第三节第三节 船体型钢构件的成形加工船体型钢构件的成形加工•非平直船体构件在边缘加工后，应进行非平直船体构件在边缘加工后，应进行成形加工成形加工•目的是求得要求的空间形状目的是求得要求的空间形状, ,是展开的是展开的逆过程逆过程一、肋骨成形方法及其分类一、肋骨成形方法及其分类 •船体形状主要是由肋骨线型决定船体形状主要是由肋骨线型决定•肋骨加工成形的质量直接影响到船体的肋骨加工成形的质量直接影响到船体的建造质量建造质量2024/9/1船舶建造工艺 肋骨成形加工的方法肋骨成形加工的方法 ①①手工手工热热弯成形弯成形②②中中频频加加热热肋骨弯曲淬火机肋骨弯曲淬火机热热弯成形弯成形③③型型钢矫钢矫直机冷弯成形直机冷弯成形④④三三轮滚轮滚弯机弯机滚滚弯成形弯成形⑤⑤多多模模头头一一次次成成形形数数控控肋肋骨骨拉拉弯弯机机冷冷弯成形弯成形⑥⑥三支点肋骨冷弯机冷弯成形三支点肋骨冷弯机冷弯成形⑦⑦纯纯弯曲原理肋骨冷弯机冷弯成形弯曲原理肋骨冷弯机冷弯成形2024/9/1船舶建造工艺 肋骨成形方法的分类肋骨成形方法的分类1. 1.按加工时是否对型材预热分类按加工时是否对型材预热分类•分为分为冷弯成形加工冷弯成形加工和和热弯成形加工热弯成形加工•冷弯成形是在常温下直接施加外力使型冷弯成形是在常温下直接施加外力使型材产生塑性变形，将其弯成要求的形状，材产生塑性变形，将其弯成要求的形状，如方法如方法③③ ⑦⑦•热弯成形是将型材加热到再结晶温度以热弯成形是将型材加热到再结晶温度以上，使其塑性增加而易于变形，再施加上，使其塑性增加而易于变形，再施加外力将其弯成要求的形状，如方法外力将其弯成要求的形状，如方法①②①②2024/9/1船舶建造工艺 2. 2.按型材的进给方式分类按型材的进给方式分类•分为连续进给成形、逐段进给成形和分为连续进给成形、逐段进给成形和一次成形等三种加工方法一次成形等三种加工方法•连续进给加工方式连续进给加工方式( (方法方法②②、、④)④)适合适合于加工圆形肋骨于加工圆形肋骨 加工任意曲线形状时操作较复杂加工任意曲线形状时操作较复杂•一次成形加工一次成形加工( (方法方法⑤)⑤)是指整根肋骨是指整根肋骨的形状一次加工成形的形状一次加工成形2024/9/1船舶建造工艺 三轮滚弯机滚弯肋骨示意图三轮滚弯机滚弯肋骨示意图2024/9/1船舶建造工艺 多模头数控拉弯机工作原理多模头数控拉弯机工作原理•应用拉弯原理设计的多模头数控肋骨应用拉弯原理设计的多模头数控肋骨拉弯机，能使肋骨拉弯机，能使肋骨一次加工成形一次加工成形•该机的各个模头用数控方法布置成所该机的各个模头用数控方法布置成所需的肋骨曲线形状需的肋骨曲线形状•被加工型材的两端分别夹住，由拉伸被加工型材的两端分别夹住，由拉伸机构施加拉力机构施加拉力•拉力值略大于型材的屈服极限值拉力值略大于型材的屈服极限值•再操纵模头顶压型材进行拉弯加工再操纵模头顶压型材进行拉弯加工2024/9/1船舶建造工艺 多模头一次成形数控肋骨拉弯机多模头一次成形数控肋骨拉弯机 2024/9/1船舶建造工艺 多模头数控拉弯机的应用多模头数控拉弯机的应用•由于型材两侧均有模头，可以加工由于型材两侧均有模头，可以加工S S形肋骨形肋骨•这种方法从自动化角度看比较简单这种方法从自动化角度看比较简单•因为要适应船体肋骨的最大长度，所因为要适应船体肋骨的最大长度，所以设备庞大、投资多以设备庞大、投资多•不易预计型材弯曲时的回弹量，要准不易预计型材弯曲时的回弹量，要准确地成形肋骨须经过反复修正确地成形肋骨须经过反复修正2024/9/1船舶建造工艺 逐段进给成形加工逐段进给成形加工•逐段进给成形加工是国内最常见的加逐段进给成形加工是国内最常见的加工方法工方法( (方法方法③③、、⑥⑥、、⑦)⑦)•特点是进给一段弯曲一段，特点是进给一段弯曲一段，一段型材一段型材弯曲成形后弯曲成形后，，再进给新的一段再进给新的一段•这种加工方法的优点是设备简单，较这种加工方法的优点是设备简单，较易实现自动控制易实现自动控制2024/9/1船舶建造工艺 3.3.