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        板材加工變形控制工藝的研究

        2020-11-27 07:27:44邱文軍仝永平馮喜鳳何曉格
        裝備制造技術(shù) 2020年6期
        關(guān)鍵詞:工藝技術(shù)板材材質(zhì)

        邱文軍,仝永平,馮喜鳳,何曉格

        (中車永濟(jì)電機(jī)有限公司,山西 運(yùn)城044502)

        0 前言

        隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展及板材加工工藝的日益成熟,為板材加工質(zhì)量控制、性能保障提供了工藝技術(shù)保障。當(dāng)前,板材加工工藝的技術(shù)要求日益提高,對(duì)加工成型的性能需求增多,板材加工變形的有效控制,成為加工工藝控制的重要內(nèi)容。從研究來看,板材加工變形,是諸多因素綜合作用的結(jié)果,實(shí)現(xiàn)工藝技術(shù)的有效控制,應(yīng)建立系統(tǒng)化的工藝要素,保障板材加工質(zhì)量,控制板材變形發(fā)生率。因此,本文立足板材加工板材變形的原因分析,就如何提高工藝控制,做了如下具體闡述。

        1 板材加工變形的原因

        隨著板材加工工藝技術(shù)的不斷發(fā)展及工藝技術(shù)的升級(jí),提高了板材加工質(zhì)量,也保障了板材性能。但是,在特殊環(huán)境及工藝要求之下,板材加工變形的發(fā)生,直接影響到加工質(zhì)量,也不利于板材性能的有效構(gòu)建。如圖1 所示,是某板材加工過程中的變形情況,從變形原因分析主要有以下兩個(gè)方面。

        1.1 工藝技術(shù)原因

        在板材加工中,工藝技術(shù)的有效構(gòu)建,直接關(guān)系到板材的加工質(zhì)量。在軋制成型過程中,由于受壓力等的影響,導(dǎo)致板材成型中,受力不均、板材軋制過薄,進(jìn)而導(dǎo)致板材出現(xiàn)變形等情況。如圖2 所示,是軋制成型過程圖。軋制過程的受力是一個(gè)復(fù)雜過程,塑性變形的不可預(yù)測(cè)性,也是導(dǎo)致板材加工出現(xiàn)變形的重要原因,需要在加工中有效控制。因此,在板材加工成型中,由于工藝技術(shù)的系統(tǒng)性,要求做好工藝技術(shù)控制,這是避免板材加工變形的重要基礎(chǔ)。

        圖2 軋制成型過程圖

        1.2 板材材料原因

        板材加工變形中,材質(zhì)也是重要原因之一。一方面,在加工硬化中,由于材質(zhì)不佳,則會(huì)在內(nèi)部應(yīng)力的作用之下,極易出現(xiàn)組織應(yīng)力不均,而導(dǎo)致板材出現(xiàn)變形。如圖3 所示,是板材材料內(nèi)部應(yīng)力分布圖,從中可以知道,在軋制受力中,出現(xiàn)兩端受力大、中間受力小情形,進(jìn)而導(dǎo)致如圖1(b)中變形情況,這也與軋制的方向等因素有關(guān)。因此,板材材質(zhì)也是影響加工質(zhì)量的重要原因,需要針對(duì)材質(zhì)特點(diǎn),合理選擇軋制成型的預(yù)應(yīng)力控制,這是保障加工成型質(zhì)量的關(guān)鍵。

        圖3 材料內(nèi)部應(yīng)力分布圖

        2 板材加工變形控制工藝的實(shí)現(xiàn)策略

        板材加工變形控制工藝的實(shí)現(xiàn)應(yīng)針對(duì)變形原因,并且從工藝技術(shù)層面,不斷地提高控制水平,降低變形發(fā)生率。在筆者看來,變形控制工藝的實(shí)現(xiàn),關(guān)鍵在于工藝技術(shù)、板材材質(zhì)及加工區(qū)域選擇等方面,全面落實(shí)變形控制工藝的實(shí)施。因此,具體而言,變形控制工藝落實(shí)可從以下幾點(diǎn)展開:

        2.1 提高工藝技術(shù),保障加工質(zhì)量

        在板材加工中,工藝技術(shù)的有效提高,是確保加工質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。一方面,要強(qiáng)化工藝技術(shù)有效落實(shí),提高板材加工質(zhì)量,防范板材加工變形等問題的發(fā)生;另一方面,要立足加工工藝要求以及板材加工性能特點(diǎn),合理選擇加工工藝技術(shù),這是有效避免板材加工變形的重要基礎(chǔ)。如,在加工時(shí),可以采用對(duì)稱銑削,實(shí)現(xiàn)對(duì)余量的有效削除,并且基于零部件的結(jié)構(gòu)需求,實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的有效控制。因此,板材加工變形控制涉及面廣,但基礎(chǔ)在于工藝技術(shù)的控制,在技術(shù)落實(shí)中科學(xué)提高加工質(zhì)量,避免加工變形。

