CN110814121B

CN110814121B - 一种小直径管的小弯曲半径推弯方法及小直径管

Info

Publication number: CN110814121B
Application number: CN201911131084.1A
Authority: CN
Inventors: 徐雪峰; 黄琳; 危立明; 范玉斌
Original assignee: Nanchang Hangkong University
Current assignee: Nanchang Hangkong University
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2039-11-19
Also published as: CN110814121A

Abstract

本发明公开了一种小直径管的小弯曲半径推弯方法及小直径管，属于管材弯曲成形技术领域，管推弯方法包括：对管坯的两端分别处理形成小切口与大切口；对管坯的内壁进行处理形成隔层以用于加快管坯推弯过程中管坯材料的流动；对管坯填充熔融状态的低熔点合金形成传力介质；对已填充传力介质的管坯在模具中进行推压制弯；对已制弯的管坯进行去除传力介质处理形成弯管。本发明公开的推弯方法，可实现防止推弯过程中管坯破裂、管坯起皱，且传力介质在推弯后易于从管坯内部去除，极适用于小直径管的小弯曲半径推弯成形，可有效提高小直径铝合金管的小弯曲半径推弯成形产品合格率。

Description

一种小直径管的小弯曲半径推弯方法及小直径管

技术领域

本发明涉及管材弯曲成形技术领域，尤其涉及一种小直径管的小弯曲半径推弯方法及小直径管。

背景技术

管推弯一般用于成形弯曲半径小于1.5D的弯头(D为管坯的外径)。推弯中需采用介质填充管内部而提供内压，避免管壁起皱。管内部填充介质大多采用沙子、橡胶、低熔点合金、细钢珠等。考虑推弯管坯管端具有斜坡口，管端不易密封，沙子一般不在推弯中采用；钢珠易在铝合金管内壁形成明显的压痕，很少采用。

而低熔点合金由于熔化后灌入铝合金管内，其与管壁粘附性很强，导致推弯过程中铝合金管材料流动困难(而推弯过程中管坯弯曲外侧受力大、形变大，材料需大量流动)，导致推弯中铝合金管外侧极易破裂，一般不采用。

而以橡胶做为填充介质在管推弯中广泛使用，如图1所示，在橡胶01填充于管内部后，通过推头与可活动芯轴顶杆02分别对管内橡胶两端相向施压，使橡胶对管内壁提供内压避免起皱，同时其与管壁粘附性不强，不会阻碍管弯曲外侧材料流动，管弯曲外侧不易破裂，由于其比较软而不会在管内壁产生压痕，同时为方便推弯后取出，还将采用分块式橡胶作为管内部填充介质。但是，采用橡胶做为填充介质，对于管内径大于20mm的管材推弯，橡胶易取出，但内径小于20mm的铝合金管材，由于推弯过程中管各部分均会发生变形增厚，且为保证管内有足够支撑内压，填充的橡胶外径不能太小于管内径，因此，造成管推弯后橡胶卡在管内不易取出的问题，往往需要破坏成形管方能取出，导致弯管成品率低、生产效率低。

同时在小直径管推弯成形中，用于顶橡胶的可活动芯轴顶杆直径小，加工难度大，加工成本高，顶杆强度低，可活动芯轴顶杆很容易支撑橡胶失效并刮擦模具内表面，增加模具制造成本风险，并导致弯管成品率低下。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提出一种小直径管的小弯曲半径推弯方法及小弯曲半径的小直径管，以实现在采用低熔点合金作为填充介质的情况下防止推弯过程中管坯破裂、管坯起皱，且低熔点合金在推弯后易于从管坯内部去除，以适用于对小直径管进行小弯曲半径推弯成形，提高小直径管的小弯曲半径推弯成形产品合格率。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供了一种小弯曲半径的小直径管的推弯方法，包括：

