CN107695151B - 一种转移变形区提高大直径薄壁管弯曲合格率的成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种转移变形区提高大直径薄壁管弯曲合格率的成形方法，属于精密钣金加工领域，适用于弯曲尺寸精度、型面精度以及表面质量要求较高的大直径薄壁管材。该方法如下：①设计大直径薄壁管材弯曲模具；②大直径薄壁管材退火处理；③大直径薄壁管材内部加入填充物；④利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形；⑤清理大直径薄壁管材内部填充物。本发明利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，解决了大直径薄壁管材弯曲过程中的合格率低问题，改善了大直径薄壁管材的表面质量，有效减少常规方法中起皱和开裂缺陷的产生，保证了大直径薄壁管材尺寸精度、型面精度以及表面质量要求。

Description

一种转移变形区提高大直径薄壁管弯曲合格率的成形方法
技术领域
本发明属于精密钣金加工领域，涉及一种转移变形区提高大直径薄壁管弯曲合格率的成形方法，它适用于弯曲尺寸精度、型面精度以及表面质量要求较高的大直径薄壁管材。
背景技术
管材弯曲件在传输气体和液体工作介质和作为受力结构件方面具有独特作用，因此在航空、航天、汽车、动力机械、石油化工、锅炉、轻工、工程机械和金属结构等领域均占有越来越重要的地位。近年来，由于对结构件轻量化需求的越来越迫切，管材弯曲件的应用呈快速增在的趋势。管材弯曲明显不同于板材，由于其具有空心、薄壁等特点，弯曲成形加工是容易产生起皱、拉裂、截面形状变化等缺陷，而且壁厚也会发生变化。故其成形加工方法、力和弯矩的施加、产品的缺陷及其防止措施等都与板材弯曲有很大区别。尤其是大直径薄壁管材的弯曲极易开裂起皱，严重影响了大直径薄壁管材弯曲的尺寸精度、型面精度以及表面质量。
发明内容
本发明的技术解决问题：提供一种转移变形区提高大直径薄壁管弯曲合格率的成形方法，它能解决大直径薄壁管材弯曲过程中的合格率低问题，改善大直径薄壁管材的表面质量，有效减少常规方法中起皱和开裂缺陷的产生，保证大直径薄壁管材尺寸精度、型面精度以及表面质量要求。
本发明要解决的技术问题通过以下方案实现:一种转移变形区提高大直径薄壁管弯曲合格率的成形方法，步骤如下：
(1)根据要成形的大直径薄壁管材的弯曲半径r，确定大直径薄壁管材弯曲模具尺寸；
(2)对大直径薄壁管材进行退火处理；(3)在步骤(2)退火处理后的大直径薄壁管材内部加入填充物；
(4)利用步骤(1)确定尺寸后的大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，成形过程中需要转移变形区；
(5)清理步骤(4)成形后的大直径薄壁管材的内部填充物，得到大直径薄壁管材。
进一步地，步骤(1)所述的大直径薄壁管材优选为5083和5A06变形铝合金。
进一步地，步骤(1)所述的大直径薄壁管材外径d为100mm～300mm，壁厚t为1mm～10mm。
进一步地，步骤(1)所述的大直径薄壁管材弯曲角度α为1°～45°，弯曲半径r为200mm～1000mm。
进一步地，步骤(1)所述的大直径薄壁管材弯曲模具型面圆弧半径R与大直径薄壁管材的弯曲半径r关系为0.5≤R/r≤1。步骤(2)所述的对大直径薄壁管材进行退火处理，退火温度为250℃～350℃，保温时间为0.5h～2h。
进一步地，步骤(3)所述的在大直径薄壁管材内部加入填充物，填充物优选为松香、沙子、水、低熔点合金、聚氨酯和塑料。
进一步地，步骤(4)利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，成形时所用设备为普通压力机或推弯机。
进一步地，步骤(4)利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，大直径薄壁管材每次的弯曲角度的取值范围为5～10°。
进一步地，步骤(4)利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，大直径薄壁管材每次弯曲后大直径薄壁管材弯曲模具需要进行移动s、大直径薄壁管材的弯曲半径r、大直径薄壁管材外径d和大直径薄壁管材壁厚t的关系为0.1≤(s/r)×(1-(t/d)2)≤0.5。
进一步地，步骤(5)清理大直径薄壁管材内部填充物时，先采用物理方式去除填充物，再利用化学方法除油，最终清水冲洗晾干。
本发明相对于现有技术的有益效果：
(1)本发明所弯曲成形的大直径薄壁管材质量好，模具寿命长，且安全可靠，合格率高；
(2)本发明所设计和制造的大直径薄壁管材弯曲模具简单，可在普通压力机和推弯机上使用，具有很强的适用性；
(3)本发明在大直径薄壁管材弯曲过程中，可有效减少起皱、开裂等缺陷的产生；
