剪刀式隔离开关的上导电管弯曲成形技术.docx

1、2oib,voi/aa,Nqii.DOIJO.13979/j.1(X)7-7235.2018.11.(X)8薯刀式隔离开郁上导电管弯曲戚形球张丹丹S,王安平心，刘作庆I,符严平'（1.河南平高电气股份有限公司，河南平顶山467001;2.平高集团有限公司金属材料成型及热处理实验室，河南平顶山467001）摘要:剪刀式隔离开关的上导电管采用6OO5-T5铝合金平椭圆管制备，研究了回刀式隔离开关上导电管的弯曲成形工艺,设计了弯曲成形模具，分析了弯曲工艺对导电管的力学性能的影响以及导电管的高温拉伸性能，结果表明，弯曲成形并没有大幅度降低导电管的力学性能,弯曲成形后的导电管叮以满足使用要求。兵

2、力学性能优于焊接成形的。上表面比焊接成形的更圆滑美观。关键词：铝合金;导电管;弯曲成形;力学性能中图分类号:TG376.9文献标识码:A文章编号：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剪刀式高压隔离开关为垂直断口，剪刀式结构,三极独立分装，是公司自主研制开发的一种高电压大容量的隔离开关产品。该产品的上导电管普遍采用焊接结构，焊接结构存在应力变形、焊缝突起不美观、工序较繁琐等缺点。铝合金的弯曲成形工艺有很多种，按照成形方式可以分为两大类"F：第一类是铝型材的弯曲形状由模具的形状所决定，如拉弯、绕弯、压弯等;

6、第二类是型材通过工件与模具之间的相对运动进行弯曲成形,如辐弯、自由弯曲、柔性垫弯曲、激光弯曲等。这些型材弯曲成形工艺都具有各自的特点和适用条件°也收稿日期：2018-08-05第一作者简介：张丹丹（1989-），女，河南开封人，工程师。压弯成形的原理是上模受到驱动而产生运动，使型材与下模逐渐接触井产生局部三点弯曲变形，合模结束后整个型材成形为下模的弧度。很多长度较短的型材加工件不易在拉弯机或者辗压机上成形，如组成车体椎架结构的大量短小弯曲件,经常采用压弯工艺加匚，生产效率高，可一次弯曲出形状较复杂的成形件，是一种比较经济实用的工艺方法3。本试验研究了铝合金导电管的压仃成形技术,设计了

7、弯形模具，进行了弯曲成形后的性能检测和分析。I试脸材料及设备本试验所用材料为6OO5-T5铝合金平椭圆形管，尺寸为90mmx45mmx5mm,合金的化学成分见表1。管的断面图见1。本试验所用设备为3.5MN拉伸液压机'表16(X)5-T5铝合金的化学成分(质量分数/%)Table1Chemicalcompositionof6005-T5aluminumtube(wt/%)SiFeCuMnMgCrZnTiAl0.680.15<0.050.090.500.0«<0.05<0.05余ht90图I6006-T5铝合金平椭圆管断面图Fig.ICross-seclion

8、diagramof6(X)5-1*5aluminumflatovaltube2弯曲成形工艺方案设计计算了导电管的弯曲角度，同时考虑材料的变形能力、流动方式、降低成本、延长模具寿命等问题,本试验设计了一套仃形模具，主要包括凸模、支撑架、滚轮、托板、定位架等，参见图2。为了同时适用于矩形铝合金管和平椭圆形铝管，设计了一套不同形状的凸模，滚轮起到支撑铝管的作用,铝管在被折弯时与滚轮之间发生相对滚动，而不是相对滑动，从而可以保证铝管表面不会因为滑动摩擦被磨损。定位架焊装上有限位柱，可以控制铝管的折弯受力位置，从而保证铝管折弯点两端的长度。导电管弯形工艺流程为：下料T宵形部位加热T折弯T检测尺寸、饨两端

9、，为r保证铝管在折弯过程中不发生断裂或者出现裂纹，在弯形工艺中增加了加热工序。经过多次试验骑证，将加热温度定为170Y加热温度过低会导致弯形过程中折弯部位出现裂纹；加热温度过高，一是会造成不必要的r.时浪费，二是可能会影响折弯部位的强度。3试验结果分析31拉伸性能分析使用CMT51O5型高低温拉伸试验机进行铝合金管的拉伸性能检测,分别检测了室温拉伸性能,110丁时的高温拉伸性能，以及折弯后不同部位的拉伸性能。该类型妁刀式高压隔离开关处于通电状态时,上导电管的最高升温不会超过110Y。因此将拉伸试样在110Y保温48h后,测试了在温度110T时导电管的高温拉伸性能，结果见表2°铝合金管