对管坯的两端分别处理形成小切口与大切口；

对所述管坯的内壁进行处理形成隔层以用于加快所述管坯推弯过程中所述管坯材料的流动；

对所述管坯填充熔融状态的低熔点合金形成传力介质；

对已填充传力介质的管坯在模具中进行推压制弯；

对已制弯的管坯进行去除传力介质处理形成弯管。

作为本方案的进一步改进，所述隔层形成于预制成弯管外侧的管坯内壁部分。

作为本方案的进一步改进，所述隔层通过纸、油、蜡、塑料膜中的一种或多种铺设在管坯内壁形成。

作为本方案的进一步改进，所述隔层展开的宽度为πd/4-3πd/4，d为所述管坯的内径；所述隔层的长度等于凝固后的所述传力介质的长度。

作为本方案的进一步改进，在所述管坯内形成传力介质之前，通过在所述管坯的小切口一端嵌入柱体，并在所述管坯内形成传力介质之后，将所述柱体取出而在所述管坯的小切口一端形成非浇注空间，以用于在对所述管坯进行推压制弯时，推头的端部置入所述非浇注空间内并与所述传力介质以及所述管坯的小切口管端平头接触而同时向所述传力介质以及所述管坯的管端施力。

作为本方案的进一步改进，所述柱体与所述管坯的小切口管端平头平齐，所述柱体的长度与所述推头的推动部的长度相等。

作为本方案的进一步改进，所述管坯沿模具通道运动之前，对所述管坯的外壁和/或所述模具的通道进行润滑处理。

作为本方案的进一步改进，所述模具包括直顶杆，所述模具的通道包括弯弧部分，所述管坯大切口一端经过所述弯弧部分后，所述直顶杆推压所述传力介质。

本发明还提供一种小弯曲半径的小直径管，所述小弯曲半径的小直径管使用上述的推弯方法制成。

作为本方案的进一步改进，所述小弯曲半径的小直径管采用铝合金制成，所述小弯曲半径的小直径管的内径小于20mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的小直径管的小弯曲半径推弯方法，通过对管坯的内壁进行处理形成隔层，在浇注低熔点合金后，隔层将管坯弯曲外侧的内壁与低熔点合金隔离开，降低了低熔点合金与管坯弯曲外侧内壁之间的粘附强度，利于推弯成形时管坯弯曲外侧材料流动，可有效避免管坯弯曲外侧破裂，利于管坯成形。同时，因在管坯内部浇注低熔点合金作为填充介质，其在管坯推弯成形后易于去除，无需破坏成型弯管本身。极适用于对小直径管进行小弯曲半径推弯成形，可有效提高小直径管的小弯曲半径推弯成形产品合格率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中提供的现有以橡胶作填充介质的管推弯示意图；

图2是本发明具体实施方式中提供的管坯推弯初始时刻的示意图；

图3是本发明具体实施方式中提供的管坯推弯结束时刻的示意图；

图4是本发明具体实施方式中提供的初始管坯的结构示意图；

图5是本发明具体实施方式中提供的隔层的结构示意图；

图6是本发明具体实施方式中提供的在设置隔层与柱体后的管坯的结构示意图；

图7是本发明具体实施方式中提供的在浇注低熔点合金后的管坯的结构示意图；

图8是本发明具体实施方式中提供的在设置薄膜层后的管坯的结构示意图；

图9是本发明具体实施方式中提供的小直径管的小弯曲半径推弯方法的流程示意图。

图中：

01、橡胶；02、可活动芯轴顶杆；1、管坯；2、隔层；3、低熔点合金；4、模具；5、柱体；6、薄膜层；7、推头；8、直顶杆；70、推动部；80、抵顶部。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图及技术方案作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图9所示，本实施例提供的小直径管的小弯曲半径推弯方法，包括以下步骤：

S1：管坯下料、划线切角处理，管坯1下料长度L₁定为明显大于πD/4，D为管坯1的外径，对管坯1的两端分别处理形成小切口与大切口，后打磨管坯1的两端以消除毛刺(防止毛刺刮伤模具的通道内壁)，得初始管坯，如图4所示。

其中，对管坯1的两端分别处理形成小切口与大切口具体为：

对管坯1弯曲内侧的一端切40°-60°坡口，使管坯1的一端呈梯形状，对管坯1弯曲内侧的另一端切35°-45°坡口，使管坯1的另一端呈三角形状，可减少管坯弯曲内侧材料，改善弯曲内侧材料流动，降低起皱风险。本实施例中，优选对管坯1弯曲内侧的一端切45°坡口，使管坯1的一端呈梯形状，即为小切口，管坯1端口平，对管坯1弯曲内侧的另一端切45°坡口，使管坯1的另一端呈三角形状，即为大切口，管坯1端部尖，实现对管坯1形状的优化设计，改善管坯弯曲内侧的材料在推弯过程中的堆积，提高材料流动性能。

