管材机械加热弯曲成形技术优化

机械加热弯管时，其加热方法有中频加热和火焰加热，下面分别介绍。

1.中频加热弯管

中频加热弯管是将中频感应圈套在管坯上，依靠中频感应电流，将毛坯局部加热到所需高温，随即对加热部位进行弯曲，并在弯曲后紧接着喷水冷却，从而获得所需的弯管件。

中频加热弯管需用中频感应电热弯管机专用设备。根据弯管机施加弯矩的方法不同，又分为拉弯式和推弯式两种。

（1）拉弯式中频弯管 图4-20为拉弯式中频弯管示意图。中频感应圈3位于旋转中心线上，感应圈通以中频电流，从而产生交变磁场，管坯中由交变磁场引起的感应电流将管坯加热。管坯1从感应圈内穿过，一端用夹头4固定在转臂5上，另一端自由放在支撑辊或机床面上。三个支撑滚轮2用于确定管坯的轴线位置，以保持管坯与感应圈和夹头同心。位于弯曲区域后方的管坯，在加热弯曲之后，紧接着由装在感应圈上的环形装置喷水冷却，使弯管获得足够的刚度，从而保持管断面为正圆形。工作时，感应圈将管坯局部加热到800～1200℃，然后电动机经过减速器带动转臂旋转，把管坯拉弯成形。

拉弯式可弯制较小的弯曲半径（最小弯曲半径R=1.3D，而一般冷弯机为1.5D），弯管质量较好。

图4-20 拉弯式中频加热弯管示意图

1—管坯 2—支撑滚轮 3—感应圈 4—夹头 5—转臂

弯管的弯曲角度，可通过限位开关及时停止转臂转动和感应圈加热来准确控制。弯曲半径由夹头在转臂上的位置而定，夹头的位置可在转管上调节。加热温度和加热区宽度可用改变电流大小、弯曲速度、喷水量和选择感应圈直径等进行控制。电流和感应圈直径主要根据管坯直径选择。电流太大管坯会烧熔，过小则加热不足。感应圈直径太大时热效率低，过小时则与管壁之间的间隙小、调节性能小、操作不方便。弯曲半径大时，则变形量小，弯曲速度可快些。反之，弯曲速度应慢些；否则外侧壁减薄量大。

拉弯式中频弯管时所得弯曲半径较均匀，且调整方便，弯曲角可达180°，但外壁厚度有一定减薄。

（2）推弯 用中频加热弯管图4-21为推弯，用中频加热弯管示意图。管坯2由支撑滚轮3支承。利用管坯末端的推力挡板1，对管坯施加轴向推力F，从而进行弯曲成形。弯曲半径由顶轮5位置或由夹头6在转臂7上的位置而定。显然，用推弯方法弯管时，管坯弯曲外侧壁厚的减薄量小，同时由于高温区比较窄，使管壁不易丧失稳定，内侧壁也不易产生折皱。

图4-21a所示的推弯方法能弯曲任意的弯曲半径，弯管外壁厚度减薄量小，但对起弯段的弯曲半径较难保证，且调整困难。图4-21b的推弯方法所得的弯曲半径均匀，且调整方便，弯曲角一般≤90°，但弯曲半径受转臂调整范围的限制。

综上所述，中频加热弯管有如下特点：(www.xing528.com)

1）大直径厚壁管冷弯时，需要庞大的冷弯管机，占地大，造价高，还需要昂贵的模具。而中频加热弯管不需模具，只要接不同的管径，配置相应的感应圈即可。但中频感应机组耗电量大，设备投资也较大。

图4-21 推弯式中频加热管示意图

1—推力挡板 2—管坯 3—支撑滚轮 4—感应圈 5—顶轮 6—夹头 7—转臂 8—轴

2）中频感应加热迅速，热效率高，弯管表面不会产生氧化皮。

3）弯管成形质量好，圆度和壁厚减簿量都比冷弯管时小。弯曲半径调整方便，适应性强。特别适用于弯制单个或小批量的大直径管件，因不需模具，故制造成本低。

在此还应指出，由于中频弯管在加热弯曲后立即喷水冷却，故对淬火易开裂的钢管采用此法弯曲时，应考虑其影响。

2.火焰加热弯管

火焰加热弯管的原理与中频加热弯管相同，它是用火焰加热圈来代替中频感应圈加热管坯，而省掉了中频感应机组。火焰弯管机的结构简单，造价较低，维修容易，并能保证较好的弯管质量，故在生产中获得了一定的推广使用。但由于火焰加热时热效率不高，故仅适用于弯制薄壁管件。

火焰加热圈如图4-22所示。以氧和乙炔的混合气体作为燃料，一般乙炔压力为0.05～0.1MPa，氧气压力约为0.5～10MPa。加热圈的直径应与管坯外径相配合，通常火焰喷口圈与管壁间距为13～15mm。加热圈的内圆周上开有一圈火焰喷孔，火焰喷孔直径为ϕ0.5mm左右，孔间距为4～5mm，均匀分布。在加热圈背着弯管方向的一圈圆周上开有喷水孔，喷水孔直径为ϕ0.8～ϕ1mm左右，孔间距为10mm左右。

图4-22 火焰加热圈