弯管机弯管时管壁出现起皱是一个常见的工艺问题,也称为“失稳”。这主要是由于管材在弯曲过程中,内侧管壁承受压应力而发生塑性失稳导致的。
原因可以归结为以下几个方面,从主要到次要排列:
在弯曲时,管材外侧受拉而伸长,内侧受压而缩短。当内侧受到的压缩应力超过其临界值时,材料就会像被推挤的布料一样,失去稳定性而形成褶皱。
芯棒问题(最关键的因素):
未使用芯棒:弯曲薄壁管时,如果不使用芯棒,内侧几乎必然起皱。
芯棒类型不当:对于薄壁管或大弯曲半径,应使用更先进的芯棒,如球头芯棒(多球芯棒),而不是简单的圆头芯棒。球头芯棒可以支撑到更靠前的弯曲区域,提供连续支撑。
芯棒位置超前量不足:芯棒头部的超前量(伸出弯管模中心的距离)是核心参数。超前量过小,支撑不到位,无法有效防止起皱;超前量过大,可能导致管壁过度变薄甚至拉裂。需要根据管径、壁厚和弯曲半径精细调整。
弯曲速度过快:过快的弯曲速度会使材料流动不充分,应力过于集中,更容易导致失稳起皱。
压力模具(夹模)压力不足:压力模具的作用是夹紧管子并帮助其向后移动(助推)。如果压力不足,管子弯曲时无法得到有效的轴向推力,内侧材料堆积无法被顺利推走,从而形成皱纹。
管材壁厚过薄:壁厚越薄,抗压稳定性越差,越容易起皱。这是材料的固有属性。
材料过硬/延展性差:某些硬态(如硬质铝合金、不锈钢)或延展性较差的材料,在受压时不易发生塑性流动而是直接失稳起皱。
弯曲半径过小:相对弯曲半径(R/D,即弯曲半径/管径)越小,弯曲程度越剧烈,内侧压缩量越大,起皱风险急剧升高。
弯管模与防皱块间隙过大:防皱块(也叫压模)的作用是贴合管材外侧,防止其隆起。如果它与弯管模之间的间隙太大,就无法有效压住管材,起皱就会发生。
模具磨损或尺寸不匹配:磨损的模具无法有效夹持和支撑管材,也会导致起皱。
润滑不足:管材与芯棒、模具之间润滑不良,摩擦力过大,会影响材料流动的顺畅性,加剧起皱。
设备调试不当:各个模具(弯管模、压力模、防皱块、芯棒)之间的相对位置和配合度没有调到最佳状态。
当出现起皱问题时,建议按照以下顺序进行排查和解决:
首选检查项:芯棒
是否使用了芯棒?(薄壁管必须用)
芯棒类型是否合适?(尝试更换为支撑效果更好的多球芯棒)
芯棒超前量是否正确?(微调超前量是解决起皱最直接有效的方法,需根据实际情况一点点调试)
芯棒直径是否磨损或过小?
其次检查:压力模和防皱块
压力模的夹紧力是否足够? 适当增加压力。
防皱块与弯管模的间隙是否调整得当? 应减小间隙,使其刚好能压住管材又不至于卡死。
检查防皱块的型面是否与管材完美贴合。
然后检查:工艺参数
降低弯曲速度,让材料有更充分的流动时间。
检查润滑是否良好。
最后考量:材料与模具设计
评估当前管材的壁厚和材质是否适合目标弯曲半径。如果可能,换用稍厚一点或更软态的管材。
如果以上所有方法都无法解决,可能意味着当前的模具设计(如弯曲半径)对于该管材来说过于极限,需要考虑修改设计或使用更高级的弯管工艺(如热弯)。
总之,解决弯管起皱问题是一个系统性调试过程,核心思路是为受压的内侧管壁提供足够、连续且恰当的支撑,并促进材料平稳流动。其中,芯棒的选用和调试是重中之重。