鋁合金管材小彎曲半徑加工技術(shù)研究論文

　　摘要：7XXX系鋁合金中所包含的Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金屬于超硬鋁，具有焊接性能和加工性能優(yōu)良、熱處理效果佳、密度低等一系列優(yōu)點。正是因為如此，早在20世紀(jì)40年代末期，7XXX系鋁合金就已經(jīng)被應(yīng)用于航空航天等高端制造業(yè)。時至今日，更是被廣泛應(yīng)用于多個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，在我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展體系中的石油化工、電力系統(tǒng)、管道工程和航天航空等經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展繁榮過程中占據(jù)著十分重要的地位，起到不可或缺的關(guān)鍵作用。本篇論文正是結(jié)合相關(guān)的理論知識和實踐經(jīng)驗來研究分析7XXX系鋁合金管材的彎曲加工技術(shù)的應(yīng)用狀況，并且從中總結(jié)與歸納出高效應(yīng)用7XXX系鋁合金管材的彎曲加工技術(shù)對我國未來制造業(yè)乃至整個社會主義市場經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)長遠(yuǎn)良好發(fā)展所產(chǎn)生的積極影響和功能作用。

　　關(guān)鍵詞：7XXX鋁合金；管材；彎曲加工技術(shù)

　　1鋁合金管材彎曲加工技術(shù)的概述

　　說起鋁合金管材的彎曲加工技術(shù)，并不是單純唯一的，根據(jù)不同的參照依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可以將其劃分為多種類別。比如，按照彎曲時鋁合金管材內(nèi)是否具有填充物來進(jìn)行劃分,可以將之劃分為有芯彎管和無芯彎管；按照彎曲時是否進(jìn)行加熱工藝處理來劃分，則可以將之劃分為冷彎和熱彎。值得一提的是，其中的熱彎法是在近二十年才產(chǎn)生和發(fā)展起來的一種新興彎曲加工技術(shù)方法；而冷彎法則是一種發(fā)展歷史悠久的彎曲加工技術(shù)方法，而且被細(xì)分為多個具體的工藝形式，主要包括有滾彎、拉彎、旋轉(zhuǎn)模彎、推彎等等。需要知道的是，對于鋁合金管材的彎曲加工技術(shù)的選擇需要考量的主要因素包括有管件的材料、精度要求、管材的彎曲半徑R/D，相對厚度t/D。（R為管材彎曲半徑、t為管材壁厚、D為管材外徑）。因此，綜合眾多考量因素，對于7系鋁合金管材的小彎曲半徑加工最為推薦的工藝技術(shù)方法就是有芯旋轉(zhuǎn)模彎。

　　2鋁合金管材彎曲加工技術(shù)的研究分析

　　2.1三種狀態(tài)鋁合金管材在室溫下的彎曲試驗分析

　　分別采用H112、T4和T6三種不同狀態(tài)的7XXX管材進(jìn)行彎曲試驗。其中，普通液壓彎管機用H112狀態(tài)管材在溫室下進(jìn)行彎曲，可以獲得較大的彎曲角度；普通液壓彎管機用T4狀態(tài)管材在溫室下進(jìn)行彎曲，在彎曲角度較大時非常容易發(fā)生斷裂現(xiàn)象，而且煨彎回彈量較大；普通液壓彎管機用T6狀態(tài)管材在溫室下進(jìn)行彎曲，在煨彎過程中幾乎不變形，而且彎曲回彈量非常大。從上述相關(guān)的描述分析來看，對7系鋁合金管材進(jìn)行彎曲時更多采用H112狀態(tài)材料。

　　2.2旋轉(zhuǎn)模胎具的設(shè)計制作分析

　　在鋁合金管材的彎曲加工過程中，胎具對彎管的成型與半徑精度的有效控制都能夠起到?jīng)Q定性作用。因此，旋轉(zhuǎn)模胎具的設(shè)計與創(chuàng)新就顯得尤其關(guān)鍵。通常情況下，需要根據(jù)鋁管實測尺寸、結(jié)合圖紙要求，綜合考慮鋁管的實際回彈量，對胎具半徑尺寸進(jìn)行多次修正。而且保證旋轉(zhuǎn)模胎具一定要具有較高的表面光潔度和硬度。

