不锈钢瓦楞形板是不锈钢宽幅型钢的一种,由于其形状如同顶上用瓦片铺成的行列隆起部分,故称为不锈钢瓦楞形板,如图5-37所示。
人们过去常见的“瓦楞(形)板”大都是用普通低碳钢,也就是非合金钢材料制成的(见图5-38),还有用非金属材料如石棉、塑料、纸板等制成的瓦楞形板。这些瓦楞形板主要用于建筑领域的屋顶材料、外墙材料和各种包装箱体的外形材料和产品包装箱、盒等,之所以做成瓦楞形状,主要目的是增加结构刚度和稳定性。因此,其尺寸精度和表面质量要求及材质要求都不是很高。
此处介绍的不锈钢瓦楞形板与普通的“瓦楞(形)板”有着本质的不同,首先材料是不锈钢,无疑要比普通的“瓦楞(形)板”具有更高的强度、良好的耐腐蚀性能和极好的装饰效果,另外在结构上也大不相同。这些都赋予了不锈钢瓦楞形板不仅具有普通“瓦楞形板”的各种功能与作用,而且具有普通“瓦楞(形)板”没有的功能,即不锈钢瓦楞形板可以作为传热元件使用。作为传热元件,对其各方面的要求就比普通“瓦楞(形)板”高得多,特别是对瓦楞形板表观的要求。对瓦楞形板表观的要求主要体现在对外形尺寸和表面质量的要求上。因此,采用何种方式、何种工艺加工生产不锈钢瓦楞形板就成为保证其外形尺寸和质量的关键。其他性能(机械性能、耐腐蚀性能和焊接性能)主要取决于所选用的材料。
1. 不锈钢瓦楞形板外形尺寸
从图5-37和图5-39可以看出不锈钢瓦楞形板的外表形状是有规律、周期性变化的,而且弯曲深度较小、形状单一,不仅有横向波纹,而且还有纵向波纹。所以说,其形状既简单又复杂,简单是指形状单一,有规律;复杂是指不仅有横向波纹,而且还有纵向波纹。这就给不锈钢瓦楞形板的成型带来不小的难度,在成型工艺上必须采取相应的工艺措施和手段,方能保证获得要求的外形尺寸和成型质量。
图5-39是不锈钢瓦楞形板的实物照片,从图片可以看出,不锈钢瓦楞形板的外表和形状是非常美观、漂亮的,具有较高的观赏性,如同工艺品、装饰品。
图5-39不锈钢瓦楞形板A-A截面尺寸,见图5-40,B-B截面尺寸,见图5-41。
不锈钢瓦楞形板成品实物断面图片,见图5-40(b)和图5-41(b)。
从图5-40和图5-41可以看出,不锈钢瓦楞形板的断面变化的规律是周期性的,断面形状是关于纵向中心线为对称的型钢,弯曲深度较浅,深度仅有7mm。
不锈钢瓦楞形板外形尺寸精度:截面最大边长误差≤0.3mm;圆角最大直径:≤2.0mm;纵向、横向弯曲度:每米≤1mm; 扭转:每米≤1°。
2. 瓦楞形板横向波纹的成型
不锈钢瓦楞形板辊式冷弯成型时,首先将不锈钢冷轧平板预弯曲镦压成弧形波纹,如图5-42所示的第一架成型辊孔形的形状。辊形的形状为,向下弯曲的弧形直径为Φ=265mm,向上弯曲的弧形直径为Φ=164mm,带钢进入并通过如此辊型是毫不困难的,一个波长(周期)为83.40mm,弧深度(垂直位移)为4.12mm,这个成型形状无论是在变形宽度上,还是变形深度上都是可行的和符合要求的。一个波长(周期)横向位移(减宽量)为0.60mm,相对减宽率(横向位移)为0.71%,见图5-42,如此的位移(减宽量)不会对镦压成型造成困难和产生成型缺陷,这些都为第二架成型辊再镦压创造了条件。
第二架成型辊在第一架成型辊的镦压基础上,再次镦压,使其达到如图5-42所示的孔形形状,弧度直径分别为Φ=133mm和p=82mm,一个波长(周期)为81.70mm、弧深度为8.18mm,这就是说宽度和深度更接近于成品形状,而相对减宽量(水平位移)仅为1.42mm,相对减宽率(水平方向)为1.7%,要比第一道次大了许多,这是符合开始小一些、中间大一些的成型规律要求的,见第三架成型辊在第二架成型辊的镦压基础上,再镦压,使其达到如图5-42所示的孔形形状,这时将已经成型的弧形瓦楞形镦压成梯形状瓦楞形,而一个波长(周期)为80mm,相对减宽量(水平位移)仅为2.28mm,一个波长(周期)相对减宽率(水平方向)为2.79%.通过镦压使弧深由8.18mm减小为7.00mm,这样可使梯形成型更加精确到位,为最后冲压成型达到成品形状及尺寸奠定良好的基础,此时,横向镦压成型已全部完成,随后将采用冲压成型辊在已成型横向波纹上完成最终成型。
图5-42是各架次成型辊辊形尺寸图。
第三架成型辊辊形图和孔形图,见图5-43.第三架成型辊应是由多片辊片叠加组合而成的组合辊,辊片的水平段和圆弧段采取与板材接触的方式,而倾斜段则采取与板材不接触的方式,为的是减少成型表面的擦划伤,此外,如此结构也将便于成型辊的加工和随后的使用与维护等。上、下辊斜角采取圆弧过渡,一般情况下,圆弧的直径应大于板厚,所以图5-43所示的第三架上、下辊斜角的圆弧过渡直径为2.0mm,见图5-43局部放大图。
3. 纵向波纹的成型
纵向波纹的成型是在横向波纹成型之后的横向波纹上成型的。所以在已成型的波纹上再成型纵向波纹是有难度的。其难度主要表现为,可能破坏已成型的横向波纹,而且纵向波纹也成型不好。选用何种方式成型就成为纵向波纹成型的关键。
冲压成型辊就是在一对成型辊上,按工艺和产品的要求,在要面上间隙分布着凸起和凹陷的部分,用于压制成型瓦楞形板的纵向波纹,同时又不能损坏已成型的横向梯形波纹,纵向波纹尺寸图及实物图片,见图5-40和图5-41。之所以将冲压成型辊置于横向波纹成型辊后、平整辊前,是为了保证瓦楞形板的成型过程的稳定和成型质量。可以想象,在没有横向波纹的平板带材上冲压成型凸起和凹陷型材,由于自由度大没有约束力,冲压成型会造成坯料局部收缩,产生皱折及其他缺陷,影响成型质量和成品的尺寸。另外,瓦楞形板型钢截面受材料内部残余应力作用,很容易产生扭转,这也会影响成型过程的稳定性。但在瓦楞形板横向波纹成型辊后、平整辊前,再用冲压辊成型其纵向波纹,此时,已成型的横向波纹使瓦楞形板的刚度增大,同时又受到成型辊和平整辊的约束,其自由度就减小。以上这些都可以有效地防止局部收缩和型钢的扭转,从而对保证瓦楞形板的成型及质量起到有效的保障作用。瓦楞形板横向波纹冲压辊的示意图,见图5-44。
冲压成型辊也应做成组合式辊子,即由多辊片叠加组合而成。这种形式的辊子便于加工和维护,调整使用方便。