管材的塑性弯曲成形是一个沿弯曲曲线逐渐变形的过程。管材在外力矩作用下弯曲，变形区外侧材料收到切向拉伸而伸长，内侧靠弯曲模部分材料收到切向压缩而缩短。随着弯曲力矩的逐渐增大，管材变形程度随之增加， 因此管材弯曲经历了弹性、弹塑性和塑性三个不同的变形阶段。

●    弯曲初期，管材处于较小曲率状态，只产生弹性变形，应力沿截面成线性分布，应力与应变的关系遵循虎克定律，应力中性层和应变中性层相互重合并通过截面重心，沿管材管径以应力中性层为界，划分为拉伸变形区与压缩变形区，如上图（a）所示。

●    当管材弯曲变形程度超过材料的屈服极限后，管材外侧和内侧表面材料首先进入塑性变形，如图（b）所示。

●    随着变形程度的不断加大，塑性变形区越来越大并向中性层位置扩大，弹性区越来越小，如图（c）所示。此时应力中性层和几何中心轴不再重合，随着曲率的增大逐渐向曲率中心方向移动。

●    当外载荷增大到一定程度，管材内部各处的切向应力均大于屈服极限时，管材发生纯塑性变形，如图（d）所示。

    回弹直接影响弯管件的形状和尺寸精度，降低装配效率，并可能造成过大的残余应力，影响零件和整个结构的可靠性。

实际生产中常采用退火处理，回弹补偿等措施弥补回弹引起的弯曲角度误差。

横截面畸变

管材塑性弯曲过程中，内应力的存在会使管材圆弧处的横截面发生畸变。

通常采用长轴变化率θl和短轴变化率θs表征横截面畸变程度。

畸变程度计算

   式中D为管材原始外径，Dmax为横截面畸变后长轴的长度，Dmin为畸变短轴的长度。

   对于有芯轴弯曲，靠近弯曲模一侧材料受到芯轴和弯曲模的共同作用，变形很小，可忽略不计。外侧材料只受到芯轴的支撑作用，畸变较为明显。

   对于无芯弯管，因为内部没有任何支撑，畸变程度可能加剧。

   对于横截面畸变严重的管件，进行无芯弯曲时，可将压模设计成具有反变形槽结构，以减轻弯曲时的畸变程度。

   对于有芯轴弯曲，应及时检查芯轴的磨损情况，保证芯轴与管件内壁间的双边间隙不大于0.3mm，同时设置适当的芯轴伸出量。

外侧壁厚减薄，内侧壁厚增厚

管材塑性弯曲过程中，外则材料受拉壁厚减薄，内侧材料受压壁厚增厚。

通常用壁厚减薄率△t1和增厚率△t2来检验弯管壁厚的变化：

壁厚变化计算

其中t为管材原始壁厚

当壁厚减薄率△t1过大时，会导致最外侧管壁产生裂纹，产品达不到要求而报废。

当壁厚增厚率△t2过大时，超过了材料的压缩失稳极限而引起起皱，管件也达不到技术要求。

管壁的厚度变化受几何参数，材料参数和工艺参数的综合影响。通常为降低壁厚减薄率，可在管材外侧增加推力推动材料从未变形区向变形区流动，来达到减小外壁减薄率的目的。

管材外侧拉裂

管材塑性弯曲过程中，外侧壁很容易出现裂纹或断裂，尤其是薄壁弯曲成形。

产生外壁开裂的原因有：

●    管材的热处理不当

●    压模压力过大，管材弯曲过程中材料流动阻力太大。

●    芯轴与管材内壁的间隙过小，导致摩擦力太大。

●    芯轴伸出量过大等

    为防止管材的外壁开裂，在排除热处理和材质本身的因素外，对压模压力、内壁间隙，芯轴伸出量及润滑情况等都需要进行检查。

管材内弯侧起皱

弯管起皱主要发生在内弯侧，通常分为3种情况：

1.    前切点处起皱

2.    后切点处起皱

3.    圆弧内侧全起皱

●    前切点起皱一般由于芯轴安装时伸长量过小，管壁在弯曲过程中得不到芯棒的支撑。

●    后切点起皱一般由于没有安装防皱模或防皱模安装位置不对。

●    全起皱的原因较为复杂，主要在于：

      ○    防皱模位置靠后或形槽尺寸过大，防皱模起不到支撑管壁的作用。

      ○    压模压力过小，管材与防皱模间隙过大。

      ○    芯轴直径尺寸过小和位置不合理等

为防止弯管内侧起皱，若前切点起皱，应向前调整芯棒位置；若后切点起皱，应加装防皱模，调整合理的倾角和压模压力；若全起皱，除调整压模压力外，还要检查芯轴直径，直径太小或磨损严重时需要及时更换。