剪刀式隔離開(kāi)關(guān)的上導(dǎo)電管彎曲成形技術(shù).docx

1、2oib,voi/aa,Nqii.DOIJO.13979/j.1(X)7-7235.2018.11.(X)8薯刀式隔離開(kāi)郁上導(dǎo)電管彎曲戚形球張丹丹S,王安平心，劉作慶I,符嚴(yán)平'（1.河南平高電氣股份有限公司，河南平頂山467001;2.平高集團(tuán)有限公司金屬材料成型及熱處理實(shí)驗(yàn)室，河南平頂山467001）摘要:剪刀式隔離開(kāi)關(guān)的上導(dǎo)電管采用6OO5-T5鋁合金平橢圓管制備，研究了回刀式隔離開(kāi)關(guān)上導(dǎo)電管的彎曲成形工藝,設(shè)計(jì)了彎曲成形模具，分析了彎曲工藝對(duì)導(dǎo)電管的力學(xué)性能的影響以及導(dǎo)電管的高溫拉伸性能，結(jié)果表明，彎曲成形并沒(méi)有大幅度降低導(dǎo)電管的力學(xué)性能,彎曲成形后的導(dǎo)電管叮以滿足使用要求。兵

2、力學(xué)性能優(yōu)于焊接成形的。上表面比焊接成形的更圓滑美觀。關(guān)鍵詞：鋁合金;導(dǎo)電管;彎曲成形;力學(xué)性能中圖分類(lèi)號(hào):TG376.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)：1007-7235（2018）11-0041-04ResearchonbendingformingtechnologyofthepantographdisconnectorcontacttubeZHANGDan-dan12,WANGAn-ping1,2,LIUZuo-qing1,FUYan-ping1(1.HenanPinggaoElectricCo.,Ltd.,Pingdingshan467001,China；2.MetallicMaterialF

3、ormingandHeatTreatmentLaboratory,PinggaoGroupCo.,Ltd.,Pingdingshan467001,China)Abstract:Thepantographdisconnectorcontacttubewasmadeof6005-T5aluminumalloyflatovaltube.Thebendingformingtechnologyofthepantographdisconnectorcontacttubewasresearchedinthiswork.Asetofbendingformingmoldswasdesigned.Theeffec

4、tofbendingformingonthemechanicalpropertiesofthecontacttubewasanalyzed.Thehightemperaturetensilepropertiesofthecontacttubeweretested.Theresultsshowthatbendingformingdidnotreducethemechanicalpropertiesofthecontacttubesharply.Themechanicalpropertiesofthecontacttubeareabletomeetservicedemands,andtheyare

5、betterthanthatoftheweldedone,withsmoothandbeautifultopsurface.Keywords:aluminumalloy;contacttube;bendingforming；mechanicalproperties剪刀式高壓隔離開(kāi)關(guān)為垂直斷口，剪刀式結(jié)構(gòu),三極獨(dú)立分裝，是公司自主研制開(kāi)發(fā)的一種高電壓大容量的隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)品。該產(chǎn)品的上導(dǎo)電管普遍采用焊接結(jié)構(gòu)，焊接結(jié)構(gòu)存在應(yīng)力變形、焊縫突起不美觀、工序較繁瑣等缺點(diǎn)。鋁合金的彎曲成形工藝有很多種，按照成形方式可以分為兩大類(lèi)"F：第一類(lèi)是鋁型材的彎曲形狀由模具的形狀所決定，如拉彎、繞彎、壓彎等;

6、第二類(lèi)是型材通過(guò)工件與模具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行彎曲成形,如輻彎、自由彎曲、柔性墊彎曲、激光彎曲等。這些型材彎曲成形工藝都具有各自的特點(diǎn)和適用條件°也收稿日期：2018-08-05第一作者簡(jiǎn)介：張丹丹（1989-），女，河南開(kāi)封人，工程師。壓彎成形的原理是上模受到驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，使型材與下模逐漸接觸井產(chǎn)生局部三點(diǎn)彎曲變形，合模結(jié)束后整個(gè)型材成形為下模的弧度。很多長(zhǎng)度較短的型材加工件不易在拉彎?rùn)C(jī)或者輾壓機(jī)上成形，如組成車(chē)體椎架結(jié)構(gòu)的大量短小彎曲件,經(jīng)常采用壓彎工藝加匚，生產(chǎn)效率高，可一次彎曲出形狀較復(fù)雜的成形件，是一種比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的工藝方法3。本試驗(yàn)研究了鋁合金導(dǎo)電管的壓仃成形技術(shù),設(shè)計(jì)了

