1250/850/850液壓脹形機脹形力控制系統(tǒng)
一黍特、前言
T型管件是工業(yè)上應(yīng)用量大面廣的一種基本管件斋垫，但其制造工藝目前主要是焊接癞烈、熱拔糯驯、塑脹等贰往。采用如上工藝生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量低下耙福，生產(chǎn)率低伊厉，勞動強度大。生產(chǎn)高質(zhì)量T型管件的最好方法目前是液壓脹形法坦冠，此工藝需要專用的液壓脹形機形耗。為了生產(chǎn)高質(zhì)量T型管件，國內(nèi)引進了一些先進的T型管件脹形機辙浑，同時也研制出類似設(shè)備激涤。西安重型機械研究所開發(fā)研制的1250/850/850型脹形機具有代表性。此機在上下左右四個方向均有油缸判呕，垂直方向的主缸為12500kN倦踢、兩側(cè)的左右水平缸各為8500kN，底部有一頂出缸為3000kN侠草。此設(shè)備設(shè)計及控制的主要特點如下：
(1)整個控制系統(tǒng)均采用微機控制辱挥，自動化程度較高，有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率边涕。
(2)此設(shè)備成形力大晤碘，故可成形T型管件的材質(zhì)、壁厚功蜓、規(guī)格范圍均較大园爷。
(3)配備有專門的放氣系統(tǒng)，保證了成形初期管件內(nèi)壓的相對穩(wěn)定。
(4)3000kN頂出缸沮念，在成形過程中可通過液流閥設(shè)定一定數(shù)值的預(yù)頂出力，從而減少和避免T型管件成形時在支管方向發(fā)生破裂验脐。
(5)配備有專門的增壓系統(tǒng)澜碎，即增壓器。它可以以1∶8的增壓方式將液壓系統(tǒng)中給出的≤25MPa的壓力增大8倍织活，使管件成形初期即處于臨界內(nèi)壓狀態(tài)P內(nèi)min嫡境，能避免內(nèi)壓過低時水平缸向前移動，管件起皺而變?yōu)閺U品稼那。同時增壓器也可設(shè)制為1∶1狀態(tài)褒饱。
1250/850/850脹形機在實際中的應(yīng)用效果卻不理想。在生產(chǎn)厚壁碳鋼管件時搞吱，成品率接近62%援儡；在生產(chǎn)薄壁銅合金T型管件時，根本無法成形硼县。觀察成形的T形件發(fā)現(xiàn)酿装，在T型件剛開始變形不久，支管就出現(xiàn)破裂晦嵌。為了弄清產(chǎn)生廢品的原因同辣，我們對影響T型件成形的因素進行了分析。
二惭载、影響T型管件成形的因素
影響T型管件成形的因素很多旱函，如材質(zhì)、管材規(guī)格描滔、成形速度棒妨、管端密封、模具光潔度及r角含长、潤滑條件等靶衍。但通過大量資料查證及實物分析發(fā)現(xiàn)，脹形過程中的脹形力大小及其控制是最關(guān)鍵的因素茎芋。不同材料和不同規(guī)格管材在成形T型件時都有一個穩(wěn)定成形區(qū)(安全區(qū))颅眶，見圖1。只有將脹形力控制到安全區(qū)內(nèi)田弥，才能成形出合格產(chǎn)品涛酗，若壓力低于安全區(qū)中的B線，就會起皺安仁，若高于安全區(qū)中的A線就會破裂［1居鸳，2］。結(jié)合圖1和銅管件產(chǎn)生廢品的具體情況可以看出，問題主要出在脹形力P內(nèi)在變形過程中是變化的常彰，軸向的壓縮使得P內(nèi)不斷升高稼乃。P內(nèi)超出圖1中A線范圍，從而造成支管破裂盼涵。1250/850/850及部分同類設(shè)備不能對成形過程中的P內(nèi)值進行動態(tài)修正和調(diào)節(jié)之仍，這是在對于P內(nèi)變化敏感的低強度、薄壁金屬管件(如銅合金管件)成形中古告，極易引起支管破裂楔答，造成廢品。因此在1250/850/850脹形機上設(shè)計合理可行的脹形力控制系統(tǒng)圣界，使變形過程中的P內(nèi)被控在某一范圍內(nèi)十分必要更假。 三、脹形力控制系統(tǒng)的兩種改進方案及使用效果
