波紋板成形常見問題分析及其解決措施探討

摘 要：隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，各類型材需求量不斷加大，其中冷軋鋼板作為常用材料被廣泛使用。但是由于某些企業(yè)沒有嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，部分板材中硫、磷含量直逼允量上限，導(dǎo)致板材力學(xué)性能較差。另外，由于設(shè)備，工藝等造成的技術(shù)落后，在成型時(shí)板材容易出現(xiàn)袋形波、邊浪、破裂等缺陷，而導(dǎo)致批量零件報(bào)廢，為企業(yè)帶來了巨大的損失。本文從成形過程分析，提出一些解決方案來消除這類缺陷。

關(guān)鍵詞：波紋板；裂紋；模具設(shè)計(jì)；成形設(shè)備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.211

1 波紋板成形

波紋板的主要制造方法有滾壓、沖壓和液壓成形。擠壓工藝是比較先進(jìn)的加工工藝，在加工過程中，可以有效避免產(chǎn)生裂紋，并且提高了材料的綜合力學(xué)性能，這種工藝不僅材料利用率高，生產(chǎn)效率也非常高，加工工藝不僅改變材料表面的質(zhì)量。本文選取沖壓模具進(jìn)行生產(chǎn)，但是企業(yè)在生產(chǎn)過程中利用圖1所示的模具進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，材料在彎曲過程中出現(xiàn)裂紋。分析產(chǎn)生大致原因，歸納為以下幾點(diǎn)：

（1）企業(yè)采用一次成型多道波，形變量過大，引起開裂。主要是因?yàn)椴牧显谧冃芜^程中，一次應(yīng)變量過大，材料內(nèi)部出現(xiàn)了微裂痕，隨著加工的繼續(xù)，微裂紋擴(kuò)展最后形成開裂。

（2）成型波較大，沒有充分考慮板材的力學(xué)性能。當(dāng)板材冷壓彎曲時(shí)，材料壓彎方向和方向垂直，材料橫向的塑性和韌性較差，如果波形起伏大，那么因?yàn)檎蹚澐较蚝屠w維方向力學(xué)性能差別大的原因，就會(huì)出現(xiàn)裂紋。

（3）設(shè)備落后，生產(chǎn)工藝有待改進(jìn)。企業(yè)由于生產(chǎn)設(shè)備落后，工藝技術(shù)較差而出現(xiàn)的情況，導(dǎo)致了波紋板成形過程中出現(xiàn)裂紋。

2 解決方案

針對以上問題，本文提出了一下解決方案，希望通過這些辦法可以有效解決波紋板開裂的情況。

2.1 調(diào)整工藝設(shè)計(jì)

在實(shí)際生產(chǎn)過程中不難發(fā)現(xiàn)，板材折彎成型的半徑R越小，對材料的延展率要求越高。結(jié)合設(shè)計(jì)圖1，綜合考慮企業(yè)的現(xiàn)場工藝，在不影響設(shè)計(jì)要求的情況下，對工藝模具結(jié)構(gòu)以及進(jìn)行了改進(jìn)，增加折彎成型的半徑R，折彎半徑的增加，相對而言減小了材料塑性和韌性的要求，減少了折彎裂紋的發(fā)生。

2.2 提高板材性能均勻性

首先，在企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)之前，從選材開始，對每批鋼板進(jìn)行彎曲性能測試，檢測材料的成分含量，保證材料橫向、縱向以及強(qiáng)韌性都達(dá)到要求。其次，對板材進(jìn)行預(yù)先熱處理，一般采用調(diào)質(zhì)處理，消除軋制產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低了硬度和脆性，提高了材料的韌性和塑性。除了預(yù)處理以外，還可以反復(fù)軋制，減小鋼板的橫向和縱向的力學(xué)性能差別，保證波紋板成形時(shí)，不易產(chǎn)生裂紋[1]。

2.3 采用專業(yè)設(shè)備，達(dá)到生產(chǎn)目的

滾壓加工作為材料塑性成形的一種工藝，其工作原理通過滾輪向鋼板施加壓力，使鋼板在室溫下發(fā)生塑性變形，實(shí)現(xiàn)尺寸、形狀、力學(xué)性能等多方面達(dá)到生產(chǎn)的要求[2]。

