冷彎型鋼生產(chǎn)工藝

1、03 冷彎型鋼生產(chǎn)工藝 韓靜濤 博士/教授/博士生導(dǎo)師 北京科技大學(xué) 材料加工工程學(xué)科 首席教授 中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)冷彎型鋼分會(huì) 理事長(zhǎng) 中國(guó)金屬學(xué)會(huì) 榮譽(yù)理事 北京科技大學(xué) 材料成形與控制工程專(zhuān)業(yè)冷彎型鋼生產(chǎn) 3.1 概述 3.2 冷彎型鋼的原料 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.4 冷彎成形輔助工序 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 3.6 冷彎成形過(guò)程的工藝潤(rùn)滑 3.7 典型冷彎型鋼生產(chǎn)工藝流程 3 冷彎型鋼生產(chǎn)工藝 3.1 概述 3.2 冷彎型鋼的原料 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.4 冷彎成形輔助工序 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 3.6 冷彎成形過(guò)程的工藝潤(rùn)滑 3.7 典型冷彎型鋼生產(chǎn)工藝流程

2、 3 冷彎型鋼生產(chǎn)工藝 3.1 概述 3.1 概述 形式特征：冷彎成形是以金屬薄板或帶卷為原料，通過(guò)多架裝配了具 有一定形狀的成形輥的成形機(jī)對(duì)坯料逐步進(jìn)行彎曲變形，從而得到均一 截面產(chǎn)品的塑性加工方法。一般每架成形機(jī)裝有兩個(gè)或多個(gè)成形輥，每 列成形機(jī)組由兩架以上的成形機(jī)組成。 內(nèi)容特征：冷彎成形的主要變形為板料的彎曲變形，次要變形為彎曲 角局部的減薄，以及帶卷材料的縱向延伸或拉縮。一般，假設(shè)變形材料 厚度在成形過(guò)程中基本不變。這種加工方法特別適合于外形縱長(zhǎng)、批量 較大的高精度產(chǎn)品的加工。此外，在冷彎成形過(guò)程中，可以將沖裁、打 孔、壓印、縱彎等輔助加工引入進(jìn)來(lái)。 分類(lèi)特征：冷彎成形工藝可分為4種

3、，即單張(或單件)成形工藝、成卷 成形工藝、連續(xù)成形工藝和組合加工工藝。每一種工藝都可分為3個(gè)階段， 即成形前坯料準(zhǔn)備階段、成形加工階段、型材精整階段。 3.1 概述 單張成形工藝：就是預(yù)定尺坯料的成形方法。這種方法在坯料成形之 前將坯料切成定尺長(zhǎng)度，然后用選料輥將坯料送進(jìn)成形機(jī)，成形后的型 材不必經(jīng)剪切即可收集人庫(kù)。采用這種成形工藝的成形機(jī)的速度一般較 低。這種工藝主要應(yīng)用于小批量、成形后型材鋸切比較困難的情況下。 采用單張成形工藝的成形機(jī)組的設(shè)備簡(jiǎn)單、工具費(fèi)用少、投資低。但用 這種生產(chǎn)工藝得到的型材邊部縱向拉伸較大，因而只有利用側(cè)立輥才能 得到比較精確的產(chǎn)品形狀。 成卷成形工藝和連續(xù)成形工

4、藝：工藝基本相同，所不同的是連續(xù)成形 時(shí)前一卷帶材的尾部與后一卷帶材的頭部經(jīng)過(guò)齊對(duì)焊，使坯料帶材連續(xù) 不斷地進(jìn)入成形機(jī)進(jìn)行成形。而成卷成形時(shí)帶卷頭尾不對(duì)焊，進(jìn)行單卷 供料成形。與單張成形工藝相比，這兩種成形工藝更加高效、高產(chǎn)、通 用。 3.1 概述 成卷成形工藝和連續(xù)成形工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1) 帶卷成本低、切損少，因而降低了材料成本； 2) 由于需要的成形機(jī)架數(shù)少且不需要額外的導(dǎo)衛(wèi)裝置，因而工具成本低； 3) 可以加工形狀比單張成形工藝的產(chǎn)品更復(fù)雜的型材； 4) 型材的頭尾部扭曲及張開(kāi)度減小； 5) 由于操作幾乎是連續(xù)的，因而生產(chǎn)率得到提高。 但這兩種成形工藝需要開(kāi)卷機(jī)、活套器、對(duì)焊機(jī)、定尺

5、飛鋸或飛剪等 輔助設(shè)備，因而其機(jī)組設(shè)備投資較大、占地較大，成形機(jī)組的成形速度 較高。目前投產(chǎn)的絕大多數(shù)冷彎成形機(jī)組均是采用這兩種工藝。 圖3-1給出了其工藝流程示意圖。 3.1 概述 圖3-1帶卷冷彎成形工藝 1-帶卷；2-開(kāi)卷機(jī)；3-坯料；4-矯平機(jī)；5-預(yù)沖孔機(jī)；6-活套輥；7-進(jìn)料臺(tái)；8-成形機(jī)； 9-側(cè)立輥；10-驅(qū)動(dòng)軸；11-校型機(jī)；12-切斷裝置；13-儲(chǔ)料臺(tái)；14-成形機(jī)組 3.1 概述 組合加工工藝：用于加工具有特定要求的冷彎型鋼，如高強(qiáng)度冷彎型鋼， 閉口焊接冷彎型鋼、熱處理強(qiáng)化冷彎型鋼、周期波紋板、沖孔冷彎型鋼、 涂層冷彎型鋼等。組合加工成形機(jī)組的設(shè)備最復(fù)雜、投資最高。根據(jù)產(chǎn)

6、 品的要求這種機(jī)組可包括如下設(shè)備：直縫焊機(jī)、對(duì)焊機(jī)、輥式?jīng)_孔機(jī)、 輥式壓印機(jī)、涂層機(jī)、熱處理設(shè)備等。 典型冷彎成型生產(chǎn)線 h g f e d b a c 3.1 概述 3.2 冷彎型鋼的原料 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.4 冷彎成形輔助工序 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 3.6 冷彎成形過(guò)程的工藝潤(rùn)滑 3.7 典型冷彎型鋼生產(chǎn)工藝流程 3 冷彎型鋼生產(chǎn)工藝 3.2 冷彎型鋼的原料 3.2.1生產(chǎn)冷彎型鋼用的原料 由于冷彎型鋼廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，所以使用的原料也就包括了諸多品 種，如普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、耐大氣腐蝕鋼、不銹鋼、 鍍層材料（鍍鋅板、鍍鋁板等）、彩色涂層板、銅、鋁合

7、金、鈦合金等等。 各類(lèi)原料的品種、牌號(hào)如下： 碳素結(jié)構(gòu)鋼：常用碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)有Q195、Q215、Q235等； 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)有08、10、08F、08Al等； 低合金鋼：常用低合金鋼的牌號(hào)有：16Mn等 耐大氣腐蝕鋼：常用耐大氣腐蝕鋼的牌號(hào)有16CuCr、12MnCuCr、 15MnCuCr、15MnCuCr-QT；09CuPCrNiA、09CuPCrNiB、09CuP； （車(chē)輛用耐大氣腐蝕鋼09CuPCrNi、09CuPTiRE） 3.2 冷彎型鋼的原料 3.2.1生產(chǎn)冷彎型鋼用的原料 集裝箱用鋼：集裝箱用鋼的牌號(hào)有NSF345、NSF390、J335、J490

