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1、第三节第三节 板材的成形加工板材的成形加工船体板材中非平直钢板较多，弯曲加工工作船体板材中非平直钢板较多，弯曲加工工作量较大量较大板材的成形加工方法主要有板材的成形加工方法主要有机械冷弯和水火机械冷弯和水火弯板法弯板法单向曲度板采用机械冷弯法加工单向曲度板采用机械冷弯法加工复杂曲度板先用冷弯机械加工出弯曲较大方复杂曲度板先用冷弯机械加工出弯曲较大方向的曲度，然后再用水火弯板法加工出其他向的曲度，然后再用水火弯板法加工出其他方向曲度方向曲度批量较大的板材，可在压力机上安装专用模批量较大的板材，可在压力机上安装专用模压制成形压制成形2023/4/14船舶建造工艺课件一、钢板构件的冷弯加工一、钢板构
2、件的冷弯加工1.1.简单曲度板的冷弯成形简单曲度板的冷弯成形具有圆柱形或圆锥形的单向曲度板称具有圆柱形或圆锥形的单向曲度板称为简单曲度板为简单曲度板简单曲度板可用三辊弯板机加工成形简单曲度板可用三辊弯板机加工成形2023/4/14船舶建造工艺课件普通三辊弯板机的结构普通三辊弯板机的结构 下轴辊是主动辊下轴辊是主动辊，安，安装在固定轴承内装在固定轴承内由电动机通过减速器由电动机通过减速器带动其旋转带动其旋转上轴辊是从动辊上轴辊是从动辊，安装在可上下调，安装在可上下调节的轴承内节的轴承内小型三辊弯板机由人力调节，大型小型三辊弯板机由人力调节，大型的由电动机通过机械传动实现的由电动机通过机械传动实现
3、2023/4/14船舶建造工艺课件三辊弯板机的类型三辊弯板机的类型三辊弯板机三辊弯板机分开式和闭式两类分开式和闭式两类开式三辊弯板机上轴辊的一端机架可以开式三辊弯板机上轴辊的一端机架可以拆卸，能够取出弯制好的封闭式整圆柱拆卸，能够取出弯制好的封闭式整圆柱形构件形构件2023/4/14船舶建造工艺课件普通三辊弯板机的问题普通三辊弯板机的问题除上轴辊做上下调节外，不能做其他调除上轴辊做上下调节外，不能做其他调节，这使其弯板功能受到很大限制节，这使其弯板功能受到很大限制如在弯制圆柱形或圆锥形板件时，如在弯制圆柱形或圆锥形板件时，板的板的边缘有一段无法进行辊压边缘有一段无法进行辊压只好采用加垫块先辊弯
4、好板边部分或先只好采用加垫块先辊弯好板边部分或先用液压机压好板边部分用液压机压好板边部分为解决上述不足和缺陷，可采用几种新为解决上述不足和缺陷，可采用几种新型的辊式弯板机型的辊式弯板机2023/4/14船舶建造工艺课件三根轴辊可上下升降调节三根轴辊可上下升降调节弯板机的下轴辊不仅可以驱动，还可以弯板机的下轴辊不仅可以驱动，还可以单独或一起进行升降调节单独或一起进行升降调节工艺性好，操作方工艺性好，操作方便，适宜简单曲度便，适宜简单曲度板的加工板的加工这种弯板机弯制构这种弯板机弯制构件边缘部分的过程件边缘部分的过程如图示如图示2023/4/14船舶建造工艺课件轴辊可做横向调节轴辊可做横向调节利用
5、轴辊的横向移动，缩小作用力间距进行利用轴辊的横向移动，缩小作用力间距进行板边成形板边成形,有两种类型有两种类型 上辊可横向移动的开式三辊弯板机上辊可横向移动的开式三辊弯板机 下辊可横向移动的闭式三辊弯板机下辊可横向移动的闭式三辊弯板机开式弯板机可以用来弯制封闭形筒体或锥体开式弯板机可以用来弯制封闭形筒体或锥体闭式三辊弯板机分别调节两根下轴辊的横向闭式三辊弯板机分别调节两根下轴辊的横向位置，弯制出构件边缘部分的曲度位置，弯制出构件边缘部分的曲度2023/4/14船舶建造工艺课件开式三辊弯板机弯制过程开式三辊弯板机弯制过程上轴辊作横向移动并进行升降调节，弯上轴辊作横向移动并进行升降调节，弯制边缘部
