[发明专利]一种大尺寸多层复合材料空心管空间S弯防褶皱工艺

说明书

本发明公开了一种大尺寸多层复合材料空心管空间S弯防褶皱工艺，其技术方案要点是：包括以下步骤：S01、开展弯曲成型仿真模拟，确定弯曲成型的预弯角和弯曲成型模具的轮模半径；S02、根据仿真结果获得的预弯角和轮模半径开展复合材料空心管导体的弯曲成型试验；S03、选择一根直段复合材料空心管导体，在空心管的不锈钢铠甲外侧衬垫2片一定厚度的较软的半圆柱型铜垫片以调整不锈钢铠甲外侧的局部接触应力，在铜垫片的外侧衬垫2片一定厚度的不锈钢护套以调整复合空心管的局部弯曲应力；S04、将安装垫片和护套后的空心管导体装入压弯模具的夹持模，并按照所述S02中的预弯角对轮模施加压力成型S弯导体的第一段圆弧；本成型工艺具有避免成型褶皱、可适用于复杂结构、复合材料弯曲成型等优点。

技术领域

本发明涉及空心管加工方法，特别涉及一种大尺寸多层复合材料空心管空间S弯防褶皱工艺。

背景技术

复合材料空心管采用三层结构，内层结构为具有良好导电、导热性能的金属材料，中间层为具有良好的绝缘和抗辐射性能的绝非金属材料，外层为高强度不锈钢金属材料。鉴于上述优点，复合材料空心管在高温、强磁场、大电流、强辐照环境下作为载流线圈被广泛应用。

为了保证载流线圈能够传输大电流、强磁场并具有绝缘和抗辐照性能，载流线圈往往包含多层、多匝，层和层之间，匝和匝之间通常采用S弯进行过渡(如图1所示)，由于S弯的尺寸较短且为三维空间结构，其弯曲难度远大于平面U型弯和O型弯，此外，由于复合材料空心管为三层结构，各层材料的力学性能不同，不宜采用推弯成型。采用比较成熟的滚弯、压弯、绕弯等成型工艺成型复合空心管的S弯时会外层不锈钢管子会出现局部褶皱，通过设计安装防皱模、辅助加热成型、添加弯曲护套等措施都无法解决S型复合空心管在弯曲成型时的局部褶皱问题。

发明内容

针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种大尺寸多层复合材料空心管空间S弯防褶皱工艺，以解决背景技术中提到的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种大尺寸多层复合材料空心管空间S弯防褶皱工艺，包括以下步骤：

S01、开展弯曲成型仿真模拟，确定弯曲成型的预弯角和弯曲成型模具的轮模半径；

S02、根据仿真结果获得的预弯角和轮模半径开展复合材料空心管导体的弯曲成型试验；

S03、选择一根直段复合材料空心管导体，在空心管的不锈钢铠甲外侧衬垫2片一定厚度的较软的半圆柱型铜垫片以调整不锈钢铠甲外侧的局部接触应力，在铜垫片的外侧衬垫2片一定厚度的不锈钢护套以调整复合空心管的局部弯曲应力；

S04、将安装垫片和护套后的空心管导体装入压弯模具的夹持模，并按照所述S02中的预弯角对轮模施加压力成型S弯导体的第一段圆弧；

S05、将导体压弯至设计的弯曲半径和圆心角以后，将导体在压弯模具中保持一段时间后卸掉成型轮模上的压力；

S06、重复所述S04和所述S05成型S弯导体的第二段圆弧。

较佳的，所述S01中开展弯曲成型仿真模拟采用的是基于 Ansys-workbench仿真平台。

较佳的，所述S02中根据仿真结果获得的预弯角和轮模半径开展复合材料空心管导体的弯曲成型试验时，测量弯曲成型角和弯曲半径，比较弯曲结果与导体S弯设计半径、设计成型角的偏差，并微修轮模半径和微调预弯角以抵偿导体的弯曲回弹，从而使得弯曲结果满足设计要求。

较佳的，所述S03衬垫的半圆柱型铜垫片和不锈钢护套的厚度至少大于 1mm，衬垫的不锈钢护套的维氏硬度≥200HV。

较佳的，所述S05将导体压弯至设计的弯曲半径和圆心角以后，将导体在压弯模具中保持至少2min后卸掉成型轮模上的压力。