1.放氣閥端溢流法
此方案就是針對1250/850/850脹形機有放氣閥這一特點贷币，在設(shè)備的放氣閥閥座上击胜，加工排液孔及固定螺孔，同時排液孔內(nèi)裝節(jié)流塞役纹，螺孔外接普通溢流閥或進口電磁比例閥潜的。使溢流閥的兩個腔與放氣閥座的兩腔連通，從而在脹形力接近或大于P內(nèi)max值時字管，通過溢流閥排液啰挪。這里值得注意的是，液流閥排液量控制必須十分靈敏嘲叔，開啟不致造成因排液太快而使P內(nèi)突降亡呵，從而導(dǎo)致管件起皺，產(chǎn)生廢品硫戈。采用如上控制措施后锰什，開發(fā)了此設(shè)備在成形薄壁T型金屬管件方面的用途。對σb較小的銅合金丁逝，實際使用效果尤為突出汁胆，成品率高達95%以上。但其不足之處在于只適合于脹形壓力P內(nèi)max小于32MPa的T型管件脹形霜幼，而對于P內(nèi)大于32MPa的T型管件脹形時就顯得無能為力了撰类。這是因為一般的普通溢流閥及比例閥可控范圍均小于32MPa。圖2示出了脹形原理和脹形力控制實施方位庵伙。
1250/850/850脹形機的優(yōu)點之一就是帶有增壓器拼建。增壓器的增壓比為1∶8，能在管件成形初始階段建立起成形所需的200MPa以內(nèi)的初始成形最低壓力P內(nèi)min枪笆。從圖2可看出辜尝，原設(shè)備在連接增壓器與水平缸伸縮管的輸液管道中毫蚁，裝有單向閥，這就使T型管件成形時在內(nèi)壓P內(nèi)上升時無法通過溢流來降壓或穩(wěn)壓雳址。
解決T型管件成形中P內(nèi)增高時的降壓穩(wěn)壓問題析深，僅僅在伸縮管與單向閥間設(shè)計溢流裝置是不徹底的。其結(jié)果與方案一完全一樣敌痘。為此考慮去掉單向閥咨锐，在增壓器的后部設(shè)計一溢流裝置，這樣在成形過程中壓力升高時蔗括，以8∶1的方式通過增壓器轉(zhuǎn)換孵堪，在增壓器后邊的溢流裝置中得到調(diào)整撤防。此溢流裝置中選用常用的普通溢流閥或進口電磁比例閥都可滿足要求虽风。成形不同規(guī)格T型管件時，只要在操作臺上改變電磁比例閥電信號的大小寄月，就可調(diào)整溢流壓力辜膝。
采用如上方案保證了內(nèi)壓P內(nèi)可受控于≤200MPa的任何一點，即在P內(nèi)≥P內(nèi)max時立即溢流漾肮，從而避免或減少了管件因P內(nèi)≥P內(nèi)max而引起的破裂現(xiàn)象厂抖。同時P內(nèi)經(jīng)過8∶1轉(zhuǎn)換后，增壓器的尾腔壓力不會大于25MPa克懊，保證了溢流系統(tǒng)安全可靠忱辅。此設(shè)計方案的實施方位見圖2。實際使用證明谭溉，采用此設(shè)計方案后墙懂，不僅對于T型管件脹形力P內(nèi)＜32MPa的薄壁低強度合金(如銅合金、鋁合金等)管件扮念，而且對于脹形力為3～200MPa的不銹鋼损搬、碳鋼、鈦合金等高強度或厚壁T型管件柜与，成形效果均十分理想功跑，成品率在95%以上。
1250/850/850脹形機在不同控制方式下T型管件的成品率谤变，以及缺陷型式和產(chǎn)生部位如表1所列荞谬。
四、結(jié)論
(1)在T型件成形過程中要重視材質(zhì)适系、規(guī)格避纤、成形速度、潤滑條件等影響因素敬魏，同時更要重視脹形力這個重要影響因素蜂棒。
(2)1250/850/850脹形機必須控制脹形力，文中提出的兩種控制方法都可提高產(chǎn)品質(zhì)量及成品率。
(3)增壓器端溢流法使1250/850/850脹形機整機性能得到提高董株，不僅適用于高強度黑乞、厚壁T型金屬管件，同時適用于低強度膛姊、薄壁T型金屬管件的成形拟祖。
作者單位:洛陽船舶材料研究所(471039)
參考文獻
［1］石川正光.液壓ハ“ルシ”加工とその成形品.配管技術(shù)，1975(5).
