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不锈钢拉弯的独特挑战与解决方案
304不锈钢拉弯时面临加工硬化（应变强化指数n=0.45）和回弹大（典型回弹角15°）的双重难题。专业厂家采用"过弯补偿法"，通过有限元模拟预先将模具角度增大20%。对于厚壁管（t＞10mm），需配合200-400℃局部感应加热降低变形抗力。某核电站管路项目使用316L不锈钢，通过控制拉伸力在350-400MPa区间，实现半径1.5D的90°弯头一次成型。表面保护方面，镜面不锈钢需贴PET保护膜，且拉弯辊表面硬度需达HRC60以上，防止压入痕。特殊设计的聚氨酯衬套可避免薄壁管（t＜2mm）的失稳起皱。
[0019] 3)填充物的选择:对型材的空心处填充钢板加硬塑料作为填充物，了型材的 弯曲角度、平整度、型材内壁的完好性，填充物的应用，不但可以使型材拉弯角度满足客户 要求，平整度可控制在Imm以内，而且便于操作，拉弯成型后填充物易于拔出。[0020] 4)拉弯过程的控制:预拉伸力控制在型材屈服点的85-95%，可避免因预拉伸力过 大广生的拉弯缺陷，可进一步提尚拉弯质量。[0021] 本实施例中，型材生产完成后与实施拉弯工序的间隔时间应小于24h，避免型材停 放时间过长而导致其抗拉强度提高，影响拉弯质量，从而造成报废。[0022]本实施例的产品拉弯后力学性能如下表所示:
受单向弯矩的拉弯或压弯构件的强度按下式计算,承受双向弯矩的拉弯或压弯构件的强度按下式计算,（5-1）,（5-2）,式中:An净截面面积；Wnx，Wny对x 轴和y 轴的净截面模量；x，y截面塑性发展系数，取值见表4-1。当压弯构件受压冀缘的外伸宽度与其厚度之比，但不超过 时，应取x1.0。对需要计算疲劳的拉弯和压弯构件，宜取xy1.0，即不考虑截面塑性发展，按弹性应力状态计算。,俱杀倘趟们芬朱验辗栋亩叭忧蔗舌怯挽援雀贵龟椒理釜肘娜嵌伯说患盲徐金属结构设计第五章 拉弯和压弯构件金属结构设计第五章 拉弯和压弯构件,5.拉弯和压弯构件,5.3实腹式压弯构件的整体稳定,压弯构件的截面尺寸通常由稳定承载
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型材弯曲工艺按照弯形设备和弯形工艺原理的不同可分为:拉弯成形（两维、三维）、辊弯成形、压弯成形、绕弯成形。按照工件形状的不同又可分为:二维弯形工件（见图1）、空间三维弯形工件（见图2）。下面，按照弯形设备和弯形工艺原理对弯形工艺进行归类总结。 1.拉弯成形工艺 （1）拉弯成形工作原理（二维）拉弯过程基本分为3个步骤:步，设备拉伸缸钳口夹住材料并给型材施加预拉伸力，达到材料屈服强度。第二步，拉弯机回转缸加载弯曲回转，拉伸缸按照程序设定轴向拉力，使型材围绕拉弯模具做贴合运动而使材料成形。第三步，根据材料变形回弹情况增加补拉伸（拉弯设备结构示意见图3）。拉弯成形过程中，工件在弯曲的同时，拉伸缸给工件施加轴向拉力，材料长度伸长部分被拉伸缸牵引补偿，这就避免了材料的起皱趋向，能够得到良好的弧度效果。
铝合金型材由于其高比强度、轻质和优良的成形性,越来越多地用作高速列车组的车体制造。在实际生产中,有效控制铝合金型材弯曲回弹并实现成形,依然是材料加工领域迫切需要解决的问题。本文分别通过解析计算和数值模拟方法对轨道列车开口结构型材弯曲成形中的回弹现象进行了研究,使用解析计算方法对型材弯曲回弹进行了预测,通过数值模拟方法对弯曲工艺参数进行优化,对于复杂曲率型材的成形,设计了拉压复合成形工艺。本文的主要研究内容及成果如下:(1)选择常用的6005A铝合金型材,进行了拉伸测试,获得了材料力学性能参数;选择3种典型型材零件,分别建立了拉弯成形、压弯成形和拉压复合弯曲成形的有限元模型。(2)对型材的弯曲加载过程和卸载回弹过程进行了受力分析,推导了型材弯曲加载后、卸载后和反向弹性加载后的应变表达式,建立了型材平面弯曲回弹的几何约束方程,并推导出型材拉弯和压弯成形回弹半径计算公式。将推导的回弹计算公式分别应用到三种型材弯曲成形的回弹计算中,并将计算结果与数值模拟结果进行了对析。结果表明在拉弯和压弯小曲率变形时,回弹解析计算结果与数值模拟结果的误差较小,其小误差范围分别为1.15%～2.26%和1.44%～1.83%。(3)通过数值模拟分析了不同工艺参数对铝合金型材拉弯成形的影响规律。结果显示,型材回弹量随预拉伸量、补拉伸量、包覆拉伸量和弯曲贴模角度的增大而减小,随着摩擦系数的增大而增大;型材成形后的截面畸变基本上随预拉伸量、补拉伸量和包覆拉伸量的增加而增加。将几种不同包覆拉伸量下型材回弹的模拟结果与解析计算结果进行对比研究,发现包覆拉伸量从0%增加到5%时,解析计算预测的回弹后半径值与数值模拟的相对偏差从1.83%降低到了1.01%。对铝合金型材压弯成形进行数值模拟,研究了弯曲半径、摩擦系数和弯曲中心角等工艺参数对型材压弯成形回弹的影响规律。模拟结果表明,在型材的同一位置上,弯曲半径和摩擦系数越大回弹越大,弯曲中心角越大回弹越小。(4)针对复杂曲率型材零件,提出了拉压复合成形方法。对先拉弯再分段压弯、压弯后补拉伸和拉弯-压弯同时加载的三种拉压复合成形方案进行了数值模拟研究。分析了型材拉压复合成形的规律,以及不同加载方式对回弹的影响。研究发现:在成形部大曲率型材时,采用先拉弯再分段压弯的成形方案可以有效改善拉弯加载下型材曲率过渡位置成形精度低的问题;采用压弯后补拉伸的成形方案可以在一定程度上减小压弯成形中回弹导致的成形误差。在成形收边-放边组合弯曲型材时,三种拉压复合成形方案中,先拉弯再分段压弯的回弹小,大回弹误差仅为1.4mm;拉弯-压弯同时加载的大回弹误差为2.8mm;采用压弯后补拉伸的成形方案同样可以降低压弯成形下的回弹,但整体成形精度并不高,大成形误差为9.1mm。