按型材的受力状态分类按型材的受力状态分类•可分为可分为拉弯原理拉弯原理、、集中力弯曲原理集中力弯曲原理和和纯弯曲原理纯弯曲原理三种类型三种类型 •应用拉弯原理的肋骨冷弯机应用拉弯原理的肋骨冷弯机( (方法方法⑤)⑤)比较少见比较少见•型材在弯曲过程中不出现压应力型材在弯曲过程中不出现压应力•产生皱折现象的可能性较小产生皱折现象的可能性较小•对高腹板的船体型材进行拉弯加工时，对高腹板的船体型材进行拉弯加工时，容易使型材受到破坏容易使型材受到破坏2024/9/1船舶建造工艺 集中力弯曲原理集中力弯曲原理•用集中力弯曲原理加工型材是一种传用集中力弯曲原理加工型材是一种传统的方法统的方法( (方法方法③③、、④④、、⑥)⑥)•目前多数肋骨冷弯机是应用这一原理目前多数肋骨冷弯机是应用这一原理制造的制造的•集中力弯曲需要三个作用点，所以也集中力弯曲需要三个作用点，所以也称为称为三支点弯曲三支点弯曲•型材在集中载荷Ｐ作用下产生剪切力型材在集中载荷Ｐ作用下产生剪切力N N和弯距Ｍ和弯距Ｍ2024/9/1船舶建造工艺 左图为集中力弯曲的受力情况左图为集中力弯曲的受力情况 •右图为纯弯曲的受力情况右图为纯弯曲的受力情况2024/9/1船舶建造工艺 纯弯曲原理纯弯曲原理•纯弯曲是指梁截面上仅有弯矩而没有纯弯曲是指梁截面上仅有弯矩而没有剪力作用，梁处于平面弯曲状态剪力作用，梁处于平面弯曲状态•获得梁的纯弯曲的方法是使简支梁对获得梁的纯弯曲的方法是使简支梁对称地承受两个相等的集中载荷称地承受两个相等的集中载荷•集中载荷间的集中载荷间的l段梁处于纯弯曲状态段梁处于纯弯曲状态•梁段内任一截面处梁段内任一截面处 弯矩：弯矩：M=PaM=Pa；； 剪力：剪力：Q=0Q=02024/9/1船舶建造工艺 二、型钢构件冷弯成形二、型钢构件冷弯成形1. 1.三支点逐段进给式肋骨冷弯机三支点逐段进给式肋骨冷弯机•机床工作部分的机床工作部分的示意图见右图示意图见右图•中间为固定夹头中间为固定夹头•两侧为活动夹头两侧为活动夹头可夹持型材做进可夹持型材做进退和旋转退和旋转2024/9/1船舶建造工艺 三支点冷弯机工作过程三支点冷弯机工作过程•冷弯某一段型材时，可动夹头连同所夹冷弯某一段型材时，可动夹头连同所夹持的型材进退和旋转持的型材进退和旋转•三个夹头对型材施加外力使其弯制成所三个夹头对型材施加外力使其弯制成所需的形状需的形状•一段弯好后，再进给一段，逐段弯制出一段弯好后，再进给一段，逐段弯制出整根型材整根型材•弯曲时，夹头上的加紧装置将型材复板弯曲时，夹头上的加紧装置将型材复板加紧，以防止型材在弯曲过程中产生翘加紧，以防止型材在弯曲过程中产生翘曲和皱折曲和皱折2024/9/1船舶建造工艺 三支点冷弯机的优缺点三支点冷弯机的优缺点•这种肋骨冷弯机优点较多，使用较普这种肋骨冷弯机优点较多，使用较普遍遍•但也存在诸如被弯曲的肋骨上压痕大、但也存在诸如被弯曲的肋骨上压痕大、加工效率不高等缺点加工效率不高等缺点•同时三支点冷弯成形中，集中力作用同时三支点冷弯成形中，集中力作用处的弯矩最大处的弯矩最大•容易形成塑性铰，产生局部变形容易形成塑性铰，产生局部变形2024/9/1船舶建造工艺 2. 2.