冷彎型鋼生產(chǎn)工藝PPT課件02

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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 首席教授中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會冷彎型鋼分會 理事長中國金屬學(xué)會 榮譽理事北京科技大學(xué) 材料成形與控制工程專業(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3.6 冷彎成形過程的工藝潤滑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3.6 冷彎成形過程的工藝潤滑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、.1 概述 形式特征：冷彎成形是以金屬薄板或帶卷為原料，通過多架裝配了具有一定形狀的成形輥的成形機對坯料逐步進行彎曲變形，從而得到均一截面產(chǎn)品的塑性加工方法。一般每架成形機裝有兩個或多個成形輥，每列成形機組由兩架以上的成形機組成。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程中基本不變。這種加工方法特別適合于外形縱長、批量較大的高精度產(chǎn)品的加工。此外，在冷彎成形過程中，可以將沖裁、打孔、壓印、縱彎等輔助加工引入進來。分類特征：冷彎成形工藝可分為4種，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

3、合加工工藝。每一種工藝都可分為3個階段，即成形前坯料準備階段、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度，然后用選料輥將坯料送進成形機，成形后的型材不必經(jīng)剪切即可收集人庫。采用這種成形工藝的成形機的速度一般較低。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組的設(shè)備簡單、工具費用少、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)成形工藝：工藝基本相同，所不同的是連續(xù)成形時前一卷帶材的尾部與后一卷帶材的頭部經(jīng)過齊

4、對焊，使坯料帶材連續(xù)不斷地進入成形機進行成形。而成卷成形時帶卷頭尾不對焊，進行單卷供料成形。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度減??；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卷機、活套器、對焊機、定尺飛鋸或飛剪等輔助設(shè)備，因而其機組設(shè)備投資較大、占地較大，成形機組的成形速度較高。目前投產(chǎn)的絕大多數(shù)冷彎成形機組

5、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-開卷機；3-坯料；4-矯平機；5-預(yù)沖孔機；6-活套輥；7-進料臺；8-成形機；9-側(cè)立輥；10-驅(qū)動軸；11-校型機；12-切斷裝置；13-儲料臺；14-成形機組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，如高強度冷彎型鋼，閉口焊接冷彎型鋼、熱處理強化冷彎型鋼、周期波紋板、沖孔冷彎型鋼、涂層冷彎型鋼等。組合加工成形機組的設(shè)備最復(fù)雜、投資最高。根據(jù)產(chǎn)品的要求這種機組可包括如下設(shè)備：直縫焊機、對焊機、輥式?jīng)_孔機、輥式壓印機、涂層機、熱處理設(shè)備等。典型冷彎成型生產(chǎn)線 h g f ed

6、 ba c3.1 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3.6 冷彎成形過程的工藝潤滑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、鋁合金、鈦合金等等。各類原料的品種、牌號如下：碳素結(jié)構(gòu)鋼：常用碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號有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)鋼的牌號有08、10、08F、08

7、Al等；低合金鋼：常用低合金鋼的牌號有：16Mn等 耐大氣腐蝕鋼：常用耐大氣腐蝕鋼的牌號有16CuCr、12MnCuCr、15MnCuCr、15MnCuCr-QT；09CuPCrNiA、09CuPCrNiB、09CuP；（車輛用耐大氣腐蝕鋼09CuPCrNi、09CuPTiRE）3.2 冷彎型鋼的原料生產(chǎn)冷彎型鋼用的原料 集裝箱用鋼：集裝箱用鋼的牌號有NSF345、NSF390、J335、J490；不銹鋼：常用不銹鋼的牌號有：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

8、通用途和機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3.2.2 在冷彎成形中使用不同的原料需要注意的問題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，各種成分都會對于鋼的成形性能造成不同的影響。需要特別注意的是在進行非常規(guī)新產(chǎn)品的孔型設(shè)計時，要特別注意所選用

9、材料的化學(xué)成分，根據(jù)其特點，應(yīng)該充分考慮不同的元素對成形工藝的影響。例如：碳素鋼的強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。這些元素中有些對鋼起到有益的作用，有些則產(chǎn)生不利的影響，如銅、鉻、鎳等對碳素鋼的冷彎成形加工和焊接性能會產(chǎn)生不良的影響。3.2 冷彎型鋼的原料生產(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，

10、對冷彎成型加工很不利。硫：一般被認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：是固溶強化鐵素體的元素，其含量對軟鋼抗拉強度的影響比其他合金元素顯著。磷提高軟鋼抗拉強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，鋼的沖擊韌性亦隨之增高。同時脆性轉(zhuǎn)變溫度亦逐漸下降，尤其以磷含量為0.103%時最為明顯

11、。而當(dāng)磷含量超過0.103%時則沖擊韌性下降，同時脆性轉(zhuǎn)變溫度上升，這顯然對鋼的加工性能不利。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度的同時，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，焊接時容易生成低熔點的硅酸鹽，提高溶渣和溶化金屬的流動

