X5CrNi18-10管材彎曲回彈補償與管材伸長量控制

趙子義 王硯良 陳壇立 寇許 廉小增

摘要：管材在塑性彎曲過程中，由于存在彈性變形，所以在卸載后，彈性變形立即恢復，產生回彈現象，回彈的存在使彎曲后的管材尺寸精度降低，彎曲回彈后必然會產生彎曲角變小、管件軸線變長的現象。現在CRH3項目制動管材加工采用的是生產流水線，而流水線生產必須采用無余量彎管生產工藝。在采用上述工藝技術時，特別是使用數控彎管機后，如何處理好回彈、伸長問題顯得更為重要和突出。但長期以來這個難題一直沒有解決好，為此，我們通過大量的實驗，通過實驗分析方法得到彎管回彈與伸長規律。

Abstract： Due to the elastic deformation of the pipe in the process of plastic bending， the elastic deformation immediately recovers after unloading， resulting in the phenomenon of springback. The existence of springback reduces the dimensional accuracy of the pipe after bending. After bending and springback， the phenomenon that the bending angle becomes smaller and the pipe axis becomes longer will inevitably occur. At present CRH3 project brake pipe processing uses a production line， and the production line must adopt the production process of no excess bends. When using the above process technology， especially after using CNC pipe bender， how to deal with the problems of rebound and elongation becomes more important and prominent. However， this problem has not been solved for a long time. For this reason， we have obtained a large number of experiments and experimental analysis methods to obtain the springback and elongation of elbows.

關鍵詞：X5CrNi18-10管材;彎曲回彈;管材伸長量

Key words： X5CrNi18-10 pipe;bending springback;pipe elongation

中圖分類號：TG335.7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）03-0151-02

0? 引言

管子彎曲加工的彈—塑性變形，彎曲完畢后，彎管離開模具后，彈性變形恢復，所得彎管形狀尺寸與圖紙不符的現象叫回彈。管材彎曲完成后，軸線會被拉伸，這是由材料本身的特性決定的，因而管材的回彈和拉伸是不可避免的。

1? 管材彎曲回彈值的測定

1.1 管材的材質

①我們現在使用的是歐洲標準的德國管材，其材質為X5CrNi18—10，其性能類似為0Cr18Ni9，具體描述為：

德國管材命名方法和中國的不同，合金含量超過5﹪的為高合金鋼，其字母排列按合金含量高低順序排列，最后數字表示合金含量，中間用橫線隔開。

②化學成分：

1.2 管材回彈的幾種處理工藝

①理論計算法：由于彎管時受力情況非常復雜，計算時需作假設和簡化，而且各種數控彎管機的模具參數也各不相同，不同的廠家，甚至不同的生產批次，其性能就有可能微量不同，所以理論計算與實際有比較大的誤差，這種方法在國內也沒有成功的先例。

②經驗值：根據以往彎制厚壁無縫鋼管的經驗值在系統中設置回彈量，這種方法誤差較大，成形精度并不理想。

③實測法：根據現場所使用的管材和數控彎管機的類型，利用實際測量的方法來解決管材回彈的問題。

1.3 回彈值的測量過程

為解決好管材彎曲的回彈問題，我們做了以下工作進行了大量回彈實驗。為了提高管子角度測量的準確性，實驗中使用了“數顯角度測量儀”。此測量儀測量精度為±0.1°。

①首先用數控彎管機的手動方式進行20°和120°的彎曲，注意不要加任何角度補償。

②對剛剛彎制的兩根管材進行角度測量，得出所差角度，這就是所需要補償的角度。

③因為當材質及彎曲半徑確定后，回彈角與彎曲角度呈線性比例關系，按這兩個補償角度，推算出30°、50°、70°、90°、110°的補償角度，然后用相同的管材進行數控手動試彎，注意要加上補償。

④對剛剛彎制的30°、50°、70°、90°、110°管材進行測量，檢測誤差，并修正補償角度。

⑤用最終角度補償彎制新的1°、15°、30°、50°、70°、90°、110°管材，測量誤差，并捆綁好放在一旁，每兩天進行測量一次，檢測是否有反彈，一直測量到反彈結束為止。

綜上所述可知，實測法是目前得到回彈規律最簡單、最實用和最精確的方法之一。

2? 管材彎曲伸長量的控制

2.1 伸長量的控制方法

一定長度的管子在彎管機上彎曲后，管子的軸線長度會增大，其增大量稱為管子的伸長量。對于這個問題，過去解決的方法有：

①計算法：與計算出來的回彈量一樣，因為管材受力條件很復雜，需要很多假設和簡化，因此計算出來的數值與實際偏差很大，參考性不大。

②經驗法：根據以往彎管的經驗數值來對管材的伸長量進行去除，對于伸長量去除錯誤，導致無法裝車的管材，只能用“頭疼醫頭，腳疼醫腳”的方法來解決這個問題，這種方法能治標而不治本。

③實測法：只使用一種管材，并且同一根管材彎曲過程中，彎曲半徑并不發生變化，所以我們用實測法來解決伸長量的問題，并總結出伸長規律。

2.2 伸長量的測定過程

為了確保實測數值的準確性，我們在實測過程中使用了“數顯游標卡尺”，此卡尺測量精度達到±0.01mm。

首先編制兩個程序，這兩個程序如圖1、圖2。

以上兩個程序的參數大致相同，只是第一和第二個彎的進彎角度不同，所以軸線拉伸量也不同。

當管材的材質和彎曲半徑確定以后，其伸長量與彎曲角之間呈不過原點的直線關系，根據這個特性，編制出彎曲角度為15°、30°、50°、70°和90°的四個程序。

用“數顯游標卡尺”和數控核管工裝進行測量對每一根管材伸長量。

用總伸長量除以總的彎曲角度，就得出伸長量/度。

將管材伸長量進行匯總，制作成表格以備以后使用。

3? 結論

實踐證明，當管材的材質和彎曲半徑確定以后，其回彈量和伸長量與彎曲角之間均呈不過原點的直線關系，用實測法實測管材彎曲加工中的回彈量和伸長量，能夠解決管材彎曲過程中形成的管路回彈和管材軸線拉伸問題，并且將回彈量和拉伸量繪制成表格，為以后彎管生產提供依據，從而提高數控彎制的工藝質量，滿足批量生產的需要，并且滿足流水線的生產要求。

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