8、； 不銹鋼：常用不銹鋼的牌號(hào)有：301、1Cr18Ni9（302）、0Cr18Ni9 （304）、1Cr18Ni12（305）、0Cr17Ni12Mo2（316）等； 鍍層材料：在冷彎成形中，通常一般使用普通用途和機(jī)械咬合加工性能 的材料，鋅層重量為100350g/m2的熱鍍鋅鋼板； 彩色涂層板：彩色涂層板表面涂料的種類(lèi)有：丙烯酸、聚酯、硅改性聚 酯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯塑料溶膠、有機(jī)溶膠以及PVC薄膜等； 銅：銅是一種容易冷彎成形的材料，常用的包括有紫銅、黃銅等； 鋁合金：鋁具有耐蝕性、加工性能優(yōu)良以及外觀美的特性。冷彎成形常 用的有純鋁、鋁錳系、鋁鎂系； 鈦合金 3.2 冷彎型鋼的原料 3

9、.2.2 在冷彎成形中使用不同的原料需要注意的問(wèn)題 3.2.2.1 原料的化學(xué)成分： 不同的材料具有不同的化學(xué)成分組成，各種成分都會(huì)對(duì)于鋼的成形性能 造成不同的影響。需要特別注意的是在進(jìn)行非常規(guī)新產(chǎn)品的孔型設(shè)計(jì)時(shí)， 要特別注意所選用材料的化學(xué)成分，根據(jù)其特點(diǎn)，應(yīng)該充分考慮不同的元 素對(duì)成形工藝的影響。例如： 碳素鋼的強(qiáng)度及其他性能主要取決于鋼中碳存在的形式和碳化物的形狀、 大小和分布狀態(tài)等，即主要取決于鋼的金相組織。由于冶煉原料、冶煉方 法和工藝操作等的影響，碳素鋼中往往會(huì)有少量的其他元素存在，如硅、 錳、硫、磷、銅、鉻、鎳等。這些元素一般被作為碳素鋼的雜質(zhì)或殘余元 素看待，而不被作為合金元素

10、。這些元素中有些對(duì)鋼起到有益的作用，有 些則產(chǎn)生不利的影響，如銅、鉻、鎳等對(duì)碳素鋼的冷彎成形加工和焊接性 能會(huì)產(chǎn)生不良的影響。 3.2 冷彎型鋼的原料 3.2.1生產(chǎn)冷彎型鋼用的原料 溶解在固溶體中的合金元素，一般將提高鋼的冷彎成型加工的硬化率， 使鋼帶變硬變脆，對(duì)冷彎成型加工很不利。 硫：一般被認(rèn)為是殘存在鋼中的有害元素之一。硫易導(dǎo)致焊縫熱裂，在 焊接過(guò)程易于氧化，生成SO2氣體而逸出，致使焊接金屬中產(chǎn)生很多氣孔而 疏松，對(duì)鋼的焊接性能產(chǎn)生不良影響。因此規(guī)定優(yōu)質(zhì)鋼中硫的含量不得大 于0.04%，普 通碳素鋼中硫的含量不得大于0.055%。 磷：是固溶強(qiáng)化鐵素體的元素，其含量對(duì)軟鋼抗拉強(qiáng)度的影

11、響比其他合 金元素顯著。磷提高軟鋼抗拉強(qiáng)度這一有利因素將隨鋼中含碳量的增高而 消失，碳含量越高則磷所引起的脆性就越大。在含碳量0.02%的軟鋼中，當(dāng) 磷含量從0.017%增大至0.103%時(shí)，鋼的沖擊韌性亦隨之增高。同時(shí)脆性轉(zhuǎn) 變溫度亦逐漸下降，尤其以磷含量為0.103%時(shí)最為明顯。而當(dāng)磷含量超過(guò) 0.103%時(shí)則沖擊韌性下降，同時(shí)脆性轉(zhuǎn)變溫度上升，這顯然對(duì)鋼的加工性 能不利。磷加入普通鋼特別是含銅鋼中，有明顯的抗大氣腐蝕作用。磷能 增加焊裂的敏感性，影響鋼的焊接性能。 3.2 冷彎型鋼的原料 3.2.1生產(chǎn)冷彎型鋼用的原料 錳：在鋼冶煉中是良好的脫氧劑和脫硫劑，它能夠消除或減弱鋼因硫所引 起

12、的熱脆性，從而改善鋼的熱加工性能。錳已成為普通低合金鋼中的主要 的合金元素之一。錳在提高珠光體鋼強(qiáng)度的同時(shí)，使鋼的延展性有所降低。 硅：也是良好的還原劑和脫氧劑。隨著硅含量的增加鋼的彈性極限及屈服 強(qiáng)度顯著提高，使鋼的冷彎成形性能降低。硅與氧的親和力比鐵強(qiáng)，焊接 時(shí)容易生成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，提高溶渣和溶化金屬的流動(dòng)性，而引起較嚴(yán) 重的噴濺現(xiàn)象，影響焊縫質(zhì)量。 了解以上不同成分因素的影響，在進(jìn)行孔型設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)該考慮相應(yīng)的 對(duì)策。如當(dāng)采用含硫、磷高的鋼種帶鋼材料，生產(chǎn)需要進(jìn)行焊接工序的空 心型鋼時(shí)，就應(yīng)該考慮采用適當(dāng)?shù)暮附庸に嚒?3.2 冷彎型鋼的原料 3.2.2.2 涂鍍層材料冷彎成形加工 隨著

13、冷彎型鋼產(chǎn)品應(yīng)用的日益廣泛，越來(lái)越多的冷彎型鋼產(chǎn)品采用帶有 涂層和復(fù)合鋼板材料制造。這些材料在冷彎成型過(guò)程中也各有特點(diǎn)，如： 鍍鋅鋼板：熱鍍鋅鋼板的彎曲性能，與其采用的原板材質(zhì)有關(guān)。在冷彎 成形加工時(shí)，不僅要考慮原板的加工特性，同時(shí)還要考慮鍍層的彎曲性能。 非合金化的熱鍍鋅鋼板，在原板與鍍層之間生成鐵鋅合金過(guò)渡層，因此 鍍層不易脫落；而合金化的鐵鋅合金層比純鋅層的硬度高，且塑性差， 彎曲加工后，合金層會(huì)出現(xiàn)細(xì)小的龜裂，但通常冷彎成形不發(fā)生上述現(xiàn)象。 至于鍍鋅鋼板的焊接性能，由于鋅的熔點(diǎn)低，因此采用接觸焊的方法生產(chǎn) 焊接的空心型鋼時(shí)，電極上有鋅附著，容易生成表面缺陷。鋅的附著量越 大，缺陷就越嚴(yán)

14、重。 彩色涂層鋼板：彩色涂層鋼板是在原板（冷軋板或各種鍍層鋼板）上， 將丙烯酸、聚酯、硅改性聚酯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯塑料溶膠、有機(jī) 溶膠、PVC等涂敷上去。其彎曲加工性能與采用的原板性能有關(guān)，同時(shí)也要 考慮帶有涂層的彎曲特性。 Notice: This presentation contains proprietary and confidential information. It must not reproduced or copied without the written permission of DREISTERN Induction Welding Lines. Applic

15、ation Complex hollow section with high torsional stiffness Materials Mild steel, AHSS, galvanized steel, Aluminum Process Rollforming, HF welding Notice: This presentation contains proprietary and confidential information. It must not reproduced or copied without the written permission of DREISTERN

16、Resistance Welding Lines. Applications: Closed profiles with weld flange Materials: Carbon steel, AHSS, galvanized steel, stainless steel, aluminum Process: Continuous and Start-Stop operation, distance of weld spot programmable Notice: This presentation contains proprietary and confidential informa

17、tion. It must not reproduced or copied without the written permission of DREISTERN Laser Welding Lines. Applications Welded tubes and profiles Materials Mild steel, AHSS, galvanized steel, Al Processes Continuous and stitch welding CO2 and Nd:YAG Laser 3.2 冷彎型鋼的原料 3.2.2.3 常用冷彎成形原料的機(jī)械特性 表2.1-1常用各種帶鋼原

