1、前言
由于鈦及鈦合金具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，被廣泛運用于石油化工、冶金、氯堿、制鹽、電鍍等行業(yè)之中。因為鈦材價格比較昂貴，但使用壽命長，維修方便、費用低，性能穩(wěn)定，有利于環(huán)境保護，從而獲得了很高的經(jīng)濟效益和社會效益。
我國每年生產(chǎn)的鈦材約70％~80％用于民品，民品的60％~70％用于石油化工、冶金、氯堿、制鹽、電鍍等行業(yè)之中，其中40％~50％是管材。管材主要用于換熱器的制作，即：列管換熱器和盤管換熱器，盤管換熱器采用螺旋式換熱，換熱效率高，加工成本低，適用范圍廣，所以鈦盤管換熱器前景十分看好。
鈦盤管換熱器的制作工藝比較簡單，但模具尺寸確定非常繁瑣。每加工一個規(guī)格的盤管，反復(fù)試制許多次才能確定要求盤管直徑的模具尺寸，既浪費材料、又消耗時問。如果能很快確定要求盤管直徑的模具尺寸，則事半而功倍，所以通過試驗，找出規(guī)律，得出經(jīng)驗公式，為以后制造鈦盤管換熱器提供幫助。
2、試驗條件
2.1 材料
采用寶雞鈦業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的鈦管(TA2)，鈦管符合標準GB／T 3625-1995。
2.2 試驗設(shè)備
盤管機(轉(zhuǎn)速：6r/min功率：7 kW)、模具自制如圖1所示。
2.3 工藝路線
鈦管復(fù)檢、焊接直管、焊縫著色、繞制、捆綁、焊接、檢查、入庫。
2.4 方法
將鈦管接長，長度約為3倍展開周長，一頭固定模具上，用定輪支撐，開動盤管機，繞制。
3、試驗結(jié)果及討論
3.1 成型原理分析
鈦管彎曲時應(yīng)力如圖2所示。
σ=-Ey/ρ
彎曲時，截面上一點的正應(yīng)力與此點到中性軸成正比。A點受最大壓應(yīng)力(-)，B點受最大拉應(yīng)力(+)。鈦管卸載后，產(chǎn)生應(yīng)力變形。
鈦管彎曲成型是鈦材塑性和彈性相結(jié)合的加工工藝，鈦管在彎曲過程中，彎曲部分內(nèi)側(cè)受壓，外側(cè)
受拉，一部分產(chǎn)生彈性變形，另一部分產(chǎn)生塑性變形。當被彎的鈦管卸載后，彈性變形部分力圖使鈦
管恢復(fù)原狀而回彈，彈性回彈使鈦管彎曲角度、半徑發(fā)生變化，變化的差值為回彈量。
3.2 試驗數(shù)據(jù)結(jié)果
（1）鈦管φ50×2.5(冷加工)，試驗數(shù)據(jù)見表1，圖3，4。
（2）鈦管φ60×2.5(冷加工)，試驗數(shù)據(jù)見表2，圖5，6。
（3）鈦管φ38×2(冷加工)，試驗數(shù)據(jù)見表3。
（4）鈦管φ25×2(熱加工)，試驗數(shù)據(jù)見表4，圖7。
（5）鈦管φ60×2.5(1，3充沙子、冷加工；2，4不充沙子、冷加工)，試驗數(shù)據(jù)見表5。
從表1～5中分別可以看出：
（1）彎曲中徑Y(jié)與展開中徑的X關(guān)系，即：Y=KX，K≈0.83～0.93。
（2）彎曲中徑Y(jié)愈大，回彈量愈大。
（3）加工溫度愈高，回彈量愈小。
（4）當展開中徑較小時，鈦管必須充沙彎曲，否則彎管容易產(chǎn)生壓扁、褶皺等缺陷。
（5）充沙子彎曲，對回彈量影響不大。
回彈量對加工精度影響很大，所以模具尺寸確定要足夠重視，否則費時、費力、費材料。影響回彈
量的主要因素有：
（1）鈦管力學性能：彈性模量E愈低，屈服強度σ愈高，回彈量愈大。在鈦管變形過程中，鈦彈性模量小，彈性變形量( σ彈=σ/E)大；屈服強度高，達到屈服點所產(chǎn)生的塑性變形量小。
（2）鈦管的冷作硬化：硬化程度愈高，回彈量愈大。
（3）彈性變形程度：彎曲半徑愈小，回彈量愈小。
（4）加工溫度：回彈量隨溫度的升高，而降低，因為溫度升高，鈦材的強度急劇下降。
3.3 驗證
我公司為某化工廠生產(chǎn)直徑X=1600，1800，2000盤管加熱器(TA2、鈦管φ57×2.5)，當時取：K
= 0.84算出彎曲中徑為Y=KX=1344，1512，1680，模具外徑為(Y-57)=1287，1455，1623，通過冷加
工成形，實測尺寸分別為：1590，1795，2000，通過捆綁校形一次成型。
4、結(jié)論
從以上試驗數(shù)據(jù)及實際驗證中(共20組數(shù)據(jù))中可以得出(見圖8)：鈦盤管加熱器(TA2)冷加工成型時，彎曲中徑y(tǒng)與展開中徑 成正比關(guān)系，即：Y=KX，K≈0.83～0.93。因鈦管材質(zhì)、壁厚、退火程度、展開中徑大于3m、熱加工等對回彈量的影響，還有待于探討。目前，我公司生產(chǎn)直徑3 m以下盤管加熱器(TA2)，可一次確定模具尺寸，既提高了生
產(chǎn)效率，又降低了生產(chǎn)成本。
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