在此时开始产生热塑性变形，在弯曲变形的同时产生扩径变形，经定形段定形后，脱离芯头，弯头推挤成形。弯头推挤过程中管坯加热温度为600～900℃，加热方式多采用中频透热。也有用火焰加热的，弯头的几何尺寸取决于角形芯头的几何形状，设计制造角形芯头是推挤弯头的核心，通常制造角形芯头是先浇铸成粗坯，然后经手工修磨而成。制造芯头用的材料，随加热方式不同而定。如用中频透热方式，材料选用具有顺磁性，较高热强度和抗高温氧化性的奥氏体类耐热不锈钢。如用火焰加热，也可选用模具钢。
在杂志《大庆石油学院学报》1987年第二期的《推挤弯头工艺的探讨》和杂志《压力容器》1988年第一期的《热推法制造弯头》的文献中，公开了热推挤弯头工艺和角形芯头的设计方法。由于芯头形状复杂，目前只能靠手工修磨。尚未形成完善的制作方法。因而无法保证图1中芯头的弯曲半径R的尺寸和定形段d1的尺寸符合设计要求，以及芯头轴线的平面度和对称性。推挤出的弯头存在涨口、椭圆、扭曲等弊病，必须经整形工序，方能达到有关标准要求。
本发明的任务是提供一种热推挤弯头模具-角形芯头的制造方法。它无须专用铸造设备，推挤弯头厂和普通的金属加工厂均可制造，它能够确保角形芯头的几何形状和尺寸以及芯头轴线的平面度和对称性，弯头从芯头推出，不须整形工序，即可达到有关标准要求。
本发明的任务是以如下方式完成的将多块具有一定几何形状和尺寸的钢板重叠焊接和部分堆焊而制成角形芯头粗坯，经手工修磨而制成角形芯头，其步骤如下(1)将钢板经车床加工成一圆环，圆环的外圆弧为要推挤弯头内壁的外圆弧，圆环的内圆弧为要推挤弯头内壁的内圆弧;
(2)从圆环形钢板上割取二块对称的角形主芯板，它的外圆弧即为圆环形钢板的外圆弧，它的内圆弧在定形段内即为圆环形钢板的内圆弧，在变形扩径段内为过渡圆弧，中间主芯板的大头即定形段的宽度为圆环形钢板的宽度，它的小头即变形扩径段起点的宽度为圆柱段的直径;
(3)将二块大小相等，对称的角形主芯板叠合在一起焊接，两板间的平面即为芯头轴线所在的平面;
(4)从钢板上割取多块角形副芯板，每块角形副芯板与主芯板的弯曲轴线重合，形状相似，尺寸依次递减;
(5)在焊接好的二块角形主芯板的两侧，先依次对称地重叠焊接角形副芯板，使其横截面接近圆形，再与圆柱段相焊，要使两主芯板间的平面与圆柱段轴线所在的平面重合，组成芯头轴线所在的平面;
(6)手工修磨芯头时，对于角形主芯板经车床加工的内外圆弧形基准面，要精心保护，不要轻易修磨;
(7)手工修磨时，用一组不同尺寸的模具环试套在芯头的不同部位，首先让模具环和主芯板的机加工面切合，以保证芯头的曲率并校验芯头横截面的圆度，特别是定形段各处应与模具环紧密切合，凹处堆焊，凸处磨去;
(8)各钢板重叠焊接时角形芯头前端的焊缝要留有气孔。
本发明的优点是，为弯头生产厂提供了一种简单、实用、经济的制造角形芯头的方法。不须专用铸造设备，可用钢板边角料重叠焊接，节省制作成本费，应用该方法制成的角形芯头可确保设计要求，弯头从芯头推出，不须整形工序即可达到有关标准要求。
图1是角形芯头结构。
图2是推挤弯头原理。
图3是制作角形主芯板车削加工的圆环。
图4是角形主芯板在圆环上的下料图。
图5是角形主芯板拼焊图。
图6是角形副芯板下料尺寸的确定方法。
图7是角形芯头组装焊接示意图。
图8是修磨用模具环。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细的描述。
如图3所示，将一定厚度平整的钢板经车床加工成圆环形。圆环的最小内径φ1＝2(R-d1)，圆环的最大外径φ2＝2R，圆弧R1＝1/2d1，在圆环内、外缘最宽一侧车削倒角。