12、性，而引起較嚴重的噴濺現(xiàn)象，影響焊縫質(zhì)量。了解以上不同成分因素的影響，在進行孔型設(shè)計時，就應(yīng)該考慮相應(yīng)的對策。如當(dāng)采用含硫、磷高的鋼種帶鋼材料，生產(chǎn)需要進行焊接工序的空心型鋼時，就應(yīng)該考慮采用適當(dāng)?shù)暮附庸に嚒?.2 冷彎型鋼的原料3.2.2.2 涂鍍層材料冷彎成形加工 隨著冷彎型鋼產(chǎn)品應(yīng)用的日益廣泛，越來越多的冷彎型鋼產(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程中也各有特點，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，不僅要考慮原板的加工特性，同時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渡層，因此鍍層不易脫落；

13、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，合金層會出現(xiàn)細小的龜裂，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，由于鋅的熔點低，因此采用接觸焊的方法生產(chǎn)焊接的空心型鋼時，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)，同時也要考慮帶有涂層的彎曲特性。Induction Welding Lines.ApplicationComplex hollow section with

14、 high torsional stiffnessMaterialsMild steel,AHSS,galvanized steel,Aluminum ProcessRollforming,HF weldingResistance Welding Lines.Applications:Closed profiles with weld flangeMaterials:Carbon steel,AHSS,galvanized steel,stainless steel,aluminumProcess:Continuous and Start-Stop operation,distance of

15、weld spot programmableLaser Welding Lines.ApplicationsWelded tubes and profilesMaterialsMild steel,AHSS,galvanized steel,AlProcessesContinuous and stitch welding CO2 and Nd:YAG Laser3.2 冷彎型鋼的原料3.2.2.3 常用冷彎成形原料的機械特性表常用各種帶鋼原料的機械性能牌號或鋼號抗拉強度MPa屈服強度MPa不大于伸長率%不小于彎曲試驗彎心直徑d試樣厚度aQ195315390195330/0.5aQ2153354

16、10215310.5a/aQ23537546023526a/1.5a08F（P級）27538027厚度2mm d0厚度2mm d=a08、08Al、10F（P級）27541025深沖鋼（F級）（GB5213）255345a1.2216a=1.2216a1.2235394242厚度2mm，d0厚度2mm進行杯突試驗St1227041028028St1327037024034St372G36051021520St443G4305802451812MnCuCr（熱軋）42129422d=2a15MnCuCr（熱軋）49034320d=2a16Mn510660345222a1Cr18Ni9520205

17、400Cr17Ni12Mo2520205403.2 冷彎型鋼的原料表常用鍍鋅帶鋼原料的機械性能 表寶鋼生產(chǎn)彩色涂層帶鋼原料的涂層性能加工性能鋅層g/m2抗拉強度MPa伸長率%冷彎試驗普通0013504506001a2a機械咬合0013502705000沖壓用001275270420240涂層類型涂料類型涂層厚度彎曲性能180T彎厚度0.7mm（鋼窗0.8mm）厚度0.7mm（鋼窗0.8mm）A級B級二次涂層聚酯203T5T90硅改性聚酯203T5T90聚偏氟乙烯202T5T90塑料溶膠1001T5T90一次涂層聚酯103T5T903.2 冷彎型鋼的原料 關(guān)于冷彎成形材料的彎曲性能指標，由于在開

18、發(fā)一個新的冷彎型鋼產(chǎn)品時，用戶要求的產(chǎn)品斷面尺寸，有時可能會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)材料標準的規(guī)定值。否則就需要慎重考慮實施的可能性及需要采取有效的措施。表面處理鋼板時應(yīng)注意的問題主要有：彎曲半徑取決于涂層的韌性。若涂層的延伸性好，則厚的鋼板的彎曲半徑最好是。成形輥的間隙按下式求出：成形輥間隙=板厚+(涂層厚度+保護層厚度)(0.151.20)間隙太小會損壞涂層，導(dǎo)致涂層產(chǎn)生缺陷。涂層鋼板成形時的成形輥數(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，有的機組在成形機架

19、前用紅外線加熱器將塑料涂層板預(yù)熱到3840，然后再進行冷彎成形。3.2 冷彎型鋼的原料3.2.2.4 冷彎成形原料的尺寸公差 對冷彎成形所需原料的尺寸偏差檢測項目有：板厚、寬度、板形等。有關(guān)標準對于寬帶鋼厚度公差的規(guī)定，可以參照相應(yīng)的國家標準。此外，對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，均嚴于帶鋼標準中一般縱剪帶鋼寬度的允許偏差。對板形的要求，如帶鋼的不平度會影響寬幅波紋板產(chǎn)品的外形質(zhì)量；鐮刀彎的存在，會對冷彎型鋼產(chǎn)品的平直度和扭轉(zhuǎn)帶來不良的影響。特別是對于那些要求平直度和扭轉(zhuǎn)嚴格的產(chǎn)品，對于原料帶鋼

20、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度允許偏差厚度允許偏差三點差不大于同帶差寬150寬150厚度偏差1001.000.150.200.100.200.252.00-4.00L4m100-1501.200.200.250.12150-2001.500.200.300.300.144.00-6.0L200-3001.800.250.350.350.15帶鋼的板形與對中問題坯料問題設(shè)備問題完成薄板坯料波浪變形、側(cè)彎變形等不良板形的矯正工藝調(diào)整簡單可靠運行速度快設(shè)備占地面積小力學(xué)性能均勻化對板形截面

