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實(shí)現(xiàn)管材彎曲的方法有多種，常用的是管材無芯彎曲，在此基礎(chǔ)上，還有填充彎曲、加熱彎曲、數(shù)控彎曲等各種特殊彎曲方式。 每種不同的彎曲方法都有獨(dú)特的工藝和條件，同時(shí)也有解決某一彎曲質(zhì)量問題的功效。
管材常規(guī)無芯彎曲
常規(guī)無芯彎曲指生產(chǎn)中常用的管材無填充室溫彎曲法，主要彎曲模具及原理如下圖所示，它包括拉彎、壓彎、繞彎、推彎、滾彎等彎曲工藝。
1.拉伸彎曲
在純彎矩彎曲的基礎(chǔ)上，附加一個(gè)軸向拉力后實(shí)現(xiàn)管材彎曲成形，通?？煞譃槔瓘潯⒒剞D(zhuǎn)牽引彎曲等。
所有拉彎成形具有一個(gè)共同的特點(diǎn)，由于附加拉應(yīng)力而抵消一部分純彎曲時(shí)的內(nèi)凹側(cè)切向壓應(yīng)力，因而可抑制彎管壁厚和起皺，但不可避免的會(huì)增大彎曲外凸側(cè)壁厚變薄甚至拉裂的可能性。
(1) 拉彎
下圖為一種常用拉彎成形的簡化工作原理。管材拉彎時(shí)，使管坯通過三個(gè)水平支撐輥并用夾頭固定在與轉(zhuǎn)輪聯(lián)結(jié)成一體的轉(zhuǎn)臂上，轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)管坯產(chǎn)生彎曲變形。
拉彎成形時(shí)，調(diào)節(jié)支撐輥和夾頭與轉(zhuǎn)輪軸心的距離，可以改變彎管的曲率半徑。如果在管坯進(jìn)入彎曲區(qū)前安裝加熱裝置，例如中頻感應(yīng)電流對(duì)管坯進(jìn)行預(yù)熱，可提高其塑性變形能力，實(shí)現(xiàn)加熱拉彎成型。
(2) 回轉(zhuǎn)牽引彎曲
如下圖所示，回轉(zhuǎn)牽引彎曲，每個(gè)彎模工作零件都具有與管材外形相匹配的凹槽，橫截面曲線長度略小于管坯半圓，彎曲時(shí)用于夾緊或壓靠管坯，更換回轉(zhuǎn)彎?？梢愿淖儚澢霃?。
管坯被牽引模和壓緊塊壓靠在可繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)彎模上，牽引模在與回轉(zhuǎn)彎模軸心具有固定半徑的圓弧軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)管坯在徑向壓力和壓緊塊切向摩擦力作用下與回轉(zhuǎn)彎模一起旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)彎曲成形。
由于增大了彎曲外凸側(cè)管坯切向拉伸變形而具有拉彎性質(zhì)。
目前生產(chǎn)中絕大部分彎管設(shè)備和數(shù)控彎管機(jī)，工作原理類似于回轉(zhuǎn)牽引彎曲。
CNC數(shù)控彎管機(jī)回轉(zhuǎn)牽引彎曲
2.壓縮彎曲
壓縮彎曲與拉伸彎曲對(duì)應(yīng)，是附加或派生軸向推力與彎矩共同作用實(shí)現(xiàn)的管材彎曲成形。
附加軸向的推力可減輕或抵消彎曲外凸側(cè)切向拉力的作用，因而可抑制彎管壁厚變薄或拉裂，但同時(shí)因增大彎曲內(nèi)凹側(cè)切向壓縮應(yīng)力，而增大管壁甚至起皺。
管材壓縮彎曲主要分為：壓彎、回轉(zhuǎn)壓縮彎曲和軸力彎曲等。
(1) 壓彎
如下圖所示，管材壓彎與板材V形彎曲相似，可用來彎曲成形帶有直管段的中、小直徑彎管制件。彎模和支撐輥帶有與管徑相同且略小于半圓的工作凹槽，與推桿固結(jié)且具有一定彎曲半徑的彎模將管坯推出，在兩側(cè)支撐滾輪之間滾動(dòng)二彎曲成形。更換彎?？梢愿淖児懿膹澢霃剑澢鷥?nèi)角的大小由彎模推出行程所決定。
管材壓彎生產(chǎn)效率高，模具調(diào)整簡單。缺點(diǎn)是壓彎時(shí)所加彎曲力集中在兩支撐輥之間，管坯與彎模初始接觸處容易行程截面畸變，影響彎曲質(zhì)量。
(2) 回轉(zhuǎn)壓縮彎曲
回轉(zhuǎn)壓縮彎曲與回轉(zhuǎn)牽引彎曲在形式上也有些相似，但管材的彎曲變形機(jī)理不同。
如下圖所示，彎曲時(shí)，滑動(dòng)壓?；蜉?zhàn)右贿呄蚬芘魇┘訌较驂毫Γ贿吚@固定彎模的軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，在切向摩擦作用下迫使直管坯逐漸貼向固定彎模凹槽型面而彎曲成形。