6、分，再弯制成封闭的筒体制边缘部分，再弯制成封闭的筒体2023/4/14船舶建造工艺课件四辊弯板机四辊弯板机 轴辊轴辊1 1和和2 2为主动轴，轴辊为主动轴，轴辊3 3和和4 4从动辊从动辊轴辊轴辊1 1安装在固定的轴承内安装在固定的轴承内其余三根轴辊被分别安装在可作升降调其余三根轴辊被分别安装在可作升降调节的轴承内节的轴承内2023/4/14船舶建造工艺课件四辊弯板机的弯板方式四辊弯板机的弯板方式 将要弯曲的钢板夹在轴辊将要弯曲的钢板夹在轴辊1 1和和2 2之间之间通过对轴辊通过对轴辊3 3和和4 4作升降调节，将钢板弯作升降调节，将钢板弯制成构件所要求的弯曲程度制成构件所要求的弯曲程度202
7、3/4/14船舶建造工艺课件可做矫平用的四辊弯板机可做矫平用的四辊弯板机 在三辊弯板在三辊弯板机的上辊旁机的上辊旁增加一根可增加一根可上下调节的上下调节的矫平辊矫平辊当矫平辊在上轴辊旁的正常位置时，弯当矫平辊在上轴辊旁的正常位置时，弯板机用来矫平钢板板机用来矫平钢板当矫平辊调节到下轴旁边时，则可用来当矫平辊调节到下轴旁边时，则可用来弯板弯板2023/4/14船舶建造工艺课件可做折边用的四辊弯板机可做折边用的四辊弯板机 有些三辊弯板机有些三辊弯板机的上轴辊通过液的上轴辊通过液压传动进行升降压传动进行升降调节调节只要在上下轴辊只要在上下轴辊之间安装合适的之间安装合适的压模，即可用来压模，即可用来进
8、行钢板的折边进行钢板的折边 2023/4/14船舶建造工艺课件弯板机弯制圆柱形钢板弯板机弯制圆柱形钢板在钢板的在钢板的两边和中央两边和中央划出划出圆柱的素线圆柱的素线(平行直线平行直线)调节各轴辊，使其轴线互相平行调节各轴辊，使其轴线互相平行使钢板上的素线平行地对准下轴辊的纵向槽使钢板上的素线平行地对准下轴辊的纵向槽先弯出边缘部分的曲度，再将中间部分逐渐弯先弯出边缘部分的曲度，再将中间部分逐渐弯曲成形曲成形在弯制过程中，应注意钢板上所划的素线与下在弯制过程中，应注意钢板上所划的素线与下轴辊纵向槽是否保持平行轴辊纵向槽是否保持平行用样板检查钢板弯制的曲度，以便调节上轴辊用样板检查钢板弯制的曲度，
9、以便调节上轴辊的升降的升降直至弯曲成形与样板型线相符合为止直至弯曲成形与样板型线相符合为止2023/4/14船舶建造工艺课件弯板机弯制锥形钢板弯板机弯制锥形钢板锥形板两端曲率不同，在钢板上事先画出的锥形板两端曲率不同，在钢板上事先画出的素线是不平行的素线是不平行的弯制锥形板要保持其素线与上轴辊平行才能弯制锥形板要保持其素线与上轴辊平行才能准确的弯制成形准确的弯制成形必须采取一定的工艺措施必须采取一定的工艺措施上辊相对下辊呈倾斜状态上辊相对下辊呈倾斜状态，曲率大的板处上、，曲率大的板处上、下辊间距小于另一端下辊间距小于另一端将锥形板做将锥形板做3 35 5等分，分区进行辊弯。等分，分区进行辊弯。
10、每一每一分区的中心线分区的中心线(也是一根素线也是一根素线)应与上辊平行应与上辊平行2023/4/14船舶建造工艺课件锥形板三等分分区辊弯示意图锥形板三等分分区辊弯示意图 各分区变形面之间有一定的重叠各分区变形面之间有一定的重叠(图中阴影图中阴影部分部分)，使锥形板的小曲率端呈均匀的弧形，使锥形板的小曲率端呈均匀的弧形2023/4/14船舶建造工艺课件2.2.复杂曲度板的冷弯加工复杂曲度板的冷弯加工具有双向曲度和多向曲度的板称为复杂曲度具有双向曲度和多向曲度的板称为复杂曲度板板冷弯成形设备主要是液压机冷弯成形设备主要是液压机万能弯板机弯制复杂曲度板，要求操作技术万能弯板机弯制复杂曲度板，要求操
11、作技术高度熟练，成形质量不易控制，劳动强度大，高度熟练，成形质量不易控制，劳动强度大，使用不广泛使用不广泛对于双向曲度不大的构件，也可在三辊弯板对于双向曲度不大的构件，也可在三辊弯板机上进行冷弯机上进行冷弯主要介绍液压机弯板中的有关问题主要介绍液压机弯板中的有关问题2023/4/14船舶建造工艺课件液压机的分类液压机的分类根据使用的液体介根据使用的液体介质质不同，液不同，液压压机可分机可分为为油油压压机和水机和水压压机机两两类类油油压压机的机的压压力由油力由油泵产泵产生，一般没有蓄生，一般没有蓄压压装置，所以装置，所以结结构构轻轻巧巧简单简单水水压压机一般都机一般都带带有蓄有蓄压压装置，能装置
