1、波紋板的輥壓成形技術
波紋管由波紋板分片彎曲連接成形,波紋板制造一般采用板料卷輥壓成形,輥壓孔型系統有連續成形系統和專用孔型系統。目前生產波紋板應用最廣泛的是連續成形系統,即首先彎中心波,然后彎相鄰波,最后彎邊波。該孔型系統的優點為輥耗最低,其缺點為工件易出現橫向彎曲和扭曲。專用孔型系統主要用于生產波紋板,在開始階段先預彎出弧形波,再將其鐓壓成形,該方法保證各彎角處金屬減薄最輕。其缺點為輥耗高,對成形設備和材料要求高。
項目組根據多年的研究和產品開發經驗,將上述兩種孔型系統進行了整合,充分吸取了兩種成形方法的優點,克服了成形過程中經常出現的橫向彎曲、扭曲和邊波等缺陷。經試驗驗證,該成形系統能很好地實現寬幅板類產品輥壓成形。
項目組近年來對寬幅板類輥壓工藝進行了較系統的研究,與長春軌道客車合作建立了常用輥壓板材性能數據庫,該數據庫包含SUS301L-ST、SUS301L-HT、SUS301L-DLT、太鋼00Cr12Ni、05CuPCrNi、09CuPCrNi、08F、Q235、Q345、Q610等材料各項力學性能,該數據庫的建立,為輥壓工藝的開發和有限元數值模擬研究奠定了基礎。
在輥彎過程中常常遇到一些問題,如袋形波、邊波、劃痕、翹曲、裂紋、回彈、斷面形狀畸變等。針對上述缺陷的產生,項目組結合長春軌道客車不銹鋼車體波紋頂板和波紋地板開發項目,利用有限元模擬研究了波紋板類產品輥壓變形過程,計算了角部節點輥壓應變分布,分析了缺陷產生的原因和解決辦法。
板材橫向,即寬度方向,在彎曲角部位附近,應變變化大,并有明顯的峰值,而在底部部位應力均勻分布,因此應變主要集中在彎曲角附近的變形區域。板材的縱向變形主要集中在變形區和變形過渡區,反映在彎曲部位,變形量較大,但處于彈性變形范圍,即板材在縱向上存在彈性拉伸變形,該應變的存在,將引起型材縱向彎曲和斷面形狀畸變。
總的來說,橫向應變要大于縱向應變,說明變形主要發生在橫向即板材的寬度方向,在冷彎成形中,摩擦是重要的影響因素,利用有限元模擬了摩擦系數對冷彎成形的影響。如當摩擦系數為0.2時,在冷彎過程中出現粘輥的現象,把摩擦系數調整為0.1后,板材被冷彎后就沒有異常的粘輥和網格畸變的現象。從上述分析可以看出,輥型表面狀態對工件的扭曲具有較大的影響。
2、輥壓成形技術在波紋板成形中的應用
輥壓成形就是通過依次排列配置的數組成形軋輥把卷材、帶材或剪板等金屬坯板或金屬帶不斷地進行橫向彎曲,將平整的原板壓制成特定的斷面形狀的鋼材,如管材、型材、板材、槽鋼等的加工成形法。這種成形方法適于斷面形狀均勻,長尺寸的各種產品大量生產,與成型機同步的切斷機、壓力機、焊接機可以同時對產品所需長度切斷加工、穿孔加工、壓紋加工、焊接加工、縱向彎曲加工等輔助加工,從而能夠極大地提高生產率。
輥壓成形技術非常適合于波紋板和波紋管的生產,這種成形方式可以提高波紋板的成形精度,有效克服回彈的問題,而且同一套設備和輥片可以加工不同規格的波紋板,在大大節約了成本的同時,還可以提高生產率。以下簡單介紹項目組近年來在波紋板輥壓方面的工作:
1)與長春軌道客車合作,開發了軌道客車不銹鋼波紋地板和頂板產品。該項目同時對北車集團用12種常用板材進行了性能測試,建立了材料性能數據庫。波紋板材料:301系列不銹鋼,材料厚度0.6mm。
2)與南海力豐集團合作,開發了集裝箱側板產品,生產速度為18m/mim。
3)與南海力豐集團、長沙金迪集團合作,開發了鋼波紋板橋涵制品,該生產線利用一套輥片,生產3mm、5mm和8mm三種厚度的波紋板,并利用彎曲專機實現波紋管分片裝的制備。
3、鋼波紋板在城市排水管道中的應用
近年來,隨著城市化建設進程的加快,在現代的城市中城市排水設施也逐步得以完善,排水系統的排水能力和排水標準不斷提高,但是因各種原因,在現代的城市排水系統中污水外溢現象還時有發生,所以如何提高排水系統的功能及防止排水管道堵塞,已成為一個重要問題擺在我們面前。
隨著中國的經濟迅速發展,城市化建設經常也明顯加快,大量人口涌入城市,使得城市的排水需求不斷增加,因此建立一個完善的城市給排水系統意義重大。城市排水系統作為市政公用設施的重要組成部分同城市的市容環境和市民的生活有著密切關系。
近年來,中國災難性天氣頻發。究其原因是城市排水管道,作為城市污水和雨水排除處理的最基本的工程設置,在雨季沒能發揮有效的排水作用,直接威脅到了整個城市人們的生活和生命財產安全。傳統的城市排水管道大多采用混凝土排水管材,基礎不實,下沉不均勻,管道接口質量差,造價高,管徑太小,容易發生堵塞和滲漏,排水能力太差。而使用聚氯乙烯雙壁波紋管材時,由于回填溝槽時填料中有較堅硬的石、磚等將管道破壞,甚至砸壞,造成泄漏。
面對傳統混凝土管材存在的這些缺點,人們不得不把目光轉向了鋼波紋板結構管道上來,鋼波紋板結構管道柔韌性好,強度高,造價低,施工工期短,生產效率高,易清污,抗腐蝕能力強,使用壽命可長達100年,這些鋼波紋板所特有的優勢完全可以幫助克服城市排水難題。況且目前中國在應用鋼波紋板結構管道上的技術已經趨于成熟,所以不存在技術問題。另外,目前鋼鐵工業產能嚴重過剩,尤其是板卷材,如果把波紋板結構管道大量應用到城市排水管道中來,既解決了當下排污問題和鋼鐵產能過剩問題,又能造福子孫后代。