18、料的機(jī)械性能 牌號(hào)或鋼號(hào) 抗拉強(qiáng)度 MPa 屈服強(qiáng)度 MPa 不大于 伸長(zhǎng)率 % 不小于 彎曲試驗(yàn) 彎心直徑d 試樣厚度a Q195315390195330/0.5a Q215335410215310.5a/a Q23537546023526a/1.5a 08F（P級(jí)）27538027厚度2mm d0 厚度2mm d=a08、08Al、10F（P級(jí)）27541025 深沖鋼（F級(jí)） （GB5213）255345 a1.2216 a=1.2216 a1.2235 39 42 42 厚度2mm，d0 厚度2mm進(jìn)行杯突試驗(yàn) St1227041028028 St1327037024034 St372

19、G36051021520 St443G43058024518 12MnCuCr（熱軋）42129422d=2a 15MnCuCr（熱軋）49034320d=2a 16Mn510660345222a 1Cr18Ni952020540 0Cr17Ni12Mo252020540 3.2 冷彎型鋼的原料 表2.1-2常用鍍鋅帶鋼原料的機(jī)械性能 表2.1-3寶鋼生產(chǎn)彩色涂層帶鋼原料的涂層性能 加工性能鋅層g/m2抗拉強(qiáng)度MPa伸長(zhǎng)率%冷彎試驗(yàn) 普通001350 450600 1a 2a 機(jī)械咬合0013502705000 沖壓用001275270420240 涂層類(lèi)型涂料類(lèi)型 涂層厚度 彎曲性能 180

20、T彎 厚度0.7mm（鋼窗0.8mm） 厚度0.7mm （鋼窗0.8mm） A級(jí)B級(jí) 二次涂層 聚酯203T5T90 硅改性聚酯203T5T90 聚偏氟乙烯202T5T90 塑料溶膠1001T5T90 一次涂層聚酯103T5T90 3.2 冷彎型鋼的原料 關(guān)于冷彎成形材料的彎曲性能指標(biāo)，由于在開(kāi)發(fā)一個(gè)新的冷彎型鋼產(chǎn)品時(shí)， 用戶要求的產(chǎn)品斷面尺寸，有時(shí)可能會(huì)超出原料性能允許的范圍，特別是 型鋼斷面的彎曲部位，彎角的內(nèi)半徑，應(yīng)該符合相應(yīng)材料標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。 否則就需要慎重考慮實(shí)施的可能性及需要采取有效的措施。 表面處理鋼板時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題主要有： 彎曲半徑取決于涂層的韌性。若涂層的延伸性好，則0.30

21、.6mm厚的鋼 板的彎曲半徑最好是0.71.5mm。 成形輥的間隙按下式求出： 成形輥間隙=板厚+(涂層厚度+保護(hù)層厚度)(0.151.20) 間隙太小會(huì)損壞涂層，導(dǎo)致涂層產(chǎn)生缺陷。 涂層鋼板成形時(shí)的成形輥數(shù)量較多，成形輥上的變形力分布要均勻且小。 要求成形工具(包括成形輥和導(dǎo)板等)的表面粗糙度要低。 為提高成形速度和保證成品質(zhì)量，有的機(jī)組在成形機(jī)架前用紅外線加熱 器將塑料涂層板預(yù)熱到3840，然后再進(jìn)行冷彎成形。 3.2 冷彎型鋼的原料 3.2.2.4 冷彎成形原料的尺寸公差 對(duì)冷彎成形所需原料的尺寸偏差檢測(cè)項(xiàng)目有：板厚、寬度、板形等。 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于寬帶鋼厚度公差的規(guī)定，可以參照相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)

22、準(zhǔn)。 此外，對(duì)于冷彎成形原料帶鋼的寬度允許偏差，要根據(jù)原料的厚度以及 產(chǎn)品斷面尺寸允許偏差的要求具體確定。一般冷彎成形所使用的帶鋼寬度 的允許偏差，均嚴(yán)于帶鋼標(biāo)準(zhǔn)中一般縱剪帶鋼寬度的允許偏差。 對(duì)板形的要求，如帶鋼的不平度會(huì)影響寬幅波紋板產(chǎn)品的外形質(zhì)量；鐮 刀彎的存在，會(huì)對(duì)冷彎型鋼產(chǎn)品的平直度和扭轉(zhuǎn)帶來(lái)不良的影響。特別是 對(duì)于那些要求平直度和扭轉(zhuǎn)嚴(yán)格的產(chǎn)品，對(duì)于原料帶鋼的板形質(zhì)量要求， 也應(yīng)該予以充分的重視并采取相應(yīng)的對(duì)策。 表3-5熱軋鋼帶(GB352483)坯料尺寸公差 單位：mm 鋼帶寬度寬度允許偏差 厚度 長(zhǎng)度允許偏差 厚度允許偏差三點(diǎn)差不大于 同帶差 寬150寬150厚度偏差 100

23、1.000.150.200.10 0.200.25 2.00-4.00 L 4m 100-1501.200.200.250.12 150-2001.500.200.300.300.14 4.00-6.0L 200-3001.80 0.25 0.35 0.350.15 帶鋼的板形與對(duì)中問(wèn)題帶鋼的板形與對(duì)中問(wèn)題 坯料問(wèn)題坯料問(wèn)題 設(shè)備問(wèn)題設(shè)備問(wèn)題 完成薄板坯料完成薄板坯料波浪變波浪變 形、側(cè)彎變形等不良形、側(cè)彎變形等不良 板形的板形的矯正矯正 工藝調(diào)整簡(jiǎn)單可靠工藝調(diào)整簡(jiǎn)單可靠 運(yùn)行速度快運(yùn)行速度快 設(shè)備占地面積小設(shè)備占地面積小 力學(xué)性能均勻化力學(xué)性能均勻化 對(duì)板形截面尺寸改變小對(duì)板形截面尺寸改變小

24、 目標(biāo)目標(biāo) 開(kāi)發(fā)了一套適用于冷彎生產(chǎn)的小型拉彎矯開(kāi)發(fā)了一套適用于冷彎生產(chǎn)的小型拉彎矯 直設(shè)備，并針對(duì)特定鋼帶進(jìn)行了矯直工藝直設(shè)備，并針對(duì)特定鋼帶進(jìn)行了矯直工藝 優(yōu)化。獲得了拉伸張力、彎曲壓下量和彎優(yōu)化。獲得了拉伸張力、彎曲壓下量和彎 曲輥距的最佳組合；曲輥距的最佳組合； 3.2 冷彎型鋼的原料 表3-13 我國(guó)鋼帶的不平直度和鐮刀彎允許偏差 mm 厚度 冷軋鋼帶熱軋鋼帶 不平度鐮刀彎（mm/m） 鐮刀彎 寬度 切邊鋼帶不切邊鋼帶 15050-100100-150150 不大于 0.50 0.50 4 3 5 4 6 5 7 6 2 3 3 4 鋼帶的鐮刀彎每米不大于， 總鐮刀彎不大于總長(zhǎng)度的

25、0.6% 3.2 冷彎型鋼的原料 力學(xué)性能和冷彎試驗(yàn) 表3 - 17碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能 牌 號(hào) 等 級(jí) 拉 伸 試 驗(yàn) 屈服點(diǎn)s/伸長(zhǎng)率s，MP/% 抗拉強(qiáng)度 MPa 鋼材厚度 （直徑），mm Q215 Q235 A,B A,B, C,D 161640406060100100150150 335410 375460 215/31 235/26 205/30 225/25 195/29 215/24 185/28 205/23 175/27 195/22 165/26 185/21 牌 號(hào) 等 級(jí) 沖擊試驗(yàn)冷彎試驗(yàn)B= ,180 溫 度 V型沖擊 （縱向），J （不小于） 試 樣 方 向 鋼材