12、，能产产生很生很大的大的压压力，但机构力，但机构庞庞大复大复杂杂如果油如果油压压机的工作机的工作压压力能力能满满足加工要求，足加工要求，则则采用油采用油压压机机较为经济较为经济2023/4/14船舶建造工艺课件常用液压机的工作压力常用液压机的工作压力液压机利用液体的不可压缩性并能传液压机利用液体的不可压缩性并能传递等压强的特点，通过一定的机构产递等压强的特点，通过一定的机构产生出巨大的工作压力生出巨大的工作压力常用液压机的工作压力常用液压机的工作压力 中小型船厂：中小型船厂：(200(200400)10400)104 4N N 大型船厂：大型船厂：(800(8001 200)101 200)1
13、04 4N N 有的高达有的高达3 000103 000104 4N N2023/4/14船舶建造工艺课件液压机的结构形式液压机的结构形式悬悬臂式和框式两种臂式和框式两种结结构形式构形式悬悬臂式液臂式液压压机的工作面三面敞开，操机的工作面三面敞开，操作方便，但工作作方便，但工作压压力受到限制力受到限制框式液框式液压压机的工作空机的工作空间间受到一定限制，受到一定限制，但但结结构支承好受力大，因此大功率液构支承好受力大，因此大功率液压压机多采用框式机多采用框式结结构构还有一种在框式液压机基础上研制成还有一种在框式液压机基础上研制成的可移动压头压力机，压头和工件台的可移动压头压力机，压头和工件台能
14、根据要求进行横移和回转能根据要求进行横移和回转2023/4/14船舶建造工艺课件压模的压模的形式形式利用液压利用液压机弯制复机弯制复杂曲度板杂曲度板时，必须时，必须在压头上在压头上装设压模装设压模压模的形式和精度是影响构件成形加工压模的形式和精度是影响构件成形加工质量的关键之一质量的关键之一2023/4/14船舶建造工艺课件通用压模的应用通用压模的应用为解决船体构件的形状复杂，尺寸不一为解决船体构件的形状复杂，尺寸不一的问题，压模经常被设计成长度为的问题，压模经常被设计成长度为80080015001500mmmm左右的通用压模左右的通用压模通用压模弯板一般通用压模弯板一般只能弯曲一个方向的只能
15、弯曲一个方向的曲度曲度(如横向曲度如横向曲度)其他方向的曲度其他方向的曲度(如纵向曲度如纵向曲度)可用水火可用水火弯板法弯制弯板法弯制使用短压模能弯制各种曲度的钢板使用短压模能弯制各种曲度的钢板2023/4/14船舶建造工艺课件压模使用的注意压模使用的注意(1)(1)用压模压制板材前，要先进行用压模压制板材前，要先进行空载试压空载试压，以以检查上、下压模的对位检查上、下压模的对位情况及情况及压模安压模安装的牢固程度装的牢固程度对于较长的板材，需分成数段加压，且对于较长的板材，需分成数段加压，且相邻两加压段应重叠相邻两加压段应重叠30305050mmmm用通用压模进行较长板材的折边，还应用通用压
16、模进行较长板材的折边，还应注意注意每次折角角度不能太大每次折角角度不能太大，否则容易否则容易产生裂缝产生裂缝2023/4/14船舶建造工艺课件压模使用的注意压模使用的注意(2)(2)在液压机上使用通用压模弯制钢板构在液压机上使用通用压模弯制钢板构件时，应校核机床的工作压力能否满件时，应校核机床的工作压力能否满足要求足要求同时，还要按板材的厚度选定下模的同时，还要按板材的厚度选定下模的支点距离支点距离具体的计算和处理方法，可参考船具体的计算和处理方法，可参考船体工艺手册的相关部分体工艺手册的相关部分2023/4/14船舶建造工艺课件专用压模的应用专用压模的应用在产品批量在产品批量较大时，则较大时
