－－船體板材構(gòu)件成形加工

第四節(jié)板材構(gòu)件的成形加工123456船用上輥萬能式卷板機7主要的成形加工方法：①機械冷彎法：包括輥彎、壓彎、折彎等。②水火彎板法。單向曲度板：采用機械冷彎法加工。復(fù)雜曲度板：①先用機械冷彎加工一個方向（曲度較大的方向）的曲度，然后用水火彎板法加工出其他方向的曲度。②若批量較大，則可在壓力機上安裝專用壓模壓制成形。8一、鋼板構(gòu)件的冷彎成形

（一）簡單曲度板的冷彎成形

簡單曲度板：具有圓柱形或圓錐形的單向曲度板。可用三輥或四輥彎板機加工成形。1、普通三輥彎板機

（1）組成：一個上輥——從動輥，安裝在可上下調(diào)節(jié)的軸承內(nèi)；兩個下輥——主動輥，安裝在固定軸承內(nèi)，由電動機通過減速器帶動其轉(zhuǎn)動。

（2）分類：開式——上軸輥的一端機架可以拆卸，能彎制封閉形圓柱形構(gòu)件。閉式——兩端機架不能拆卸，不能彎封閉式圓柱形板。9普通三輥彎板機10111213①在鋼板兩邊和中間劃出圓柱面的素線；對彎板機各軸輥進行調(diào)節(jié)，使其軸線互相平行；②板材送入上、下軸輥之間，使鋼板上所劃的素線平行地對準下軸輥上的縱向槽；③降下上軸輥，部分板材受集中力作用，造成很大的塑性彎曲變形；④軸輥轉(zhuǎn)動，板材連續(xù)卷入，順次通過最大塑性變形區(qū)，獲得均勻殘余變形，達到彎曲的目的；⑤經(jīng)常注意鋼板上所劃的素線與下軸輥上的縱向槽是否平行，并用內(nèi)卡樣板檢查鋼板彎制曲度，以便調(diào)節(jié)上軸輥的升降，直至彎曲成形到與樣板型線相符合為止。

2、圓柱形鋼板構(gòu)件的輥彎成形過程14缺點：在彎制圓柱形或圓錐形板件時，板的邊緣有一段無法進行輥壓。解決辦法：.加墊塊先輥彎好板邊部分或先用液壓機壓好板邊部分。這種工藝措施既浪費工時又浪費材料。

3、普通三輥彎板機彎板功能的缺點15三根軸輥均可上下升降調(diào)節(jié)的三輥彎板機；軸輥可作橫向調(diào)節(jié)的三輥彎板機；四輥彎板機；能進行矯平的四輥彎板機。4、幾種新型的輥式彎板機16四輥彎板機17四輥卷板機關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點：全密閉設(shè)計，防止灰塵進入；

一改國產(chǎn)卷板機到處漏油的現(xiàn)象，整體外觀達到國外水平。維護保養(yǎng)方便，效率高，壽命長，環(huán)保效果好。全鋼焊接結(jié)構(gòu)，設(shè)備剛性強，并采用計算機有限元計算分析法進行優(yōu)化設(shè)計計算；

軸輥兩端全部采用可調(diào)心球軸承；

軸輥由中碳鋼經(jīng)鍛造及調(diào)質(zhì)處理后進行精加工；

采用電氣集中控制，操作簡單、方便；采用整合技術(shù)，提高產(chǎn)品可靠性。對主要元件，優(yōu)先選用國產(chǎn)名優(yōu)廠家；如軸承、電氣元件選用國產(chǎn)名優(yōu)廠家；控制臺采用人性華設(shè)計，操作簡便方便；集中潤滑系統(tǒng)；

1819復(fù)雜曲度板：雙向曲度或多向曲度板。主要設(shè)備：液壓機，萬能彎板機，輥彎機等。1、冷彎方法：①液壓機彎制：裝設(shè)壓模②三輥彎板機:冷彎雙向曲度不大的構(gòu)件。③萬能彎板機彎制：要求操作技術(shù)高度熟練，成形質(zhì)量不易控制，勞動強度大。（二）復(fù)雜曲度板的冷彎成形20注意事項：（1）壓模壓模的形式和精度是影響構(gòu)件成形加工質(zhì)量的關(guān)鍵之一。①通用壓模：能彎制各種曲度的鋼板。②專用壓模：適合彎制形狀特殊、批量較大的構(gòu)件。（2）回彈的消除設(shè)計壓模時適當改變工作部分的形狀，憑經(jīng)驗將工件壓過頭一點，使其回彈后剛好符合所要求的形狀211、應(yīng)用數(shù)控技術(shù)進行自動化彎板的優(yōu)點①大幅度提高彎板工作效率，減輕勞動強度；②提高彎板精度，從而減少裝配和校正工作量；③同其它數(shù)控加工裝置一起使用，則能實現(xiàn)船體加工車間綜合機械化、自動化，提高綜合生產(chǎn)能力。2、典型數(shù)控彎板機樣機：多壓頭式數(shù)控彎板機

多壓頭式數(shù)控彎板機在彎板前，運用數(shù)控程序?qū)⑵湎履５母鱾€壓頭逐個自動加以調(diào)節(jié)，使其改變高度，形成與所要求的構(gòu)件的形狀相同的局面（考慮回彈）。當被彎曲的板材定位好后，上模的各個壓頭下降，將板材彎成所需要的形狀。（三）數(shù)控彎板簡介22二、水火彎板

水火彎板：沿預(yù)定的加熱線用氧－乙炔烘炬對板材進行局部線狀加熱，并用水進行跟蹤冷卻（或讓其自然冷卻），使鋼材產(chǎn)生局部塑性變形，從而將板彎成所要求的曲面形狀的一種彎板工藝方法。也稱線狀加熱法。231、水火彎板的基本原理

