彎管芯棒的選取和使用

1、彎管芯棒的選取和使用摘要：介紹了管子在冷態(tài)彎制時(shí)的變形情況，以及通過(guò)合理選擇芯棒及掌握其正確的使用方法，達(dá)到彎制出理想小半徑管件的方法。關(guān)鍵詞：應(yīng)力；芯棒；相對(duì)彎曲半徑；相對(duì)壁厚 一、引言 彎管技術(shù)廣泛應(yīng)用于鍋爐及壓力容器行業(yè)，中央空調(diào)制造業(yè)、汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、船舶制造業(yè)等多種行業(yè)，彎管質(zhì)量的好壞，將直接影響到這些行業(yè)的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)合理性，安全性、可靠性等。因此，為了彎制出高質(zhì)量的管件，就應(yīng)該掌握管件在不同工藝條件下的加工技巧。對(duì)于冷態(tài)彎管，合理選擇芯棒的形成及掌握其正確的使用方法非常必要。 二、工藝分析 在純彎曲的情況下，外徑為D、壁厚為S的管子受外力矩M的作用發(fā)生彎曲時(shí)，中性層外側(cè)的管

2、壁受拉應(yīng)力1的作用而減薄，內(nèi)側(cè)管壁受壓應(yīng)力2的作用而增厚(見圖1a)。同時(shí)，合力F1和F2又使管子彎曲處的橫截面發(fā)生變形而成為近似橢圓形(見圖1b)，內(nèi)側(cè)管壁在2的作用下還可能出現(xiàn)失穩(wěn)而起皺(見圖1c)，為彎制出理想的管件，就應(yīng)采取相應(yīng)的措施來(lái)防止上述這些缺陷的產(chǎn)生，其中有芯彎管就是最常用的有效方法之一。 圖1管子彎曲時(shí)的受力及變形情況 (a)管子彎曲時(shí)的受力情況(b)管子彎曲時(shí)的截面變形(c)管子彎曲時(shí)的內(nèi)側(cè)失穩(wěn)起皺 所謂有芯彎管，就是當(dāng)被彎制的管子相對(duì)彎曲半徑RD或相對(duì)壁厚SD較小時(shí)，為了獲得高質(zhì)量的管件，在管子被彎制過(guò)程中，在其內(nèi)部插入一根合適的芯棒，以防止管子彎曲時(shí)圓弧處出現(xiàn)變扁及起皺

3、現(xiàn)象的方法(見圖2)。 無(wú)芯彎管、使用硬式芯棒彎管、使用軟式芯棒彎管等。當(dāng)RD3、SD0.05時(shí)，采用無(wú)芯彎管即可；當(dāng)RD2.5、SD0.05或RD3、SD0.025時(shí)，使用硬式芯棒可達(dá)到預(yù)期的效果；當(dāng)RD與SD兩者都較小而彎曲角度較大時(shí)，彎管過(guò)程中必須使用軟式芯棒。 表1 注：1.選擇虛線下面的方式進(jìn)行彎管時(shí)，應(yīng)配防皺塊；2.N表示可以不使用芯棒(即無(wú)芯彎管)；3.H表示可以使用硬式芯棒彎管；4.F表示需使用軟式芯棒彎管，后面的數(shù)字為推薦的球節(jié)數(shù)。 四、芯棒的選用 芯棒的形狀是多種多樣的，對(duì)于具有不同相對(duì)彎曲半徑或相對(duì)壁厚的管件，（天陽(yáng)鋼管）以及對(duì)其加工要求的不同，應(yīng)選用不同的形狀芯棒。一般

4、情況下，可將芯棒分為兩大類：一種為硬式芯棒(見圖3a、b、c)，一種為軟式芯棒(見圖3d、e、f) 圖3芯棒的基本形狀 (a)圓柱芯棒(b)圓柱球頭芯棒(c)爪形芯棒(d)鏈?zhǔn)叫景?e)軟軸芯棒(f)球窩節(jié)芯棒 在選用硬式芯棒時(shí)，由于圓柱形芯棒(或圓柱球頭芯棒)形狀簡(jiǎn)單、制造方便、所使用場(chǎng)合比爪形芯棒更普遍；而在選用軟式芯棒時(shí)，由于球窩節(jié)芯棒能夠多方撓曲，各球節(jié)之間是球面鉸接，能適應(yīng)各種變形，因此，在彎制薄壁或相對(duì)彎曲半徑較小的管件時(shí)經(jīng)常采用，同時(shí)，選用球窩節(jié)芯棒還要根據(jù)不同的相對(duì)彎曲半徑、相對(duì)管壁厚度和彎曲角度考慮選用不同的球節(jié)數(shù)，球節(jié)數(shù)目的多少可參考表1選取。若球節(jié)數(shù)少，則達(dá)不到預(yù)期的效果

5、；球節(jié)數(shù)多，則制造困難且不便于管子穿入。對(duì)于RD、SD及在表1所列各值之間的數(shù)值，可參照此表折衷取值來(lái)選取芯棒和確定彎管方式。 芯棒形狀選定后，還不能保證彎出高質(zhì)量的管件，芯棒與管子內(nèi)徑之間的間隙大小也是影響彎管質(zhì)量的重要因素。如果芯棒的球節(jié)直徑偏小，管子彎曲時(shí)圓弧內(nèi)側(cè)有可能產(chǎn)生波浪形皺折(見圖4A處)，而且還可能起不到防止圓弧外側(cè)變扁的作用；直徑偏大或者球節(jié)外徑不夠光滑時(shí)，會(huì)拉傷管壁，管子圓弧外側(cè)還有可能起鼓包甚至破裂。選擇合理的芯棒直徑及對(duì)其充分潤(rùn)滑是保證彎管質(zhì)量不可缺少的要素。 圖4球節(jié)直徑偏小時(shí)出現(xiàn)內(nèi)側(cè)起皺、外側(cè)變扁 芯棒直徑尺寸d可參照下列經(jīng)驗(yàn)公式選取： d(0.940.98)D 式中d芯棒直徑，mm D管子內(nèi)徑名義尺寸，mm 五、芯棒的正確使用 在芯棒形狀和尺寸大小確定之后，其插入管子開始彎曲處的