1.0什么是板材轧制？
板材轧制是一种金属成型工艺，将扁平的金属板材制成圆柱形、圆锥形、椭圆形或其他弯曲形状。轧制过程是将板材通过一系列辊子施加连续且可控的压力，逐渐将材料弯曲成所需的几何形状。
该工艺广泛应用于压力容器、油气管道、船体、结构梁柱以及工业设备外壳的制造。板材轧制以其高效、一致性和成型能力而闻名，是许多重型制造应用中的首选方法。
1.1常见的卷板机类型
| 类型 | 特点与应用 |
| 金字塔型板材卷 | 设计简单，适合中厚板材的标准轧制 |
| 三辊对称 | 广泛用于一般工业需求；提供成本和性能的平衡 |
| 四辊卷板机 | 精度更高；可一次性实现自动预弯和滚压 |
| 数控卷板机 | 非常适合大批量、可重复的工作；允许可编程控制 |
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1.2板材轧制的优势
- 高效生产
自动轧制比手动成型更快、更一致的结果。 - 节省材料
减少浪费并保持材料的完整性和连续性 - 多种材料兼容性
适用于钢、不锈钢、铝、铜、钛和各种合金。 - 高精度和一致性
能够严格控制板材整个长度上的曲率和复杂轮廓。 - 增强结构完整性
最大限度地减少焊接和接头的需要，提高整体强度和抗压能力。 - 形状灵活性
不仅能够形成简单的圆柱体，还能形成圆锥体、双曲面和其他高级几何形状。 - 重载能力
适用于轧制船舶、能源系统和工业机械中使用的厚板和大直径部件。
2.0板材轧制技术概述：方法与应用
2.1初始夹送轧制（初始夹送弯曲）
优点：
- 适用于多种材料，包括碳钢、不锈钢、铝和钛
- 设备成本较低，操作简单
- 高精度和可重复性，非常适合批量生产
缺点：
- 无法一次性预弯两端
- 不适用于极厚或极宽的板材
- 需要手动翻转板，增加处理步骤
2.2四辊轧板机
四辊卷板机比三辊卷板机更先进，其特点是上下主辊以及两个呈菱形排列的可调节侧辊。中心辊负责送料和加压，侧辊则辅助板材两端的成型和预弯。
优点：
- 单一设置即可实现两端预弯，无需翻转板材
- 能够处理更厚、更宽的材料
- 成型精度高，适合复杂形状
- 通过最大限度地减少材料处理来提高生产效率
缺点：
- 设备成本较高
- 结构较为复杂，需要熟练的操作
2.3 变几何轧制
该技术采用金字塔式三辊结构，辊轴位置可调，可形成圆柱体、椭圆体、圆锥体和其他复杂形状。非常适合加工不锈钢和钛合金等高厚度、高强度材料。
优点：
- 支持多种几何轮廓
- 可轧制厚度达 6 英寸（约 150 毫米）的板材
- 精度高，适合定制和高端制造
缺点： - 昂贵的设备
- 设置复杂，需要先进的维护和控制系统
2.4 双辊轧制（简易型）
双辊机 使用上下辊夹紧并通过施加压力弯曲薄金属板。它们通常用于轻质材料的小批量成型。
优点：
- 结构简单、成本低
- 适用于中小型零件的初步成型
缺点：
- 精度有限
- 不适用于厚板或复杂结构
3.0板材轧制工艺：金属弯曲的分步指南
板材轧制是将扁平金属板材成形为弧形或圆柱形部件的关键工序。以下是一份简明扼要的指南，可帮助您实现精准、高质量的折弯效果：
步骤1：材料准备
选择符合设计要求的板材，包括曲率、厚度和强度。清洁板材表面，去除锈迹、油污和污染物，以确保最佳的轧制质量。
第 2 步：机器设置
根据板材厚度和目标弯曲半径调整辊缝和辊位。固定设备设置，确保轧制过程稳定、安全。
步骤 3：插入板
将金属板放置在上下滚轮之间。准确对齐并正确居中。
步骤4：预弯
降低上辊，使其与板材初步接触，并施加适度压力，使其略微弯曲。这可以减少主成型过程中的回弹。
步骤5：主轧制
将上辊调整至目标半径，并启动轧机。轧辊协同工作，持续施加压力，使板材定型。实时监控整个过程，确保变形均匀，避免材料应力过大。
步骤 6：多道次轧制（如果需要）
对于较厚的板材，应进行多次压延。每次压延后，调整上辊，使其逐渐接近所需的曲率。
步骤7：质量检验
成型后停止机器，检查是否有裂纹、变形或尺寸偏差。测量曲率半径，以验证是否符合设计规范。
步骤8：后期处理
如有需要，进行边缘修整、表面精加工或材料调整。小心取出工件，避免二次变形。
3.1工艺设计和质量控制中的关键考虑因素
- 材料选择：确保板材厚度、强度和延展性满足工艺和结构要求
- 表面和边缘准备：成型前去除氧化层、毛刺和残余应力
