一种新型框架式管端加厚液压机

司宗青

（江苏省徐州锻压机床厂集团有限公司，江苏 徐州 221116）

摘要：根据生产需要，要求将钻杆管体同公母工具接头采用焊接方法连成一体。为增加焊接处的强度，焊接前钻杆管体两端要进行管端加厚；部分油管及套管因工艺要求需在管端车丝，管端亦需要加厚或定径。框架式管端加厚机组主要适用于油管和钻杆管端加厚（内加厚、外加厚及内外加厚）工艺及套管管端的定径工艺。

关键词：液压机；框架式；管端加厚；钻杆；油管；套管；定径

目前，钢管的管端加厚一般采用平锻液压机和摩擦焊接液压机焊接等方式。其缺点是加厚生产线工艺复杂，震动大，能耗大，工件焊接会造成焊接缺陷，加大了工人的劳动强度，而且不利于生产线的布置与自动化。

为解决上述问题，有必要开发为钻杆、油管及类似零件的端部加厚毛坯一次成形挤压液压机，待加工管料采用两夹紧油缸和上下压模座固定在机架上，通过水平一段的加厚滑块推进油缸和上下压模座中的成形模具将毛坯一次挤压成形。该管端加厚挤压成形液压机具有以下特点：

（1）镦粗后管端的几何尺寸及表面质量应符合镦粗部位和过渡区内外表面光滑，没有因镦粗工艺造成肉眼可见的发裂、裂纹、气孔、凹坑、点坑、毛刺等缺陷。

（2）成形部位挤压成形，不破坏金属组织，生产出的工件机械强度要求高，使用寿命长。

（3）毛坯为加热后一次挤压成形，保证满足零件的图纸尺寸精度和同心度要求。且能耗低，噪声小。镦粗部位与管体保持良好的同轴度，新增弯曲度≤.5mm/m。

（4）毛坯使用圆管即可，节省材料。成形后产品合格率≥99%。

（5）生产工艺简单，易于操作，生产效率高，人工劳动强度小，安全生产有保证。便于实现加厚生产自动化（以加厚机为主体配置的辅机自动化部分由上料台架、升降装置、工位步进运输装置、中频感应加热小车、机前升降装置以及辊道缓冲定位台架及出料台架等组成）。

（6）模具通用性高，更换方便，使用寿命长，造价低。

（7）电机、油泵、插装阀、密封圈、管接头、充液阀以及电器元件均采用国内优质标准件，元件运行稳定可靠，便于维护保养。

（8）压紧导轨采用四角八面，整机导向精度高，便于调节。

（9）整机结构合理，外型美观。人、机安全性能高。

1 技术方案

框架式管端加厚机通过一次横向运输及加厚操作即可完成管件一端的管端加厚或预加厚。该机组中加厚机具有独立的液压控制系统及电气操作按钮，液压控制系统采用二通插装阀集成系统，性能可靠、结构紧凑、外形美观。整个机组具有一个总的操作平台，用来控制整个机组的动作。该机组设有调整、手动、全自动三种工艺动作，加厚机单独具有半自动工艺动作，加厚机的工作压力、工作行程均可在规定范围内调整，并可实现“定程”、“定压”两种工艺动作。

2 结构概述

如图1所示为新型框架式管端加厚液压机结构示意图。

该加厚机组配有一台加厚主机、上下模座、液压系统、电气系统形成一条自动生产线（感应炉、辅机及其控制装置）。将需要进行加厚的管件通过多次横向运输及加热就能完成钢管一端的管端加厚。

（1）主机。主机机架采用分体框架式结构，机身主要由工作台1、上梁7、4件方立柱8、压紧滑块10和工作台13等通过4件锁紧拉杆6和螺母预紧形成箱体框架式结构。上梁7内有两件压紧油缸9，上面装有充液系统4以及四周采用安全护栏3，外形美观。

（2）夹紧装置。上模座11固定于压紧滑块10，下模座12通过定位键和螺栓固定于工作台13。对于要加厚的管端由上模座11、下模座12夹紧模合拢夹紧，在对管端施加水平顶锻（加厚）压力时，管体不会后退，达到管端加厚作用。夹紧所用的两件压紧油缸9，安装在上梁7上部，活塞杆头部通过压紧滑块10与上模座11相连，将动作传到上模座11中的夹紧模区和加厚模区，压紧油缸9在油泵电机组1和动力2站的驱动下由活塞杆带着上模座11作上、下运动，按工艺要求对管子夹紧或松开。

（3）水平顶锻（加厚）装置。管端在上模座11和下模座12组成的模具内被加厚油缸18顶锻的过程即为加厚，因此水平缸又叫加厚油缸。在工作台13后部安装有平行于下模座12中心的加厚油缸18，在油泵电机组1和动力站2的驱动下由加厚油缸18的活塞杆带着固定在加厚滑块19上的冲头连接件20沿着加厚导轨16作往复运动，对加热后的管端进行加厚。