21、尺寸改變小目標開發(fā)了一套適用于冷彎生產(chǎn)的小型拉彎矯直設(shè)備，并針對特定鋼帶進行了矯直工藝優(yōu)化。獲得了拉伸張力、彎曲壓下量和彎曲輥距的最佳組合；3.2 冷彎型鋼的原料表3-13 我國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0.500.50435465762334鋼帶的鐮刀彎每米不大于，總鐮刀彎不大于總長度的0.6%3.2 冷彎型鋼的原料力學(xué)性能和冷彎試驗表3-17碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能牌號等級拉 伸 試 驗屈服點s/伸長率s，MP/%抗拉強度MPa鋼材厚度 （直徑），mmQ215Q235A

22、,BA,B,C,D161640406060100100150150335410375460215/31235/26205/30225/25195/29215/24185/28205/23175/27195/22165/26185/21牌號等級沖擊試驗冷彎試驗B=,180溫度V型沖擊（縱向），J（不小于）試樣方向鋼材厚度（直徑）a，mm6060100100200彎心直徑Q215B2027縱橫0.5aa1.5a2.0a2.0a2.5aQ235BCD200-2027縱橫a1.5a2.0a2.5a2.5a3.0a3.1 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

23、冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計3.6 冷彎成形過程的工藝潤滑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) 冷彎成形機組是生產(chǎn)冷彎型鋼的主要設(shè)備。成形機組的分類有多種方法。成形機按所生產(chǎn)產(chǎn)品可分為型材成形機和電焊管成形機；按機架形式可分為懸臂式成形機和龍門式成形機；按成形機構(gòu)造可分為輥式成形機，排輥式成形機和履帶式成形機。目前國內(nèi)冷彎型材生產(chǎn)廠家所采用的成形機，除寬幅波紋板機組和近年來少量引進的成形機外，絕大多數(shù)是采用高頻直縫焊管機組或由其改裝而成。這種成形機一般由水平輥機架和立輥機架組成。成形過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（I

24、I段）以及封閉孔階段（III段）。水平輥是傳動機架，承擔(dān)管坯變形的主要任務(wù)。立輥是被動的，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，因為它不需要金屬填料非填料焊接。將鋼帶邊緣加熱到熔點，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)，其強度是所有焊接中最強的。焊接擠壓點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始發(fā)紅鋼帶邊緣開始熔融熔融金屬在擠壓點被擠出，底部的

25、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)長度 變形區(qū)長度：連續(xù)式冷彎成形機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)長度的原則：必須保證帶鋼邊緣在成形過程中不產(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)長度是在保證這個原則的前提下最小的變形區(qū)長度。對于低碳鋼板，相對于彈性極限的相對伸長為0.1%，因此變形區(qū)長度的選擇應(yīng)按帶鋼邊緣的相對伸長不超過0.1%進行計算。對于簡單形狀的角鋼，成形時保持帶鋼邊緣不產(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)長度為：L=Hctg=(40 57)H,即變形區(qū)長度為最大升起高度的50倍左右。圖

26、3-2 變形區(qū)長度的計算 對于任意冷彎型材生產(chǎn)機組所需要的變形區(qū)長度，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)長度計算方法。3.3 冷彎成形工藝參數(shù)3.3.2 成形機架間距和數(shù)量 成形機架間距的確定：要考慮帶鋼邊部塑性變形、機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及導(dǎo)衛(wèi)裝置的安裝等多方面的要求。在同一機組里，機架間距可以相同，也可不同。對于連續(xù)式電焊管冷彎機組，其水平輥機架間距可由所生產(chǎn)的最大管徑Dmax確定：l=KDmax=(5.710)Dmax 從而水平輥機架數(shù)量n為：n=L/l+1 當(dāng)L=(4057)Dmax，l=(5.7 10)Dmax時，可得n=710架。采用電焊管機組

27、生產(chǎn)冷彎型材時，每架成形機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組的水平輥機架數(shù)量可按其所生產(chǎn)的最復(fù)雜產(chǎn)品的曲角總和計算，為 i+l，一般經(jīng)驗值為每個角不包括對稱同時成形角3架。定徑機架數(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 焊管機組的成形輥軸徑可根據(jù)下面經(jīng)驗公式確定：平=k1Dmax其中系數(shù)k1的取值范圍如下：D 35 35 250 350 660 k1 1 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)軸徑的倍，隨后各機架的下成形輥底徑應(yīng)逐駕增加 0.50.65%，以便使成形機架間的帶鋼保持一定的

28、張力。上成形輥底徑要根據(jù)下成形輥低徑和上下輥的傳動比來確定。但當(dāng)采用下成形輥單獨傳動時，上成形輥底徑的選擇只需足強度的需要。立輥的底徑應(yīng)根據(jù)水平輥機架間距、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時，成形輥所受的成形力保持在一個較穩(wěn)定的低值，此值可用如下的經(jīng)驗公式計算 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，其值在之間。成形力的精確計算可以利用

29、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機械傳動損失功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)3.3.5 成形底線 從成形機的第一架至最后一架，各架

30、下成形輥孔型的最低點的連線稱為成形底線。成形底線的分布大致有4種(見圖33):上山法：底線在成形過程中逐漸上升。底線水平法：底線在成形過程中是一條水平線。下山法：底線在成形過程中逐漸下降。邊緣線水平法：邊緣線（各架邊緣點的連線）在成形過程中保持水平。在冷彎型材的輥式冷彎加工過程中，一般采用下山法，因為下山法在降低邊緣成形高度從而減小邊緣縱向變形的同時，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)整可以通過以下方法實現(xiàn)：有下輥壓上裝置的可通過壓上裝置調(diào)整。下輥軸承加不同厚度的墊片。獨立機架與底座之間加不同厚度的墊片。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

