床身:采用厚钢板焊接并经时效处理消除内应力,整体重量可达 10 吨以上,能稳固承载缩径时的巨大压力。床身两侧设有高精度导轨,为滑块运动提供刚性导向,确保模具对中精度控制在 0.1mm 以内。
开合式滑块机构:区别于小口径设备的固定式结构,该滑块采用左右对称开合设计,张开时最大间距可达 55 公分(预留操作空间),闭合时通过楔形锁止结构实现刚性连接。滑块材质为 42CrMo 合金锻钢,经调质处理后硬度达 HB280-320,可承受瞬时千吨级压力。
管材支撑系统:包含可升降的 V 型托架和轴向定位挡块,托架间距可根据钢管长度调节(最大支撑长度可达 12 米),并配备橡胶缓冲层避免管材表面划伤。定位挡块通过伺服电机驱动,定位精度可达 ±0.5mm,确保缩径位置准确。
超高压液压站:配备双电机双泵组(总功率 80-120kW),主泵采用变量轴向柱塞泵,工作压力可达 40MPa,流量调节范围 50-200L/min。油箱容积≥500L,内置三级过滤系统(精度 10μm)和水冷式冷却器(散热功率≥15kW),保证油液清洁度与温度稳定(35-55℃)。
多缸协同系统:包含 2 个主压缸(单缸推力 500-800 吨)、4 个夹紧缸和 2 个导向缸。主压缸采用锻钢缸体,活塞杆表面镀铬处理(厚度 0.05mm),配合进口组合密封件,确保在高压下无泄漏。夹紧缸对称分布于滑块两侧,提供辅助径向压力防止管材打滑。
智能控制系统:基于 PLC + 触摸屏架构,可预设 100 组缩径参数(压力、速度、保压时间等),支持压力闭环控制(精度 ±1%)和位移反馈(分辨率 0.01mm)。配备红外测温仪实时监测模具温度,超过 60℃时自动启动冷却风机。
分体式缩径模具:由上模、下模和侧模组成,采用 Cr12MoV 模具钢整体锻造,经深冷处理(-196℃)后硬度达 HRC60-62,模具工作表面粗糙度 Ra≤0.8μm。针对 50 公分口径钢管,模具入口端设计 15° 导向锥,中段为 3°-5° 的成型锥,出口端预留 2mm 回弹补偿量。
快速换模装置:通过液压驱动的模具锁紧销实现定位,换模时间≤5 分钟。配备模具预热系统(最高温度 200℃),可减少厚壁钢管缩径时的温差应力。
管材上料与对中:利用行车将 50 公分口径钢管吊至支撑托架,通过激光对中仪调整管材轴线与模具中心重合,轴向定位挡块锁定缩径起始位置。
模具预合:操作面板输入缩径参数(目标直径、缩径长度等),液压系统驱动滑块闭合,模具与钢管表面预留 1-2mm 间隙,此时夹紧缸工作,将管材刚性固定。
阶梯式施压:主压缸按预设程序分级加压:
第一阶段(0-50MPa):滑块以 10mm/s 速度推进,模具对钢管施加径向压力,使管材表层发生塑性变形;
第二阶段(50-150MPa):速度降至 3mm/s,压力均匀递增,钢管截面逐渐收缩,通过位移传感器实时反馈直径变化;
第三阶段(保压):达到目标直径后,系统保持压力 10-15 秒(壁厚 20mm 以上钢管延长至 20 秒),消除内应力。
卸压与复位:保压结束后,主压缸按 5MPa/s 的速率卸压,滑块以 15mm/s 速度退回,模具张开至初始位置,夹紧缸松开,完成一次缩径循环。