一般情況下，材料經(jīng)過導(dǎo)料滾輪，完成裝夾，通過傳動(dòng)滾輪使鋼板進(jìn)入波紋管機(jī)中。在經(jīng)過后面的滾輪是開始發(fā)生塑性變形，圖為橫截面口模形狀，在前面滾子起到加緊和導(dǎo)向的作用下，后面的滾輪開始施力擠壓，最后成形波紋板。

采用本種方法，生產(chǎn)效率高、材料利用率高、生產(chǎn)工藝簡單、適用材料廣泛。采用滾壓機(jī)生產(chǎn)可以有效緩解一次性大變形出現(xiàn)的裂紋，生產(chǎn)效率高，材料適用范圍廣，材料利用率也高于沖模成形。但是它也存在很多不足，首先就是容易出現(xiàn)變浪，其設(shè)備相對比較昂貴，對于一些小型企業(yè)來說，需要結(jié)合自身實(shí)力進(jìn)行多加考慮，最后，該設(shè)備尺寸較大，需要占用大量的空間，也需要企業(yè)考合理配置空間。

除了上述介紹的措施可以防止波紋板成型過程中裂紋的產(chǎn)生，還可以使用波紋機(jī)。波紋板成形的主要變形工藝，如果使用普通沖床，一般成形方法，采用雙角彎曲，這種方法有很多應(yīng)用限制，首先這種板料成形以后不容易行進(jìn)，進(jìn)行下一個(gè)工序，第二板料在成形過程中隨著上模下移，在接近成形終點(diǎn)時(shí)，板料成形抗力逐漸加大，非常容易形成開裂。而使用折彎機(jī)分為多到工序進(jìn)行。

單角彎曲的過程，及整個(gè)彎曲過程分為兩次折彎，這種彎曲工藝即使在大波高的情況下也不至于拉斷拉裂對于成形這種三角形波紋板是非常有效的：這種工藝也有其不足：首先機(jī)構(gòu)簡單，需要考慮定位精度和加工精度。其次，成形效率差，生產(chǎn)效率較低，適合生產(chǎn)波紋數(shù)深度大鋼板。不適用于批次大，波紋數(shù)多的鋼板。

3 結(jié)論

通過上文的分析，研究在針對波紋板裂紋的問題上，可以通過改進(jìn)模具設(shè)計(jì)，提升板材的整體力學(xué)性能，以及采用其他的生產(chǎn)設(shè)備來避免波紋板裂紋的產(chǎn)生。這些生產(chǎn)工藝方法各有利弊，從企業(yè)的角度分析，考慮經(jīng)濟(jì)效益。（1）批次角度：生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，生產(chǎn)量多，可選用專業(yè)設(shè)備-----滾壓機(jī)、波紋機(jī)；生產(chǎn)批次小，通過改進(jìn)模具，沖壓工藝來完成生產(chǎn)。（2）精度要求：精度要求高：通過模具改進(jìn)，利用沖壓工藝來實(shí)現(xiàn)，也可以通過滾壓機(jī)生產(chǎn)。當(dāng)精度要求較低時(shí)可以使用波紋機(jī)成形。（3）零件形狀：復(fù)雜多道次采用滾壓機(jī)或者波紋機(jī)，較為簡單的就可以使用沖模生產(chǎn)。

作為一個(gè)企業(yè)需要考慮很多方面，需要不斷的進(jìn)行探索和改良，具體問題具體分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]文清平.Q345C鋼板彎曲裂紋原因分析及應(yīng)對措施[J].裝備制造技術(shù)，2013（01）：179-180.

[2]陳學(xué)敏，孟二存，付曉紅.16Mn熱軋鋼板彎曲裂紋分析與預(yù)防措施[J].煤，2003，12（03）：23-24.

作者簡介：張小東（1989-），男，山東金鄉(xiāng)人，碩士研究生，研究方向：塑性成形。endprint