本發(fā)明涉及金屬錐形管的成型工藝，具體是一種鋼板卷制錐形管的方法。

背景技術：

在工業(yè)設備的設計、制造中，高強度、高精度的金屬錐形管（或錐形接管）作為精密的零部件之一、會被用及，例如汽輪機上的錐形接管等。由于包括汽輪機等在內的工業(yè)設備所需求的零部件通常為高精度技術要求的-即精密零部件，加之，錐形管本身的結構特殊性，這也就導致應用于工業(yè)設備的錐形管，唯有以特定設計結構及工藝對應的鍛造而成-即鍛件結構。眾所周知的，鍛件成型具有周期長、效率低、成本高等技術問題。

若能夠將現有高精密的鍛件結構錐形管改以高強度、高精度的鋼板卷制成型，則既能滿足錐形管的應用技術要求，又能有效地解決鍛件錐形管成型所存在的技術問題，即鋼板卷制的錐形管應具有高精度、高強度、成型周期短、效率高、成本低等特點，經濟、實用。然而，由于錐形管為非等徑的管件結構，其以鋼板卷制非一般鋼板卷制工藝所能成型的，若采用一般的鋼板卷制工藝成型錐形管，則所成型錐形管結構與設計要求的錐形管差距甚遠，無法應用于工業(yè)設備上，這也是長久以來，工業(yè)設備所用錐形管始終無法以鋼板卷制成型的技術瓶頸所在。

中國專利文獻公開了名稱為“大型錐形鋼管冷成型的加工工藝”（公開號：CN 101386041，公開日：2009年3月18日）的技術。該技術雖然披露了以鋼板卷制錐形管的工藝，但是，該技術所卷制成型的錐形管的精度低，所成型的錐形管僅能用于對精度技術要求低的建筑工程中，無法適用于對精度技術要求高的工業(yè)設備中，應用范圍有限。

技術實現要素：

本發(fā)明的技術目的在于：針對上述錐形管結構特殊性、應用環(huán)境的技術要求以及現有技術的不足，提供一種成型容易、成型效率高、成品精度高、經濟實用的鋼板卷制錐形管方法。

本發(fā)明的技術目的通過下述技術方案實現，一種鋼板卷制錐形管方法，包括下列步驟：

步驟1. 根據設計錐形管的軸向高度和周向中徑長度對鋼板進行下料，下料時在軸向高度方向和周向長度方向上分別留足加工余量；形成扇形坯板；對坯板校形；

步驟2. 根據設計要求，在坯板的軸向高度方向上劃設滾彎余量線和滾彎輻射線；

步驟3. 根據設計要求的彎曲弧度，對步驟2的坯板進行周向長度方向的兩端端部的預滾彎處理，使坯板的周向長度方向兩端端部分別形成滿足設計要求的彎曲弧度；根據步驟2劃設的滾彎余量線，對坯板周向長度方向兩端端部的預滾彎部位在軸向高度方向上進行切割處理，使坯板周向長度方向兩端端部的彎曲部具有相對應的拼接坡口；

步驟4. 根據步驟2劃設的滾彎輻射線，對步驟3的坯板進行滾彎處理；直至整個坯板規(guī)則的彎曲成錐形的筒狀；將筒狀坯板的周向長度方向兩端端部的拼接坡口進行點焊固定，形成錐形坯管，在錐形坯管的軸向高度方向兩端內壁上分別設置徑向的支撐拉筋；對錐形坯管的點焊拼接部位進行拼焊處理；清根，去應力，探傷、檢驗；

步驟5. 去除錐形坯管內的支撐拉筋；將錐形坯管進行校圓處理，得錐形半成品管；在錐形半成品管的軸向高度方向兩端內壁上分別裝焊環(huán)形撐筋，并在錐形半成品管的外壁上裝焊機床裝夾用的裝夾搭子；將錐形半成品管送入機床進行軸向高度方向兩端端部型線的加工處理，直至成品。

作為優(yōu)選方案，步驟1中的下料時，周向長度方向留足的加工余量為錐形管設計厚度的15～25倍。進一步的，步驟1中的下料時，軸向高度方向留足的加工余量為錐形管設計厚度的1/3～1倍。

