管材彎曲：方法類型、工具與用途

您可能注意到汽車或摩托車的排氣管中存在彎曲的管狀結構，這是管材彎曲製程的典型應用。彎曲工藝可以將不銹鋼、碳鋼、鐵、鋁、銅、黃銅以及其他多種材料製成的管材彎曲成所需的形狀。 

管材彎曲有多種技術可供選擇，具體取決於所需的彎曲次數和其他設計規格。尺寸、幾何形狀和精度方面均可實現高度客製化。

接下來的章節將詳細介紹不同的管子和 管道彎曲方法管材彎曲工具、設計考量、應用及相關計算。

管材彎曲基礎知識 

在製造過程中，管材彎曲和管道彎曲經常被互換使用；它們的主要區別在於精度和工具控制水平。管道彎曲需要更嚴格的公差和精密的工具，而管道彎曲則更注重較大的半徑和流量，而不是公差。

管材彎曲基礎知識

管子或管道是由…定義的空心圓柱形部件。 中心線 半徑、公稱直徑、壁厚和長度它在流體控制系統中有著廣泛的應用，有時也用作結構部件。 

變形發生在管壁處。當施加彎曲力時，靠近內壁的材料受到壓縮，而外壁則受到拉伸。這種拉伸和壓縮會影響內彎半徑和外彎半徑。 

設計師和製造商將中心線（中性軸）作為繪圖、工裝和成型操作的基礎。您可以在下面的示意圖中看到這一點。

彎曲的插圖

彎曲變數（如上圖所示）有助於確定材料在變形過程中的行為以及潛在的尺寸偏差。例如，厚度上的微小誤差會影響彎曲半徑的精度，進而影響性能和組裝效果。

“如果您還想了解有關彎曲鈑金零件的信息，請閱讀一篇關於此主題的詳細文章。” 鈑金折彎 這裡。”

管材彎曲方法類型 

管材彎曲有四種不同的方法：輥彎、旋轉拉彎、壓縮彎和壓力彎。每種方法的彎曲工藝各不相同，應用範圍也各有側重。

讓我們簡要討論它們。

旋拉彎

旋轉拉管彎曲

此方法包括壓模、夾緊模、旋轉彎曲模、刮刀模和芯軸。變形力是透過旋轉彎曲模的旋轉施加的。 

用於旋轉拉拔法的管材彎曲工具包括：

• 夾緊模具： 它固定住管材，以便彎曲模具能夠拉動管材使其彎曲成輪廓狀。
• 雨刷模具： 它用於補償彎曲部分和壓力模具之間的間隙，使管材在拉拔過程中得到更好的支撐。 
• 彎曲模具：  它定義了彎曲輪廓；管材是圍繞這個輪廓繪製的。
• 壓模： 它支撐著外表面，當旋轉的彎曲模具拉出管子時，模具會隨著彎曲的線條一起移動。
• 芯軸： 從管材/管道內部提供堅固的支撐，以控制壁厚。 

旋轉拉彎工藝精確且可重複；它通常用於液壓管路、防滾架、儀表管路、汽車和摩托車的燃油管路以及扶手。 

壓彎 

管材壓彎 

壓彎，或稱沖壓彎，是指將固定的管材或管道壓向可移動的輥筒，從而獲得所需的彎曲形狀。這是一種簡單的工藝，雖然無法精確控制形狀和複雜程度，但設定簡單且成本低廉。

如果設計沒有複雜的管材輪廓，也不需要嚴格的公差，那麼您可以選擇這種方法；或者，如果您正在尋找經濟高效、簡單直接的解決方案，例如方管彎曲和厚重管彎曲，那麼您可以選擇這種方法。 

卷彎

管材捲彎 

它可以彎曲半徑較大的管材，適用於重型製造。該裝置由三個呈金字塔形排列的機械滾輪組成。同時，可以透過調整滾輪的位置來固定彎曲半徑。當管材送入上下兩個滾輪之間時，上滾輪對管材施加壓力，下方兩個滾輪提供支撐。 

當您需要具有較大彎曲半徑的長弧形曲線時，例如暖通空調管道、建築結構和船體框架，請選擇滾彎法。 

壓縮彎曲 

管材壓縮彎曲

圓管或圓管的一端用固定模具和夾具固定，另一端用壓縮模具將管子推向固定模具，從而形成所需的彎曲角度和半徑。這種方法通常在以下情況下優先使用： 中心線 半徑大於外徑的三倍。