26、厚度（直徑）a，mm 6060100100200 彎心直徑 Q215B2027 縱 橫 0.5a a 1.5a 2.0a 2.0a 2.5a Q235 B C D 20 0 -20 27 縱 橫 a 1.5a 2.0a 2.5a 2.5a 3.0a 3.1 概述 3.2 冷彎型鋼的原料 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.4 冷彎成形輔助工序 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 3.6 冷彎成形過(guò)程的工藝潤(rùn)滑 3.7 典型冷彎型鋼生產(chǎn)工藝流程 3 冷彎型鋼生產(chǎn)工藝 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 冷彎成形機(jī)組是生產(chǎn)冷彎型鋼的主要設(shè)備。成形機(jī)組的分類(lèi)有多種方法。 成形機(jī)按所生產(chǎn)產(chǎn)品可分為型材成形機(jī)和電焊管成形機(jī)；

27、 按機(jī)架形式可分為懸臂式成形機(jī)和龍門(mén)式成形機(jī)； 按成形機(jī)構(gòu)造可分為輥式成形機(jī)，排輥式成形機(jī)和履帶式成形機(jī)。 目前國(guó)內(nèi)冷彎型材生產(chǎn)廠家所采用的成形機(jī)，除寬幅波紋板機(jī)組和近年 來(lái)少量引進(jìn)的成形機(jī)外，絕大多數(shù)是采用高頻直縫焊管機(jī)組或由其改裝而 成。這種成形機(jī)一般由水平輥機(jī)架和立輥機(jī)架組成。成形過(guò)程按坯料成形 的先后順序可分為帶鋼邊緣成形階段（I段）、帶鋼中心部成形階段（II段） 以及封閉孔階段（III段）。 水平輥是傳動(dòng)機(jī)架，承擔(dān)管坯變形的主要任務(wù)。立輥是被動(dòng)的，設(shè)立于 兩架水平輥間或成組設(shè)立，主要作用是導(dǎo)向，也參與部分變形，并防止變 形帶鋼回彈。 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 高頻焊接與一般焊接不同，

28、因?yàn)樗恍枰饘偬盍戏翘盍虾附印?將鋼帶邊緣加熱到熔點(diǎn)，熔融金屬和金屬氧化物被外界施加的壓 力從熔接面上擠出，而其下灼熱的、清潔的金屬表面被壓力鍛焊結(jié) 合在一起。如果一切條件得當(dāng)，其強(qiáng)度是所有焊接中最強(qiáng)的。 焊接擠壓點(diǎn) 加熱源 焊接擠壓輥 結(jié)合線 熱影響區(qū)HAZ 鋼管毛刺擠出物 碳鋼材料高頻焊 接顯微照片 感應(yīng)加熱線圈末端 鋼帶邊緣將被加熱 鋼帶邊緣開(kāi)始發(fā)紅 鋼帶邊緣開(kāi)始熔融 熔融金屬在擠壓點(diǎn) 被擠出，底部的熱 金屬表面形成粘接 完成焊接 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.3.1 變形區(qū)長(zhǎng)度 變形區(qū)長(zhǎng)度：連續(xù)式冷彎成形機(jī)從第一架水平輥中心至最后一架水平輥中心的距 離。 確定變形區(qū)長(zhǎng)度的原則：必須保

29、證帶鋼邊緣在成形過(guò)程中不產(chǎn)生塑性變形，以防 止邊緣鼓包和波浪等缺陷的產(chǎn)生。最佳的變形區(qū)長(zhǎng)度是在保證這個(gè)原則的前提下最 小的變形區(qū)長(zhǎng)度。 對(duì)于低碳鋼板，相對(duì)于彈性極限的相對(duì)伸長(zhǎng)為0.1%，因此變形區(qū)長(zhǎng)度的選擇應(yīng)按 帶鋼邊緣的相對(duì)伸長(zhǎng)不超過(guò)0.1%進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于簡(jiǎn)單形狀的角鋼，成形時(shí)保持帶鋼 邊緣不產(chǎn)生塑性變形的臨界升起角約為1 125，由此可得到變形區(qū)長(zhǎng)度為：L= Hctg= (40 57)H, 即變形區(qū)長(zhǎng)度為最大升起高度的50倍左右。 圖3-2 變形區(qū)長(zhǎng)度的計(jì)算 對(duì)于任意冷彎型材生產(chǎn)機(jī)組所需要的變形區(qū)長(zhǎng)度，它與冷彎型材的總變形量（彎 曲角總和）和形狀的復(fù)雜程度有關(guān)。目前有通用的變形區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算方

30、法。 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.3.2 成形機(jī)架間距和數(shù)量 成形機(jī)架間距的確定：要考慮帶鋼邊部塑性變形、機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以 及導(dǎo)衛(wèi)裝置的安裝等多方面的要求。在同一機(jī)組里，機(jī)架間距可以相同， 也可不同。對(duì)于連續(xù)式電焊管冷彎?rùn)C(jī)組，其水平輥機(jī)架間距可由所生產(chǎn)的 最大管徑Dmax確定：l= KDmax=(5.710) Dmax 從而水平輥機(jī)架數(shù)量n為：n=L/l +1 當(dāng)L=(4057) Dmax，l=(5.7 10) Dmax時(shí)，可得n =710架。 采用電焊管機(jī)組生產(chǎn)冷彎型材時(shí)，每架成形機(jī)允許的最大彎曲角在 l030之間，平均為約等于20，因而所需要的成形機(jī)組的水平輥機(jī)架數(shù) 量可按其所生產(chǎn)的最

31、復(fù)雜產(chǎn)品的曲角總和計(jì)算，為 n= 0.05i+l， 一般經(jīng)驗(yàn)值為每個(gè)角不包括對(duì)稱(chēng)同時(shí)成形角3架。 定徑機(jī)架數(shù)量一般為46架。 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.3.3 成形輥軸徑和底徑 焊管機(jī)組的成形輥軸徑可根據(jù)下面經(jīng)驗(yàn)公式確定： 平= k1Dmax 其中系數(shù)k1的取值范圍如下： D 35 35 250 350 660 k1 1.151.20 0.751.00 0.580.72 立輥軸徑一般取所生產(chǎn)鋼管最大直徑Dmax的一半。 第一架下成形輥的底徑一般取相應(yīng)軸徑的1.92.1倍，隨后各機(jī)架的下成 形輥底徑應(yīng)逐駕增加 0.50.65%，以便使成形機(jī)架間的帶鋼保持一定的張 力。上成形輥底徑要根據(jù)下成形

32、輥低徑和上下輥的傳動(dòng)比來(lái)確定。但當(dāng)采 用下成形輥單獨(dú)傳動(dòng)時(shí)，上成形輥底徑的選擇只需足強(qiáng)度的需要。 立輥的底徑應(yīng)根據(jù)水平輥機(jī)架間距、孔型系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)形式等確定，一般 為所生產(chǎn)鋼管最大12倍。 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.3.4 成形力和成形力矩 冷彎成形力：包括彎曲成形力與模具壓緊力兩部分。 成形輥的輥縫間隙對(duì)成形力有很大影響，一般當(dāng)輥縫間隙與帶鋼厚度之 比大于0.3時(shí)，成形輥所受的成形力保持在一個(gè)較穩(wěn)定的低值，此值可用如 下的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 P=s t2 式中，P成形力，N；s帶鋼的屈服應(yīng)力，Mpa；t板厚，mm； 修正系數(shù)，隨成形輥形狀和尺寸的變化而變化，其值在1.03.0 之間。 成形力的精

