所谓冷弯成型工艺是通过多个机架道次组合轧辊滚压，把卷材、带材等金属板带不断地进行横向弯曲，以制成特定断面的型材，从而达到成不同形状不同规格板型的一种方法，由于在辊式冷弯成型过程中只有弯曲变形，除坯料弯曲角局部有轻微减薄外，而材料的平边部分的厚度在成型过程中保持不变。这种加工方法特别适合于具有外形纵长、批量较大的产品的加工。其优点是高效、高产、通用、无污染等。我国冷弯型钢起始于五六十年代，而最近几年才开始兴起。但是至今还没有一套成熟理论体系。我们经过几年的工作和学习，并不断对冷弯工艺进行研究总结，认为它可分以下几个内容：

一、    板型分类

从形状上可分为开口型和闭口型；从用途上可分为建筑型材类、电除尘用阳极板类、电缆桥架类、车箱板类、输电用的铁塔、车库及门窗、金属货架、民用电器及日常用品制造等各个领域，在经济发展中起着很重要的作用。

二、    板型计算

板型计算包括板厚计算和板展开计算。型材展开尺寸是确定纵剪下料的依据。生产中通常根据理论计算值先确定基本的尺寸，然后根据实际轧制情况作一些调整。如果算法选得比较好，计算机也能直接给出准确的结果。这里的板展开是板的中性层的长度，而不是板的中心层长度。不同的板厚及不同圆弧的数量，计算板宽是不相同的，中性层是以板的底面2/3处算起。计算出的结果再考虑弯折处金属变薄及横向拉伸而加以修正取得，根据经验得知若用软件计算较厚的板展开长度时，一般还应以计算值再减掉所得值乘以1％～3％进行修正其长度，而铝板会更多,一般取5％左右,便得到较xx的板料宽度〔3〕〔4〕。

要想确定一个给定型材所需要的带宽，可把它划分为直线段和圆弧段后，再沿中性线对各段长度进行求和。各弯曲段对应的带坯宽度由弯曲角的大小和中性线所对应的弯曲半径 (称为名义弯曲半径)所确定，即W= rmα

式中  W一弯曲段长度，mm;

rm一名义弯曲半径，mm

α一弯曲角角度，rad.

名义弯曲半径rm为:

                   rm =r+kt

式中  r一 弯曲角内径，mm

      k 一系数 (弯曲因子)

      t一带坯厚度，mm.

不同的研究者对弯曲因子k选取的数值不同。卡尔特普罗菲尔(Kaltprofile)推荐的k值如下:

           r/t    >0.65    >1.0     >1.5     >2.4   >3.8

           k     0.30     0.35     0.40     0.45   0.50

  美国《金属手册 (第九版)》  推荐的 k值计算公式为   (参见图1)              

                r ×0.04 ＋0.3      r/t < 1

                K  = (r －1.0) × 0.6 ＋0.34      r/t ≥ 1

                       0.45                   r/t>1,k>0.45  

           图1  中性线位置与相对弯曲半径r/t的关系                   

 美国金属学会推荐按下表计算k值:

      r/t               0             0-2        >2

      k         普通带坯0.33         0.33       0.5

                难变形材料0.5

 按德国DIN6935标准，k值的计算公式为:

                k=0.5[0.65十0.5lg(r/t)]

                k=0.5                 当r/t>5时

 上式可以重新整理为:

  r/t     0.65-1.0   l.0-1.5   1.5-2.4    2.4-3.8     >3.8        

    k       0.3      0.35      0.4       0.45       0.5

 计算板带宽度的公式有很多，需要注意这些公式的导出条件及其适用范围〔1〕。

   Proksa方法是根据非线性微分方程公式，由龙格-库塔（Runge-Kutta）法求出的；Bogojawlenskij方法是由数学统计方法得出的，适用于U型断面壁厚1-8mm，r=5-35mm,弯曲角0-90度，板带宽度为100-350mm；德国工程师协会标准VDI3389是根据边缘变形角为90度的xx试验结果得出的，适用于V或U型断面；Oehler方法适用于弯曲角为30-150度。