　　2.3管內(nèi)芯軸的科學(xué)選擇分析

　　一般來講，在沒有加入芯軸的情況下，直接在液壓數(shù)控彎管機上進(jìn)行彎曲，管材彎曲變形區(qū)域非常容易產(chǎn)生大量褶皺和截面橢圓度過大的現(xiàn)象。在鋁合金管材內(nèi)加入芯軸是保證彎曲加工成功的最佳方法。芯軸的尺寸精度、管內(nèi)的位置、芯軸潤滑等因素也都是提升生產(chǎn)效率和彎曲質(zhì)量水平的關(guān)鍵所在。具體來講，管內(nèi)芯軸半徑尺寸選擇過小或芯軸在管內(nèi)的位置過于偏后，就會導(dǎo)致管材內(nèi)壓力嚴(yán)重不足，進(jìn)而使得鋁管彎曲段內(nèi)側(cè)起皺的現(xiàn)象和彎曲段橢圓度過大的現(xiàn)象都會非常嚴(yán)重；反之，管內(nèi)芯軸半徑尺寸選擇過大或芯軸在管內(nèi)的位置過于靠前，就會導(dǎo)致管內(nèi)壓力過于偏大，進(jìn)而使得管材所需的彎曲力和模具壓緊力也會隨之增大，最終這樣就會使得設(shè)備和模具的使用壽命大大縮短，還會使得管材表面出現(xiàn)劃痕、管材內(nèi)壁出現(xiàn)較深拉痕的負(fù)面現(xiàn)象，進(jìn)而影響工件表面質(zhì)量和使用強度。由此可見，通過增大芯軸半徑尺寸和適當(dāng)向前調(diào)整芯軸在管內(nèi)的位置，以及適時在芯軸表面涂抹潤滑油，都是可以有效地防止起皺現(xiàn)象和管材橢圓度過大現(xiàn)象的出現(xiàn)，甚至還可以有效地減少彎曲段外側(cè)壁厚變薄等負(fù)面現(xiàn)象的產(chǎn)生。

　　2.4彎曲角度與彎曲位置的確定分析

　　由于鋁合金容易回彈的特性，因此在進(jìn)行彎曲加工過程中一定要科學(xué)確定管材的實際彎曲角度和明確彎曲位置。一是在理論層面上計算出彎曲角度和彎曲位置，再以實際彎曲角度與理論角度的.差值進(jìn)行材料回彈補償量的估算，然后對回彈補償量進(jìn)行適當(dāng)微調(diào)，最后再確定實際彎曲角度。二是由于管材彎曲處會存在拉伸和輕微變形的現(xiàn)象，從而使得實際的彎曲角度與理論上的彎曲角度是存在著一定的差距。因此，主要是依據(jù)這二者之間的差值來確認(rèn)和確定準(zhǔn)確的彎曲位置。當(dāng)然，值得注意的是，材料回彈補償量與彎曲角度是非線性關(guān)系，還會受到管材力學(xué)性能、半徑和溫度等眾多因素的影響，必然就會促使相關(guān)計算結(jié)果存在著一定的誤差，還需要科學(xué)計算，準(zhǔn)確把握才是，如表1。表1彎曲角度及補償量計算分析表（以7075鋁合金￠80*5為例）12345彎曲角度6°7°16°60°90°彎曲補償量1.2°1.4°1.5°3.5°4°

　　2.5熱處理矯正工藝及之間關(guān)系研究分析

　　（1）淬火。彎曲后的工件在淬火過程中極易產(chǎn)生變形，給后續(xù)矯正造成極大的困難。主要通過設(shè)計制作淬火胎具來固定工件，再加上鋼架就可適當(dāng)提高水溫，進(jìn)而減少工件在淬火時發(fā)生大的無規(guī)律變形；通過在淬火前適當(dāng)提高淬火水溫，也可以減慢工件入水后的冷卻變形速度。（2）矯正。對于工件淬火變形的補救措施就是矯正。淬火后的工件在自然環(huán)境下放置時間越長，其強度和硬度就越高，也就越不容易矯正。因此，工件矯正要在淬火后6小時內(nèi)完成；冷藏也是一種減緩工件強度變化的主要措施。另外，根據(jù)工件不同部位的不同變形量，還需要設(shè)計多種不同的矯正工裝，來確保工件矯正的效率和成功率。（3）人工時效。最終狀態(tài)T6的工件只有經(jīng)過人工時效才可達(dá)到理想的強度和硬度。通過對時效前后工件的尺寸進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)工件時效后的變形量較小，可通過矯正設(shè)備實施微整形，以此來保證工件的精度滿足圖紙要求。

　　3結(jié)語

　　通過優(yōu)化合金成分、嚴(yán)格控制擠壓和淬火工藝，利用專用數(shù)控液壓彎管裝備和設(shè)計制作的專用工裝，再加合理的加工工藝，7XXX高強度鋁合金管材可以實現(xiàn)彎曲加工、滿足用戶設(shè)計要求。為高強度鋁合金管材彎曲加工技術(shù)領(lǐng)域積累了一定經(jīng)驗，有助于推動鋁合金材料彎曲加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

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