一種用于不銹鋼鋼管加工的新型熱彎機(jī)構(gòu)的研究

焦?jié)櫽?/p>

（山東科技大學(xué)，山東 泰安 271019）

1 背景技術(shù)

不銹鋼鋼管是一種中空的長條圓形鋼材，主要廣泛用于石油、化工、醫(yī)療、食品、輕工和機(jī)械儀表等工業(yè)輸送管道以及機(jī)械結(jié)構(gòu)部件等，不銹鋼鋼管選用材質(zhì)為耐酸和耐熱的牌號的鋼坯，經(jīng)過加熱、穿孔、定徑、熱軋和切削而成。

不銹鋼鋼管分為不銹鋼無縫鋼管和不銹鋼焊接鋼管（有縫鋼管）基本的兩大類。按鋼管的外徑形狀又可分為圓管和異形管，廣泛應(yīng)用的是圓形鋼管，但也有一些方形、矩形、半圓形、六角形、等邊三角形和八角形等異形鋼管。無縫不銹鋼鋼管也稱不銹鋼無縫管，是用鋼錠或?qū)嵭墓芘鹘?jīng)穿孔制成毛管，然后經(jīng)過熱軋、冷軋或冷撥制成。無縫鋼管的規(guī)格用外徑×壁厚毫米數(shù)表示。該世紀(jì)初發(fā)明不銹鋼以來，不銹鋼集現(xiàn)代材料的形象和建筑應(yīng)用中的卓越聲譽(yù)集于一身，使其競爭對手羨慕不已。不銹鋼不會產(chǎn)生腐蝕、點(diǎn)蝕、銹蝕或磨損，其還是建筑用金屬材料中強(qiáng)度最高的材料之一。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，所以它能使結(jié)構(gòu)部件永久地保持工程設(shè)計的完整性。含鉻不銹鋼還集機(jī)械強(qiáng)度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可滿足建筑師和結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的需要。

對于承受流體壓力的鋼管都要進(jìn)行液壓試驗和射線探傷來檢驗其耐壓能力和質(zhì)量，在規(guī)定的壓力下不發(fā)生泄漏、浸濕或膨脹為合格，有些鋼管還要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或需方要求進(jìn)行卷邊試驗、擴(kuò)口試驗、壓扁試驗等。

在折彎、抗扭強(qiáng)度相同時，重量較輕，所以也廣泛用于制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)，不銹鋼鋼管在進(jìn)行加工的過程中，需要采用熱彎機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行折彎工作。如果是由不銹鋼管加工，單位尺寸越厚，我們所需要的折彎力度就越大，而且還會隨著不銹鋼管的厚度增大，在選擇折彎設(shè)備的折彎力度也應(yīng)該更大。不銹鋼管加工折彎在單位尺寸下，抗拉強(qiáng)度越大，那么延伸率就越小，所以所需折彎力度越大，折彎的角度也會越大。如果在設(shè)計圖中不銹鋼管的厚與折彎半徑相對應(yīng)的情況下，根據(jù)不銹鋼加工廠的經(jīng)驗，一道彎工件的展開尺寸應(yīng)該為直角邊相加減去2 個不銹鋼管厚，這樣就可以完全滿足設(shè)計精度要求。不銹鋼管的屈服強(qiáng)度如果越大，那么彈性回復(fù)量也就越大，如果能得到折彎件90°的角度，那么所需要的壓刀的角度就應(yīng)該設(shè)計的越小。