17、，则应制造专用应制造专用压模压模专用压模能保证构件成形质量，简化专用压模能保证构件成形质量，简化操作，提高加工速度操作，提高加工速度在批量生产时经济上也比较合理在批量生产时经济上也比较合理2023/4/14船舶建造工艺课件板材冷弯加工线板材冷弯加工线影响影响板板冷弯冷弯质质量的另一个重要因素量的另一个重要因素在冷弯之前已在冷弯之前已经经划在号料的板材上划在号料的板材上由于加工由于加工设备设备的构件形状各不相同，加的构件形状各不相同，加工工线线的形式、分布也不相同的形式、分布也不相同加工加工线线的的绘绘制制应应根据加工根据加工设备设备和构件的和构件的形状来确定形状来确定弯曲单向曲度板时，其加工线
18、都是展开弯曲单向曲度板时，其加工线都是展开后的素线后的素线2023/4/14船舶建造工艺课件三角样板确定冷弯加工线三角样板确定冷弯加工线一般船体外板，可用三角样板确定其冷弯加一般船体外板，可用三角样板确定其冷弯加工线工线将板材首、尾两将板材首、尾两块三角样板拼拢块三角样板拼拢使准线、准线与使准线、准线与样板曲边的交点样板曲边的交点a a重合重合使重合在一起的两块三角样板与平面相切，使重合在一起的两块三角样板与平面相切，标出切点标出切点B B和和C C2023/4/14船舶建造工艺课件曲线长度曲线长度t t和和s s的确定的确定在首端三角样在首端三角样板上量取板上量取B B点点与上缝间的曲与上缝
19、间的曲线长度线长度t t量取量取C C点与下点与下缝线间曲线缝线间曲线长度长度s s将曲线长度将曲线长度t t和和s s转驳到板材展开形状首尾转驳到板材展开形状首尾端肋骨线的相应位置上得点端肋骨线的相应位置上得点2023/4/14船舶建造工艺课件板材冷弯加工线的确定板材冷弯加工线的确定 连线即为钢板上的冷弯加工线连线即为钢板上的冷弯加工线(辊轧线辊轧线)辊轧线是横向曲率辊辊轧线是横向曲率辊弯加工的基准线弯加工的基准线在平板上，把各样在平板上，把各样板向下平移使其与板向下平移使其与基面基面(平板平板)相切相切所有样板的切点连所有样板的切点连线即为辊轧线线即为辊轧线一般这样的连线是一条曲线一般这样
20、的连线是一条曲线2023/4/14船舶建造工艺课件液压机的应用液压机的应用液压机不仅可以压弯各种不同曲形得液压机不仅可以压弯各种不同曲形得船体构件船体构件而且还可以进行板材得折边、压角、而且还可以进行板材得折边、压角、预弯与矫平工作预弯与矫平工作它是船体加工车间得主要设备它是船体加工车间得主要设备应该为其配置专用吊运装置和工件移应该为其配置专用吊运装置和工件移动、定位、送料及落料得辅助装置，动、定位、送料及落料得辅助装置，实现辅助作业机械化实现辅助作业机械化2023/4/14船舶建造工艺课件3.3.数控弯板简介数控弯板简介弯板工作与其他工序相比，生产效率仍弯板工作与其他工序相比，生产效率仍然很
21、低然很低应用数控技术进行弯板，会大幅度提高应用数控技术进行弯板，会大幅度提高弯板工作效率，减轻劳动强度弯板工作效率，减轻劳动强度而且会提高弯板精度，减少装配和矫正而且会提高弯板精度，减少装配和矫正工作量工作量同其他数控加工装置一起使用，可以实同其他数控加工装置一起使用，可以实现船体加工车间综合机械化、自动化，现船体加工车间综合机械化、自动化，提高综合生产能力提高综合生产能力2023/4/14船舶建造工艺课件数控弯板的研究数控弯板的研究数控弯板样机中，最典型的是多压头式数控弯板样机中，最典型的是多压头式(或多柱塞式或多柱塞式)数控弯板机数控弯板机弯板前，数控程序弯板前，数控程序自动调节下模自动调
22、节下模(或上或上模模)各压头高度各压头高度形成与构件形状相形成与构件形状相同的曲面同的曲面(考虑回考虑回弹在内弹在内)2023/4/14船舶建造工艺课件日制多压头式数控弯板机日制多压头式数控弯板机 主要由主要由弯板机机体、辅助装置及数控弯板机机体、辅助装置及数控三部分组成三部分组成采用采用分段加压方式分段加压方式弯曲板材弯曲板材2023/4/14船舶建造工艺课件日制日制弯板机的弯板机的机体构成机体构成弯板机弯板机机体由机座及上、下模构成，机座面机体由机座及上、下模构成，机座面积为积为4444m m2 2下模是数控驱动的螺旋调节式压头，共下模是数控驱动的螺旋调节式压头，共151515152252