S2：对管坯1的内壁进行处理形成隔层以用于加快管坯推弯过程中管坯材料的流动。

具体地，隔层形成于预制成弯管外侧的管坯内壁部分，即沿管坯1的轴向，在管坯1弯曲外侧的内壁设置隔层2，隔层2紧贴管坯1弯曲外侧的内壁，而管坯1弯曲内侧的内壁不设置隔层2。在管坯1内部浇注低熔点合金后，隔层2将管坯1弯曲外侧的内壁与低熔点合金隔离开，降低了低熔点合金与管坯1弯曲外侧内壁之间的粘附强度，利于推弯成形时管坯1弯曲外侧材料流动，可有效避免管坯1弯曲外侧破裂，利于管坯1成形；而管坯1弯曲内侧的内壁直接与低熔点合金接触，在推弯过程中，低熔点合金受挤压对管壁提供足够支撑力，有效防止管坯起皱。

其中，隔层2展开的宽度为πd/4-3πd/4，d为管坯1的内径，隔层2的长度为L₃，L₃为管坯1内低熔点合金凝固后的长度。隔层2在紧贴管坯1弯曲外侧的内壁设置后为弧形面。如图5所示，本实施例中，优选隔层2的宽度为πd/2，隔层2的长度为L₁，即隔层2将管坯1弯曲外侧的内壁全部覆盖，其效果最佳，在管坯1内部浇注低熔点合金后，将管坯1弯曲外侧的内壁与低熔点合金完全隔开，进一步改善推弯过程中管坯1弯曲外侧材料流动性能。

其中，隔层2可为纸、油、蜡、塑料膜等柔性薄层物质中的一种或多种。若选用油，可直接涂于管坯1弯曲外侧的内壁；若选用蜡，则可将加热熔化后的蜡涂于管坯1弯曲外侧的内壁；若选用塑料膜，则可裁切成对应尺寸后放入管坯1内部并紧贴管坯1弯曲外侧的内壁。当然，隔层2亦可为上述纸、油、蜡、塑料膜的两种或两种以上自由组合后叠加使用。在本实施例中，优选隔层2采用普通打印纸，隔层2通过普通打印纸卷弯铺设在管坯内壁形成，且其宽度为πd/2、长度为L₁，并放入管坯1内部并紧贴弯曲外侧的内壁。隔层2采用普通打印纸，便于裁切成对应的尺寸，并便于直接放入管坯1内部并紧贴管坯1弯曲外侧的内壁，易于操作。

S3：对管坯填充熔融状态的低熔点合金形成传力介质。

其中，在管坯1内形成传力介质之前，通过在管坯1的小切口一端嵌入柱体5以用于密封管坯1小切口管端一定长度防止传力介质的流入，并对管坯1小切口进行密封处理，在传力介质冷却凝固形成之后，将柱体5取出而在管坯1的小切口一端形成非浇注空间，以用于在对管坯1进行推压制弯时，推头7的推动部70置入非浇注空间内，以便于推头既能与管内的传力介质接触又能与管坯的小切口管端平头接触，即推头可同时向传力介质和管坯的小切口管端施加轴向推力。

具体地，首先，在管坯1呈梯形状的小切口一端内部置入柱体5(柱体5为圆柱体，柱体5的直径与管坯的内径相同，柱体5的长度为n)，如图6所示，柱体5与管坯1的小切口管端平头平齐，柱体的长度与管坯的小切口的深度相同，柱体5的长度与推头的推动部的长度相等。再使用绝缘胶布、防水胶带、高压胶带等中的一种或多种(优选绝缘胶布)从管坯1呈梯形状小切口一端的最低点缠绕至管坯1呈梯形状小切口一端的最高点，将柱体5固定于管坯1呈梯形状小切口一端，对小切口进行封口。