由于不銹鋼鋼管的尺寸大小不一，熱彎機(jī)構(gòu)在對不銹鋼鋼管進(jìn)行熱彎的過程中，對不同尺寸大小的鋼管進(jìn)行固定夾緊傳送的效果不佳，導(dǎo)致鋼管在進(jìn)行熱彎傳送的過程中發(fā)生晃動，導(dǎo)致熱彎后的鋼管彎度產(chǎn)生誤差。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，現(xiàn)在提出一種用于不銹鋼鋼管加工的新型熱彎機(jī)構(gòu)，解決了由于不銹鋼鋼管的尺寸大小不一，熱彎機(jī)構(gòu)在對不銹鋼鋼管進(jìn)行熱彎的過程中，對不同尺寸大小的鋼管進(jìn)行固定夾緊傳送的效果不佳，導(dǎo)致鋼管在進(jìn)行熱彎傳送的過程中發(fā)生晃動，熱彎后的鋼管彎度產(chǎn)生誤差的問題。

2 現(xiàn)有研究成果

專利號為CN110272189A 的發(fā)明熱彎模具、電子設(shè)備的殼體及電子設(shè)備所研究的是在相關(guān)技術(shù)中，電子設(shè)備的殼體在加工制造過程中，將殼體的坯材通過熱彎方式成型。然而，由于模具的限制，只能實現(xiàn)折彎角度較小的形態(tài)，殼體的折彎角度較大時模具合模、開模均比較困難，無法進(jìn)行熱彎。其公開了一種熱彎模具、電子設(shè)備的殼體及電子設(shè)備，熱彎模具包括：凹模和凸模。凹模具有朝向開模方向敞開的凹腔，凸模具有與凹腔配合的凸部，第一參考面與凸部的外周面相交所得的線定義為第一輪廓線，第一輪廓線的遠(yuǎn)離凹腔的端點(diǎn)為第一端點(diǎn)，第一輪廓線在第一端點(diǎn)處的切線與第二參考面之間的夾角為α，所述α 滿足：α ≥90°，在凸模和凹模加熱至熱彎成型溫度的過程中，凸部朝向鄰近凹腔的內(nèi)表面的方向膨脹，在凸模和凹模冷卻至室溫的過程中，凸部朝向遠(yuǎn)離凹腔的內(nèi)表面的方向收縮，凸部的外周面與位于型腔內(nèi)的熱彎成型件分離以避讓出開?？臻g。根據(jù)其申請實施例的熱彎模具，可以熱彎成型具有較大折彎角的殼體等熱彎成型件[1]。

專利號為CN110342794A 發(fā)明了一種重力成型的連續(xù)熱彎爐及其使用方法。其發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，提出了一種結(jié)構(gòu)設(shè)計，簡單巧妙，操作簡便，省時省力，使維修方便快捷；使生產(chǎn)過程連續(xù)化，降低了熱量損失，提高設(shè)備的利用率，成品率高，顯著提高了生產(chǎn)效率，使用壽命長，滿足大球面、大拱高、側(cè)邊輪廓曲率變化大的玻璃產(chǎn)品的型面的吻合度和光學(xué)等質(zhì)量與性能的要求的重力成型的連續(xù)熱彎爐及其使用方法。為此，該發(fā)明提供了一種重力成型的連續(xù)熱彎爐，包括由保溫材料在其內(nèi)部緊密排布圍成封閉腔體的爐體框架，爐體框架內(nèi)從前到后依次包括預(yù)熱工位裝置、預(yù)彎工位裝置、成型工位裝置、淬火工位裝置和冷卻工位裝置；爐體內(nèi)部還配有單層布置的、且沿著爐體框架長度方向分布的臺車以及電機(jī)驅(qū)動的移動系統(tǒng)裝置，臺車上安裝設(shè)有模具、通過電機(jī)驅(qū)動的移動系統(tǒng)裝置的移動使其從前到后移動[2]。

