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1、輥彎成型的部分缺陷分析 輥彎成型是帶材在輥式成形機(jī)上連續(xù)彎曲成具 有規(guī)定形狀和尺寸的截形的塑性變形工藝。 在 實 際的輥彎生產(chǎn)中，金屬板帶受到不同的變形，包 括橫向變形和冗余變形。其中橫向變形是輥彎成 形過程中最重要，必不可少的變形。橫向變形將 加工材料變形為具有所要求的橫截面的產(chǎn)品，它 通過一系列具有輪廓的軋輥來逐漸成型。而冗余 變形則是在加工過程中產(chǎn)生的多余的，不需要的 變形。冗余變形包括：縱向彎曲和回復(fù)；縱向伸 長和收縮；橫向伸長和收縮；金屬平面的剪切； 金屬厚度方向的剪切；以及以上各種變形的結(jié)合。 上述多余變形所造成的產(chǎn)品缺陷有例如縱 向彎曲和扭曲，邊波，袋形波，角部褶皺， 邊角裂紋和
2、撕裂等。如下圖所示 上述缺陷中，縱向彎曲、翹曲、扭曲是輥彎成型 產(chǎn)品中最常見的缺陷，這些缺陷是由縱向薄膜應(yīng) 變的橫向分布不均造成的，這種非均勻性是輥彎 成形中金屬板帶變形的基本特征之一。 縱向薄膜 應(yīng)變的橫向不均是不可避免的，然而其應(yīng)變大小 卻是可以改變的。它的非均勻性分布可以用適當(dāng) 的條件來抵消，比如說：軋輥數(shù)量、軋輥輪廓、 軋輥位置、成型線、機(jī)架之間的距離等 。軋輥是 將金屬板料加工成所需截面形狀的工具，軋輥的 設(shè)計情況將最終影響到輥彎產(chǎn)品的質(zhì)量。在軋輥 的設(shè)計過程中需要考慮很多影響因素，包括：所 需的軋輥數(shù)量、加工材料寬度、輥花的設(shè)計、軋 輥設(shè)計參數(shù)以及軋輥材料等。軋輥數(shù)量需要依靠 金屬
3、板料的材料特性和厚度以及所需加工產(chǎn)品截 面的復(fù)雜程度來決定。 對縱向彎曲，袋形波，邊波產(chǎn)生原因的 分析及應(yīng)對方法 縱向彎曲的產(chǎn)生機(jī)理：造成縱向彎曲的原因較多，其中一 個很重要的原因是斷面的邊部在彎曲側(cè)面時受到張緊力的 作用，力圖將整個斷面沿縱向拉長，但張緊力不足以拉長 整個剛性斷面，導(dǎo)致軋件前端出現(xiàn)向上或向下彎曲的現(xiàn)象。 應(yīng)對辦法： 1 在設(shè)計時，要注意合理分配變形量，尤其是 在后面幾道，變形量不易過大。 2 另外可以使用側(cè)輥和過 彎輥，對型材進(jìn)行預(yù)彎，且使型材斷面的中性線與成品型 材的中性線重合，使型材上下所受的力平衡，從而避免縱 向彎曲。 3 如果在加工過程中發(fā)現(xiàn)縱向彎曲，可根據(jù)實際 情況
4、增加部分軋輥，尤其注意后面幾道。 4 此外在條件允 許的情況下?lián)Q用比較薄的板也不失為一種比較有效的方法。 其它如使用矯直機(jī)進(jìn)行矯直，變更機(jī)架間距，采用托輥， 調(diào)整各架次的軋輥間隙等措施均可減小或消除縱向彎曲。 需要注意的是，通過調(diào)整各架次的軋輥間隙來減輕縱向彎 曲需要有熟練的技術(shù)才行。 袋形波的產(chǎn)生機(jī)理：袋形波的產(chǎn)生主要是由于板在彎曲過 程中產(chǎn)生了橫向拉伸應(yīng)力和橫向應(yīng)變，而板料沿厚度方向 的應(yīng)變相對較小，必然會在變形比較集中的部位沿縱向出 現(xiàn)收縮變形。袋形波主要是彈性變形。 應(yīng)對方法： 1 在設(shè)計中須注意讓后面道次變形量要小。當(dāng) 出現(xiàn)袋形波時，可以在后面適當(dāng)添加道次以減小變形量。 2 為防止出
5、現(xiàn)袋形波，型材邊緣不要設(shè)計的過寬。 3 袋形 波主要是板料的彈性變形，因此可以通過給板料施加拉力 使之減緩。施加拉力的一種方法就是改變軋輥半徑，使每 后一道軋輥的半徑都比前一道軋輥大。在軋輥角速度一定 的情況下，后面的軋輥比前面的軋輥的線速度快，通過摩 擦力拖拽板料，從而對板產(chǎn)生拉力，減小袋形波。 邊波的產(chǎn)生機(jī)理：邊波是一種比袋形波更為常見的缺陷， 它的產(chǎn)生主要是兩種作用的綜合：第一種同前面袋形波的 機(jī)理相同，第二種是邊緣部分的材料先是在外力作用下被 拉伸剪切變長，后又再次被壓縮剪切產(chǎn)生塑性變形造成邊 浪。這兩種作用互相疊加，形成邊波。 應(yīng)對方法： 1 在設(shè)計初期應(yīng)注意斷面邊緣寬度不宜過大，
6、可參照斷面邊緣寬和板厚的比 F/t接近或小于 40的比例進(jìn) 行設(shè)計，如果在后面的道次會對邊緣進(jìn)行其它變形，這個 比例可適當(dāng)放寬。 2 變形角不宜過大，可參照經(jīng)驗公式進(jìn) 行分配。 3 另外同前面袋形波的消除類似，可增大后面道 次軋輥的驅(qū)動直徑以減輕或消除邊部波浪。 4 如果在軋制 過程中出現(xiàn)邊部波浪，可以適當(dāng)添加部分道次，對前面的 幾個道次尤為注意。 5 另外在條件允許的情況下，也可以 選用較厚的板。 邊部波浪 1. 產(chǎn)生機(jī)理 邊部波浪（以下簡稱邊浪）是一種比袋形波更為常見的缺陷， 它的產(chǎn)生主要是兩種作用的綜合：第一種同前面袋形波的機(jī)理相同，是由于斷面彎曲部分材料受 到橫向拉伸應(yīng)力，產(chǎn)生橫向拉伸
7、應(yīng)變，在厚度方向應(yīng)變不大的情況下，根據(jù)泊松關(guān)系出現(xiàn)縱向收 縮，而邊緣部分由于受到壓縮應(yīng)力產(chǎn)生邊浪；第二種是邊緣部分的材料先是在外力作用下被拉伸 剪切變長， 后又再次被壓縮剪切產(chǎn)生塑性變形造成邊浪。 這兩種作用互相疊加， 形成邊浪。 影響輥彎成型過程中型材縱向應(yīng)變 的因素 實驗表明，成型速度、軋輥間隙、軋輥直徑、摩擦以及道 次間距等都會對縱向殘余應(yīng)力的產(chǎn)生造成影響，詳細(xì)可見 下面幾個圖像 圖 1 道次間距對縱向應(yīng)變的影響 . 圖 2 成型速度對縱向應(yīng)變的影響 圖 3 不同軋輥間隙的縱向應(yīng)變 . 圖 4 最終產(chǎn)品截面在不同軋輥間隙下的縱向應(yīng)變和橫向應(yīng)變 圖 5 不同軋輥直徑對板料邊緣縱向應(yīng)變的影響
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