钢箱梁 U 肋的冷弯成型以 "精准控制、高效稳定" 为核心,通过模具设计、参数优化和质量管控实现高精度加工。以下从材料选择、工艺实施、质量控制三方面展开分析。
一、材料与模具适配性
U 肋常用 Q345q 或 Q370q 低合金高强钢,需满足 GB/T 714 标准,屈服强度≥345MPa,延伸率≥21%。板材厚度通常为 6-12mm,宽度根据 U 肋展开尺寸确定(如 U300 型展开宽度约 700mm)。模具设计需匹配材料性能:
折弯模具:采用缺口部与加强部组合结构,缺口部倾斜下槽面避免成型干涉,加强部通过焊接补强提升模具强度。
辊弯模具:多道次辊压成型时,辊距按板厚调整(如 8mm 板辊距约 150mm),辊径选择需平衡成型力与表面质量,常用 φ120-160mm 辊轴。
二、成型工艺参数控制
折弯工艺:
采用液压折弯机,压头行程精度≤0.1mm,弯曲角度通过伺服系统控制(如设计角度 76.9°,实际偏差≤±0.5°)。
分两次折弯成型:首次预弯至 30°,二次成型至最终角度,避免应力集中导致裂纹。
辊弯工艺:
连续辊压成型速度 6-30m/min,道次分配遵循 "小角度递增" 原则(如每道次弯曲 5-10°),总道次 8-12 次。
热锻辅助工艺:对边部进行感应加热(温度 350-400℃),降低变形抗力,同时形成坡口形状,焊接面积提升 3 倍。
回弹控制:
采用反向弯曲技术,终成型后施加 0.5-2° 过弯补偿,配合压紧辊消除盲角变形。
有限元模拟优化工艺参数,如 QP980 钢在 350℃辊弯时回弹角度最小。
三、质量检测与缺陷预防
尺寸精度:
开口宽度偏差 ±1mm,肢高偏差 ±2mm,直线度≤L/1000(L 为长度)。采用激光跟踪仪逐件检测,关键尺寸合格率≥98%。
表面质量:
弯曲区域不得有裂纹、分层,表面粗糙度 Ra≤12.5μm。采用 10 倍放大镜检查,微裂纹长度>2mm 需报废。
内部性能:
弯曲后进行超声波探伤,检测内部应力分布。某项目通过红外测温控制层间温度≤200℃,减少残余应力。
典型案例:
厦门第二东通道工程采用 "热锻 + 冷弯" 工艺,U 肋成型后焊接面积增大,疲劳性能提升 30%,现场栓焊结合连接合格率达 99%。
山西某生产线通过智能套料系统,材料利用率提升至 85%,单条生产线日产能达 50 吨。
四、设备与工装应用
辊弯生产线:配置矫平机(7 辊矫平)、成型机组(19 架次)和在线切割装置,实现从开卷到定尺切断的全流程自动化。
润滑工艺:采用水性弯管脂,无闪点、易清洗,可通过自动工具涂抹,减少模具磨损并提升成型表面质量。
智能检测:集成激光测径仪和图像采集系统,实时监测 U 肋曲率半径和弧长,偏差>0.5mm 时自动调整轧辊间距。