弯管成形工艺方法研究

弯管成形工艺方法研究

陈雪

中航西安飞机工业集团股份有限公司，陕西省西安市，710089

摘要：弯管成形工艺在制造业中具有重要意义，可以满足各种管道系统的需求。然而，不同的成形方法会影响到成形效果和成本。因此，研究弯管成形工艺方法，比较其优缺点以及适用范围，对于选择合适的成形方法具有指导意义。本文对弯管成形工艺方法进行了研究，主要包括冷弯成形、热弯成形和液压成形等几种方法。通过对不同成形方法的优缺点、成形效果和适用范围的比较与分析，为选择合适的弯管成形工艺提供了参考。

关键词：弯管成形；冷弯成形；热弯成形；液压成形

一、弯管成形工艺的意义

弯管成形工艺在制造业中具有重要意义。首先，它可以满足各种管道系统的需求，包括汽车、航空、建筑等领域。通过对管材进行成形，可以使其适应特定的设计要求和空间限制。其次，弯管成形可以提高管道系统的性能和效率。通过改变管道的曲度和角度，可以减少流体或气体在管道中的阻力，并提高传输效率。此外，弯管成形还可以实现管道的连接和布局的灵活性，简化安装过程并降低成本。因此，研究弯管成形工艺方法，选择合适的成形方式，对于提高管道系统的质量和效益具有重要意义。

二、弯管成形工艺方法研究

2.1冷弯成形

冷弯成形是指在常温下对金属管材进行塑性变形的成形方法。其中，滚弯成形是利用辊轮对管材进行滚动压制，使其产生弯曲；折弯成形是将管材按照所需角度折叠；绕弯成形则是通过将管材固定在模具上，使其沿着模具的曲线进行弯曲。这些冷弯成形方法都具有操作简便、设备要求较低和成本相对较低等优点。

2.1.1滚弯成形

滚弯成形是通过多个辊轮对管材进行连续滚动压制，使其产生弯曲。该方法适用于直径较大且壁厚较薄的管材，并且可以实现较小半径的弯曲。滚弯成形不需要加热处理，因此能够保持管材的原始性能和表面质量。然而，由于辊轮与管材之间的接触力较大，容易引起局部变形和皱纹，因此在操作过程中需要控制好参数以避免缺陷的产生。

2.1.2折弯成形

折弯成形是将管材按照所需角度折叠。它是一种常见的冷弯成形方法，操作简单且成本较低。折弯成形适用于直径较小的管材，但在折弯过程中会产生内外面的应力集中，可能导致裂纹的产生。因此，在折弯成形时需要注意控制折弯角度和使用合适的工艺参数，以保证成形质量。

2.1.3绕弯成形

绕弯成形是通过将管材固定在模具上，使其沿着模具的曲线进行弯曲。这种方法可以实现复杂形状的弯管，并且成形过程中不会引起应力集中和变形。然而，绕弯成形需要制作专用的模具，因此在工艺设计和生产准备方面需要一定的投入。

2.2热弯成形

2.2.1内压法

内压法是一种常用的热弯成形方法，通过将加热后的管材放入模具中，在管材内部施加压力使其发生塑性变形。这种方法适用于大直径、壁厚较薄的管材，并且可以实现较小的曲率半径和较高的精度。然而，由于需要在管材内部施加压力，所以对设备要求较高。

2.2.2外压法

外压法是另一种常见的热弯成形方法，它与内压法相反，是通过在管材外部施加压力来实现成形。该方法适用于较小直径的管材，可以实现较大的曲率半径和较好的圆度。但是，由于需要在管材外部施加压力，可能会导致管材表面产生划痕或凹陷。

2.2.3拉伸法

拉伸法是一种利用拉伸应变产生管材弯曲的热弯成形方法。通过在管材两端施加拉力，使其发生塑性变形从而实现成形。这种方法适用于较长的管材，并且可以实现较大的弯曲角度。但是，由于需要施加拉力，可能会导致管材在其他方向上发生变形。