纯弯曲原理肋骨冷弯机纯弯曲原理肋骨冷弯机•图示为国内研制的图示为国内研制的5050吨纯弯曲原理吨纯弯曲原理肋骨冷弯机的主要工作部分肋骨冷弯机的主要工作部分2024/9/1船舶建造工艺 纯弯曲冷弯机的结构纯弯曲冷弯机的结构•采用四支点弯曲方式采用四支点弯曲方式•机械部分组成机械部分组成 水平弯曲机构水平弯曲机构 垂向弯曲机构垂向弯曲机构 进料机构进料机构 正位机构正位机构 压印机构压印机构2024/9/1船舶建造工艺 纯弯曲冷弯机的夹紧形式纯弯曲冷弯机的夹紧形式•中夹头设有两个顶弯柱中夹头设有两个顶弯柱•侧夹头体各有一侧夹头体各有一个顶弯柱个顶弯柱•四个顶弯柱使型四个顶弯柱使型材在腹板平面内材在腹板平面内( (机床水平平面机床水平平面) )内按纯弯曲原理内按纯弯曲原理进行弯曲进行弯曲2024/9/1船舶建造工艺 纯弯曲冷弯机的工作方式纯弯曲冷弯机的工作方式•弯曲机构采用液压传动弯曲机构采用液压传动•首先使三个垂直安置的夹紧油缸驱动首先使三个垂直安置的夹紧油缸驱动三个夹头夹紧型材的腹板三个夹头夹紧型材的腹板•然后由两个水平安置的弯曲油缸分别然后由两个水平安置的弯曲油缸分别驱动两个侧夹头体做水平方向的前后驱动两个侧夹头体做水平方向的前后运动运动•逐段进给逐段弯曲成形逐段进给逐段弯曲成形2024/9/1船舶建造工艺 纯弯曲冷弯机的优点纯弯曲冷弯机的优点(1)(1) •加工质量好加工质量好 型材上载荷作用处压痕显著减小型材上载荷作用处压痕显著减小 加工时是用不同曲率的圆弧拟合肋骨加工时是用不同曲率的圆弧拟合肋骨曲线，光顺性较好曲线，光顺性较好 三支点弯曲时，载荷作用处的局部变三支点弯曲时，载荷作用处的局部变形最大，肋骨的光顺性相对较差形最大，肋骨的光顺性相对较差2024/9/1船舶建造工艺 纯弯曲冷弯机的优点纯弯曲冷弯机的优点(2)(2) •加工效率高加工效率高 用纯弯曲原理加工肋骨，型材塑性用纯弯曲原理加工肋骨，型材塑性变形区大变形区大 可增加每次进给的长度，从而提高加可增加每次进给的长度，从而提高加工速度工速度 较三支点肋骨冷弯机可提高工效一倍较三支点肋骨冷弯机可提高工效一倍以上以上2024/9/1船舶建造工艺 纯弯曲冷弯机的优点纯弯曲冷弯机的优点(3)(3) •机床的性能比较完善机床的性能比较完善 肋骨可成对加工也可单根加工肋骨可成对加工也可单根加工 设置旁弯设置旁弯( (垂向弯曲垂向弯曲) )校正机构校正机构——被被加工的型材多为非对称剖面，在弯曲加工的型材多为非对称剖面，在弯曲过程中会产生旁弯变形过程中会产生旁弯变形 型材进给操作灵活型材进给操作灵活 可作为型材矫直机使用可作为型材矫直机使用2024/9/1船舶建造工艺 3.3.肋骨冷弯成形的若干问题肋骨冷弯成形的若干问题(1)(1)检测和控制成形的方法检测和控制成形的方法•肋骨冷弯机需要一定的肋骨冷弯机需要一定的检测检测和控制成形和控制成形方法方法校对校对型材腹板型材腹板边缘边缘，，使之与要求的使之与要求的曲曲线线一致一致•没有采用数控程序的冷弯机，常用的控没有采用数控程序的冷弯机，常用的控制成形的方法有制成形的方法有•铁样铁样( (样样板板) )人工人工对样对样、、逆直逆直线线法法和和仿形仿形控制法控制法2024/9/1船舶建造工艺 ① ① 铁样铁样( (样板样板) )人工对样人工对样•需要依据放样提供的结构型线制作铁样或样需要依据放样提供的结构型线制作铁样或样板、费工费料板、费工费料•在型材加工过程中用它反复检查在型材加工过程中用它反复检查( (校对校对) )所弯所弯曲型材腹板边缘曲型材腹板边缘•操作繁复，对工人技术水平要求较高操作繁复，对工人技术水平要求较高② ② 逆直线法逆直线法•逆直线在弯曲前的平直型材上是一根曲线逆直线在弯曲前的平直型材上是一根曲线•型材弯曲到腹板边缘与结构型线吻合时，曲型材弯曲到腹板边缘与结构型线吻合时，曲线变为一根直线线变为一根直线2024/9/1船舶建造工艺 