直角方管生产工艺详细介绍无缝方管

一、工艺概述

直角方管是一种截面为方形且四个角为直角的管材，因其结构稳定、便于连接和安装，广泛应用于建筑结构、机械制造、家具生产、汽车工业等领域。

直角方管生产工艺主要分为直接成型法和圆管改方成型法两大类，每种方法又包含多种具体工艺，以下将对其进行详细阐述。

二、直接成型法

（一）带钢成型工艺

1. 原材料准备

选用符合标准的优质带钢作为生产原料，常见材质有Q235、Q345、不锈钢等，根据不同的使用场景和性能要求选择合适的材质和规格。

对带钢进行严格的质量检验，包括外观检查（查看表面是否有裂纹、孔洞、锈迹等缺陷）、尺寸测量（确保宽度、厚度符合公差要求）

以及力学性能检测（拉伸试验、弯曲试验等），不合格的带钢严禁投入生产。

2. 矫平与剪切

将带钢送入矫平机，通过多组辊子的作用消除带钢在轧制和运输过程中产生的波浪形、镰刀弯等变形，使其表面平整。

矫平后的带钢根据目标方管的周长进行剪切，剪切长度需预留一定的焊接余量，一般单边余量为5 - 10mm 。

3. 成型

◦ 辊弯成型：剪切后的带钢进入辊弯成型机组，该机组由多组上下排列的成型辊组成。带钢依次通过各组成型辊，在辊子的连续弯曲作用下，

逐渐从平板状态弯曲成接近方形的管坯。每组成型辊的形状和角度根据方管的截面形状进行设计，通过逐步变形使管坯的四个角接近直角。

成型过程中，要控制辊子的转速、间距和压力，确保管坯成型稳定，尺寸精度符合要求。

◦ 高频焊接：成型后的管坯呈开口状态，需通过高频焊接将其边缘焊接成封闭的管材。高频焊接利用高频电流的集肤效应和邻近效应，

使管坯边缘迅速加热至熔融状态，然后在挤压辊的作用下，将两侧边缘挤压在一起实现焊接。焊接过程中，要严格控制高频电源的功率、

焊接速度和挤压辊的压力，保证焊缝质量，焊缝应均匀、牢固，无虚焊、漏焊等缺陷。

4. 定径与矫直

◦ 定径：焊接后的管材通过定径机进行定径处理。定径机由多组轧辊组成，其孔型与目标方管的尺寸一致。管材在定径机中通过时，

轧辊对其进行轧制，使方管的外径、边长和直角精度达到规定的尺寸精度要求，同时改善方管的圆度和直线度。

定径机的轧制速度一般控制在1 - 3m/s，通过调整轧辊的位置和压力，确保定径后方管的尺寸公差控制在±0.5mm以内，四个角的角度误差不超过±1°。

◦ 矫直：由于在成型和焊接过程中，方管可能会产生弯曲变形，因此需要进行矫直处理。常用的矫直设备为多辊矫直机，方管通过矫直机的多个辊子，

辊子对方管施加反向弯曲力，使方管的弯曲度得到矫正，达到国家标准规定的直线度要求，一般要求方管的直线度不大于1.5mm/m。

5. 切割

根据客户要求的长度，使用飞锯或锯床对矫直后的方管进行切割。切割时要保证切口平整、无毛刺，切口与方管轴线的垂直度偏差不大于1.5°。

切割后的方管长度公差控制在±5mm以内，以满足不同工程和使用场景的需求。

6. 后处理

◦ 焊缝打磨：对焊接后的方管焊缝进行打磨处理，使用砂带机、抛光机等设备将焊缝表面打磨平整，去除焊缝处的余高和毛刺，

使焊缝与管材表面平齐，提高方管的外观质量和后续加工性能。

◦ 表面处理：根据客户需求和使用环境，对方管进行表面处理。常见的防腐方法有涂覆防锈漆、热镀锌、喷塑等。涂覆防锈漆时，

先在方管表面涂刷底漆，待底漆干燥后，再涂刷面漆，确保涂层均匀、无漏涂，涂层厚度一般控制在80 - 150μm。

热镀锌处理则是将方管浸入熔融的锌液中，使方管表面形成一层致密的锌层，锌层厚度一般不小于80μm，从而有效提高方管的耐腐蚀性能。

◦ 质量检验：对后处理后的方管进行全面的质量检验，包括外观检验（检查表面是否有裂纹、划伤、凹陷等缺陷，以及表面处理层是否均匀、完整）、

尺寸测量（使用卡尺、千分尺、卷尺等测量工具对边长、壁厚、长度、直线度等尺寸进行测量）、力学性能测试（拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等，检测抗拉强度、屈服强度、伸长率等指标）和无损检测（采用超声波探伤、涡流探伤等方法，检查焊缝和管材内部是否存在裂纹、夹杂等缺陷），确保方管质量符合标准和客户要求。