33、確計(jì)算可以利用數(shù)值模擬技術(shù)（如差分法，有限元法等）求 得。但這種方法由于過(guò)程復(fù)雜，加之某些邊界條件不甚清楚，因而仍處探 索階段。 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.3.4 成形力和成形力矩 成形力矩軋制總能耗變形力矩摩擦力矩空轉(zhuǎn)力矩 變形力矩：工件的彎曲成形10% 摩擦力矩：軋輥與工件的摩擦阻力軋輥與軸承間的摩擦阻力 空轉(zhuǎn)力矩：傳動(dòng)阻力 成形功耗:U=U1+U2+U3 彎曲成形變形功 U1= st2 軋輥/工件摩擦功 U2=U1 機(jī)械傳動(dòng)損失功U3=(1.21.5)(U1+U2) 式中， s帶鋼的屈服應(yīng)力/Mpa；t板厚/mm；修正系數(shù)； 彎曲角變化量；摩擦系數(shù)。 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.3

34、.5 成形底線 從成形機(jī)的第一架至最后一架，各架下成形輥孔型的最低點(diǎn)的連線稱(chēng)為 成形底線。成形底線的分布大致有4種(見(jiàn)圖33): 上山法：底線在成形過(guò)程中逐漸上升。 底線水平法：底線在成形過(guò)程中是一條水平線。 下山法：底線在成形過(guò)程中逐漸下降。 邊緣線水平法：邊緣線（各架邊緣點(diǎn)的連線）在成形過(guò)程中保持水平。 在冷彎型材的輥式冷彎加工過(guò)程中，一般采用下山法，因?yàn)橄律椒ㄔ诮?低邊緣成形高度從而減小邊緣縱向變形的同時(shí)，還最大程度地減小了帶鋼 橫斷面上縱向延伸的不均勻性。 成形底線的調(diào)整可以通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)： 有下輥壓上裝置的可通過(guò)壓上裝置調(diào)整。 下輥軸承加不同厚度的墊片。 獨(dú)立機(jī)架與底座之間加不同厚

35、度的墊片。 選擇各架下輥的底徑。 調(diào)整立輥高度。 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 圖3-3成形底線 圖 3-4 冷彎成形功率與帶坯厚度的關(guān)系 a-上山法；b-底線水平法；c-下山法；d-邊緣線水平 v=30m/min; R/t=0.5；低碳鋼 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.3.6 成形速度 輥式成形機(jī)組的成形速度為0.5250m/min，常用的速度范圈為 2530m/min。影響最佳成形速度的主要因素有：帶鋼的成分、帶鋼的屈 服強(qiáng)度和硬度、帶鋼的厚度、成形操作的難易程度、成形型材的定尺剪切、 成形機(jī)架數(shù)、需要的輔助加工，以及潤(rùn)滑荊（冷卻劑）的應(yīng)用。 把鈦合金加工成復(fù)雜的型材要求用下限成形速度( 0.

36、5m/min)。與此相對(duì) 應(yīng)，在理想成形條件下進(jìn)行的成形可以采用上限成形速度，如對(duì)厚度小于 0.9mm、定尺長(zhǎng)度很長(zhǎng)（25m左右）的鋁和退火低碳鋼在成形比較緩和時(shí) 可達(dá)到245m/min。為了達(dá)到盡可能高的成形速度，既使總變形量不大，也 常采用較多的成形道次以使每一架成形機(jī)上的道次變形量減小。當(dāng)采用高 速成形時(shí)，通常無(wú)法進(jìn)行沖孔、壓印、焊接等輔助加工，并且要求逐架進(jìn) 行潤(rùn)滑。 使用飛剪或飛鋸定尺時(shí)，往往不能達(dá)到成形所允許的最大速度。大多數(shù) 冷彎產(chǎn)品的定尺是通過(guò)滑動(dòng)剪切（或鋸切）機(jī)座定尺的。成形速度越大， 滑動(dòng)機(jī)座就需移動(dòng)越長(zhǎng)的距離，才能保證準(zhǔn)確撤定尺。因此實(shí)際允許的最 大成形速度往往依賴于剪切

37、周期的大小。 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.3.7 成形功 冷彎成形的成形功與多種因素有關(guān)，其中最主要的有帶坯厚度、帶坯拉 伸強(qiáng)度、成形道次、傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，以及成形輥與帶坯之間的摩擦 等。 利用簡(jiǎn)單彎曲模型計(jì)算的理想成形功僅占實(shí)際冷彎所消耗功的10%，其 余部分用于克服輥帶接觸摩擦和傳動(dòng)阻力。圖3-4給出了內(nèi)彎曲半徑為t/2、 彎曲角為90，成形速度為30m/min的條件下彎曲低碳鋼帶坯所消功。按此 圖計(jì)算冷彎4mm厚低碳鋼帶坯需14.9kW功率，而對(duì)應(yīng)的理想成形功率僅 為14.9kW。 一般，對(duì)于小型冷彎成形機(jī)功率為7.4637.3kW; 對(duì)于大型冷彎成形機(jī)， 功率為37.393.25

38、kW。 3.1 概述 3.2 冷彎型鋼的原料 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.4 冷彎成形輔助工序 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 3.6 冷彎成形過(guò)程的工藝潤(rùn)滑 3.7 典型冷彎型鋼生產(chǎn)工藝流程 3 冷彎型鋼生產(chǎn)工藝 3.4 冷彎成形輔助工序 3.4.1 縱剪 剪機(jī)是將軋制出的寬帶卷坯從縱向上切成所需寬度帶鋼的加工機(jī)械。通 常縱剪機(jī)是在成形機(jī)組之處單獨(dú)工作。但最近也出現(xiàn)了在成形機(jī)組中引入 縱剪機(jī)，從而達(dá)到多根型材同時(shí)生產(chǎn)的工藝。 一般寬帶鋼的縱剪都采用圓盤(pán)剪縱剪機(jī)組。剪切方法按圓盤(pán)剪是否傳動(dòng)可 分為張力拉入驅(qū)動(dòng)咬入剪切。 張力拉入剪切依靠卷取機(jī)的張力拉動(dòng)坯料進(jìn)入圓盤(pán)剪進(jìn)行縱切，圓盤(pán)剪 是不傳動(dòng)的

39、。其優(yōu)點(diǎn)是只需采用普通交流電機(jī)傳動(dòng)，不需考慮因卷取機(jī)卷 徑變化所引起的速度變化。其缺點(diǎn)是對(duì)于薄帶鋼(厚度小于2.0mm)所得到的 成卷比較松。張力拉入剪切一般適用于厚度為2.55.0mm的寬帶卷坯的縱 剪。 驅(qū)動(dòng)咬入剪切圓盤(pán)剪和卷取機(jī)同步傳動(dòng)，因而需采用直流電機(jī)傳動(dòng)，并 對(duì)它進(jìn)行速度控制。一般來(lái)說(shuō)，這種方式圓盤(pán)剪與卷取機(jī)之間的張力較小， 適用于厚度在0.252.0mm之間的薄帶鋼。有時(shí)為了保證帶鋼在縱剪時(shí)無(wú) 橫向偏移，而在圓盤(pán)剪前后設(shè)有自由活套坑，實(shí)現(xiàn)無(wú)張力剪切，此時(shí)卷取 機(jī)的張力則靠圓盤(pán)剪之后的張力輥與卷取機(jī)建立。一般采用浮動(dòng)開(kāi)卷機(jī)進(jìn) 行跑偏控制。 3.4 冷彎成形輔助工序 3.4.1 縱剪