31、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；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、成形機架數(shù)、需要的輔助加工，以及潤滑荊（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(0.5m/min)。與此相對應(yīng)，在理想成形條件下進行的成形可以采用上限成形速度，如對厚度小于、定尺長度很長（25m左右）的鋁和退火低碳鋼

32、在成形比較緩和時可達到245m/min。為了達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上的道次變形量減小。當(dāng)采用高速成形時，通常無法進行沖孔、壓印、焊接等輔助加工，并且要求逐架進行潤滑。使用飛剪或飛鋸定尺時，往往不能達到成形所允許的最大速度。大多數(shù)冷彎產(chǎn)品的定尺是通過滑動剪切（或鋸切）機座定尺的。成形速度越大，滑動機座就需移動越長的距離，才能保證準確撤定尺。因此實際允許的最大成形速度往往依賴于剪切周期的大小。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、帶坯拉伸強度、成形道次、傳動系統(tǒng)的傳動效率，以及成

33、形輥與帶坯之間的摩擦等。利用簡單彎曲模型計算的理想成形功僅占實際冷彎所消耗功的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。按此圖計算冷彎4mm厚低碳鋼帶坯需功率，而對應(yīng)的理想成形功率僅為。一般，對于小型冷彎成形機功率為7.4637.3kW;對于大型冷彎成形機，功率為。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3.6 冷彎成形過程的工藝潤滑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.

34、1 縱剪 剪機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械。通?？v剪機是在成形機組之處單獨工作。但最近也出現(xiàn)了在成形機組中引入縱剪機，從而達到多根型材同時生產(chǎn)的工藝。一般寬帶鋼的縱剪都采用圓盤剪縱剪機組。剪切方法按圓盤剪是否傳動可分為張力拉入驅(qū)動咬入剪切。張力拉入剪切依靠卷取機的張力拉動坯料進入圓盤剪進行縱切，圓盤剪是不傳動的。其優(yōu)點是只需采用普通交流電機傳動，不需考慮因卷取機卷徑變化所引起的速度變化。其缺點是對于薄帶鋼(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的寬帶卷坯的縱剪。驅(qū)動咬入剪切圓盤剪和卷取機同步傳動，因而需采用直流電機傳動，并對它進行速度控制

35、。一般來說，這種方式圓盤剪與卷取機之間的張力較小，適用于厚度在之間的薄帶鋼。有時為了保證帶鋼在縱剪時無橫向偏移，而在圓盤剪前后設(shè)有自由活套坑，實現(xiàn)無張力剪切，此時卷取機的張力則靠圓盤剪之后的張力輥與卷取機建立。一般采用浮動開卷機進行跑偏控制。3.4 冷彎成形輔助工序3.4.1 縱剪 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

36、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,mm0.10.250.350.50.7511.251.51.7520.010.010.020.040.060.070.10.130.140.160.10.130.20.250.40.50.650.560.50.452.2533.253.53.844.354.54.850.20.240.270.280.30.330.350.370.380.40.320.20.130.10-0.05-0.08-0.13-0.18-0.23.4 冷彎成形輔助工序3

37、.4.1 縱剪刀片厚度可按(0.060.1)D計算，其中D是圓盤刀片的直徑。一般刀片厚度應(yīng)大于15mm。刀片材質(zhì)一般采用9CrWSi或T8等工具鋼。熱處理后的硬度為HS852。剪切最大厚度在以下時，刀片壽命為500l000t/次；最大厚度在以下時，刀片壽命為6002500t/次?？v剪機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。這種縱剪機可能達到的剪切精度是0.1。為了提高縱剪帶鋼的斷口質(zhì)量，最近開發(fā)了無毛刺縱剪機。其原理是將剪切分為兩道工序進行。首先是通過調(diào)整刀片重疊量使剪刃咬入但不使帶卷斷開，然后使用壓平輥從上下雙向?qū)戆迨┘訅毫Γ瑢㈠e位的地方壓回，使之?dāng)嚅_

38、。3.4 冷彎成形輔助工序3.4.2 開卷 開卷機是帶鋼卷的拆卷設(shè)備，主要形式有轉(zhuǎn)盤式、箱式、單筒式、雙筒式、雙錐式等。開卷機將縱剪后的帶卷逐漸松開，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：松卷分自由從動松卷和主動松卷兩種。自由從動松卷由成形機組中其余設(shè)備牽動帶卷在開卷機主軸上轉(zhuǎn)動而開卷。這種方式使開轉(zhuǎn)機簡化，但對于表面質(zhì)量要求較高的帶卷容易造成表面擦傷。而主動松卷可克服這一缺陷，但設(shè)備投資增加。制動性能：制動性能可防止輥卷設(shè)備突然停機或加減速運轉(zhuǎn)時，帶卷過度放卷。此外還可通過此性能調(diào)整帶卷上的后張力。防止松彈性能：當(dāng)帶卷開卷接近完成時，帶卷尾部的彈性變形將產(chǎn)生急

