鈑金折彎成形加工中的常見缺陷及解決措施

文 張振勝，張忠輝，亢子龍 中車大同電力機車有限公司

鈑金成形加工主要是根據(jù)金屬材料本身具有的塑性特征對板材實施形狀變形的一種加工手段，其加工對象一般為中薄板，涉及的工藝技術(shù)不勝枚舉。在各種加工手段中，折彎工藝的應(yīng)用非常廣泛，并且鈑金折彎成形加工也是行業(yè)研究的熱門話題。鈑金折彎成形加工工序不僅對企業(yè)生產(chǎn)計劃產(chǎn)生直接影響，而且也關(guān)系著企業(yè)的經(jīng)濟效益，但在實施鈑金折彎成形加工工藝過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些缺陷，導致鈑金折彎成形加工的質(zhì)量出現(xiàn)問題，并造成資源的浪費，因此，本文著重對這些常見缺陷進行探討，并制定有效的解決措施進行預(yù)防，從而保證鈑金折彎成形加工的順利進行。

鈑金折彎成形的主要工作原理

鈑金折彎成形主要是通過對板材施加外力進而使板材實現(xiàn)彎曲成形的一種加工方法。折彎成形一般包括自由折彎和壓低折彎，通過設(shè)備的上模位移調(diào)整到一定高度，將板材按照圖紙標注的角度完成折彎變形，這種變形工藝就是自由折彎；使設(shè)備上模位移壓到最低，將所需加工的板材在設(shè)備上、下模之間進行折壓，這樣的工藝方法就是壓低折彎，壓低折彎所需的上、下模如圖1 所示。一般來說，自由折彎的工藝方法對機床設(shè)備以及胎模要求比較低，但折彎成形的物料產(chǎn)品呈現(xiàn)多樣性特點，故這種工藝是鈑金折彎成形加工中主要應(yīng)用的工藝技術(shù)之一。

圖1 壓低折彎所需的上、下模

鈑金折彎成形加工常見缺陷及原因分析

鈑金折彎時，由于受原材料特性、零件屬性、操作流程等方面因素影響，使得鈑金折彎成形加工中存在多種缺陷，在常見缺陷之中，折彎回彈、折彎裂紋、折彎壓痕等缺陷表現(xiàn)得非常明顯，本文將針對折彎回彈、折彎裂紋、折彎壓痕這三種缺陷展開探討，并制定相應(yīng)的解決措施。

折彎回彈

折彎成形加工過程中，當板材中性層受壓出現(xiàn)彈性變形時，中性層內(nèi)外就會產(chǎn)生塑性變形，折彎件成形后去除折彎壓力，其尺寸和形狀與模具的尺寸和形狀產(chǎn)生一定程度的偏差，這就是鈑金折彎成形加工中產(chǎn)生的回彈現(xiàn)象。鈑金折彎成形加工時若出現(xiàn)回彈現(xiàn)象，則必然會使零件的精度受到影響，導致零件無法正常使用，故應(yīng)該采取有效措施加以控制。

折彎裂紋

折彎成形加工過程中，當板料出現(xiàn)彎曲時，彎曲表面會形成拉伸變形量，當拉伸變形量在材料本身具有的拉伸極限值之上時，就可能產(chǎn)生折彎裂紋。由于對零件彎曲角度以及彎曲半徑具有較高的要求，所以折彎裂紋一般出現(xiàn)在彎曲截面中間部位或折彎位置兩側(cè)端面附近，出現(xiàn)在折彎線直角附近位置也比較常見。折彎裂紋產(chǎn)生的原因主要有以下四個方面：一是通過沖裁或剪切下料的零件，其斷面質(zhì)量一般比較差，并存在硬化、毛刺等情況；二是原材料在進行軋制時所產(chǎn)生的纖維組織具備一定的方向性，導致材料物理性能和力學性能出現(xiàn)異常情況，當折彎線方向與材料軋制方向平行時便會造成折彎裂紋；三是當折彎半徑比較小時，彎曲表面產(chǎn)生的塑性變形便會增大；四是受折彎工藝選用不合理或是操作不合理所致。以上四個方面都容易導致折彎裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)采取措施加以控制。

