波紋鋼板輥壓成形技術(shù)

  波紋管由波紋板分片彎曲連接成形,波紋板制造一般采用板料卷輥壓成形,輥壓孔型系統有連續成形系統和專(zhuān)用孔型系統。目前生產(chǎn)波紋板應用最廣泛的是連續成形系統,即首先彎中心波,然后彎相鄰波,最后彎邊波,該孔型系統的優(yōu)點(diǎn)為輥耗最低,其缺點(diǎn)為工件易出現橫向彎曲和扭曲。專(zhuān)用孔型系統主要用于生產(chǎn)波紋板,在開(kāi)始階段先預彎出弧形波,再將其鐓壓成形,該方法保證各彎角處金屬減薄最輕。其缺點(diǎn)為輥耗高,對成形設備和材料要求高。

  項目組根據多年的研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗,將上述兩種孔型系統進(jìn)行了整合,充分吸取了兩種成形方法的優(yōu)點(diǎn),克服了成形過(guò)程中經(jīng)常出現的橫向彎曲、扭曲和邊波等缺陷,經(jīng)試驗驗證,該成形系統能很好地實(shí)現寬幅板類(lèi)產(chǎn)品輥壓成形。

  項目組近年來(lái)對寬幅板類(lèi)輥壓工藝進(jìn)行了較系統的研究,與長(cháng)春軌道客車(chē)合作建立了常用輥壓板材性能數據庫,該數據庫包含SUS301L-ST、SUS301L-HT、SUS301L-DLT、太鋼00Cr12Ni、05CuPCrNi、09CuPCrNi、08F、Q235、Q345、Q610等材料各項機械性能,該數據庫的建立,為輥壓工藝的開(kāi)發(fā)和有限元數值模擬研究奠定了基礎。

  在輥彎過(guò)程中常常遇到一些問(wèn)題,如袋形波、邊波、劃痕、翹曲、裂紋、回彈、斷面形狀畸變等。針對上述缺陷的產(chǎn)生,項目組結合長(cháng)春軌道客車(chē)不銹鋼車(chē)體波紋頂板和波紋地板開(kāi)發(fā)項目,利用有限元模擬研究了波紋板類(lèi)產(chǎn)品輥壓變形過(guò)程,計算了角部節點(diǎn)輥壓應變分布,分析了缺陷產(chǎn)生的原因和解決辦法。

  板材橫向即寬度方向在彎曲角部位附近,應變變化大,并有明顯的峰值,而在底部部位應力均勻分布,因此應變主要集中在彎曲角附近的變形區域。板材的縱向變形主要集中在變形區和變形過(guò)渡區,反映在彎曲部位,變形量較大,但處于彈性變形范圍,即板材在縱向上存在彈性拉伸變形,該應變的存在,將引起型材縱向彎曲和斷面形狀畸變。

  總的來(lái)說(shuō),橫向應變要大于縱向應變,說(shuō)明變形主要發(fā)生在橫向即板材的寬度方向,在冷彎成形中,摩擦是重要的影響因素,利用有限元模擬了摩擦系數對冷彎成形的影響。如當摩擦系數為0.2時(shí),在冷彎過(guò)程中出現粘輥的現象,把摩擦系數調整為0.1后,板材被冷彎后就沒(méi)有異常的粘輥和網(wǎng)格畸變的現象。從上述分析可以看出,輥型表面狀態(tài)對工件的扭曲具有較大的影響。

  輥壓成形技術(shù)在波紋板成形中的應用

  輥壓成形就是通過(guò)依次排列配置的數組成形軋輥、把卷材、帶材或剪板等金屬坯板或金屬帶不斷地進(jìn)行橫向彎曲,將平整的原板壓制成特定的斷面形狀的鋼材,如管材、型材、板材、槽鋼等的加工成形法。這種成形方法適于斷面形狀均勻,長(cháng)尺寸的各種產(chǎn)品大量生產(chǎn),與成型機同步的切斷機、壓力機、焊接機可以同時(shí)對產(chǎn)品所需長(cháng)度切斷加工、穿孔加工、壓紋加工、焊接加工、縱向彎曲加工等輔助加工,從而能夠極大的提高生產(chǎn)率。

  輥壓成形技術(shù)非常適合于波紋板和波紋管的生產(chǎn),這種成形方式可以提高波紋板的成形精度,有效克服回彈的問(wèn)題,而且同一套設備和輥片可以加工不同規格的波紋板,大大節約了成本的同時(shí),還可以提高生產(chǎn)率。以下簡(jiǎn)單介紹項目組近年來(lái)在波紋板輥壓方面的工作:

  1)與長(cháng)春軌道客車(chē)合作,開(kāi)發(fā)了軌道客車(chē)不銹鋼波紋地板和頂板產(chǎn)品。該項目同時(shí)對北車(chē)集團用12種常用板材進(jìn)行了性能測試,建立了材料性能數據庫。波紋板材料:301系列不銹鋼,材料厚度0.6mm;
  2)與南海力豐集團合作,開(kāi)發(fā)了集裝箱側板產(chǎn)品,生產(chǎn)速度為18m/mim;
  3)與南海力豐集團、長(cháng)沙金迪集團合作,開(kāi)發(fā)了鋼波紋板橋涵制品,該生產(chǎn)線(xiàn)利用一套輥片,生產(chǎn)3mm、5mm 和8mm 三種厚度的波紋板,并利用彎曲專(zhuān)機實(shí)現波紋管分片裝的制備。