39、劇的回彈松弛現(xiàn)象，因此需要設(shè)置滑動的壓頭裝置。3.1 概述圖3-1帶卷冷彎成形工藝1-帶卷；2-開卷機；3-坯料；4-矯平機；5-預(yù)沖孔機；6-活套輥；7-進料臺；8-成形機；9-側(cè)立輥；10-驅(qū)動軸；11-校型機；12-切斷裝置；13-儲料臺；14-成形機組3.4 冷彎成形輔助工序表3-22開卷機的種類和構(gòu)造回轉(zhuǎn)軸開卷機形式驅(qū)動裝置制動防松彈裝置無箱型搖籃式無無（自重）無（自重）水平臺架式無（小型）有無無（外架）有有脹縮軸式單懸壁式：單旋轉(zhuǎn) 雙旋轉(zhuǎn)雙懸臂式：雙錐式 脹縮式無（小型）有有帶制動圓盤制動器電磁制動器有壓緊輥側(cè)面防松裝置3.4 冷彎成形輔助工序表3-22開卷機的種類和構(gòu)造四棱錐式懸

40、臂脹縮開卷機結(jié)構(gòu)四連桿機構(gòu)式雙卷筒開卷機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行頭部和尾部對焊連接時，預(yù)先要有一定數(shù)量的帶鋼被放出，以保證機組連續(xù)運轉(zhuǎn)。這個儲存帶鋼的裝置被稱為活套或儲料器。活套裝置大多用于中小規(guī)模的成形機組中。對于大型輥式冷彎機組，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：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見表3-23。由于螺旋活套具有占地面積小、儲料長度大、帶坯表面無擦傷等一系列優(yōu)點，因此盡管其造價較高，但仍被認為是今后的發(fā)展方向。螺旋活

41、套大體可分為3種：型、U型和S型（見圖3-6）。其各自的特點見表3-24。3.4 冷彎成形輔助工序表3-23幾種活套的主要特點 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降滑車行走臺車橫軸臺架豎軸臺架設(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)有無無無無無有占地面積大中最小大最小小中配備條件無限制作業(yè)線上作業(yè)線上作業(yè)線上作業(yè)線上無限制3.4 冷彎成形輔助工序圖3-6 螺旋式儲料器種類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，

42、利用金屬自身的電阻使邊緣加熱到焊接溫度，經(jīng)過擠壓輥壓力焊接生產(chǎn)管材和閉口冷彎型材的方法稱為電阻焊，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（見圖3-7）。圖3-7高頻焊方法示意圖a一接觸焊；b一感應(yīng)焊l-焊腿；2-管坯；3-焊縫擠壓輥；4-邊緣會合點；5-兩條電路(點劃線）；6-管坯；7-感應(yīng)圈；8-阻抗器（鐵氧體

43、磁棒）；9-前壓輥；10-電路；11-邊緣會合點3.4 冷彎成形輔助工序3.4.6 走行切斷生產(chǎn)過程中在型材前進時將其進行定尺分斷的工序稱為走行切斷。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。使用滾刀的滾壓式飛剪機。使用上下刀刃的沖切式飛剪機。使用旋轉(zhuǎn)刀頭的飛刀式飛剪機。使用感應(yīng)加熱拉斷的飛剪機。走行切斷設(shè)備要具備以下幾種基本性能：確定切斷位置，對成品長度能檢測和定尺。在切斷過程進行時，維持切斷裝置的行走速度與作業(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

44、刀式；e-感應(yīng)拉斷式切斷模具的切斷過程圖3.21 凸模的工作過程a)凸模與型鋼初步接觸；b)型鋼的兩翼切斷；c)開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3.6 冷彎成形過程的工藝潤滑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 冷彎成形的工作效率主要取決于生產(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，對孔型設(shè)計提出了愈來愈高的要求。在為生產(chǎn)特定產(chǎn)品而進行孔型設(shè)計時應(yīng)考慮的要素有：成形道

45、次、帶坯寬度、輥花設(shè)計、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3.5.1 成形道次 將帶坯冷彎成形為所需的產(chǎn)品是一個逐漸進行的加工過程，在這個過程中每道次或每對成形輥僅對變形材料施加有限的彎曲變形。只有這樣才能在不拉長帶坯的條件下得到所需要的彎曲。成形道次過少，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復(fù)雜程度，此外它還與型材的寬度、成形機架間距、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)帶坯的屈服強度較高時，需過彎(約2)以彌補回彈的影響。表面帶有涂層

46、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數(shù)和總彎曲量的大小決定的，同時它也受形狀對稱性的影響。成形角法是用來確定成形道次數(shù)的基本方法。3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計 成形角法可表達為：N成形道次數(shù)；H一彎曲高度；l一機架間距；成形角。對于簡單彎曲型材，推薦的成形角為12。對于復(fù)雜彎曲型材，要考慮多角共彎的可能性后才能正確地確定成形道次。形狀因子法是確定成形這次的另一種方法。對于對稱型材，形狀因子定義為Fnt(mm2)。這里F為翼緣長度，n為型材右彎角的個數(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

