钢管无芯弯曲及其变形的计算王洪斌在弯管机上用缠绕法进行弯管时,为了避免弯头外侧管壁塌陷(即截面产生椭圆度),传统的方法是在管内用芯子加以支撑,这种方法习惯上称为有芯弯管法。六十年代初期,在我国锅炉钊造行业中首先试用预加反变形法进行弯管获得成功,因不再需要在管内加芯子支撑,通常被称为无芯弯管法。由于这种方法在改善操作条件,提高生产效率和改进弯头质量等方面的明显优点,很快便取代了有芯弯管法的传统地位。特别是它解决了管子上下料自动化的一大难题,促进了弯管自动化的发展;各锅炉厂在采用无芯弯管技术的基础上,纷纷建立起多种形式的蛇形管自动生产线,使我国的锅炉制造工艺发生了一次巨大的变革。本文从实用出发,简要介绍无芯弯管模具槽型的设计方法,并根据试验、推广和使用无芯弯管技术方面的资料,结合自己的经验,对无芯弯曲时管子变形的计算方法,提出见解。图1缠绕犬弯管法1一今价模弓一夹块2一贝床主轴3一传动捎4一管子6一振紧轮7一芯子勺如勺二、弯管变形一、缠绕式弯管法简介图1为缠绕式弯管法示意图。弯管模1套在弯管机主轴2上,山传动销3带动旋转;管子4的一端用夹块5固定在弯管模上,需弯曲部分则由压紧轮(或批槽)6压靠在弯管模上。通过弯管模与压紧轮之间的相对转动,使管子被缠绕在模具上,从而获得所需形状的弯头。这里所讲的变形是指管子在被弯曲成形时发生的附加变形,包括1)弯曲半径和弯曲角度的回弹;2)截而中性层向弯头内侧的偏移,它导致了管材的轴向伸长和截面缩细,3)截面形状畸变。关于截面形状畸变可用图2来说明:管子在弯矩M的作用下,外壁受拉应力a。的作用而减薄,内侧受压应力a,的作用而增厚,同时径向合力N,及N:使截面失去圆形一在无模具自由弯曲情况下截面被压扁成椭圆形;当应用带半圆槽模具弯曲时,内侧保持圆形,外侧则呈扁平形()享壁管)或内凹形(薄壁管);若同时在管内加芯子支撑,则外侧亦可保持近似圆形,但管壁减薄将加剧。弯管变形程度取决于相对弯曲半径Rx值(R、二R/D,R一弯曲半径,D一管子外DOI:10.13330/j.issn.1000-3940.1984.01.005径),R、越小,变形越大,在极限情况下,弯管过程将波破坏:或者外壁破裂,或者内壁丧失稳定而起皱。蛋形的摘吧(I引3),这种槽型可适用于R、=2乃至更小的弯针,1[.在大多敬产.精所允许的椭圆度条件下(通常为7~12%),一种尺寸的槽型可适用于较宽的Rx值范围。其设计原则如下:方圈8鸡蛋形摘型晰é蜘ù令ō勘ó图2管子专曲时的截面呀交外壁减薄,截面失圆和内壁起皱等缺陷削弱了管子抵抗内压的强度,增加了管内介质的流动阻力,因此各类产品都对这些质量要素提出严格要求。1。由于弯管时内侧管壁受挤压而充满于弯管模槽,且因弯曲后管子截面必然缩细,所以弯管模的槽型应为半圆形,其半径应等于缩细后弯头截面的理论半径。2.压紧辊轮(或滑槽)对管子施加的最大反变形以选择和截面纵向座标线成2“30声的方向最为有利。3.整个模具封闭槽型的周长应等于管子的原始周长,以避免因槽型太小而产生冷拔现象。根据上述原则,推荐采用下面的尺寸计算公式:三、无芯弯管模具槽型RI=0.soDR:=eDR:=〔0.5一(0.2/R:)D〕H二(2一1.se)D(l)(2)(3)(4)无芯弯管是利用弯管模具(弯管模、压紧轮或滑槽)的特殊槽型对管子截面预加一个反变形,以抵消弯曲引起的椭圆度。试验表明,只要槽型设计得当,弯管椭圆度可趋于无限小。目前使用最广泛的是一种所谓鸡式中。一管径缩小系数,参见第五节。为了减少模具数量,实际生产时可根据不同产品的质量要求,将Rx值分成几档来设计。例如,对锅炉弯管即可按表1进行分档。表1适用于锅炉弯管0。56D0。54D0。SD四、弯头伸长量由于截面中性轴向弯头内侧偏移(偏移量为e,见图2),弯头按中心轴弯曲半径R展开的长度必大于按中性轴曲率半径p计算的长度(即管子原始长度)。在确定管材下料尺寸和决定弯头起弯点位置时,都应注意扣除这个伸长量的影响。在无芯弯管条件下,中性轴偏移值e可按下列经验公式确定:e=0.15D/廿Rx(5)或e=0.15RRx一’.5(6)于是,弯头伸长量将等于(弯曲角为a时)△l=(a八80)x二e亦即AI=2.6x10一“aRRx一`.“(7)在锅炉制造厂,生产工人一般根据经验数据来确定弯头伸长量,这些经验数据和上式计算结果是相当接近的(表2)。弯管伸长t经...