40、 縱剪速度隨材料而異，一般可按表3-20所示選取。 表3-20 不同材料的縱剪速度 圓盤(pán)剪上下刀片間隙的調(diào)整是縱剪工藝中影響最大的因素。間隙越大，剪切力越 ??；但間隙越小，切口質(zhì)量越好。一般隙可取為帶鋼厚度的1/10左右。刀片間隙、 重疊量和被剪材料厚度的關(guān)系示于表3-21。 表3-21 重疊量和間隙量c的選取 剪切材料低碳鋼不銹鋼鋁及鋁合金 正常值，m/min200 100200 最大值，m/min400200300 被剪切鋼板厚度, mmc,mm,mm被剪切鋼板厚度, mmc,mm,mm 0.1 0.25 0.35 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 0.01 0.01

41、0.02 0.04 0.06 0.07 0.1 0.13 0.14 0.16 0.1 0.13 0.2 0.25 0.4 0.5 0.65 0.56 0.5 0.45 2.25 3 3.25 3.5 3.8 4 4.35 4.5 4.8 5 0.2 0.24 0.27 0.28 0.3 0.33 0.35 0.37 0.38 0.4 0.32 0.2 0.13 0.1 0 - 0.05 - 0.08 - 0.13 - 0.18 - 0.2 3.4 冷彎成形輔助工序 3.4.1 縱剪 刀片厚度可按(0.060.1)D計(jì)算，其中D是圓盤(pán)刀片的直徑。一般刀片厚 度應(yīng)大于15mm。 刀片材質(zhì)一般采用9

42、CrWSi或T8等工具鋼。熱處理后的硬度為HS852。 剪切最大厚度在1.6mm以下時(shí)，刀片壽命為500l000t/次；最大厚度在 3.2mm以下時(shí)，刀片壽命為6002500t/次?？v剪機(jī)以一套刀片為一組一起 磨削。一般采用圓周磨，每次正常的磨削量為300500m。 這種縱剪機(jī)可能達(dá)到的剪切精度是0.10.5mm。 為了提高縱剪帶鋼的斷口質(zhì)量，最近開(kāi)發(fā)了無(wú)毛刺縱剪機(jī)。其原理是將 剪切分為兩道工序進(jìn)行。首先是通過(guò)調(diào)整刀片重疊量使剪刃咬入但不使帶 卷斷開(kāi)，然后使用壓平輥從上下雙向?qū)戆迨┘訅毫Γ瑢㈠e(cuò)位的地方壓回， 使之?dāng)嚅_(kāi)。 3.4 冷彎成形輔助工序 3.4.2 開(kāi)卷 開(kāi)卷機(jī)是帶鋼卷的拆卷設(shè)備，主

43、要形式有轉(zhuǎn)盤(pán)式、箱式、單筒式、雙筒式、 雙錐式等。 開(kāi)卷機(jī)將縱剪后的帶卷逐漸松開(kāi)，供給成形生產(chǎn)線中的后續(xù)設(shè)備，因而要 求它具備以下3種基本性能： 松卷性能：松卷分自由從動(dòng)松卷和主動(dòng)松卷兩種。自由從動(dòng)松卷由成形 機(jī)組中其余設(shè)備牽動(dòng)帶卷在開(kāi)卷機(jī)主軸上轉(zhuǎn)動(dòng)而開(kāi)卷。這種方式使開(kāi)轉(zhuǎn)機(jī) 簡(jiǎn)化，但對(duì)于表面質(zhì)量要求較高的帶卷容易造成表面擦傷。而主動(dòng)松卷可 克服這一缺陷，但設(shè)備投資增加。 制動(dòng)性能：制動(dòng)性能可防止輥卷設(shè)備突然停機(jī)或加減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，帶卷過(guò) 度放卷。此外還可通過(guò)此性能調(diào)整帶卷上的后張力。 防止松彈性能：當(dāng)帶卷開(kāi)卷接近完成時(shí)，帶卷尾部的彈性變形將產(chǎn)生急 劇的回彈松弛現(xiàn)象，因此需要設(shè)置滑動(dòng)的壓頭裝置。 3

44、.1 概述 圖3-1帶卷冷彎成形工藝 1-帶卷；2-開(kāi)卷機(jī)；3-坯料；4-矯平機(jī)；5-預(yù)沖孔機(jī)；6-活套輥；7-進(jìn)料臺(tái)；8-成形機(jī)； 9-側(cè)立輥；10-驅(qū)動(dòng)軸；11-校型機(jī)；12-切斷裝置；13-儲(chǔ)料臺(tái)；14-成形機(jī)組 3.4 冷彎成形輔助工序 表3 - 22開(kāi)卷機(jī)的種類(lèi)和構(gòu)造 回轉(zhuǎn)軸開(kāi)卷機(jī)形式驅(qū)動(dòng)裝置制動(dòng)防松彈裝置 無(wú) 箱型搖籃式無(wú)無(wú)（自重）無(wú)（自重） 水平臺(tái)架式 無(wú)（小型） 有 無(wú) 無(wú)（外架） 有 有 脹縮軸式 單懸壁式：?jiǎn)涡D(zhuǎn) 雙旋轉(zhuǎn) 雙懸臂式：雙錐式 脹縮式 無(wú)（小型） 有 有 帶制動(dòng) 圓盤(pán)制動(dòng)器 電磁制動(dòng)器 有 壓緊輥 側(cè)面防松裝置 3.4 冷彎成形輔助工序 表3 - 22開(kāi)卷機(jī)的種

45、類(lèi)和構(gòu)造 四棱錐式懸臂脹縮開(kāi)卷機(jī)結(jié)構(gòu) 四連桿機(jī)構(gòu)式雙卷筒開(kāi)卷機(jī) 3.4 冷彎成形輔助工序 3.4.3 活套 為了使帶鋼連續(xù)成形，在帶卷與帶卷之間進(jìn)行頭部和尾部對(duì)焊連接時(shí)， 預(yù)先要有一定數(shù)量的帶鋼被放出，以保證機(jī)組連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。這個(gè)儲(chǔ)存帶鋼的 裝置被稱(chēng)為活套或儲(chǔ)料器。 活套裝置大多用于中小規(guī)模的成形機(jī)組中。對(duì)于大型輥式冷彎?rùn)C(jī)組，由 于帶坯寬度和厚度都較大，要求活套裝置也很龐大，因而較少采用活套。 根據(jù)帶坯在活套裝置中的形態(tài)，可將活套裝置分為3大類(lèi)：自由活套型、 平行活套型和螺旋活套型。幾種活套的主要特點(diǎn)見(jiàn)表3 - 23。 由于螺旋活套具有占地面積小、儲(chǔ)料長(zhǎng)度大、帶坯表面無(wú)擦傷等一系列優(yōu) 點(diǎn)，因此盡管

46、其造價(jià)較高，但仍被認(rèn)為是今后的發(fā)展方向。 螺旋活套大體可分為3種：型、U型和S型（見(jiàn)圖3 -6）。其各自的特點(diǎn) 見(jiàn)表3- 24。 3.4 冷彎成形輔助工序 表3 - 23幾種活套的主要特點(diǎn) 活套形狀自由活套型平行活套型螺旋活套型 活套框架樓層式籠式 開(kāi)降 滑車(chē) 行走臺(tái)車(chē)橫軸臺(tái)架豎軸臺(tái)架 設(shè)置位置地上 地上 半地下 塔式 半地下 天棚上地下地上地上 扭轉(zhuǎn)有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)有 占地面積大中最小大最小小中 配備條件無(wú)限制作業(yè)線上作業(yè)線上作業(yè)線上作業(yè)線上無(wú)限制 3.4 冷彎成形輔助工序 圖3-6 螺旋式儲(chǔ)料器種類(lèi) a-型；b-U型；c-S型 1-扭轉(zhuǎn)跨距；2-支柱；3-U字形旋轉(zhuǎn)部；4-S彎曲 3.4 冷彎