折彎壓痕

折彎成形加工過程中，受折彎機上下胎具和設(shè)備壓力作用的影響，會造成鈑金件與其接觸面不可避免地存在不同程度的壓痕，如圖2 所示。通常來講，并未對鈑金件表面粗糙程度有較高要求，輕微壓痕不會對零件的使用性能產(chǎn)生影響，但若零件材質(zhì)特殊或是對零件外觀有較高要求，則需要采取有效措施對折彎壓痕進行預(yù)防。

圖2 折彎壓痕

鈑金折彎成形加工缺陷的解決措施

折彎回彈的解決措施

針對折彎回彈應(yīng)采取以下措施：①折彎變形時，板材的彈性變形越大，彎曲造成的回彈量就越大，因此應(yīng)該在折彎前將板材進行退火處理，特別是針對已經(jīng)冷作硬化的一些材料，需要對板料內(nèi)部應(yīng)力組織進行改善，從而使加工時產(chǎn)生的回彈得以適當解決。②鈑金折彎加工成形后，受板材彈性變形影響折彎件會有所恢復，折彎內(nèi)徑和角度會比理論值增大，因此可以適當增大折彎過程中的變形尺寸來減少回彈。③使用小內(nèi)徑上模進行多次點彎成形，通過多次折彎變形減少或消除回彈。

折彎裂紋的解決措施

針對折彎裂紋應(yīng)采取以下措施：①對模具間隙以及均勻度進行調(diào)整，從而使沖裁、剪切的斷面質(zhì)量得到提升，從而保證斷面光潔、平直，不會出現(xiàn)毛刺和裂紋等；②以原材料軋制的方向為依據(jù)，使用套料軟件合理排料，若折彎方向與原材料紋路方向相同，其折彎半徑最小值可適當增大，若折彎方向與原材料紋路方向垂直，其折彎半徑最小值可適當減小，原材料紋路方向與折彎線之間的夾角一般應(yīng)該在60°左右，最小在30°以上；③多道折彎邊相交的位置，在允許的條件下應(yīng)該布置止裂孔，且止裂孔大小應(yīng)該大于或等于原材料厚度外加折彎內(nèi)徑，折彎線直角處需要增加止裂槽時，其止裂槽的寬度一般需要大于2倍原材料厚度外加折彎內(nèi)徑，如圖3 所示；④按照時間節(jié)點要求對折彎工藝裝備進行潤滑和保養(yǎng)，從而減少流動阻力。

圖3 設(shè)置止裂槽避免折彎裂紋

折彎壓痕的解決措施

針對折彎壓痕應(yīng)采取以下措施：①加長上模胎具，并對模具端頭的圓角半徑進行加大處理；②將下模胎具的槽口寬度在條件允許的情況下適當增大，進而在折彎成形后鈑金件內(nèi)徑變大，使下模槽口擠壓工件情況得以減輕，如圖4 所示；③將下模設(shè)計成滾軸式V 形模，如圖5 所示，下壓上模時一般會使板材以帶動的方式進行旋轉(zhuǎn)，從而使工件同下模之間保持充分、全面的接觸，有效地避免了折彎壓痕的出現(xiàn)；④在板料上部和下模位置加墊厚度為0.1 ～0.5mm 的橡膠皮或無壓痕膜，如圖6 所示，避免或減少折彎壓痕。

圖4 可調(diào)節(jié)下模槽口的下胎

圖5 滾軸式V 形模

圖6 無壓痕膜

結(jié)束語

綜上所述，在鈑金折彎成形加工工藝的應(yīng)用過程中，較為容易出現(xiàn)的缺陷包括折彎回彈、折彎裂紋、折彎壓痕等。這些工藝缺陷容易使鈑金成品的質(zhì)量和外觀受到影響，從而造成零件存在較高的不合格率，為了保證鈑金折彎加工工藝實施的穩(wěn)定性，提升產(chǎn)品品質(zhì)，必須針對這些缺陷采取有效措施，以保證零件合格率的提升。