至德钢业薄壁小半径不锈钢弯管加工技术研究分析

 不锈钢弯管产品以其优良的抗腐蚀性、抗高温氧化性及高低温强度而颇得人们的青睐，除大量用于装饰、轻工、民用五金、厨房设备及用具等行业外，在汽车管件方面也得到了大虽应用。一些汽车加油管、水管也都开始采用不锈钢材料。并且要求保证良好的弯曲变形及光滑无划伤的外观。而由于不锈钢弯管加工收到材料弯曲特性所带来的对模具选材、热处理、加工及工艺润滑等问题。直接影响到产品质量、产最、成本及模具寿命。

一、工艺分析

   1. 受力分析、变形分析管坯在弯矩的作用弯曲时，弯曲变形区的中性层内侧受切向压应力，外侧受切向拉应力。由于中性层内侧受压，内侧管壁会变厚，易引起失稳起皱;中性层外侧受拉，外侧骨壁变薄。会引起拉裂破坏;在合力作用下，管子弯曲处发生变形而成为近似椭圆形或外侧内凹。

  2. 薄壁小半径不锈钢弯管的弯曲变形会更恶劣，薄壁管件在相同曲率半径弯曲时，单位体积变形盆大，变形区外侧更容易拉裂。内侧更容易起皱，同样，相同壁厚半径越小的管子弯曲时越容易起皱和拉裂。可见，薄壁小半径给不锈钢弯管带来了很大技术难度。

  3. 不锈钢分析由于不锈钢的屈服点高，硬度高，冷作硬化效应显著。不锈钢管进行弯曲成形时其特点如下:因导热性比普通低碳钢差，导致所需变形力大。不锈钢管弯曲时.塑性变形剧烈硬化，变形区内侧容易起皱。不锈钢管容易枯模，经常会拉伤工件表面、芯轴、弯管模，使防皱板磨损过快。

二、模具设计及弯管技巧

   1. 不锈钢材料的选择不锈钢大致可分为马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和双相不锈钢，其化学成分和性能各不相同。其中属奥氏体不锈钢的塑性最佳，抗腐蚀性能也较好。在不锈钢管选材时，很多人都会选用1Cr18Ni9 (302)、0Cr18Ni9(304)、1Cr17(430)等，但上述管材在弯管时均明显体现为变形力过大。而不锈钢00Cr19Ni10 (304L)含碳量更低，塑性好，抗晶间腐蚀性能优越。焊接后不必进行热处理，如果可能应尽量选用。

   2.  模具材料的选用针对不锈钢粘模的问题，选择模具材料应根据不锈钢管与模具材料的亲合关系注意两点: 一是抗粘合性强，二是耐磨减摩的模具材料。一般来讲，金属晶格间距、晶格类型、电子密度和电化学性能相通的金属.其相互吸引、溶解能力强，易黏附在一起，结果摩擦系数变大。铬、镍与铁的互溶性大，因此用钢模弯管时，更易发生粘模现象。

    实践证明: 选用铸铝青铜、硬铝青铜防枯效果较好，采用代号3054合金铸铁.只需在模具表面进行火焰淬火，模其表面不会出现粘模现象;采用硬质合金，具有优良的抗压性能、超群的耐磨性和持久的表面粗糙度及尺寸精度控制。但由于价格问题.生产中用得较少。

    目前，一种新型材料耐磨铜合金(30-45HRC)，十分适合用于制作不锈钢冷成形模具。其硬度高、耐磨性能好，不拉伤产品表面，不含有毒元素，价格低廉，同时加工工艺简便.表面能加工成镜面，加工后无需进行热处理，是不锈钢弯管理想的模具材料。

  3. 芯轴的选择管子弯曲成形芯轴的选择在很多资料上都有详细讲述，在此我们只提一下选用什么形式的芯轴更适合不锈钢管的弯管。经实践证明，对于直径大于28mm的不锈钢管，一般选用链式芯轴或球窝节芯轴较为合适.但由于不锈钢弯曲阻力很大，链节、球窝节容易拉断。因此有时也采用结构简单的圆柱直芯轴。需要注意的是.芯轴的材料同样要选择上述提到的模具材料，而不能选用Cr12MoV等铁基含铬材料，否则芯轴会被拉毛。管子内壁也会被拉伤，弯曲变形时会出现弯管缺陷。对于直径小于20mm的管子。芯轴一般选用拇指形，此种芯轴的结构要比圆柱直芯轴效果好，同时结构也较简单。

  4. 润滑不锈钢管在弯管时变形力大，选择合适的润滑介质很重要。一般在润滑剂中加一定比例的极压添加剂或采用固体润滑剂均可取得较好效果。另外，由矿物油、脂肪、皂液、合成油脂和润滑脂也可组成润滑剂，对不锈钢弯管效果较好。据资料介绍，管材经盐浴处理可在表面获得一层金属软模，弯曲成形过程中不会出现粘模现象。

    另外，近年来研制出一种水基弯润滑脂，是适应现代数控弯管机加工过程的，一种新型的弯管芯轴(防皱板)润滑剂。具有润滑效果好、免清洗焊接、清洗废水可直接排放笔弯管过程不滴落等特点。经试用，效果很好。

   5. 调模可以说，有了好的模具、好的工艺还未必能弯出质量好的弯管。在管子弯曲时，往往弯管模具的安装、调试会对弯管质量产生很大的影响。因为无论是防皱板的安装位置和角度、芯轴的伸出量、导模的夹紧程度、夹模的安装、辅推和弯管速度等，均会在很大程度上影响弯管变形，弯管时需各个方面的合理配合。要做到高效、高质量调模，还需要有经验的弯管人员，并经不断总结，开拓创新，不断提高弯管加工技术才行。

   不锈钢弯管加工是个综合性技术，不但要考虑模具、弯管工艺、不锈钢的材料和润滑，还要考虑调模、弯管设备等，将各方面有机结合，才能得到满意的效果。