CN102873148B - 一种大直径薄壁铝管的简易弯曲方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大直径薄壁铝管的简易弯曲方法，包括如下步骤：1）在大直径薄壁铝管中填充芯料，所述芯料为融化的松香和细沙的混合物；2）冷却填充芯料后的大直径薄壁铝管；3）将冷却后的大直径薄壁铝管采用拉弯机拉弯为弯管；4）去除弯管中的填充芯料；5）清洗弯管。本发明解决了大直径薄壁铝管简易弯曲问题，与无填料弯曲成形工艺相比，该方法获得的弯管精度高，截面畸变小，不产生起皱、压瘪、开裂等缺陷。与数控弯管工艺相比，弯曲条件简单，操作方便，加工周期短，降低了使用专用数控弯管机和制造弯管模具的成本，并避免了大量的工艺摸索和反复修模。
Description
技术领域
本发明属于管材弯曲加工领域，涉及到一种大直径薄壁铝管的简易弯曲方法，适用于大直径变形铝合金薄壁管件的简易高效弯曲成形。
背景技术
变形铝合金具有密度小、比强度高、塑性高、耐腐蚀等突出优点，是管材弯曲领域中的常用结构材料（铝合金管简称铝管）。航空航天弯管零部件正向轻量化和大型化方向发展，变形铝合金的大直径薄壁弯管应用越来越广泛。当前，直径超过Φ150mm，径厚比超过50的弯管很难采用常规拉弯以及数控弯管获得，容易产生起皱、压瘪和开裂等缺陷；采用数控弯曲成形方法需要采用专用弯曲设备和成套复杂模具，对于大直径薄壁弯管，其模具制造成本高，特别不适合小批量弯管的弯曲成形。
发明内容
本发明的目的是为了解决薄壁铝管弯曲加工中易出现起皱、压瘪和开裂等问题，缩短制造周期，降低制造成本，提出了一种大直径薄壁铝管的简易弯曲方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种大直径薄壁铝管的简易弯曲方法，包括如下步骤：
1）在大直径薄壁铝管中填充芯料，所述芯料为融化的松香和细沙的混合物；
2）冷却填充芯料后的大直径薄壁铝管；
3）将冷却后的大直径薄壁铝管采用拉弯机拉弯为弯管；
4）去除弯管中的填充芯料；
5）清洗弯管。
所述大直径薄壁铝管采用如下步骤制备：
A、计算待加工大直径薄壁铝管的展开尺寸，制备大直径薄壁铝管平板坯料；
B、采用圈圆机将大直径薄壁铝管平板坯料圈圆，得到圆管坯料；
C、焊接圆管坯料纵缝，得到大直径薄壁铝管。
采用数控冲下单件制备大直径薄壁铝管平板坯料。
采用氩弧焊焊接圆管坯料纵缝。
所述芯料中的细沙和松香的体积比为1:3-1:5。
所述大直径薄壁铝管中填充芯料的量达到芯料冷却后的顶部中心与铝管上端面高度差小于5cm。
所述填充芯料后的大直径薄壁铝管在阴凉处冷却。
采用拉弯机拉弯大直径薄壁铝管的方法为：
A、将大直径薄壁铝管所需弯曲区域的中间位置依靠在弯管工装的圆弧中间；
B、将压块设置在大直径薄壁铝管上；
C、拉弯机对压块施加压力使大直径薄壁铝管弯曲。
所述弯管工装圆弧面的圆弧半径为大直径薄壁铝管所需弯曲的弯曲半径的80%-95%。该弯管工装圆弧面的圆弧半径的限定用于消除铝管弯曲后的回弹。
所述压块与大直径薄壁铝管之间设置橡胶垫片。
去除弯管中的芯料是将弯管加热让松香融化流出。
采用有机溶剂清洗弯管。
采用硝基漆稀释剂清洗弯管。
本发明的有益效果是：
1.采用板坯圈圆→氩弧焊纵缝→填充芯料→弯曲成形的方法，只需一台常规拉弯机、一套简易弯管工装即可获得大直径铝合金薄壁弯管。