        2.2 針對(duì)板材材質(zhì),合理選擇工藝

        在整個(gè)加工過程中,板材材質(zhì)尤為重要,這直接關(guān)系到加工工藝的選擇以及工藝技術(shù)的控制。一般情況之下,針對(duì)板材加工用途,合理選擇工藝技術(shù),通過材質(zhì)性能的有效構(gòu)建,保障加工質(zhì)量。如圖4 所示,是基于區(qū)域分割加工圖。從圖可以知道,針對(duì)板材過薄導(dǎo)致變形問題,通過針對(duì)板材加工零部件的結(jié)構(gòu)紋理進(jìn)行分區(qū)域加工,這樣不僅可以保障板材加工的質(zhì)量需求,同時(shí)也可以避免加工變形。在如圖4 所示的加工狀態(tài)之下,基于N 個(gè)區(qū)域鏈下的加工模式,能夠更好地從N 個(gè)單面板型控制中中,保障了整個(gè)板材加工質(zhì)量。

        圖4 基于區(qū)域分割加工圖

        2.3 合理選擇刀具,科學(xué)控制切削用量

        板材加工對(duì)刀具的選擇尤為重要,關(guān)系到加工質(zhì)量。在實(shí)際當(dāng)中,一是要針對(duì)板材的加工需求,選擇刀具。如,在對(duì)防銹鋁合金3A21-F 的加工中,由于其加工薄,且在高溫加工環(huán)境之下,刀具的摩擦黏性增加,影響到加工質(zhì)量,也會(huì)導(dǎo)致加工變形。為此,在加工工藝控制中,需要保障刀具鋒利性的同時(shí),也要滿足材料的塑性需求;二是在切削量的科學(xué)控制中,應(yīng)針對(duì)板材加工需求及加工性能特點(diǎn),科學(xué)控制切削量,避免切削量過多,而導(dǎo)致板材不均,受力導(dǎo)致板材變形,影響到板材加工質(zhì)量。

        3 板材加工變形控制工藝的發(fā)展趨勢(shì)

        3.1 多點(diǎn)成形技術(shù)

        在傳統(tǒng)板材加工中,單點(diǎn)成形技術(shù)極易造成板材變形,影響板材加工質(zhì)量。在多點(diǎn)成形技術(shù)的應(yīng)用之下,能夠在均勻受力加工面,通過整體加工技藝控制,保障了板材的整體完整性和平整度。多點(diǎn)成形技術(shù)將整體模具離散成一系列高度可調(diào)、規(guī)則排列的基本體,能夠從基本點(diǎn)到整體面的實(shí)時(shí)控制,保障了板材成形的整體質(zhì)量,有效控制板材加工質(zhì)量。

        3.2 激光成形技術(shù)

        隨著數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展,板材加工工藝技術(shù)日益成熟,特別是對(duì)于金屬薄板加工,其對(duì)成形工藝技術(shù)要求更高。激光成形技術(shù)作為一種新型加工技術(shù),通過激光照射板料上表面,該處則會(huì)瞬間加熱至高溫,使板料產(chǎn)生與激光相反方向小彎曲。這此過程中,通過數(shù)字化控制,對(duì)反向彎曲角度精準(zhǔn)控制,避免反向彎曲角度過大,造成板材變形,影響板材成形的整體質(zhì)量,

        3.3 沖壓智能化技術(shù)

        在智能時(shí)代,沖壓智能化技術(shù)在板材加工中應(yīng)用日益廣范。在智能化控制技術(shù)的應(yīng)用中,能夠通過在線識(shí)別材料的性能參數(shù),進(jìn)而精準(zhǔn)預(yù)測(cè)最優(yōu)工藝參數(shù),保障了沖壓加工工藝質(zhì)量。近年來,沖壓智能化技術(shù)正向柔性加工系統(tǒng)層面發(fā)展,更加智能化的加工工藝技術(shù),能夠確保板材從加工參數(shù)設(shè)計(jì)到智能監(jiān)測(cè)的全鏈?zhǔn)娇刂?,極大地提高了板材加工質(zhì)量。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,板材加工工藝技術(shù)的發(fā)展與升級(jí),提高了板材加工質(zhì)量,也實(shí)現(xiàn)了多樣化的板材性能。本文研究得出,板材加工工藝變形是多方因素作用的結(jié)果,加工工藝技術(shù)、板材材質(zhì)等,都是工藝控制的重要內(nèi)容。板材加工變形控制工藝的實(shí)現(xiàn),著力點(diǎn)在于工藝技術(shù)、板材材質(zhì)及加工區(qū)域選擇等的科學(xué)構(gòu)建,確保板材加工質(zhì)量,降低變形發(fā)生率。

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