將板、帶鋼在輥式冷彎成型機上,經若干架次相對旋轉的成型輥(水平輥、立輥、組合輥)連續彎曲變形以得到要求的形狀尺寸的冷彎型鋼的過程稱為輥式冷彎成型。輥式冷彎成型是金屬壓力加工工藝的一種,其成型過程如圖5-9所示。平板坯的特定部位經漸次彎曲成角度a2、a2、α3、···an,最后成為所要求的斷面。輥式冷彎成型與型鋼熱軋不同之處是,其各道次金屬橫截面積從理論上可視為不變。這種變形也不同于非穩態變形的沖壓成型,從一個角度彎至下一道的某一角度,在板坯全長上不是同時成型的,而是經過一個平緩過渡后,逐漸彎成需要的角度。
輥(gun)式冷彎(wan)(wan)成(cheng)型(xing)(xing)和普通軋(ya)(ya)(ya)(ya)制過(guo)(guo)(guo)程一(yi)(yi)樣,冷彎(wan)(wan)成(cheng)型(xing)(xing)時帶坯(pi)任意斷(duan)面(mian)上(shang)的(de)(de)(de)(de)金屬流動是穩定(ding)的(de)(de)(de)(de),不隨(sui)時間而變(bian)化,相鄰(lin)兩(liang)道(dao)(dao)次(ci)之間帶坯(pi)進入軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)位(wei)置,如圖5-10所(suo)示,彎(wan)(wan)曲角(jiao)(jiao)由(you)上(shang)一(yi)(yi)道(dao)(dao)次(ci)的(de)(de)(de)(de)αn-1增(zeng)(zeng)大(da)到(dao)下(xia)(xia)一(yi)(yi)道(dao)(dao)次(ci)的(de)(de)(de)(de)αn,彎(wan)(wan)曲圓(yuan)弧(hu)半(ban)徑由(you)rn-1,減小(xiao)為rn.由(you)于(yu)板坯(pi)前(qian)端(duan)部(bu)(bu)(bu)上(shang)拾,彎(wan)(wan)曲角(jiao)(jiao)增(zeng)(zeng)大(da),而產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)張力作用(yong)于(yu)邊(bian)(bian)部(bu)(bu)(bu),在相對旋轉的(de)(de)(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)下(xia)(xia),板帶坯(pi)沿軋(ya)(ya)(ya)(ya)制方(fang)向(xiang)(xiang)前(qian)進并實現彎(wan)(wan)曲變(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)。實現板坯(pi)彎(wan)(wan)曲變(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)工作部(bu)(bu)(bu)分(fen)稱為軋(ya)(ya)(ya)(ya)槽(cao)(輥(gun)槽(cao)),由(you)兩(liang)個和兩(liang)個以上(shang)通過(guo)(guo)(guo)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)軸(zhou)(zhou)平面(mian)所(suo)構成(cheng)的(de)(de)(de)(de)軋(ya)(ya)(ya)(ya)槽(cao)斷(duan)面(mian)變(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)區(qu)稱為孔(kong)(kong)型(xing)(xing)。因此(ci),輥(gun)式冷彎(wan)(wan)成(cheng)型(xing)(xing)亦可視為板坯(pi)經若(ruo)干孔(kong)(kong)型(xing)(xing)實現彎(wan)(wan)曲的(de)(de)(de)(de)穩態變(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)過(guo)(guo)(guo)程。從(cong)上(shang)一(yi)(yi)道(dao)(dao)輥(gun)軸(zhou)(zhou)平面(mian)(孔(kong)(kong)型(xing)(xing))到(dao)下(xia)(xia)一(yi)(yi)道(dao)(dao)輥(gun)軸(zhou)(zhou)平面(mian)(孔(kong)(kong)型(xing)(xing))間距離L稱為平緩過(guo)(guo)(guo)渡(du)區(qu)長度。L的(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao)與(yu)機架間距有關,L愈大(da)變(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)愈緩和。而平緩過(guo)(guo)(guo)渡(du)區(qu)又(you)可細(xi)分(fen)為L1和L2兩(liang)個區(qu)(見圖5-11).板坯(pi)從(cong)前(qian)道(dao)(dao)孔(kong)(kong)型(xing)(xing)(對應(ying)(ying)彎(wan)(wan)曲角(jiao)(jiao)an-1)進入下(xia)(xia)道(dao)(dao)孔(kong)(kong)型(xing)(xing)(對應(ying)(ying)彎(wan)(wan)曲角(jiao)(jiao)αn),開(kai)始(shi)時坯(pi)料(liao)前(qian)端(duan)部(bu)(bu)(bu)分(fen)與(yu)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)下(xia)(xia)軋(ya)(ya)(ya)(ya)槽(cao)接(jie)觸(chu),在坯(pi)料(liao)中形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)數值(zhi)不大(da)的(de)(de)(de)(de)彈性應(ying)(ying)力。