中頻熱煨彎管回彈問題探討研究

張曉紅

摘 要：根據(jù)彎管加工理論、實(shí)驗(yàn)研究和大量實(shí)踐，對(duì)中頻感應(yīng)局部加熱彎管在不同鋼管材料及規(guī)格、不同彎曲半徑及彎曲角度等工藝參數(shù)時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。提出了中頻感應(yīng)局部加熱彎制大直徑鋼管的回彈理論，總結(jié)出了對(duì)管材彎曲加工成形精度有重要影響的回彈角度補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

關(guān)鍵詞：彎管；中頻加熱；回彈；角度

管子彎曲加工在許多工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，有大量的管子需要彎曲加工成形。目前中頻感應(yīng)局部加熱彎管已廣泛應(yīng)用于集中供熱、輸送能源 、化工工業(yè)等方面，推動(dòng)了管道加工工業(yè)的發(fā)展 。國(guó)內(nèi)外對(duì)不同鋼種的彎管工藝 、彎管的力學(xué)性能 、微觀組織及宏觀尺寸變化等方面進(jìn)行了研究 ，取得了可喜的進(jìn)展 。但彎管角度的回彈因涉及材料 、規(guī)格 、工藝（加熱溫度、推進(jìn)速度等）等因素 ，所以始終沒能從理論和實(shí)踐上得到很好的解決 ，給彎管加工帶來了困難 ，因此迫切需要解決中頻彎管的角度和半徑回彈問題 。通過對(duì)我單位這幾年輸油、輸氣和輸水工程中常用的 2O、L360等鋼管材料的不同規(guī)格的大直徑彎管生產(chǎn)中回彈題的分析 ，結(jié)合國(guó)內(nèi)外專家對(duì)回彈研究的結(jié)果，總結(jié)出有效控制控制生產(chǎn)中的回彈方法 ，任意彎曲角度下的回彈規(guī)律，從而解釋在小角度彎曲情況下彎管的回彈規(guī)律，為下一步大口徑、高鋼級(jí)材質(zhì)彎管的生產(chǎn)提供基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)小角度彎管回彈提供理論支持。

1中頻熱煨彎管原理

感應(yīng)加熱原理：用交流電流流向被卷曲成環(huán)狀的導(dǎo)體（通常為銅管），由此產(chǎn)生磁束，將金屬放置其中，磁束就會(huì)貫通金屬體，在與磁束自繳的方向產(chǎn)生渦電流（旋轉(zhuǎn)電流），于是感應(yīng)電流在渦電流的影響下產(chǎn)生發(fā)熱，用這樣的加熱方式就是感應(yīng)加熱。由此，對(duì)金屬等被加熱物體，在非接觸的狀態(tài)下就能加熱。感應(yīng)加熱的特性是：在線圈接近的物體上集中，感應(yīng)加熱表現(xiàn)出在物體的表面上較強(qiáng)里邊較弱的特點(diǎn)，利用這個(gè)集膚效應(yīng)，可使工件表面迅速加熱，在幾秒鐘內(nèi)表面溫度上升到800-1000℃，而心部溫度升高很小。用這樣的原理來對(duì)被加熱體的必要的地方集中加熱，達(dá)到瞬間加熱的效果，從而提高生產(chǎn)效率和工作量等。感應(yīng)加熱頻率的選擇：根據(jù)熱處理及加熱深度的要求選擇頻率，頻率越高加熱的深度越淺。

感應(yīng)加熱中頻彎管機(jī)的工作方法的主要特點(diǎn)：管子在一個(gè)擺動(dòng)臂上液壓夾牢，靠一鏈條（或液壓）送進(jìn)設(shè)備使管子通過一水冷的感應(yīng)圈。在感應(yīng)圈處很窄的范圍對(duì)管子施行局部加熱，管子在擺動(dòng)臂的夾持下繞一回轉(zhuǎn)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使其彎曲成圓弧形的彎管。這種感應(yīng)加熱環(huán)形區(qū)域很窄，在此區(qū)域前后的管子均具有一定的剛性，從而為獲得圓形截面而不變扁的彎管創(chuàng)造了良好的前提。所以要對(duì)感應(yīng)圈后面的管子馬上進(jìn)行冷卻。冷卻方法可以用壓縮空氣，水或一種空氣-水混合物，具體用什么冷卻方法視彎頭的管子直徑和材料而定。

2 現(xiàn)有的幾種彎管回彈計(jì)算式的分析

回彈角度若欲彎制α°的彎頭按樣板實(shí)測(cè)彎到α°停車則冷卻后再量彎制角度不是α°而是α°±δα°與設(shè)計(jì)值誤差為δα°這個(gè)誤差值δα°稱為回彈角度。對(duì)彎管回彈規(guī)律的研究已成為彎管制造業(yè)中一個(gè)眾所矚目的問題。從 50年代起，迄今已取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下 。（1）前蘇聯(lián)學(xué)者在1956年1O月《機(jī)械制造通報(bào)》和1980年7月《機(jī)械工程手冊(cè) 》第42 篇推薦的管件彎曲回彈公式

（2）彎曲部分為塑性變形階段，可以認(rèn)為管子處于理想塑性彎曲狀態(tài)，根據(jù)塑性變形原理，該部分回彈角與彎曲角成線性關(guān)系。

（3）滾輪至塑變部分為仍為彈性變形階段，可以認(rèn)為管子處于彈性彎曲狀態(tài)，但此段回彈角度較小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，回彈角度在0.3°～0.8°之間。

綜上所述，在90°范圍以內(nèi)，彎管的回彈角度為上述三部分回彈角度之和，其成形角與回彈量呈較好的線性關(guān)系。彎管的回彈量隨彎曲角度α和相對(duì)彎曲半徑R/D的增大而增大，與型變材料的屈服極限 成正比，與鋼管的彈性模量E成反比。根據(jù)上述公式和理論，我們預(yù)先算出彎管的回彈角度進(jìn)行補(bǔ)償，然后對(duì)公式進(jìn)行修正，得到下一步更有效的補(bǔ)償參數(shù)，然后進(jìn)行大批量彎管的煨制。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了中頻熱煨彎管的原理和介紹了多種回彈線和計(jì)算方法，但都是在理想狀態(tài)下進(jìn)行的。本文結(jié)合經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了力學(xué)分析，提出了熱煨彎管各個(gè)彎曲部分的回彈的公式。總結(jié)了影響回彈的因素。對(duì)今后處理彎管回彈提供了參考并為小角度彎管的回彈提供分析模型。

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