管材弯曲：方法类型、工具和用途

您可能注意到汽车或摩托车的排气管中存在弯曲的管状结构，这是管材弯曲工艺的典型应用。弯曲工艺可以将不锈钢、碳钢、铁、铝、铜、黄铜以及其他多种材料制成的管材弯曲成所需的形状。 

管材弯曲有多种技术可供选择，具体取决于所需的弯曲次数和其他设计规格。尺寸、几何形状和精度方面均可实现高度定制化。

接下来的章节将详细介绍不同的管子和 管道弯曲方法管材弯曲工具、设计考虑因素、应用及相关计算。

管材弯曲基础知识 

在制造工艺中，管材弯曲和管道弯曲经常被互换使用；它们的主要区别在于精度和工具控制水平。管道弯曲需要更严格的公差和精密的工具，而管道弯曲则更注重较大的半径和流量，而非公差。

管材弯曲基础知识

管子或管道是由……定义的空心圆柱形部件。 中心线 半径、公称直径、壁厚和长度它在流体控制系统中有着广泛的应用，有时也用作结构部件。 

变形发生在管壁处。当施加弯曲力时，靠近内壁的材料受到压缩，而外壁则受到拉伸。这种拉伸和压缩会影响内弯半径和外弯半径。 

设计师和制造商将中心线（中性轴）作为绘图、工装和成型操作的基础。您可以在下面的示意图中看到这一点。

弯曲的插图

弯曲变量（如上图所示）有助于确定材料在变形过程中的行为以及潜在的尺寸偏差。例如，厚度上的微小误差会影响弯曲半径的精度，进而影响性能和装配效果。

“如果您还想了解有关弯曲钣金零件的信息，请阅读一篇关于此主题的详细文章。” 钣金弯曲 这里。”

管材弯曲方法类型 

管材弯曲有四种不同的方法：辊弯、旋转拉弯、压缩弯和压力弯。每种方法的弯曲工艺各不相同，应用范围也各有侧重。

让我们简要讨论它们。

旋拉弯

旋转拉管弯曲

该方法包括压模、夹紧模、旋转弯曲模、刮刀模和芯轴。变形力是通过旋转弯曲模的旋转施加的。 

用于旋转拉拔法的管材弯曲工具包括：

• 夹模： 它固定住管材，以便弯曲模具能够拉动管材使其弯曲成轮廓状。
• 雨刮器模具： 它用于补偿弯曲部分和压力模具之间的间隙，使管材在拉拔过程中得到更好的支撑。 
• 弯曲模具：  它定义了弯曲轮廓；管材是围绕这个轮廓绘制的。
• 压模： 它支撑着外表面，当旋转的弯曲模具拉出管子时，模具会随着弯曲的线条一起移动。
• 心轴： 从管材/管道内部提供坚实的支撑，以控制壁厚。 

旋转拉弯工艺精确且可重复；它通常用于液压管路、防滚架、仪表管路、汽车和摩托车的燃油管路以及扶手。 

压弯 

管材压弯 

压弯，或称冲压弯，是指将固定的管材或管道压向可移动的辊筒，从而获得所需的弯曲形状。这是一种简单的工艺，虽然无法精确控制形状和复杂程度，但设置简便且成本低廉。

如果设计没有复杂的管材轮廓，也不需要严格的公差，那么您可以选择这种方法；或者，如果您正在寻找经济高效、简单直接的解决方案，例如方管弯曲和厚重管弯曲，那么您可以选择这种方法。 

滚弯

管材卷弯 

它可以弯曲半径较大的管材，适用于重型制造。该装置由三个呈金字塔形排列的机械滚轮组成。同时，可以通过调整滚轮的位置来固定弯曲半径。当管材送入上下两个滚轮之间时，上滚轮对管材施加压力，下两个滚轮提供支撑。 

当您需要具有较大弯曲半径的长弧形曲线时，例如暖通空调管道、建筑结构和船体框架，请选择滚弯法。 

压缩弯曲 

管材压缩弯曲

圆管或圆管的一端用固定模具和夹具固定，另一端用压缩模具将管子推向固定模具，从而形成所需的弯曲角度和半径。这种方法通常在以下情况下优先使用： 中心线 半径大于外径的三倍。

