探究數控無芯彎管的成形技術

劉亞鹍

摘 要：管材塑性成形加工是先進塑性加工技術中的一個重要研究方向。在研究過程中，管材的彎曲成形是一項非常重要的技術，也是人們研究的重要課題之一。詳細分析和探討了小直徑管在數控無芯彎曲工藝中的彎曲成形技術，旨在為數控無芯彎管成形技術的發展提供理論依據。

關鍵詞：數控；無芯彎管；成形技術；彎曲工藝

中圖分類號：TG386.3+1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.151

受各方面技術的限制，傳統的彎管機在彎管過程中出現了很多問題，例如彎管之后圓弧位置變扁，彎管之后外側出現彎裂的情況，只能單行彎曲，等等。這些缺陷嚴重影響了彎管的使用，并且使用這種方式彎管對手工技術有較高的要求，需要工作人員付出大量勞動，生產速度比較慢，很難滿足市場對彎管質量和數量的要求。目前，我國的彎管機在同類彎管機中質量比較好，雖然能夠達到彎管技術的一般要求，但是，隨著信息技術和控制技術的發展，各領域的建設要求不斷提高，對彎管技術的質量也提出了更高的要求。我國當前大部分企業生產的無芯彎管能夠滿足大多數領域的建設需求，但距離最理想的狀態還有很大的距離。在一些要求較高的工程中，無芯彎管技術還無法滿足使用要求。

1 數控無芯彎管工藝的基本情況

無芯彎管技術的缺陷是各領域使用無芯彎管材料時的技術難題，一直困擾著很多工程的工作者，嚴重影響了工程質量，同時，也是金屬塑性無芯彎管方面急需要解決的重要課題。當前，我國已經成為了世界上最大的機床消費國、機床進口國和機床成產國。我國建國比較晚，國家在發展過程中受到了很多阻擾，導致我國在機床領域的生產和研發長期處于落后狀態。改革開放之后，我國在此領域取得了很大的進步和眾多成果，但與發達國家相比，我國數控無芯彎管技術還十分落后，主要表現在生產效率低下、設備自動化水平不高等方面。即使我國在此方面投入的資金、人力和物力比較多，但是，在生產過程中，在科技研發、服務能力和研發機構組建等方面的投入卻很少，重生產，輕研發，呈現一種畸形的發展態勢。隨著國際貿易往來的逐漸頻繁，一些無芯彎管機、加工機床等技術也呈現出國際化趨勢，這給我國彎管技術的發展提供了很好的發展。當前，無芯彎管機分為無芯彎管機和有芯彎管機兩大類。本文主要介紹了無芯彎管的成形技術。無芯彎管技術相對有芯彎管技術有以下優勢：①省略了準備芯的預備工作，節約了工作時間；②減少了芯軸的使用，節約了生產成本；③管壁內部不使用噴油和潤滑液；④提高了無芯彎管的質量；⑤沒有芯軸與管壁的摩擦，減小了彎管時的力矩，延長了彎管機的使用壽命。

2 數控無芯彎管的成形工藝

因為數控無芯彎管具有強韌性、輕量化、高效和精準等特征，所以，被廣泛應用于汽車制造和航天等領域。無芯彎管技術并不單一，按照標準的不同，可以分為以下幾個方面：①推彎。這種無芯彎管方式是利用推制機、液壓機和壓力機等設備加工管材，在制作管材彎頭時經常使用。②壓彎。這種無芯彎管是由液壓機、沖床等設備為彎曲模具提供大量壓力，使管材彎曲成形的方式。這種方式十分簡單，一般加工形成相對簡單、管材擁有較大壁厚的材料時使用。采用這種方式需要注意的是，在加工過程中，彎曲角度不能超過120°，否則容易折斷管材。③繞彎。這種無芯彎管方式是在彎曲力矩的作用下，彎曲模轉動而彎曲成形的。因為繞彎工藝具有質量好、自動化、效率高等特點，在汽車、航天等眾多領域中使用得最多。常見的有數控機床繞彎、無芯彎管機繞彎和手工繞彎3種方式。④滾彎。滾彎可視為管材坯料在3個驅動輥輪的作用線上連續不斷地進行三點彎曲。其工作原理與板材滾彎基本相同。這種方式比較適合彎曲角度較大的厚壁管材加工。⑤拉彎。這種工藝指的是，管材在預拉伸機關將管材拉伸至極致后，施加彎矩時，仍然保持一定的切向拉力，進而在管材彎曲度與貼膜一致的過程中，管材受到切向拉力和彎矩的作用時，改善截面應力的分布。這種方式能夠減少管材成形后起皺的情況。

3 數控無芯彎管中常見的問題

相對于其他無芯彎管技術，數控無芯彎管具有精度高、效率高等特點，但是，在生產加工過程中，經常會遇到很多問題。這些問題的存在使無芯彎管產品存在很多缺陷，嚴重影響了其質量。為了保證管件成形質量，必須在許可范圍內控制變形程度。管材彎曲成形極限不僅取決于材料的力學性能和彎曲方法，還要考慮管件的使用要求。管件的成形極限包括以下內容：①中性層外側拉伸變形區內最大的伸長變形不超過材料允許值而破裂。②中性層內側壓縮變形區內，受切向壓應力作用的薄壁結構不一致，導致其因失穩而起皺。③當管件有橢圓度的要求時，要防止其斷面發生畸變。④當管件有承受內壓力的強度要求時，要控制其壁厚減薄的成形極限，同時，還要注意無芯彎管在不同材料、不同模具彎曲半徑和壁厚、彎曲速度下，對回彈、減薄、褶皺和橫截面畸變造成的不同程度的影響。在生產加工過程中，要了解彎管的材料、模具彎曲半徑和壁厚、彎曲速度，采用正確的彎管工藝開展工作，確保彎管質量。

4 結束語

目前，用管材制造的零件已被廣泛應用于航空航天、汽車、石油化工、輕工和交通運輸等領域。管材塑性加工已成為先進塑性加工技術面向21世紀研究和發展的重要方向之一。在其發展過程中，這項技術必將會被人們所關注，而這項技術的發展也將會帶動多個領域的工程建設。管材彎曲成形已經成為管材塑性加工的重要組成部分。無芯彎管缺陷在航空航天、汽車行業、造船和石油設備等行業一直是工程難題，也是研究金屬塑性彎曲理論方面的工作者亟待解決的重要問題之一。

現階段，雖然我國在研發、生產等階段的水平不高，但是，我國科技的發展速度驚人，且在發展過程中還可以借鑒國外的成功經驗和大量的實驗經驗等。只有研發出高新科技，才能夠更好地為我國社會主義建設事業服務。

參考文獻

[1]官英平.板料塑性彎曲回彈計算方法[J].模具工業，2014（5）：11-13.

〔編輯：白潔〕