[发明专利]一种扩径推弯大口径弯头用可分拆式电磁感应加热器

说明书

技术领域

本发明属于金属管件制造技术领域，尤其是一种扩径推弯大口径弯头用可分拆式电磁感应加热器。

背景技术

扩径推弯弯头过程中，管坯加热采用中频电磁感应加热法，电磁感应线圈一般环绕于羊角芯头周围。电磁感应线圈的设计不仅与加工弯头的直径、壁厚、相对弯曲半径、材质和变形温度有关，还与材料的磁导率、热熔、导热率有关。其中，中频感应加热器的线圈匝数不仅与推弯时管坯所需的温度有关，而且与管坯材料的导磁率有关。相同尺寸的弯头，推弯时管坯所需的温度越高，则中频感应加热器的线圈匝数越多；管坯材料的导磁性能越差，中频感应加热器的线圈匝数越多。

对于口径D_n＜100mm的顺磁性和铁磁性弯头的扩径推弯弯头，其电磁感应加热线圈均可用一匝或两匝的简单电磁感应线圈加热器，线圈一般为圆形紫铜管绕制，即可保证管材加热至变形温度和较均匀的温度均匀性。这种线圈重量轻，匝数少，线圈直径比管坯直径大很多，因而不会影响到扩径推弯前的管坯装料。

对于大口径铁磁性弯头（大口径指口径D_n>300mm的弯头），钢的导热系数高、磁导率高、热熔高，其电磁感应加热线圈为一个整体线圈，前端为多匝圆柱形的感应线圈，后端为圆锥形或海螺状的多匝感应线圈。对于长半径弯头，相对弯曲半径为1.5（弯曲半径R=1.5D_n；D_n为弯头直径，也称名义口径），弯头弯曲度不大，线圈对装料不会产生太大影响。但是对于短半径弯头（弯曲半径R=D_n）来说，线圈弯曲度非常大，线圈如果均匀环绕羊角芯头的话，往往电磁感应加热线圈位于弯头背部的最后几匝线圈位置比芯杆位置低，会造成装料时芯杆水平移动与感应线圈发生相碰，为了便于管坯装料方便，将最后几匝线圈的垂直方向位置提高，这样，避免了电磁感应线圈与芯杆相碰，但是，感应线圈不是完全包绕在羊角芯头周围，有一部分羊角芯头露在感应线圈之外。对于钢弯头来说，由于钢的磁导率高，热熔大，钢弯头在推出电磁感应加热线圈后，钢弯头背部不发生温降，仍保持较高的温度，因而能保证弯头的弯曲变形。

而对于大口径顺磁性钛合金弯头来说，钛合金是顺磁性材料，磁导率为1，钢的磁导率为1500，导热系数仅为钢的52%。磁导率小意味着电磁感应加热效率慢，导热系数低导致管坯温度分布均匀性差，热熔小致使管坯储热能力低。钛合金弯头口径越大，管坯表面积越大，散热速度越快，加热至变形温度越难，大口径钛合金弯头扩径推弯加热至变形温度是一个难点。而且，钛合金高温强度随温度的变化比较敏感，加工窗口小，对管坯加热均匀性要求更高，要求中频感应加热器具有良好的加热效率和恰当的保温措施。

所以，顺磁性材料的感应加热线圈是与羊角芯头随形的多匝感应线圈，感应线圈对羊角芯头的包绕性好，加热和保温效率高，但同时也带来装料困难，感应线圈弯曲度大，弯曲段线圈会碰到芯杆，管坯不能装进去。如果将弯曲段线圈位置在设计时提高的话，可解决管坯装料问题，但是势必影响管坯加热均匀性，弯头扩径推弯出线圈外部位，弯头背部温度迅速降低，直接影响到弯头的推制速度，弯头前端扩径推弯变形受阻，后端温度高，扩径推弯速度快，不仅影响弯头的推制和整形，甚至造成管坯发生皱折、堆积等现象，导致弯头扩径推弯失败。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种扩径推弯大口径弯头用可分拆式电磁感应加热器，其结构简单、设计合理、使用操作简便且可操作性强、使用效果好，不仅能提高大口径弯头扩径推弯时的管坯装料效率，而且能提高管坯的加热效率和均匀性。