提起管件我們大家都不陌生,在日常生活中經(jīng)常能夠接觸到,管件的用途范圍非常大,但在我國(guó)體現(xiàn)的差一些,在日本,無(wú)論是樣品或資料介紹,管件種類很多,各式各樣。如果要給管件下一個(gè)定義,我認(rèn)為凡是管材經(jīng)過(guò)深加工生產(chǎn)的產(chǎn)品都應(yīng)該屬于管件的范疇。日本確實(shí)如此。那么管件既然是管子做原料通過(guò)深加工成為一種產(chǎn)品,所以,這種產(chǎn)品具有管子和機(jī)械零件的雙重特性,是二者的結(jié)合。管子是管件所須的原材料,但管件的加工方法很多,只要是機(jī)械加工的方法,它都可以應(yīng)用。管件為什么在國(guó)外發(fā)展如此迅速,我認(rèn)為有兩個(gè)比較突出的優(yōu)點(diǎn):是可代替部分機(jī)加工產(chǎn)品,而且比機(jī)械加工件、鑄件、鍛造結(jié)構(gòu)件重量輕,節(jié)約材料;二是比機(jī)械加工產(chǎn)品節(jié)省工序、工時(shí),降低工件成本。日本材料界的資料介紹一種卡車(chē)用的連桿機(jī)械加工方法與管件法做過(guò)比較,同樣的產(chǎn)品重量用的材料重量就不同了,機(jī)械加工法是10.35kg,而用管件做這個(gè)零件則用9.32kg,節(jié)約了材料;機(jī)械加工的零件單價(jià)為240日元,若用管件則單價(jià)為140日元。所以管件法在價(jià)格上很有優(yōu)勢(shì),將近降低了50%。從性能上講,管件法要優(yōu)于機(jī)械加工法。
管件種類很多,歸納有以下幾種主要類型:
1.變直徑管件,指管端或管上某一部分直徑減?。?/p>
2.變壁厚的管件,指沿管子長(zhǎng)度方向使壁厚發(fā)生變化;
3.改變斷面的管件,根據(jù)要求,將圓形斷面變?yōu)榉叫?、橢圓形、多邊形等等;
4.彎曲管件,我們接觸比較多的,就是將直管變?yōu)椴煌拾霃降膹澒?,如彎頭、彎管等等;
5.帶凸緣和圓緣的管件,前者指管子端部向內(nèi)側(cè)或外側(cè)凸,后者指在管的圓周方向形成隆起的或凹槽的管件;
6.帶卷邊和封底類的管件,增加管端總強(qiáng)度向管的外側(cè)或內(nèi)側(cè)卷邊或?qū)⒐芗瞬糠庾〉墓芗?/p>
7.?dāng)U徑管件,按照要求將管件端部或某部位擴(kuò)大形成各種形狀的管件;
管件的加工方法也有很多種。很多還屬于機(jī)械加工類的范疇,用的多的是沖壓法、鍛壓法、滾輪加工法、滾軋法、鼓脹法、拉伸法、彎曲法、和組合加工法。管件加工是機(jī)加工和金屬壓力加工的有機(jī)結(jié)合。
現(xiàn)舉例說(shuō)明如下:
鍛壓法:用型鍛機(jī)將管子端部或一部分予以沖伸,使外徑減少,常用型鍛機(jī)有旋轉(zhuǎn)式、連桿式、滾輪式。
沖壓法:在沖床上用帶錐度的芯子將管端擴(kuò)到要求的尺寸和形狀。
滾輪法:在管內(nèi)放置芯子,外周用滾輪推壓,用于圓緣加工。
滾軋法:一般不用芯軸,適合于厚壁管內(nèi)側(cè)圓緣。
彎曲成形法:有三種方法較為常用,一種方法叫伸展法,另一種方法叫沖壓法,第三種是大家較為熟悉的滾輪法,有3-4個(gè)輥,兩個(gè)固定輥,一個(gè)調(diào)整輥,調(diào)整固定輥距,成品管件就是彎曲的。這種方法應(yīng)用的較廣,若生產(chǎn)螺旋管,曲率還可大。
