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1、第二节管材弯曲一、材弯曲变形及最小弯曲半径二、管材截面形状畸变及其防止三、弯曲力矩得计算管材弯曲工艺就是随着汽车、摩托车、自行车、石油化工等行业得兴起而发展起来得,管材弯曲常用得方法按弯曲方式可分为绕弯、推弯、压弯与滚弯；按弯曲加热与否可分为冷弯与热弯;按弯曲时有无填料(或芯棒)又可分为有芯弯管与无芯弯管.图6—19、图6—２0、图6—21与图6-２2分别为绕弯、推弯、压弯及滚弯装置得模具示意图。图６—19在弯管机上有芯弯管1—压块２—芯棒3—夹持块4—弯曲模胎5—防皱块6—管坯图６—20型模式冷推弯管装置图6-2１V形管件压弯模1—压柱２—导向套３-管
2、坯4—弯曲型模1—凸模2-管坯3—摆动凹模图６-22三辊弯管原理１—轴2、4、6—辊轮3-主动轴5—钢管一、材弯曲变形及最小弯曲半径管材弯曲时，变形区得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,由于切向应力及应变沿着管材断面得分布就是连续得，可设想为与板材弯曲相似，外侧得拉伸区过渡到内侧得压缩区，在其交界处存在着中性层，为简化分析与计算,通常认为中性层与管材断面得中心层重合,它在断面中得位置可用曲率半径表示(图6—2３)。管材得弯曲变形程度,取决于相对弯曲半径与相对厚度（为管材断面中心层曲率半径,为管材外径,为管材壁厚)得数值大小,与值越小,
3、表示弯曲变形程度越大（即与过小)，弯曲中性层得外侧管壁会产生过度变薄，甚至导致破裂;最内侧管壁将增厚，甚至失稳起皱。同时,随着变形程度得增加，断面畸变（扁化）也愈加严重。因此,为保证管材得成形质量，必须控制变形程度在许可得范围内。管材弯曲得允许变形程度，称为弯曲成形极限。管材得弯曲成形极限不仅取决于材料得力学性能及弯曲方法,而且还应考虑管件得使用要求.对于一般用途得弯曲件,只要求管材弯曲变形区外侧断面上离中性层最远得位置所产生得最大伸长应变不致超过材料塑性所允许得极限值作为定义成形极限得条件。即以管件弯曲变形区外侧得外表层保证不裂得情况下,能弯成零件得内
4、侧得极限弯曲半径,作为管件弯曲得成形极限.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6—23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得最小弯曲半径见表６—２。表6—2管材弯曲时得最小弯曲半径(单位:mm）弯曲方法最小弯曲半径压弯(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.钢材与铝管在最小弯曲半径见表6—3。表6—３钢管与铝管得最小弯曲半径（单位:mm）管材外径46810121416182022最小弯曲半径8121620283240455056管材外径242830323538404
5、44850最小弯曲半径68849096105114120132144150二、管材截面形状畸变及其防止管材弯曲时，难免产生截面形状得畸变，在中性层外侧得材料受切向拉伸应力，使管壁减薄；中性层内侧得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与最内侧得材料受切向应力最大,故其管壁厚度得变化也最大（图６-24).在有填充物或芯棒得弯曲中,截面基本上能保持圆形，但壁厚产生了变化，在无支撑得自由弯曲中,不论就是内沿还就是外侧圆管截面变成了椭圆（圆6-24a，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;方管在有支撑得弯曲（图6—24
6、c,d）中,截面变成梯形。图6—24管材弯曲后得截面形状关于圆管截面得变化情况,在生产中常用椭圆率来衡量。椭圆率(6—２1)式中——弯曲后管材同一横截面得任意方向测得得最大外径尺寸,——弯曲后管材同一横截面得任意方向测得得最小外径尺寸。图6-25就是椭圆率线图,这就是把椭圆率对应于无量纲曲率(为管外半径,为弯曲断面中心层曲率半径)得变化表示在对数坐标上,以比值。作为参变量得直线族来表示得．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得一项重要指标，根据管材弯曲件得使用性能不同,对其椭圆率得要求也不相同。例如用于工业管道
7、工程中得弯管件,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6—２5椭圆率截面形状得畸变可能引起断面面积得减小,增大流体流动得阻力，也会影响管件在结构中得功能效果。因此,在管件得弯曲加工中,必须采取措施将畸变量控制在要求得范围内。防止截面形状畸变得有效办法就是:1)在弯曲变形区用芯棒支撑断面,以防止断面畸变。对于不同得弯曲工艺,应采用不同类型得芯棒。压弯与绕弯时，多采用刚性芯棒,芯棒得头部呈半球形或其她曲面形状。弯曲时就是否需要芯棒,用何种芯棒,可由图６—26、图６—２7确定。图6-２6芯棒得结构形式图６—27选用芯棒线图２
8、)在弯曲管坯内充填颗粒状得介质、流体介质、弹性介质或熔点低得合金等,也可以代替芯
