滾卷是利用板料或型材作為毛坯在滾卷機上彎曲成型。板料滾卷工件的外形有圓柱形、圓錐形與變曲率形等,在厚度方向有等厚度的與變厚度的。這類工件的彎曲成型一般采用三輥滾彎機。型材滾彎工件的外形有等曲率與變曲率的兩種。型材的剖面有角材、“T”和“H”形型材等多種。型材的毛坯有擠壓的與板彎的兩種。這類零件的彎曲成型一般采用四輪滾彎機。
滾卷成型特點:滾卷成型時,板料置于滾卷機的上、下(側)輥之間,當上輥下降時,板料便受到彎曲力矩的作用而發生彎曲變形。由于上、下輥的轉動,通過與鋼板間的摩擦力帶動板料前后移動,使板料受壓位置連續不斷地發生變化,從而形成平滑的彎曲面,完成滾卷成型加工。
在滾卷成型過程中,板料彎曲變形的方式相當于壓彎時的自由彎曲。滾卷件的曲率,取決于輥與輥間的相對位置以及板料的厚度和其機械性能。依靠調整輥間的相對位置,可以將坯料彎曲成小于上輥曲率的任意曲率。由于存在有彎曲彈復,滾彎件的曲率不能等于上輥的曲率。滾彎成型方法的最大特點是通用性強,板材滾彎時一般不需要在滾板機上添加工藝裝備,型材滾彎只需作適用于不同剖面形狀、尺寸的滾輪即可。滾彎的缺點是生產率低和精度不夠高。
滾板機包括滾板機和型鋼滾彎機。由于滾彎加工多數為板坯料,而且滾板機只需添加一些工藝裝備,即可進行一般型鋼的滾彎,所以滾彎機以滾板機為主。滾板機的基本類型有:對稱式三輥滾板機、非對稱式三輥滾板機和四輥滾板機三種。
1.冷卷
板材在常溫狀態下進行卷制為冷卷成型。冷卷適用于薄板和中厚板卷制。
由于冷卷時回彈較為明顯,所以必須施加一定過彎量,如圖4-40所示。在達到所需過彎量后,還應在此曲率下來回滾幾次。高強度鋼板回彈量較大,為了減少回彈,最好在最終成型前進行一次回火處理。
在卷板機上可成型的最小圓筒直徑取決于上輥直徑,考慮到圓筒滾卷后的回彈,能滾卷的最小圓筒直徑約為上輥直徑的1.1~1.2倍。
滾卷成型過彎曲狀況,見圖4-40.
冷卷成型在操作上比較方便,曲率容易控制,加工成本低。但對較厚的板材進行滾卷,要求卷制設備功率較大,并極易產生冷作硬化現象。
2. 溫卷
將鋼板加熱到500~600℃再進行卷制稱為溫卷。
溫卷與冷卷相比,無疑被卷制的板材塑性會更好,可以減少冷卷斷裂和降低卷板機的成型負荷。與熱卷相比,可減輕由加熱產生的氧化皮對工件表面質量和卷板機成型輥的影響,并改善操作條件。溫卷的不足之處是成型后存在卷制引起的內應力,可根據產品的要求進行消除應力的熱處理。
由于溫卷的加熱溫度在再結晶溫度以下,因此溫卷仍屬于冷加工范疇。滾卷往往不可能一次成型,而多次滾卷無疑會產生加工硬化。當工件彎曲變形程度過大時,這種加工硬化現象更為明顯,以至于使工件的使用性能嚴重惡化。因此,冷卷成型允許彎曲半徑,不能以板材的最小彎曲半徑為界限,而應略大些,一般取板厚的20倍,否則應采用熱卷。
3. 熱卷
一般認為,鋼板的厚度大于或等于內徑的2.5%時,就應該采取熱卷。熱卷時的加熱溫度應根據鋼種來確定,一般為950~1100℃,同時加熱要均勻,成型要迅速,終止溫度不應低于700℃。
熱卷時可不必考慮回彈,對于閉合圓筒工件,滾卷到縱縫剛好閉合即可。為了防止熱卷時工件從卷板機上卸下而產生變形,工件在卷板機上應不斷滾動,直到工件表面的顏色發暗為止。工件在冷卻時應按圖4-41所示的狀態放置,當然也可以立放。
雖然熱卷可以避免加工硬化,減輕卷板機成型負荷,但同時也存在有諸多缺點,如熱卷溫度高給操作造成困難,工件表面氧化嚴重等。
滾卷成型工藝廣泛運用于圓形、弧形的彎曲成型加工中。隨著不銹鋼、復合板材的應用對滾卷成型的表面質量提出了更高要求。因此,合理選用滾卷設備,分析并采取相應措施,方可保證滾卷成型順利進行和滾卷后的成型質量。