作為優(yōu)選方案，步驟2中的滾彎輻射線是坯板小徑端各等分點至大徑端各等分點的對應連線，所述坯板的小徑端的等分點數量與大徑端的等分點數量一致。

作為優(yōu)選方案，步驟4中的支撐拉筋為米字型結構。

作為優(yōu)選方案，步驟4中的拼焊是以手工電弧焊的方式進行拼焊。

作為優(yōu)選方案，步驟4中的探傷、檢驗為磁粉檢驗和/或射線檢驗。

作為優(yōu)選方案，步驟5中的校圓處理為滾床校圓或手工火焰校形。

作為優(yōu)選方案，步驟5中的裝夾搭子為四個，這四個裝夾搭子周向均布在錐形半成品管的外壁上。

本發(fā)明的有益技術效果是：上述方法針對錐形管的結構特殊性和應用環(huán)境的技術要求而設計，其既能確保成型錐形管的坯板本體高精度的彎曲成型，又能確保成型錐形管的坯板周向長度方向兩端的端部亦能高精度的彎曲成型，最終確保所成型的錐形坯管高精度成圓，且穩(wěn)定、可靠地對接，后續(xù)的支撐、焊接、校圓、裝夾等工序有效、可靠地控制了錐形坯管的可能變形，使得整個成型過程中的成型精度被有效、可靠、穩(wěn)定地精準控制，進而確保了成品錐形管能夠按照設計要求而成型，成品精度高；而且，整個成型過程相對簡單且容易、周期短、效率高，有利于大幅降低錐形管的成型成本（尤其是應用于工業(yè)設備上的錐形管），經濟性好；另外，本發(fā)明所成型錐形管不僅可以應用于對精度技術要求高的工業(yè)設備中（例如汽輪機等），還可以應用于對精度技術要求低的其它應用環(huán)境中（例如建筑工程等），應用范圍廣，實用性強。

附圖說明

圖1是本發(fā)明步驟1中所述設計錐形管在軸向上的一種結構示意圖（從大徑端至小徑端軸向俯視）。

圖2是本發(fā)明步驟1中所述設計錐形管沿A-A剖開并展開的結構示意圖（圖中的B-B為設計錐形管的周向中徑位置）。

圖3是本發(fā)明步驟5中所述錐形半成品管的一種結構示意圖。

圖中代號含義：1—錐形半成品管；2—環(huán)形小撐筋；3—環(huán)形大撐筋；4—裝夾搭子。

具體實施方式

本發(fā)明為鋼板卷制錐形管的方法，下面對本發(fā)明的技術內容進行詳細說明。

本發(fā)明包括下列步驟：

步驟1. 根據設計錐形管的尺寸對滿足技術要求的鋼板進行下料，設計錐管參見圖1所示，具有非等徑的大徑端和小徑端；該設計錐形管的尺寸包括軸向高度的尺寸和周向長度的尺寸，其中周向長度的尺寸以周向的中徑長度為準；

在對鋼板進行下料時，不僅應考慮錐形管軸向高度方向和周向長度方向的本體精準尺寸，而且應在此基礎上考慮加工余量，即應當考慮到軸向高度方向和周向長度方向的四個端邊部位的加工余量，也就是說，需要在軸向高度方向和周向長度方向上分別留足加工余量；參見圖1和圖2所示，對鋼板的整個下料尺寸其實就是，將設計錐管沿A-A剪開鋪展、并找到周向中徑位置B-B（也就是錐形管壁厚的1/2），以B-B的平面面積為基準，在軸向高度方向上加以加工余量，在周向長度方向上亦加以加工余量；

其中，要求周向長度方向的加工余量應是錐形管設計厚度（例如20mm）的15～25倍，譬如15倍（即加工余量為300mm）、20倍（即加工余量為400mm）或25倍（即加工余量為500mm）等；而，軸向高度方向的加工余量通常為錐形管設計厚度的1/3～1倍即可，譬如1/2倍（10mm）或1倍（20mm）等；

如此下料，得到扇形狀的坯板；

將扇形坯板放入校平機，對扇形狀的坯板進行校平等校形處理；

步驟2. 根據設計要求的直徑、周長等尺寸，在步驟1的扇形坯板上劃設滾彎余量線和滾彎輻射線；

根據設計要求的直徑、周長等尺寸，分別制作滿足設計錐形管大、小徑端端部內徑的弧度檢測樣板；

其中，滾彎余量線的劃設是，在扇形坯板的長度方向（即錐形管的周向長度方向）的兩端端部，根據確定的加工余量和本體精準尺寸，按設計錐形管的軸向高度方向（即坯板的寬度方向）在扇形坯板上分別劃設滾彎余量線；

滾彎輻射線的劃設是，根據設計錐形管的直徑，將扇形坯板的小徑端進行等分處理，即根據設計錐形管的圓周度而將其劃分成連續(xù)的多個弧段，通常，在扇形坯板小徑端劃設出的等分點為幾十個，例如五十個，相鄰等分點之間的距離相等；同樣的，將扇形坯板的大徑端進行等分處理，需要特別說明的是，大徑端的等分點數量與小徑端的等分點數量是一致的，且大徑端上的相鄰等分點之間的距離亦相等；然后將扇形坯板的兩端等分點按設計錐形管的軸向高度方向（即坯板的寬度方向）兩兩對應的連接在一起，形成對應連線，即大徑端的等分點與小徑端的對應等分點連接起來，從而在扇形坯板上形成多條輻射線，這些輻射線用于扇形坯板在卷板機上進行滾彎處理的引導，即確保扇形坯板按對應的滾彎輻射線喂入卷板機進行制彎；