（二）挤压成型工艺

1. 坯料制备

根据直角方管的材质和规格，将无缝钢管原料（如铝合金、铜合金等）制成合适尺寸的坯料。坯料的制备方法包括铸造、锻造等，

对于一些对性能要求较高的方管，常采用锻造坯料，以获得更致密的组织和更好的力学性能。坯料的尺寸需根据挤压模具和目标方管的尺寸进行计算和加工，

一般坯料的直径略大于方管的外接圆直径，长度根据挤压设备的能力和生产效率确定。

2. 加热

将坯料送入加热炉中进行加热，加热温度根据金属材质的不同而有所差异。例如，铝合金坯料的加热温度一般在450 - 550℃之间，

铜合金坯料的加热温度在700 - 900℃之间。加热的目的是使坯料达到良好的塑性状态，便于在挤压过程中发生变形。

加热过程中要严格控制炉内温度的均匀性，避免局部过热或加热不足，影响挤压成型质量。

3. 挤压成型

加热后的坯料迅速放入挤压机的挤压筒中，挤压机的挤压杆推动坯料通过具有方形截面的挤压模具。在挤压过程中，坯料在高压作用下产生塑性变形，

通过模具的出口后，形成具有直角的方形管材。挤压过程中，要控制挤压速度、挤压比和模具温度等参数。挤压速度一般控制在0.5 - 5m/min，

挤压比根据金属材质和方管规格确定，一般在10 - 50之间，模具温度保持在一定范围内，以保证方管的成型质量和表面光洁度。

4. 冷却与矫直

挤压成型后的方管需要迅速进行冷却，以防止其在高温下发生变形和组织变化。冷却方式通常采用水冷或风冷，对于一些特殊材质的方管，

可能需要采用分段冷却或控制冷却速度的方式。冷却后方管可能会产生一定的弯曲变形，需要进行矫直处理，矫直方法与带钢成型工艺中的矫直方法类似，

通过多辊矫直机或其他矫直设备对方管进行矫直，使其直线度达到要求。

5. 后续加工与检验

冷却矫直后的方管根据需要进行切割、表面处理等后续加工工序，具体工艺与带钢成型工艺中的后处理工序基本相同。

后，对成品方管进行全面的质量检验，确保其尺寸精度、力学性能和表面质量等符合相关标准和客户要求。

三、圆管改方成型法

（一）原材料准备

选择表面质量良好、壁厚均匀的圆形钢管作为原料，钢管材质和规格根据目标直角方管的要求确定。对圆管进行严格的质量检验，

包括外观检查、尺寸测量和力学性能检测，确保圆管符合改方的工艺要求。同时，对圆管进行表面清理，去除表面的油污、铁锈等杂质，为后续加工做好准备。

（二）模具设计与安装

根据目标直角方管的尺寸和形状，设计专用的成型模具。模具一般由上模、下模和侧模组成，上模和下模用于对圆管进行上下方向的挤压，

侧模用于对圆管的侧面进行约束和成型，以保证方管的四个角为直角。模具的材质通常选用高强度、高耐磨性的合金钢，如Cr12MoV等。

将设计制造好的模具安装到成型设备上，如液压机或专用的方管成型机，安装过程中要严格校准模具的位置和垂直度，

确保模具的各个部件之间配合紧密，保证成型精度。

（三）成型加工

将预处理后的圆管放置在下模的凹槽内，启动液压机，上模以设定的压力和速度向下运动，对圆管施加压力。同时，

侧模在液压系统的作用下，向圆管的侧面施加压力，使圆管在上下和侧面压力的共同作用下，逐步发生塑性变形，

其截面形状由圆形逐渐变为方形。在成型过程中，要分多次逐步增加压力，每次压力增加幅度不宜过大，以保证圆管均匀变形，

避免出现裂纹或变形不均匀等问题。对于管径较大或壁厚较厚的圆管，可能需要采用多道次成型工艺，通过更换不同规格的模具或调整模具的参数，

逐步将圆管压制成符合尺寸要求的直角方管。

（四）整形与矫直

成型后的方管可能存在角部不尖锐、边长尺寸偏差、直线度不良等问题，需要进行整形和矫直处理。将方管放入整形模具中，

通过较小的压力对其进行二次挤压，使方管的四个角更加尖锐，边长尺寸更加。整形后，使用多辊矫直机对方管进行矫直，

消除方管在成型过程中产生的弯曲变形，使其直线度达到标准要求。

（五）后处理

圆管改方成型后的后处理工序与直接成型法中的后处理工序基本相同，包括切割、焊缝打磨（如果有焊接工序）、表面处理和质量检验等，

确保终生产出的直角方管质量可靠，满足客户的使用需求。