專利號為CN110303309A 發(fā)明了一種鋼結(jié)構(gòu)加工制作工藝。在生產(chǎn)實踐中，切割鋼板的方式有多種，例如等離子切割、氣割、線切割、水切割和激光切割等。其中，采用等離子切割和氣割切割鋼板時，會產(chǎn)生大量的飛濺。由于等離子切割和氣割時，隨著電弧和割焰的是高速流動的氣體，高速氣體將熔化的熔渣從割縫中吹出。吹出的熔渣為高溫飛濺物，容易引起明火或燙傷操作人員。尤其是在切割時周圍有其他人員在施工，或者附近有無法避免的可燃物品時，在整個切割過程中，需要由專人隨時看護(hù)，以防止傷人或發(fā)生火災(zāi)。這樣無形之中就增加了生產(chǎn)成本，而且留下安全隱患。其發(fā)明公開了一種鋼結(jié)構(gòu)加工制作工藝，包括8 種。1）放樣。根據(jù)產(chǎn)品施工詳圖或零、部件圖樣要求的形狀和尺寸，按1 ∶1 的比例把產(chǎn)品或零、部件的實體畫在放樣臺或平板上，求取實長并制成樣板。2）號料。3）切割。將鋼材放置在切割機(jī)上將鋼材切割。4）成型。根據(jù)設(shè)計要求，利用加工設(shè)備和一定的工裝模具把板材或型鋼彎制成一定形狀。5）矯正。通過外力或加熱作用迫使鋼材反變形，使鋼材或構(gòu)件達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的平直或幾何形狀。6）邊緣加工。為了消除切割造成的邊緣硬化而將板邊刨去2 mm～4 mm；為了保證焊縫質(zhì)量而將鋼板邊刨成坡口；為了裝配的準(zhǔn)確性及保證壓力的傳遞，而將鋼板刨直或銑平。7）制孔。8）組裝[3]。

專利號為CN110369573A 的一種大口徑鋼管彎管成型方法及裝置公開了一種大口徑鋼管彎管成型裝置，包括第一夾頭、第二夾頭和支撐座，第一夾頭和第二夾頭分別由第一搖臂和第二搖臂帶動旋轉(zhuǎn)，第一搖臂帶動第一夾頭對鋼管進(jìn)行第一次弧形的彎制，第二搖臂帶動第二夾頭對鋼管進(jìn)行第二次弧形的彎制；該發(fā)明還公開了一種大口徑鋼管彎管成型工藝，具體步驟依次包括彎管前驗證、彎管尺寸計算、裝鋼管、一次彎制、二次彎制及彎制后矯正工序；該發(fā)明提供了一種大口徑鋼管彎管成型工藝及裝置，可以通過中頻熱彎實現(xiàn)對同一根鋼管進(jìn)行2 種不同半徑的彎制；確保彎管成形過程中各部位管壁厚度始終保持不變，在保證彎管加工質(zhì)量的情況下，提高鋼管熱彎加工作業(yè)效率[4]。

3 工作原理

在使用前，首先將熱彎機(jī)構(gòu)水平放置，通過連接底座對其進(jìn)行平穩(wěn)支撐；在使用時有3 步。1）通過電源線接通外部電源，給該機(jī)構(gòu)提供電源。2）將鋼管穿過傳送主機(jī)內(nèi)部，接著穿過加熱環(huán)內(nèi)部，鋼管首端與鋼管連接塊相固定；接著轉(zhuǎn)動2 個調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鈕，使得蝸桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動，在固定光桿的固定導(dǎo)向作用下，滑塊在蝸桿上進(jìn)行平穩(wěn)滑動，使得連接推桿進(jìn)行移動，推動了滑動機(jī)構(gòu)在導(dǎo)桿上進(jìn)行平穩(wěn)移動，這時滾球外表面觸碰到鋼管外壁，調(diào)節(jié)夾板帶動調(diào)節(jié)擠壓桿在氣壓筒內(nèi)部進(jìn)行擠壓，彈簧起到緩沖作用，避免滾球?qū)︿摴芡獗砻嬖斐善茡p。3）按下控制面板上的按鈕，啟動該機(jī)構(gòu)；加熱器得電進(jìn)行加熱，導(dǎo)熱桿將熱能傳遞到加熱環(huán)上，加熱環(huán)對鋼管進(jìn)行加熱，接著彎度主機(jī)帶動彎度滑動塊進(jìn)行滑動，使得鋼管連接塊拉動加熱部位的鋼管進(jìn)行彎折，同時滾球在固定軸上進(jìn)行轉(zhuǎn)動，滾球使得鋼管在進(jìn)行傳送的過程中更加順滑；熱彎完成后，按下按鈕停止工作，接著將熱彎后的鋼管取出，即可。

