特薄壁金属管材的制备及推弯技术

技术简介：

特薄壁金属管材（壁厚t≤0.5mm）的制备和弯曲成形技术。所开发的滚珠旋压技术可成形管径<300mm，壁厚t≤0.5mm的不锈钢、钛合金、高温合金等特薄壁无缝管。

提出的离散体填料推弯工艺技术，可用于实现特薄壁金属管材（外径D≥30mm，即相对壁厚t/D≤0.017）的弯曲成形。

应用范围：

用管材制造的平面弯曲件和空间弯曲件大量应用于气体、液体的输送管路，以及金属结构中。主要用于航空航天领域，以及包括农牧机械、工程机械、车辆、锅炉、石油化工、轻工、管道工程在内其他工业领域。

技术优势：

目前航空航天领域已批量使用薄壁管材弯曲件，但是由于已有的弯曲成形工艺很难成形薄壁、特薄壁管件，航空航天领域使用的薄壁弯曲管件多采用分半成形后沿纵剖面焊合。

管材弯曲时常产生外侧受拉破裂、内侧受压起皱、横截面椭圆畸变以及壁厚减薄等。对于薄壁、特薄壁管件，应用传统的推弯、绕弯、滚弯、压弯等弯管工艺，以上三种成形缺陷均很难避免。

对于薄壁、特薄壁管件，为避免以上三种成形缺陷，弯曲外侧允许拉伸量很小以避免外侧破裂；弯管内腔施加高支撑力以使内侧不起皱；弯管内腔和外表面同时施加强约束以保证横截面圆度。

而采用离散体填料推弯技术，则大大降低了弯曲外侧拉伸量。传统的松香等连续体填料，或沙子等近连续体填料，填料受压时，如果弯曲内侧起皱，起皱处位移对填料所做的功为材料性能决定的有限值，一般不大。而离散体填料，如果离散体刚度很高，填料受压时，如果弯曲内侧起皱，起皱处位移对填料所做的功很高，即起皱所需克服的能垒极高，从而避免了弯曲内侧起皱缺陷。推

弯时，管件在凹模型腔约束下变形，内腔在离散体填料约束下，因此横截面椭圆畸变很小。

 图1离散填料推弯成形的壁厚0.3mm的不锈钢管件

中国科学院金属研究所