2.2.4感应法

感应法是一种利用感应加热原理进行热弯成形的方法。通过将高频电流引入到管材中，在局部区域产生热量，使其软化并实现成形。这种方法适用于各种直径和壁厚的管材，并且具有快速、节能的优点。然而，对设备要求较高，需要配备感应加热设备。热弯成形方法包括内压法、外压法、拉伸法和感应法。每种方法都有其适用范围和特点。选择合适的热弯成形方法需要考虑管材的直径、壁厚以及成形要求等因素。

2.3液压成形

2.3.1内部液压成形

内部液压成形是一种利用液体的压力来使管材发生塑性变形的方法。在这种成形过程中，管材被放置在一个具有特定形状的模具内，并通过向管材内注入液体来施加压力。随着液体的注入，管材会逐渐弯曲或扩张，以达到所需的形状和尺寸。内部液压成形可以实现复杂形状的管道制造，同时还能保持管道壁厚的均匀性和一致性。

2.3.2外部液压成形

外部液压成形是一种使用液体的压力来使管材外表面发生塑性变形的方法。在这种成形过程中，管材被放置在一个具有特定形状的模具外，并通过施加液体的压力来使管材外表面产生弯曲、收缩等变形。外部液压成形通常适用于较大直径的管材，可以快速且有效地完成成形过程。

2.3.3液压成形与冷弯成形结合

将液压成形技术与冷弯成形技术结合起来，可以在管材成形过程中获得更好的控制和灵活性。通过使用液压系统施加力量，在冷弯成形过程中可以实现更大的弯曲角度和更小的半径。这种结合可以有效地应对各种复杂形状的管道需求，并提高成形精度和质量。同时，液压成形与冷弯成形的结合还能减少工艺步骤，提高生产效率，降低成本。因此，将液压成形与冷弯成形相结合是一种值得研究和应用的方法。

三、弯管成形工艺方法对比与分析

3.1不同成形方法的优缺点

不同的弯管成形方法各有其优缺点。热弯成形方法如内压法和外压法可以实现较小曲率半径和高精度，但设备要求较高；拉伸法成本较低，适用于大直径管材，但可能出现变形不均匀的问题；感应法具有快速、高效的特点，但只适用于导电性材料。液压成形方法中，内部液压成形操作简单且能够实现复杂的曲线形状，但需要使用专门的液压设备；外部液压成形适用范围广，能够处理大直径管材，但成形过程中容易产生皱褶或局部收缩。冷弯成形方法相对简便且成本较低，适用于一般的弯管需求，但无法实现较小的曲率半径和高精度。

3.2成形效果比较

在成形效果方面，热弯成形方法可以实现更加精确的弯曲角度和曲率半径，并且能够保持管材的圆度和壁厚一致性。液压成形方法也能够实现较高的精度和复杂的曲线形状，但可能存在局部收缩或皱褶的问题。冷弯成形方法相对来说成形效果稍逊一些，容易出现壁厚变化和圆度不均匀等问题。

3.3适用范围比较

根据不同的需求和工件特点，选择合适的成形方法非常重要。热弯成形方法适用于大直径、壁厚较薄且需要高精度的管材；液压成形方法适用于各种尺寸和形状的管材，可以处理大直径管材和复杂的曲线形状；冷弯成形方法适用于一般的弯管需求，成本低且操作简单。

选择合适的弯管成形方法应根据具体需求而定，考虑到成形效果、适用范围、设备要求以及成本等因素进行综合评估和分析。

结束语

根据对不同弯管成形工艺方法的研究与分析，我们发现每种方法都有其独特的优势和适用范围。冷弯成形适用于直径较小的管材，成本较低；热弯成形适用于大口径管材，但成本较高；液压成形则能够实现复杂形状的成形，但设备要求较高。因此，在实际应用中需根据具体情况选择合适的弯管成形工艺方法。

参考文献

[1]蒋佳华.某型航空发动机进油管弯曲成形工艺研究[D].大连理工大学,2020.

[2]姬增利.三通管成形工艺与仿真研究[D].华中科技大学,2020.

[3]师鑫.关节摆动型自由弯管工艺的加载控制研究[D].燕山大学,2019.