鼓脹法:一種是在管內(nèi)放置橡膠,上方用沖子壓縮,使管子凸出成形;另一種方法是液壓鼓脹成形,在管子中部充入液體,靠液體壓力把管子鼓成所需要的形狀,像我們常用的波紋管的生產(chǎn)大部分用的是這種方法。
總之管件用途廣泛,種類繁多。日本生產(chǎn)方法都是特許的,有的管件生產(chǎn)方法和工藝都申報(bào)了,管件很多,大多是組合加工。我國(guó)的管件加工差距很大,舉個(gè)例子:自行車(chē)用的三通四通,在國(guó)外早在四五年就采用鼓脹成形的管頭,而我國(guó)的廠家到現(xiàn)在可能還在用焊接的方法。人們幾乎不認(rèn)識(shí)這種事物,很難接受新事物,即使有,廠家也不一定愿意改變這種工藝。我國(guó)在管件這方面發(fā)展得很慢,比較落后。
下面講一下用于管路連接的管件,如:彎頭、大小頭、三通、管帽、彎管等。這些管件主要用在石油、化工、電力、造船、建筑行業(yè)等領(lǐng)域。比如:室內(nèi)采暖管道有的要異徑連接,有的要轉(zhuǎn)向連接,有的要分流連接,它們分別可采用大小頭(國(guó)外叫異徑管)、彎頭和三通管件。當(dāng)然這些有的是鑄件,有的是由管子做原料通過(guò)加工的方法生產(chǎn)。
首先我來(lái)介紹彎頭。彎頭現(xiàn)在國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ansib16.9和16.28。該標(biāo)準(zhǔn)的外徑尺寸范圍是1/2″~ 80″,一般24″以內(nèi)的都是用無(wú)縫鋼管為原材料,26″到80″的都是用鋼板沖壓以后再焊接。壁厚大可達(dá)60mm,小到1.24mm。鋼種用的多的是碳素鋼(20#)、合金鋼和不銹鋼,共24個(gè)鋼種。鍋爐上用的crmo鋼像15cr,用量比較大。三通,外徑范圍在2.5″-60″,從26″-60″為焊接三通。壁厚28-60mm。大小頭規(guī)格范圍,常規(guī)上先說(shuō)大頭規(guī)格,再說(shuō)小頭規(guī)格,大頭小0.75″,小頭小0.5″,大頭大60″,小頭大48″,20-60″為焊接的,壁厚2.8-4.5mm。
下面我來(lái)講一下彎頭的分類方法,按它的曲率半徑來(lái)分,可分為長(zhǎng)半徑彎頭和短半徑彎頭。長(zhǎng)半徑彎頭指它的曲率半徑等于1.5倍的管子外徑,即r=1.5d。短半徑彎頭指它的曲率半徑等于管子外徑,即r=d。式中的d為彎頭直徑,r為曲率半徑。若按壓力等級(jí)來(lái)分,大約有十七種,和美國(guó)的管子標(biāo)準(zhǔn)是相同的,有:sch5s、sch10s、sch10、sch20、sch30、sch40s、std、sch40、sch60、sch80s、xs;sch80、sch100、sch120、sch140、sch160、xxs,其中常用的是std和xs兩種。按彎頭的角度分,有45o彎頭,有90o彎頭和180o彎頭。這樣一來(lái)彎頭的種類是很多的,定貨時(shí)定單常采取如下表示方法:如lr std 90o 8,表示長(zhǎng)半徑,壓力等級(jí)為std,90o的8彎頭;又如,sr xs 45o 4表示短半徑,壓力等級(jí)為xs,45o的4彎頭。以上為彎頭的大概分類情況。
三通,一般有兩種。三個(gè)口直徑相等的為等直徑三通,兩端直徑相同,但匯流端直徑與其它兩個(gè)直徑不同稱為異徑三通。表示方法如下:對(duì)于等徑三通,比如t3三通則表示外徑是3英寸的等徑三通。對(duì)于異徑三通,比如t4×4×3.5表示同徑為四英寸異徑為3.5英寸的異徑三通。壓力等級(jí)和彎頭的壓力等級(jí)都是一樣的,其規(guī)格范圍也是一樣的。
