本发明专利技术提供一种三向加载弯制弯管装置，其特征在于，包括：基架；左下模和右下模；所述左下模和所述右下模设置在所述基架上，呈同一水平面设置，用于支撑待弯制管；所述左下模和所述右下模均可转动；所述左下模和所述右下模转动后，呈V型设置；上模；所述上模设置在所述基架上，可上升或下降；所述上模下降后，向支撑于所述左下模和所述右下模上的待弯制管施加向下的压力，使待弯制管变弯；轴向加载装置；所述轴向加载装置设置在所述基架上，沿待弯制管的轴向向待弯制管加载。本发明专利技术提供的三向加载弯制弯管装置可抵消弯管时模具摩擦力和补偿弯管拉伸变形力与压缩变形力之差，消除弯管中心线伸长和弯管壁厚减薄超差。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种三向加载弯制弯管装置及一种使用该种装置对管道进行弯制的 方法。
技术介绍
目前，大口径厚壁弯管制造一般采用机械加工成形、中频弯、热弯和冷弯制造。其 中采用机械切削加工成形时，弯管的形状好，弯曲半径均匀，弯曲角度精准，不存在壁厚减 薄和弯管中心线伸长现象。但需要专用机加工设备，机加工难度大，加工时间长，尤其是奥 氏体不锈钢弯管机械切削加工难度极大；采用中频弯管时，弯管的弯曲半径均匀，弯管成形 速度快。但弯管壁厚减薄量不易控制，需要专用的中频弯设备，无法对带接管的管道进行弯 制；采用热弯技术制造弯管时，弯管的弯曲半径和角度能基本保证。但弯管的形状和弯管的 壁厚减薄量难于控制，容易造成材料晶粒度长大，对模具精度要求极高，并且需要专用热弯 管技术，进行专门的整形工艺。目前国内大部分机械厂对于大口径厚壁弯管制造采用设备要求简单，易于实施的 冷弯方法，图1为管道冷弯示意图。但由于管道冷弯时需要的压力大，弯管的回弹力大，弯 曲角度和弯曲半径难于控制，特别是极易造成弯管外弧侧壁厚减薄超标和弯管中心线伸长 超标而导致弯管报废。 造成弯管外弧侧壁厚减薄超标和弯管中心线伸长超标的原因主要有两个方面。 如图2所示，为弯管受力示意图。管道弯制时，由于弯管模具对管道具有摩擦力f\， 摩擦力对管道产生拉伸作用，因而造成弯管中心线伸长。 管道弯曲时，弯管内弧材料侧受到压缩，外弧侧材料受到拉伸。根据材料变形原 理，材料受到压缩会横向变厚，而受到拉伸会横向变薄，最终导致内弧侧壁厚T1大于外弧 侦_厚T2,如图3所示。假设材料在压缩和拉伸应变应力相等的情况下，由于弯管外弧侧的 材料变薄和内弧侧材料变厚，造成弯管内力矩不平衡，即弯管中位面上方力矩Ml大于中位 面下方力矩M2，M1和M2力矩表达见公式1和2。使得受压部位材料不易压缩，而受拉部位 易拉伸，直到受拉部位的材料拉伸强度强化到拉伸强度与面积和离中位面距离的积分值等 于压缩强度与面积和离中位面距离的积分值一致时，即M2 = Ml时，拉伸变形量才会等同于 压缩变形量，在这之前拉伸变形量永远大于压缩变形量。因此，在在弯管弯制变形过程中， 由于弯管外弧侧被拉长量大于内弧侧未被压缩，造成弯管中心被拉长。同时，弯管外弧侧在 被拉长过程中进一步减小壁厚，严重时会引起壁厚超标。 因此，研发一种可以有效控制弯管壁厚减薄量和弯管中心线伸长量的装置和方法 成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出一种可以有效控制弯管壁厚减薄量和弯管中心 线伸长量的三向加载弯制弯管装置。 本专利技术提供一种三向加载弯制弯管装置，包括： 基架； 左下模和右下模；所述左下模和所述右下模设置在所述基架上，呈同一水平面设 置，用于支撑待弯制管；所述左下模和所述右下模均可转动；所述左下模和所述右下模转 动后，呈V型设置； 上模；所述上模设置在所述基架上，可上升或下降；所述上模下降后，向支撑于所 述左下模和所述右下模上的待弯制管施加向下的压力，使待弯制管变弯； 轴向加载装置；所述轴向加载装置设置在所述基架上，沿待弯制管的轴向向待弯 制管加载。 优选地，所述轴向加载装置包括加载垫块；所述加载垫块设置在待弯制管的端部， 可在外力驱动下沿待弯制管的轴向向待弯制管施压；所述轴向加载装置还包括传动装置； 所述传动装置用于将外力传动至所述加载垫块。 优选地，所述传动装置包括丝杆拉杆和丝杠螺母；所述丝杆螺母套设在所述丝杆 拉杆上，与所述丝杆拉杆螺纹配合；丝杆拉杆可转动地设置在所述基架上，并与所述加载垫 块连接；所述丝杆螺母转动，带动所述丝杆拉杆转动，从而带动所述加载垫块沿待弯制管的 轴向向待弯制管施压；或者，所述丝杆螺母抵靠在所述加载垫块上，所述丝杆螺母转动，推 动所述加载垫块沿待弯制管的轴向向待弯制管施压。 