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1、管材弯曲管材弯曲工艺是随着汽车、摩托车、自行车、石油化工等行业的兴起而发展起来的，管 材弯曲常用的方法按弯曲方式可分为绕弯、推弯、压弯和滚弯；按弯曲加热与否可分为冷弯 和热弯；按弯曲时有无填料（或芯棒）又可分为有芯（填料）弯管和无芯弯管。图 619、图 620、图621和图622分别为绕弯、推弯、压弯及滚弯装置的模具示意图。图 619 在弯管机上有芯（填料）弯管1压块 2芯棒 3夹持块 4弯曲模胎 5防皱块 6管坯图 620 型模式冷推弯管装置图 621 V 形管件压弯模1压柱 2导向套 3管坯 4弯曲型模1凸模 2管坯 3摆动凹模图 622 三辊弯管原理1 轴 2、 4、 6辊轮 3主动轴
2、5钢管、管材弯曲变形及最小弯曲半径管材弯曲时，变形区的外侧材料受切向拉伸而伸长，内侧材料受到切向压缩而缩短，由 于切向应力a9及应变0沿着管材断面的分布是连续的，可设想为与板材弯曲相似，外侧的 拉伸区过渡到内侧的压缩区，在其交界处存在着中性层，为简化分析和计算，通常认为中性 层与管材断面的中心层重合，它在断面中的位置可用曲率半径卩表示（图623）。管材的弯曲变形程度，取决于相对弯曲半径RD和相对厚度t；D （R为管材断面中心 层曲率半径，D为管材外径，为管材壁厚）的数值大小，RD和tD值越小，表示弯曲变 形程度越大（即RD和t D过小），弯曲中性层的外侧管壁会产生过度变薄，甚至导致破裂; 最内
3、侧管壁将增厚，甚至失稳起皱。同时，随着变形程度的增加，断面畸变（扁化）也愈加严 重。因此，为保证管材的成形质量，必须控制变形程度在许可的范围内。管材弯曲的允许变 形程度，称为弯曲成形极限。管材的弯曲成形极限不仅取决于材料的力学性能及弯曲方法， 而且还应考虑管件的使用要求。对于一般用途的弯曲件，只要求管材弯曲变形区外侧断面上离中性层最远的位置所产生 的最大伸长应变max不致超过材料塑性所允许的极限值作为定义成形极限的条件。即以管 件弯曲变形区外侧的外表层保证不裂的情况下，能弯成零件的内侧的极限弯曲半径nin，作 为管件弯曲的成形极限。nin与材料力学性能、管件结构尺寸、弯曲加工方法等因素有关。图
4、 623 管材弯曲受力及其应力应变状况a 受力状态 b 应力应变状态不同弯曲加工方式的最小弯曲半径见表62。表62管材弯曲时的最小弯曲半径（单位：mm）弯曲方法r最小弯曲半径min压弯（3 5）D绕弯（2 2.5）D滚弯6D推弯（2.5 3）D注：D为管材外径。钢材和铝管在最小弯曲半径见表63。表 63 钢管和铝管的最小弯曲半径 （单位： mm）二、管材截面形状畸变及其防止管材弯曲时，难免产生截面形状的畸变，在中性层外侧的材料受切向拉伸应力，使管壁 减薄；中性层内侧的材料受切向压缩应力，使管壁增厚。因位于弯曲变形区最外侧和最内侧 的材料受切向应力最大，故其管壁厚度的变化也最大（图 624）。在
5、有填充物或芯棒的弯 曲中，截面基本上能保持圆形，但壁厚产生了变化，在无支撑的自由弯曲中，不论是内沿还 是外侧圆管截面变成了椭圆（圆624a, b）,且当弯曲变形程度变大（即弯曲半径减小）时，内 沿由于失稳起皱；方管在有支撑的弯曲（图624c, d）中，截面变成梯形。图 6 24 管材弯曲后的截面形状关于圆管截面的变化情况，在生产中常用椭圆率来衡量。椭圆率maxmnDx 100%(621)Dmin式中Dmax 弯曲后管材同一横截面的任意方向测得的最大外径尺寸,弯曲后管材同一横截面的任意方向测得的最小外径尺寸。图625是椭圆率线图，这是把椭圆率对应于无量纲曲率Ro R （Ro为管外半径，R为 弯曲
6、断面中心层曲率半径）的变化表示在对数坐标上，以比值九Ro。作为参变量的直线族来 表示的。由图可知，弯曲程度越大，截面椭圆率亦越大，因此，生产中常用椭圆率作为检验 弯管质量的一项重要指标，根据管材弯曲件的使用性能不同，对其椭圆率的要求也不相同。 例如用于工业管道工程中的弯管件，高压管不超过5%；中、低压管为8%；铝管为9%；铜 合金、铝合金管为 8%。图625椭圆率截面形状的畸变可能引起断面面积的减小，增大流体流动的阻力，也会影响管件在结构中的 功能效果。因此，在管件的弯曲加工中，必须采取措施将畸变量控制在要求的范围内。 防止截面形状畸变的有效办法是：1）在弯曲变形区用芯棒支撑断面，以防止断面畸
7、变。对于不同的弯曲工艺，应采用不同类型 的芯棒。压弯和绕弯时，多采用刚性芯棒，芯棒的头部呈半球形或其他曲面形状。弯曲时是 否需要芯棒，用何种芯棒，可由图 626、图 627 确定。2）在弯曲管坯内充填颗粒状的介质、流体介质、弹性介质或熔点低的合金等，也可以代替芯 棒，防止断面形状畸变的作用。这种方法应用较为容易，也比较广泛，多用于中小批量的生 产。3）在与管材接触的模具表面，按管材的截面形状，做成与之吻合的沟槽减小接触面上的压力， 阻碍断面的歪扭，是一个相当有效的防止断面形状畸变的措施。4）利用反变形法控制管材截面变化（图 628），这种方法常用于在弯管机上的无芯弯管工艺， 其特点是结构简单，所以应用广泛。采用反变形法进行无芯弯管，即是管坯在预先给定以一定量的反向变形，则在弯曲后，由于 不同方向变形的相互抵消，使管坯截面基本上保持圆形，以满足椭圆度的要求，从而保证弯 管质量。
