冷弯成型工艺理论基础课件

冷弯型钢生产培训讲义2005年11月20日一、高频直缝焊管与冷弯型钢生产基本知识 1 、高频直缝焊管分类1.1按钢管外径分毛细管 Φ10mm 以下小直径管 中直径管 大直径管 Φ508（20”）以上。

1.2按管径与壁厚分见表12 2. 1我国冷弯型钢产品一般按断面形状分 开口断面型钢闭口断面型钢⑴ 开口断面型钢开口断面型钢就是最简单得, 易于制造, 如槽钢（汽车大梁）、帽型钢、端墙横带等。

C70铁道货车耐大气腐蚀冷弯型钢中得侧柱（帽型钢）、端墙横带、下侧梁等都就是开口断面型钢。

⑵ 闭口断面型钢 大型冷弯型钢 闭口断面型钢亦称空心型钢, 如方、矩型等, 中型冷弯型钢铁道货车冷弯型钢中得C64.C62.C70得上侧 小型冷弯型钢 梁, 都属于闭口冷弯型钢。

宽幅冷弯型钢 B. 按尺寸规格分类 ⑴ 大型冷弯型钢产品原料展开尺寸为: 厚度4~16mm 宽度300~1200mm ⑵ 中型冷弯型钢Φ10、3mm ( 1” ) ~ Φ102mm (3 1”)8 2Φ114mm ( 4”） ~ Φ508mm ( 20”) 冷弯型钢产品原料展开尺寸为: 厚度2~5 mm 宽度100~450mm⑶小型冷弯型钢产品原料展开尺寸为: 厚度0、5~3mm 宽度30~200mm⑷宽幅冷弯型钢产品原料展开尺寸为: 厚度0、3~6mm 宽度700~1600mm3.轧制变形基本原理⑴钢得塑性钢得塑性: 在外力作用下, 钢在体积不变得情况下, 稳定地改变其形状而不破坏得能力叫做钢得塑性。

塑性与柔软性混为一谈, 因为柔软表示金属对变形力得抵抗能力, 即变形抗力得大小。

例如：铅同时具有良好得塑性及柔软性, 又例如奥氏体不锈钢在冷状态下不能经受很大得变形而不破裂, 说明它得塑性很好。

但这种钢得变形抗力很大, 所以它并不柔软。

所以在热轧加工过程前, 把钢加热至高温状态下, 促使钢得变形抗力降低至很小, （即柔软）但不能说都具有良好得塑性。

辊弯成型技术板金属的成型折弯成型（a ）依靠单个模具两步成型（b ）折弯机上的分布成型= 全部直线段长度+ 全部圆弧段长度圆弧段长度指各圆弧的中性线长度wi ziB b b =+∑∑弹性范围永久变形范围理论上弯角成型应力-应变分布最大应变（拉伸）应力层实际外层纤维实际外层纤维中性轴-理论上中性轴-实际上最大的应变（压缩）实际应力分布应力层实际弯角应力-应变分布屈服应变以截面惯性主轴为坐标方位成型无盲角，全部实弯成型；成型对称性好，型材扭转小；成型道次少，轧辊直径小，经济性好。

盲角盲角☐☐1区：接触段；2区：非接触变形段；3区：不变形阶段；4区：弹性回复段。

实际变形不同于理论变形材料实验、屈服极限、抗拉极限和延伸率通过绘制应力-应变图可以清楚地知道屈服极限、抗拉强度的大小试验过程中的应力应变图无载荷颈缩开始前后断裂无载荷应变应力最大载荷断裂永久的弹性的L 1应力下的总变形（应变）应力材料3#材料2#材料1#应变不同材料的应力应变图1#为低强度高延伸率的材料2#为高强度低延伸率的材料3#为强度更高延伸率更低的材料由应力-应变估计成型性—应变示意图表明，材料的屈服极限和抗拉极限相差越大，材料的延伸率越高，金属的成形性越好。

能和轧制方向上的性能不同。

抗拉强度拉伸由于轧制方向不同金属的力学性能可能发生变化轧制方向轧制方向由（a）和（b）可以看出，带材后续成型时，弯曲方向的选择需要考虑原始的轧制方向；（c）为弯曲线与轧制方向平行时产品的缺陷。

屈服点冷压下量铍铜1010碳钢1350 铝不同金属典型的冷作硬化率应力冷作硬化屈服点110.000psi 抗拉强度120.000psi 伸长率1%相同钢的退火屈服点27.000psi 抗拉强度36.000psi 伸长率1%相同材料冷作硬化和退火后应力-应变图应力应变冷作硬化屈服点110.000psi抗拉强度120.000psi 伸长率1%相同钢的退火屈服点27.000psi 抗拉强度36.000psi 伸长率1%上述数学估算的根据是成型边以光滑的螺旋线运动，考虑了腿高、道次数、道次间距对成型过程应变的影响。