軋(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)前(qian)行與(yu)上(shang)軋(ya)(ya)(ya)(ya)槽(cao)接(jie)觸(chu),在上(shang)下(xia)(xia)軋(ya)(ya)(ya)(ya)槽(cao)作用(yong)下(xia)(xia)產生(sheng)(sheng)塑(su)性彎(wan)(wan)曲,即板坯(pi)在輥(gun)軸(zhou)(zhou)平面(mian)前(qian)(未通過(guo)(guo)(guo)an孔(kong)(kong)型(xing)(xing))已開(kai)始(shi)了塑(su)性彎(wan)(wan)曲變(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing),原來(lai)平直的(de)(de)(de)(de)邊(bian)(bian)部(bu)(bu)(bu)產生(sheng)(sheng)縱向(xiang)(xiang)扭(niu)曲,形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)曲線表(biao)面(mian)。坯(pi)料(liao)的(de)(de)(de)(de)橫截面(mian)形(xing)(xing)(xing)(xing)狀逐(zhu)漸按孔(kong)(kong)型(xing)(xing)輪廓形(xing)(xing)(xing)(xing)狀變(bian)化。彎(wan)(wan)折處(chu)金屬連續經受(shou)彈性到(dao)彈塑(su)性變(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)。隨(sui)彎(wan)(wan)曲角(jiao)(jiao)增(zeng)(zeng)大(da),彎(wan)(wan)曲圓(yuan)弧(hu)半(ban)徑減小(xiao),彎(wan)(wan)折處(chu)切向(xiang)(xiang)正應(ying)(ying)力和彎(wan)(wan)矩增(zeng)(zeng)加,在板坯(pi)料(liao)前(qian)端(duan)已變(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)部(bu)(bu)(bu)分(fen)與(yu)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)壓緊軋(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)的(de)(de)(de)(de)共同作用(yong)下(xia)(xia),板坯(pi)邊(bian)(bian)部(bu)(bu)(bu)出(chu)現拉應(ying)(ying)力,引起邊(bian)(bian)部(bu)(bu)(bu)拉伸,板坯(pi)通過(guo)(guo)(guo)軋(ya)(ya)(ya)(ya)輥(gun)軸(zhou)(zhou)平面(mian)之后(hou)(通過(guo)(guo)(guo)孔(kong)(kong)型(xing)(xing)后(hou)),原來(lai)產生(sheng)(sheng)縱向(xiang)(xiang)扭(niu)曲的(de)(de)(de)(de)邊(bian)(bian)部(bu)(bu)(bu)被拉平,輥(gun)軸(zhou)(zhou)平面(mian)前(qian)變(bian)形(xing)(xing)(xing)(xing)區(qu)長度不再增(zeng)(zeng)加而保持長度不變(bian)(L)。
這是平緩過渡區第一階段,整個過程中彎曲角單方向增大(從(an-1增至an+Δan),見圖5-12,并且坯料中性層彎曲圓弧半徑從rn-1減小至rn.通過軸平面后,變形區長度仍有增加,形成平緩過渡區第二階段,彎曲角從an+Δan減小為αn.坯料前端出現彈性變形特征,內應力重新分布,第二階段長度不再增加(L2),在此長度范圍內整個橫截面上內應力彼此相等,呈現第一類殘應力特征。成型過程繼續下去,平緩過渡區保持形狀尺寸不變,其長度通常小于兩機架間距離。
彎曲角變化呈S形,分為三段。在平緩過渡區任一位置上彎曲角大小可用下式表示.
坯料橫截面各個直線部(bu)分受縱(zong)向拉伸或壓縮變(bian)(bian)形(xing),與之相(xiang)鄰的(de)(de)曲線部(bu)分受彎曲變(bian)(bian)形(xing),弄清板坯在(zai)相(xiang)鄰兩道次(ci)間彎曲變(bian)(bian)形(xing)行為,對(dui)于制定成型方案和(he)設計孔型具有一定的(de)(de)意義。
為將板帶材經連續輥彎變形加工(gong)成(cheng)合格冷(leng)彎型(xing)(xing)鋼而(er)進(jin)行的(de)成(cheng)型(xing)(xing)方法(fa)及工(gong)具(ju)的(de)設計稱為冷(leng)彎成(cheng)型(xing)(xing)輥孔(kong)型(xing)(xing)設計。冷(leng)彎成(cheng)型(xing)(xing)輥孔(kong)型(xing)(xing)設計的(de)依(yi)據是:冷(leng)彎型(xing)(xing)材產品標(biao)準(zhun)、成(cheng)型(xing)(xing)材料的(de)性能、技術要求、生產機組配置及主(zhu)要參(can)數。
1. 孔型設計的(de)要求
①. 能夠生(sheng)產(chan)出符合技術要求的(de)產(chan)品斷面形狀及尺(chi)寸精度。
②. 產品在(zai)全長(chang)上無水平垂直瓢曲及縱向扭轉(zhuan)。
③. 彎(wan)折處減薄及斷面(mian)殘余應力最小(xiao),產品無邊波、皺折及裂紋。
④. 金(jin)屬出(chu)人孔(kong)型順利,軋輥安裝(zhuang)調整(zheng)方便。
⑤. 孔(kong)型組合(he)(he)配置(zhi)合(he)(he)理、孔(kong)型磨損小(xiao)、輥(gun)耗低、能耗小(xiao)。
⑥. 操作方(fang)便,可達最大機組生產率。
2. 冷彎(wan)成型輥孔(kong)型設計步驟
①. 確定坯料寬度。
②. 確定型鋼對水平輥中(zhong)心線的位置。
③. 選擇型鋼成型基(ji)本中心線(簡(jian)稱基(ji)軸)及(ji)基(ji)準線段。
④. 確定型鋼過渡斷(duan)面數量和形(xing)狀(zhuang)(俗稱(cheng)花形(xing)圖)。
⑤. 畫斷面(mian)配輥(gun)圖(tu)和單個軋輥(gun)及(ji)輥(gun)片圖(tu)。
⑥. 導衛及輔助(zhu)工(gong)具(ju)設計及圖紙的繪(hui)制(zhi)。
⑦. 必要(yao)的校核。