铝合金管材小弯曲半径加工技术研究论文

　　摘要：7XXX系铝合金中所包含的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金属于超硬铝，具有焊接性能和加工性能优良、热处理效果佳、密度低等一系列优点。正是因为如此，早在20世纪40年代末期，7XXX系铝合金就已经被应用于航空航天等高端制造业。时至今日，更是被广泛应用于多个产业领域，在我国社会主义市场经济发展体系中的石油化工、电力系统、管道工程和航天航空等经济产业的发展繁荣过程中占据着十分重要的地位，起到不可或缺的关键作用。本篇论文正是结合相关的理论知识和实践经验来研究分析7XXX系铝合金管材的弯曲加工技术的应用状况，并且从中总结与归纳出高效应用7XXX系铝合金管材的弯曲加工技术对我国未来制造业乃至整个社会主义市场经济的可持续长远良好发展所产生的积极影响和功能作用。

　　关键词：7XXX铝合金；管材；弯曲加工技术

　　1铝合金管材弯曲加工技术的概述

　　说起铝合金管材的弯曲加工技术，并不是单纯唯一的，根据不同的参照依据标准可以将其划分为多种类别。比如，按照弯曲时铝合金管材内是否具有填充物来进行划分,可以将之划分为有芯弯管和无芯弯管；按照弯曲时是否进行加热工艺处理来划分，则可以将之划分为冷弯和热弯。值得一提的是，其中的热弯法是在近二十年才产生和发展起来的一种新兴弯曲加工技术方法；而冷弯法则是一种发展历史悠久的弯曲加工技术方法，而且被细分为多个具体的工艺形式，主要包括有滚弯、拉弯、旋转模弯、推弯等等。需要知道的是，对于铝合金管材的弯曲加工技术的选择需要考量的主要因素包括有管件的材料、精度要求、管材的弯曲半径R/D，相对厚度t/D。（R为管材弯曲半径、t为管材壁厚、D为管材外径）。因此，综合众多考量因素，对于7系铝合金管材的小弯曲半径加工最为推荐的工艺技术方法就是有芯旋转模弯。

　　2铝合金管材弯曲加工技术的研究分析

　　2.1三种状态铝合金管材在室温下的弯曲试验分析

　　分别采用H112、T4和T6三种不同状态的7XXX管材进行弯曲试验。其中，普通液压弯管机用H112状态管材在温室下进行弯曲，可以获得较大的弯曲角度；普通液压弯管机用T4状态管材在温室下进行弯曲，在弯曲角度较大时非常容易发生断裂现象，而且煨弯回弹量较大；普通液压弯管机用T6状态管材在温室下进行弯曲，在煨弯过程中几乎不变形，而且弯曲回弹量非常大。从上述相关的描述分析来看，对7系铝合金管材进行弯曲时更多采用H112状态材料。

　　2.2旋转模胎具的设计制作分析

　　在铝合金管材的弯曲加工过程中，胎具对弯管的成型与半径精度的有效控制都能够起到决定性作用。因此，旋转模胎具的设计与创新就显得尤其关键。通常情况下，需要根据铝管实测尺寸、结合图纸要求，综合考虑铝管的实际回弹量，对胎具半径尺寸进行多次修正。而且保证旋转模胎具一定要具有较高的表面光洁度和硬度。

　　2.3管内芯轴的科学选择分析

　　一般来讲，在没有加入芯轴的情况下，直接在液压数控弯管机上进行弯曲，管材弯曲变形区域非常容易产生大量褶皱和截面椭圆度过大的现象。在铝合金管材内加入芯轴是保证弯曲加工成功的最佳方法。芯轴的尺寸精度、管内的位置、芯轴润滑等因素也都是提升生产效率和弯曲质量水平的关键所在。具体来讲，管内芯轴半径尺寸选择过小或芯轴在管内的位置过于偏后，就会导致管材内压力严重不足，进而使得铝管弯曲段内侧起皱的现象和弯曲段椭圆度过大的现象都会非常严重；反之，管内芯轴半径尺寸选择过大或芯轴在管内的位置过于靠前，就会导致管内压力过于偏大，进而使得管材所需的弯曲力和模具压紧力也会随之增大，最终这样就会使得设备和模具的使用寿命大大缩短，还会使得管材表面出现划痕、管材内壁出现较深拉痕的负面现象，进而影响工件表面质量和使用强度。由此可见，通过增大芯轴半径尺寸和适当向前调整芯轴在管内的位置，以及适时在芯轴表面涂抹润滑油，都是可以有效地防止起皱现象和管材椭圆度过大现象的出现，甚至还可以有效地减少弯曲段外侧壁厚变薄等负面现象的产生。

　　2.4弯曲角度与弯曲位置的确定分析

　　由于铝合金容易回弹的特性，因此在进行弯曲加工过程中一定要科学确定管材的实际弯曲角度和明确弯曲位置。一是在理论层面上计算出弯曲角度和弯曲位置，再以实际弯曲角度与理论角度的差值进行材料回弹补偿量的估算，然后对回弹补偿量进行适当微调，最后再确定实际弯曲角度。二是由于管材弯曲处会存在拉伸和轻微变形的现象，从而使得实际的弯曲角度与理论上的弯曲角度是存在着一定的差距。因此，主要是依据这二者之间的差值来确认和确定准确的弯曲位置。当然，值得注意的是，材料回弹补偿量与弯曲角度是非线性关系，还会受到管材力学性能、半径和温度等众多因素的影响，必然就会促使相关计算结果存在着一定的误差，还需要科学计算，准确把握才是，如表1。表1弯曲角度及补偿量计算分析表（以7075铝合金￠80*5为例）12345弯曲角度6°7°16°60°90°弯曲补偿量1.2°1.4°1.5°3.5°4°

　　2.5热处理矫正工艺及之间关系研究分析

　　（1）淬火。弯曲后的工件在淬火过程中极易产生变形，给后续矫正造成极大的困难。主要通过设计制作淬火胎具来固定工件，再加上钢架就可适当提高水温，进而减少工件在淬火时发生大的无规律变形；通过在淬火前适当提高淬火水温，也可以减慢工件入水后的冷却变形速度。（2）矫正。对于工件淬火变形的补救措施就是矫正。淬火后的工件在自然环境下放置时间越长，其强度和硬度就越高，也就越不容易矫正。因此，工件矫正要在淬火后6小时内完成；冷藏也是一种减缓工件强度变化的主要措施。另外，根据工件不同部位的不同变形量，还需要设计多种不同的矫正工装，来确保工件矫正的效率和成功率。（3）人工时效。最终状态T6的工件只有经过人工时效才可达到理想的强度和硬度。通过对时效前后工件的尺寸进行对比，发现工件时效后的变形量较小，可通过矫正设备实施微整形，以此来保证工件的精度满足图纸要求。

　　3结语

　　通过优化合金成分、严格控制挤压和淬火工艺，利用专用数控液压弯管装备和设计制作的专用工装，再加合理的加工工艺，7XXX高强度铝合金管材可以实现弯曲加工、满足用户设计要求。为高强度铝合金管材弯曲加工技术领域积累了一定经验，有助于推动铝合金材料弯曲加工技术的广泛应用。

　　参考文献

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