钣金折弯成形加工中的常见缺陷及解决措施

2024-02-29张振胜张忠辉亢子龙中车大同电力机车有限公司

钣金与制作 2024年2期

文张振胜，张忠辉，亢子龙中车大同电力机车有限公司

钣金成形加工主要是根据金属材料本身具有的塑性特征对板材实施形状变形的一种加工手段，其加工对象一般为中薄板，涉及的工艺技术不胜枚举。在各种加工手段中，折弯工艺的应用非常广泛，并且钣金折弯成形加工也是行业研究的热门话题。钣金折弯成形加工工序不仅对企业生产计划产生直接影响，而且也关系着企业的经济效益，但在实施钣金折弯成形加工工艺过程中，经常会出现一些缺陷，导致钣金折弯成形加工的质量出现问题，并造成资源的浪费，因此，本文着重对这些常见缺陷进行探讨，并制定有效的解决措施进行预防，从而保证钣金折弯成形加工的顺利进行。

钣金折弯成形的主要工作原理

钣金折弯成形主要是通过对板材施加外力进而使板材实现弯曲成形的一种加工方法。折弯成形一般包括自由折弯和压低折弯，通过设备的上模位移调整到一定高度，将板材按照图纸标注的角度完成折弯变形，这种变形工艺就是自由折弯；使设备上模位移压到最低，将所需加工的板材在设备上、下模之间进行折压，这样的工艺方法就是压低折弯，压低折弯所需的上、下模如图1 所示。一般来说，自由折弯的工艺方法对机床设备以及胎模要求比较低，但折弯成形的物料产品呈现多样性特点，故这种工艺是钣金折弯成形加工中主要应用的工艺技术之一。

图1 压低折弯所需的上、下模

钣金折弯成形加工常见缺陷及原因分析

钣金折弯时，由于受原材料特性、零件属性、操作流程等方面因素影响，使得钣金折弯成形加工中存在多种缺陷，在常见缺陷之中，折弯回弹、折弯裂纹、折弯压痕等缺陷表现得非常明显，本文将针对折弯回弹、折弯裂纹、折弯压痕这三种缺陷展开探讨，并制定相应的解决措施。

折弯回弹

折弯成形加工过程中，当板材中性层受压出现弹性变形时，中性层内外就会产生塑性变形，折弯件成形后去除折弯压力，其尺寸和形状与模具的尺寸和形状产生一定程度的偏差，这就是钣金折弯成形加工中产生的回弹现象。钣金折弯成形加工时若出现回弹现象，则必然会使零件的精度受到影响，导致零件无法正常使用，故应该采取有效措施加以控制。

折弯裂纹

折弯成形加工过程中，当板料出现弯曲时，弯曲表面会形成拉伸变形量，当拉伸变形量在材料本身具有的拉伸极限值之上时，就可能产生折弯裂纹。由于对零件弯曲角度以及弯曲半径具有较高的要求，所以折弯裂纹一般出现在弯曲截面中间部位或折弯位置两侧端面附近，出现在折弯线直角附近位置也比较常见。折弯裂纹产生的原因主要有以下四个方面：一是通过冲裁或剪切下料的零件，其断面质量一般比较差，并存在硬化、毛刺等情况；二是原材料在进行轧制时所产生的纤维组织具备一定的方向性，导致材料物理性能和力学性能出现异常情况，当折弯线方向与材料轧制方向平行时便会造成折弯裂纹；三是当折弯半径比较小时，弯曲表面产生的塑性变形便会增大；四是受折弯工艺选用不合理或是操作不合理所致。以上四个方面都容易导致折弯裂纹的产生，应采取措施加以控制。

折弯压痕

折弯成形加工过程中，受折弯机上下胎具和设备压力作用的影响，会造成钣金件与其接触面不可避免地存在不同程度的压痕，如图2 所示。通常来讲，并未对钣金件表面粗糙程度有较高要求，轻微压痕不会对零件的使用性能产生影响，但若零件材质特殊或是对零件外观有较高要求，则需要采取有效措施对折弯压痕进行预防。

图2 折弯压痕

钣金折弯成形加工缺陷的解决措施

折弯回弹的解决措施

针对折弯回弹应采取以下措施：①折弯变形时，板材的弹性变形越大，弯曲造成的回弹量就越大，因此应该在折弯前将板材进行退火处理，特别是针对已经冷作硬化的一些材料，需要对板料内部应力组织进行改善，从而使加工时产生的回弹得以适当解决。②钣金折弯加工成形后，受板材弹性变形影响折弯件会有所恢复，折弯内径和角度会比理论值增大，因此可以适当增大折弯过程中的变形尺寸来减少回弹。③使用小内径上模进行多次点弯成形，通过多次折弯变形减少或消除回弹。

折弯裂纹的解决措施

针对折弯裂纹应采取以下措施：①对模具间隙以及均匀度进行调整，从而使冲裁、剪切的断面质量得到提升，从而保证断面光洁、平直，不会出现毛刺和裂纹等；②以原材料轧制的方向为依据，使用套料软件合理排料，若折弯方向与原材料纹路方向相同，其折弯半径最小值可适当增大，若折弯方向与原材料纹路方向垂直，其折弯半径最小值可适当减小，原材料纹路方向与折弯线之间的夹角一般应该在60°左右，最小在30°以上；③多道折弯边相交的位置，在允许的条件下应该布置止裂孔，且止裂孔大小应该大于或等于原材料厚度外加折弯内径，折弯线直角处需要增加止裂槽时，其止裂槽的宽度一般需要大于2倍原材料厚度外加折弯内径，如图3 所示；④按照时间节点要求对折弯工艺装备进行润滑和保养，从而减少流动阻力。

图3 设置止裂槽避免折弯裂纹

折弯压痕的解决措施

针对折弯压痕应采取以下措施：①加长上模胎具，并对模具端头的圆角半径进行加大处理；②将下模胎具的槽口宽度在条件允许的情况下适当增大，进而在折弯成形后钣金件内径变大，使下模槽口挤压工件情况得以减轻，如图4 所示；③将下模设计成滚轴式V 形模，如图5 所示，下压上模时一般会使板材以带动的方式进行旋转，从而使工件同下模之间保持充分、全面的接触，有效地避免了折弯压痕的出现；④在板料上部和下模位置加垫厚度为0.1 ～0.5mm 的橡胶皮或无压痕膜，如图6 所示，避免或减少折弯压痕。