23、25个，间距为个，间距为250250mmmm上模压头数与下模一一对应上模压头数与下模一一对应上模各油压压头能单独动作，整个上机座也上模各油压压头能单独动作，整个上机座也能通过螺旋轴作上下移动能通过螺旋轴作上下移动该机总共约能产生该机总共约能产生147.10510147.105103 3N N 22533 098.6251022533 098.625103 3N N的压力的压力2023/4/14船舶建造工艺课件日制日制弯板机的辅助装置弯板机的辅助装置弯板机辅助装置主要包括工件弯板机辅助装置主要包括工件输送装输送装置、定位装置、支承装置和曲面测量置、定位装置、支承装置和曲面测量装置装置为了为了测量
24、加压后的回弹量测量加压后的回弹量，配置了自，配置了自行门式曲面测量装置行门式曲面测量装置由于由于225225个螺旋压头必须在很短的时间个螺旋压头必须在很短的时间内进行数控调节，所以该机的数控装内进行数控调节，所以该机的数控装置采用置采用分时控制系统分时控制系统2023/4/14船舶建造工艺课件二、水火弯板二、水火弯板沿预定的加热线用火焰烘炬对板材进沿预定的加热线用火焰烘炬对板材进行局部线状加热，并用水进行跟踪冷行局部线状加热，并用水进行跟踪冷却却(或让其自然冷却或让其自然冷却)冷热作用使板产生冷热作用使板产生局部塑性变形局部塑性变形，从，从而将板弯成所要求的曲面形状而将板弯成所要求的曲面形状也
25、称为线状加热法也称为线状加热法目前是大多数船厂弯制复杂曲度板和目前是大多数船厂弯制复杂曲度板和船体内部大型构件的主要方法船体内部大型构件的主要方法2023/4/14船舶建造工艺课件1.1.水火弯板的基本原理水火弯板的基本原理船体双向曲度外板大都是帆形板和鞍形板船体双向曲度外板大都是帆形板和鞍形板这两种板的成形都是这两种板的成形都是先用冷弯设备按辊轧先用冷弯设备按辊轧线加工出横向曲度线加工出横向曲度(因其曲率较大因其曲率较大)，然后，然后用水火弯板法弯出纵向曲度用水火弯板法弯出纵向曲度加热过程是在横向曲度板的两个板边或板加热过程是在横向曲度板的两个板边或板中部进行多道直线加热中部进行多道直线加热
26、每加热一道火焰有四种变形每加热一道火焰有四种变形2023/4/14船舶建造工艺课件加热火焰的四种变形加热火焰的四种变形横向收横向收缩缩变形变形沿加沿加热线热线垂直方向的收垂直方向的收缩缩，起到了板的起到了板的纵纵向方向上的向方向上的缩缩短作用短作用纵纵向收向收缩缩变形变形平行加平行加热线热线，变变形形量量最最小不影响横曲度小不影响横曲度角角变变形形沿板厚方向，沿板厚方向，由于由于温度梯度温度梯度引引起的起的变变形形，对对的的板光板光顺顺有很大影响有很大影响纵向弯曲变形纵向弯曲变形每道加热线的横向收缩每道加热线的横向收缩引起的板纵向弯曲，对中和轴的力矩越大，引起的板纵向弯曲，对中和轴的力矩越大，
27、弯曲变形越大弯曲变形越大2023/4/14船舶建造工艺课件水火弯板的变形过程水火弯板的变形过程板厚为板厚为t t火焰加热宽度火焰加热宽度为为b b由于加热火焰由于加热火焰移动速度较快移动速度较快在加热处构件的厚度方向上存在较大在加热处构件的厚度方向上存在较大的温差的温差加热面的温度高于背面温度加热面的温度高于背面温度2023/4/14船舶建造工艺课件垂直于加热线的剖面垂直于加热线的剖面 沿板厚将加热剖沿板厚将加热剖面分为两个区域面分为两个区域加热区加热区厚度为厚度为加热深度加热深度a a背面区背面区厚度为厚度为t-at-a加热前板材温度为加热前板材温度为0 0热源通过时热源通过时，区温度升到区