4 技術(shù)方案

該文研究了一種用于不銹鋼鋼管加工的新型熱彎機(jī)構(gòu)通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：該新型熱彎機(jī)構(gòu)包括頂蓋和固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，頂蓋固定安裝在傳送主機(jī)上端，固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定安裝在傳送主機(jī)左端，固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鈕、蝸桿、滑塊、固定光桿、連接推桿、滑動機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鈕與蝸桿首端同步轉(zhuǎn)動，蝸桿固定安裝在傳送主機(jī)左端內(nèi)部，蝸桿貫穿于滑塊內(nèi)部并且螺紋連接，固定光桿采用配合貫穿于滑塊內(nèi)部，固定光桿固定安裝在傳送主機(jī)左端內(nèi)部，滑塊與連接推桿首端相固定，連接推桿末端與滑動機(jī)構(gòu)側(cè)面相固定，導(dǎo)桿采用間隙配合嵌入安裝在滑動機(jī)構(gòu)內(nèi)部，滑動機(jī)構(gòu)位于傳送主機(jī)左端開口處。

頂蓋右端設(shè)有加熱器，傳送主機(jī)下端與加熱器相固定，加熱器下端固定安裝有導(dǎo)熱桿，傳送主機(jī)右端設(shè)有彎度主機(jī)，彎度主機(jī)上表面嵌有彎度滑軌，彎度滑軌內(nèi)部嵌有彎度滑動塊，彎度滑動塊上表面與鋼管連接塊下表面相固定，鋼管連接塊位于加熱環(huán)右側(cè)，傳送主機(jī)固定安裝在連接底座上表面，連接底座前表面嵌有控制面板，控制面板與按鈕電連接，控制面板與電源線電連接，傳送主機(jī)、加熱器和彎度主機(jī)均與控制面板電連接。

滑動機(jī)構(gòu)包括移動板、氣壓筒、彈簧、調(diào)節(jié)擠壓桿、調(diào)節(jié)夾板、固定軸和滾球，移動板側(cè)面與連接推桿末端相固定，導(dǎo)桿采用間隙配合貫穿于移動板內(nèi)部，移動板內(nèi)部固定安裝有氣壓筒，氣壓筒內(nèi)部設(shè)有彈簧，彈簧左端與調(diào)節(jié)擠壓桿相抵觸，調(diào)節(jié)擠壓桿采用間隙配合安裝在氣壓筒內(nèi)部，調(diào)節(jié)擠壓桿左端與調(diào)節(jié)夾板右側(cè)面相固定，調(diào)節(jié)夾板內(nèi)部固定安裝有固定軸，固定軸采用間隙配合貫穿于滾球內(nèi)部，滾球安裝在調(diào)節(jié)夾板左側(cè)表面。

固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)共設(shè)置2 個，并且呈左右對稱，安裝在傳送主機(jī)左端內(nèi)部。固定光桿共設(shè)有2 個，并且呈圓柱體結(jié)構(gòu)，分別貫穿于滑塊上下兩端。連接推桿共設(shè)有2 個，呈上下對稱。氣壓筒呈空腔圓柱體結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)擠壓桿呈圓柱體結(jié)構(gòu)，并且調(diào)節(jié)擠壓桿直徑與氣壓筒內(nèi)部直徑相匹配。滾球共設(shè)有3 個，均勻地分布在固定軸上。彈簧為合金彈簧鋼材質(zhì)。調(diào)節(jié)擠壓桿為45 號鋼材質(zhì)。