47、設(shè)計圖3-9 利用形狀因子確定成形道次的方法a-對稱斷面型鋼；b-非對稱斷面型鋼(使用軸徑 100以上的成形機例外，No30、38、50、52；原板厚t在以下例外，No22、48、49)3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計3.5.2 帶坯寬度 要確定一個給定型材所需要的帶寬，先要作一個大比例的斷面圖，把它劃分為直線段和曲線段后，沿中性線對各段長度進行求和。各彎曲段對應(yīng)的帶坯寬度由彎曲角的大小和中性線所對應(yīng)的彎曲半徑(稱為名義彎曲半徑)所確定，即式中，W一彎曲段長度，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

48、因子k選取方法與數(shù)值差異較大，ASTM推薦的k值計算公式為 mrWktrrm45.0,1/45.01/34.06.0)0.1(1/3.004.0ktrtrrtrrk3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計3.5.3 輥花圖設(shè)計 輥花圖是各成形機架變形帶坯橫截面形狀的重疊圖，因而輥花圖是描述冷彎成形過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)計過程中，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。空彎是指僅由上輥或下輥進行的彎曲，它對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。回彈也是冷彎成形中常見的問題，成形

49、斷面的取向應(yīng)有助于利用立輥過彎以克服回彈。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)?；局行木€是通過工件全長的一條直線，其位置在整個變形過程中相對于機架中心不變。對稱型鋼的基本中心線就是其對稱中心線；非對稱型鋼的基本中心線最好是開始成形時的中心線，以防止工件在進一步變形時發(fā)送橫向位移。3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計3.5.3 輥花圖設(shè)計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

50、近要求，并簡化成形輥。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滑劑的排出以防止型材銹蝕。對于復(fù)雜斷面型材，彎曲的次數(shù)是重要的設(shè)計內(nèi)容之一。理想情況下，從斷面中心向兩邊逐漸彎曲，這樣可以使已彎曲成形部分不會進一步受到變形。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、改善材料流動的平滑性等，也采用其他的彎曲次序。3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計圖3-11 基本中心線的選取a-對稱斷面 b-非對稱斷面3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計 一般將彎曲的次序分為4類：同時彎曲方式，適用于單張或連續(xù)成形工藝生產(chǎn)開口對稱型鋼、Z型鋼、波紋板及不對稱程度小的

51、槽鋼；順序彎曲方式，包括由坯料兩邊向中部順序進行成形和從坯料中心向兩邊順序進行成形，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)有25個彎曲部位的不對稱型鋼、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的能力、成形道次、機架間距、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

52、精度。根據(jù)上述要求，可采用余弦曲線來分配彎曲角。當(dāng)成形道次為N，單邊總彎曲角為s時，第i道次的彎曲角i 為：)180cos1(2Nisi3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計 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，分別說明如下：彎曲中心固定法(半徑不變，弧長增加)。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依次增加彎曲弧長，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，弧長固

53、定)。該方法隨彎曲角的增大，彎曲弧長不變，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的寬、薄帶坯或非對稱易加工產(chǎn)品；彎曲中心直角坐標系移動法(半徑減小，弧長增加)。該方法隨彎曲角增加，彎曲半徑變小，彎曲弧長增加。其變化量依賴于實際經(jīng)驗。該法適用于(3)所生產(chǎn)的產(chǎn)品；1)彎曲中心移動與半徑變化成函數(shù)關(guān)系法。該方法隨彎曲弧長的增加，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 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-彎曲中心直角坐標系移動法；e-彎曲中心移動與半徑變化成函數(shù)關(guān)系法圖3-12 求彎曲角分配的數(shù)學(xué)方

54、法圖示3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計3.5.4 孔型參數(shù)設(shè)計 在輥花圖的基礎(chǔ)上可以得到成形輥的尺寸。對于小尺寸型材，成形輥應(yīng)盡可能貼緊帶坯，但過份接觸也會造成擦傷。對每一成形輥不僅要從個體上而且應(yīng)從整個變形過程來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，以使材料自由進入下一道次。對準基本中心線的輥徑稱為基準輥徑。對于整體輥式的成形機組，基準輥徑D0為：式中，H成形機上下輥最大中心距，mm；t帶坯厚度，mm；輥縫可調(diào)量，約30mm左右；逐架輥徑差，取或0.51%D0，對于波紋板成形，最終35道次去510%D0。對于組合輥式的冷彎機組，基準輥徑D0為：式中，d0輥軸直徑，mm；

55、h組裝鍵鍵高，mm；a車削量，mm；b產(chǎn)品斷面高度，mm；c成形輥的最小保留厚度，mm；)(0tHD)(200cbahdD3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計圖3-14 輥徑的求法3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計3.5.5 冷彎型鋼軋輥材料3.5.5.1 軋輥材料選擇的原則 軋輥材質(zhì)選擇的總原則是適應(yīng)其工作環(huán)境。任何材料都不是萬能的，通常所說好的材料都有其特定的工作環(huán)境和工藝要求，關(guān)鍵在于是否適合使用的工作環(huán)境。材料的耐磨性不僅取決于材料本身，還與磨損條件有著極大的關(guān)系。對于同一個材料，在不同的磨損系統(tǒng)中所表現(xiàn)出耐磨性會產(chǎn)生較大差異。不同的工作環(huán)境應(yīng)當(dāng)使用不同材質(zhì)的軋輥，不同軋機工作環(huán)境不同，軋輥的材質(zhì)就