47、成形輔助工序 3.4.5 焊接 直縫管材的焊接主要有電阻焊和熔焊兩種方法。從管筒邊緣通入某種電 流，利用金屬自身的電阻使邊緣加熱到焊接溫度，經(jīng)過(guò)擠壓輥壓力焊接生 產(chǎn)管材和閉口冷彎型材的方法稱(chēng)為電阻焊，這是輥式冷彎生產(chǎn)中最基本的 焊接方法。 電阻焊鋼管的焊接方法根據(jù)饋入的電流形式及饋電方法可分為： 交流焊 方波焊 高頻焊 工頻焊 低頻焊 接觸焊 感應(yīng)焊 電阻焊 直流焊 3.4 冷彎成形輔助工序 高頻焊是電阻焊鋼管最主要的方法。高頻電流頻率大多200450kHz，用 于生產(chǎn)直徑6520mm、壁厚0.510mm以上的焊管。高頻焊又分為接觸 焊和感應(yīng)焊兩種（見(jiàn)圖3-7）。 圖3-7高頻焊方法示意圖 a

48、一接觸焊；b一感應(yīng)焊 l-焊腿；2-管坯；3-焊縫擠壓輥；4-邊緣會(huì)合點(diǎn)；5-兩條電路(點(diǎn)劃線）；6-管坯； 7-感應(yīng)圈；8-阻抗器（鐵氧體磁棒）；9-前壓輥；10-電路；11-邊緣會(huì)合點(diǎn) 3.4 冷彎成形輔助工序 3.4.6 走行切斷 生產(chǎn)過(guò)程中在型材前進(jìn)時(shí)將其進(jìn)行定尺分?jǐn)嗟墓ば蚍Q(chēng)為走行切斷。目前， 常用的走行切斷有5種形式，如圖3-8所示： 使用鋸片切斷的分鋸機(jī)。 使用滾刀的滾壓式飛剪機(jī)。 使用上下刀刃的沖切式飛剪機(jī)。 使用旋轉(zhuǎn)刀頭的飛刀式飛剪機(jī)。 使用感應(yīng)加熱拉斷的飛剪機(jī)。 走行切斷設(shè)備要具備以下幾種基本性能： 確定切斷位置，對(duì)成品長(zhǎng)度能檢測(cè)和定尺。 在切斷過(guò)程進(jìn)行時(shí)，維持切斷裝置的行走

49、速度與作業(yè)線成形速度一致。 在型材端部不產(chǎn)生大的變形和毛刺的條件下切斷型材。 3.4 冷彎成形輔助工序 圖3-8 走行切斷的形式 a-鋸片式；b-滾壓式；c-沖切式；d-飛刀式；e-感應(yīng)拉斷式 切斷模具的切斷過(guò)程 圖3.21 凸模的工作過(guò)程 a)凸模與型鋼初步接觸；b)型鋼的兩翼切斷； c)開(kāi)始沖切封閉部分的弧面；d)沖切完成。 切斷凸模 3.1 概述 3.2 冷彎型鋼的原料 3.3 冷彎成形工藝參數(shù) 3.4 冷彎成形輔助工序 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 3.6 冷彎成形過(guò)程的工藝潤(rùn)滑 3.7 典型冷彎型鋼生產(chǎn)工藝流程 3 冷彎型鋼生產(chǎn)工藝 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 冷彎成形的工作效率主

50、要取決于生產(chǎn)工具的孔型和結(jié)構(gòu)。而最廣泛采用 的生產(chǎn)工具是成形輥。在帶材的穩(wěn)定性和型材的質(zhì)量方面隨著成形速度的 提高，對(duì)孔型設(shè)計(jì)提出了愈來(lái)愈高的要求。 在為生產(chǎn)特定產(chǎn)品而進(jìn)行孔型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的要素有：成形道次、帶坯 寬度、輥花設(shè)計(jì)、成形輥參數(shù)，以及成形輥材料等。 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 3.5.1 成形道次 將帶坯冷彎成形為所需的產(chǎn)品是一個(gè)逐漸進(jìn)行的加工過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程 中每道次或每對(duì)成形輥僅對(duì)變形材料施加有限的彎曲變形。只有這樣才能 在不拉長(zhǎng)帶坯的條件下得到所需要的彎曲。成形道次過(guò)少，冷彎型材易產(chǎn) 生尺寸超差和扭曲；成形道次太多則增加工具成本。 成形道次數(shù)主要取決干材料的性能和型材形狀的

51、復(fù)雜程度，此外它還與 型材的寬度、成形機(jī)架間距、型材的尺寸精度等有關(guān)。 材料的厚度、硬度、成分都影響得到所需形狀的成形道次數(shù)。帶坯厚度 越大，成形道次越多。當(dāng)帶坯的屈服強(qiáng)度較高時(shí)，需過(guò)彎(約2)以彌補(bǔ)回彈 的影響。表面帶有涂層的帶坯也常需要較多的成形道次以保持表面的光滑 程度。 型材形狀復(fù)雜程度是由彎曲角的個(gè)數(shù)和總彎曲量的大小決定的，同時(shí)它 也受形狀對(duì)稱(chēng)性的影響。成形角法是用來(lái)確定成形道次數(shù)的基本方法。 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 成形角法可表達(dá)為： N成形道次數(shù)；H一彎曲高度；l一機(jī)架間距；成形角。 對(duì)于簡(jiǎn)單彎曲型材，推薦的成形角為12。對(duì)于復(fù)雜彎曲型材，要考慮 多角共彎的可能性后才能正確

52、地確定成形道次。 形狀因子法是確定成形這次的另一種方法。對(duì)于對(duì)稱(chēng)型材，形狀因子定 義為Fnt (mm2)。 這里F為翼緣長(zhǎng)度，n為型材右彎角的個(gè)數(shù)，t為帶坯的厚度。圖3-9表示 出了形狀因子與成形道次的關(guān)系。 ctglHN)/( 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 圖3-9 利用形狀因子確定成形道次的方法 a-對(duì)稱(chēng)斷面型鋼；b-非對(duì)稱(chēng)斷面型鋼 (使用軸徑 100以上的成形機(jī)例外， No30、38、50、52；原板厚t在0.5mm以下例外，No22、48、49) 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 3.5.2 帶坯寬度 要確定一個(gè)給定型材所需要的帶寬，先要作一個(gè)大比例的斷面圖，把它 劃分為直線段和曲線段后，

53、沿中性線對(duì)各段長(zhǎng)度進(jìn)行求和。 各彎曲段對(duì)應(yīng)的帶坯寬度由彎曲角的大小和中性線所對(duì)應(yīng)的彎曲半徑(稱(chēng) 為名義彎曲半徑)所確定，即 式中，W一彎曲段長(zhǎng)度，mm；rm名義彎曲半徑，mm； 一彎曲角角度，rad。 名義彎曲半徑rm為 式中，r彎曲角內(nèi)徑，mm；k系數(shù)(彎曲因子)；t帶坯厚度，mm。 彎曲因子k選取方法與數(shù)值差異較大，ASTM推薦的k值計(jì)算公式為 m rW ktrr m 45. 0, 1/45. 0 1/34. 06 . 0) 0 . 1( 1/3 . 004. 0 ktr trr trr k 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 3.5.3 輥花圖設(shè)計(jì) 輥花圖是各成形機(jī)架變形帶坯橫截面形狀的重疊圖