［2］上田照守.液壓ハ“ルシ”加工.プレス技術(shù)擦酌，1983(3).
［3］楊雨春等.多通管塑擠脹形工藝的力學(xué)分析.鍛壓技術(shù)俱诸，1997，22(4)：26～30
T型管件是工業(yè)上應(yīng)用量大面廣的一種基本管件斋垫，但其制造工藝目前主要是焊接癞烈、熱拔糯驯、塑脹等贰往。采用如上工藝生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量低下耙福，生產(chǎn)率低伊厉，勞動強度大。生產(chǎn)高質(zhì)量T型管件的最好方法目前是液壓脹形法坦冠，此工藝需要專用的液壓脹形機形耗。為了生產(chǎn)高質(zhì)量T型管件，國內(nèi)引進了一些先進的T型管件脹形機辙浑，同時也研制出類似設(shè)備激涤。西安重型機械研究所開發(fā)研制的1250/850/850型脹形機具有代表性。此機在上下左右四個方向均有油缸判呕，垂直方向的主缸為12500kN倦踢、兩側(cè)的左右水平缸各為8500kN，底部有一頂出缸為3000kN侠草。此設(shè)備設(shè)計及控制的主要特點如下：
(1)整個控制系統(tǒng)均采用微機控制辱挥，自動化程度較高，有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率边涕。
(2)此設(shè)備成形力大晤碘，故可成形T型管件的材質(zhì)、壁厚功蜓、規(guī)格范圍均較大园爷。
(3)配備有專門的放氣系統(tǒng)，保證了成形初期管件內(nèi)壓的相對穩(wěn)定。
(4)3000kN頂出缸沮念，在成形過程中可通過液流閥設(shè)定一定數(shù)值的預(yù)頂出力，從而減少和避免T型管件成形時在支管方向發(fā)生破裂验脐。
(5)配備有專門的增壓系統(tǒng)澜碎，即增壓器。它可以以1∶8的增壓方式將液壓系統(tǒng)中給出的≤25MPa的壓力增大8倍织活，使管件成形初期即處于臨界內(nèi)壓狀態(tài)P內(nèi)min嫡境，能避免內(nèi)壓過低時水平缸向前移動，管件起皺而變?yōu)閺U品稼那。同時增壓器也可設(shè)制為1∶1狀態(tài)褒饱。
1250/850/850脹形機在實際中的應(yīng)用效果卻不理想。在生產(chǎn)厚壁碳鋼管件時搞吱，成品率接近62%援儡；在生產(chǎn)薄壁銅合金T型管件時，根本無法成形硼县。觀察成形的T形件發(fā)現(xiàn)酿装，在T型件剛開始變形不久，支管就出現(xiàn)破裂晦嵌。為了弄清產(chǎn)生廢品的原因同辣，我們對影響T型件成形的因素進行了分析。
二惭载、影響T型管件成形的因素
影響T型管件成形的因素很多旱函，如材質(zhì)、管材規(guī)格描滔、成形速度棒妨、管端密封、模具光潔度及r角含长、潤滑條件等靶衍。但通過大量資料查證及實物分析發(fā)現(xiàn)，脹形過程中的脹形力大小及其控制是最關(guān)鍵的因素茎芋。不同材料和不同規(guī)格管材在成形T型件時都有一個穩(wěn)定成形區(qū)(安全區(qū))颅眶，見圖1。