步驟3. 根據設計要求的彎曲弧度，將步驟2的扇形坯板放入卷板機上，對步驟2的坯板進行周向長度方向的兩端端部的預滾彎處理，該預滾彎處理部位包含了坯板長度方向的端部預留加工余量部分和本體的端部部分，從而使坯板的周向長度方向的兩端端部分別形成滿足設計要求的彎曲弧度（用步驟2的弧度檢測樣板進行檢測確定）；

根據步驟2劃設的滾彎余量線，對坯板周向長度方向的每端端部進行切割處理，即對坯板周向長度方向的兩端端部的預滾彎部位分別在軸向高度方向上進行切割處理，從而使坯板周向長度方向的每端端部的彎曲部位形成斜面結構的拼接坡口，即使坯板周向長度方向的兩端端部彎曲部位具有相互對應的拼接坡口，也就是說，在坯板周向長度方向的端部加工余量去除后，坯板的周向長度方向的端部依然是按設計要求彎曲的，從而避免坯板周向長度方向的端部出現直段；

步驟4. 根據步驟2劃設出的滾彎輻射線，將步驟3得到的長度方向兩端端部彎曲的坯板喂入卷板機中進行滾彎處理，喂入角度應按坯板上所劃設的滾彎輻射線及時進行調整；

直至整個坯板按照滾彎輻射線規(guī)則的彎曲成錐形的筒狀結構；

錐形筒狀坯板的周向長度方向的兩端端部在周向上靠攏，此時將筒狀坯板的周向長度方向兩端端部的拼接坡口進行分段的點焊固定，在點焊固定之前和過程中，應該用步驟2的弧度檢測樣板進行圓周度的檢測確定，從而形成周向連接在一起的錐形坯管；

根據錐形坯管的軸向兩端的直徑尺寸，成型對應的、米字型結構的支撐拉筋；將尺寸略大的支撐拉筋徑向焊接固定在錐形坯管的軸向高度方向的大徑端內壁處，將尺寸略小的支撐拉筋徑向焊接固定在錐形坯管的軸向高度方向的小徑端內壁處，這兩個支撐拉筋均應處在軸向端部內側的壁面上（距離對應端部約30～100mm的位置，例如30mm、50mm、80mm或100mm等），使支撐拉筋對錐形坯管形成穩(wěn)定支撐、定型；

以手工電弧焊的方式，對錐形坯管的點焊拼接部位進行拼焊處理；

對錐形坯管的焊接部位的背面進行清根處理；

對錐形坯管的焊接部位進行檢驗處理，該檢驗方式為磁粉檢驗；檢驗合格后，再進行填充焊接；

對焊接后的錐形坯管進行回火處理，從而去除應力；

對去應力后的錐形坯管進行探傷、檢驗，該探傷、檢驗的方式為磁粉檢驗和射線檢驗，確定檢驗合格；

步驟5. 將步驟4所得錐形坯管內的兩個支撐拉筋分別切割去除，并打磨錐形坯管內壁上的割痕，使錐形坯管內壁上的切割部位平滑；

將錐形坯管放入滾床校圓設備上（當然，該滾床校圓設備也可以采用手工火焰校形代替），對錐形坯管進行校圓處理，從而得錐形半成品管1；

根據錐形半成品管1的軸向兩端的直徑尺寸，成型對應的、環(huán)形狀結構的環(huán)形撐筋，即尺寸略小的環(huán)形小撐筋2和尺寸略大的環(huán)形大撐筋3；

將環(huán)形小撐筋2徑向的焊接固定在錐形半成品管1的軸向高度方向的小徑端內壁處，將環(huán)形大撐筋3徑向的焊接固定在錐形半成品管1的軸向高度方向的大徑端內壁處，這兩個撐筋均應處在軸向端部內側的壁面上（距離對應端部約30～100mm的位置，例如30mm、50mm、80mm或100mm等），且確保撐筋周向壁面與錐形半成品管的內壁形成完全的面接觸，使撐筋對錐形半成品管1形成穩(wěn)定支撐、定型，進而控制錐形半成品管在后續(xù)切割加工時的可能變形；

在錐形半成品管1的外壁上裝焊機床裝夾用的裝夾搭子4，裝夾搭子4共四個，它們周向均布在錐形半成品管1的腰部外壁上；

將上述錐形半成品管1送入機床，通過機床對錐形半成品管1的軸向高度方向的兩端端部處的型線進行加工處理，包括軸向高度方向兩端端部處的加工余量切割去除等；

直至成品；將錐形管內壁的兩個撐筋及外壁的四個裝夾搭子分別切割去除，并打磨錐形管內壁和外壁上的對應割痕，使錐形管內壁和外壁上的對應切割部位平滑；得到鋼板卷制而成的、高精度的錐形管。

以上具體技術方案僅用以說明本發(fā)明，而非對其限制。盡管參照上述具體技術方案對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對上述具體技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明的精神和范圍。