波纹板成形常见问题分析及其解决措施探讨

摘 要：随着我国建筑行业的快速发展，各类型材需求量不断加大，其中冷轧钢板作为常用材料被广泛使用。但是由于某些企业没有严把质量关，部分板材中硫、磷含量直逼允量上限，导致板材力学性能较差。另外，由于设备，工艺等造成的技术落后，在成型时板材容易出现袋形波、边浪、破裂等缺陷，而导致批量零件报废，为企业带来了巨大的损失。本文从成形过程分析，提出一些解决方案来消除这类缺陷。

关键词：波纹板；裂纹；模具设计；成形设备

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.211

1 波纹板成形

波纹板的主要制造方法有滚压、冲压和液压成形。挤压工艺是比较先进的加工工艺，在加工过程中，可以有效避免产生裂纹，并且提高了材料的综合力学性能，这种工艺不仅材料利用率高，生产效率也非常高，加工工艺不仅改变材料表面的质量。本文选取冲压模具进行生产，但是企业在生产过程中利用图1所示的模具进行生产时，材料在弯曲过程中出现裂纹。分析产生大致原因，归纳为以下几点：

（1）企业采用一次成型多道波，形变量过大，引起开裂。主要是因为材料在变形过程中，一次应变量过大，材料内部出现了微裂痕，随着加工的继续，微裂纹扩展最后形成开裂。

（2）成型波较大，没有充分考虑板材的力学性能。当板材冷压弯曲时，材料压弯方向和方向垂直，材料横向的塑性和韧性较差，如果波形起伏大，那么因为折弯方向和纤维方向力学性能差别大的原因，就会出现裂纹。

（3）设备落后，生产工艺有待改进。企业由于生产设备落后，工艺技术较差而出现的情况，导致了波纹板成形过程中出现裂纹。

2 解决方案

针对以上问题，本文提出了一下解决方案，希望通过这些办法可以有效解决波纹板开裂的情况。

2.1 调整工艺设计

在实际生产过程中不难发现，板材折弯成型的半径R越小，对材料的延展率要求越高。结合设计图1，综合考虑企业的现场工艺，在不影响设计要求的情况下，对工艺模具结构以及进行了改进，增加折弯成型的半径R，折弯半径的增加，相对而言减小了材料塑性和韧性的要求，减少了折弯裂纹的发生。

2.2 提高板材性能均匀性

首先，在企业进行生产之前，从选材开始，对每批钢板进行弯曲性能测试，检测材料的成分含量，保证材料横向、纵向以及强韧性都达到要求。其次，对板材进行预先热处理，一般采用调质处理，消除轧制产生的内应力，降低了硬度和脆性，提高了材料的韧性和塑性。除了预处理以外，还可以反复轧制，减小钢板的横向和纵向的力学性能差别，保证波纹板成形时，不易产生裂纹[1]。

2.3 采用专业设备，达到生产目的

滚压加工作为材料塑性成形的一种工艺，其工作原理通过滚轮向钢板施加压力，使钢板在室温下发生塑性变形，实现尺寸、形状、力学性能等多方面达到生产的要求[2]。

一般情况下，材料经过导料滚轮，完成装夹，通过传动滚轮使钢板进入波纹管机中。在经过后面的滚轮是开始发生塑性变形，图为横截面口模形状，在前面滚子起到加紧和导向的作用下，后面的滚轮开始施力挤压，最后成形波纹板。

采用本种方法，生产效率高、材料利用率高、生产工艺简单、适用材料广泛。采用滚压机生产可以有效缓解一次性大变形出现的裂纹，生产效率高，材料适用范围广，材料利用率也高于冲模成形。但是它也存在很多不足，首先就是容易出现变浪，其设备相对比较昂贵，对于一些小型企业来说，需要结合自身实力进行多加考虑，最后，该设备尺寸较大，需要占用大量的空间，也需要企业考合理配置空间。

除了上述介绍的措施可以防止波纹板成型过程中裂纹的产生，还可以使用波纹机。波纹板成形的主要变形工艺，如果使用普通冲床，一般成形方法，采用双角弯曲，这种方法有很多应用限制，首先这种板料成形以后不容易行进，进行下一个工序，第二板料在成形过程中随着上模下移，在接近成形终点时，板料成形抗力逐渐加大，非常容易形成开裂。而使用折弯机分为多到工序进行。

单角弯曲的过程，及整个弯曲过程分为两次折弯，这种弯曲工艺即使在大波高的情况下也不至于拉断拉裂对于成形这种三角形波纹板是非常有效的：这种工艺也有其不足：首先机构简单，需要考虑定位精度和加工精度。其次，成形效率差，生产效率較低，适合生产波纹数深度大钢板。不适用于批次大，波纹数多的钢板。

3 结论

通过上文的分析，研究在针对波纹板裂纹的问题上，可以通过改进模具设计，提升板材的整体力学性能，以及采用其他的生产设备来避免波纹板裂纹的产生。这些生产工艺方法各有利弊，从企业的角度分析，考虑经济效益。（1）批次角度：生产规模扩大，生产量多，可选用专业设备-----滚压机、波纹机；生产批次小，通过改进模具，冲压工艺来完成生产。（2）精度要求：精度要求高：通过模具改进，利用冲压工艺来实现，也可以通过滚压机生产。当精度要求较低时可以使用波纹机成形。（3）零件形状：复杂多道次采用滚压机或者波纹机，较为简单的就可以使用冲模生产。

作为一个企业需要考虑很多方面，需要不断的进行探索和改良，具体问题具体分析。

参考文献：

[1]文清平.Q345C钢板弯曲裂纹原因分析及应对措施[J].装备制造技术，2013（01）：179-180.

[2]陈学敏，孟二存，付晓红.16Mn热轧钢板弯曲裂纹分析与预防措施[J].煤，2003，12（03）：23-24.

作者简介：张小东（1989-），男，山东金乡人，硕士研究生，研究方向：塑性成形。endprint