(4)本发明所弯曲成形的大直径薄壁管材尺寸精度和型面精度较高，可完全符合标准QJ262A-2005要求；
(5)本发明所弯曲成形的大直径薄壁管材外表光洁美观，表面质量较高，表面粗糙度Ra可达到3.2。
附图说明
图1为本发明大直径薄壁管材弯曲前示意图；
图2为本发明大直径薄壁管材弯曲后示意图；
图3为本发明大直径薄壁管材第1次弯曲示意图；
图4为本发明大直径薄壁管材第2次弯曲示意图；
图5为本发明大直径薄壁管材第3次弯曲示意图；
图6为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的最佳实施例作进一步详细说明。
本发明属于精密钣金加工领域，涉及到一种转移变形区提高大直径薄壁管弯曲合格率的成形方法，它适用于弯曲尺寸精度、型面精度以及表面质量要求较高的大直径薄壁管材。该方法如下：①设计大直径薄壁管材弯曲模具；②大直径薄壁管材退火处理；③大直径薄壁管材内部加入填充物；④利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形；⑤清理大直径薄壁管材内部填充物。本发明利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，解决了大直径薄壁管材弯曲过程中的合格率低问题，改善了大直径薄壁管材的表面质量，有效减少常规方法中起皱和开裂缺陷的产生，保证了大直径薄壁管材尺寸精度、型面精度以及表面质量要求。
如图6所示，本发明优选的一种转移变形区提高大直径薄壁管弯曲合格率的成形方法，具体步骤如下：
(1)根据要成形的大直径薄壁管材的弯曲半径r，确定大直径薄壁管材弯曲模具尺寸；大直径薄壁管材优选为5083和5A06变形铝合金；大直径薄壁管材外径d优选为100mm～300mm，壁厚t为1mm～10mm；大直径薄壁管材弯曲角度α优选为1°～45°，弯曲半径r优选为200mm～1000mm；大直径薄壁管材弯曲模具型面圆弧半径R与大直径薄壁管材的弯曲半径r关系优选为0.5≤R/r≤1。
(2)对大直径薄壁管材进行退火处理；对大直径薄壁管材进行退火处理，退火温度优选为250℃～350℃，保温时间优选为0.5h～2h。
(3)在步骤(2)退火处理后的大直径薄壁管材内部加入填充物；在大直径薄壁管材内部加入填充物，填充物为松香、沙子、水、低熔点合金、聚氨酯和塑料。填充物优选为松香和沙子，松香和沙子的比例优选为(1～2)：1。
(4)利用步骤(1)确定尺寸后的大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，成形过程中需要转移变形区；利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，大直径薄壁管材每次的弯曲角度的取值范围优选为5～10°；利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，大直径薄壁管材每次弯曲后大直径薄壁管材弯曲模具需要进行移动s、大直径薄壁管材的弯曲半径r、大直径薄壁管材外径d和大直径薄壁管材壁厚t的优选关系为0.1≤(s/r)×(1-(t/d)2)≤0.5，符合这一要求大直径薄壁管弯曲合格率更高；利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，成形时所用设备为普通压力机或推弯机，优选的设备为推弯机，推弯机主缸吨位大于10t。
(5)清理步骤(4)成形后的大直径薄壁管材的内部填充物，得到大直径薄壁管材。清理大直径薄壁管材内部填充物时，先采用物理方式去除填充物，再利用化学方法除油，最终清水冲洗晾干。
具体的优选方案按如下工艺步骤进行：
本发明要弯曲的大直径薄壁管材材料优选为5083和5A06等铝合金，大直径薄壁管材直径优选为100mm～300mm，壁厚优选为1mm～10mm，大直径薄壁管材弯曲角度α优选为1°～45°，弯曲半径r优选为200mm～1000mm。
以某铝合金大直径薄壁管材为例，大直径薄壁管材弯曲前形状尺寸见图1，大直径薄壁管材弯曲后形状尺寸见图2，大直径薄壁管材材料为5083铝合金，大直径薄壁管材直径d优选为200mm，壁厚t优选为10mm，大直径薄壁管材弯曲角度α优选为21°，弯曲半径r优选为800mm，两端直线段长度优选为600mm。
优选的实施方式按如下工艺步骤进行：
步骤一，根据大直径薄壁管材的弯曲半径r，设计大直径薄壁管材弯曲模具，大直径薄壁管材弯曲模具型面圆弧半径R优选取500mm，R/r＝500/800＝0.625，优选0.5≤R/r≤1要求。
步骤二，对大直径薄壁管材进行退火处理，退火温度优选为300℃～350℃，保温时间优选为1h～2h。
步骤三，在大直径薄壁管材内部加入填充物，填充物优选为松香和沙子，松香和沙子的比例优选为(1.5～2)：1。