2.本方法解决了大直径薄壁铝管简易弯曲问题，与无填料弯曲成形工艺相比，该方法获得的弯管精度高，截面畸变小，不产生起皱、压瘪、开裂等缺陷。
3.本方法与数控弯管工艺相比，弯曲条件简单，操作方便，加工周期短，降低了使用专用数控弯管机和制造弯管模具的成本，并避免了大量的工艺摸索和反复修模。
附图说明
图1是本发明实施例中大直径薄壁铝管的示意图。
图2是本发明实施例中大直径薄壁铝管坯料展开图。
图3是本发明实施例中的大直径薄壁铝管的圆管坯料示意图。
图4是大直径薄壁铝管与弯管工装的装配图。
图5是图4的A-A线剖面图。
图6是本发明方法的流程图。
其中：1-压块，2-橡胶垫片，3-大直径薄壁铝管，4-弯管工装，5-填充芯料。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种大直径薄壁铝管的简易弯曲方法进行介绍：
一种大直径薄壁铝管的简易弯曲方法，包括如下步骤，如图6所示：
第一步下料：计算待加工大直径薄壁铝管的展开尺寸，采用数控机床冲下单件平板坯料，去除毛刺；
第二步圈圆：采用圈圆机将平板坯料圈圆，得到圆管坯料；
第三步焊接：采用氩弧焊焊接圆管坯料纵缝，得到大直径薄壁铝管；
第四步填充芯料：在坩埚内熔化松香，按照细沙：松香=1:3-1:5的体积比加入细沙，搅匀后即获得熔化态芯料，将大直径薄壁铝管竖直放在阴凉处的沙堆上，灌入熔化态芯料；
第五步冷却：将大直径薄壁铝管放置在阴凉处冷却，上述芯料在常温下冷却会持续收缩，冷却过程中持续加入熔化态芯料，使得芯料充分冷却后顶部中心与铝管上端面高度差小于5cm；
第六步弯曲成形：将大直径薄壁铝管所需弯曲区域的中间位置依靠在弯管工装的圆弧中间，采用常规拉弯机将铝管拉弯成弯管，避免出现起皱、压瘪和开裂；
第七步去除松香：将弯管放入烘箱，使松香熔化流出；
第八步清洗：采用有机溶剂清洗弯管内外表面粘接的松香，获得所需尺寸的铝合金薄壁弯管。
弯曲成形系统由压块1、橡胶垫片2、弯管工装4和具有填充芯料5的大直径薄壁铝管3组成；所述压块1位置可沿铝管大直径薄壁铝管轴向移动；大直径薄壁铝管3内灌满填充芯料5；橡胶垫板2位于压块1与大直径薄壁铝管3之间，发挥保护大直径薄壁铝管3表面质量和增强摩擦的作用；所述弯管工装4位置固定。弯管工装4圆弧面的圆弧半径为需要弯曲的弯曲半径的80%-95%，圆弧面的弧长不小于铝管的长度。
弯曲成形过程中将大直径薄壁铝管3所需弯曲区域的中间位置与弯管工装4的圆弧中间接触，在距离端面5cm处(该距离在弯曲过程中可以进行调整)的大直径薄壁铝管表面垫上3~10mm厚的橡胶垫片2，并将压块1安放在橡胶垫片2上，利用常规拉弯机对压块1施加压力，通过调整大直径薄壁铝管3与弯管工装4的接触位置、压块1的位置和加载过程改变弯曲半径和角度，获得所需尺寸的铝合金薄壁弯管。
以图1所示的大直径铝合金薄壁弯管的制备方法为例，大直径铝合金薄壁弯管的形状如图1所示，尺寸如下：材料为3.0mm厚的5083铝合金，弯管直径为Φ214mm，径厚比达到70，弯曲角度为25°，弯曲半径为R550mm。
具体实施方式按如下工艺步骤进行：
第一步下料：计算得到待加工大直径薄壁铝管(下简称铝管)的展开尺寸，采用数控冲方法下单件坯料，尺寸为672.3mm×1150mm，如图2所示，去除毛刺。
第二步圈圆：采用圈圆机将平板坯料圈成圆管坯料，允许敞口或重叠，避免焊接装配间隙，尺寸为Φ214mm×1150mm，如图3所示。