（4）液压控制系统。由油泵电机组1和动力站2等组成，对主机提供动力并实现对主机的控制。

（5）管路系统14。为法兰式连接，减少渗漏，管路及油箱内部均进行良好的除锈保洁处理。管路布置整齐，并采用抗震管夹，管路安装前应进行酸洗钝化处理并进行清理，保证油路干净无污染。

图1 新型框架式管端加厚液压机结构示意图

1.油泵电机组 2.动力站 3.围栏平台 4.充液系统 5.压紧充液阀 6.锁紧拉杆 7.上梁 8.方立柱 9.压紧油缸 10.压紧滑块11.上模座 12.下模座 13.工作台 14.管路系统 15.压紧导轨 16.加厚导轨 17.加厚充液阀 18.加厚油缸 19.加厚滑块20.冲头连接件 21.冲头 22.加厚成形模 23.加厚成形模套 24.模具压板 25.夹紧模 26.夹紧模套 27.工件（钢管）

（6）压紧充液阀5和加厚充液阀17。主要作用是供油缸吸排油，当压紧滑块10快速下行和加厚滑块20快速顶出时，分别由于压紧油缸9和加厚油缸18上腔内形成负压将充液阀吸开，充液系统4内大量油液充入压紧油缸9和加厚油缸18内；当两滑块停止运动时，两充液阀分别在弹簧力的作用下关闭，当两滑块回程时用于两油缸的排油。

（7）控制系统。控制部分的核心功能由PLC可编程序控制器来承担。输出口采用隔离继电器驱动负载，保护PLC不易被损坏。控制系统对主机、冷却与润滑系统、液压站进行控制，提高了系统的可靠性。

（8）主机工艺流程。①将高温加热后的工件27放置在主机的下模座12中的下模内，工件27一端放置在加厚成形模22中。②主机压紧油缸9通过压紧滑块10带动上模座11下行由快转慢至工件27夹紧。③加厚油缸18通过加厚滑块19、冲头连接件20推动冲头21前进挤压管端，使管端按加厚工艺要求成形。④加厚油缸18由慢转快带动冲头27退回，同时冷却水冷却冲头21。⑤主机的压紧油缸9带动上模座11快速返回（管件移开加厚机的同时对上、下模具进行吹气清理、喷水冷却）。

管端加厚的部分产品实物图如图2所示。

图2 管端加厚的产品实物图

3 应用实例

新型框架式管端加厚液压机在不断优化、完善的基础上，成功交付用户使用。用户反馈设备的经济性、稳定性、效率等均达到设计要求。此前管端加厚采用摩擦焊接工艺，而焊接工艺易产生断裂等缺陷。

本设备具有以下突出特点：①主机采用分体框架式结构，外型美观，技术成熟。②设计有配套的特殊管端加厚模具和配套的步进料架。③压紧滑块速度快，镦粗加压速度快。④压紧导轨采用四角八面，整机导向精度高，便于调节。⑤整机自动化程度高，效率高。

如表1所示为某公司应用的10MN管端加厚液压机规格参数。

表1 主要技术指标

序号 名称 参数 数值 单位1 合模缸夹紧力 10000 kN行 程 550 mm开口高度 1200 mm空程速度 300 mm/s工作速度 50 mm/s回程速度 250 mm/s 2 加厚缸公称力 5000 kN行 程 1000 mm空程速度 300 mm工作速度 80 mm/s回程速度 350 mm/s 3工作额定压力 25 MPa 4 模座尺寸 (左右×前后) 800×1510 mm×mm 5 模具中心距离地面高度 1050 Mm

如图3所示为管端加厚生产现场图。

4 小结

图3 生产现场图

介绍了一种框架式管端加厚机组，主要适用于油管和钻杆管端加厚（内加厚、外加厚及内外加厚）工艺及套管管端的定径工艺。本框架式管端加厚机已获得实用新型专利，专利号ZL 20152 0032760.0。

参考文献：

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[7]温景林.金属挤压与拉拔工艺学[M].沈阳：东北大学出版社，1996.

Hydraulic thickening press for new kind of frame type tube end

SI Zongqing
（Xuzhou Metalforming Machine Group Co.,Ltd.,Xuzhou 221116,Jiangsu China）

Abstract：According to the production demands,the drill pipe body should be connected with the malefemale tool by welding process.In order to increase the strength of the connecting part,the two ends of drill pipe body has been thickened before welding.Some pipes and sleeve pipes need to be threaded at two ends because of technical process.The pipe end has also needed to be thickened or fixed diameter.The frame type tube end thicken press is mainly used for inner thicken,outer thicken,inner&outer thicken technical process of oil pipe and drill rod as well as diameter-fixing technical process of sleeve pipe end.

Keywords：Hydraulic press; Frame style;Pipe end thicken;Drill rod;Oil pipe;Sleeve pipe;Diameterfixing

中图分类号：TG315.4

文献标识码：B

DOI：10.16316/j.issn.1672-0121.2017.03.006

文章编号：1672-0121（2017）03-0027-04

收稿日期：2017-01-05；

修订日期：2017-02-26

作者简介：司宗青（1981-），男，工程师，从事异形轴类件镦锻设备、管类件锻造设备及矫直设备研发。E-mail：[e-mail]