大小頭,也是這個(gè)分法。大小頭的表示方法是大頭直徑乘以小頭直徑,例如8×6表示大頭直徑是8英寸,小頭直徑是6英寸的大小頭。 管件的技術(shù)要求有以下幾點(diǎn):
幾何尺寸包括外徑、內(nèi)徑、壁厚。還要求控制曲率半徑。比如半徑長(zhǎng)度為1.5d,那么曲率半徑須在所要求的公差范圍之內(nèi)。由于這些管件大多數(shù)用于焊接,為了提高焊接質(zhì)量,端部都車(chē)成坡口,留一定的角度,帶一定的邊,這一項(xiàng)要求也比較嚴(yán),邊多厚,角度為多少和偏差范圍都有規(guī)定,幾何尺寸上比管件多了很多項(xiàng)。表面質(zhì)量和機(jī)械性能基本和管子是一樣的。為了焊接方便,和被連接的管子的鋼種是相同的。第四,就是所有的管件都要經(jīng)過(guò)表面處理,把內(nèi)外表面的氧化鐵皮通過(guò)噴丸處理噴掉,再涂上防腐漆。這既是為了出口需要,再者,在國(guó)內(nèi)也是為了方便運(yùn)輸防止銹蝕氧化,都要做這方面的工作。第五,就是對(duì)包裝的要求,對(duì)于小管件,如出口,就需要做木箱,大約1立方米,規(guī)定這種箱子中的彎頭數(shù)量大約不能超過(guò)一噸,該標(biāo)準(zhǔn)允許套裝,即大套小,但總重量一般不可超過(guò)1噸。對(duì)于大件就要單個(gè)包裝,像24″的就須單個(gè)包裝。另外就是包裝標(biāo)記,標(biāo)記是要注明尺寸、鋼號(hào)、批號(hào)、廠家商標(biāo)。在管件上要打上鋼印,并附有裝箱單和質(zhì)保書(shū)等文件。
下面我再談一下管件生產(chǎn)的工藝流程。以彎頭為倒,若做長(zhǎng)半徑彎頭,如用天管公司的管,要先選定規(guī)格,提出管料。擴(kuò)徑率,通過(guò)理論計(jì)算,一般擴(kuò)徑率在33%-35%之間,倒推回去。短半徑219mm的一般的擴(kuò)徑率為50%。選好原料后,按彎頭規(guī)格下料,再考慮曲率半徑, 比如,90°的彎頭,通過(guò)其曲率可以算出下多長(zhǎng)料可加工出90°的彎頭。通過(guò)理論計(jì)算可算出,然后以該長(zhǎng)度為定尺進(jìn)行切斷。把料進(jìn)行熱推制。推制機(jī)大家可能都看過(guò),實(shí)際很簡(jiǎn)單。它是一個(gè)牛角狀芯頭或芯棒,芯棒由細(xì)變粗,推制過(guò)程是一個(gè)擴(kuò)徑帶彎曲的過(guò)程。后邊有支撐,把下料管段穿入芯棒,后邊有一牌坊架將芯棒固定。中間有一小車(chē),小車(chē)有的通過(guò)液壓傳動(dòng),有的通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)即絲杠傳動(dòng),然后往前推小車(chē)。小車(chē)推著管子順著芯棒往前走,芯棒外有一個(gè)感應(yīng)圈,把管子加熱,加熱好,然后小車(chē)把管子推下,就加工好一個(gè)。推好后,彎頭要就此熱狀態(tài)下進(jìn)行整形。因?yàn)橛械膹濐^處理不當(dāng)后,就會(huì)扭曲,這是不允許的。另外,推頭后一般都是前端外徑大,要通過(guò)整形模進(jìn)行整形。