[汽车知识] 排气弯管折弯起皱和拉裂问题分析

EMan关于数控折弯那点事，欢迎大神指正：

在汽车排气管等管件的制作过程中，由于弯曲半径和材质等问题，经常出现起皱或拉裂等质量问题。如何减少或者消除此类问题的出现，提高产品质量，降低报废率，显得尤为重要。

管子的弯曲和板料的弯曲一样，中性层外侧管壁受拉应力，管壁变薄；中性层内侧管壁受压应力，管壁增厚。当变形量过大时，外侧管壁会产生裂纹，内侧管壁会出现起皱。

弯管机工作过程 （表1）

弯管机弯管一般为有芯弯管，工作过程为：盘模固定在可以转动的机床心轴上，管件在弯曲之前，由压块将管件夹紧在盘模上，管内装有芯棒，当机床开动时，管料绕盘模逐渐弯曲成形。

控制要素分析和对应控制方法

弯曲半径 （表2）

管件在弯曲过程中，弯曲半径越小越容易出现内侧起皱现象，甚至外侧管壁拉裂。在设计中要根据管件的壁厚、外径以及材料情况选择弯曲半径，根据经验，在使用普通圆柱形芯棒弯管时，在保证不起皱和拉裂的情况下，最小弯曲半径可适当比表2小，要使用小弯曲半径时，可以适当增加管件壁厚，缩小管件外径，材料则应选择延展性好，外表光滑的管件。

芯棒与管件内壁间隙控制 （表3）

芯棒形状有多种，大致分为：普通圆柱形芯棒、勺形芯棒、链节式芯棒、软轴式芯棒，其中普通圆柱形芯棒以其结构简单、制造方便、弯曲后容易取出等优势使用较多。但由于芯棒与管壁接触面积少，故防止产生椭圆形状效果较差。芯棒的长度为 L 应为

L=（3～5）d ㎜

当芯棒的直径 d 大时，系数取小值，反之取大值

芯棒与管件内壁间隙过大，弯曲过程中，刚开始的一段弯曲角芯棒与管壁并未完全接触，会出现管件内侧起皱严重。间隙过小，在装夹普通焊管时，由于管件内壁焊缝高低不规则，致使芯棒不易伸入管件。通过长时间对弯管工作的总结，确定了管子内壁与芯棒之间较为合适的间隙：c= D2（管口内径） －d（芯棒直径）=0.5～1.5 ㎜

导板的运动速度对弯管质量有一定影响 

在普通的弯管机弯管时，都会有导板夹紧管件后跟随管件一起运动，并且导板的速度是可以调节的。

管件由压块夹紧在盘模上，管内装有芯棒，当机床开动时，管料绕盘模逐渐弯曲成形，同时导板跟随盘模的速度同步向前运动。在此过程中，导板与管件间的静摩擦力作用在管件上，当导板速度大于盘模的速度时，就会给管件一个助推力，反之则会给管件一个阻止其运动的阻力。弯管试验表明，在同等条件下，当导板的移动速度明显大于盘模的线速度时，管子内壁就容易起皱，反之当导板的移动速度明显滞后时，管子外壁就明显变薄甚至拉裂。因此如何有效调节导板的助推速度与盘模相匹配，对于保证弯管质量具有重要作用。 从以上分析可知，弯管过程中导板的助推速度必须与弯曲速度同步，因此在弯管前或者换了不同弯曲半径的弯管模后，都必须对导板的速度进行必要的调节。

先预先设定弯曲速度α和弯曲半径 R，计算出弯管模应转过的弧长，也就是在相同时间内导板应同步向前移动的距离，弯管机空转，操作者慢慢旋转调速阀的手柄，观察导板的运动情况，待弯曲至设定角度运动停止后，再用尺子测量导板的实际位移，与理论计算值相比较两者是否相同，若不同，可再次空转调节，直到实际测量值与理论计算值相同。事实上，由于负载的关系正式弯管时导板的移动速度往往比空转时会慢一些，因此调节导板的助推速度时，可使实际值略大于理论数值。

弯管过程中，管件是否起皱、拉裂、椭圆是评价弯管质量的重要指标。可以通过选择合理的弯曲半径、合适的芯棒形状，控制芯棒与管件内壁间隙，调节芯棒插入位置和导板的运动速度，可减少上述质量缺陷的发生。