一、工艺概述
推制成型（又称热推成型、扩径推弯法）是不锈钢无缝弯头制造中最主流、最核心的成型工艺之一。该工艺利用金属塑性变形时体积不变定律，通过专用推制机、牛角芯头（芯棒）及中频感应加热装置，使管坯在轴向推力作用下边前进、边加热、边扩径、边弯曲，最终一次性成型为所需规格的无缝弯头
。
相比传统的冲压成型，推制成型的弯头具有
外观质量优良、壁厚均匀、连续作业效率高等显著优势，特别适用于碳钢、合金钢及不锈钢弯头的批量生产
。
二、工艺原理与变形特征
2.1 核心原理
推制成型遵循
金属塑性变形体积不变定律：变形前后金属材料的体积保持不变。工艺上通过选用直径
小于成品弯头直径的管坯，在推制过程中使管坯周向扩径，同时将外弧处因弯曲被压缩的多余金属流动补偿至内弧及其他因扩径而减薄的部位，从而获得
壁厚均匀的成品弯头
。
2.2 变形过程分解
根据鞍钢无缝钢管厂的经典工艺描述，完整推制过程可分为四个阶段
：
准备阶段：将切割好的管段内表面涂覆石墨润滑剂，穿入连接牛角芯头的芯杆；芯杆固定于推制机固定牌坊，管段卡紧在活动牌坊前
预热阶段：用乙炔或中频感应装置加热芯头至暗红色（约650~750°C）
加热推制阶段：启动中频感应加热器，活动牌坊按设定速度推进管段；管段进入牛角芯头引导段与变形段交界处，被感应圈迅速加热至750~800°C
成型阶段：管坯经过变形段和定径段，受扩径和弯曲双重作用，最终成型为毛坯弯头
三、关键设备与工装
3.1 推制机
推制机是工艺的核心执行单元，主要由固定牌坊、活动牌坊（推制滑台）、液压或机械推进系统组成。活动牌坊以
0.5~2 m/min的恒定速度推进管坯，确保变形过程的稳定性
。
3.2 牛角芯头（成形模）
牛角芯头是推制成型的
灵魂工装，直接决定弯头的几何精度和表面质量。其结构通常由三部分组成
：
| 部位 | 功能描述 | 设计要点 |
|---|
| 引伸段 | 略小于坯料内径的锥度直杆，便于坯料抱箍芯杆传递推制力 | 锥度设计需保证顺利导入，避免卡滞 |
| 扩径成形段 | 核心变形区，实现管坯的扩径与弯曲同步进行 | 中心线曲率逐渐减小至整形段半径；截面趋向数学曲线和椭圆结构 |
| 整形段 | 对已成型的弯头进行最终定型和壁厚均整 | 横截面为正圆形，与成形段椭圆截面配合，减少翘头现象 |
芯头材料选择至关重要。由于芯头需承受巨大推力和高温摩擦，应选用高温强度大、耐磨性好的耐热合金钢
：
3.3 中频感应加热系统
中频感应加热是推制成型
最常用的加热方式，具有加热速度快、氧化少、可局部加热、环境清洁、易于自动化等优势
。
关键参数设计：
加热圈的布置位置极具技巧性——一端必须精准对准
引伸段与成形段的界面，确保温度升高与坯料扩径变形的协调性，使管坯在非变形区保持足够强度以承受推制力
。
四、工艺参数控制
4.1 温度场控制
推制温度与管坯材质、壁厚、推扩速度及中频线圈配置密切相关。合理的温度分布是确保材料在
适当强度和塑性区间内完成周向扩径与轴向弯曲的关键
。
4.2 推制速度
推制速度直接影响成型质量和生产效率：
4.3 壁厚控制与补偿
推制成型的一大优势在于其自补偿机制：
外弧受压缩，金属向内弧及侧壁流动
内弧受拉伸，由外弧流动金属补充
最终壁厚减薄率可控制在
8%~12%以内（GB/T 13401-2017），远优于冲压成型的外弧约10%单向减薄
4.4 椭圆度控制
成品弯头椭圆度要求通常≤3%（GB/T 12459标准）。若超差，需通过后续液压整形工序校正
。
五、润滑与表面处理
推制过程中，管坯内表面与芯头、外表面与模具间存在剧烈摩擦。工艺上采取以下措施
：
六、后续处理工序
热处理：固溶处理（不锈钢）或正火/回火（碳钢/合金钢），恢复材料性能
表面处理：喷丸/喷砂去除氧化皮，必要时酸洗钝化（不锈钢）
尺寸精整：端口坡口加工、椭圆度校正
无损检测：超声波或射线检测内部缺陷
最终检验：尺寸、壁厚、硬度、晶间腐蚀（不锈钢）等
标识包装：喷标、入库
七、工艺优势与适用范围
7.1 核心优势
| 对比维度 | 推制成型 | 冲压成型 | 冷挤压成型 |
|---|
| 外观质量 | 表面光洁，流线型好 | 外弧拉伸痕迹明显 | 外观美观，精度高 |
| 壁厚均匀性 | 均匀（自补偿机制） | 外弧减薄约10% | 非常均匀 |
| 生产效率 | 连续作业，适合大批量 | 单件生产，效率低 | 中等批量 |
| 尺寸范围 | DN15~DN600+ | 小批量、厚壁件 | 中小口径薄壁件 |
| 成本 | 批量生产成本低 | 单件成本低 | 模具精度要求高，成本高 |
| 材质适应性 | 碳钢、合金钢、不锈钢 | 厚壁碳钢为主 | 奥氏体不锈钢、双相钢 |
7.2 适用规格
八、技术发展趋势
智能化控制：中频电源与推制速度的闭环控制，实现温度-速度-推力的实时匹配
芯头优化设计：采用数学曲线（如椭圆截面、变曲率中心线）和有限元仿真，减少试错成本
高效节能：新型感应线圈结构（如专利中的分段变距布置）提升加热效率
精密成型：结合液压整形与在线检测，将椭圆度、壁厚偏差控制在更窄公差带
九、结语
推制成型作为不锈钢无缝弯头制造的支柱工艺，通过"热推+扩径+弯曲"的一体化变形模式，解决了传统冲压工艺外弧减薄、壁厚不均的痛点。其技术精髓在于牛角芯头的精密设计、中频感应加热的精准控制以及金属流动补偿机理的巧妙运用。随着感应加热技术、模具材料和数值模拟技术的进步，推制成型工艺正朝着高效化、精密化、智能化方向持续演进，为石油化工、核电、海洋工程等领域提供高质量的不锈钢管道连接件。