方管成型方矩形管是一种用途极广的闭口型钢，与相同截面积的圆管相比，它具有强度高，抗弯截面模量大，易于装配以及稳固、美观等优点，方管成型主要应用于汽车制造业、建筑行业等。

一、圆变方与直接成方的的比较目前，世界上生产方矩管主要有2 种成型方式：圆成方和直接成方。

1. 直成方直成方的孔型分两大类: 第一类是专用孔型, 即定身量做, 此法成型方式有:定点变径法、变点定径法、定径弯折点外移法、定径弯折点内外移动法。

第二类是通用孔型, 目前国内大部分生产企业都用此孔型。

通用孔型说白了也就是专用孔型成型方式的第三、第四种的组合产物。

在此孔型中,折弯处的上辊有一个固定圆角, 不同带厚都用同一个上辊来解决, 实际上是采用了一种模糊技术来处理问题, 此技术节约了大量的轧辊, 所以生产厂家大都希望采用此孔型。

2. 圆变方圆变方的成型方式大体上有两种: 第一、箱式孔型变形。

箱式孔型变形是母管经过一般最少为四架平辊和三架立辊或更多道次的平辊立辊交替作用在母管上进行变形, 可简单地描述为: 平辊上下挤压简称“压扁” ; 立辊左右挤压称“挤高”。

母管在“压扁”“挤高”的若干个过程中逐渐接近型材形状, 最后变形成所需型材。

第二、四辊式变形。

四辊式变形即四个辊片在同一平面内组成一个孔型, 母管从孔型中穿过, 类似于拉拔变形, 但它把拉拔固定模变成了分体的滚动模。

二、圆成方与直接成方各自的特点1、圆成方圆成方的优点：圆成方成型的产品质量好，机组成型速度快。

比如内角R 均等，焊缝平整，产品外观好。

而直接成方存在内角R 不均等，角部变薄，焊缝不平整，机组成型速度慢等缺点。

1）、不同形式的圆变方质量分析（l）箱式成型在箱式成型变形过程中, 可分为理想的中心线成型法和底线成型法, 生产厂家为少换辊时间, 一般采用底线成型法, 底线成型时, 从母管到型材整个过程中上部边缘是下山过程, 下山量为圆管直径与方矩管高度之差, 可以说上边部是由受压演变成受拉变形过程, 而底部是一个受压过程。

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1.2按管径与壁厚分见表1表1 管径与壁厚1.3按用途分见表2表2 按用途分攀钢集团眉山冷弯型钢有限责任公司培训讲义2 .冷弯型钢分类2．1我国冷弯型钢产品一般按断面形状分开口断面型钢 闭口断面型钢⑴ 开口断面型钢开口断面型钢是最简单的，易于制造，如槽钢（汽车大梁）、帽型钢、端墙横带等。

C70铁道货车耐大气腐蚀冷弯型钢中的侧柱（帽型钢）、端墙横带、下侧梁等都是开口断面型钢。

⑵ 闭口断面型钢 大型冷弯型钢闭口断面型钢亦称空心型钢，如方、矩型等， 中型冷弯型钢铁道货车冷弯型钢中的C64、C62、C70的上侧 小型冷弯型钢梁，都属于闭口冷弯型钢。

宽幅冷弯型钢B ．按尺寸规格分类⑴ 大型冷弯型钢产品原料展开尺寸为：厚度4~16mm 宽度300~1200mm⑵ 中型冷弯型钢产品原料展开尺寸为：厚度2~5 mm 宽度100~450mm⑶ 小型冷弯型钢产品原料展开尺寸为：厚度0.5~3mm 宽度30~200mm⑷ 宽幅冷弯型钢产品原料展开尺寸为：厚度0.3~6mm 宽度700~1600mm3、轧制变形基本原理⑴ 钢的塑性钢的塑性：在外力作用下，钢在体积不变的情况下，稳定地改变其形状而不破坏的能力叫做钢的塑性。

