管材的塑性彎曲成形是一個沿彎曲曲線逐漸變形的過程。管材在外力矩作用下彎曲，變形區(qū)外側(cè)材料收到切向拉伸而伸長，內(nèi)側(cè)靠彎曲模部分材料收到切向壓縮而縮短。隨著彎曲力矩的逐漸增大，管材變形程度隨之增加， 因此管材彎曲經(jīng)歷了彈性、彈塑性和塑性三個不同的變形階段。

●    彎曲初期，管材處于較小曲率狀態(tài)，只產(chǎn)生彈性變形，應(yīng)力沿截面成線性分布，應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系遵循虎克定律，應(yīng)力中性層和應(yīng)變中性層相互重合并通過截面重心，沿管材管徑以應(yīng)力中性層為界，劃分為拉伸變形區(qū)與壓縮變形區(qū)，如上圖（a）所示。

●    當(dāng)管材彎曲變形程度超過材料的屈服極限后，管材外側(cè)和內(nèi)側(cè)表面材料首先進(jìn)入塑性變形，如圖（b）所示。

●    隨著變形程度的不斷加大，塑性變形區(qū)越來越大并向中性層位置擴大，彈性區(qū)越來越小，如圖（c）所示。此時應(yīng)力中性層和幾何中心軸不再重合，隨著曲率的增大逐漸向曲率中心方向移動。

●    當(dāng)外載荷增大到一定程度，管材內(nèi)部各處的切向應(yīng)力均大于屈服極限時，管材發(fā)生純塑性變形，如圖（d）所示。

    回彈直接影響彎管件的形狀和尺寸精度，降低裝配效率，并可能造成過大的殘余應(yīng)力，影響零件和整個結(jié)構(gòu)的可靠性。

實際生產(chǎn)中常采用退火處理，回彈補償?shù)却胧浹a回彈引起的彎曲角度誤差。

橫截面畸變

管材塑性彎曲過程中，內(nèi)應(yīng)力的存在會使管材圓弧處的橫截面發(fā)生畸變。

通常采用長軸變化率θl和短軸變化率θs表征橫截面畸變程度。

畸變程度計算

   式中D為管材原始外徑，Dmax為橫截面畸變后長軸的長度，Dmin為畸變短軸的長度。

   對于有芯軸彎曲，靠近彎曲模一側(cè)材料受到芯軸和彎曲模的共同作用，變形很小，可忽略不計。外側(cè)材料只受到芯軸的支撐作用，畸變較為明顯。

   對于無芯彎管，因為內(nèi)部沒有任何支撐，畸變程度可能加劇。

   對于橫截面畸變嚴(yán)重的管件，進(jìn)行無芯彎曲時，可將壓模設(shè)計成具有反變形槽結(jié)構(gòu)，以減輕彎曲時的畸變程度。

   對于有芯軸彎曲，應(yīng)及時檢查芯軸的磨損情況，保證芯軸與管件內(nèi)壁間的雙邊間隙不大于0.3mm，同時設(shè)置適當(dāng)?shù)男据S伸出量。

外側(cè)壁厚減薄，內(nèi)側(cè)壁厚增厚

管材塑性彎曲過程中，外則材料受拉壁厚減薄，內(nèi)側(cè)材料受壓壁厚增厚。

通常用壁厚減薄率△t1和增厚率△t2來檢驗彎管壁厚的變化：

壁厚變化計算

其中t為管材原始壁厚

當(dāng)壁厚減薄率△t1過大時，會導(dǎo)致最外側(cè)管壁產(chǎn)生裂紋，產(chǎn)品達(dá)不到要求而報廢。

當(dāng)壁厚增厚率△t2過大時，超過了材料的壓縮失穩(wěn)極限而引起起皺，管件也達(dá)不到技術(shù)要求。

管壁的厚度變化受幾何參數(shù)，材料參數(shù)和工藝參數(shù)的綜合影響。通常為降低壁厚減薄率，可在管材外側(cè)增加推力推動材料從未變形區(qū)向變形區(qū)流動，來達(dá)到減小外壁減薄率的目的。

管材外側(cè)拉裂

管材塑性彎曲過程中，外側(cè)壁很容易出現(xiàn)裂紋或斷裂，尤其是薄壁彎曲成形。

產(chǎn)生外壁開裂的原因有：

●    管材的熱處理不當(dāng)

●    壓模壓力過大，管材彎曲過程中材料流動阻力太大。

●    芯軸與管材內(nèi)壁的間隙過小，導(dǎo)致摩擦力太大。

●    芯軸伸出量過大等

    為防止管材的外壁開裂，在排除熱處理和材質(zhì)本身的因素外，對壓模壓力、內(nèi)壁間隙，芯軸伸出量及潤滑情況等都需要進(jìn)行檢查。

管材內(nèi)彎側(cè)起皺

彎管起皺主要發(fā)生在內(nèi)彎側(cè)，通常分為3種情況：

1.    前切點處起皺

2.    后切點處起皺

3.    圓弧內(nèi)側(cè)全起皺

●    前切點起皺一般由于芯軸安裝時伸長量過小，管壁在彎曲過程中得不到芯棒的支撐。

●    后切點起皺一般由于沒有安裝防皺模或防皺模安裝位置不對。

●    全起皺的原因較為復(fù)雜，主要在于：

      ○    防皺模位置靠后或形槽尺寸過大，防皺模起不到支撐管壁的作用。

      ○    壓模壓力過小，管材與防皺模間隙過大。

      ○    芯軸直徑尺寸過小和位置不合理等

為防止彎管內(nèi)側(cè)起皺，若前切點起皺，應(yīng)向前調(diào)整芯棒位置；若后切點起皺，應(yīng)加裝防皺模，調(diào)整合理的傾角和壓模壓力；若全起皺，除調(diào)整壓模壓力外，還要檢查芯軸直徑，直徑太小或磨損嚴(yán)重時需要及時更換。