冷弯成形技术诞生于19世纪,20世纪中期开始在中国得到广泛应用。冷弯成形技术的发展大致分为3个阶段:1838~1909年是探索和试制阶段,在此阶段冷弯成形理论和冷弯成形技术的研究进展缓慢;1910~1959年是创立和逐步推广辊式冷弯成形技术的阶段;1960年后是冷弯成形技术迅速发展的阶段,特别是进入21世纪后,实际应用中对冷弯型钢的品种、规格和质量等方面不断提出更高的要求,使冷弯成形技术获得更快发展。
冷弯成形
在室温下,通过顺序配置的多架装有特定轮廓轧辊的轧机,对带卷或薄板等金属板带材连续不断地进行弯曲变形,以制成所需均一断面型材的塑性加工技术。又称滚轧成形、辊轧成形、辊弯成形、滚压成形、滚轮成形或冷轧成形。其产品称为冷弯型材。
- 英文名称
- cold roll forming
- 又称
- 滚轧成形、辊轧成形、辊弯成形、滚压成形、滚轮成形或冷轧成形
- 所属学科
- 冶金工程
冷弯成形过程中主要发生的是金属板带材的横向弯曲变形,除金属板带材弯曲角局部有轻微减薄外,金属板带材的厚度在成形过程中基本保持不变,其工艺过程如图1所示。
冷弯成形采用一组连续机架把金属板带材一次变形轧成所需断面形状的型材。一般每个机架装有两个或多个轧辊,每个机架的轧辊可连续使金属变形,直到获得所需的最终形状。如果产品的形状复杂,最多可用36个机架,产品的形状简单,可用2~4个机架。冷弯成形是一种节材、节能、高效的金属板料成形技术,特别适合于外形纵长、批量较大的高精度型材加工,产品形状为闭合断面。冷弯成形过程中可以将打孔、压印、冲裁、切口等辅助加工工序结合起来。冷弯成形生产线主要分为开口冷弯型钢生产线、闭口冷弯型钢生产线、宽幅冷弯型钢生产线和带有冲孔冷弯型钢生产线。采用冷弯成形工艺生产的冷弯型材,产品质量高,开发周期短,可提高生产效率及产品的市场竞争力。
冷弯成形工艺一般分为4种,即单张(或单件)成形、成卷成形、连续成形和组合成形。每一种工艺都可分为3个阶段,即成形前坯料准备阶段、成形加工阶段、型材精整阶段(图2)。图2 冷弯型材的生产工艺过程
①单张(或单件)成形,是预定尺坯料的成形工艺方法。这种方法在坯料成形之前将坯料切成定尺长度,然后用选料辊将坯料送进冷弯成形机,成形后的型材不必经剪切即可收集入库。单张成形工艺的冷弯成形机速度一般较低,主要应用于小批量、成形后型材锯切比较困难的情况下。单张成形工艺的冷弯成形机组的设备简单、工具费用少、投资低,但采用这种生产工艺得到的型材边部纵向拉伸较大,因而只有利用侧立辊才能得到比较精确的产品形状。
②成卷成形和连续成形,两者工艺基本上相同。所不同的是,连续成形时前一卷带材的尾部与后一卷带材的头部经过齐对焊,使坯料带材连续不断地进入冷弯成形机进行成形;而成卷成形时带卷头尾不对焊,进行单卷供料成形。与单张成形工艺相比,这两种成形工艺更加高效、高产、通用。
③组合成形,主要用于加工具有特定要求的冷弯型钢,如高强度冷弯型钢、闭口焊接冷弯型钢、热处理强化冷弯型钢、周期波纹板、冲孔冷弯型钢和涂层冷弯型钢等。组合成形工艺所采用的冷弯成形机组设备复杂、投资高。根据产品的要求,这种机组可包括直缝焊机、对焊机、辊式冲孔机、辊式压印机、涂层机和热处理设备等。
在空心方、矩形钢管生产中,有两种不同的冷弯成形工艺:一种是先成圆再变方或矩形;另一种是直接成方或矩形。直接成方或矩形的工艺比先成圆再变方或矩形的工艺成形效果要好,在冷弯成形过程中基本不会对材质造成破坏,能很好地保持原材料的力学性能和物理性能。而先成圆再变方或矩形的工艺对金属带卷或板材材质的损伤大。
条目图册
扩展阅读
- 小奈弘,刘继英.冷弯成型技术.北京:化学工业出版社,2008.
- 哈姆斯 G T.冷弯成型技术手册.刘继英,艾正青,译.北京:化学工业出版社,2008.