整形模實(shí)際上是一個(gè)壓力機(jī),要有一套模具,兩個(gè)半圓弧,上下各一個(gè)。整形后的外徑就達(dá)到了成品的尺寸要求了。壁厚就以來(lái)料的壁厚進(jìn)行控制。彎頭和管子的壁厚公差都是相同的,均為±12.5%。在推制過(guò)程中,正常情況下壁厚不應(yīng)當(dāng)發(fā)生變化,但如果因?yàn)楣ぞ咴?,有的地方?huì)發(fā)生減壁現(xiàn)象,所以一般提料時(shí),壁厚要加一些余量,如彎頭是8.18mm的壁厚,一般都提8.5mm左右的管子,防止在推制時(shí)由于局部減厚而超差。整好形后,彎頭的外徑、壁厚尺寸都達(dá)到了要求。下面就進(jìn)行精整工序,經(jīng)過(guò)噴丸處理,把彎頭內(nèi)外表面的氧化鐵皮去除,把兩端進(jìn)行坡口處理以便于焊接。再經(jīng)過(guò)檢查、打鋼字、噴涂漆、包裝等工序后,就可以出廠了。以上是24″以下以無(wú)縫鋼管作為原料的彎頭生產(chǎn)方法,超過(guò)24″以后即600mm以上的,大彎頭在2.032米~2.80米之間,是用鋼板做的。把鋼板按要求裁成料后,像uoe成型,也是通過(guò)沖模沖壓沖成圓形。有兩半然后再拼合、焊接。由于焊縫的存在,所以要進(jìn)行無(wú)損探傷。由于有焊接應(yīng)力的存在,所以還要進(jìn)行熱處理。焊接彎頭多了兩道工序:一是探傷,一是熱處理。其他程序相同。
三通的生產(chǎn)工藝也基本是如此。要根據(jù)三通的不同規(guī)格進(jìn)行下料。下料后先要噴砂,要在成形前將表面的氧化鐵皮去除。成形則采用液壓鼓脹法成形。有模具,模具底部平直,上邊有凸緣孔。將管子放入后,管子用液壓缸固定,兩邊充入液體向內(nèi)凸脹,把管擠成凸字形,再把凸起處從適當(dāng)位置切除,也打成坡口。它要經(jīng)過(guò)兩次噴丸處理。由于加工過(guò)程中,有加工硬化,所以也需要熱處理。管件的生產(chǎn)工藝流程就是這些情況。
需要再說(shuō)明的是切斷,要求一定采用切管機(jī),再有鋸床,大一些的規(guī)格就采用火焰切割。無(wú)論采用什么方法,一定要保證管端平直、無(wú)毛刺、定尺準(zhǔn)確。否則,在推制過(guò)程中,管端容易破裂。推制這方面的技術(shù)問(wèn)題,在于工具設(shè)計(jì)。若設(shè)計(jì)的好,推出來(lái)的型比較正,基本符合要求。有的廢品較多,主要是由于工具問(wèn)題。設(shè)計(jì)主要是憑經(jīng)驗(yàn)。還需要有經(jīng)驗(yàn)的工人不斷修磨,才能投入正常使用。工具很重要。另外,推制現(xiàn)在都采用液壓的推制方法。液壓推制速度可調(diào)。大彎頭與小彎頭的推制速度是不同的,加熱速度也不相同。另外用液壓推制的變形也比較平穩(wěn)?,F(xiàn)在機(jī)械推制的方法已經(jīng)不很多了,加熱也比較重要。老式的加熱采用煤氣爐,把管子加熱,現(xiàn)在都改用中頻加熱。約在70年代以后我國(guó)的這種加熱方式才過(guò)關(guān)。這種方法溫度比較好控制,加熱也比較均勻。通過(guò)調(diào)節(jié)線圈的個(gè)數(shù)來(lái)控制加熱溫度。若是燒咀,就不太好控制。另外推制前要預(yù)熱。芯棒預(yù)熱后再固定管子。中頻加熱技術(shù)的采用對(duì)彎頭生產(chǎn)是很大的進(jìn)步,產(chǎn)量、質(zhì)量都有很大提高。