28、温度升到，区温度升到区温度升到 ，显然显然2023/4/14船舶建造工艺课件热膨胀的结果热膨胀的结果 区应伸长区应伸长到点划线位到点划线位置置区应伸长区应伸长到实线位置到实线位置由于热场的局部性，受热金属的膨胀由于热场的局部性，受热金属的膨胀受到周围较冷金属的限制受到周围较冷金属的限制、两区的伸长相同，因而加热区两区的伸长相同，因而加热区内产生压缩塑性变形内产生压缩塑性变形2023/4/14船舶建造工艺课件热源过后板内温度降到热源过后板内温度降到0 0温度降低后温度降低后、两两区应恢复原有长度区应恢复原有长度b b，回到虚线位置回到虚线位置由于加热时，由于加热时，区的区的伸长受到限制已发生伸长
29、受到限制已发生了塑性变形了塑性变形因而冷却后宽度变小因而冷却后宽度变小而由收缩到图示点划而由收缩到图示点划线位置的趋势线位置的趋势2023/4/14船舶建造工艺课件收缩变形的形成收缩变形的形成在在区内的收缩量没区内的收缩量没有有区大区大最后一起收缩到的实最后一起收缩到的实线位置线位置同时，在同时，在区内产生区内产生拉应力拉应力在在区内产生压应力区内产生压应力2023/4/14船舶建造工艺课件拉、压应力的结果拉、压应力的结果作用于整个加热宽作用于整个加热宽度度b b内内相当于作用于平板相当于作用于平板上的外加弯矩上的外加弯矩使板产生图示的弯使板产生图示的弯曲变形曲变形其曲率半径为其曲率半径为角变
30、形为角变形为2023/4/14船舶建造工艺课件线状加热的结果线状加热的结果实际弯板时，板内温度分布在时间上和实际弯板时，板内温度分布在时间上和空间上都是连续变化的，必然导致整个空间上都是连续变化的，必然导致整个变化也是连续变化的变化也是连续变化的图中图中、两个区域的温度、应力和变两个区域的温度、应力和变形都是该区域内的平均值形都是该区域内的平均值所取的四个阶段也是加热所取的四个阶段也是加热冷却过程中冷却过程中的典型阶段的典型阶段但通过分析可知，对板材进行线状加热但通过分析可知，对板材进行线状加热会使其产生横向收缩变形和角变形会使其产生横向收缩变形和角变形2023/4/14船舶建造工艺课件收缩变
31、形的原因收缩变形的原因横向收缩变形在于受热金属的膨胀受到周围横向收缩变形在于受热金属的膨胀受到周围较冷金属的限制，因而产生压缩塑性变形，较冷金属的限制，因而产生压缩塑性变形，冷却时即产生收缩变形冷却时即产生收缩变形角变形则是由于最终的横向收缩变形沿构件角变形则是由于最终的横向收缩变形沿构件厚度方向不等所引起的厚度方向不等所引起的水火弯板就是利用板材在局部加热水火弯板就是利用板材在局部加热冷却过冷却过程中会产生角变形和横向收缩变形的特点达程中会产生角变形和横向收缩变形的特点达到成形加工的目的到成形加工的目的用水跟踪冷却的目的在于加大这种变形，增用水跟踪冷却的目的在于加大这种变形，增加成形效果加成
32、形效果2023/4/14船舶建造工艺课件2.2.各种工艺因素对成形效果各种工艺因素对成形效果 的影响的影响(1)(1)加热线成形效果的影响加热线成形效果的影响水火弯板时，加热线的位置、间距、水火弯板时，加热线的位置、间距、长短、加热线宽度和数量长短、加热线宽度和数量(施加给板的施加给板的总能量总能量)对板材成形效果影响极大对板材成形效果影响极大加热线的位置直接关系到板材能否正加热线的位置直接关系到板材能否正确成形确成形2023/4/14船舶建造工艺课件加热线位置的影响加热线位置的影响对一块板在不同的位置上进行线状加热，对一块板在不同的位置上进行线状加热，成形形状会完全不同成形形状会完全不同确定
33、加热线位置是水火弯板的关键确定加热线位置是水火弯板的关键加热线位置取决于构件的形状加热线位置取决于构件的形状展开时哪部分伸长，加工时应收缩回去展开时哪部分伸长，加工时应收缩回去帆形板和鞍形板都是用水火弯板法弯出帆形板和鞍形板都是用水火弯板法弯出纵向曲度，但加热线位置不同纵向曲度，但加热线位置不同2023/4/14船舶建造工艺课件帆形板和鞍形板加热线位置图示帆形板和鞍形板加热线位置图示2023/4/14船舶建造工艺课件帆形板帆形板的加热线位置的加热线位置帆形板的纵向曲度方向与横向曲度方帆形板的纵向曲度方向与横向曲度方向一致，即都朝板的一面弯曲向一致，即都朝板的一面弯曲加热线位于板横剖面的两侧加热