第三步焊纵缝：焊前对圆管坯料酸洗，清洗干净后置于烘干炉中100~150℃下烘干20~30分钟；采用钢丝刷及刮刀对焊接区打磨，去除毛刺，并用丙酮擦洗干净，焊前保持焊接区清洁；将工件装配在通用卡具上压紧使纵缝与焊枪行走轨迹重合；启动保护气体，根据装配情况在纵缝上均匀点固4~6点，氩弧焊接纵缝，保证焊缝成形良好。如图4所示。
第四步填充芯料：在坩埚内熔化松香，按照细沙：松香=1:4的体积比加入细沙，采用铁铲充分搅匀后即获得熔化态芯料，将铝管竖直放在阴凉处的沙堆上，灌满熔化态芯料。
第五步冷却：将铝管放置在阴凉处空冷，待芯料完全结晶，芯料在冷却过程中会持续收缩，因此需要不断加入熔化态芯料，使得芯料充分冷却后顶部中心与铝管上端面高度差小于5cm。
第六步弯曲成形：将铝管3所需弯曲区域的中间位置与弯管工装4的圆弧中间接触，如图4或5所示，在距离端面5cm处的铝管表面垫上3~10mm厚的橡胶片2，并将压块1安放在橡胶垫片2上，利用常规拉弯机对压块1施加压力，通过调整铝管3与弯管工装4的接触位置、压块1的位置和加载过程改变弯曲半径和角度，获得所需尺寸的铝合金薄壁弯管。如图5和图6所示。
第七步去除松香：将弯管斜放入烘箱，用铁丝固定其位置，在弯管下端安放一个耐热容器以盛放弯管内的芯料，将烘箱加热到110~135℃，使松香熔化，芯料流入容器。
第八步清洗：将硝基漆稀释剂涂刷到铝管表面，待松香溶解后，用棉丝擦除弯管内外表面粘接的松香，获得所需尺寸的铝合金薄壁弯管。
Claims (8)
1.一种大直径薄壁铝管的简易弯曲方法，包括如下步骤：
1)在大直径薄壁铝管中填充芯料，所述芯料为融化的松香和细沙的混合物；所述芯料中的细沙和松香的体积比为1:3-1:5；
2)冷却填充芯料后的大直径薄壁铝管；所述大直径薄壁铝管中填充芯料的量达到芯料冷却后的顶部中心与铝管上端面高度差小于5cm；
3)将冷却后的大直径薄壁铝管采用拉弯机拉弯为弯管；
4)去除弯管中的填充芯料；
5)清洗弯管。
2.根据权利要求1所述的大直径薄壁铝管的简易弯曲方法，其特征在于，所述大直径薄壁铝管采用如下步骤制备：
A、计算待加工大直径薄壁铝管的展开尺寸，制备大直径薄壁铝管平板坯料；
B、采用圈圆机将大直径薄壁铝管平板坯料圈圆，得到圆管坯料；
C、焊接圆管坯料纵缝，得到大直径薄壁铝管。
3.根据权利要求1所述的大直径薄壁铝管的简易弯曲方法，其特征在于，所述填充芯料后的大直径薄壁铝管在阴凉处冷却。
4.根据权利要求1所述的大直径薄壁铝管的简易弯曲方法，其特征在于，采用拉弯机拉弯大直径薄壁铝管的方法为：
A、将大直径薄壁铝管所需弯曲区域的中间位置依靠在弯管工装的圆弧中间；
B、将压块设置在大直径薄壁铝管上；
C、拉弯机对压块施加压力使大直径薄壁铝管弯曲。
5.根据权利要求4所述的大直径薄壁铝管的简易弯曲方法，其特征在于，所述弯管工装圆弧面的圆弧半径为大直径薄壁铝管所需弯曲的弯曲半径的80％-95％。
6.根据权利要求5所述的大直径薄壁铝管的简易弯曲方法，其特征在于，所述压块与大直径薄壁铝管之间设置橡胶垫片。
7.根据权利要求1所述的大直径薄壁铝管的简易弯曲方法，其特征在于，去除弯管中的芯料是将弯管加热让松香融化流出。
8.根据权利要求1所述的大直径薄壁铝管的简易弯曲方法，其特征在于，采用有机溶剂清洗弯管。
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