[發明專利]一種大尺寸多層復合材料空心管空間S彎防褶皺工藝

有效

• 申請號: 202110698434.3
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113414259B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 汪獻偉;蔣琴仙;謝文濤;邱睿;李秀蓮
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: B21D7/06
• 分類號: B21D7/06;B21D7/16;G01N3/20;B21C51/00;G06F30/20
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

本發明公開了一種大尺寸多層復合材料空心管空間S彎防褶皺工藝，其技術方案要點是：包括以下步驟：S01、開展彎曲成型仿真模擬，確定彎曲成型的預彎角和彎曲成型模具的輪模半徑；S02、根據仿真結果獲得的預彎角和輪模半徑開展復合材料空心管導體的彎曲成型試驗；S03、選擇一根直段復合材料空心管導體，在空心管的不銹鋼鎧甲外側襯墊2片一定厚度的較軟的半圓柱型銅墊片以調整不銹鋼鎧甲外側的局部接觸應力，在銅墊片的外側襯墊2片一定厚度的不銹鋼護套以調整復合空心管的局部彎曲應力；S04、將安裝墊片和護套后的空心管導體裝入壓彎模具的夾持模，并按照所述S02中的預彎角對輪模施加壓力成型S彎導體的第一段圓弧；本成型工藝具有避免成型褶皺、可適用于復雜結構、復合材料彎曲成型等優點。

技術領域

本發明涉及空心管加工方法，特別涉及一種大尺寸多層復合材料空心管空間S彎防褶皺工藝。

背景技術

復合材料空心管采用三層結構，內層結構為具有良好導電、導熱性能的金屬材料，中間層為具有良好的絕緣和抗輻射性能的絕非金屬材料，外層為高強度不銹鋼金屬材料。鑒于上述優點，復合材料空心管在高溫、強磁場、大電流、強輻照環境下作為載流線圈被廣泛應用。

為了保證載流線圈能夠傳輸大電流、強磁場并具有絕緣和抗輻照性能，載流線圈往往包含多層、多匝，層和層之間，匝和匝之間通常采用S彎進行過渡(如圖1所示)，由于S彎的尺寸較短且為三維空間結構，其彎曲難度遠大于平面U型彎和O型彎，此外，由于復合材料空心管為三層結構，各層材料的力學性能不同，不宜采用推彎成型。采用比較成熟的滾彎、壓彎、繞彎等成型工藝成型復合空心管的S彎時會外層不銹鋼管子會出現局部褶皺，通過設計安裝防皺模、輔助加熱成型、添加彎曲護套等措施都無法解決S型復合空心管在彎曲成型時的局部褶皺問題。

發明內容

針對背景技術中提到的問題，本發明的目的是提供一種大尺寸多層復合材料空心管空間S彎防褶皺工藝，以解決背景技術中提到的問題。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種大尺寸多層復合材料空心管空間S彎防褶皺工藝，包括以下步驟：

S01、開展彎曲成型仿真模擬，確定彎曲成型的預彎角和彎曲成型模具的輪模半徑；

S02、根據仿真結果獲得的預彎角和輪模半徑開展復合材料空心管導體的彎曲成型試驗；

S03、選擇一根直段復合材料空心管導體，在空心管的不銹鋼鎧甲外側襯墊2片一定厚度的較軟的半圓柱型銅墊片以調整不銹鋼鎧甲外側的局部接觸應力，在銅墊片的外側襯墊2片一定厚度的不銹鋼護套以調整復合空心管的局部彎曲應力；

S04、將安裝墊片和護套后的空心管導體裝入壓彎模具的夾持模，并按照所述S02中的預彎角對輪模施加壓力成型S彎導體的第一段圓弧；

S05、將導體壓彎至設計的彎曲半徑和圓心角以后，將導體在壓彎模具中保持一段時間后卸掉成型輪模上的壓力；

S06、重復所述S04和所述S05成型S彎導體的第二段圓弧。

較佳的，所述S01中開展彎曲成型仿真模擬采用的是基于 Ansys-workbench仿真平臺。

較佳的，所述S02中根據仿真結果獲得的預彎角和輪模半徑開展復合材料空心管導體的彎曲成型試驗時，測量彎曲成型角和彎曲半徑，比較彎曲結果與導體S彎設計半徑、設計成型角的偏差，并微修輪模半徑和微調預彎角以抵償導體的彎曲回彈，從而使得彎曲結果滿足設計要求。

較佳的，所述S03襯墊的半圓柱型銅墊片和不銹鋼護套的厚度至少大于 1mm，襯墊的不銹鋼護套的維氏硬度≥200HV。

較佳的，所述S05將導體壓彎至設計的彎曲半徑和圓心角以后，將導體在壓彎模具中保持至少2min后卸掉成型輪模上的壓力。