在管路系统中,弯头是改变管路方向的管件。按角度分,有45°及90°180°三种常用的,另外根据工程需要还包括60°等其他非正常角度弯头。弯头的材料有铸铁、不锈钢、合金钢、可锻铸铁、碳钢、有色金属及塑料等。
由于管件大多数用于焊接,为了提高焊接质量,端部都车成坡口,留一定的角度,带一定的边,这一项要求也比较严,边多厚,角度为多少和偏差范围都有规定。表面质量和机械性能基本和管子是一样的。为了焊接方便,管件与被连接的管子的钢种是相同的。
热推弯头成形工艺是采用弯头推制机、芯模和加热装置,使套在模具上的坯料在推制机的推动下向前运动,在运动中被加热、扩径并弯曲成形的过程。 热推弯头的变形特点是根据金属材料塑性变形前后体积不变的规律确定管坯直径,所采用的管坯直径小于弯头直径,通过芯模控制坯料的变形过程,使内弧处被压缩的金属流动,补偿到因扩径而减薄的其它部位,从而得到壁厚均匀的弯头。
冲压弯头分冷冲压和热冲压两种,通常根据材料性质和设备能力选择冷冲压或热冲压。
冷挤压弯头的成形过程是使用的弯头成形机,将管坯放入外模中,上下模合模后,在推杆的推动下,管坯沿内模和外模预留的间隙运动而完成成形过程。
采用内外模冷挤压工艺制造的弯头外形美观、壁厚均匀、尺寸偏差小,故对于不锈钢弯头特别是薄壁的不锈钢弯头成形多采用这一工艺制造。这种工艺所使用的内外模精度要求高;对管坯的壁厚偏差要求也比较苛刻。
为改善不锈钢弯头耐蚀性能及焊接性而适当增加适量稳定性元素Ti、Nb、Mo等,焊接性较好一些,采用同类型的铬不锈钢焊条时,应进行200℃以上的预热和焊后800℃左右的回火处理。若焊件不能进行热处理,则应选用铬镍不锈钢焊条。
局部减薄是弯头常见的缺陷,但国内外对此类缺陷的研究主要针对直管,对弯头局部减薄的研究少有文献报道。本文通过详细的有限元计算和理论分析,研究了在内压和弯矩作用下局部减薄对弯头极限承载能力的影响,以及内压作用下多局部减薄的相互干涉效应和弯矩作用下直管对弯头极限载荷的加强作用,并进行了部分实验验证。