7、彎形模具，進(jìn)行了彎曲成形后的性能檢測(cè)和分析。I試臉材料及設(shè)備本試驗(yàn)所用材料為6OO5-T5鋁合金平橢圓形管，尺寸為90mmx45mmx5mm,合金的化學(xué)成分見(jiàn)表1。管的斷面圖見(jiàn)1。本試驗(yàn)所用設(shè)備為3.5MN拉伸液壓機(jī)'表16(X)5-T5鋁合金的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)Table1Chemicalcompositionof6005-T5aluminumtube(wt/%)SiFeCuMnMgCrZnTiAl0.680.15<0.050.090.500.0«<0.05<0.05余ht90圖I6006-T5鋁合金平橢圓管斷面圖Fig.ICross-seclion

8、diagramof6(X)5-1*5aluminumflatovaltube2彎曲成形工藝方案設(shè)計(jì)計(jì)算了導(dǎo)電管的彎曲角度，同時(shí)考慮材料的變形能力、流動(dòng)方式、降低成本、延長(zhǎng)模具壽命等問(wèn)題,本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了一套仃形模具，主要包括凸模、支撐架、滾輪、托板、定位架等，參見(jiàn)圖2。為了同時(shí)適用于矩形鋁合金管和平橢圓形鋁管，設(shè)計(jì)了一套不同形狀的凸模，滾輪起到支撐鋁管的作用,鋁管在被折彎時(shí)與滾輪之間發(fā)生相對(duì)滾動(dòng)，而不是相對(duì)滑動(dòng)，從而可以保證鋁管表面不會(huì)因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦被磨損。定位架焊裝上有限位柱，可以控制鋁管的折彎受力位置，從而保證鋁管折彎點(diǎn)兩端的長(zhǎng)度。導(dǎo)電管彎形工藝流程為：下料T宵形部位加熱T折彎T檢測(cè)尺寸、飩兩端

9、，為r保證鋁管在折彎過(guò)程中不發(fā)生斷裂或者出現(xiàn)裂紋，在彎形工藝中增加了加熱工序。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)騎證，將加熱溫度定為170Y加熱溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致彎形過(guò)程中折彎部位出現(xiàn)裂紋；加熱溫度過(guò)高，一是會(huì)造成不必要的r.時(shí)浪費(fèi)，二是可能會(huì)影響折彎部位的強(qiáng)度。3試驗(yàn)結(jié)果分析31拉伸性能分析使用CMT51O5型高低溫拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行鋁合金管的拉伸性能檢測(cè),分別檢測(cè)了室溫拉伸性能,110丁時(shí)的高溫拉伸性能，以及折彎后不同部位的拉伸性能。該類(lèi)型妁刀式高壓隔離開(kāi)關(guān)處于通電狀態(tài)時(shí),上導(dǎo)電管的最高升溫不會(huì)超過(guò)110Y。因此將拉伸試樣在110Y保溫48h后,測(cè)試了在溫度110T時(shí)導(dǎo)電管的高溫拉伸性能，結(jié)果見(jiàn)表2°鋁合金管

10、的室溫抗拉強(qiáng)度為270N/mm21伸K率為10%。在110T的抗拉強(qiáng)度為246.3N/mm二伸長(zhǎng)率為9.81%,抗拉強(qiáng)度下降了8.7%，伸K率下降了1.9%。表26005-T5鋁合金管的室溫及高溫拉伸性能Table2Rooni-teniprraturrandhyperthennytensilepropertiesof6(X)5-T5ahiminumtube溫度抗拉強(qiáng)度N/mm2機(jī)服強(qiáng)度N/mm2伸K率%室溫27026610hot246.3241.79.81按中電管彎形的藝條件對(duì)鋁合金管進(jìn)行170Y加熱,在加熱后的鋁合金管上截取試樣進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表3加熱后的鋁合金管抗拉強(qiáng)度值為267N

11、/mm2，與未加熱的抗拉強(qiáng)度值相差無(wú)兒，屈服強(qiáng)度為256N/mmT降了約3%o說(shuō)明加熱匚藝并未明顯影響導(dǎo)電管的力學(xué)性能。表3局部加熱后的6005-T5鋁合金管的室溫拉伸性能Table3Tensilepropertiesof6005-T5aluminiumtubeafterlocalheatingtreatment樣品抗拉強(qiáng)度N/mm2屈服強(qiáng)度N/mm2伸長(zhǎng)率%未加熱27026610I70T加熱2672569.6為J'對(duì)比折彎成形和焊接成形對(duì)鋁合金導(dǎo)電管的力學(xué)性能的影響，從-根焊接成形的I：導(dǎo)電管和一根折仃成形的上導(dǎo)電管上各切取試料3段，每段K約2(X)mm，從每段試料上切取拉伸試樣4個(gè)

