Ｂ—Ｉ弯管 薄壁细管件的弯曲加工工艺 张振炎 【摘要】弹射救生装置的性能直接影响到紧急情况下飞行员的生命安全。近年来，国内外弹 射救生装置朝着高性能、重量轻的方向发展，轻巧零件在弹射救生装置中得到越来越广泛的应 用。部分零件形状或结构特殊，甚至不能用常用或已知的加工方法加工。这里将介绍一种不锈钢 细管件的高精度弯曲方法的探索与研究，希望可以给其他类似特殊零件的加工一些启示和参考。 详细介绍了某￣４ｍｍ×０．５ｍｍ不锈钢管，弯管后保证 ２．９ｍｍ钢球能自由通过零件的加工方法。 １．问题提出 在某型号弹射座椅的研究试 制过程中，我们遇到了技术难 题：有一薄壁不锈钢细管零件不 能用已知方法加工出来。该弯管 零件材料为￣４ｍｍ×０．５ｍｍ不锈 册 管材的最小弯曲半径允许值 表，摘录部分数据如下。 由表２数据按线性规律估 采用不加填料冷弯工艺不可能达 到如此高的弯曲质量，必须采用 填料弯曲加工工艺。 该零件内孔直径只有３ｍｍ， 填料灌注不方便。无论是固态填 算，当ｄ＝４ｍｍ，ｔ＝０．５ｍｍ时最 小允许弯曲半径尺＝１０ｍｍ。理论 最小弯曲半径为１２ｍｍ，实际允 许最小弯曲半径为１０ｍｍ。而此 零件设计要求为Ｒ＝６ｍｍ。 不锈钢材料较难弯曲，需要 料还是液态填料，填料时都极易 ｎ， 钢管，要求内孔加工到 ３ｍｍ， 弯管后必须保证 ２．９钢球能自由 通过，如图１所示。 较大弯曲力。此零件对弯曲质量 ２．分析与解决 查 钣金冷作工手册 （以 下简称《手册）））管材最小弯曲 半径的计算见表Ｉ。 由表Ｉ可知，材料为不锈钢 管时，最小弯曲半径为Ｒ＝２．５Ｄ ＝要求较高：￣３ｍｍ内孔钢管弯曲后 保证 ２．９ｍｍ钢球能自由通过， 就是要求弯曲后管截面基本不变 形。从实践经验我们知道：如果 表１ 图１ ２．５×４＝１０（ｍｍ）。该零件壁 厚只有０．５ｍｍ，显然不能采用气 焊加热和充沙加热的弯曲工艺。 假如可采用不充沙冷弯的工艺， 材料 无缝钢管 管外径Ｄ／ｍｍ ＜２０ 弯曲工艺 热弯 最小弯曲半径Ｒ Ｒ＝２Ｄ 计算得最小弯曲半径为Ｒ＝３Ｄ： ３ Ｘ ４—１２（ｍｍ）。而零件设计 要求的弯曲半径为６ｍｍ，甚至只 有理论弯曲半径的一半。查（－ｙ－ 不锈耐酸钢管 ＞２０ 冷弯 Ｒ＝３Ｄ 充沙加热 气焊加热 不充沙冷弯 Ｒ＝３．５Ｄ Ｒ－－－２．５Ｄ Ｒ＝３Ｄ ５２： 争磊 热加工 Ｂ—Ｉ弯管 产生灌不满、气泡、填料不实的 缺陷。因此，必须采用新的更合 理的填料方法，解决填料填充质 量的问题。 刚开始，我们采用易于熔化 的松香作填料试验。在精心将松 香熔化后填注到不锈钢管中后， 待松香冷硬后弯曲试验。无论 我们怎样努力，弯曲出的试件截 面都会过量变形，不能满足设计 要求。经对弯管弯曲进行受力分 析，如图２所示。 分析可知，管子弯曲时内部 填料主要受到压应力作用，且管 子内外侧受压应力比中线两侧 侧面小，截面受力不均使弯曲管 子截面成似椭圆形。如果填料抗 压强度不够，受压体积改变或发 生“流动”现象都会使弯曲后截 面成似椭圆形。采用松香作填料 时，过大的压应力使松香材料在 管内发生“流动”现象，使弯出 的截面变形。 我们又用较常用可承受较大 压应力的较细颗粒石英砂材料作 填料弯曲试验。试验结果也是管 子截面变成似椭圆形。分析可能 是因为石英砂颗粒在受到较大不 均的压应力时会产生轻微的相对 滑动，使弯出的截面变形。 我们想到用￣３ｍｍ铝棒直接 插到不锈钢管中做填料。弯曲试 验后的截面形状基本可以满足要 求，但弯曲后铝棒没办法从孔中 取出，也行不通。 在用以上３种材料试验未果 后，我们知道必须找到一种新的 填料，这种填料至少需满足以下 条件：①承受较大压应力作用时 体积不会改变。②截面受到不均 压力作用时不变形或变形很小。 ③易于填注到细管中。④弯曲后 加工并增加磨内孔工序。 易于从弯管中取出。 在改进工艺提高内表面的加 后来，在以上经验的基础 工精度后，我们又一次填入低熔 上，我们想到了低熔点合金材 点合金试验。弯曲后，裂纹消除 料。查阅了多本低熔点合金资料 了，经检验员测量可满足设计要 后，我们找到一种熔点为７０℃ 求。在灌注低熔点合金熔液到细 低熔点合金配方：铅２７％，镉 管中时，往往是熔液还没流到管 １０％，铋５０％，锡１ ３％。在用天 底就冷凝了，为方便灌注这种低 平称量各种材料混合熔化后，我 熔点合金熔液到细管中，又设计 们制成了这种低熔点合金材料。 了专用灌装模具，用这种模具可 我们将这种低熔点合金熔液通过 以一次灌装８件，大幅提高了灌 自己设计的灌模灌注到管中，待 注效率与成功率。 冷凝后进行弯曲试验。弯曲后细 管外延出现轻微裂纹，但弯曲后 ３．结语 管径基本可以满足要求。 航空产品零件的特殊性与生 认真对比查看弯曲前后细 产条件限制，生产中遇见技术难 管，注意到：细管在弯曲前内壁 题已是常事。关键是遇到问题时 存在轻微扩孔加工工序的刀痕， 应冷静分析，将问题分解为若干 在刀痕较明显处的裂纹较明显。 小问题，再在这些小问题中找到 分析可知，在弯曲时管件外壁受 “主要矛盾”，有针对性地去逐 拉应力作用，在有刀痕地方产生 个解决。 应力集中，使本来就有较强塑性 不锈钢薄壁拉裂。降低细管内表 面表面粗糙度可减少应力集中， 因此建议车间将细管上一道扩孔 工序由钻削加工改为用铰刀扩孔 图２ 表２ 管径ｄ 壁厚ｆ 最小弯曲半径 ６ １ １５ ８ １ １５ １Ｏ １．５ ２０ １２ １．５ ２５ 作者简介：张振炎，湖北省襄阳市航宇公司。 磊 … ５３
