淺談1C r18 Ni10 T i 不銹鋼管材數(shù)控彎管技術(shù)

文/鐘琪平（國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠）

1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材因耐腐蝕、強(qiáng)度高、延伸率高、比強(qiáng)度高的特點(diǎn)，被廣泛用于飛機(jī)液壓系統(tǒng)的管路中。傳統(tǒng)1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材的彎曲采用手工彎曲方式，小批量的彎制采取此種方式尚能應(yīng)對(duì)，但大批量的彎制成形則需采用數(shù)控彎管的方式，以提升效率和形狀質(zhì)量。

數(shù)控彎管是一種基于矢量彎管原理的繞彎工藝，數(shù)控彎管機(jī)通過Y、B、C 三個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，可彎制出各種形狀的導(dǎo)管。因數(shù)控彎管過程中，材料發(fā)生彈塑性變形，夾緊力卸載后，彎曲的導(dǎo)管會(huì)發(fā)生“回彈”現(xiàn)象，造成彎制后的導(dǎo)管彎曲角減小，彎曲半徑增大。為提升1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材的彎曲精度，本研究以1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材為載體，通過彎曲不同角度的彎角，檢測(cè)回彈后的彎曲角度，研究1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材的彎曲規(guī)律，并開展多種補(bǔ)償方法實(shí)驗(yàn)，探究不同補(bǔ)償方法對(duì)提升1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材數(shù)控彎管精度的效果。

一、實(shí)驗(yàn)過程

1.實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)選用外徑6 毫米、壁厚0.6 毫米，經(jīng)固溶處理的1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材，管材的化學(xué)成分見表1。

表1 1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材化學(xué)成分

其室溫下的主要性能見表2。

表2 1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材機(jī)械性能

2.彎曲實(shí)驗(yàn)

如圖1 所示，將外徑6 毫米、壁厚0.6 毫米，經(jīng)固溶處理的1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材放在BLM SMART型數(shù)控彎管機(jī)上，設(shè)定彎曲半徑為24 毫米，在彎管機(jī)各項(xiàng)工藝參數(shù)不變的情況下，在10°～130°范圍內(nèi)，以10°為階差，開展13 組數(shù)控彎曲實(shí)驗(yàn)。

圖1 SMART 型數(shù)控彎管機(jī)

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

1.彎曲角度結(jié)果與分析

如圖2 所示，實(shí)驗(yàn)后使用ROMER INFINITE 2.0 關(guān)節(jié)臂測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)管材彎曲后的角度。

圖2 測(cè)量設(shè)備及彎曲的導(dǎo)管

1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材的彎曲試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表3 數(shù)據(jù)建立彎曲后角度C2 與彎曲角度C1之間的關(guān)系，如圖3 所示。

圖3 彎曲后角度與彎曲角度之間的關(guān)系

線性擬合后，彎曲后角度C2與彎曲角度C1的關(guān)系式為：

擬合優(yōu)度為0.999932，彎曲后角度C2與彎曲角度C1呈線性關(guān)系。

根據(jù)表3 數(shù)據(jù)建立回彈角度Δc與彎曲角度C1之間的關(guān)系，如圖4 所示。

線性擬合后，回彈角度Δc與彎曲角度C1的關(guān)系式為

擬合優(yōu)度為0.966616，回彈角度Δc與彎曲角度C1近似呈線性關(guān)系。

通過比較兩種擬合方式的擬合優(yōu)度，彎曲后角度C2與彎曲角度C1呈線性關(guān)系，可表達(dá)為：

式中：K為比例系數(shù)，B為固定系數(shù)。

2.回彈補(bǔ)償分析

根據(jù)上述得出的1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材彎曲規(guī)律，彎曲后角度C2與彎曲角度C1呈線性關(guān)系，通過三個(gè)角度20°、70°、120°的數(shù)控彎曲，使用測(cè)量設(shè)備測(cè)量回彈后的導(dǎo)管彎角，彎角結(jié)果見表4，采用三種方法建立回彈規(guī)律關(guān)系。

表4 20°、70°、120°彎曲結(jié)果

兩角度線性補(bǔ)償分析：回彈補(bǔ)償方法1 是使用20°、120°的彎管數(shù)據(jù)，根據(jù)式（3）建立表達(dá)式，表達(dá)式為：

三角度線性補(bǔ)償分析：回彈補(bǔ)償方法2 是使用20°、70°、120°的彎管數(shù)據(jù)，根據(jù)式（3）建立表達(dá)式，表達(dá)式為

三角度分段線性補(bǔ)償分析：回彈補(bǔ)償方法3 是以20°、70°彎管數(shù)據(jù)根據(jù)式（3）建立第1 段的表達(dá)式，以70°、120°彎管數(shù)據(jù)根據(jù)式（3）建立第2 段規(guī)律表達(dá)式。

補(bǔ)償結(jié)果驗(yàn)證：為驗(yàn)證上述三種方法的優(yōu)劣，設(shè)置彎制一根含44°和94°理論彎角的導(dǎo)管，使用上述三種回彈方法求解需彎曲的角度值，將求解的需彎曲角度值輸入BLMSMART 型數(shù)控彎管機(jī)中，彎曲后測(cè)量彎曲后角度，數(shù)值見表5。

表5 三種回彈補(bǔ)償方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表5 可以看出，彎曲后的角度誤差均小于1°，可滿足使用要求。需彎曲角度在三種回彈方法下最大相差小于0.100°，但實(shí)際彎曲后角度誤差最大相差0.849°，主要原因?yàn)楣懿乃苄孕阅艽嬖诓町悺?/p>

三、結(jié)論

對(duì)1Cr18Ni10Ti 不銹鋼管材進(jìn)行數(shù)控彎管時(shí)，彎曲后角度與彎曲角度呈線性關(guān)系。兩角度線性補(bǔ)償、三角度線性補(bǔ)償，三角度分段線性補(bǔ)償在彎曲數(shù)值上差距較小，均能滿足使用要求。實(shí)際生產(chǎn)中，可使用兩角度線性補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑥澢囼?yàn)較為簡(jiǎn)單。從實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，超高精度彎管需建立在穩(wěn)定的管材性能上。