步骤四，利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，成形时所用设备为推弯机，主缸吨位20t。如图3、图4、图5所示，第1次大直径薄壁管材弯曲角度为7°，第2次大直径薄壁管材弯曲角度为7°，第3次大直径薄壁管材弯曲角度为6°，符合大直径薄壁管材每次的弯曲角度的取值范围为5～10°要求。大直径薄壁管材第1次弯曲后和第2次弯曲后，大直径薄壁管材弯曲模具需要进行移动s优选取50mm，(s/r)×(1-(t/d)2)＝(50/200)×(1-(10/200)2)＝0.249，优选0.1≤(s/r)×(1-(t/d)2)≤0.5要求。
步骤五，清理大直径薄壁管材内部填充物时，先采用物理方式去除填充物，再利用化学方法除油，最终清水冲洗晾干。
采用此方法制备的大直径薄壁管材表面粗糙度Ra3.2，大大减少起皱和开裂等缺陷，比现有方法制造成本降低10％，加工效率提高20％。
本发明还有一种优选方案，在步骤(1)所述的根据大直径薄壁管材的弯曲半径r，设计大直径薄壁管材弯曲模具，大直径薄壁管材弯曲模具型面圆弧半径R优选取600mm，R/r＝600/800＝0.75，符合0.5≤R/r≤1要求，可减少大直径薄壁管材弯曲起皱可能性，提高大直径薄壁管材弯曲合格率。
本发明还有一种优选方案，在步骤(2)所述的对大直径薄壁管材进行退火处理，退火温度优选为310℃～320℃，保温时间优选为1.5h～2h，可降低大直径薄壁管材弯曲开裂可能性，提高大直径薄壁管材弯曲合格率。
本发明还有一种优选方案，在步骤(3)所述的在大直径薄壁管材内部加入填充物，填充物优选为松香和沙子，松香和沙子的比例优选为(1.5～1.8)：1，可减少大直径薄壁管材弯曲开裂可能性，提高大直径薄壁管材弯曲合格率。
本发明还有一种优选方案，在步骤(4)利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，成形时所用设备为推弯机，主缸吨位优选30t，可减少大直径薄壁管材弯曲开裂可能性，提高大直径薄壁管材弯曲合格率。
本发明所弯曲成形的大直径薄壁管材质量好，模具寿命长，且安全可靠，合格率高；所设计和制造的大直径薄壁管材弯曲模具简单，可在普通压力机和推弯机上使用，具有很强的适用性；在大直径薄壁管材弯曲过程中，可有效减少起皱、开裂等缺陷的产生；所弯曲成形的大直径薄壁管材尺寸精度和型面精度较高，可完全符合标准QJ262A-2005要求；所弯曲成形的大直径薄壁管材外表光洁美观，表面粗糙度Ra可达到3.2，表面质量较高。

Claims (4)

1.一种转移变形区提高大直径薄壁管弯曲合格率的成形方法，其特征在于步骤如下：
(1)根据要成形的大直径薄壁管材的弯曲半径r，确定大直径薄壁管材弯曲模具尺寸；大直径薄壁管材弯曲模具型面圆弧半径R与大直径薄壁管材的弯曲半径r关系为0.5≤R/r≤1；步骤(1)所述的大直径薄壁管材为5083或5A06变形铝合金；
(2)对大直径薄壁管材进行退火处理；所述的对大直径薄壁管材进行退火处理，退火温度为250℃～350℃，保温时间为0.5h～2h；
(3)在步骤(2)退火处理后的大直径薄壁管材内部加入填充物；
(4)利用步骤(1)确定尺寸后的大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，成形过程中需要转移变形区；利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，成形时所用设备为普通压力机或推弯机；步骤(4)利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，大直径薄壁管材每次的弯曲角度的取值范围为5～10°；步骤(4)利用大直径薄壁管材弯曲模具进行渐进弯曲成形，大直径薄壁管材每次弯曲后大直径薄壁管材弯曲模具需要进行移动s、大直径薄壁管材的弯曲半径r、大直径薄壁管材外径d和大直径薄壁管材壁厚t的关系为0.1≤(s/r)×(1-(t/d)2)≤0.5，大直径薄壁管材弯曲模具型面圆弧半径R与大直径薄壁管材的弯曲半径r关系为0.5≤R/r≤1；
(5)清理步骤(4)成形后的大直径薄壁管材的内部填充物，得到大直径薄壁管材，清理大直径薄壁管材内部填充物时，先采用物理方式去除填充物，再利用化学方法除油，最终清水冲洗晾干。
2.根据权利要求1所述的一种转移变形区提高大直径薄壁管弯曲合格率的成形方法，其特征在于：步骤(1)所述的大直径薄壁管材外径d为100mm～300mm，壁厚t为1mm～10mm。
3.根据权利要求1所述的一种转移变形区提高大直径薄壁管弯曲合格率的成形方法，其特征在于：步骤(1)所述的大直径薄壁管材弯曲角度α为1°～45°，弯曲半径r为200mm～1000mm。
4.根据权利要求1所述的一种转移变形区提高大直径薄壁管弯曲合格率的成形方法，其特征在于：步骤(3)所述的在大直径薄壁管材内部加入填充物，填充物为松香、沙子。
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