54、，因而輥花圖是描述 冷彎成形過(guò)程中帶鋼從帶坯變形為所需型材的變形行為的示意圖。在輥花 圖設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要確定的是成形工作斷面的取向、彎曲的次序、彎曲 角的分配和彎曲的方式等。 成形工作斷面的取向受多種因素影響?？諒澥侵竷H由上輥或下輥進(jìn)行的 彎曲，它對(duì)斷面尺寸的精確性有很大影響。成形工作斷面的取向應(yīng)盡可能 避免空彎?；貜椧彩抢鋸澇尚沃谐Ｒ?jiàn)的問(wèn)題，成形斷面的取向應(yīng)有助于利 用立輥過(guò)彎以克服回彈。 在多數(shù)情況下，成形斷面取向與型鋼基本中心線或基本成形面的選擇有 關(guān)。基本中心線是通過(guò)工件全長(zhǎng)的一條直線，其位置在整個(gè)變形過(guò)程中相 對(duì)于機(jī)架中心不變。對(duì)稱(chēng)型鋼的基本中心線就是其對(duì)稱(chēng)中心線；非對(duì)稱(chēng)型 鋼的基

55、本中心線最好是開(kāi)始成形時(shí)的中心線，以防止工件在進(jìn)一步變形時(shí) 發(fā)送橫向位移。 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 3.5.3 輥花圖設(shè)計(jì) 選擇基本中心線的原則是使成形斷面兩邊的水平力相抵消，從而使金屬自 由成形而不會(huì)受到牽拉。應(yīng)該使型材斷面最深處處于基本成形線。型材表 面質(zhì)量要求較高的部分或涂覆面應(yīng)處于上下輥速差較小的地方。成形時(shí)應(yīng) 盡量使型材的翼緣向上彎曲，這樣可以使型材斷面更接近要求，并簡(jiǎn)化成 形輥。型材斷面的取向還應(yīng)考慮到其他工序(如沖孔)的要求。此外，如有可 能還應(yīng)使斷面取向有利于冷卻潤(rùn)滑劑的排出以防止型材銹蝕。 對(duì)于復(fù)雜斷面型材，彎曲的次數(shù)是重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容之一。理想情況下，從 斷面中心向兩邊

56、逐漸彎曲，這樣可以使已彎曲成形部分不會(huì)進(jìn)一步受到變 形。但是，考慮到多種其他因素的影響，如避免空彎、減小金屬移動(dòng)、改 善材料流動(dòng)的平滑性等，也采用其他的彎曲次序。 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 圖3-11 基本中心線的選取 a-對(duì)稱(chēng)斷面 b-非對(duì)稱(chēng)斷面 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 一般將彎曲的次序分為4類(lèi)： 同時(shí)彎曲方式，適用于單張或連續(xù)成形工藝生產(chǎn)開(kāi)口對(duì)稱(chēng)型鋼、Z型鋼、 波紋板及不對(duì)稱(chēng)程度小的槽鋼； 順序彎曲方式，包括由坯料兩邊向中部順序進(jìn)行成形和從坯料中心向兩 邊順序進(jìn)行成形，適用于單張或連續(xù)工藝生產(chǎn)閉口型鋼、半閉口型鋼及 波紋板； 組合彎曲方式，是上述兩種方式的組合，這種方式適合于生產(chǎn)

57、有25個(gè) 彎曲部位的不對(duì)稱(chēng)型鋼、閉口型鋼及半閉口型鋼，但不適于生產(chǎn)波紋板； 彎曲整形方式，這種方式先用大彎曲半徑預(yù)彎出各彎曲角，然后整形， 該法適用于高質(zhì)量波紋板的彎曲。 彎曲角的分配由成形機(jī)的能力、成形道次、機(jī)架間距、總變形量等因素 決定。一般，在成形初期取較小的彎曲角以避免強(qiáng)迫咬入；在成形中期 應(yīng)避免由于彎曲角分配不均而造成的帶坯局部異常變形以及型材的表面 劃傷；在成形后期采用較小的變形量以防止回彈，保證產(chǎn)品的尺寸精度。 根據(jù)上述要求，可采用余弦曲線來(lái)分配彎曲角。當(dāng)成形道次為N，單邊 總彎曲角為s時(shí)，第i道次的彎曲角i 為： ) 180 cos1 ( 2N i s i 3.5 冷彎型鋼軋輥

58、孔型設(shè)計(jì) 型材的彎曲方法有5種，可根據(jù)帶坯材質(zhì)和產(chǎn)品斷面的形狀加以選用，分 別說(shuō)明如下： 彎曲中心固定法(半徑不變，弧長(zhǎng)增加)。該法固守彎曲半徑的中心，在 半徑不變的情況下依靠彎曲角增大來(lái)依次增加彎曲弧長(zhǎng)，相當(dāng)于圓管成 形的中央彎曲成形法。該法適用于彎曲圓弧半徑大的生產(chǎn)工藝； 彎曲中心內(nèi)移法(半徑不變，弧長(zhǎng)增加)。該方法固定彎曲半徑，內(nèi)移彎 曲中心，相當(dāng)于圓成形的邊緣彎曲成形法。該法適用于所有產(chǎn)品的生產(chǎn)， 但彎曲回彈較大； 彎曲中心上移法(半徑減小，弧長(zhǎng)固定)。該方法隨彎曲角的增大，彎曲 弧長(zhǎng)不變，彎曲半徑減小，相當(dāng)于圓管成形的圓周變形成形法。該法適 用于波紋板類(lèi)的寬、薄帶坯或非對(duì)稱(chēng)易加工產(chǎn)品

59、； 彎曲中心直角坐標(biāo)系移動(dòng)法(半徑減小，弧長(zhǎng)增加)。該方法隨彎曲角增 加，彎曲半徑變小，彎曲弧長(zhǎng)增加。其變化量依賴于實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。該法適 用于(3)所生產(chǎn)的產(chǎn)品； 1)彎曲中心移動(dòng)與半徑變化成函數(shù)關(guān)系法。該方法隨彎曲弧長(zhǎng)的增加，彎 曲半徑按照指數(shù)關(guān)系減小，應(yīng)用面較窄。 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 圖3-13 彎曲方法 a-彎曲中心固定法；b-彎曲中心內(nèi)移法； c-彎曲中心上移法； d-彎曲中心直角坐標(biāo)系移動(dòng)法；e-彎曲中心移動(dòng)與半徑變化成函數(shù)關(guān)系法 圖3-12 求彎曲角分配的數(shù)學(xué) 方法圖示 3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計(jì) 3.5.4 孔型參數(shù)設(shè)計(jì) 在輥花圖的基礎(chǔ)上可以得到成形輥的尺寸。對(duì)于小尺寸型

60、材，成形輥應(yīng)盡 可能貼緊帶坯，但過(guò)份接觸也會(huì)造成擦傷。對(duì)每一成形輥不僅要從個(gè)體上 而且應(yīng)從整個(gè)變形過(guò)程來(lái)決定成形輥與帶坯在何處接觸、何處增大壓力和 尺寸、何處減少成形輥，以使材料自由進(jìn)入下一道次。 對(duì)準(zhǔn)基本中心線的輥徑稱(chēng)為基準(zhǔn)輥徑。對(duì)于整體輥式的成形機(jī)組，基準(zhǔn)輥 徑D0為： 式中，H成形機(jī)上下輥?zhàn)畲笾行木啵琺m；t帶坯厚度，mm； 輥縫可調(diào)量，約30mm左右；逐架輥徑差，取0.8mm或 0.51%D0，對(duì)于波紋板成形，最終35道次去510%D0。 對(duì)于組合輥式的冷彎?rùn)C(jī)組，基準(zhǔn)輥徑D0為： 式中，d0輥軸直徑，mm；h組裝鍵鍵高，mm；a車(chē)削量，mm； b產(chǎn)品斷面高度，mm；c成形輥的最小保留厚