幾種不同板材矯直技術優(yōu)缺點分析＊

黎金琴

（咸寧職業(yè)技術學院，湖北 咸寧437000）

板材矯直是一種以減少或消除板材零部件彎曲、缺陷的工藝，相對而言具有經(jīng)濟、靈活、簡單的特點。中國板材矯直技術起步時間較晚，因此在以往的工作中，由于缺乏板材矯直工藝科學算法、理論研究，長期以來多依靠工人師傅自身的實踐經(jīng)驗對相關數(shù)據(jù)進行估算或反復試校。這就導致板材矯直工作時常面臨工作勞動強度大、質(zhì)量差、效率低的現(xiàn)實窘境。經(jīng)過長時期的發(fā)展，在技術創(chuàng)新的作用下，如今中國已經(jīng)形成了極具體系化的板材矯直技術，尤其是在自動化板材矯直機的作用下，各行業(yè)板材矯直工作效率大幅度提升，產(chǎn)品質(zhì)量更是有了更好的保障。雖然目前各種類型的板材矯直機技術在社會各行業(yè)中都有著較為廣泛的應用，但相關理論研究成果卻極為不足。為促進中國板材矯直技術能夠逐漸走向成熟，在社會各行業(yè)中應用范圍得到進一步的拓展。作為一名行業(yè)從業(yè)人員，有必要同時也有責任和義務就目前社會中幾種不同板材矯直技術優(yōu)缺點展開全面的研究與探討，以此來為人們充分展示中國板材矯直技術發(fā)展概況。

1 板材矯直概述

板材矯直多出現(xiàn)于機械加工領域，是一種常見的板材變形缺陷矯正技術。從加工形式上來看，板材矯直一般包括手工矯正、機械矯正兩種。其中手工矯正主要是依靠人力的作用，通過對虎鉗、鐵砧、百分表、矯正作業(yè)平臺、手錘、量尺等工具的運用進行手工作業(yè)。礙于人力的局限性，手工矯正作業(yè)對象主要以一些小型板材、零部件為主。而機械矯正則在強大機械力的作用下，主要被應用于一些大型構件以及較厚毛坯板材的矯正當中，借助壓力機、矯直機等設備進行矯正作業(yè)。其中矯直機被作為板材矯直的主要技術設備，其原理為通過矯直輥在金屬材料上作用的發(fā)揮，在強大擠壓力的反復作用下來改變板材直線度，并在拉伸、延展的作用下彌補板材凹凸、彎曲等明顯缺陷，直至板材在參數(shù)上符合公差標準。根據(jù)板材構件的具體缺陷狀態(tài)以及板材材料質(zhì)地特點等，目前普遍采用到的板材矯直方法主要包括以下幾種：①扭轉法。針對出現(xiàn)扭曲變形的板材零件進行矯正。②伸張法。針對各種線形板材的彎曲、扭曲狀態(tài)進行矯正。③延伸法，又稱“矯平”。針對出現(xiàn)翹、曲的板件和角鋼進行矯正。④彎曲法，又稱“矯直”。對在寬度方向上出現(xiàn)變形、彎曲的棒形、管形、軸形、條形板材零件進行矯正。在強調(diào)大國重器的新時代背景下，板材矯直技術狀況已經(jīng)成為了對中國冶金企業(yè)技術水準進行評判的一個重要指標，代表著中國的工業(yè)水平。

2 中國板材矯直技術發(fā)展概況

中國板材矯直技術起步時間較晚，建國之前，中國的板材矯直技術主要依靠德國、日本、英國的機械設備支持，建國之后則主要從蘇聯(lián)進行相關矯直設備、技術的引入。一直到20 世紀80 年代，在科技創(chuàng)新的作用下，中國對板材矯直相關參數(shù)計算、理論研究工作才取得了階段性的進展。近些年來，隨著中國機械工業(yè)技術水平的不斷提升，中國在新型矯直機械的理論研究以及實際研制工作方面取得了突破性進展，在有限元分析、解析法研究的基礎上，建立起了較為完善的矯直理論數(shù)學模型，大大提高了材料殘余應力、壓彎量相關參數(shù)計算的準確度，極大地促進了中國板材矯直技術的發(fā)展，使中國在板材矯直行業(yè)大有趕超世界先進水平的趨勢。進入到20 世紀90 年代，在強大的經(jīng)濟發(fā)展驅(qū)動力下，中國整體工業(yè)水平全面提升，尤其是隨著汽車行業(yè)的崛起，中國板材需求量更是急劇攀升。其中薄板更是憑借其自身質(zhì)量輕、荷載能力強、加工簡單等各方面優(yōu)勢，在汽車制造、建筑工程、飛機船舶制造等行業(yè)都有著極為廣泛的應用。在市場的導向作用下，中國逐漸加大了對板材矯直技術的研究力度。經(jīng)過多年的努力，雖然中國在板材矯直技術的研討方面取得了許多顯著的成果，發(fā)展速度加快，但相比較世界發(fā)達國家，中國在核心技術、矯直理論、數(shù)學模型建設等方面仍存在一定的差距。在未來的工作中，中國要以西方技術先進國家的板材矯直技術水平為目標，著力于高精度、高效化、可靠性、全自動、多功能、節(jié)能環(huán)保矯直設備的研發(fā)。

