板材加工变形控制工艺的研究

邱文军，仝永平，冯喜凤，何晓格

（中车永济电机有限公司，山西 运城044502）

0 前言

随着现代工业的快速发展及板材加工工艺的日益成熟，为板材加工质量控制、性能保障提供了工艺技术保障。当前，板材加工工艺的技术要求日益提高，对加工成型的性能需求增多，板材加工变形的有效控制，成为加工工艺控制的重要内容。从研究来看，板材加工变形，是诸多因素综合作用的结果，实现工艺技术的有效控制，应建立系统化的工艺要素，保障板材加工质量，控制板材变形发生率。因此，本文立足板材加工板材变形的原因分析，就如何提高工艺控制，做了如下具体阐述。

1 板材加工变形的原因

随着板材加工工艺技术的不断发展及工艺技术的升级，提高了板材加工质量，也保障了板材性能。但是，在特殊环境及工艺要求之下，板材加工变形的发生，直接影响到加工质量，也不利于板材性能的有效构建。如图1 所示，是某板材加工过程中的变形情况，从变形原因分析主要有以下两个方面。

1.1 工艺技术原因

在板材加工中，工艺技术的有效构建，直接关系到板材的加工质量。在轧制成型过程中，由于受压力等的影响，导致板材成型中，受力不均、板材轧制过薄，进而导致板材出现变形等情况。如图2 所示，是轧制成型过程图。轧制过程的受力是一个复杂过程，塑性变形的不可预测性，也是导致板材加工出现变形的重要原因，需要在加工中有效控制。因此，在板材加工成型中，由于工艺技术的系统性，要求做好工艺技术控制，这是避免板材加工变形的重要基础。

图2 轧制成型过程图

1.2 板材材料原因

板材加工变形中，材质也是重要原因之一。一方面，在加工硬化中，由于材质不佳，则会在内部应力的作用之下，极易出现组织应力不均，而导致板材出现变形。如图3 所示，是板材材料内部应力分布图，从中可以知道，在轧制受力中，出现两端受力大、中间受力小情形，进而导致如图1（b）中变形情况，这也与轧制的方向等因素有关。因此，板材材质也是影响加工质量的重要原因，需要针对材质特点，合理选择轧制成型的预应力控制，这是保障加工成型质量的关键。

图3 材料内部应力分布图

2 板材加工变形控制工艺的实现策略

板材加工变形控制工艺的实现应针对变形原因，并且从工艺技术层面，不断地提高控制水平，降低变形发生率。在笔者看来，变形控制工艺的实现，关键在于工艺技术、板材材质及加工区域选择等方面，全面落实变形控制工艺的实施。因此，具体而言，变形控制工艺落实可从以下几点展开：

2.1 提高工艺技术，保障加工质量

在板材加工中，工艺技术的有效提高，是确保加工质量的重要基础。一方面，要强化工艺技术有效落实，提高板材加工质量，防范板材加工变形等问题的发生；另一方面，要立足加工工艺要求以及板材加工性能特点，合理选择加工工艺技术，这是有效避免板材加工变形的重要基础。如，在加工时，可以采用对称铣削，实现对余量的有效削除，并且基于零部件的结构需求，实现对结构的有效控制。因此，板材加工变形控制涉及面广，但基础在于工艺技术的控制，在技术落实中科学提高加工质量，避免加工变形。

2.2 针对板材材质，合理选择工艺

在整个加工过程中，板材材质尤为重要，这直接关系到加工工艺的选择以及工艺技术的控制。一般情况之下，针对板材加工用途，合理选择工艺技术，通过材质性能的有效构建，保障加工质量。如图4 所示，是基于区域分割加工图。从图可以知道，针对板材过薄导致变形问题，通过针对板材加工零部件的结构纹理进行分区域加工，这样不仅可以保障板材加工的质量需求，同时也可以避免加工变形。在如图4 所示的加工状态之下，基于N 个区域链下的加工模式，能够更好地从N 个单面板型控制中中，保障了整个板材加工质量。

图4 基于区域分割加工图

2.3 合理选择刀具，科学控制切削用量

板材加工对刀具的选择尤为重要，关系到加工质量。在实际当中，一是要针对板材的加工需求，选择刀具。如，在对防锈铝合金3A21-F 的加工中，由于其加工薄，且在高温加工环境之下，刀具的摩擦黏性增加，影响到加工质量，也会导致加工变形。为此，在加工工艺控制中，需要保障刀具锋利性的同时，也要满足材料的塑性需求；二是在切削量的科学控制中，应针对板材加工需求及加工性能特点，科学控制切削量，避免切削量过多，而导致板材不均，受力导致板材变形，影响到板材加工质量。

3 板材加工变形控制工艺的发展趋势

3.1 多点成形技术

在传统板材加工中，单点成形技术极易造成板材变形，影响板材加工质量。在多点成形技术的应用之下，能够在均匀受力加工面，通过整体加工技艺控制，保障了板材的整体完整性和平整度。多点成形技术将整体模具离散成一系列高度可调、规则排列的基本体，能够从基本点到整体面的实时控制，保障了板材成形的整体质量，有效控制板材加工质量。

3.2 激光成形技术

随着数控技术不断发展，板材加工工艺技术日益成熟，特别是对于金属薄板加工，其对成形工艺技术要求更高。激光成形技术作为一种新型加工技术，通过激光照射板料上表面，该处则会瞬间加热至高温，使板料产生与激光相反方向小弯曲。这此过程中，通过数字化控制，对反向弯曲角度精准控制，避免反向弯曲角度过大，造成板材变形，影响板材成形的整体质量，

3.3 冲压智能化技术

在智能时代，冲压智能化技术在板材加工中应用日益广范。在智能化控制技术的应用中，能够通过在线识别材料的性能参数，进而精准预测最优工艺参数，保障了冲压加工工艺质量。近年来，冲压智能化技术正向柔性加工系统层面发展，更加智能化的加工工艺技术，能够确保板材从加工参数设计到智能监测的全链式控制，极大地提高了板材加工质量。

4 结束语

综上所述，板材加工工艺技术的发展与升级，提高了板材加工质量，也实现了多样化的板材性能。本文研究得出，板材加工工艺变形是多方因素作用的结果，加工工艺技术、板材材质等，都是工艺控制的重要内容。板材加工变形控制工艺的实现，着力点在于工艺技术、板材材质及加工区域选择等的科学构建，确保板材加工质量，降低变形发生率。