10、的室温抗拉强度为270N/mm21伸K率为10%。在110T的抗拉强度为246.3N/mm二伸长率为9.81%,抗拉强度下降了8.7%，伸K率下降了1.9%。表26005-T5铝合金管的室温及高温拉伸性能Table2Rooni-teniprraturrandhyperthennytensilepropertiesof6(X)5-T5ahiminumtube温度抗拉强度N/mm2机服强度N/mm2伸K率%室温27026610hot246.3241.79.81按中电管弯形的艺条件对铝合金管进行170Y加热,在加热后的铝合金管上截取试样进行力学性能测试，结果见表3加热后的铝合金管抗拉强度值为267N

11、/mm2，与未加热的抗拉强度值相差无儿，屈服强度为256N/mmT降了约3%o说明加热匚艺并未明显影响导电管的力学性能。表3局部加热后的6005-T5铝合金管的室温拉伸性能Table3Tensilepropertiesof6005-T5aluminiumtubeafterlocalheatingtreatment样品抗拉强度N/mm2屈服强度N/mm2伸长率%未加热27026610I70T加热2672569.6为J'对比折弯成形和焊接成形对铝合金导电管的力学性能的影响，从-根焊接成形的I：导电管和一根折仃成形的上导电管上各切取试料3段，每段K约2(X)mm，从每段试料上切取拉伸试样4个

12、，检测性能后取平均值。编号见表4,检测结果见表5.表4试样所取位置编号方法Table4Numberingrule今曲段1邻近穹曲段2母体带孔段3从表5可以看出，标号为11#的焊接部位的抗拉强度为U3.7N/mm相比母材的降低较多，约降低了57.8%。屈服强度为98.7N/mm2，降低了62.9%3说明焊接部位的强度较低。标打为21#的折弯部位的抗拉强度为189.8N/mm2,比母材的降低了29.7%，屈服强度为152.3N/mm2,降低42.7%这是由于经过折弯变形，该部位的铝合金管壁被拉伸而变薄造成的，但是折弯部位的抗拉强度远高于焊接部位的，这说明折弯成形的导电管的强度比焊接成形的高，更有利

13、于保证产品的质址和安全性能，表5焊接和折弯后6005-T5铝合金的拉伸性能Table5Tensilepropertiesof6005-T5akirninumtubeafterbendingConningandwelding样品抗拉强度/(Nmm"2)屈服强度/(N-mma)伸长率/%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应力-应变分析导电管在闭合状态时，折弯部位会受到一定的应力，为了分析受力情况，在导电管折弯部

14、位一周选取八个点进行应力-应变检测，如图3所示图3应力应变检测点示意图Fig.3Stress-straintestingschematicdiagram在导电管的被测部位粘贴电阻应变片，在闭合时引起其结构变形从而引起应变片电阻变化，通过电阻应变仪可测得应变值。通过应变片测址测点X万向应变£和Y方向应变勺，根据以上应力-应变关系式，即可确定该测点未发生塑性变形的应力值经过检测，导电管在闭合夹紧时的最大受力处是折弯凹处的1#贴片点，1#贴片点的应力变化曲线如图4所示。由图4可知，1#贴片点在夹紧时所受到的最大突起。应力为17.3N/mm这个应力远远小于导电管折弯部位的抗拉强度189.8N

15、/mm2和屈服强度152.3N/mm2o说明弯曲成形后的导电管的强度满足运行使用要求。25i2017.3N/mm2QEUUNV-R理测点IX方向-第1次测点1Y方向-第1次I点IX方向-室2次I点M方向-第2次I点M方向-第3次I点1丫方向-第3次图5弯曲成形和焊接导电管的对比照片Fig.5Phot（）graphofthecontacthilx*afterbendingformingan<iwelding510152025303540图4位置1的应力-时间变化曲线Fig.4Stress-timecurveofpoint1#3.3表面质分析导电管的外观对比如图5所示。相比焊接成形，弯曲成形

16、的导电管外形更加圆滑美观，没有焊缝1) 通过弯曲成形加工的导电管的力学性能可以满足运行使用要求。2) 弯曲成形导电管的力学性能优于焊接成形导电管的。3) 相比焊接成形，弯曲成形的导电管表面圆滑美观,不存在焊缝突起问题参考文献：1 徐义，李落星，李光赧，等.型材弯曲工艺的现状及发展前景J.塑性工程学报，2008,15(3):35-39.2 白梅杉，陆彬，崔振山.矩形截面铝型材弯曲成形特牲分析J.塑性工程学报，2013,20(3)：55-59.3 杨丽，吴海旭，秦利，等.地铁车体用6005A-T6铝合金型材的理化检验J.轻合金加工技术，2014,42(9)：44-47.4 刁可山，周贤宾，李晓星，等.矩形截面型材拉弯成形J.北京航空杭天大学学报，200