與管材回轉(zhuǎn)牽引彎曲不同的是，彎曲變形區(qū)產(chǎn)生在滑動(dòng)壓模與固定彎模之間，外凸側(cè)管坯表面始終受到徑向壓力和切向摩擦力的共同作用，這在某種程度上克相對(duì)減輕彎曲外凸側(cè)管坯切向拉變形量。
(3) 軸力推彎
如下圖所示，型模由彎曲平面對(duì)中的兩半模組成。管坯在壓模軸向推力作用下通過導(dǎo)套后壓入型腔被強(qiáng)制彎曲成型，管坯在型模內(nèi)的彎曲變形過程復(fù)雜，除受彎曲力矩作用外，還受到軸向推力及與其運(yùn)行方向相反的摩擦力。
與普通彎曲不同，其管壁應(yīng)變中性層可能向彎曲外側(cè)移動(dòng)，使外側(cè)壁厚減薄大衛(wèi)緩解。
管材推彎一般要求相對(duì)壁厚大于0.06，才可避免彎頭的內(nèi)側(cè)起皺或扭曲。為了減少摩擦力，常需對(duì)管坯或彎模型腔進(jìn)行潤滑處理。對(duì)于薄壁彎頭，通常采用有芯推彎，避免失穩(wěn)起皺。
3.其他常用管材無芯彎曲方法
除上述所示方法，還有繞彎、滾彎等。這些方法大多難以滿足嚴(yán)格的彎曲精度和彎曲質(zhì)量，因此通常用于彎制形狀尺寸精度要求不高的管件。
(1) 管材繞彎成形
管材繞彎是典型的彎管工藝，通常分為手工繞彎和奇奇繞彎。
如下圖所示，繞彎與回轉(zhuǎn)壓縮彎曲有些類似，但輥輪工作凹槽與管坯表面之間時(shí)滾動(dòng)摩擦。
彎曲時(shí)將管坯的一端夾在繞彎模夾頭中，側(cè)壓輪將其壓靠在彎模凹槽型面并繞彎模旋轉(zhuǎn)，夾頭帶著管坯一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
(2) 管材滾彎成形
管材滾彎通常用于厚壁管彎曲，如下圖所示。
將管坯置于三四個(gè)或多個(gè)輥輪之間，每個(gè)輥輪均帶有內(nèi)徑略大于管外徑且斷面周長略小于管坯半圓的凹槽，各滾輪按不同方向自轉(zhuǎn)并移動(dòng)位置，使管坯受到滾壓形成一定彎曲形狀。
多輥滾彎可以提高管材彎曲精度，減輕彎曲橫截面畸變，提高管材均勻彎曲變相程度，有時(shí)可以用于薄壁管彎曲成形。
管材填充彎曲
管材填充彎曲也稱有芯彎曲，是中、大直徑薄壁管常用的彎曲工藝方法。為了減輕或消除這類管材彎曲時(shí)橫截面扁化或管壁塌陷、起皺等缺陷，在待彎管坯內(nèi)裝入各種芯棒或填充料作為支撐物進(jìn)行彎曲成型的方法，都可以成為填充彎曲。
1.芯軸彎曲
芯軸彎曲是一種強(qiáng)力控制彎管橫截面形狀的彎曲工藝，它與普通無芯彎曲的不同在于彎管時(shí)在管坯內(nèi)預(yù)先置入芯軸。
實(shí)際生產(chǎn)中使用的芯軸或芯棒，分為剛性棒和固體柔性芯棒兩大類。
其中剛性棒有：圓頭芯棒、勺形芯棒和牛角芯棒。
柔性芯棒有：單節(jié)柔性芯棒和多節(jié)柔性芯棒。
2.固體顆粒填充推彎成形
固體顆粒填充推彎成形，常用于彎制相對(duì)壁厚很小的薄壁彎管構(gòu)件或彎頭，作為填料的顆粒也由傳統(tǒng)的石英砂逐漸改為樹脂顆?；蚪饘僦榱５取?/span>
推彎成形前，現(xiàn)在彎曲凹模中置入一定數(shù)量略小于管坯外景的大直徑滾珠，防止珠粒填料滑落，再將小直徑珠粒灌滿管坯。
推彎成形時(shí)，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)推彎沖頭擠壓管坯內(nèi)珠粒填料。
嚴(yán)格來說，任何固體顆粒都不能算作連續(xù)介質(zhì)，在壓力作用下很難將其流動(dòng)變形近似為體積不變。另外過硬的鋼球可能造成彎管內(nèi)壁壓痕等缺陷。
3.液體填充彎曲
以液體作為填料的管材填充彎曲方法。目前比較成熟的工藝有管材沖液壓彎和管材沖液補(bǔ)料推彎。
雖然液體填充彎曲解決了固體顆粒填充彎曲的一些不足，但介質(zhì)密封是一個(gè)工藝難點(diǎn)。
4.液體填料固化彎曲
將可固化液體在液態(tài)時(shí)注入管坯內(nèi)，兩端封閉后，使液態(tài)物質(zhì)固化，作為整體填料進(jìn)行填充彎曲?？晒袒奶盍衔镔|(zhì)有：水、松香、低熔點(diǎn)合金及各種樹脂。
加熱彎曲
加熱彎曲是傳統(tǒng)塑性加工方法，利用加熱使管坯軟化，增強(qiáng)塑性變形能力。當(dāng)管材構(gòu)件形狀負(fù)責(zé)不適合冷彎時(shí)，可考慮加熱彎曲。
一般情況下，彎曲過程通常使加熱、彎曲和冷卻結(jié)合起來。
常用的方法有：整體加熱填充彎曲、整體加熱浸水彎曲、局部中頻感應(yīng)加熱彎曲、激光彎曲等方法。
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