1952年在聯(lián)邦德國出現(xiàn)了頂推式不銹鋼管熱擴徑的專利。這種擴徑工藝最突出的特點在于:
1. 擴徑時頂頭不動,而傳動裝置將不銹鋼管以一定速度推上頂頭進行擴徑;
2. 采用感應加熱使不銹鋼管在變形區(qū)域或緊靠變形區(qū)時進行加熱,或為了節(jié)約電能消耗,不銹鋼管在擴徑前加熱至磁性轉(zhuǎn)變點以下,然后在變形區(qū)加熱至軋制溫度。
為了實現(xiàn)這種擴徑工藝,可以采用傳動裝置不同的以下兩種設備。
一、高壓水傳動的頂推式熱擴機
如圖10-7所示,a為感應回熱裝置,b為擴徑頂頭,它通過拉桿c由支持缸K將它固定住。高壓水工作缸d將鋼管的一端推向擴徑頂頭b和感應加熱裝置a二者形成的環(huán)狀區(qū)間。當管端加熱到足夠高的溫度后,工作缸d給鋼管以一定的軸向壓力,使鋼管在頂頭上擴徑。
在擴徑過程開始之前,工作缸d處于后位,鋼管由側(cè)面裝入,其中置有拉桿c.裝入后用接手g和h將拉桿c分別和頂頭和支持缸d的活塞桿相連。擴徑頂頭B曲后支持器e和下支持f來支持并定位。當已經(jīng)擴徑的管端碰到后支持器e時,后支持器e就移開,此后經(jīng)過擴徑的不銹鋼管依靠支持輥f,來支撐并定位。
二、機械傳動的頂推式熱擴機
這種熱擴機和高壓水傳動的熱擴機不同之點在于它采用了機械傳動,即通過電機轉(zhuǎn)動、帶動絲杠,從而將鋼管以一定速度推向并推上頂頭。這樣就有可能采用電氣自動控制和調(diào)節(jié)裝置,按變行區(qū)不銹鋼管的溫度來調(diào)整鋼管頂推速度(即進給速度)。
如圖10-8所示,擴徑前將不銹鋼管預熱到磁性轉(zhuǎn)變點以下,管子由端部裝人。當鋼管完全裝人后,鎖閂將前頂桿A鎖住,前頂桿就起作用,頂頭B就固定在預先調(diào)好的位置上,通過卡緊裝置將管子C卡緊,開動電動機,通過絲杠D將管子按箭頭E的方向向前推進直至開始擴徑以前,當擴徑電動機啟動后,則絲杠F將鋼管推向頂頭B開始擴徑。當管子剛要與頂頭B相接觸開始擴徑時,潤滑劑通過孔進人管子內(nèi)壁與頂頭之間,從而在擴徑過程中起到潤滑作用。感應加熱器H1、H2依次發(fā)揮作用,從面將不銹鋼管擴徑。擴徑完畢,當前頂桿A起作用時,后支持器G退回,不銹鋼管由側(cè)向去成品臺架。
在這種熱擴徑裝置中設有熱電偶,它接在絲杠D、F的電動機電源的回路中,自動地按照擴徑過程中不銹鋼管的溫度來調(diào)整進給速度。
三、頂推式熱擴法的小結(jié)
頂推式熱擴法采用了先進的感應加熱方法,因此具有以下諸優(yōu)點:
(1)能以盡可能小的熱量消耗來加熱鋼管,而且在擴徑過程中熱損耗少;
(2)氧化鐵皮大大減少,這對擴徑后鋼管的內(nèi)表面質(zhì)量帶來極為有利的影響;
(3)不需擴口卷邊,因此也就不需要這種設備,而且降低了金屬消耗;
(4)可以按照變形區(qū)鋼管的溫度來調(diào)整進給速度,另一方面由于待變形部分不銹鋼管的溫度較低,因此可以增大擴徑量;
(5)加熱爐尺寸可以縮小,或者可以將它取消。但是,這一方法也有如下的缺點:
①. 頂推時容易產(chǎn)生縱向彎曲,被擴徑的不銹鋼管長度與壁厚受到一定限制;
②. 在短時間內(nèi)將鋼管加熱到變形溫度需要復雜而且龐大的感應加熱裝置,至于要在這么短的時間內(nèi)實現(xiàn)電氣自動調(diào)節(jié),電氣系統(tǒng)比較復雜,電氣元件的靈敏度是否可以滿足要求尚是問題;
③. 在機械傳動頂推式熱擴機中,子的卡緊問題還待解決;
④. 由于感應加熱是逐段進行的,不銹鋼管擴徑也是逐段進行的,在全長上各段的溫度,擴徑情況不一定一致,容易產(chǎn)生縱向壁厚不均和折皺。
上述頂推式熱擴管機僅僅見之于專利,國外應用于不銹鋼管廠家的實例尚缺。