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    研究小直徑高鎳合金波紋管的制造工藝

    來源:yyzzc?發布時間:2014-09-22 GMT 03:09:25
    關鍵詞:小直徑高鎳合金波紋管,合金波紋管,波紋管

      1 前言
      隨著我國金屬波紋管膨脹節市場的迅猛發展,與之相關的核心生產技術應用與必將成為業內企業關注的焦點。技術工藝的優劣直接決定企業的市場競爭力。了解金屬波紋管膨脹節生產核心技術的動向、工藝設備、技術應用對于企業提升產品技術規格,提高市場競爭力關鍵。
      目前,國內一些煉化公司使用的閥門裝置,其上均安裝有一類小直徑高鎳合金波紋管。由于該類閥門裝置采購成本比較高、采購周期長,所以實現其國產化不但具有很大的經濟價值而且還有很高的社會價值。由于此類小直徑高鎳合金波紋管尚未實現國產化,所以要實現該類閥門裝置的國產化,先開展小直徑高鎳合金波紋管的研制工作?,F在,某管件公司正在從事閥門裝置的國產化研究,該公司委托我單位對此類波紋管進行國產化研制工作。DN300系列Inconel625 波紋管是該閥門裝置的一個重要部件,選擇其中較為簡單的兩組波紋管開展研制工作。兩組波紋管的研制成功將有利于后續工作的開展。波紋管材料:鎳合金Inconel625。
      2 制造方法
      金屬波紋管的制造方法有:機械脹形、液壓成形、滾壓成形、焊接成形和電沉積成形等。液壓成形可以獲得綜合性能較好的波紋管;滾壓成形可以用來制作大直徑的波紋管;焊接成形可以獲得彈性較好的波紋管;電沉積成形可以制作小直徑和的波紋管。由于試制波紋管是閥門裝置的一個重要部件,選擇液壓成形工藝可以獲得較好的綜合性能。
      本項目波紋管要求采用液壓方法成形。 對于液壓成形的波紋管,當波紋管波高、波 距較小時,其初波壓力不僅要按內壓圓筒受力產生周向屈服考慮,還應考慮模具約束對波紋管管坯受力的影響。
      本項目波紋管為Inconel625 材料,由于該材料具有較高的屈服強度,波紋管的波高、波距均較小,波紋管單波展開長度僅34.7mm,故其成形時所需要的壓力就大。小的波高波距不僅使波紋管成形壓力過高,16mm的波距和2mm的壁厚,導致成形模具厚度不能大于6mm;且波紋管材料的壁厚大,成形回彈大,也給制造帶來了高的難度。所以需要研究一種新的制造工藝方法。
      3 模具設計
      該波紋管波距比較小,決定了成形中模片厚度不能夠太厚,但成形壓力比較高,需要對模具的設計方案需要進行論證。 
      波紋管成形模具材料包括普通碳鋼和高強合金鋼,由于高強材料在市場上難以采購,采購周期長,且制造成本比較高,所以通常選用普通碳鋼材料,材料比較容易采購,模具制造費用適中。Q345B是常用一種低合金鋼,具有較高的強度,良好的韌性和機械加工性能,材料采購周期短,制造費用適中,比較適宜用來制造波紋管成形模具, 并且已經有了廣泛的應用。
      A型模具是金屬波紋管液壓成形為常用的模具類型。由于成形力比較大,設計出的中模片大而薄。在成形過程中,大而薄的中模片除了會發生徑向變形外,容易發生模片平面彎曲變形,導致成形后兩波波形不一致。在實際生產中,發現在成形力較大的情況下,Q345B制作的小直徑中模片兩半模會發生徑向彎曲變形,雖然變形量不大,但是經過多次重復使用后,接合面間會出現較大的間隙,影響波紋管成形質量。所以,綜上所述,材質為Q235B的常用結構形式A型模具并不適合本項目波紋管的制造成形。常用結構形式Q345B 模具難以滿足需要,所以設計I型模具,使用加強環替代套盒或者螺栓組合模具,提高模具整體的結構剛度,以上述不足。
      12CrMoV是一種高強模具鋼,具有,也有的韌性和機械加工性能,是制作成形模具的理想材料,但制造周期較長,模具制造費用較高。經過兩次成形后,在波紋管過程中,液體壓力較低, 模具承受較小的應力,可采用Q345B設計模具。中模片厚度小于波紋管波距,通過將波紋管波形參數調整到需要的尺寸。
      由于波紋管直邊段外徑大于其波根直徑,通過壓制出波高稍低的邊波作為工藝波,然后將工藝波翻邊來加工出所需的直邊段。這是常用一種加工方法,但是由于波紋管直徑較小,波距較小,材料屈服和厚度較厚,翻邊加工難度很大。作者設計在成形上下模蓋加工一個臺階,臺階直徑尺寸等于工藝波的外徑,約束管坯的變形量和方向,加工出合適的工藝波,減小翻邊的難度。上下模蓋有比較大的橫截面積,具有較大的剛度和強度,選用Q345B即可滿足使用要求。
      4. 模具方案的選擇
      該型號的波紋管以前沒有制造經驗,需 要制造新模具,由于需要模具較多,從降方案試制失敗風險成本的角度出發,需要驗證模具設計方案是否可行。
      5. 波紋管成形
      為了降低成形時的壓力,減小成形模具所受應力,在成形之前對管坯進行固溶處理,降低Inconel625材料的屈服強度。
      根據波形參數計算下料尺寸、成形壓力、墊塊高度。注意在每次拆換中模片時測量波形參數,根據波紋參數調整合模墊塊高度和成形時保持高壓力的時間。 波紋管經過初波成形、再次成形、三道成形工序后完成,測量波高和波距尺寸,測量結果滿足顧客要求。
      在波紋管邊波波峰處劃線每邊留加工余量,用車床出去多余部分,然后進行翻邊, 翻出所需要的直邊段部分。
      6 結論
      通過對兩種模具進行工藝試驗,得出以下結論:厚壁Inconel625材料在生產小直徑波紋管,需要降低材料強度,提高材料韌性,降低成形模具受力;對于生產小波距厚壁波紋管,在設計成形模具,Cr12MoV/Cr12Mo1V1模具鋼是一種值得選用的材料 。

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