优选地，还包括驱动装置；所述驱动装置为所述丝杆螺母转动提供驱动力。 优选地，所述传动装置包括液压装置，所述液压装置与所述加载垫块连接；所述液 压装置拉伸或顶撑后，带动所述加载垫块沿待弯制管的轴向向待弯制管施压。 本专利技术针对现有技术的不足，提出一种可以有效控制弯管壁厚减薄量和弯管中心 线伸长量的三向加载弯制弯管方法。 本专利技术提供一种三向加载弯制弯管方法，采用上述三向加载弯制弯管装置对管道 进行弯制处理，具体步骤包括：采用上模向支撑于所述左下模和所述右下模上的待弯制管 施加向下的压力，使待弯制管变弯；同时采用所述轴向加载装置沿待弯制管的轴向向待弯 制管加载，用于抵消所述左下模和所述右下模对管道的摩擦力，以及用于平衡管道外弧侧 和内弧侧的变形抗力。 与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果： 1)在传统压弯制造弯管的基础上增加简单设备就能实现三向加载。 2)实现方法多样，可以根据实际情况选择加载机构。 3)根据需要选择人工手动加载或自动加载。 4)对弯管加载位置多样，可以根据弯管实际结构实施加载。 5)弯管两端直段等长和不等长均能实现三向加载法弯制。 6)抵消弯管时模具摩擦力和补偿弯管拉伸变形力与压缩变形力之差，因而消除弯 管中心线伸长和弯管壁厚减薄超差。【附图说明】 图1为管道冷弯示意图。 图2为管道受力示意图。 图3为管道冷弯后的截面图。 图4为实施例1的三向加载弯制弯管装置的结构示意图。 图5为实施例1的三向加载弯制弯管装置的使用示意图。 图6为实施例2的三向加载弯制弯管装置的结构示意图。 图7为实施例3的三向加载弯制弯管装置的结构示意图。 图8为实施例4的三向加载弯制弯管装置的结构示意图。 图9为实施例5的三向加载弯制弯管装置的结构示意图。 图10为实施例6的三向加载弯制弯管装置的结构示意图【具体实施方式】 为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本专利技术作进一步详细的说明。 实施例1 如图4所示，三向加载弯制弯管装置包括： 基架 1 ; 左下模2和右下模3 ;所述左下模2和所述右下模3设置在所述基架1上，呈同一 水平面设置，用于支撑待弯制管01 ;所述左下模2和所述右下模3均可转动；所述左下模和 所述右下模转动后，呈V型设置（如图5所示）； 上模4 ;所述上模4设置在所述基架1上，可上升或下降；所述上模下降后，向支撑 于所述左下模2和所述右下模3上的待弯制管01施加向下的压力F，使待弯制管变弯（如 图5所示）； 轴向加载装置；所述轴向加载装置设置在所述基架上，沿待弯制管的轴向向待弯 制管加载。 优选地，所述轴向加载装置包括加载垫块51 ;所述加载垫块51设置在待弯制管01 的端部，可在外力驱动下沿待弯制管的轴向向待弯制管01施压；所述轴向加载装置还包括 传动装置；所述传动装置用于将外力传动至所述加载垫块51。 优选地，所述传动装置包括丝杆拉杆52和丝杠螺母53 ;所述丝杆螺母53套设在 所述丝杆拉杆52上，与所述丝杆拉杆52螺纹配合；丝杆拉杆52可转动地设置在所述基架 1上，并与所述加载垫块51连接；所述丝杆螺母53转动，带动所述丝杆拉杆52转动，从而 带动所述加载垫块51沿待弯制管的轴向向待弯制管01施压。 优选地，还包括驱动装置（图中未示出）；所述驱动装置为所述丝杆螺母53转动 提供驱动力。 在管道弯制初始阶段，由于管道变形较小，弯本文档来自技高网...
【技术保护点】
三向加载弯制弯管装置，其特征在于，包括：基架；左下模和右下模；所述左下模和所述右下模设置在所述基架上，呈同一水平面设置，用于支撑待弯制管；所述左下模和所述右下模均可转动；所述左下模和所述右下模转动后，呈V型设置；上模；所述上模设置在所述基架上，可上升或下降；所述上模下降后，向支撑于所述左下模和所述右下模上的待弯制管施加向下的压力，使待弯制管变弯；轴向加载装置；所述轴向加载装置设置在所述基架上，沿待弯制管的轴向向待弯制管加载。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：施永兵，张玉，徐臻，陈敏，蒋运友，钟林秀，戴兴国，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院，
类型：发明
国别省市：上海;31
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