管道破裂？弯曲工具可能不是真正的问题！

上周，我去现场帮助一位新客户，他们试图在管道弯曲机上设置一个新部件。

该公司有一套全新的弯曲模具，但几个星期来一直无法制造出合格的零件。不幸的是，在查看了应用和材料后，我们确定客户在不改变计划的情况下可能无法成功。

那么，究竟发生了什么，问题又如何避免呢？
困难应用的问题

尽管这个项目似乎很简单，但这个部件却很难弯曲。管道是矩形的，壁厚相当薄，弯曲半径非常紧凑。此外，最终零件在弯曲过程中需要保持其形状，并且不得有任何工具痕迹，因为它是进入零售市场的最终装配的可见部分。

“考虑到项目的参数，除了设计和建造工具集之外，还需要考虑更多因素，” OMNI-X公司总裁Scott Mitchell说道。“必须使用具备正确功能的机器，并选择具有适合所需形状的材料。”

Mitchell列出了制造弯曲工具前需要回答的七个问题：

1. 材料是什么？大多数材料都有一套规格，可以帮助确定零件形状的要求。
2. 标称尺寸是什么？包括外径、壁厚和管形状。如果使用的是方形或矩形管材，则还需要角部半径。
3. 部件形状的最大弯曲角度是多少？
4. 有质量限制吗？这可能包括允许的偏心率、半径公差、外壁变薄，或者审美和外观方面的问题。
5. 是否有部件图纸？零件的最终形状有助于确定可能影响工具设计的限制。例如，弯曲之间的距离将决定夹具夹持部件的最大长度。
6. 机器细节是什么？详细了解您的弯曲机的规格。仅了解制造商和型号通常无法提供足够的机器真实能力信息。
7. 应用细节是什么？诸如生产量、预弯曲或后弯曲工序以及其他细节可能在工具设计中起重要作用。

“与工具合作伙伴保持密切联系对于报价和设计过程非常重要，” Tube Form Solutions公司所有者Jeff Jacobs表示。“我们经常遇到需要立即提供预算价格的客户。然而，当项目进展时，他们常常对所需的详细信息感到惊讶，以确保他们在生产中取得成功。

“我们提供了一份非常详细的清单，帮助我们确保获得所有信息，以便设计不仅能够弯曲他们的零件，而且还能适配他们打算使用的机器。”

Jacobs指出，如今用于常规生产的一些管道弯曲机已经使用了40年甚至更长时间。“几乎找不到这些机器中没有经过修改或重新设计的。”

定义问题

那么，我上周处理的项目有什么问题呢？这个材料是一个1.50 x 0.75英寸的矩形，壁厚为0.056英寸，以1.25英寸的内半径轻松弯曲。这相当于1.625英寸的中心线半径。

由于审美需求，设计了一个支撑部件内部的芯棒，并将样品管材送至工具制造商设计芯棒，确保其在管道内部半径处具有密切公差。芯棒设计为有三个球，用于支撑90度弯曲。

使用的机器是单轴液压旋转弯曲机。尽管夹紧力充足，但压力模具仅跟随弯曲，没有提供推力。压力模具返回到原始位置是通过重力作用，使用通过一系列滑轮引导的缆绳，并悬挂一个重物来完成的。

在生产过程中，管道几乎在弯曲开始后立即折断。如果管道没有立即折断，芯棒球的连接处将折断，导致零件严重变形。

寻找解决方案

当我到达时，把工具放在工作台上，我试图将它们装配在样品管材周围，但我发现无法用手完全夹紧夹具。一些快速测量发现，管道的直径恰好超出了1.50英寸的标称尺寸0.010英寸，但工具的设计要求直径略小于标称尺寸。由于这个原因，将工具放在机器上，仅夹紧的动作就会在弯曲之前使管道壁变形。

幸运的是，弯曲模具采用了两片式设计，可以用几个垫片将其顶起，使工具在不变形管道的情况下接合。

然而，即使这样做了，弯曲仍然没有真正改善。

我询问工作人

员是否有有关弯曲材料的规格。他们能够提供从材料订单中复制的发票副本，但他们没有完整的材料规格或数据表。通过几个快速电话和互联网研究，我发现材料的尺寸规范相当宽泛：在1.5英寸尺寸上的公差为+/- 0.010英寸。事实证明，用于工具设计的样品接近该公差的下限，而弯曲的材料接近公差的上限。

然而，主要问题在于伸长率——用于描述任何给定材料在发生破裂之前可以被拉伸多少的度量。它以百分比表示，并且是确定管材成型性的有用值（参见“了解钢管和管材冶金学”）。

可以通过简单的公式估算弯曲零件所需的伸长率：外径/中心线半径 - 1。在这种情况下，被弯曲部件的中心线半径为1.625英寸，外径为2.00英寸：

2.0/1.625 = 1.23

1.23 - 1 = 0.23

因此，该部件需要约23%的伸长率。然而，使用的材料的伸长率规格为15%。

有时，如果弯曲机具有追随器增压（通常称为压力模具辅助或PDA），则可以将零件弯曲成需要更多伸长率的形状。

PDA的作用是将更多材料强制推向弯曲部件的外半径，这可能会帮助克服伸长率的限制，增加几个百分点。有些弯曲机还可以从管道背后进行推力，也可以使零件弯曲到超过伸长率的程度。夹持长度和夹具设计也可以通过减少夹具在管材上滑动的距离来稍微帮助。

然而，此部分使用的机器没有这两种选项，即使有，材料伸长率和所需伸长率之间的差异可能仍然太大，无法克服。

目前，客户的唯一真正选择就是回到材料供应商，找到可以在所需半径下弯曲的金属，或者改变零件的设计。
现有资源

确定弯曲工具和机器要求的适用性是否能够制造特定的零件需要考虑几十个因素。我们已经收集了一份我们定期用于弯曲工具设计和制造的公式清单，并愿意分享给大家。

此外，大多数弯曲工具制造商都热衷于与任何需要信息的人分享弯曲知识，并通过其网站提供免费芯棒计算器和其他信息。