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碳钢无缝三通的成形过程

发布时间:2019-03-17
​碳钢无缝三通管成形过程中三个成形力的作用是决定成形成败的关键因素。...

碳钢无缝三通管成形过程中三个成形力的作用是决定成形成败的关键因素。三个力中,内压力的作用,一是成形,即在成形时作用在管坯的内表面,使管坯受到均匀的内部高压,支管型腔的金属通过变薄产生隆起;二是压迫管坯金属使之紧贴凹模而不发生向内弯曲或折叠等失稳。左、右挤压冲头的作用,主要是改善主管及过渡区的应力状态,使管坯金属在其作用下,向过渡区转移,否则管坯金属纯粹是在过渡区的拉伸作用下而产生流动。平衡力的作用是抵消内压力的影响,改善变形区的应力应变状态,使胀形部位的壁厚变薄趋势受到阻碍,危险变形区由支管端部中心转移到了支管端部圆角部位,使管件在良好的压应力的状态下成形。

在国标碳钢三通管成形过程中,一般认为成形的内压力值等于或稍高于材料的屈服极限。而平衡力与内压力也应保持一定的比例关系,并随内压力的增加而增加。

内压的作用效果是使整个管坯塑性区的壁厚变薄,使过渡区金属向支管型腔拉伸变形。若成形内压不足,金属的厚向压应力不够而轴向压力过大,出现失稳,管坯向内凹陷;若成形内压过大,金属在较强的拉应力作用下变形,壁厚变薄严重。

左、右挤压冲头产生的挤压力则是使主管及过渡区呈增厚趋势,若其值过大,成形内压就会相对不足,出现失稳;其值过小,则管坯变薄明显。平衡力使支管及过渡区壁厚增加。这三个作用力间应保持合理的匹配关系,并且取值应在一定的范围内。

传统的碳钢国标三通管复合挤压成形工艺,挤压冲头不但起着使管坯两端的金属向过渡区流动的作用,同时有使密闭在管内的密闭液体体积改变产生内压力的作用,所以作用在挤压冲头上的力与成形内压力间的匹配关系极为重要,是三个成形间匹配关系控制的重点。但是,在新的液压成形工艺中,管件内部的液体的超高压力是由外部的液压增压系统控制的,其大小不受挤压冲头的控制,在成形的时候,即使左右冲头不运动,只要密闭措施较好,内压力依然可以不断提高和改变,所以不需要考虑挤压冲头对内压的影响。因此挤压冲头的运动对碳钢三通管成形的影晌主要是对管坯金属流动的影响,体现为对三通管支管成形高度的影响。

无缝碳钢三通管成形工艺中,共有四个力作用:内压力,挤压力,平衡力和合模力。前三者是成形力,其大小及比例关系非常重要,直接决定着管件变形过程中的应力应变状态。在成形过程中,国标碳钢三通管件成形的内压力由外部的增压装置提供。内压均匀地作用于管件的内表面,它除了起到胀形的作用,还有防止管件内弯和折叠的作用,并产生超高压的静水压应力。挤压力F由左、右挤压冲头提供。挤压力主要起到使金属向变形的圆角过渡区转移,有利于金属的流动,从而在管件的变形过程中不断补充金属;平衡冲头提供支管端部的平衡力,它的作用是抵消管件内部液体压力对支管顶部的影响,改善支管及圆角过渡区的应力应变状态,使之处于压应力状态,将支管的顶部变平,终成为传力区。这三个力的共同作用使管坯得以在超高压静水压力下成形。

碳钢三通合模力的作用在于使两个半凹模紧闭,在成形过程中保持型腔的准确尺寸,防止内部的液体高压在管件的分模面上挤出飞边。

三通管的液压成形技术又是该项技术中应用较为广泛的部分,同时,也是液压成形技术在管件成形生产中应用较为基础的部分,该种生产方法主要是利用专门的液压系统产生高达数百甚至上千的成形压力终使碳钢三通管成形。由于此法的成形压力场分布均匀稳定,成形产品质量好,在冷成形中应用范围广,在美德日俄等国的科研机构和大型企业中得到了广泛的应用。对国标三通管液压成形技术的深入研究和对其规律的掌握将促进管件液压成形技术的快速发展和应用。


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