总之，弯曲因子k值主要取决于弯曲内径与带坯厚度的比值,而基本上与弯曲角的大小无关。如弯曲角内径为零，弯曲角分别为90和180度时,对应的弯曲段长度为1/3t和2/3t。因此，在实际生产中计算带坯宽度仅考虑r/t的影响，材料在弯角处减薄较多或材料的强度很高时需要考虑材料的影响。

三、    初估道次

当接到一个板型时，在进行设计之前需要对其板型估计成型道次，这里根据板型的形状不同所应估计的道次是不一样的。一般常用的方法是板型的展开宽度减去板型的总宽度得到的值除以每道总收缩量再圆整即为道次数，其具体原则可分为如下几点：

1）    对于小梯形波，如波较低（15mm以下）斜边角度大（75度左右）上沿及底开口尺寸又小且分布多（10个左右）的板型其每道总收宿量一般取值为7mm左右。

2） 对于较大梯形波每道总收宿量可以控制在10mm左右。

3） 若对于更大的梯形波其总收宿量可以更大一点，可在15-20mm

四、    成型工艺设计

所谓工艺计算是用来分配板型每道成型角度的一种手法。它可分为定半径计算、定长度计算等。成型法有集中成型法、分步成型法和混和成型法等。在进行工艺计算时应注意的要点是板料在成型过和中不能有边浪、袋形波、多线、纵向弯曲、角部皱褶、裂纹及扭曲等变形缺陷。

1）           对于1mm厚以下波较多的板型，也称为薄板成型，在其成型过程中要以等量的收缩进行分配角度。且考虑过弯量时要根据其波高、波距及圆弧大小进行计算。

2）        对于1～3mm厚以上的板，也称厚板成型，它与薄板成型xx不一样，它在整个成型过程中的工艺计算，分配角度时是前后稍慢，而中间成型应稍快。对于宽副厚板成型时使用定长度法计算较好，对于窄板且波较少时采用定半径成型较好。{zh1}成型时为了xx内应力，有时使用“过弯－回弹－再过弯”成型法会更好。

3）        分步成型法：可以减少轧辊数量，从而降低成本。主要对于精度要求不高的建筑型材等，如波形较大屋面及墙面用板型等。其其反弹量较大，所考虑过弯量也应增大。一般为10mm左右，有时根据实际情况再进行调整等。

4）        集中成型：轧辊数量较多，成本较大。主要用于厚度1mm以下波形较多且小的板型。其反弹量较小，所考虑过弯量也应减小。一般为5mm左右。

五、    辊花图设计

　　辊花图就是由前面的工艺计算分配角度后的对每道成型过程的一种表现形式，输入角度值后COPRA可自动生成每道的板型的成型角度，并可以通过其仿真模拟验证工艺计算的准确性等。

六、    配辊图设计

配辊图也即{zh1}的轧辊装配图，它是由得到的辊花图再通过软件自动生成的各道上下辊轮装配图，配辊的好坏直接影响着{zh1}产品的精度要求等。

1）       薄板配辊要考虑轧辊圆弧的大小应以不在板表面产生划痕为准进行设计上下辊，轧辊材料一般为45＃，无硬度要求。

2）       厚板配辊对斜面成型时应考虑释角，减小侧面的摩擦力。轧辊材质一般为GCr15，特殊情况为Gr12等，但二者都有硬度要求。

3）       对于较薄波形较多且波形又小的板型多采用分步或集中墩压成型，主要为了板材在横向的收宿等。对于波形较大且较高的板型多采用平辊实压成型，即侧面空压成型主要是为了减小侧面对板面的磨擦以致于损伤板材的表面等，

七、    道间距选取

道间距也称为各相邻两组上下水平辊的间距，道间距选取的好坏直接影响着所压制型材的尺寸精度，它选取主要取决于板材厚度及成型处的长度、角度等，具体算法可参考公式a×sinα=L×tg1.42o进行计算，公式中的a为成型边的长度，α是上一道与下一道的成型角度，L是成型前后两道间距，1.42o是虚拟角度。参见图2如下：

图2  成型角度分配

有些时候可能算出的L很大，根本不切实际情况，那么就要结合实际经验进行修正，最终达到一个较合适的取值〔1〕。