56、應(yīng)當(dāng)不同。相同軋機，不同工作機架，例如粗成型和精成型，擠壓、定徑、矯直，工作環(huán)境不同，所用的軋輥材質(zhì)也應(yīng)當(dāng)不同。一種新材料工模具的研究開發(fā)，都要使其符合該種工模具的工作環(huán)境和工藝的要求，使其盡可能地達到理想狀態(tài)。在具體選擇軋輥材質(zhì)時應(yīng)從以下幾個方面考慮：1）要有高的耐磨性和合適的硬度；2）要有足夠的強度和韌性；3）特殊工況下工作的軋輥還應(yīng)有一定的紅硬性，熱強性和耐激冷激熱性；4）要有一定的冷加工和熱加工性能。3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計冷彎型鋼軋輥的特點：冷彎型鋼軋輥屬于異型軋輥，即輥身直徑變化較大。具有形狀復(fù)雜、規(guī)格品種繁多而生產(chǎn)批量很少的特征，基本上一張圖紙只生產(chǎn)12件產(chǎn)品，成品大的可達8

57、10t/件，小的只有510kg/件，精密冷彎型鋼使用的軋輥每件甚至不足1kg。3.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計3.5.5.2 軋輥材料的現(xiàn)狀 軋輥設(shè)計是冷彎型鋼機組最基本的部分之一。軋輥設(shè)計包括兩方面：一是軋輥孔型和結(jié)構(gòu)設(shè)計，二是軋輥材質(zhì)設(shè)計，兩者缺一不可。兩者相結(jié)合，便可以提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、延長軋輥使用壽命、降低軋輥消耗。目前國內(nèi)外冷彎型鋼軋輥傳統(tǒng)設(shè)計使用的材料均為合金鍛鋼。美國設(shè)計使用D2、H13；德國設(shè)計使用X155CrVMo121、X40CrMoV5-1；日本設(shè)計使用SKD11、SKD61；中國設(shè)計使用Cr12MoV、3Cr2W8V、Cr12、9Cr2Mo、GCr15、42CrM

58、o。表7-1 冷彎型鋼軋輥的化學(xué)成分鋼 號化 學(xué) 成 分%備 注CSiMnPSCrNiMoWV標準號不大于GCr150.951.050.150.350.250.450.0250.0251.401.650.30GB/T 18254Cr122.002.300.400.400.0300.0301 1.5 0 13.000.25GB/T1299Cr12MoV1.451.700.400.400.0300.0301 1.0 0 12.500.250.400.600.150.30GB/T129935CrMoV0.300.380.170.370.400.700.0350.0351.001.300.300.20

59、0.300.100.20GB/T307740Cr0.370.440.170.370.500.800.0350.0350.801.100.30GB/T30774Cr5MoSiV10.320.450.801.200.200.500.0300.0304.755.500.251.101.750.801.20GB/T12993Cr2W8V0.300.400.400.400.0300.0302.202.700.257.509.000.200.50GB/T129965Mn0.620.700.170.370.901.200.0350.0350.250.25GB/T12223.5 冷彎型鋼軋輥孔型設(shè)計不同材質(zhì)軋

60、輥分析1）GCr15：價格低、易選購、好鍛造，可以制造部分小型軋輥。但是其抗熱裂性和抗剝落性差，軋輥孔型表面容易產(chǎn)生裂紋和點蝕。2)Cr12：屬高碳高鉻冷作模鋼。它的含碳量和含鉻量大大高于GCr15，所以耐磨性能高于GCr15。但是網(wǎng)狀碳化物和碳化物偏析大幅度增加，機械性能各向異性，在生產(chǎn)和使用中不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生開裂和掉肉。3)Cr12MoV：亦屬高碳高鉻冷作模鋼。針對Cr12的缺點，降低了含碳量，由百分之降到百分之，增加了鉬和釩，使其性能大大提高。不僅保持了高硬度，高耐磨性，而且增加了淬透性，穩(wěn)定性等綜合性能。這是我國能與美國D2、徳國X155CrVMo121、日本SKD11相媲美的一個鋼種

61、。但價格較貴，生產(chǎn)比較難，應(yīng)用不普遍。4)9Cr2、9Cr2Mo、9Cr2MoV：屬冷軋輥用合金工具鋼。9Cr2的化學(xué)成分和性能與Cr15基本相同，9Cr2Mo在9Cr2的基礎(chǔ)上加了Mo，9Cr2MoV又增加了V，對細化晶粒，提高淬透性都有好處，添加V還可以進一步增加鋼的耐磨性，所以近幾年在冷軋輥中得到較為廣泛的應(yīng)用。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3.6 冷彎成形過程的工藝潤滑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 3.6 冷彎成形過程中的工藝潤滑 冷彎成形過程中因軋輥與帶坯之間表面摩擦而造成表面擦傷

62、和發(fā)熱，因此必須在成型過程中對成形輥施加潤滑和冷卻。圖3-17 冷彎成形工藝潤滑劑的問題3.6 冷彎成形過程中的工藝潤滑 冷彎成形用潤滑劑大體上分為非水溶性潤滑劑和水溶性潤滑劑。非水溶性潤滑劑是添加了油脂和擠壓劑的輕質(zhì)礦物油。這種潤滑劑滑性能好，防銹能力強，但容易產(chǎn)生打滑，而且單耗高、成本高。水溶性潤滑劑可分為乳化液型、有機可溶型(半透明乳化液)、無機溶解型(溶液)。應(yīng)用最廣的是水溶性乳化液。它的附著油膜厚，且潤滑性和防銹能力良好。但要注意防止殘留在型材表面的潤滑劑在存放過程中油水分解而造成局部銹蝕。有機溶解型潤滑劑盡管潤滑性能稍差，但通過表面活性劑的作用，它對型材和設(shè)備的污染程度低，從而可保

