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40年代末期，7XXX系鋁合金就已經(jīng)被應用于航空航天等高端制造業(yè)。時至今日，更是被廣泛應用于多個產(chǎn)業(yè)領域，在我國社會主義市場經(jīng)濟發(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)的應用狀況，并且從中總結(jié)與歸納出高效應用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)濟的可持續(xù)長遠良好發(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)標準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系鋁合金管材進行彎曲時更多采用H112狀態(tài)材料。

　　2.2旋轉(zhuǎn)模胎具的設計制作分析

　　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，就會導致管材內(nèi)壓力嚴重不足，進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，就會導致管內(nèi)壓力過于偏大，進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)較深拉痕的負面現(xiàn)象，進而影響工件表面質(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，因此在進行彎曲加工過程中一定要科學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行材料回彈補償量的估算，然后對回彈補償量進行適當微調(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和確定準確的彎曲位置。當然，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，還需要科學計算，準確把握才是，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。主要通過設計制作淬火胎具來固定工件，再加上鋼架就可適當提高水溫，進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)過人工時效才可達到理想的強度和硬度。通過對時效前后工件的尺寸進行對比，發(fā)現(xiàn)工件時效后的變形量較小，可通過矯正設備實施微整形，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、滿足用戶設計要求。為高強度鋁合金管材彎曲加工技術(shù)領域積累了一定經(jīng)驗，有助于推動鋁合金材料彎曲加工技術(shù)的廣泛應用。

　　參考文獻

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