逆直线法加工逆直线法加工•准确地求取逆直线的形状是逆直线加工准确地求取逆直线的形状是逆直线加工的关键的关键•在型材弯制过程中，可以通过检测逆直在型材弯制过程中，可以通过检测逆直线是否变直来控制构件的成形线是否变直来控制构件的成形•逆直线方法主要适用于腹板较高、曲度逆直线方法主要适用于腹板较高、曲度较小的肋骨较小的肋骨•省去制作样板的材料和工时省去制作样板的材料和工时•但需要求作逆直曲线，而且在加工时的但需要求作逆直曲线，而且在加工时的检测也较繁复检测也较繁复2024/9/1船舶建造工艺 ③③仿形控制法仿形控制法 •针对数控肋骨冷弯机尚未普及，解决针对数控肋骨冷弯机尚未普及，解决肋骨冷弯人工对样的困难而研究的一肋骨冷弯人工对样的困难而研究的一种成形控制方法种成形控制方法•所谓仿形控制，就是在肋骨冷弯机上所谓仿形控制，就是在肋骨冷弯机上安装一套仿形装置安装一套仿形装置•弯制肋骨时，使弯制肋骨时，使铁样与肋骨铁样与肋骨同步进给，同步进给，肋骨逐段弯曲肋骨逐段弯曲2024/9/1船舶建造工艺 仿形装置示意图仿形装置示意图2024/9/1船舶建造工艺 仿形控制法工作原理仿形控制法工作原理 •保证每段肋骨和铁样在保证每段肋骨和铁样在y方向上的距方向上的距离为一定值离为一定值y0•肋骨即可弯制成与铁样相同的形状肋骨即可弯制成与铁样相同的形状•坐标系中任一曲线坐标系中任一曲线f( (x) )上各点沿上各点沿y方向方向做距离为做距离为y0的的平移，所得各点构成的平移，所得各点构成的新曲线新曲线F( (x) )•F( (x) )与原曲线与原曲线f( (x) )的形状完全相同的形状完全相同2024/9/1船舶建造工艺 仿形装置的构成仿形装置的构成•主要由主要由平移机平移机构构和和检检测机构测机构组成组成•平移机构使滑块在小车上沿平移机构使滑块在小车上沿y方向滑方向滑动，小车在轨道上横向动，小车在轨道上横向( (x方向方向) )平移平移2024/9/1船舶建造工艺 仿形装置的仿形装置的平移滑块平移滑块•滑块夹臂分滑块夹臂分别夹住型材别夹住型材和铁样和铁样•型材和铁样型材和铁样的端点在的端点在y方向上始终方向上始终相距相距y0•型材进料和弯曲时带动滑块平移型材进料和弯曲时带动滑块平移•检测机构检测机构上有两个上有两个仿形触杆仿形触杆2024/9/1船舶建造工艺 仿形装置的仿形装置的检测机构检测机构 •触杆触杆1 1始终保始终保证铁样与肋证铁样与肋骨的距离为骨的距离为y0•两个触杆间两个触杆间为正在加工为正在加工的肋骨段的肋骨段•加工肋骨段与对应的铁样型线之间的加工肋骨段与对应的铁样型线之间的偏差可在触杆偏差可在触杆2上反映出来上反映出来2024/9/1船舶建造工艺 检测检测偏差偏差P P0 0=y=y0 0-y-y•判断加工偏判断加工偏差的大小和差的大小和方向方向•操纵弯曲机操纵弯曲机构对肋骨进构对肋骨进行弯曲行弯曲•弯曲回弹后，若偏差消失弯曲回弹后，若偏差消失(或小于允许或小于允许误差误差)，表明肋骨弯曲成形合格，表明肋骨弯曲成形合格2024/9/1船舶建造工艺 ( (2) 2)型材冷弯时的附加变形型材冷弯时的附加变形 以及消除措施以及消除措施•角钢和球扁钢为角钢和球扁钢为不对称型材不对称型材，塑性弯，塑性弯曲时会产生曲时会产生旁弯、倒边、扭曲和皱折旁弯、倒边、扭曲和皱折等严重影响加工质量的变形等严重影响加工质量的变形•旁弯变形在不对称旁弯变形在不对称型材成形加工时很型材成形加工时很容易形成容易形成•产生的原因如图示产生的原因如图示2024/9/1船舶建造工艺 旁弯变形旁弯变形的产生的产生•开口薄壁构件开口薄壁构件剖面形剖面形心和扭心不重合心和扭心不重合•型钢在型钢在XOYXOY平面平面( (腹板腹板平面平面) )内弯曲内弯曲•受弯矩受弯矩M