然后，使用绝缘胶布、防水胶带、高压胶带等中的一种或多种(优选绝缘胶布)从管坯1呈三角形状大切口一端的最低点周向缠绕至管坯1呈三角形状大切口一端的最高点，使得在向管坯1内部浇注低熔点合金时可一直浇注于管坯1呈三角形状一端的最高点，使低熔点合金凝固后在该端呈圆柱状，易于后续推弯时，直顶杆8的抵顶部80直接与低熔点合金端部相抵顶。管坯1的内部从柱体5的内侧左端面直至管坯1呈三角形状大切口一端的坡口最高点处形成用于浇注低熔点合金3的浇注空间，柱体5所占用的管坯1内部空间为非浇注空间。

最后，采用容器加热低熔点合金，使低熔点合金成熔融状态，将管坯1大切口朝上竖立，将熔融状态的低熔点合金从管坯1呈三角形状大切口一端浇入管坯1内部的浇注空间中，直至与管坯1呈三角形状大切口一端的坡口最高点齐平，低熔点合金在管坯内部即形成传力介质。其中，低熔点合金优选为锡铋合金，可直接采用市购产品。

S4：对已填充传力介质的管坯在模具中进行推压制弯。

其中，待低熔点合金3冷却凝固至室温后，首先将管坯1外壁缠绕的所有绝缘胶布进行拆除，将柱体5取出，管坯1呈梯形状小切口一端即形成深度为n的非浇注空间，在后续推弯过程中，推头7的推动部80即可伸入该非浇注空间中并可与低熔点合金靠近管坯小切口的一端面相抵，便于稳定推动管坯1及该端的低熔点合金移动，便于推弯过程中管坯弯曲外侧材料的流动以及弯曲内侧材料的流动，利于成形以及防止起皱。经该步骤处理后并清理干净的管坯如图7所示；

其中，管坯沿模具通道运动之前，对管坯的外壁和/或模具的通道进行润滑处理。可在管坯1的外壁喷涂润滑剂(例如氮化硼涂料)或包裹薄膜。如图8所示，本实施中，润滑处理优选为在管坯1的外壁全身贴覆薄膜(可为聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚酯薄膜等中的一种或多种)，在管坯1的外壁全身形成薄膜层6，利于弯曲外侧材料向弯弧处流动，且可有效提高成形弯管的外表面质量。

如图2所示，将经过润滑处理后的管坯1置入模具4的通道中，使位于通道出口段的直顶杆8的抵顶部80端部至通道的弯弧部分之间的距离为C(C为7mm-9mm)，加大直顶杆顶推力，推头7与管坯1呈梯形状一端平头接触且推头7的推动部70伸入管坯1呈梯形状小切口一端的内部，通过挤压低熔点合金提供管内足够内压，迫使材料向前坡口大量流动，在推头7推动管坯1移动过程中，直顶杆8被管坯1呈三角形状大切口一端的低熔点合金推抵而被动移动，管坯被推弯成形，如图3所示。

S7：对已制弯的管坯进行去除传力介质处理形成弯管。

具体地，将经过步骤S6推弯成形后的管坯的表面薄膜层去除，加热推弯成形后的管坯，使推弯成形后的管坯内部的低熔点合金3熔化，去除干净后，得成型弯管。因在管坯1内部浇注低熔点合金作为填充介质，其在管坯1推弯成形后易于去除，无需破坏成型弯管本身。

由以上可知，本实施例提供的小直径管的小弯曲半径推弯方法，可有效防止推弯过程中管坯起皱、管坯弯曲外侧破裂，并在推弯后填充介质易于从内径小于20mm的小直径管坯内部取出，综合效果极佳，极适用于对小弯曲半径的小直径管推弯成形，解决了现有技术中，因采用低熔点合金作为填充介质导致推弯过程中管坯弯曲外侧破裂、采用橡胶作为填充介质导致内径小于20mm的铝合金管材在推弯后橡胶难取出且需使用加工难度大易失效的可活动芯轴顶杆进行推弯而导致弯管成品率低下的问题，可有效提高小直径管的小弯曲半径推弯成形产品合格率。

