鋁合金管材小彎曲半徑加工技術研究論文
摘要：7XXX系鋁合金中所包含的Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金屬于超硬鋁，具有焊接性能和加工性能優良、熱處理效果佳、密度低等一系列優點。正是因為如此，早在20世紀40年代末期，7XXX系鋁合金就已經被應用于航空航天等高端制造業。時至今日，更是被廣泛應用于多個產業領域，在我國社會主義市場經濟發展體系中的石油化工、電力系統、管道工程和航天航空等經濟產業的發展繁榮過程中占據著十分重要的地位，起到不可或缺的關鍵作用。本篇論文正是結合相關的理論知識和實踐經驗來研究分析7XXX系鋁合金管材的彎曲加工技術的應用狀況，并且從中總結與歸納出高效應用7XXX系鋁合金管材的彎曲加工技術對我國未來制造業乃至整個社會主義市場經濟的可持續長遠良好發展所產生的積極影響和功能作用。
關鍵詞：7XXX鋁合金；管材；彎曲加工技術
1鋁合金管材彎曲加工技術的概述
說起鋁合金管材的彎曲加工技術，并不是單純唯一的，根據不同的參照依據標準可以將其劃分為多種類別。比如，按照彎曲時鋁合金管材內是否具有填充物來進行劃分,可以將之劃分為有芯彎管和無芯彎管；按照彎曲時是否進行加熱工藝處理來劃分，則可以將之劃分為冷彎和熱彎。值得一提的是，其中的熱彎法是在近二十年才產生和發展起來的一種新興彎曲加工技術方法；而冷彎法則是一種發展歷史悠久的彎曲加工技術方法，而且被細分為多個具體的工藝形式，主要包括有滾彎、拉彎、旋轉模彎、推彎等等。需要知道的是，對于鋁合金管材的彎曲加工技術的選擇需要考量的主要因素包括有管件的材料、精度要求、管材的彎曲半徑R/D，相對厚度t/D。（R為管材彎曲半徑、t為管材壁厚、D為管材外徑）。因此，綜合眾多考量因素，對于7系鋁合金管材的小彎曲半徑加工最為推薦的工藝技術方法就是有芯旋轉模彎。
2鋁合金管材彎曲加工技術的研究分析
2.1三種狀態鋁合金管材在室溫下的彎曲試驗分析
分別采用H112、T4和T6三種不同狀態的7XXX管材進行彎曲試驗。其中，普通液壓彎管機用H112狀態管材在溫室下進行彎曲，可以獲得較大的彎曲角度；普通液壓彎管機用T4狀態管材在溫室下進行彎曲，在彎曲角度較大時非常容易發生斷裂現象，而且煨彎回彈量較大；普通液壓彎管機用T6狀態管材在溫室下進行彎曲，在煨彎過程中幾乎不變形，而且彎曲回彈量非常大。從上述相關的描述分析來看，對7系鋁合金管材進行彎曲時更多采用H112狀態材料。
2.2旋轉模胎具的設計制作分析
在鋁合金管材的彎曲加工過程中，胎具對彎管的成型與半徑精度的有效控制都能夠起到決定性作用。因此，旋轉模胎具的設計與創新就顯得尤其關鍵。通常情況下，需要根據鋁管實測尺寸、結合圖紙要求，綜合考慮鋁管的實際回彈量，對胎具半徑尺寸進行多次修正。而且保證旋轉模胎具一定要具有較高的表面光潔度和硬度。
2.3管內芯軸的科學選擇分析
一般來講，在沒有加入芯軸的情況下，直接在液壓數控彎管機上進行彎曲，管材彎曲變形區域非常容易產生大量褶皺和截面橢圓度過大的現象。在鋁合金管材內加入芯軸是保證彎曲加工成功的最佳方法。芯軸的尺寸精度、管內的位置、芯軸潤滑等因素也都是提升生產效率和彎曲質量水平的關鍵所在。具體來講，管內芯軸半徑尺寸選擇過小或芯軸在管內的位置過于偏后，就會導致管材內壓力嚴重不足，進而使得鋁管彎曲段內側起皺的現象和彎曲段橢圓度過大的現象都會非常嚴重；反之，管內芯軸半徑尺寸選擇過大或芯軸在管內的位置過于靠前，就會導致管內壓力過于偏大，進而使得管材所需的彎曲力和模具壓緊力也會隨之增大，最終這樣就會使得設備和模具的使用壽命大大縮短，還會使得管材表面出現劃痕、管材內壁出現較深拉痕的負面現象，進而影響工件表面質量和使用強度。由此可見，通過增大芯軸半徑尺寸和適當向前調整芯軸在管內的位置，以及適時在芯軸表面涂抹潤滑油，都是可以有效地防止起皺現象和管材橢圓度過大現象的出現，甚至還可以有效地減少彎曲段外側壁厚變薄等負面現象的產生。
2.4彎曲角度與彎曲位置的確定分析
由于鋁合金容易回彈的特性，因此在進行彎曲加工過程中一定要科學確定管材的實際彎曲角度和明確彎曲位置。一是在理論層面上計算出彎曲角度和彎曲位置，再以實際彎曲角度與理論角度的.差值進行材料回彈補償量的估算，然后對回彈補償量進行適當微調，最后再確定實際彎曲角度。二是由于管材彎曲處會存在拉伸和輕微變形的現象，從而使得實際的彎曲角度與理論上的彎曲角度是存在著一定的差距。因此，主要是依據這二者之間的差值來確認和確定準確的彎曲位置。當然，值得注意的是，材料回彈補償量與彎曲角度是非線性關系，還會受到管材力學性能、半徑和溫度等眾多因素的影響，必然就會促使相關計算結果存在著一定的誤差，還需要科學計算，準確把握才是，如表1。表1彎曲角度及補償量計算分析表（以7075鋁合金￠80*5為例）12345彎曲角度6°7°16°60°90°彎曲補償量1.2°1.4°1.5°3.5°4°
2.5熱處理矯正工藝及之間關系研究分析
（1）淬火。彎曲后的工件在淬火過程中極易產生變形，給后續矯正造成極大的困難。主要通過設計制作淬火胎具來固定工件，再加上鋼架就可適當提高水溫，進而減少工件在淬火時發生大的無規律變形；通過在淬火前適當提高淬火水溫，也可以減慢工件入水后的冷卻變形速度。（2）矯正。對于工件淬火變形的補救措施就是矯正。淬火后的工件在自然環境下放置時間越長，其強度和硬度就越高，也就越不容易矯正。因此，工件矯正要在淬火后6小時內完成；冷藏也是一種減緩工件強度變化的主要措施。另外，根據工件不同部位的不同變形量，還需要設計多種不同的矯正工裝，來確保工件矯正的效率和成功率。（3）人工時效。最終狀態T6的工件只有經過人工時效才可達到理想的強度和硬度。通過對時效前后工件的尺寸進行對比，發現工件時效后的變形量較小，可通過矯正設備實施微整形，以此來保證工件的精度滿足圖紙要求。
3結語
通過優化合金成分、嚴格控制擠壓和淬火工藝，利用專用數控液壓彎管裝備和設計制作的專用工裝，再加合理的加工工藝，7XXX高強度鋁合金管材可以實現彎曲加工、滿足用戶設計要求。為高強度鋁合金管材彎曲加工技術領域積累了一定經驗，有助于推動鋁合金材料彎曲加工技術的廣泛應用。
參考文獻
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