管子弯曲成形技巧详解

在化工设备中除了其本身需要弯管外，在工艺管线上也需要大量的弯管零件。

1.管子弯曲时的变形

管子的弯曲是由于管子受到了外力矩的作用结果，管子在外力矩作用下会产生下列变形：

（1）管子外侧壁受拉伸减薄

当管子的相对曲率r/R（r：管子半径；R：弯曲半径）增加时，外侧壁的拉应变量就会增加，减薄则趋于严重。减薄会降低管子的承载能力，故必须要加以限制。

在弯管时要想减小外侧拉伸应变，使弯管“中性层”向外移，可以在管子弯曲外力矩外再加轴向压力；要想降低管子内侧材料的抗力，可以提高管子材料的温度。这样在弯管时就可以实现管子内侧大量压缩，接近单纯弯曲，从而基本消除外侧壁减薄现象。

（2）管子内侧壁受压失稳

管子内侧壁受压增厚，对弯管的强度没有影响，但增厚达到一定值时，内侧管壁就会失稳而发生横向弯曲，这种现象称为褶皱。褶皱会影响管道的承压能力，还会严重增加管道阻力，故必须要加以限制。

这种失稳现象类似于压杆的失稳。相对曲率r/R可表征压应变量，管子的形状特征参数l/S（l：一次弯曲长度；S：管子壁厚）可表征“长径比”。这样当R为定值时，r越大，S越薄，l越长，褶皱倾向就越严重；而当r为定值时，R越小，l越长，就越易出现褶皱。

在克服褶皱的措施中，对管子加横向支承的方法最为常用。

（3）管子断面形状变形

在自由状态下弯管时，管子横断面呈椭圆形。管子弯曲时的变形大小与两个参数有关，一个是相对管径r/S，它可以表示管子发生扁圆变形的柔度；另一个是相对曲率r/R，它可以表示管子变形的程度。r/S与r/R越大，管子发生扁圆的程度就越大。(www.xing528.com)

克服管子断面形状变形的方法只有增加约束。

2.弯管方法

弯管的方法有多种，一般有手工弯管和机械弯管之分。机械弯管方法又有多种，如压弯法、滚弯法、回弯法和挤弯法等。无论哪种弯管方法，在整个弯管过程中的主要矛盾都是如何克服局部变形的问题。下面我们主要介绍在工程中应用最广的手工弯管和回弯法弯管工艺。回弯法是在回转式弯管机上弯管，它又可分为有模弯管和无模弯管两种。

（1）手工弯管

手工弯管不需专用的设备和复杂的工艺装备，它能弯各种半径、角度和空间走向的弯管。但这种弯管方式劳动强度大、生产率低、质量不够稳定。

手工弯制钢管多采用热弯，对于不锈钢和有色金属宜采用冷弯。弯管前在管内先填充填料，钢管填料一般是纯净、干燥的细沙，不锈钢和有色金属填料宜采用松香、铅等低熔点物质，以防褶皱，并减少椭圆度。

（2）有模弯管

这一类弯管机都用模弯。主要模具有圆盘状槽轮和羊角芯头两种。用圆盘状槽轮弯管时弯模在管子外侧，弯管的一半卧于槽内，弯曲区管子的另一半被带槽的小滚轮（也称压紧辊）压住。管子端部被夹头固定在圆盘状弯模上，若压紧辊不动，圆盘状弯模主动旋转以完成弯管，称为拉弯式；若管子受到推力使圆盘状弯模从动旋转以完成弯管，称为推弯式；若圆盘状弯模不动，压紧辊压紧管子绕圆盘状弯模旋转以完成弯管，称为压弯式。

用羊角芯头弯管时弯模在管子内侧，羊角芯头状如羊角，轴线长为1/4圆周，弯曲半径与弯管同，最大弯曲角度为180°。羊角芯头细端比管坯内径稍细，管坯从细端套入，粗端是出口，比管坯内径稍粗。弯管时管坯先进行加热再套入模具，在推力作用下管子发生弯曲和扩张两种过程，滑出芯头末端时就弯曲成形。

（3）无模弯管

这种弯管方法所用的弯管机不用专门决定某个弯曲半径的弯模。它可分为拉弯式和推弯式两种。弯管机有一个转臂，臂长可以伸缩，弯管时管子被固定在转臂上，管子中心轴到转臂旋转中心的距离就是弯曲半径。工作时，管子被套上铜制的感应圈，感应圈通中频（用于较厚管）或高频（用于薄管）电将管子局部加热到900～950℃，然后弯管。若转臂主动旋转将管子回弯成形称为拉弯式；若管子末端受推力时，管子推动转臂回转，从而实现管子回弯成形称为推弯式。紧接着从感应圈内侧的一圈小孔向已弯好的管段喷水，使其快速冷却。喷水的目的是使加热段和变形区限制在极小范围内，从而防止管子出现褶皱和压扁。