探究数控无芯弯管的成形技术

刘亚鹍

摘 要：管材塑性成形加工是先进塑性加工技术中的一个重要研究方向。在研究过程中，管材的弯曲成形是一项非常重要的技术，也是人们研究的重要课题之一。详细分析和探讨了小直径管在数控无芯弯曲工艺中的弯曲成形技术，旨在为数控无芯弯管成形技术的发展提供理论依据。

关键词：数控；无芯弯管；成形技术；弯曲工艺

中图分类号：TG386.3+1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.151

受各方面技术的限制，传统的弯管机在弯管过程中出现了很多问题，例如弯管之后圆弧位置变扁，弯管之后外侧出现弯裂的情况，只能单行弯曲，等等。这些缺陷严重影响了弯管的使用，并且使用这种方式弯管对手工技术有较高的要求，需要工作人员付出大量劳动，生产速度比较慢，很难满足市场对弯管质量和数量的要求。目前，我国的弯管机在同类弯管机中质量比较好，虽然能够达到弯管技术的一般要求，但是，随着信息技术和控制技术的发展，各领域的建设要求不断提高，对弯管技术的质量也提出了更高的要求。我国当前大部分企业生产的无芯弯管能够满足大多数领域的建设需求，但距离最理想的状态还有很大的距离。在一些要求较高的工程中，无芯弯管技术还无法满足使用要求。

1 数控无芯弯管工艺的基本情况

无芯弯管技术的缺陷是各领域使用无芯弯管材料时的技术难题，一直困扰着很多工程的工作者，严重影响了工程质量，同时，也是金属塑性无芯弯管方面急需要解决的重要课题。当前，我国已经成为了世界上最大的机床消费国、机床进口国和机床成产国。我国建国比较晚，国家在发展过程中受到了很多阻扰，导致我国在机床领域的生产和研发长期处于落后状态。改革开放之后，我国在此领域取得了很大的进步和众多成果，但与发达国家相比，我国数控无芯弯管技术还十分落后，主要表现在生产效率低下、设备自动化水平不高等方面。即使我国在此方面投入的资金、人力和物力比较多，但是，在生产过程中，在科技研发、服务能力和研发机构組建等方面的投入却很少，重生产，轻研发，呈现一种畸形的发展态势。随着国际贸易往来的逐渐频繁，一些无芯弯管机、加工机床等技术也呈现出国际化趋势，这给我国弯管技术的发展提供了很好的发展。当前，无芯弯管机分为无芯弯管机和有芯弯管机两大类。本文主要介绍了无芯弯管的成形技术。无芯弯管技术相对有芯弯管技术有以下优势：①省略了准备芯的预备工作，节约了工作时间；②减少了芯轴的使用，节约了生产成本；③管壁内部不使用喷油和润滑液；④提高了无芯弯管的质量；⑤没有芯轴与管壁的摩擦，减小了弯管时的力矩，延长了弯管机的使用寿命。

2 数控无芯弯管的成形工艺

因为数控无芯弯管具有强韧性、轻量化、高效和精准等特征，所以，被广泛应用于汽车制造和航天等领域。无芯弯管技术并不单一，按照标准的不同，可以分为以下几个方面：①推弯。这种无芯弯管方式是利用推制机、液压机和压力机等设备加工管材，在制作管材弯头时经常使用。②压弯。这种无芯弯管是由液压机、冲床等设备为弯曲模具提供大量压力，使管材弯曲成形的方式。这种方式十分简单，一般加工形成相对简单、管材拥有较大壁厚的材料时使用。采用这种方式需要注意的是，在加工过程中，弯曲角度不能超过120°，否则容易折断管材。③绕弯。这种无芯弯管方式是在弯曲力矩的作用下，弯曲模转动而弯曲成形的。因为绕弯工艺具有质量好、自动化、效率高等特点，在汽车、航天等众多领域中使用得最多。常见的有数控机床绕弯、无芯弯管机绕弯和手工绕弯3种方式。④滚弯。滚弯可视为管材坯料在3个驱动辊轮的作用线上连续不断地进行三点弯曲。其工作原理与板材滚弯基本相同。这种方式比较适合弯曲角度较大的厚壁管材加工。⑤拉弯。这种工艺指的是，管材在预拉伸机关将管材拉伸至极致后，施加弯矩时，仍然保持一定的切向拉力，进而在管材弯曲度与贴膜一致的过程中，管材受到切向拉力和弯矩的作用时，改善截面应力的分布。这种方式能够减少管材成形后起皱的情况。

3 数控无芯弯管中常见的问题

相对于其他无芯弯管技术，数控无芯弯管具有精度高、效率高等特点，但是，在生产加工过程中，经常会遇到很多问题。这些问题的存在使无芯弯管产品存在很多缺陷，严重影响了其质量。为了保证管件成形质量，必须在许可范围内控制变形程度。管材弯曲成形极限不仅取决于材料的力学性能和弯曲方法，还要考虑管件的使用要求。管件的成形极限包括以下内容：①中性层外侧拉伸变形区内最大的伸长变形不超过材料允许值而破裂。②中性层内侧压缩变形区内，受切向压应力作用的薄壁结构不一致，导致其因失稳而起皱。③当管件有椭圆度的要求时，要防止其断面发生畸变。④当管件有承受内压力的强度要求时，要控制其壁厚减薄的成形极限，同时，还要注意无芯弯管在不同材料、不同模具弯曲半径和壁厚、弯曲速度下，对回弹、减薄、褶皱和横截面畸变造成的不同程度的影响。在生产加工过程中，要了解弯管的材料、模具弯曲半径和壁厚、弯曲速度，采用正确的弯管工艺开展工作，确保弯管质量。

4 结束语

目前，用管材制造的零件已被广泛应用于航空航天、汽车、石油化工、轻工和交通运输等领域。管材塑性加工已成为先进塑性加工技术面向21世纪研究和发展的重要方向之一。在其发展过程中，这项技术必将会被人们所关注，而这项技术的发展也将会带动多个领域的工程建设。管材弯曲成形已经成为管材塑性加工的重要组成部分。无芯弯管缺陷在航空航天、汽车行业、造船和石油设备等行业一直是工程难题，也是研究金属塑性弯曲理论方面的工作者亟待解决的重要问题之一。

现阶段，虽然我国在研发、生产等阶段的水平不高，但是，我国科技的发展速度惊人，且在发展过程中还可以借鉴国外的成功经验和大量的实验经验等。只有研发出高新科技，才能够更好地为我国社会主义建设事业服务。

参考文献

[1]官英平.板料塑性弯曲回弹计算方法[J].模具工业，2014（5）：11-13.

〔编辑：白洁〕