本文首先分析了鈑金件彎曲中回彈和裂紋問(wèn)題的質(zhì)量控制，其次針對(duì)實(shí)際加工中常用的不銹鋼和鋁板兩種材料彎曲時(shí)的質(zhì)量控制進(jìn)行了闡述。

彎曲是指把板材、棒材、管材或型材加工成具有一定角度和形狀的零件的成形方法，是鈑金沖壓加工中的常見工序。一般說(shuō)來(lái)，彎曲工序需要保證鈑金件彎曲部位的圓角半徑、零件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸等幾大方面。實(shí)際加工中，鈑金件彎曲的質(zhì)量問(wèn)題最常見的為回彈，其次是裂紋，其他還包括翹曲、扭曲、尺寸偏移、孔偏移等問(wèn)題，本文主要針對(duì)加工產(chǎn)生最多的回彈和裂紋問(wèn)題進(jìn)行分析，并給出質(zhì)量控制措施。

鈑金零件彎曲質(zhì)量控制分析

鈑金件彎曲回彈質(zhì)量控制

彎曲成形過(guò)程中，毛坯在外載荷的作用下會(huì)產(chǎn)生塑性和彈性兩種形式的變形。一旦外部載荷撤除，產(chǎn)生的彈性變形會(huì)即刻消失，而塑性變形還能繼續(xù)保持。零件由于彈性變形的存在，形位尺寸會(huì)產(chǎn)生與加載方向相反的變形，這個(gè)變形就是回彈。回彈量的大小影響因素較為復(fù)雜，要確保回彈過(guò)程中的質(zhì)量控制，就要分析其影響因素。

⑴影響回彈的因素及控制對(duì)策

1)材料選擇

材料選擇取決于材料的力學(xué)性能，也就是說(shuō)，材料的屈服極限越高，彈性模量越小，則彎曲后回彈越大，加工硬化現(xiàn)象越嚴(yán)重，回彈量也越大。因此為防止材料對(duì)回彈的影響，工藝設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量選擇屈服點(diǎn)小、彈性模量大、硬化指數(shù)小的材料。

2)鈑金件的結(jié)構(gòu)

鈑金件彎曲時(shí)，相對(duì)彎曲半徑r/t，當(dāng)此數(shù)值較小時(shí)，零件內(nèi)、外表面切向變形的總應(yīng)變值較大，產(chǎn)生的彈性應(yīng)變就相應(yīng)減小，回彈量較小，反之則大。因此鈑金件彎曲時(shí)，相對(duì)半徑必須超出比例系數(shù)，但應(yīng)盡量選擇較小的系數(shù)值。此外，在確保鈑金件使用的前提下，可以在彎曲區(qū)域壓制加強(qiáng)筋，從而增加零件界面慣性力矩，從而抑制回彈的產(chǎn)生。

3)零件工藝性原因

鈑金件彎曲時(shí)，彎曲角度越大，變形區(qū)長(zhǎng)度越大，回彈角也越大；此外，實(shí)際生產(chǎn)中，施加的彎曲力越大，變形越大，則回彈量越小；最后，采用無(wú)底凹模進(jìn)行自由彎曲時(shí)，回彈量較大，反之采用校正彎曲時(shí)，模具采用V形件進(jìn)行校正，則回彈量較小。

針對(duì)以上因素，工藝可以利用回彈角的規(guī)律，在模具設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算好補(bǔ)償，在調(diào)試修模后，使彎曲件回彈得到補(bǔ)償。此外，模具在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以采用以下措施：其一，針對(duì)彎曲模凸模的根腳部位，可以設(shè)計(jì)成凸起的結(jié)構(gòu)，這個(gè)部位可以讓彎曲結(jié)束后，凸模的作用力更好地集中在彎曲部位，受到擠壓的零件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生切向的變形，緩解回彈的問(wèn)題；其二，針對(duì)彎曲模的凹模部分，可使用柔軟的橡膠材料或聚氨酯材料代替原有材料，其后調(diào)節(jié)凸模的壓入深度來(lái)保證回彈。

4)其他因素

彎曲件的回彈還受到零件形狀、板材厚度偏差、板材性能波動(dòng)、模具間隙和模具圓角半徑等多種因素的影響。

彎曲裂紋問(wèn)題及對(duì)策

鈑金件彎曲過(guò)程中，如果板材厚度較厚、彎曲半徑較小，且板材中毛刺較大的一面位于彎曲面的外側(cè)，如果板材本身的塑性不高，下料過(guò)程中毛坯會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的冷作硬化層，這些都會(huì)導(dǎo)致零件彎曲部位產(chǎn)生裂紋。針對(duì)此問(wèn)題，彎曲過(guò)程中可以在模具方面進(jìn)行改進(jìn)，適當(dāng)?shù)卦黾油鼓５膱A角半徑值。如果對(duì)彎曲尺寸沒(méi)有影響，彎曲內(nèi)側(cè)應(yīng)盡量使用毛刺的一面，對(duì)材料進(jìn)行熱處理增加塑性。此外，對(duì)于材料的纖維方向應(yīng)做好標(biāo)注，折彎的方向應(yīng)與纖維方向呈直角。

