鈑金折彎成形加工中的常見缺陷及解決措施

文 張振勝，張忠輝，亢子龍 中車大同電力機車有限公司

鈑金成形加工主要是根據金屬材料本身具有的塑性特征對板材實施形狀變形的一種加工手段，其加工對象一般為中薄板，涉及的工藝技術不勝枚舉。在各種加工手段中，折彎工藝的應用非常廣泛，并且鈑金折彎成形加工也是行業研究的熱門話題。鈑金折彎成形加工工序不僅對企業生產計劃產生直接影響，而且也關系著企業的經濟效益，但在實施鈑金折彎成形加工工藝過程中，經常會出現一些缺陷，導致鈑金折彎成形加工的質量出現問題，并造成資源的浪費，因此，本文著重對這些常見缺陷進行探討，并制定有效的解決措施進行預防，從而保證鈑金折彎成形加工的順利進行。

鈑金折彎成形的主要工作原理

鈑金折彎成形主要是通過對板材施加外力進而使板材實現彎曲成形的一種加工方法。折彎成形一般包括自由折彎和壓低折彎，通過設備的上模位移調整到一定高度，將板材按照圖紙標注的角度完成折彎變形，這種變形工藝就是自由折彎；使設備上模位移壓到最低，將所需加工的板材在設備上、下模之間進行折壓，這樣的工藝方法就是壓低折彎，壓低折彎所需的上、下模如圖1 所示。一般來說，自由折彎的工藝方法對機床設備以及胎模要求比較低，但折彎成形的物料產品呈現多樣性特點，故這種工藝是鈑金折彎成形加工中主要應用的工藝技術之一。

圖1 壓低折彎所需的上、下模

鈑金折彎成形加工常見缺陷及原因分析

鈑金折彎時，由于受原材料特性、零件屬性、操作流程等方面因素影響，使得鈑金折彎成形加工中存在多種缺陷，在常見缺陷之中，折彎回彈、折彎裂紋、折彎壓痕等缺陷表現得非常明顯，本文將針對折彎回彈、折彎裂紋、折彎壓痕這三種缺陷展開探討，并制定相應的解決措施。

折彎回彈

折彎成形加工過程中，當板材中性層受壓出現彈性變形時，中性層內外就會產生塑性變形，折彎件成形后去除折彎壓力，其尺寸和形狀與模具的尺寸和形狀產生一定程度的偏差，這就是鈑金折彎成形加工中產生的回彈現象。鈑金折彎成形加工時若出現回彈現象，則必然會使零件的精度受到影響，導致零件無法正常使用，故應該采取有效措施加以控制。

折彎裂紋

折彎成形加工過程中，當板料出現彎曲時，彎曲表面會形成拉伸變形量，當拉伸變形量在材料本身具有的拉伸極限值之上時，就可能產生折彎裂紋。由于對零件彎曲角度以及彎曲半徑具有較高的要求，所以折彎裂紋一般出現在彎曲截面中間部位或折彎位置兩側端面附近，出現在折彎線直角附近位置也比較常見。折彎裂紋產生的原因主要有以下四個方面：一是通過沖裁或剪切下料的零件，其斷面質量一般比較差，并存在硬化、毛刺等情況；二是原材料在進行軋制時所產生的纖維組織具備一定的方向性，導致材料物理性能和力學性能出現異常情況，當折彎線方向與材料軋制方向平行時便會造成折彎裂紋；三是當折彎半徑比較小時，彎曲表面產生的塑性變形便會增大；四是受折彎工藝選用不合理或是操作不合理所致。以上四個方面都容易導致折彎裂紋的產生，應采取措施加以控制。

折彎壓痕

折彎成形加工過程中，受折彎機上下胎具和設備壓力作用的影響，會造成鈑金件與其接觸面不可避免地存在不同程度的壓痕，如圖2 所示。通常來講，并未對鈑金件表面粗糙程度有較高要求，輕微壓痕不會對零件的使用性能產生影響，但若零件材質特殊或是對零件外觀有較高要求，則需要采取有效措施對折彎壓痕進行預防。

圖2 折彎壓痕

鈑金折彎成形加工缺陷的解決措施

折彎回彈的解決措施

針對折彎回彈應采取以下措施：①折彎變形時，板材的彈性變形越大，彎曲造成的回彈量就越大，因此應該在折彎前將板材進行退火處理，特別是針對已經冷作硬化的一些材料，需要對板料內部應力組織進行改善，從而使加工時產生的回彈得以適當解決。②鈑金折彎加工成形后，受板材彈性變形影響折彎件會有所恢復，折彎內徑和角度會比理論值增大，因此可以適當增大折彎過程中的變形尺寸來減少回彈。③使用小內徑上模進行多次點彎成形，通過多次折彎變形減少或消除回彈。

折彎裂紋的解決措施

針對折彎裂紋應采取以下措施：①對模具間隙以及均勻度進行調整，從而使沖裁、剪切的斷面質量得到提升，從而保證斷面光潔、平直，不會出現毛刺和裂紋等；②以原材料軋制的方向為依據，使用套料軟件合理排料，若折彎方向與原材料紋路方向相同，其折彎半徑最小值可適當增大，若折彎方向與原材料紋路方向垂直，其折彎半徑最小值可適當減小，原材料紋路方向與折彎線之間的夾角一般應該在60°左右，最小在30°以上；③多道折彎邊相交的位置，在允許的條件下應該布置止裂孔，且止裂孔大小應該大于或等于原材料厚度外加折彎內徑，折彎線直角處需要增加止裂槽時，其止裂槽的寬度一般需要大于2倍原材料厚度外加折彎內徑，如圖3 所示；④按照時間節點要求對折彎工藝裝備進行潤滑和保養，從而減少流動阻力。

圖3 設置止裂槽避免折彎裂紋

折彎壓痕的解決措施

針對折彎壓痕應采取以下措施：①加長上模胎具，并對模具端頭的圓角半徑進行加大處理；②將下模胎具的槽口寬度在條件允許的情況下適當增大，進而在折彎成形后鈑金件內徑變大，使下模槽口擠壓工件情況得以減輕，如圖4 所示；③將下模設計成滾軸式V 形模，如圖5 所示，下壓上模時一般會使板材以帶動的方式進行旋轉，從而使工件同下模之間保持充分、全面的接觸，有效地避免了折彎壓痕的出現；④在板料上部和下模位置加墊厚度為0.1 ～0.5mm 的橡膠皮或無壓痕膜，如圖6 所示，避免或減少折彎壓痕。

圖4 可調節下模槽口的下胎

圖5 滾軸式V 形模

圖6 無壓痕膜

結束語

綜上所述，在鈑金折彎成形加工工藝的應用過程中，較為容易出現的缺陷包括折彎回彈、折彎裂紋、折彎壓痕等。這些工藝缺陷容易使鈑金成品的質量和外觀受到影響，從而造成零件存在較高的不合格率，為了保證鈑金折彎加工工藝實施的穩定性，提升產品品質，必須針對這些缺陷采取有效措施，以保證零件合格率的提升。