只有將脹形力控制到安全區(qū)內(nèi)田弥，才能成形出合格產(chǎn)品涛酗，若壓力低于安全區(qū)中的B線，就會起皺安仁，若高于安全區(qū)中的A線就會破裂［1居鸳，2］。結(jié)合圖1和銅管件產(chǎn)生廢品的具體情況可以看出，問題主要出在脹形力P內(nèi)在變形過程中是變化的常彰，軸向的壓縮使得P內(nèi)不斷升高稼乃。P內(nèi)超出圖1中A線范圍，從而造成支管破裂盼涵。1250/850/850及部分同類設(shè)備不能對成形過程中的P內(nèi)值進行動態(tài)修正和調(diào)節(jié)之仍，這是在對于P內(nèi)變化敏感的低強度、薄壁金屬管件(如銅合金管件)成形中古告，極易引起支管破裂楔答，造成廢品。因此在1250/850/850脹形機上設(shè)計合理可行的脹形力控制系統(tǒng)圣界，使變形過程中的P內(nèi)被控在某一范圍內(nèi)十分必要更假。 三、脹形力控制系統(tǒng)的兩種改進方案及使用效果
1.放氣閥端溢流法
此方案就是針對1250/850/850脹形機有放氣閥這一特點贷币，在設(shè)備的放氣閥閥座上击胜，加工排液孔及固定螺孔，同時排液孔內(nèi)裝節(jié)流塞役纹，螺孔外接普通溢流閥或進口電磁比例閥潜的。使溢流閥的兩個腔與放氣閥座的兩腔連通，從而在脹形力接近或大于P內(nèi)max值時字管，通過溢流閥排液啰挪。這里值得注意的是，液流閥排液量控制必須十分靈敏嘲叔，開啟不致造成因排液太快而使P內(nèi)突降亡呵，從而導(dǎo)致管件起皺，產(chǎn)生廢品硫戈。采用如上控制措施后锰什，開發(fā)了此設(shè)備在成形薄壁T型金屬管件方面的用途。對σb較小的銅合金丁逝，實際使用效果尤為突出汁胆，成品率高達95%以上。但其不足之處在于只適合于脹形壓力P內(nèi)max小于32MPa的T型管件脹形霜幼，而對于P內(nèi)大于32MPa的T型管件脹形時就顯得無能為力了撰类。這是因為一般的普通溢流閥及比例閥可控范圍均小于32MPa。圖2示出了脹形原理和脹形力控制實施方位庵伙。
圖2脹形原理示意圖及實施脹形力控制方位圖
A——放氣閥端溢流法實施方位
B——增壓器端溢流法實施方位
C——實施增壓器端溢流法時應(yīng)拆除的單向閥
1250/850/850脹形機的優(yōu)點之一就是帶有增壓器拼建。增壓器的增壓比為1∶8，能在管件成形初始階段建立起成形所需的200MPa以內(nèi)的初始成形最低壓力P內(nèi)min枪笆。從圖2可看出辜尝，原設(shè)備在連接增壓器與水平缸伸縮管的輸液管道中毫蚁，裝有單向閥，這就使T型管件成形時在內(nèi)壓P內(nèi)上升時無法通過溢流來降壓或穩(wěn)壓雳址。
解決T型管件成形中P內(nèi)增高時的降壓穩(wěn)壓問題析深，僅僅在伸縮管與單向閥間設(shè)計溢流裝置是不徹底的。其結(jié)果與方案一完全一樣敌痘。為此考慮去掉單向閥咨锐，在增壓器的后部設(shè)計一溢流裝置，這樣在成形過程中壓力升高時蔗括，以8∶1的方式通過增壓器轉(zhuǎn)換孵堪，在增壓器后邊的溢流裝置中得到調(diào)整撤防。此溢流裝置中選用常用的普通溢流閥或進口電磁比例閥都可滿足要求虽风。成形不同規(guī)格T型管件時，只要在操作臺上改變電磁比例閥電信號的大小寄月，就可調(diào)整溢流壓力辜膝。