34、线位于板横剖面的两侧弯曲时采用水火收边的方法，加热板弯曲时采用水火收边的方法，加热板的凹曲内面的凹曲内面依靠横向收缩变形及角变形依靠横向收缩变形及角变形(前者是主前者是主要的要的)使构件两侧纵边缩短而得到构件使构件两侧纵边缩短而得到构件的纵向曲度的纵向曲度2023/4/14船舶建造工艺课件鞍鞍形板形板的加热线位置的加热线位置鞍形板的纵向曲度方向与横向曲度方鞍形板的纵向曲度方向与横向曲度方向相反向相反即横向朝板的一面弯曲，纵向朝板的即横向朝板的一面弯曲，纵向朝板的另一面弯曲另一面弯曲加热线位于板的横剖面的中部加热线位于板的横剖面的中部弯曲时应加热构件背面的中间部分，弯曲时应加热构件背面的中间部分
35、，使中间部分纵向缩短而得到纵向曲度使中间部分纵向缩短而得到纵向曲度2023/4/14船舶建造工艺课件加热线间距和长度加热线间距和长度加热线的长度、疏密主要影响构件的成加热线的长度、疏密主要影响构件的成形效果形效果一般而言，一般而言，加热线愈密、愈长则产生的加热线愈密、愈长则产生的变形愈大，成形效果愈好变形愈大，成形效果愈好因此，当要求的弯曲曲率较大时，加热因此，当要求的弯曲曲率较大时，加热线的布置可适当加密、加长线的布置可适当加密、加长应注意，应注意，不要使加热线的长度跨越加热不要使加热线的长度跨越加热线所在剖面的中和轴线所在剖面的中和轴，否则会使成形效，否则会使成形效果恶化果恶化2023/4
36、/14船舶建造工艺课件(2)(2)冷却方式的影响冷却方式的影响加热线上处于冷却过程中的金属收缩变加热线上处于冷却过程中的金属收缩变形，必然对正处在加热膨胀的金属产生形，必然对正处在加热膨胀的金属产生一种一种附加塑性变形附加塑性变形附加变形对提高成形效果很有利附加变形对提高成形效果很有利水火弯板冷却方式对这种附加变形有很水火弯板冷却方式对这种附加变形有很大影响大影响冷却方式有冷却方式有自然冷却、正面跟踪水冷和自然冷却、正面跟踪水冷和背面跟踪水冷背面跟踪水冷三种形式三种形式2023/4/14船舶建造工艺课件自然冷却自然冷却在火焰局部加热后，让构件在空气中冷却在火焰局部加热后，让构件在空气中冷却的方
37、法，简称空冷的方法，简称空冷优点是操作简单，缺点是成形速度慢、在优点是操作简单，缺点是成形速度慢、在产生角变形的同时产生不需要的纵向挠度产生角变形的同时产生不需要的纵向挠度空冷法中，冷却金属收缩产生的附加变形空冷法中，冷却金属收缩产生的附加变形仅占最终变形的一小部分仅占最终变形的一小部分为提高成形效果，加强收缩附加变形的作为提高成形效果，加强收缩附加变形的作用，因此产生了跟踪水冷的水火弯板工艺用，因此产生了跟踪水冷的水火弯板工艺2023/4/14船舶建造工艺课件正面跟踪水冷法正面跟踪水冷法 冷水喷射加快了冷水喷射加快了正在冷却的金属正在冷却的金属的收缩的收缩强化对正在加热强化对正在加热金属的压
38、缩作用金属的压缩作用由于加热面被水强制冷却，温度急剧由于加热面被水强制冷却，温度急剧降低，甚至使正面温度低于背面温度，降低，甚至使正面温度低于背面温度，出现负温差，降低了角变形的效果出现负温差，降低了角变形的效果2023/4/14船舶建造工艺课件正面跟踪水冷法的效果正面跟踪水冷法的效果 在附加变形的反作用力作用下，使正处在附加变形的反作用力作用下，使正处在冷却过程中的金属受到附加拉伸作用在冷却过程中的金属受到附加拉伸作用而抵消部分收缩变形而抵消部分收缩变形因此，这种方法的角变形效果一般不如因此，这种方法的角变形效果一般不如空冷法好空冷法好横向收缩变形比空冷法大横向收缩变形比空冷法大成形加工所不