将加工好的圆环形钢板按图4所示下料制取二块对称的角形主芯板A B C D，其主芯板的外缘是圆环的外圆弧，主芯板的内缘，在定形段内为圆环的内圆弧，在变形扩径段内为一过渡圆弧，主芯板的大头宽度即为圆环宽，等于d1，小头的宽度即为圆柱段直径d2。
如图5所示，把二块角形主芯板倒角的一面叠合在一起焊接，焊缝高度尽可能接近R1圆弧。
角形副芯板A1B1C1D1(10)与主芯板A B C D(9)的弯曲轴线重合，形状相似，下料板数与各尺寸的确定如图6，两同心圆被一组平行线所截，同一直线与外圆交点间的线段分别为AB、A1B1……，与内圆交点间的线段分别为CD，C1D1……。AB是主芯板大头的宽度，CD是主芯板小头的宽度，紧靠主芯板两侧的一对副芯板两头的宽度分别为A1B1、C1D1其余依次类推。同心内、外圆的直径分别是角形芯头圆柱段和定形段的直径d2、d1，平行线的间距为制作角形主芯板、副芯板的厚度。
按图7所示，在角形主芯板的两侧依次对称焊接角形副芯板，使其横截面接近圆形，再与圆柱段相焊，要使两主芯板间的平面与圆柱段轴线所在的平面重合，组成芯头轴线所在的平面，制成芯头粗坯，各芯板之间的前端焊缝要留有气孔，然后对角形芯头粗坯进行手工修磨，组成角形芯头的二块主芯板，其机加工的内外圆弧面要精心保护，不要轻易修磨。
按图8所示，制作一组大小不同的模具环，在手工修磨过程中，用不同模具环试套在芯头的不同部位，首先让模具环和主芯板的机加工面切合，以保证芯头的曲率并校验芯头横截面的圆度，不足部分堆焊，多余部分磨去，特别是定形段各处应与模具环紧密切合。
权利要求
1.一种推挤弯头的模具--角形芯头的制造方法，角形芯头由圆柱段，变形扩径段和定形段组成，其特征是将多块具有一定几何形状和尺寸的钢板重叠焊接，制成角形芯头粗坯，经手工修磨而制成角形芯头，步骤如下(1)将钢板经车床加工成一圆环，圆环的外圆弧为要推挤弯头内壁的外圆弧，圆环的内圆弧为要推挤弯头内壁的内圆弧；(2)从圆环形钢板上割取二块对称的角形主芯板，它的外圆弧即为圆环形钢板的外圆弧，它的内圆弧在定形段内即为圆环形钢板的内圆弧，在变形扩径段内为过渡圆弧，角形主芯板的大头即定形段的宽度为圆环形钢板的宽度，它的小头即变形扩径段起点的宽度为圆柱段的直径；(3)将二块大小相等，对称的角形主芯板叠合在一起焊接，两板间的平面即为芯头轴线所在的平面；(4)从钢板上割取多块角形副芯板，每块角形副芯板与主芯板的弯曲轴线重合，形状相似，尺寸依次递减；(5)在焊接好的二块角形主芯板的两侧，先依次对称重叠焊接角形副芯板，使其横截面接近圆形，再与圆柱段相焊，要使两主芯板间的平面与圆柱段轴线所在的平面重合，组成芯头轴线所在的平面；(6)手工修磨芯头时，对于角形主芯板经车床加工的内外圆弧形基准面，要精心保护，不要轻易修磨；(7)手工修磨时，用一组不同尺寸的模具环试套在芯头的不同部位，首先让模具环和主芯板的机加工面切合，以保证芯头的曲率并校验芯头横截面的圆度，特别是定形段各处应与模具环紧密切合，凹处堆焊，凸处磨去。
全文摘要
一种热推挤弯头用的角形芯头制造方法，其特征是将二块用特定方法制成的角形主芯板和多块副芯板重叠焊接，制成角形芯头粗坯。然后经手工修磨，制成角形芯头。该方法简便，可广泛应用于推挤弯头生产厂家和一般的机加工工厂。用该法制成的角形芯头作模具，推出的弯头不须整形工序，即可达到有关标准要求。
文档编号B21C25/10GK1057977SQ91103670
公开日1992年1月22日 申请日期1991年5月28日 优先权日1991年5月28日
发明者任长兴 申请人:新疆石油管理局独山子炼油厂