压缩弯曲适用于简单的弯曲几何形状，并且对于大批量生产来说具有成本效益——例如，简单的扶手、家具框架和电线管。 

管材弯曲模具的注意事项 

模具直接影响弯曲工艺的质量、精度、成本和效率。模具或其他工具附件的微小缺陷都可能导致壁厚增加、起皱、局部变形甚至材料失效等问题。这在旋转拉伸工艺中尤为关键。 

以下是实现高效、精确、无缺陷管材弯曲的关键工具考虑因素。

• 芯轴硬度： 根据管材材质选择芯轴材质和硬度等级；硬管用软芯轴，反之亦然。 
• 径向增长： 对于硬质材料，应设置较大的弯曲半径，通常大于外径的三倍。这有助于模具补偿径向生长相关的问题。
• 雨刮器模具： 确保刮刀模具的接触点没有磨损，并将其相对于工件略微倾斜放置。 
• 夹模： 较短的夹模容易导致裂纹，因此其长度应为管材外径的三倍。 
• 润滑： 在芯轴和管材内表面之间的缝隙中使用非石油基合成润滑剂。这可以减少弯曲过程中的摩擦，并防止咬合。

管材弯曲计算 

像 钣金弯曲计算管材弯曲需要进行几个类似的计算，例如 k 系数、弯曲补偿、回弹和其他变量。

让我们来看一下主要的管材弯曲公式和主要计算。 

回弹和K因子

回弹是指弯曲力释放后，由于材料内部应力和弹性特性，弯曲线/轮廓与弯曲形状之间的偏差。因此，根据材料类型、管壁厚度和其他变量，应考虑增加 2° 至 10° 的弯曲角度进行补偿。您可以参考回弹弯曲表。 

此外，K 系数可以通过以下公式计算：从管内表面到中性轴的距离除以厚度 (d/t)。

内半径和外半径

内半径是指管子内表面到弯曲中心的距离。它会影响管子的压缩应变，较小的内半径会导致材料屈曲。另一方面，外半径是指管子外表面到弯曲中心的距离。

下面给出管材内半径和外半径的弯曲公式。

内半径 (Ri) = 中心线半径 (Rc) - 厚度（吨）2

外侧半径(Ro) = 中心线半径(Rc) + 厚度（吨）2

弯曲余量

在计算弯曲补偿之前，首先需要确定中心线半径。在管材弯曲中，通常采用中心线圆弧法，并以壁厚中点作为参考点。

中心线半径(Rc) = 内半径(Ri) + 厚度（吨）2  

弯曲余量(BA)=  π180 x Rc

平面中心线长度= L1 +L2 + BA（L1 和 L2 是两个管腿的长度）

外表面伸长 

管材弯曲过程中外表面材料会发生拉伸，但具体的拉伸率是多少？可以用以下公式计算：

伸长率 (E) =  吨/ 2Rc 点¯x100

如何弯曲钢管？ 

钢材因其耐腐蚀性、耐久性以及强度和成形性之间的良好平衡，是管材应用中常用的材料之一。钢管可以通过上述方法弯曲，但旋转弯曲是最常用的方法。

对于钢管弯曲模具，应选择由硬化工具钢制成的模具。其次，芯轴应采用合金钢或铝青铜。此外，加工大半径弯曲时，还应考虑钢材等级、壁厚和弯曲性能。 

管材和管道弯曲的应用

管材和管道弯头及产品广泛应用于各个行业，从家用电器到建筑和液压机械。它能够制造定制管道，以实现流畅的流体流动和刚性结构。 

接下来，我们来看看管材和管道弯曲在汽车、建筑等领域的应用。 

汽车

• 优点： 流畅的流体通道、耐用的接头、轻巧的重量和最小的振动。 
• 例子： 排气管、燃油管路和液压管路、底盘副车架和转向柱。 

石油和天然气 

• 优点： 管材弯曲可实现结构紧凑、焊接接头最少的设计。 
• 例子： 炼油厂进料管和压力容器连接

工业暖通空调 

• 优点： 安装简便、气流高效、维护成本低。
• 例子： 制冷剂供应管、分配管线、盘管。 

医疗行业 

• 优点： 高精度，内部表面不受影响，弯曲时无泄漏风险，污染风险极低。 
• 例子： 仪器管路、诊断设备用液体管路、医疗推车和家具框架。 

建筑与施工

• 优点： 机械强度高，结构坚固，可支撑精确的曲面。
• 例子： 扶手、美观的外立面、结构管材组件。

了解更多： 钣金折弯技术

总结

总体而言，管材弯曲是制造结构元件和流体流动系统的关键工艺。采用合适的技术，可以形成具有多个弯曲的复杂管材结构。旋转拉弯非常适合制造精确的多弯管材，而冲压/压缩弯曲则最适合弯曲几何形状简单、弯曲数量较少的金属管材。 

您必须考虑多种模具因素和弯曲计算，以避免壁厚减薄、回弹不准确和起皱。如果您正在寻找高质量的管材， 钣金折弯服务ProleanTech 提供全面的解决方案，涵盖 DFM 反馈、有限元分析 (FEA)、模具、CNC 弯曲、装配和后处理。