折彎件常見缺陷有哪些?如何處理及預防?

  隨著折彎件在工程機械產品上的廣泛應用,為滿足其產品質量和生產需要,其質量標準也逐漸提高。數控折彎機在冷態下可利用所配備的通用模具(或專用模具)將金屬板材折彎成各種所需要的幾何截面形狀的工件,折彎工藝的合理性直接影響到產品最終成形尺寸和外觀。通過對折彎缺陷過程控制和預防,採取相應有效的工藝方法來提高工件質量。

  1. 折彎工件常見缺陷及工藝措施

  (1)折裂:材料經剪切或沖裁後,在邊緣常出現毛刺或細小裂紋,彎曲時易形成應力集中而被折裂,通過圖1可見工件折裂時剪切面(帶毛刺面)向外,開裂位置發生在工件的剪裂帶和揉壓帶。對此採取的工藝措施為:①經剪切或沖裁後的工件,折彎時保證剪切面向里,即處於受壓狀態,如圖2所示,成形效果較好。

圖1 折彎工件剪切面向外

圖2 折彎工件剪切面向里

  ② 折彎前對工件進行去毛刺處理,折彎後可對折裂處使用手工砂輪機修磨。

  (2)回彈:金屬材料在彎曲過程中,塑性變形和彈性變形同時存在。在彎曲結束時,因彈性變形的恢復而產生回彈,如圖3所示。回彈現象直接影響工件的尺寸精度,須加以控制。對此採取的工藝措施為:①角度補償法。若工件折彎角度為90°,折彎機下槽(V形)開口角度可選擇78°。


圖3 折彎工件回彈

  ②加壓時長增加校正法。在彎曲終了時進行加壓校正,延長折彎機上模、工件、下槽的接觸時間,以增加下槽圓角處的塑性變形程度,使拉壓區纖維的回彈趨勢互相抵制,從而減少回彈。

   3 ) 凸起: 對於中厚板(厚度t≥6mm)折彎,情況比較特殊,折彎線附近區域在彎曲過程中會出現纖維組織變長,造成折彎圓角處形成凸起,通過對車間成形工件觀察,圓角凸起大小隨板厚增加而增大。對部分工件質量要求較高的,圓角凸起會影響焊接或裝配尺寸精度,需採取工藝措施去除。對此採取的工藝措施為:①若採用熱切割設備下料,工藝人員在板件展開下料時,對下料圖以折彎線為中心作向里凹圓弧,去掉多餘板料,如圖4所示,其中R為圓弧半徑。②對沒有進行板料切割凹圓弧的工件,在折彎完成後進行手工修磨至要求的尺寸精度,若裝配精度要求較高,需對工件進行銑邊處理。

圖4 帶凹圓弧工藝圖

  (4)滑料:①情形1:待折彎工件出現折彎線和工件邊緣線不平行的情況,即一端在折彎機下槽上有支點,另一端無支點,工件實物如圖5所示,其中L為割縫長度。②情形2:待折彎工件折彎線和工件邊緣線平行,但兩端在折彎機下槽上均無支點。對此採取的工藝措施為:①增加割縫處理。

  針對情形1,工藝人員對下料圖沿工件折彎線方向增加割縫,其長度為工件折彎線向外偏移,偏移寬度為選擇折彎機下槽寬度的一半。②增加餘量處理。

  針對情形2,工藝人員對下料圖增大尺寸,以使邊緣在折彎機下槽上有支點,滿足折彎。待折彎工序完成後,對其按照產品圖進行切割餘量處理,修磨割口,滿足產品質量要求。

圖5 帶割縫工藝圖

  (5)壓痕或滑傷:工件在壓彎時, 受折彎機上模和下槽擠壓作用, 出現不同程度壓痕或滑傷。一般碳鋼件表面粗糙度要求不高, 輕微的傷痕對其沒有影響。但是對於430―2B、12Cr17Mn6Ni5等一些特殊材質,外觀鏡面,需採取一定工藝措施予以保護。對此採取的工藝措施為:①對於碳素鋼材質,增大折彎下槽寬度,使其成形圓角半徑增大,減小下槽對工件的擠壓。

