1 热推弯管概述
热推弯管工艺是将管材加热、弯曲及冷却连续进行, 其成形过程一般只利用简单的弯曲机构, 依靠加热装置, 将管坯局部加热到所需高温, 随即对加热部分进行弯曲, 在弯曲后对管件进行冷却, 从而获得所需的弯管件。芯棒式热推弯管其加热方式主要分为加热炉加热、感应加热、气体加热以及混合加热。
2 芯棒式热推弯管的主要技术分支
为了便于了解金属波纹管高压成型技术的发展情况, 下图1按该技术领域专利申请时间顺序, 对芯棒式热推弯管技术发展过程中出现的典型代表性技术进行梳理。
加热炉加热是管坯由推料装置推进至加热炉, 通过加热炉对管坯进行整体加热。早在1927年公开号为US1648161A的专利公开了一种加热炉对管坯进行加热的热推弯管加工装置, 该装置通过将管坯推送至加热炉中进行加热, 加热至弯管温度后, 推压装置对管坯进行推压, 实现对管件的热推弯加工。此类加热方式的专利申请主要集中在早期的专利申请中。
感应加热是通过感应线圈对管坯局部的连续加热。1951年公开号为GB697122A的专利公开了一种感应加热对管坯进行加热的热推弯管加工装置:推压装置将套在芯轴中管坯推进至弯制处由感应线圈进行加热, 加热至指定温度再通过推压装置推压管坯, 实现对管件的推弯加工。
气体加热是通过对管坯表面或内部喷射一定温度的热风, 以实现对管坯弯制处加热。
1983年专利SU1171145A公开了一种芯棒式热推弯管装置:该装置热风喷嘴设置在牛角弯头下方, 在管坯进行推弯的时候从外部通过对弯折处吹热风进行加热。1984年专利SU1180109A公开了一种芯棒式热推弯管装置:该装置将牛角弯头设置成中空状, 中间设置有通热风的加热通道, 通过进风管、热风喷头将热风吹进牛角弯头, 通过对牛角弯头整体的加热, 从而实现对管件的加热。
混合加热是通过多种加热方式对热推弯管加工的管件进行加热, 例如, 将感应加热与热风加热结合的加热方式。1982年专利JPS5927724A公开了一种芯棒式热推弯管装置:该装置在对管坯进行弯制前先通过感应加热装置对管坯进行加热, 再进行推弯加工, 在推弯加工时, 通过热风管对管件吹热风。混合加热通过多种加热方式对管件进行加热, 可保证管件在进行弯制时减少热量损失, 保证弯管质量。
3 申请量分析
中国管件推弯加工专利申请从1987年开开始, 而且在1987年至1996年之间申请量较少, 最多的1992年才5件专利申请, 其余有该领域专利申请的年份都未超过两件。但从2004年之后申请量有所提升, 2004-2010年之间, 年平均申请量达到5件;在2011-2013年之间年申请量迅速增多, 在2014年达到了12件。
国外管件推弯技术专利申请分布情况而言, 专利申请量最多的是美国和俄罗斯, 其次为德国和日本, 再次为英国、法国等欧洲国家。弯曲的管件在基础工业及重工业领域都有较大的应用, 特别是薄壁管件弯曲是塑性成形领域研究的一个重点, 而推弯加工是薄壁管件弯曲的重要研究方向, 而美国、俄罗斯、德国、日本等国家的工业基础都比较发达, 使得这些国家在管件推弯方面的申请量相对于其他国家较多。
4 结语
经过技术的发展和积累, 芯棒式热推弯管技术已经较为成熟, 世界范围内专利申请量趋于平稳, 中国申请数量还在迅速增加, 但是重复现有技术的申请较多。加热方式、冷却控制和温度的调节控制手段是本领域主要的改进和发展方向。
摘要：弯曲的管类零件在石油化工、工程机械、管道工程、航空航天等工业领域, 占有十分重要的地位。弯曲的管类零件由于空心弯管零件具备截面面积小, 抗弯截面系数大的特征, 在承受载荷时能够提高抗弯、抗扭的能力。传统的薄壁管弯曲工艺, 主要有绕弯、滚弯、压弯及推弯等方法[1]。本文通过CNABS数据库、VEN数据库中检索到芯棒式热推弯管技术领域的专利申请进行了分析, 阐述了国内外该领域的专利申请趋势、专利申请国家分布, 着重对芯棒式热推弯管工艺进行分析研究。
关键词：芯棒,推弯,加热
参考文献
[1] 高江忠.大直径钢管的冷压弯曲成形[J].锻压技术, 1986, 04:55-58.