3 幾種不同板材矯直技術優(yōu)缺點分析

3.1 張力矯直機技術

從發(fā)展時間上來看，張力矯直機技術出現(xiàn)時間較早，早在1958 年，亨特工程公司成立以來就開發(fā)出了以鋁材為主要的拉伸矯直技機技術。在作用原理上張力矯直機通過將板帶穿過一組小型輥采用張力，在折彎張力的配合作用下來達到板材延伸定型的效果，依賴于提升矯直板材屈服應力的特性張力來實現(xiàn)，這與多輥矯直機在施加最小張力狀態(tài)下將板帶穿過多個小型輥來達到板帶延伸定型的效果的辦法存在著一定的差異。在構件方面，張矯直機技術主要由進出口張緊輥以及張力矯直機構成，并分為放大區(qū)段、抗橫向彎曲、矯平區(qū)段。張力矯直機技術突出優(yōu)勢主要就體現(xiàn)在其獨特的構件組成上，使得板材在矯直過程中可以實現(xiàn)對輥的快速更換與清理，并對存在橫向彎曲、波浪卷邊等板材缺陷有著很好的矯直效果，大大滿足了用戶對板材整體平直度、版型的高標準要求。張力矯直機技術的顯著缺點在于易斷帶、耗能高，在高強度的矯直作業(yè)機械運轉下，難以很好地保證板材矯直質(zhì)量，不利于設備使用壽命的延長。

3.2 熱矯直機技術

近年來，隨著中國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，尤其是在一系列重點大型建筑工程的拉動作用下，中厚板材在中國的應用范圍以及數(shù)量都呈現(xiàn)出了急速增長的態(tài)勢，由此針對中厚板材的矯直項目也逐漸增多。而寬厚板熱矯直機技術就是專門針對中厚板材矯直作業(yè)而研發(fā)的，主要安裝在冷床與冷卻裝置之間，由主液壓缸、彎輥缸、上下輥盒、上下矯直輥、上下支撐輥以及上部分框架組成，主要用于矯直經(jīng)過冷卻控制后或從軋機中出來的熱鋼板。

寬厚板熱矯直機技術的突出特點表現(xiàn)在：①機架采用預應力框架，有助于矯直機剛度的增強；②液壓輥縫調(diào)解系統(tǒng)具有過載保護、柔性調(diào)節(jié)等功能，具有快速反應的優(yōu)勢特點；③在結構上上框架以及矯直輥內(nèi)部都專門設有冷卻裝置，有效防止了矯直過程中過熱變形情況的發(fā)生；④采用模型進行板材矯直預設定，充分實現(xiàn)了板材矯直自動化控制，大大提高了板材矯直的精密度。就熱矯直機技術的缺陷而言，主要集中在上輥系工作輥輥面。受熱矯直機上框架整體水平度以及上輥系彎輥調(diào)整不合理的影響，機體上框架原始位置發(fā)生漂移，在橫向傾斜、負彎的狀態(tài)下，工作輥與支承輥接觸面應力增加，從而出現(xiàn)機體內(nèi)部局部磨損的狀況，由此導致經(jīng)熱矯直機技術處理后的板材表面存在全長壓痕的明顯缺陷，嚴重影響了板材矯直質(zhì)量。

3.3 拉伸矯直技術

拉伸矯直技術又稱連續(xù)拉伸彎曲矯直法，在機械的作用下通過對板材本身進行反復彎曲、拉伸，在受力的作用下使板材機體材料產(chǎn)生一定的彈塑性，在實際應用中展現(xiàn)出了良好的矯直效果，是目前市場中應用最廣、效果最佳的板帶矯直法，主要被應用于冷軋帶鋼的生產(chǎn)當中。就主要結構組成來看，拉伸矯直機主要由電鍍錫機、熱鍍鋅機組、酸洗機組、精整機、連續(xù)退火機組等構成。從實際應用情況來看，拉伸矯直技術可以針對板材的鐮刀彎、瓢曲、波浪彎等三維形狀缺陷進行矯直。并且與輥式矯直機相比，拉伸彎曲矯直機在結構上較為簡單，這就大大減輕了機體質(zhì)量，且操作、維修都較為便捷，并且拉伸矯直機的矯平輥組以及彎曲輥組均為從動輥，能夠同步帶材運轉，這使得其在運轉過程中不會出現(xiàn)因打滑而擦傷表面情況的發(fā)生，大大提高了機械操作的安全性。拉伸矯直技術的缺陷在于由于拉伸矯直技術在參數(shù)的計算上涉及到大量的幾何非線性、材料非線性問題，因此相對其他矯直技術而言計算難度較大，這就在無形當中增加了工作計算量，不利于生產(chǎn)周期的加快。

4 小結

綜上所述，在經(jīng)過對幾種不同板材矯直技術特性的對比分析中可看出，不同板材矯直技術之間在矯直對象、工作原理、設備設計、整體性能等各方面都存在一定的差異，且板材零件的厚度、寬度、形狀、材質(zhì)、缺陷狀況等也在一定程度上決定著矯直技術的選擇。在今后的工作中，要繼續(xù)加大對板材矯直技術的研究力度，本著高要求、高標準、高品質(zhì)的工作目標，在目前板材矯直技術的基礎上進行技術設備的升級與功能的擴展，使板材矯直技術逐漸由以往的傳統(tǒng)工藝做法向著全液壓、高剛度、多功能、高負荷等方向發(fā)展。