線狀加熱使板材產(chǎn)生橫向收縮變形和角變形；產(chǎn)生橫向收縮變形的原因在于受熱金屬的膨脹受到周圍金屬的限制，因而產(chǎn)生壓縮塑性變形，冷卻時即產(chǎn)生收縮變形；角變形是由于最終橫向收縮變形沿構(gòu)件厚度方向不相等引起的；水跟蹤冷卻可以加大這種變形，增加成形效果。242、各種工藝因素對成形效果的影響

（1）加熱線對成形效果的影響加熱線的位置、疏密和長短對板材成形效果影響極大。

①加熱線的位置正確與否直接關(guān)系到板材能否正確成形加熱線的位置取決于構(gòu)件所要求的形狀；對相同的板在不同位置進行線狀加熱，成形形狀完全不同；根據(jù)構(gòu)件所要求的形狀正確確定加熱線的位置是水火彎板的關(guān)鍵。

25例：帆形板和鞍形板的彎制

第一步：冷彎橫向曲度（其曲率比縱向的大）；

第二步：確定加熱線的位置如圖：用水火彎板法彎制帆形板和鞍形板。加熱線分布帆形板：加熱線在橫向彎曲的一面位于板的兩側(cè)。鞍形板：加熱線在橫向彎曲的背面位于板的中間。

第三步：水火彎制。26②加熱線的長短、疏密影響構(gòu)件的成形效果加熱線愈密、愈長，則產(chǎn)生的變形愈大，成形效果愈好；加熱線的長度不能跨越加熱線所在剖面的中和軸，否則會使成形效果惡化。27（2）冷卻方式對成形效果的影響冷卻方式有：自然冷卻、正面跟蹤水冷卻、背面跟蹤水冷卻。①自然冷卻：讓構(gòu)件在空氣中自然冷卻，簡稱空冷。優(yōu)點：操作簡單。缺點：成形速度慢，而且在產(chǎn)生角變形的同時會產(chǎn)生加工所不需要的縱向撓度。28②正面跟蹤水冷法：在加熱面用冷水噴射正在冷卻的金屬，加快它們的收縮，從而強化對正在加熱金屬的壓縮作用，使其產(chǎn)生較大的附加塑性變形。優(yōu)點：收縮較快，其橫向收縮變形比空冷法大，成形加工所不需要的加熱線縱向收縮變形遠比空冷法小。缺點：角變形效果不如空冷。由于加熱面被水強制冷卻，溫度急劇降低，甚至使正面溫度低于背面溫度，出現(xiàn)負溫差。正在冷卻過程中的金屬受附加拉伸作用而抵消部分收縮變形。29③背面跟蹤水冷法：在構(gòu)件的正面用烘炬加熱，在其背面用冷水跟蹤熱源進行強制冷卻。優(yōu)點：增大了板材正反面的溫度差，角變形大，成形效率高。缺點：需要在板下操作，比較麻煩。30三種冷卻方式成形效果的比較：角變形以背面跟蹤水冷法最大，空冷法次之，正面跟蹤水冷法最小；橫向收縮變形以背面跟蹤水冷法最大，正面跟蹤水冷法次之，空冷法最??；背面跟蹤水冷法的成形效率最高。正面跟蹤水冷法最常用。正面跟蹤水冷法的角變形雖小于空冷法，但其橫向收縮變形卻大于空冷法，常見的復(fù)雜曲度板在水火彎板時主要是依靠橫向收縮變形來得到構(gòu)件的縱向曲度，故其總的成形效果比空冷好，而且它還具有操作方便等特點。31（3）各種加熱參數(shù)對成形效果的影響

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另外：水流量和重復(fù)加熱對成形效果也有影響。水流量與熱量散失有關(guān)，以60～100ml/s為宜。重復(fù)加熱在三次以內(nèi)，對成形是有益的，當超過三次以上，對成形毫無作用。

重復(fù)加熱對材料性能的影響：三次以內(nèi)對改善材料性能有好處，可對一次加熱的性能惡化有恢復(fù)作用。333、水火彎板的主要工藝要求

在鋼板上預(yù)先定出加熱線的位置。各加熱線的起點應(yīng)錯開，不可在同一直線上；選擇合理的加熱參數(shù)；左右對稱的的零件，其加熱線的位置、數(shù)量和長短應(yīng)對稱，操作也應(yīng)對稱進行；盡量避免在同一部位重復(fù)加熱；重復(fù)加熱次數(shù)不得超過三次；對低合金鋼進行水火彎板時，應(yīng)嚴格控制其加熱溫度和水冷溫度，否則會降低材料機械性能；新鋼種的水火彎板，需經(jīng)過試驗鑒定后方可進行，因為有些鋼材經(jīng)加熱水冷后，金相組織和機械性能會發(fā)生變化。344、水火彎板工藝的優(yōu)缺點

（1）優(yōu)點改善了勞動條件，減輕了勞動強度；一般可提高勞動生產(chǎn)率2～3倍；成形質(zhì)量好，板面光滑平整，板厚減薄極微，對于船用鋼材，加熱區(qū)金屬的金相組織和機械性能基本上不發(fā)生變化；設(shè)備簡單，機動性和適應(yīng)性強。可用于各種厚度和曲率的船體構(gòu)件的彎曲成形，可加工各種船用低碳鋼和16Mn、15MnTi等造船常用低合金鋼。（2）缺點影響成形的因素較多，成形規(guī)律難以掌握，對工人技術(shù)水平要求