39、需要的加热线纵向收缩变成形加工所不需要的加热线纵向收缩变形不比空冷法小形不比空冷法小2023/4/14船舶建造工艺课件背面跟踪水冷法背面跟踪水冷法 在构件的正面用在构件的正面用烘炬加热，在构烘炬加热，在构件的背面用冷水件的背面用冷水跟踪热源进行强跟踪热源进行强制冷却的方法制冷却的方法由于是背面强制冷却，因此，增大可由于是背面强制冷却，因此，增大可板材正反面的温差板材正反面的温差比上述两种方法的角变形大，成形效比上述两种方法的角变形大，成形效率高率高2023/4/14船舶建造工艺课件三种冷却方法的角变形比较三种冷却方法的角变形比较2023/4/14船舶建造工艺课件综上所述综上所述 当加热参数在一
40、定范围内变化当加热参数在一定范围内变化 角变形效果角变形效果以以背面跟踪水冷法最大背面跟踪水冷法最大，空冷法次之，正面跟踪水冷法最小空冷法次之，正面跟踪水冷法最小 横向收缩变形横向收缩变形以以背面跟踪水冷法最大背面跟踪水冷法最大，正面跟踪水冷法次之，空冷法最小正面跟踪水冷法次之，空冷法最小背面跟踪水冷法成形效率最高，但操背面跟踪水冷法成形效率最高，但操作麻烦，在造船生产中应用较少作麻烦，在造船生产中应用较少2023/4/14船舶建造工艺课件常用的冷却方法常用的冷却方法正面跟踪水冷法的角变形小于空冷法，正面跟踪水冷法的角变形小于空冷法，但横向收缩变形大于空冷法但横向收缩变形大于空冷法在水火弯板时
41、主要是依靠横向收缩变在水火弯板时主要是依靠横向收缩变形来得到构件的纵向曲度形来得到构件的纵向曲度正面跟踪水冷法总的成形效果比空冷正面跟踪水冷法总的成形效果比空冷法好，而且它还具有操作方便等特点法好，而且它还具有操作方便等特点目前水火弯板中常用的冷却方法目前水火弯板中常用的冷却方法2023/4/14船舶建造工艺课件(3)(3)其它加热参数对成形效果其它加热参数对成形效果 的影响的影响加热速度加热速度、烘嘴口径、烘嘴口径、加热温度加热温度、加热、加热深度和深度和水火距离水火距离加热速度反映能量对某一点的输入，可加热速度反映能量对某一点的输入，可用单位线热能表示用单位线热能表示单位线热能达到临界值不
42、再增加单位线热能达到临界值不再增加(热透热透)而减小，临界值与板厚有关而减小，临界值与板厚有关加热速度对成形效果影响较大，尽量选加热速度对成形效果影响较大，尽量选用与板厚对应的最佳加热速度用与板厚对应的最佳加热速度2023/4/14船舶建造工艺课件3.3.水火弯板的主要工艺要求水火弯板的主要工艺要求 不要使一次成形的角过大不要使一次成形的角过大(以不大于以不大于33为为宜宜)，以免使板面出现折角而影响板面的光，以免使板面出现折角而影响板面的光顺美观顺美观钢材的最高加热温度不应超过钢材的最高加热温度不应超过11001100，以，以免对材质产生不良影响免对材质产生不良影响避免在同一部位重复加热，尤
43、其是低合金避免在同一部位重复加热，尤其是低合金钢。一般情况下，重复加热次数不得超过钢。一般情况下，重复加热次数不得超过三次，三次，否则，不仅影响成形效果，还会降否则，不仅影响成形效果，还会降低钢材的机械性能低钢材的机械性能 根据构件成形要求来选择合理的加热参数根据构件成形要求来选择合理的加热参数2023/4/14船舶建造工艺课件水火弯板工艺存在的问题水火弯板工艺存在的问题一是影响成形的因素较多，成形规律较难一是影响成形的因素较多，成形规律较难掌握，目前主要依靠工人的实际操作经验掌握，目前主要依靠工人的实际操作经验进行加工，较难实现机械化、自动化进行加工，较难实现机械化、自动化二是生产效率低，不能适应现代化造船的二是生产效率低，不能适应现代化造船的需要需要国内外正在研究数控水火弯板，以其实现国内外正在研究数控水火弯板，以其实现板材成形自动化，提高劳动生产率，减轻板材成形自动化，提高劳动生产率，减轻劳动强度，彻底改变手工操作的现状劳动强度，彻底改变手工操作的现状2023/4/14船舶建造工艺课件