采用如上方案保證了內(nèi)壓P內(nèi)可受控于≤200MPa的任何一點，即在P內(nèi)≥P內(nèi)max時立即溢流漾肮，從而避免或減少了管件因P內(nèi)≥P內(nèi)max而引起的破裂現(xiàn)象厂抖。同時P內(nèi)經(jīng)過8∶1轉(zhuǎn)換后，增壓器的尾腔壓力不會大于25MPa克懊，保證了溢流系統(tǒng)安全可靠忱辅。此設(shè)計方案的實施方位見圖2。實際使用證明谭溉，采用此設(shè)計方案后墙懂，不僅對于T型管件脹形力P內(nèi)＜32MPa的薄壁低強度合金(如銅合金、鋁合金等)管件扮念，而且對于脹形力為3～200MPa的不銹鋼损搬、碳鋼、鈦合金等高強度或厚壁T型管件柜与，成形效果均十分理想功跑，成品率在95%以上。
1250/850/850脹形機在不同控制方式下T型管件的成品率谤变，以及缺陷型式和產(chǎn)生部位如表1所列荞谬。
表11250/850/850脹形機在不同控制方式下T型管件的成品率
| 脹形力 控制方式 |
材質(zhì) | T型管件規(guī)格 外徑×壁厚(mm) |
試制或生 產(chǎn)數(shù)量 (件) |
成品數(shù)量(件) | 成品率(%) | 缺陷型式和部位 |
| 無溢流系統(tǒng) | 銅合金 | φ89×2 | 10 | 0 | 0 | (1)端部及中部起皺 (2)支管破裂 |
| φ159×2.5 | 30 | 0 | 0 | 支管破裂 | ||
| 20# | φ159×7 | 8 | 5 | 62 | 支管破裂 | |
| 采用放氣 閥端溢流法 |
銅合金 | φ89×2 | 4 | 4 | 100 | 起皺 |
| φ159×2.5 | 15 | 14 | 94 | |||
| 采用增壓 器端溢流法 |
銅合金 | φ89×2 φ159×2.5 |
180 | 173 | 96.1 | (1)端部起皺 (2)支管破裂 |
| 20#及不銹鋼 | φ159×7 φ159×5 |
485 | 468 | 96.5 | 支管破裂 |
(1)在T型件成形過程中要重視材質(zhì)适系、規(guī)格避纤、成形速度、潤滑條件等影響因素敬魏，同時更要重視脹形力這個重要影響因素蜂棒。
(2)1250/850/850脹形機必須控制脹形力，文中提出的兩種控制方法都可提高產(chǎn)品質(zhì)量及成品率。
(3)增壓器端溢流法使1250/850/850脹形機整機性能得到提高董株，不僅適用于高強度黑乞、厚壁T型金屬管件，同時適用于低強度膛姊、薄壁T型金屬管件的成形拟祖。
作者單位:洛陽船舶材料研究所(471039)
參考文獻
［1］石川正光.液壓ハ“ルシ”加工とその成形品.配管技術(shù)，1975(5).
［2］上田照守.液壓ハ“ルシ”加工.プレス技術(shù)擦酌，1983(3).
［3］楊雨春等.多通管塑擠脹形工藝的力學(xué)分析.鍛壓技術(shù)俱诸，1997，22(4)：26～30
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