本实施例还提供一种小弯曲半径的小直径管，小弯曲半径的小直径管使用上述的小直径管的小弯曲半径推弯方法制成，小弯曲半径的小直径管采用铝合金制成，且小弯曲半径的小直径管的内径小于20mm。通过采用上述推弯方法，易于制得内径小于20mm的小弯曲半径的铝合金小直径管。

如图2和图3所示，本实施例还提供一种管推弯装置，适用于上述实施例中的推弯方法，管推弯装置包括模具4、推头7、直顶杆8，模具4的内部设置有推弯通道，推头7活动设置于通道的入口段，直顶杆8活动设置于通道的出口段。推头7位于通道内部的一端设置为用于推动管坯1小切口一端的推动部70，推动部70的直径小于推头7主杆的直径，且推动部70的直径略小于管坯1的内径d，便于推动部70伸入管坯1呈梯形状小切口一端深度为n的非浇注空间中，直顶杆8位于通道内部的一端设置为用于抵顶管坯1大切口一端的抵顶部80，抵顶部80的直径小于直顶杆8主杆的直径，且抵顶部80的直径略小于管坯1的内径d，便于抵顶部80与管坯1呈三角形状一端的低熔点合金相抵顶。

在将该管推弯装置应用于上述管推弯方法中对管坯进行推弯时，推头7位于通道外部的一端与主推缸连接，直顶杆8位于通道外部的一端与反推缸连接，推动部70伸入管坯1呈梯形状小切口一端深度为n的非浇注空间中并与该端的低熔点合金相抵，且推头7与管坯1呈梯形状一端平头相抵，推头7向前推动，挤压位于该管坯一端的低熔点合金而提供足够内压，迫使管坯材料向前坡口大量流动，利于成形，抵顶部80直接对管坯另一端低熔点合金进行抵顶，进一步降低管坯弯曲外侧的破裂及内侧的起皱，并提高了推弯的直端长度。本实施例提供的管推弯装置，低熔点合金提供足够内压，通过推动部70和抵顶部80的配合即可完成90°的小直径管的小弯曲半径推弯成形，设计简单实用，无需设置可活动芯轴顶杆，降低了管推弯装置生产加工成本。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims

1.一种小直径管的小弯曲半径推弯方法，其特征在于，包括：

对管坯的两端分别处理形成小切口与大切口；

对所述管坯的内壁进行处理形成隔层以用于加快所述管坯推弯过程中所述管坯材料的流动，所述隔层通过纸铺设在管坯内壁形成；

对所述管坯的内部填充熔融状态的低熔点合金形成传力介质；

对已填充传力介质的管坯在模具中进行推压制弯；

对已制弯的管坯进行去除传力介质处理形成弯管；

所述隔层形成于预制成弯管外侧的管坯内壁部分；

所述隔层展开的宽度为πd/2，d为所述管坯的内径；

所述隔层的长度等于凝固后的所述传力介质的长度。

2.根据权利要求1所述的推弯方法，其特征在于，

在所述管坯内形成传力介质之前，通过在所述管坯的小切口一端嵌入柱体，并在所述管坯内形成传力介质之后，将所述柱体取出而在所述管坯的小切口一端形成非浇注空间，以用于在对所述管坯进行推压制弯时，推头的端部置入所述非浇注空间内并与所述传力介质以及所述管坯的小切口管端平头接触而同时向所述传力介质以及所述管坯的管端施力。

3.根据权利要求2所述的推弯方法，其特征在于，所述柱体与所述管坯的小切口管端平头平齐，所述柱体的长度与所述推头的推动部的长度相等。

4.根据权利要求1所述的推弯方法，其特征在于，所述管坯沿模具通道运动之前，对所述管坯的外壁和/或所述模具的通道进行润滑处理。

5.根据权利要求1所述的推弯方法，其特征在于，所述模具包括直顶杆，所述模具的通道包括弯弧部分，所述管坯大切口一端经过所述弯弧部分后，所述直顶杆推压所述传力介质。

6.一种小弯曲半径的小直径管，其特征在于，所述小弯曲半径的小直径管使用权利要求1至5任意一项所述的推弯方法制成。

7.根据权利要求6所述的小弯曲半径的小直径管，其特征在于，所述小弯曲半径的小直径管采用铝合金制成，所述小弯曲半径的小直径管的内径小于20mm。