  ②對於特殊不銹鋼材質,壓彎前做準備工作,在折彎機下槽上鋪紙隔離, 若工件兩面均需要保護,也可對工件沿折彎線方向鋪紙隔離。有較好生產條件者,可使用防壓痕墊。

  2. 折彎工件工藝性問題預防

  (1)帶孔折彎工件:

  當折彎工件帶有圓孔或者長圓孔,如圖6、圖7所示,其中L為孔邊緣線到彎曲區域邊緣距離,t為板厚,若採取壓彎前孔已成形,且在彎曲變形內,則壓彎後會出現拉料情況,導致折彎件外形尺寸達不到設計圖樣要求,同時孔也會發生變形,需採取工藝措施預防。

圖6 帶圓孔折彎工件

圖7 帶長圓孔折彎工件

  對此採取的工藝措施為:①對於圓孔,若L≥2t,孔可在工件壓彎前成形,若出現輕微孔變形,需鑽床重新穿孔;若L<2t,需要工件壓型完成後再鑽孔。②對於長圓孔,按照上述圓孔情形處理,一般情況下,保證圓孔長度不大於板件寬度(沿折彎線方向)的20%,即La≤0.2Lb,但特殊情況下需根據工件實際形狀加以具體分析。

  (2)非剪切件的折裂預防:

  鋼板在軋制過程中形成的纖維組織,由於其方向性,使材料力學性能產生各向異性。在車間實際操作過程中,當纖維方向與折彎線方向平行時,材料的抗拉強度較差,容易造成圓角處折裂。對此採取的工藝措施為:①若受材料整體外形限制時,使得組織纖維方向與折彎線方向平行,需增加折彎圓角半徑,至少為板材最小彎曲半徑的2倍。②當組織纖維方向與折彎線垂直時,材料具有較大抗拉強度,折彎圓角半徑可為最小彎曲半徑。③壓彎雙向工件時,須使組織纖維方向與折彎線方向成一定的夾角。

  3)折彎工件增加工藝孔:

  工件折彎線沿其某一邊緣線,如圖8所示,其中雙點劃線為折彎線,若直接在折彎機上進行壓彎處理,會出現帶料撕裂情況。須增加工藝孔進行預防,如圖9所示,其中φ 為直徑,雙點劃線為折彎線,同時規範工藝孔直徑。對此採取的工藝措施為:在折彎工件上拐角處沿折彎線方向增加工藝孔,其工藝孔直徑約為板厚的1.5~2.0倍。

圖8 未增加工藝孔工藝圖

圖9 增加工藝孔工藝圖

  (4)干涉和抗刀:

  如圖10所示,其中H為折彎工件高度,B為其寬度,當H≤B時,折彎工件可能因工件高度過高,接觸數控折彎機面板,發生干涉現象;當H≥B時,除發生干涉情況外,若工件較小,折彎直邊也可能會接觸折彎機上刀,發生抗刀現象。

圖10 折彎干涉

  當折彎工件發生干涉或抗刀現象時,強制施加外力會導致工件折彎角度達不到要求。對此採取的工藝措施為:①對於干涉現象,採用折彎反變形法,第一刀工序先在工件中間折鈍角,第二、三刀工序進行兩邊折彎,第四刀工序反壓中間( 第一刀反面)至平。②對於抗刀現象,可更換直板上刀,使用彎刀進行折彎,如圖11所示,其中H為折彎工件高度,B為其寬度。

圖11 折彎抗刀修正

  (5)異形件折彎線定位:

  部分折彎件因外形尺寸複雜,出現非直邊、與折彎線相交等情況,會導致工件下料折彎時邊緣難以觸碰數控折彎機擋尺及手工劃折彎線困難。對此採取的工藝措施為:①中薄板下料時準備。中薄板件可選擇雷射切割機或者精細等離子切割機下料,下料時直接在工件上割出折彎標記割縫,此割縫對薄板影響較小,能後期修復。②厚板下料後準備。切割一件和原異形件相同的工件作為劃線工裝樣板,厚度要求一般為2~4mm,在折彎線處割出V形口,方便定位劃線。

  3. 結語

  根據車間生產過程, 結合工作經驗,對折彎工件常見缺陷及工藝性問題預防提出合理的解決措施,這些工藝措施經生產驗證,能滿足質量要求並提高工件質量。

來源:《金屬加工(冷加工)》2015年第15期,作者單位:鄭州宇通重工有限公司,上海工程技術大學


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