5 有益效果

該文研究了一種用于不銹鋼鋼管加工的新型熱彎機(jī)構(gòu)，相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益的效果：

為了解決由于不銹鋼鋼管的尺寸大小不一，熱彎機(jī)構(gòu)在對不銹鋼鋼管進(jìn)行熱彎的過程中，對不同尺寸大小的鋼管進(jìn)行固定夾緊傳送的效果不佳，導(dǎo)致鋼管在進(jìn)行熱彎傳送的過程中發(fā)生晃動，導(dǎo)致熱彎后的鋼管彎度產(chǎn)生誤差的問題，通過傳送主機(jī)左端內(nèi)部設(shè)置了固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動2 個調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鈕，使得蝸桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動，在固定光桿的固定導(dǎo)向作用下，使得滑塊在蝸桿上進(jìn)行平穩(wěn)滑動，使連接推桿進(jìn)行移動，推動了滑動機(jī)構(gòu)在導(dǎo)桿上進(jìn)行平穩(wěn)移動，這時通過滾球外表面觸碰到鋼管外壁，通過調(diào)節(jié)夾板帶動調(diào)節(jié)擠壓桿在氣壓筒內(nèi)部進(jìn)行擠壓，通過彈簧起到緩沖作用，避免滾球?qū)︿摴芡獗砻嬖斐善茡p，同時通過滾球在固定軸上進(jìn)行轉(zhuǎn)動，滾球使得鋼管在進(jìn)行傳送的過程中更加順滑，可以根據(jù)鋼管的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)固定，并且提高順滑度，避免發(fā)生晃動，減少鋼管熱彎的誤差。

6 具體實施方式

該文研究了一種用于不銹鋼鋼管加工的新型熱彎機(jī)構(gòu)：包括頂蓋和固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，頂蓋固定安裝在傳送主機(jī)上端，固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定安裝在傳送主機(jī)左端，固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鈕、蝸桿、滑塊、固定光桿、連接推桿、滑動機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鈕與蝸桿首端同步轉(zhuǎn)動，蝸桿固定安裝在傳送主機(jī)左端內(nèi)部，蝸桿貫穿于滑塊內(nèi)部并且螺紋連接，固定光桿采用配合貫穿于滑塊內(nèi)部，固定光桿固定安裝在傳送主機(jī)左端內(nèi)部，滑塊與連接推桿首端相固定，連接推桿末端與滑動機(jī)構(gòu)側(cè)面相固定，導(dǎo)桿采用間隙配合嵌入安裝在滑動機(jī)構(gòu)內(nèi)部，滑動機(jī)構(gòu)位于傳送主機(jī)左端開口處。

頂蓋右端設(shè)有加熱器，傳送主機(jī)下端與加熱器相固定，加熱器下端固定安裝有導(dǎo)熱桿，傳送主機(jī)右端設(shè)有彎度主機(jī)，彎度主機(jī)上表面嵌有彎度滑軌，彎度滑軌內(nèi)部嵌有彎度滑動塊，彎度滑動塊上表面與鋼管連接塊下表面相固定，鋼管連接塊位于加熱環(huán)右側(cè)，傳送主機(jī)固定安裝在連接底座上表面，連接底座前表面嵌有控制面板，控制面板與按鈕電連接，控制面板與電源線電連接，傳送主機(jī)、加熱器和彎度主機(jī)均與控制面板電連接。

