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管材弯曲成形方法及分类

实现管材弯曲的方法有多种，最常用的是管材无芯弯曲，在此基础上，还有填充弯
曲、加热弯曲、数控弯曲等各种特殊弯曲方式。
每种不同的弯曲方法都有独特的工艺和条件，同时也有解决某一弯曲质量问题的功
效。
管材常规无芯弯曲

常规无芯弯曲指生产中常用的管材无填充室温弯曲法，主要弯曲模具及原理如下

图所示，它包括拉弯、压弯、绕弯、推弯、滚弯等弯曲工艺。

1.拉伸弯曲

在纯弯矩弯曲的基础上，附加一个轴向拉力后实现管材弯曲成形，通常可分为拉弯、
回转牵引弯曲等。
所有拉弯成形具有一个共同的特点，由于附加拉应力而抵消一部分纯弯曲时的内凹
侧切向压应力，因而可抑制弯管壁厚和起皱，但不可避免的会增大弯曲外凸侧壁厚
变薄甚至拉裂的可能性。

(1)拉弯
下图为一种常用拉弯成形的简化工作原理。管材拉弯时，使管坯通过三个水平支撑
辊并用夹头固定在与转轮联结成一体的转臂上，转臂转动时带动管坯产生弯曲变形。
拉弯成形时，调节支撑辊和夹头与转轮轴心的距离，可以改变弯管的曲率半径。如
果在管坯进入弯曲区前安装加热装置，例如中频感应电流对管坯进行预热，可提高
其塑性变形能力，实现加热拉弯成型。

(2)回转牵引弯曲

如下图所示，回转牵引弯曲，每个弯模工作零件都具有与管材外形相匹配的凹槽，
横截面曲线长度略小于管坯半圆，弯曲时用于夹紧或压靠管坯，更换回转弯模可以
改变弯曲半径。
管坯被牵引模和压紧块压靠在可绕轴心转动的回转弯模上，牵引模在与回转弯模轴
心具有固定半径的圆弧轨道上转动，带动管坯在径向压力和压紧块切向摩擦力作用
下与回转弯模一起旋转实现弯曲成形。
由于增大了弯曲外凸侧管坯切向拉伸变形而具有拉弯性质。
目前生产中绝大部分弯管设备和数控弯管机，工作原理类似于回转牵引弯曲。

CNC数控弯管机回转牵引弯曲
2.压缩弯曲

压缩弯曲与拉伸弯曲对应，是附加或派生轴向推力与弯矩共同作用实现的管材弯曲

成形。
附加轴向的推力可减轻或抵消弯曲外凸侧切向拉力的作用，因而可抑制弯管壁厚变
薄或拉裂，但同时因增大弯曲内凹侧切向压缩应力，而增大管壁甚至起皱。
管材压缩弯曲主要分为：压弯、回转压缩弯曲和轴力弯曲等。

(1)压弯

如下图所示，管材压弯与板材V形弯曲相似，可用来弯曲成形带有直管段的中、小
直径弯管制件。弯模和支撑辊带有与管径相同且略小于半圆的工作凹槽，与推杆固
结且具有一定弯曲半径的弯模将管坯推出，在两侧支撑滚轮之间滚动二弯曲成形。
更换弯模可以改变管材弯曲半径，二弯曲内角的大小由弯模推出行程所决定。
管材压弯生产效率高，模具调整简单。缺点是压弯时所加弯曲力集中在两支撑辊之
间，管坯与弯模初始接触处容易行程截面畸变，影响弯曲质量。

(2)回转压缩弯曲

回转压缩弯曲与回转牵引弯曲在形式上也有些相似，但管材的弯曲变形机理不同。
如下图所示，弯曲时，滑动压模或辊子一边向管坯施加径向压力，一边绕固定弯模
的轴心转动，在切向摩擦作用下迫使直管坯逐渐贴向固定弯模凹槽型面而弯曲成形。
与管材回转牵引弯曲不同的是，弯曲变形区产生在滑动压模与固定弯模之间，外凸
侧管坯表面始终受到径向压力和切向摩擦力的共同作用，这在某种程度上克相对减
轻弯曲外凸侧管坯切向拉变形量。

(3)轴力推弯
如下图所示，型模由弯曲平面对中的两半模组成。管坯在压模轴向推力作用下通过
导套后压入型腔被强制弯曲成型，管坯在型模内的弯曲变形过程复杂，除受弯曲力
矩作用外，还受到轴向推力及与其运行方向相反的摩擦力。
与普通弯曲不同，其管壁应变中性层可能向弯曲外侧移动，使外侧壁厚减薄大卫缓
解。
管材推弯一般要求相对壁厚大于0.06，才可避免弯头的内侧起皱或扭曲。为了减少
摩擦力，常需对管坯或弯模型腔进行润滑处理。对于薄壁弯头，通常采用有芯推弯，
避免失稳起皱。

3.其他常用管材无芯弯曲方法

除上述所示方法，还有绕弯、滚弯等。这些方法大多难以满足严格的弯曲精度和弯
曲质量，因此通常用于弯制形状尺寸精度要求不高的管件。

(1)管材绕弯成形
管材绕弯是典型的弯管工艺，通常分为手工绕弯和奇奇绕弯。
如下图所示，绕弯与回转压缩弯曲有些类似，但辊轮工作凹槽与管坯表面之间时滚
动摩擦。
弯曲时将管坯的一端夹在绕弯模夹头中，侧压轮将其压靠在弯模凹槽型面并绕弯模
旋转，夹头带着管坯一起转动。

(2)管材滚弯成形
管材滚弯通常用于厚壁管弯曲，如下图所示。
将管坯置于三四个或多个辊轮之间，每个辊轮均带有内径略大于管外径且断面周长
略小于管坯半圆的凹槽，各滚轮按不同方向自转并移动位置，使管坯受到滚压形成
一定弯曲形状。
多辊滚弯可以提高管材弯曲精度，减