1Cr18Ni10Ti不锈钢管材因耐腐蚀、强度高、延伸率高、比强度高的特点,被广泛用于飞机液压系统的管路中。传统1Cr18Ni10Ti不锈钢管材的弯曲采用手工弯曲方式,小批量的弯制采取此种方式尚能应对,但大批量的弯制成形则需采用数控弯管的方式,以提升效率和形状质量。

基于有限元分析软件ABAQUS,参照轨道车辆用不锈钢管材和数控弯管机,建立了有效的不锈钢管材弯曲成形及回弹有限元仿真模型,研究了弯管在弯曲成形过程中应力分布和管材的弹塑性变形,同时分析了不同弯曲角度下弯管回弹的情况,建立回弹角度与弯曲角度的定量关系。结果表明,在弯管成形过程中,最大mises应力随弯曲角度的增大而增大,但当卸载后在折弯区的残余应力分布与折弯角度成线性关系,此外管材在弯曲后回弹角随着弯曲角度的增大而增大,且呈现出明显的线性关系。

以液压管路系统常用的20 号冷拔无缝钢管为研究对象，基于ABAQUS软件建立其数控弯管过程有限元模型，模拟弯曲，抽芯，回弹三过程，分析应力应变分布规律，揭示弯管成形与回弹机理。研究结果与实际数控弯管生产过程的经验状况基本一致：在弯管过程，各区域切向应力应变先达最大值，而后应力大幅卸载但应变不变，完成塑性变形后该区域应力基本恒定，在后续弯管进程起传递弯矩作用；但初始弯曲区域受芯棒、模具影响，应力不卸载；抽芯、回弹对应力有卸载作用，对应变影响极小；回弹是钢管在残余应力作用下静力平衡过程，影响其成形，结束后存在残余应力。该研究有助于对弯管的成形、回弹机理的理解，为后续分析工艺参数对弯管成形质量的影响提供理论依据。