63、持生產(chǎn)環(huán)境潔凈。選擇合適的潤滑方式，要考慮到帶坯種類、成品形狀、潤滑劑種類等多方面的要求。對于未酸洗的熱軋鋼板，最好采用容易清洗，而且在成形過程中具有滲透力的耐高壓的金屬粉末劑給油方式。對于酸洗的熱軋板帶和冷軋鋼板，則以采用清潔性良好的水溶性潤滑劑的給油方式為好。對于有機涂層板，一般不使用潤滑劑，而采用保護性聚乙烯塑料帶。3.6 冷彎成形過程中的工藝潤滑圖3-18 冷彎成形潤滑方式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3.6 冷彎成形過程的工藝潤滑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 3.7 典型冷彎型鋼生

64、產(chǎn)工藝流程開口冷彎型鋼的生產(chǎn)工藝流程 開口冷彎型鋼（主要包括一般的開口、鎖口以及異型斷面型鋼）的生產(chǎn)工藝流程的示意圖如右。這類冷彎型鋼產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的特點是：原料準備段（從上卷、開卷、預(yù)矯直、切頭尾、帶鋼頭尾對焊到活套貯料等工序）保證了冷彎成型機組生產(chǎn)的連續(xù)性。如果采取單卷間斷生產(chǎn)時，則不需要設(shè)置帶鋼頭尾對焊和活套貯料裝置；成型部分的彎曲變形工藝、成型機架的形式和組成，都與所加工的冷彎型鋼產(chǎn)品的斷面形狀、尺寸和材料品種有密切關(guān)系；成型后的精整工序包括有成品矯直、定尺切斷、檢查、收集打捆、包裝等工序，由于都是開口型鋼，如無特殊要求，相對于其他的產(chǎn)品要簡單一些。縱剪帶鋼卷上卷 開卷預(yù)矯直切頭尾帶鋼頭

65、尾對焊活套貯料成型成品矯直定尺切斷檢查收集打捆包裝稱重標記入庫3.7 典型冷彎型鋼生產(chǎn)工藝流程圖3-19 帶尖角冷彎型鋼的生產(chǎn)工藝 圖3-20 采用冷彎與壓彎組合生產(chǎn)冷彎型鋼3.7 典型冷彎型鋼生產(chǎn)工藝流程閉口冷彎型鋼的生產(chǎn)工藝流程 閉口冷彎型鋼主要包括圓管、方矩管、異形管、閉口異形材等。閉口冷彎型鋼的成形方式有直接彎曲成材和由圓鋼變形成材兩種。按照型材的閉口方式，閉口冷彎型鋼可分為焊接閉口型鋼和咬口閉口型鋼。有關(guān)焊接圓管的生產(chǎn)工藝已在其他書籍中有詳細的說明，這里僅介紹直接彎曲成形閉口型鋼和圓管再成形閉口型鋼的生產(chǎn)工藝。圖3-21閉口冷彎型鋼的生產(chǎn)方法a-鋼板直接彎曲成所需形狀的成形方法；b-

66、圓管變方管成形法3.7 典型冷彎型鋼生產(chǎn)工藝流程 這類冷彎型鋼產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的特點是：原料準備段（從上卷、開卷、預(yù)矯直、切頭尾、帶鋼頭尾對焊到活套貯料等工序）與生產(chǎn)開口冷彎型鋼的工藝相同，也是保證了冷彎成型機組生產(chǎn)的連續(xù)性；閉口冷彎型鋼產(chǎn)品生產(chǎn)的最大的特點是，帶鋼在彎曲成型后，其兩側(cè)邊緣經(jīng)過焊接，使型鋼斷面形成一個封閉的空心形狀。為了達到這一要求，需要在斷面成型之后，進行對縫的焊接。因此，設(shè)置對縫焊接工序（包括對縫焊接毛刺的刨除和焊縫冷卻），也就是閉口冷彎型鋼生產(chǎn)工藝與其它冷彎型鋼生產(chǎn)工藝的重要差別之一；為了保證產(chǎn)品最終尺寸的準確性，在焊接后，需要再進行整型工序；根據(jù)產(chǎn)品的使用要求，有部分產(chǎn)品的焊縫需要進行質(zhì)量檢查，為此設(shè)置了焊縫探傷檢查的裝置；由于產(chǎn)品使用的要求，部分成品的端面不允許帶有鋸切毛刺，因此需要設(shè)有銑削毛刺的裝置。高頻焊接去除外(內(nèi))毛刺焊縫冷卻整形（焊縫探傷檢查）成品矯直 入庫檢查收集打捆包裝稱重標記縱剪帶鋼卷上卷開卷預(yù)矯直切頭尾帶鋼頭尾對焊活套貯料成型3.7 典型冷彎型鋼生產(chǎn)工藝流程圖3-22門框的直接成形焊接工藝 圖3-23可用圓管再成形生產(chǎn)的閉口型鋼斷面示意圖3.7