兩種常見材料鈑金件彎曲質(zhì)量控制措施

不銹鋼板彎曲質(zhì)量控制

不銹鋼材料是一種屈服點(diǎn)和硬度都較高的材料，很容易產(chǎn)生冷作硬化的效果，因此彎曲時(shí)有如下特征：第一，由于不銹鋼屬于高碳鋼，其導(dǎo)熱性能和延展率都比較低，因此彎曲變形的過(guò)程需要更大的外力，且回彈也更大；第二，較低的延展率讓不銹鋼材料零件的彎曲半徑R必須大于普通的碳鋼材料，否則彎曲處很容易產(chǎn)生裂紋；第三，由于不銹鋼材料本身容易產(chǎn)生冷作硬化，因此折彎時(shí)應(yīng)使用硬度較高的刀具，刀具材料一般選擇工具鋼、使用前進(jìn)行淬火熱處理，保證刀具硬度在60HRC以上，且表面粗糙度要保證在Ra3.2μm以內(nèi)。

因此，不銹鋼板材彎曲質(zhì)量控制要點(diǎn)如下：其一，單位尺寸下，不銹鋼板材厚度尺寸越大，彎曲角也應(yīng)盡量增加，所需的折彎力也越大，單邊的折彎余量也要增加，如此才能防止彎曲中產(chǎn)生裂紋等質(zhì)量問(wèn)題；其二，根據(jù)圖紙給出的材料厚度及彎曲半徑、彎曲角度，精確計(jì)算不銹鋼板材的展開尺寸，特別要注意材料的厚度公差范圍，保證折彎后的產(chǎn)品能夠滿足最終的彎曲精度要求，提高折彎的一次成形率；其三，由于不銹鋼材料的屈服強(qiáng)度大，回彈也較大。不銹鋼的回彈問(wèn)題確實(shí)是生產(chǎn)中的難題，跟很多原因有關(guān)。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，彎曲過(guò)程中若要保證角度到位，折彎時(shí)使用的刀具角度就應(yīng)小于實(shí)際彎曲角度。其次是材料的硬度，硬度越大，回彈越大。此外還和彎曲半徑與材料厚度比值有關(guān)，比值越大，回彈越大。不同牌號(hào)的不銹鋼的回彈也有差異，其中301比304回彈大，相同前提下，304回彈比301小2度。最后，還有成形方式的差異也會(huì)導(dǎo)致回彈的不同，一步成形的回彈比多次成形的回彈要大?；貜椫悼稍谠嚹：笮拚⒁饷看位貜椨薪嵌然貜椇桶霃交貜?，實(shí)際生產(chǎn)中要保證彎曲質(zhì)量，應(yīng)具體情況具體分析。

鋁板彎曲質(zhì)量控制

鋁板彎曲后的回彈問(wèn)題不再贅述，但如果彎曲過(guò)程中開裂問(wèn)題比較明顯，或者彎曲后通過(guò)陽(yáng)極氧化的表面處理就爆裂，首先與鋁板的硬度有關(guān)，如果鋁板硬度太高，就很容易開裂，比如我們公司常用到的T狀態(tài)鋁板。那么就要預(yù)先熱處理到O狀態(tài)，熱處理的方式有退火和淬火，其區(qū)別在于淬火后的零件需要在四小時(shí)內(nèi)完成彎曲，否則空氣中的時(shí)效會(huì)使得材料恢復(fù)成硬狀態(tài)；而退火后的材料一直為軟狀態(tài)。此外，在加工工藝上，淬火的難度大于退火。其次，是鋁板的厚度影響，材料厚度越厚，彎曲的加工難度越大，應(yīng)盡量運(yùn)用薄一點(diǎn)的鋁板。此外，彎曲R的大小也受到其影響，R角越大，加工難度越小。因此，在符合裝配要求的前提下，可適當(dāng)加大R數(shù)值。最后，鋁板的紋理方向，也就是我們平時(shí)所說(shuō)的纖維方向，彎曲方向要與纖維方向一致，不能平行。需要拉絲的鋁零件，在工序允許的前提下，最好是彎曲后再拉形，否則會(huì)添加彎曲開裂的概率。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在鈑金件彎曲的質(zhì)量控制方面，還有很多需要注意的地方，實(shí)際加工中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，參照標(biāo)準(zhǔn)，合理分析，從而做出質(zhì)量合格的零件。

——摘自《鈑金與制作》 2021年第12期