管材塑性彎曲變形經歷從不穩定到穩定變化的自然物理過程,其塑性變形只發生在彎曲平面附近的局部區域,這一區域是起皺、減薄拉裂和截面畸變等失穩發生的危險區域。對于芯模直徑d而言,d過大則外側管壁減薄嚴重且管件/夾塊之間容易產生滑動,從而引起管件失穩起皺,但是d過小,則必然發生失穩起皺。
只要保證芯棒伸出量芯棒圓角半徑,即可以實現芯棒的防皺作用,和防皺塊相配合,防止失穩起皺缺陷的產生。本文通過芯模幾何條件推導出了芯棒伸出量的取值公式。當芯棒伸出量超過*大值后,芯棒將與管材發生干涉,使管材外側產生突起,引起壁厚過度減薄,嚴重時在突起處產生破裂。由于芯棒圓角半徑r僅完成過渡作用,因此只需取一較小值即可。對于芯頭厚度k而言,不宜太薄也不宜太厚。太薄則不能保證機械連接強度,太厚則使芯頭A點距離管材內徑間隙太大而起不到支撐作用。
芯棒對成形效用的實驗研究本文實驗研究了芯模對數控彎管的效用。實驗設備為自行設計定制的微電腦PLC控制液壓彎管機W27YPC63NC(如所示)。該設備具有與數控彎曲成形相同的成形原理和模具結構。實驗著重研究了芯棒伸出量和芯頭個數對起皺、壁厚減薄和截面畸變的影響規律,并研究了不同材料對芯棒伸出量的影響規律,在此基礎上提出了合理芯棒伸出量和有效芯頭個數的選取原則和方法。管件成形過程穩定,表面質量較好。而使用其他如MoS2等潤滑劑,對芯模損壞極為嚴重,管件無法正常彎曲。因此,選用不銹鋼專用拉伸油S980B為潤滑劑。衡量成形管件質量好壞的指標為,起皺波紋高度、管截面圓度和管壁厚度。
芯棒伸出量對起皺和壁厚減薄的影響根據芯棒伸出量理論推導公式,確定芯棒伸出量的范圍。其他條件為穩定成形條件而芯棒伸出量在范圍內選取時,管材均沒有發生失穩起皺和拉裂,其中6mm和123mm分別為芯棒伸出量的下限值和上限值。芯棒伸出量<6mm,則管材有發生壓縮失穩的可能性,對模具和彎曲過程造成很大的破壞。超過123mm,則管材有出現鵝頭,甚至拉裂。由于芯棒>6mm即可發揮其對失穩起皺的效用,因此本文在此著重研究芯棒伸出量對壁厚減薄的影響。
芯棒伸出量對截面畸變的影響實驗發現,芯棒伸出量取值過小時,管件得不到有力支撐,將增加其扁化的可能性。因此,本文研究了芯棒伸出量對管材截面畸變的影響規律。表明了成形管件橢圓率隨芯棒伸出量的變化趨勢。管材在彎曲段后端圓度較好,管材得不到芯頭支撐,從而增加了扁化的可能性。可以看出,各管件末端橢圓率呈負值,即長軸小于短軸的現象,并且長短軸長度均小于原直徑。這是因為,管件在末端受芯頭支撐作用*明顯,同時受到壓塊的助推作用,從而導致管材在彎曲后段切點發生短軸伸長而長軸縮短的現象。
結論1)芯棒伸出量取值過大將加劇壁厚減薄,甚至造成管件拉裂;而只要不小于*小值6mm,則伸出量對失穩起皺的影響較小;發現了數控繞彎過程管材截面畸變的特點,獲得了合理芯棒伸出量的選取策略。2)芯頭是影響截面畸變的主要因素。綜合考慮管徑、彎曲半徑和彎曲角度,只需對管件彎曲危險截面進行有效弧長支撐,即可滿足對管件截面畸變程度的有效控制。3)通過分段抽芯的工藝方法,解決了小彎曲半徑彎曲過程中,芯模對管件的阻力過大,導致管件與夾塊出現滑動的問題,從而避免了彎管內側可能的失穩起皺。