12、，檢測(cè)性能后取平均值。編號(hào)見(jiàn)表4,檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5.表4試樣所取位置編號(hào)方法Table4Numberingrule今曲段1鄰近穹曲段2母體帶孔段3從表5可以看出，標(biāo)號(hào)為11#的焊接部位的抗拉強(qiáng)度為U3.7N/mm相比母材的降低較多，約降低了57.8%。屈服強(qiáng)度為98.7N/mm2，降低了62.9%3說(shuō)明焊接部位的強(qiáng)度較低。標(biāo)打?yàn)?1#的折彎部位的抗拉強(qiáng)度為189.8N/mm2,比母材的降低了29.7%，屈服強(qiáng)度為152.3N/mm2,降低42.7%這是由于經(jīng)過(guò)折彎變形，該部位的鋁合金管壁被拉伸而變薄造成的，但是折彎部位的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)高于焊接部位的，這說(shuō)明折彎成形的導(dǎo)電管的強(qiáng)度比焊接成形的高，更有利

13、于保證產(chǎn)品的質(zhì)址和安全性能，表5焊接和折彎后6005-T5鋁合金的拉伸性能Table5Tensilepropertiesof6005-T5akirninumtubeafterbendingConningandwelding樣品抗拉強(qiáng)度/(Nmm"2)屈服強(qiáng)度/(N-mma)伸長(zhǎng)率/%母材2702661011#113.798.72.112#263.825814.113#268.5264.314.821#189.8152.314.522#268.926413.223#270.226514.23.2應(yīng)力-應(yīng)變分析導(dǎo)電管在閉合狀態(tài)時(shí)，折彎部位會(huì)受到一定的應(yīng)力，為了分析受力情況，在導(dǎo)電管折彎部

14、位一周選取八個(gè)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)力-應(yīng)變檢測(cè)，如圖3所示圖3應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)點(diǎn)示意圖Fig.3Stress-straintestingschematicdiagram在導(dǎo)電管的被測(cè)部位粘貼電阻應(yīng)變片，在閉合時(shí)引起其結(jié)構(gòu)變形從而引起應(yīng)變片電阻變化，通過(guò)電阻應(yīng)變儀可測(cè)得應(yīng)變值。通過(guò)應(yīng)變片測(cè)址測(cè)點(diǎn)X萬(wàn)向應(yīng)變£和Y方向應(yīng)變勺，根據(jù)以上應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系式，即可確定該測(cè)點(diǎn)未發(fā)生塑性變形的應(yīng)力值經(jīng)過(guò)檢測(cè)，導(dǎo)電管在閉合夾緊時(shí)的最大受力處是折彎凹處的1#貼片點(diǎn)，1#貼片點(diǎn)的應(yīng)力變化曲線如圖4所示。由圖4可知，1#貼片點(diǎn)在夾緊時(shí)所受到的最大突起。應(yīng)力為17.3N/mm這個(gè)應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于導(dǎo)電管折彎部位的抗拉強(qiáng)度189.8N

15、/mm2和屈服強(qiáng)度152.3N/mm2o說(shuō)明彎曲成形后的導(dǎo)電管的強(qiáng)度滿足運(yùn)行使用要求。25i2017.3N/mm2QEUUNV-R理測(cè)點(diǎn)IX方向-第1次測(cè)點(diǎn)1Y方向-第1次I點(diǎn)IX方向-室2次I點(diǎn)M方向-第2次I點(diǎn)M方向-第3次I點(diǎn)1丫方向-第3次圖5彎曲成形和焊接導(dǎo)電管的對(duì)比照片F(xiàn)ig.5Phot（）graphofthecontacthilx*afterbendingformingan<iwelding510152025303540圖4位置1的應(yīng)力-時(shí)間變化曲線Fig.4Stress-timecurveofpoint1#3.3表面質(zhì)分析導(dǎo)電管的外觀對(duì)比如圖5所示。相比焊接成形，彎曲成形

16、的導(dǎo)電管外形更加圓滑美觀，沒(méi)有焊縫1) 通過(guò)彎曲成形加工的導(dǎo)電管的力學(xué)性能可以滿足運(yùn)行使用要求。2) 彎曲成形導(dǎo)電管的力學(xué)性能優(yōu)于焊接成形導(dǎo)電管的。3) 相比焊接成形，彎曲成形的導(dǎo)電管表面圓滑美觀,不存在焊縫突起問(wèn)題參考文獻(xiàn)：1 徐義，李落星，李光赧，等.型材彎曲工藝的現(xiàn)狀及發(fā)展前景J.塑性工程學(xué)報(bào)，2008,15(3):35-39.2 白梅杉，陸彬，崔振山.矩形截面鋁型材彎曲成形特牲分析J.塑性工程學(xué)報(bào)，2013,20(3)：55-59.3 楊麗，吳海旭，秦利，等.地鐵車(chē)體用6005A-T6鋁合金型材的理化檢驗(yàn)J.輕合金加工技術(shù)，2014,42(9)：44-47.4 刁可山，周賢賓，李曉星，等.矩形截面型材拉彎成形J.北京航空杭天大學(xué)學(xué)報(bào)，200