滚压成型【一种地板梁的罗拉滚压成形工艺分析】

时间：2019-04-11 03:30:38　来源：雅意学习网本文已影响人

　　广东东莞马士基集装箱工业有限公司项目技术中心，广东东莞 523146　　摘要本文介绍了一种地板梁在滚压成形过程中出现的扭曲、锌层脱落、表面划伤及材料变薄等质量缺陷，提出该缺陷的解决方案。同时本文对该地板梁材料特性，成形过程中的相关参数进行研究分析并对工艺方法提供参考。
　　关键词滚压成形；材料特性；平面度和直线度；模具间隙
　　中图分类号TG385 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）70-0064-02
　　Abstract Distortions， the zinc layer off， the surface scratches and material thinning for a floor beam in the roll forming process was introduced. Solutions for these mass defects were proposed. This document will provide a reference for technical process based on the research and analysis the material characteristics and forming process parameters.
　　Keywords roller forming；material characteristics；flatness and straightness；die clearance
　　1 概述
　　近年来，随着集装箱行业竞争越来越激烈以及木地板材料的昂贵与缺乏，国内集装箱地板逐步由木地板向镀锌钢板梁及复合地板组合转变。高强度的热镀锌铁合金由于具有良好的焊接性和耐腐蚀性能，在集装箱制造的使用越来越广泛。但是，由于高强度的镀锌合金钢生产工艺的特点，在后续加工成形过程中经常出现锌层脱落、扭曲变薄等质量缺陷，加大了罗拉滚压成形件质量控制的难度。本文分析了在罗拉滚压成形过程中材料性能的变化，同时研究了模具间隙对材料变薄的影响。
　　2 材料特性及零件参数
　　地板梁材料采用HR700+Z，锌层重量为140/140g/m2，屈服强度≥700MPa，延伸率≥8%。其镀层特性如表1所示。
　　牌号化学成分a’(熔炼分析) % 不大于（质量分数）
　　C Si Mn P S Alt
　　HR700+Z 0.23 0.80 2.2 0.080 0.015 2.0
　　表1 镀锌合金钢板镀层特性表
　　对成形前的钢板和经历20％罗拉滚压预变形后的钢板，其表面纹理差异轻微可辨。成形前的镀锌钢板表面光滑，纹理细腻；预成型后的镀锌板表面纹理粗糙，由此可见，在罗拉滚压成形过程中，对金属的金相组织产生了变化。
　　而采用该材料的地板梁需要冷压成形至如下形状，如图1。
　　图1 地板梁截面尺寸
　　3 罗拉滚压成形工艺概述
　　罗拉滚压成形是一种薄板金属高效挤压成形工艺，是通过一定顺序设置的多道次成形辊子，把卷材、带材等金属板带不断地进行横向弯曲，制成所需断面的板弯型材。目前广泛用于船舶制造、交通运输、建筑型材等众多行业。在滚压成形过程中避免产品表面划伤、截面变形、成形表面起皱等工艺问题有一定难度；而成形弯边宽度不均；材料变薄；表面划伤等工艺问题，不仅仅是影响了零件本身的质量和使用强度，同时也会造成与之配合使用其它零件的工艺要求；这也是罗拉滚压成形工艺所存在的主要难点。
　　4 影响罗拉滚压成形工艺的要素
　　罗拉滚压成形工艺是根据金属材料性能利用多组辊轮模具上下对压，逐步增加材料塑性变形量的原理，所有成形辊轮在成形过程中运行的速度相同，上下旋转方向相反；成形过程中利用挤压力将金属材料滚压成上下模具配合间隙形状，从而成形得到需要的产品形状。罗拉速度因材料性能、零件成形的复杂性和设备自身允许的条件而定，不同的产品形状、金属材料和设备设计的额定运行速度，其罗拉滚压时的速度不等，快者可达50m/min。不同的零件材料屈服强度及组成晶格对其罗拉滚压时工艺性和成形技术要求也很大，因此罗拉模具的材料、成形辊子数量和安装调试是成形合格产品的重要因素。
　　5 地板梁成形工艺分析
　　5.1成形弯边尺寸不均分析
　　在罗拉滚压成形工艺中，弯边宽度尺寸要求较高的成形很多，如图1所示的集装箱地板梁便是带弯边的高强度钢零件。
　　图2 带弯边钢截面尺寸
　　图3 变形量控制
　　上述零件左右侧均为25mm的弯边且圆角均为尺3mm，材料厚度为2.25mm。要保证零件两侧25mm弯边均等、平整且无褶皱鼓包等现象，在成形内圆角保证为R3是不容易做到的。通过零件材料性能、使用规格和设计尺寸的分析可将零件逆时针旋转180°后成形得到如图2所示。
　　先保证罗拉滚子模具中线上下同面，然后罗拉滚压成形72mm宽度尺寸截面，然后再将零件两侧弯边同时挤压成形，在整个成形过程中要合理调整每组滚轮的变形量，这也是保证弯边宽度均等的基础。
　　在滚压成形过程中每组辊子的变形量必须根据材料性能做适当调整，变形量太小将会增加辊子数量，使罗拉滚压工序加长，浪费资源和空间；成形量过大会造成零件演变为拉深工艺，成形过程易变成冷作硬化，出现起皱、拉伤等质量，造成零件报废，罗拉滚压成形如图4（a）、图4（b）所示。
　　因此必须控制上下罗拉滚子的配合间隙以及相邻辊轮组间距和变形量，如图3所示。根据多种类似零件的成形案例，相邻辊轮组的中心距为L，比值为H/L=tan a，只要确定两项中一项便可计算出来。a为控制角度2°~3.5°左右即可。这样不但保证了两边角度的要求还可保证R3的圆角尺寸，同时也避免了成形圆角时的盲区成形。
　　图4（a）罗拉滚压成形初始图4（b）罗拉滚压成形完

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