冷弯型钢冷弯型钢按尺寸规格分类冷弯型钢生产培训讲义塑性和柔软性混为一谈，因为柔软表示金属对变形力的抵抗能力，即变形抗力的大小。

例如：铅同时具有良好的塑性及柔软性，又例如奥氏体不锈钢在冷状态下不能经受很大的变形而不破裂，说明它的塑性很好。

但这种钢的变形抗力很大，所以它并不柔软。

紧固件冷成型工艺知识讲义目录一、紧固件冷成型工艺基础知识 (2)1. 紧固件冷成型工艺概述 (3)2. 紧固件冷成型工艺分类 (4)3. 紧固件冷成型工艺原理 (5)二、冷镦成型工艺 (6)1. 冷镦成型工艺介绍 (7)2. 冷镦模具设计 (8)3. 冷镦加工工艺参数控制 (10)三、冷挤压成型工艺 (12)1. 冷挤压成型工艺介绍 (13)2. 冷挤压模具设计 (14)3. 冷挤压加工工艺参数控制 (15)四、精密冲压成型工艺 (16)1. 精密冲压成型工艺介绍 (17)2. 精密冲压模具设计 (18)3. 精密冲压加工工艺参数控制 (20)五、特种紧固件冷成型工艺 (21)1. 高强度螺栓冷成型工艺 (23)2. 非标异形件冷成型工艺 (25)3. 铝合金紧固件冷成型工艺 (27)六、紧固件冷成型工艺应用案例分析 (28)1. 汽车制造行业应用案例分析 (30)2. 机械制造行业应用案例分析 (30)3. 电子电器行业应用案例分析 (32)七、紧固件冷成型工艺发展趋势及展望 (33)一、紧固件冷成型工艺基础知识紧固件冷成型工艺是指在常温下通过压力使金属材料产生塑性变形，从而得到预定形状和尺寸的紧固件的一种工艺方法。

该工艺主要利用金属的塑性，通过模具和冲压设备对金属材料进行压制、弯曲、剪切等变形操作，最终获得所需的紧固件形状。

精度高：冷成型工艺可以精确控制金属材料的变形，从而得到高精度的紧固件产品。

材料利用率高：冷成型工艺可以在较小的变形力下实现材料的成型，减少了材料的浪费。

生产效率高：该工艺可以实现自动化生产，大幅提高紧固件的生产效率。

紧固件冷成型工艺适用于各种金属材料的成型，如碳钢、合金钢、不锈钢等。

它广泛应用于紧固件制造行业，如螺栓、螺母、螺钉、弹簧垫圈等紧固件的生产。

紧固件冷成型工艺流程包括原材料准备、模具设计、冲压操作、质量检测等环节。

模具设计是冷成型工艺的关键，直接影响紧固件的质量和生产效率。

冷弯成型知识1、冷弯型钢的变形特点——金属在冷态下弯曲变形，变形前后板带的厚度不变；成型后各部中性线的展开长度等于原板带宽度；成过程中不可避免的伴随着弹性变形；弯曲的各部分存在着加工硬化现象2、弯曲变形条件轧件弯曲变形时，其截面存在着中性线，中性线以上和以下部分，分别存在着压应力和拉应力。

离中性线越远，应力值越大，当其超过金属的σb值时，则该处产生更断裂。

由此可见，冷弯变形的必要条件——使弯曲截面上的最大正应力σmax满足条件：σs ≤σmax ≤σbσmax的大小取决于轧件的厚度、单道次弯曲成度。

弯曲时曲率半径越小，则弯曲程度越大；轧件越厚，在曲率半径相同的情况下，轧件上下边部产生的弯曲正应力愈大因此，为易于冷弯，应使σs降低，如采用σs较低的钢种，或冷弯成型前进行退火。

为防止弯曲时产生裂纹，必须控制各道次轧件的弯曲程度使σmax ≤σb3、中性线的求法中性线的位置取决于弯曲半径的大小和坯料厚度（如图5-8）若弯曲时轧件内侧边曲率半径为r 坯料厚度为h 则中性线曲率半径为ρ= R + xh x——经验系数（可查表）中性线曲率半径求出后，即可求出中性线长度。

L= L1 + L3 + Lρ复杂断面时可按分段叠加法计算4、孔型设计（略）5、变形区长度变形区长度——连续式辊式成型机从第一架水平辊中心至机组末架水平辊中心线的距离称为变形区长度确定变形区长度的原则——保证带钢边缘在成型过程中不产生塑性变形，以防止边缘鼓包、波浪等缺陷的产生由此确定最小变形区长度对于简单形状角钢，成型时保持带钢边缘不产生塑性变形的临界升起角α约为1°—1°25｀由此可得变形区长度为因此，原则上说，弯曲角度越大，加工所需的变形区长度越大（弯曲道次越多，机架数越多），6、成型速度辊式成型机组的成型速度为0.5—250 m/min常用25--30 m/min。