钢材型材

钢波纹板辊压成形技术及应用

2019-04-15 19:15

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  波纹管由波纹板分片弯曲连接成形,波纹板制造一般采用板料卷辊压成形,辊压孔型系统有连续成形系统和专用孔型系统。目前生产波纹板应用最广泛的是连续成形系统,即首先弯中心波,然后弯相邻波,最后弯边波。该孔型系统的优点为辊耗最低,其缺点为工件易出现横向弯曲和扭曲。专用孔型系统主要用于生产波纹板,在开始阶段先预弯出弧形波,再将其镦压成形,该方法保证各弯角处金属减薄最轻。其缺点为辊耗高,对成形设备和材料要求高。

  项目组根据多年的研究和产品开发经验,将上述两种孔型系统进行了整合,充分吸取了两种成形方法的优点,克服了成形过程中经常出现的横向弯曲、扭曲和边波等缺陷。经试验验证,该成形系统能很好地实现宽幅板类产品辊压成形。

  项目组近年来对宽幅板类辊压工艺进行了较系统的研究,与长春轨道客车合作建立了常用辊压板材性能数据库,该数据库包含SUS301L-ST、SUS301L-HT、SUS301L-DLT、太钢00Cr12Ni、05CuPCrNi、09CuPCrNi、08F、Q235、Q345、Q610等材料各项力学性能,该数据库的建立,为辊压工艺的开发和有限元数值模拟研究奠定了基础。

  在辊弯过程中常常遇到一些问题,如袋形波、边波、划痕、翘曲、裂纹、回弹、断面形状畸变等。针对上述缺陷的产生,项目组结合长春轨道客车不锈钢车体波纹顶板和波纹地板开发项目,利用有限元模拟研究了波纹板类产品辊压变形过程,计算了角部节点辊压应变分布,分析了缺陷产生的原因和解决办法。

  板材横向,即宽度方向,在弯曲角部位附近,应变变化大,并有明显的峰值,而在底部部位应力均匀分布,因此应变主要集中在弯曲角附近的变形区域。板材的纵向变形主要集中在变形区和变形过渡区,反映在弯曲部位,变形量较大,但处于弹性变形范围,即板材在纵向上存在弹性拉伸变形,该应变的存在,将引起型材纵向弯曲和断面形状畸变。

  总的来说,横向应变要大于纵向应变,说明变形主要发生在横向即板材的宽度方向,在冷弯成形中,摩擦是重要的影响因素,利用有限元模拟了摩擦系数对冷弯成形的影响。如当摩擦系数为0.2时,在冷弯过程中出现粘辊的现象,把摩擦系数调整为0.1后,板材被冷弯后就没有异常的粘辊和网格畸变的现象。从上述分析可以看出,辊型表面状态对工件的扭曲具有较大的影响。

  辊压成形就是通过依次排列配置的数组成形轧辊把卷材、带材或剪板等金属坯板或金属带不断地进行横向弯曲,将平整的原板压制成特定的断面形状的钢材,如管材、型材、板材、槽钢等的加工成形法。这种成形方法适于断面形状均匀,长尺寸的各种产品大量生产,与成型机同步的切断机、压力机、焊接机可以同时对产品所需长度切断加工、穿孔加工、压纹加工、焊接加工、纵向弯曲加工等辅助加工,从而能够极大地提高生产率。

  辊压成形技术非常适合于波纹板和波纹管的生产,这种成形方式可以提高波纹板的成形精度,有效克服回弹的问题,而且同一套设备和辊片可以加工不同规格的波纹板,在大大节约了成本的同时,还可以提高生产率。以下简单介绍项目组近年来在波纹板辊压方面的工作:

  1)与长春轨道客车合作,开发了轨道客车不锈钢波纹地板和顶板产品。该项目同时对北车集团用12种常用板材进行了性能测试,建立了材料性能数据库。波纹板材料:301系列不锈钢,材料厚度0.6mm。

  2)与南海力丰集团合作,开发了集装箱侧板产品,生产速度为18m/mim。

  3)与南海力丰集团、长沙金迪集团合作,开发了钢波纹板桥涵制品,该生产线mm三种厚度的波纹板,并利用弯曲专机实现波纹管分片装的制备。

  近年来,随着城市化建设进程的加快,在现代的城市中城市排水设施也逐步得以完善,排水系统的排水能力和排水标准不断提高,但是因各种原因,在现代的城市排水系统中污水外溢现象还时有发生,所以如何提高排水系统的功能及防止排水管道堵塞,已成为一个重要问题摆在我们面前。

  随着中国的经济迅速发展,城市化建设经常也明显加快,大量人口涌入城市,使得城市的排水需求不断增加,因此建立一个完善的城市给排水系统意义重大。城市排水系统作为市政公用设施的重要组成部分同城市的市容环境和市民的生活有着密切关系。

  近年来,中国灾难性天气频发。究其原因是城市排水管道,作为城市污水和雨水排除处理的最基本的工程设置,在雨季没能发挥有效的排水作用,直接威胁到了整个城市人们的生活和生命财产安全。传统的城市排水管道大多采用混凝土排水管材,基础不实,下沉不均匀,管道接口质量差,造价高,管径太小,容易发生堵塞和渗漏,排水能力太差。而使用聚氯乙烯双壁波纹管材时,由于回填沟槽时填料中有较坚硬的石、砖等将管道破坏,甚至砸坏,造成泄漏。

  面对传统混凝土管材存在的这些缺点,人们不得不把目光转向了钢波纹板结构管道上来,钢波纹板结构管道柔韧性好,强度高,造价低,施工工期短,生产效率高,易清污,抗腐蚀能力强,使用寿命可长达100年,这些钢波纹板所特有的优势完全可以帮助克服城市排水难题。况且目前中国在应用钢波纹板结构管道上的技术已经趋于成熟,所以不存在技术问题。另外,目前钢铁工业产能严重过剩,尤其是板卷材,如果把波纹板结构管道大量应用到城市排水管道中来,既解决了当下排污问题和钢铁产能过剩问题,又能造福子孙后代。

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