- 平坦区域消除：使用精确的预弯和过度弯曲技术来消除直端
- 机器校准：适当设置滚压、进给速度和路径参数
- 回弹补偿：允许材料回弹，特别是铝和其他弹性合金
- 焊缝管理：将焊缝远离应力集中区或计划焊后热处理
- 检查和测试：执行尺寸测量、表面检查和曲率误差评估
4.0板材轧制的三个关键阶段：预弯、轧制和后弯
4.1 预弯
预弯是在板材进入主轧制阶段之前，对板材边缘进行的初始弯曲操作。通过略微抬起板材边缘，可以使材料在轧制过程中更好地顺应轧辊曲率，从而避免成形后出现平头或几何不对称的情况。
4.2预弯工艺
预弯通常在卷板机上通过以下步骤进行：
- 板材被夹在多个卷筒之间；
- 通过调节上下辊之间的间隙，在板材完全进入主成型区之前对边缘施加初始压力；
- 随着辊的旋转，边缘逐渐弯曲到所需的预弯半径。
预弯后，板材边缘与卷圆弧的对齐更加平滑，最大限度地减少了接缝间隙，为后续的焊接或连接提供了理想条件。
4.3预弯的重要性
- 提高成型精度：控制边缘曲率，确保平滑连续的圆形；
- 防止边缘变形：避免板材末端出现平坦区域或错位；
- 增强关节质量：实现平滑的端到端对准，以便于焊接和组装；
- 确保结构一致性：均匀分布弯曲力并防止局部应力集中。
4.4滚动
轧制是成形工艺的核心阶段。在此步骤中，金属板材通过一组（或多组）轧辊，逐渐弯曲成所需的弧形或圆柱形。关键控制参数包括：
- 辊压力：调整上下辊之间的间隙；
- 进给速度：材料进给与变形同步；
- 卷筒配置：根据零件尺寸和形状，选择三辊、四辊或可变几何设置。
通过连续、渐进的弯曲，材料发生塑性变形，直到达到目标曲率。
4.5弯曲后
主轧制工序结束后，可能仍存在轻微回弹或端部不规则现象。为了纠正这些问题并进一步提高几何精度，通常会进行后弯曲操作：
- 卷起的板材以反向方式重新送入卷筒；
- 使用对称压力进行微调，以确保轮廓完全圆润；
- 末端边缘经过精炼，以提高平整度和均匀性。
此步骤在压力容器、圆柱形罐或大型风塔部分等高精度应用中尤为关键。
5.0三辊卷板机工艺流程：单夹持操作
这是最常见的机器类型。然而，它需要两次插入板材，对两端进行预弯，从而消除平边，并产生更紧密的接缝闭合。
步骤 1：第一端预弯
操作员将板材插入上辊和其中一个下辊之间，并将其固定到位。然后，第三个辊（后弯曲辊）沿对角线向上移动到上辊施加压力，在板材前缘形成所需的弯曲半径。
步骤2：第二端预弯和滚压
弯曲第一端后，取出板材，旋转180°，然后重新插入以预弯第二端。轧制过程持续进行，直到板材完全形成圆柱形壳体。
笔记：建议预弯的最大厚度或宽度通常为机器额定容量的75%。对于较窄的板材，允许厚度可能会增加。请咨询设备制造商，了解具体应用指南。
6.0四辊卷板机工艺流程
四辊卷板机采用全自动和单道次卷板方式，精度更高，操作更简便。典型工艺流程包括：
- 将金属板与前辊平行且成直角放置；
- 以预设的压力将板材夹在上下辊之间；
- 将纸张向后送入滚筒之间，直到仅剩下最小的直端；
- 升起侧辊，弯曲前缘（预弯）；
- 继续旋转夹紧辊，将板材卷成圆形；
- 降低前辊并升高对侧辊；
- 旋转壳体以完成圆柱形；
机器通过不断向前送入板材来自动校正并最终确定圆度，直到达到所需的几何形状。
7.0中厚板轧制关键技术
板材轧制是核心的金属成形工艺，融合了工程技术与实践经验。中厚板轧制的成功不仅取决于设备性能，还取决于对材料的深入了解和精准的控制。以下技术至关重要：
7.1预弯处理
在主轧制之前对板材两端进行预弯，可以消除板材起始和结束处的平坦区域。这有助于形成连续的弧形，并避免应力集中或薄弱点。通常使用专用轧辊来实现整个板材的一致曲率。
7.2设备选择：3 卷 vs. 4 卷
- 三辊机:配备两个下辊夹紧装置和一个上辊弯曲装置。适用于中厚板材的通用成型。
- 四辊机：提供更高的精度和自动化程度。非常适合高公差要求以及成型复杂曲线或锥体。
7.3冷轧与热轧
- 冷轧：室温下进行。保持材料强度、表面光洁度和尺寸平整度。适用于薄板或公差较小的部件。
- 热轧:在高温下进行。降低屈服强度，使厚板更容易成型。适用于大型压力容器和结构应用。
7.4渐进式轧制（逐步弯曲）
为了达到所需的曲率，通常需要多次滚压。增量滚压是指每次滚压时逐渐增加滚压压力。这种技术可以最大限度地减少应力集中，提高形状精度，并改善结构完整性。