壓縮彎曲適用於簡單的彎曲幾何形狀，並且對於大批量生產來說具有成本效益——例如，簡單的扶手、家具框架和電線管。 

管材彎曲模具的注意事項 

模具直接影響彎曲製程的品質、精度、成本和效率。模具或其他工具附件的微小缺陷都可能導致壁厚增加、起皺、局部變形甚至材料失效等問題。這在旋轉拉伸過程中尤其關鍵。 

以下是實現高效能、精確、無缺陷管材彎曲的關鍵工具考量。

• 芯軸硬度： 根據管材材質選擇芯軸材質和硬度等級；硬管用軟芯軸，反之亦然。 
• 徑向生長： 對於硬質材料，應設定較大的彎曲半徑，通常大於外徑的三倍。這有助於模具補償徑向生長相關的問題。
• 雨刷模具： 確保刮刀模具的接觸點沒有磨損，並將其相對於工件略微傾斜放置。 
• 夾緊模具： 較短的夾模容易導致裂紋，因此其長度應為管材外徑的三倍。 
• 潤滑： 在芯軸和管材內表面之間的縫隙中使用非石油基合成潤滑劑。這可以減少彎曲過程中的摩擦，並防止咬合。

管材彎曲計算 

像 鈑金彎曲計算管材彎曲需要進行幾個類似的計算，例如 k 係數、彎曲補償、回彈和其他變數。

讓我們來看看主要的管材彎曲公式和主要計算。 

回彈和K因子

回彈是指彎曲力釋放後，由於材料內部應力和彈性特性，彎曲線/輪廓與彎曲形狀之間的偏差。因此，根據材料類型、管壁厚度和其他變量，應考慮增加 2° 至 10° 的彎曲角度進行補償。您可以參考回彈彎曲表。 

此外，K 係數可以透過以下公式計算：從管內表面到中性軸的距離除以厚度 (d/t)。

內半徑和外半徑

內半徑是指管子內表面到彎曲中心的距離。它會影響管子的壓縮應變，較小的內半徑會導致材料屈曲。另一方面，外半徑是指管子外表面到彎曲中心的距離。

下面給出管材內半徑和外半徑的彎曲公式。

內半徑 (Ri) = 中心線半徑 (Rc) - 厚度（噸）2

外側半徑(Ro) = 中心線半徑(Rc) + 厚度（噸）2

彎曲餘量

在計算彎曲補償之前，首先需要確定中心線半徑。在管材彎曲中，通常採用中心線圓弧法，並以壁厚中點作為參考點。

中心線半徑(Rc) = 內半徑(Ri) + 厚度（噸）2  

彎曲餘裕(BA)=  π180 x Rc

平面中心線長度= L1 +L2 + BA（L1 和 L2 是兩個管腿的長度）

外表面伸長 

管材彎曲過程中外表面材料會發生拉伸，但具體的拉伸率是多少？可用以下公式計算：

伸長率 (E) =  噸/2Rc x 100

如何彎曲鋼管？ 

鋼材因其耐腐蝕性、耐久性以及強度和成形性之間的良好平衡，是管材應用中常用的材料之一。鋼管可以用上述方法彎曲，但旋轉彎曲是最常用的方法。

對於鋼管彎曲模具，應選擇由硬化工具鋼製成的模具。其次，芯軸應採用合金鋼或鋁青銅。此外，加工大半徑彎曲時，也應考慮鋼材等級、壁厚和彎曲性能。 

管材和管道彎曲的應用

管材和管道彎頭及產品廣泛應用於各個行業，從家用電器到建築和液壓機械。它能夠製造定制管道，以實現流暢的流體流動和剛性結構。 

接下來，我們來看看管材和管道彎曲在汽車、建築等領域的應用。 

汽車業

• 為妳而設的優點: 流暢的流體通道、耐用的接合、輕巧的重量和最小的振動。 
• 例子： 排氣管、燃油管路和液壓管路、底盤副車架和轉向柱。 

石油與天然氣 

• 為妳而設的優點: 管材彎曲可實現結構緊湊、焊接接頭最少的設計。 
• 例子： 煉油廠進料管和壓力容器連接

工業暖通空調 

• 為妳而設的優點: 安裝簡單、氣流高效、維護成本低。
• 例子： 冷媒供應管、分配管線、盤管。 

Medical 

• 為妳而設的優點: 高精度，內部表面不受影響，彎曲時無洩漏風險，污染風險極低。 
• 例子： 儀器管路、診斷設備用液體管路、醫療推車和家具框架。 

建築與施工

• 為妳而設的優點: 機械強度高，結構堅固，可支撐精確的曲面。
• 例子： 扶手、美觀的外觀、結構管材組件。

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加起來

整體而言，管材彎曲是製造結構元件和流體流動系統的關鍵製程。採用合適的技術，可以形成具有多個彎曲的複雜管材結構。旋轉拉彎非常適合製造精確的多彎管材，而沖壓/壓縮彎曲則最適合彎曲幾何形狀簡單、彎曲數量較少的金屬管材。 

您必須考慮多種模具因素和彎曲計算，以避免壁厚減薄、回彈不準確和起皺。如果您正在尋找高品質的管材， 鈑金折彎服務ProleanTech 提供全面的解決方案，涵蓋 DFM 回饋、有限元素分析 (FEA)、模具、CNC 彎曲、組裝和後處理。