滑動機(jī)構(gòu)包括移動板、氣壓筒、彈簧、調(diào)節(jié)擠壓桿、調(diào)節(jié)夾板、固定軸和滾球，移動板側(cè)面與連接推桿末端相固定，導(dǎo)桿采用間隙配合貫穿于移動板內(nèi)部，移動板內(nèi)部固定安裝有氣壓筒，氣壓筒內(nèi)部設(shè)有彈簧，彈簧左端與調(diào)節(jié)擠壓桿相抵觸，調(diào)節(jié)擠壓桿采用間隙配合安裝在氣壓筒內(nèi)部，調(diào)節(jié)擠壓桿左端與調(diào)節(jié)夾板右側(cè)面相固定，調(diào)節(jié)夾板內(nèi)部固定安裝有固定軸，固定軸采用間隙配合貫穿于滾球內(nèi)部，滾球安裝在調(diào)節(jié)夾板左側(cè)表面。

固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)共設(shè)置2 個，并且呈左右對稱安裝在傳送主機(jī)左端內(nèi)部，使對鋼管兩側(cè)進(jìn)行較好固定的作用。固定光桿共設(shè)有兩個，并且呈圓柱體結(jié)構(gòu)，分別貫穿于滑塊上下兩端，利于起到滑塊在固定光桿上進(jìn)行水平滑動。連接推桿共設(shè)有2 個，呈上下對稱，使連接推桿更好地推動移動板進(jìn)行平穩(wěn)移動的作用。氣壓筒呈空腔圓柱體結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)擠壓桿呈圓柱體結(jié)構(gòu)，并且調(diào)節(jié)擠壓桿直徑與氣壓筒內(nèi)部直徑相匹配，利于起到調(diào)節(jié)擠壓桿在氣壓筒內(nèi)部進(jìn)行平穩(wěn)擠壓。滾球共設(shè)有3 個，均勻分布在固定軸上，起到更好地帶動鋼管進(jìn)行滑動的作用。彈簧為合金彈簧鋼材質(zhì)，其具有耐腐蝕性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。調(diào)節(jié)擠壓桿為號鋼材質(zhì)，其具有強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。

合金彈簧鋼是用于制造彈簧或者其他彈性零件的鋼種，彈簧一般是在交變應(yīng)力下工作，常見的破壞形式是疲勞破壞，因此，合金彈簧鋼必須具有高的屈服點(diǎn)和屈強(qiáng)比、彈性極限、抗疲勞性能，以保證彈簧有足夠的彈性變形能力并能承受較大的載荷，同時，合金彈簧鋼還要求具有一定的塑性與韌性，一定的淬透性，不易脫碳及不易過熱。

7 結(jié)語

為了解決由于不銹鋼鋼管的尺寸大小不一，熱彎機(jī)構(gòu)在對不銹鋼鋼管進(jìn)行熱彎的過程中，對不同尺寸大小的鋼管進(jìn)行固定夾緊傳送的效果不佳，導(dǎo)致鋼管在進(jìn)行熱彎傳送的過程中發(fā)生晃動，熱彎后的鋼管彎度產(chǎn)生誤差的問題，特在該文研究一種用于不銹鋼鋼管加工的新型熱彎機(jī)構(gòu)。該新型熱彎機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)包括頂蓋，該熱彎機(jī)構(gòu)，傳送主機(jī)左端內(nèi)部設(shè)置了固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動2 個調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)鈕，使得蝸桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動，在固定光桿的固定導(dǎo)向作用下，滑塊在蝸桿上進(jìn)行平穩(wěn)滑動，連接推桿進(jìn)行移動，推動了滑動機(jī)構(gòu)在導(dǎo)桿上進(jìn)行平穩(wěn)移動，這時滾球外表面觸碰到鋼管外壁，調(diào)節(jié)夾板帶動調(diào)節(jié)擠壓桿在氣壓筒內(nèi)部進(jìn)行擠壓，彈簧起到緩沖作用，避免滾球?qū)︿摴芡獗砻嬖斐善茡p，同時滾球在固定軸上進(jìn)行轉(zhuǎn)動，滾球使得鋼管在進(jìn)行傳送的過程中更加順滑，可以根據(jù)鋼管的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)固定，并且提高順滑度，避免發(fā)生晃動，減少鋼管熱彎的誤差。