輥式冷彎成型的質(zhì)量和工作效率主要取決于成型輥的輥型和結(jié)構(gòu)。在帶鋼的穩(wěn)定性和型材的質(zhì)量方面,隨著成型速度的提高,對(duì)成型輥的要求也就愈高。
在為生產(chǎn)特定產(chǎn)品而進(jìn)行輥型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的要素有:成型道次、帶鋼寬度、輥花設(shè)計(jì)、成型輥參數(shù)以及成型輥的材質(zhì)等。
1. 成型輥的作用
成型輥的主要作用是將帶坯連續(xù)彎曲成型,并且是帶坯從前一架成型機(jī)輸送至后一架成型機(jī)的驅(qū)動(dòng)力的提供者。
2. 成型輥的結(jié)構(gòu)
成型輥的結(jié)構(gòu)可以是整體成型輥,也可以是組合成型輥。彎曲簡(jiǎn)單斷面的成型輥可制成整體輥,而較復(fù)雜斷面均采用組合輥成型。組合輥由輥軸、輥片、鎖緊螺母等組成。與整體輥比較,組合輥有以下優(yōu)點(diǎn):
①. 將外形輪廓復(fù)雜、磨削加工有困難的表面變?yōu)橥庑魏?jiǎn)單(直線、圓弧)、便于磨削加工的多個(gè)單片;
②. 輪廓線復(fù)雜整體輥熱處理時(shí)在拐角處易開裂,改為單個(gè)輥片,此類問題將不會(huì)發(fā)生;
③. 組合輥單個(gè)輥片重量輕,易搬運(yùn)、易儲(chǔ)存;
④. 根據(jù)輥面磨損情況,更換被磨損的單片輥片,既方便又可降低輥耗;
⑤. 根據(jù)外形位置不同,可分別采用耐磨性不同的材料制作輥片,節(jié)約輥片材料成本;
⑥. 調(diào)整間隔輥套和輥片間墊片厚度,可適應(yīng)生產(chǎn)不同寬度型材,提高輥片共用性、節(jié)約輥片;
⑦. 能進(jìn)行整體輥不能完成的微調(diào),提高產(chǎn)品精度。由于以上這些優(yōu)點(diǎn),所以近年來冷彎型鋼生產(chǎn)幾乎不用整體輥。組合輥主要的不足之處是:當(dāng)存在大軸向力時(shí),易在輥片分割處由于彎曲被撐開,增大了整個(gè)輥面寬度,造成彎曲型鋼寬度超差。對(duì)此需加大軸向鎖緊螺母鎖緊力方能克服。
3. 輥花圖
輥花圖是成型機(jī)各架次的帶鋼變形橫截面形狀的重疊圖,因而輥花圖是描述在輥式彎成型過程中,帶鋼從平直變形為所需型材的變形行為的示意圖,如圖5-8所示。在輥花圖設(shè)計(jì)過程中,首先要確定的是成型工作斷面的取向、彎曲的次序、彎曲角的分配和彎曲的方式等。
成型過程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(jìn)行的彎曲,它對(duì)斷面尺寸的精確度有很大影響。成型工作斷面的取向應(yīng)盡可能避免空彎。回彈也是輥式冷彎成型中常見的問題,成型斷面的取向應(yīng)有助于利用立輥過彎以克服回彈。在多數(shù)情況下,成型斷面取向與型鋼基本中心線或基本成型面的選擇有關(guān)。基本中心線是通過工件全長(zhǎng)的一條直線,其位置在整個(gè)變形過程中,相對(duì)于機(jī)架中心不變。對(duì)稱型鋼的基本中心線就是其對(duì)稱中心線;非對(duì)稱型鋼的基本中心線最好是開始成型前的中心線,以防止工件在進(jìn)一步變形時(shí)發(fā)生橫向位移。
選擇基本中心線的原則是使成型斷面兩邊的水平力相抵消,從而使金屬自由成型而不會(huì)受到牽拉。應(yīng)該使型材斷面最深處處于基本成型線,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。成型時(shí)應(yīng)盡量使型材的翼緣向上彎曲,這樣可以使型材更接近要求,并簡(jiǎn)化了成型輥。
4. 彎曲次序
對(duì)于復(fù)雜斷面型材,彎曲的次序是重要的設(shè)計(jì)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型部分不會(huì)進(jìn)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(dòng)、改善材料流動(dòng)的平滑性等,也可采用其他的彎曲次序。
彎曲次序的分類:
①. 全波同時(shí)彎曲方式,適用于單張或連續(xù)成型工藝生產(chǎn)開口對(duì)移型鋼、Z型鋼、波紋板及不對(duì)稱程度小的槽鋼。
②. 逐步順序彎曲方式,包括由坯料兩邊向中部順序進(jìn)行成型和從坯料中心向兩邊順序進(jìn)行成型,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。
③. 聯(lián)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2~5個(gè)彎曲部位的不對(duì)稱型鋼、閉口型鋼及半閉口型鋼,但不適于生產(chǎn)波紋板。
④. 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。
彎曲角度的分配由成型機(jī)組的能力、成型道次、機(jī)架間距、總變形量等因素決定。一般在成型初期取較小的彎曲角以避免強(qiáng)迫咬入;在成型中期應(yīng)避免由于彎曲角分配不均而造成的帶鋼局部異常變形以及型材的表面擦劃傷;在成型后期采用較小的變形量以防止回彈,保證產(chǎn)品的尺寸精度。
在成型后期,為防止回彈,彎曲角的實(shí)際分配應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件考慮適當(dāng)?shù)倪^量彎曲。