MZ Z作用，腹板边缘的应力在横作用，腹板边缘的应力在横剖面的合力对剖面的合力对Y Y轴的力矩不平衡轴的力矩不平衡•在在XOZXOZ平面产生另一弯矩平面产生另一弯矩M MY Y，，使型钢使型钢腹板厚度方向弯曲变形即旁弯变形腹板厚度方向弯曲变形即旁弯变形2024/9/1船舶建造工艺 旁弯变形旁弯变形的预防与消除的预防与消除•主要采用预置反变形量和设置垂向弯曲系主要采用预置反变形量和设置垂向弯曲系统反变形等两种措施统反变形等两种措施•倒边是型材成形过程中产生的面板与腹板倒边是型材成形过程中产生的面板与腹板之间夹角减小的剖面畸变之间夹角减小的剖面畸变•这种现象可以用最小阻力定律解释这种现象可以用最小阻力定律解释•弯曲时距离中性轴愈远的材料，变形阻力弯曲时距离中性轴愈远的材料，变形阻力愈大愈大•为减小变形阻力，材料有向中性轴靠近的为减小变形阻力，材料有向中性轴靠近的趋势，于是造成剖面畸变趋势，于是造成剖面畸变2024/9/1船舶建造工艺 倒边、扭曲、倒边、扭曲、皱折与预防皱折与预防•倒边和旁弯变形在长度方向上的积累，倒边和旁弯变形在长度方向上的积累，就形成了肋骨长度方向上的扭曲现象就形成了肋骨长度方向上的扭曲现象•预防倒边大都用加垫硬面板的方法预防倒边大都用加垫硬面板的方法•皱折变形是型材在反弯加工时，型线皱折变形是型材在反弯加工时，型线边缘一侧受压应力作用因失稳而产生边缘一侧受压应力作用因失稳而产生的多余变形的多余变形•消除皱折常用上下平面加力夹持腹板消除皱折常用上下平面加力夹持腹板塑性变形区和加密压点等办法塑性变形区和加密压点等办法2024/9/1船舶建造工艺 拉压塑性变形拉压塑性变形•型钢在弯曲过程中产生的塑性变形区型钢在弯曲过程中产生的塑性变形区受拉受压两个部分受拉受压两个部分•腹板厚度较小，受压区失稳皱褶，受腹板厚度较小，受压区失稳皱褶，受拉伸易翘曲拉伸易翘曲•腹板愈高，两种变形愈厉害腹板愈高，两种变形愈厉害•预防办法，增大压紧面积预防办法，增大压紧面积2024/9/1船舶建造工艺 其它方法其它方法•预防和消除旁弯、倒边、扭曲和皱折预防和消除旁弯、倒边、扭曲和皱折现象的手段失效或效果不佳，则现象的手段失效或效果不佳，则只能只能采用水火矫正或机械压平手段来进行采用水火矫正或机械压平手段来进行矫正矫正•这样会使余下的加工变得十分困难这样会使余下的加工变得十分困难•关键是任何矫正措施都有可能使已经关键是任何矫正措施都有可能使已经成形的肋骨线型走样，需再次修正甚成形的肋骨线型走样，需再次修正甚至多次修正，耗工费力至多次修正，耗工费力2024/9/1船舶建造工艺 ( (3)3)型钢冷弯的回弹及其处理型钢冷弯的回弹及其处理 •冷弯过程中，型材在外力作用下产生冷弯过程中，型材在外力作用下产生塑性变形，并伴随有弹性变形塑性变形，并伴随有弹性变形•外力卸除后弹性变形的恢复即为回弹，外力卸除后弹性变形的恢复即为回弹，这是弹性材料的固有特性这是弹性材料的固有特性•回弹的客观存在，给肋骨的冷弯工艺回弹的客观存在，给肋骨的冷弯工艺及准确成形带来不利影响及准确成形带来不利影响•正确处理好回弹因素，对提高肋骨冷正确处理好回弹因素，对提高肋骨冷弯的效率和质量十分重要弯的效率和质量十分重要2024/9/1船舶建造工艺 处理回弹的两种方法处理回弹的两种方法•理论计算方法理论计算方法 力学方法预先计算可能的回弹量力学方法预先计算可能的回弹量 将它叠加到弯曲量上使型材过量弯曲，将它叠加到弯曲量上使型材过量弯曲，待回弹后即能准确成形待回弹后即能准确成形•逐步逼近弯曲法逐步逼近弯曲法 每次弯曲后测出实际回弹量，再按实每次弯曲后测出实际回弹量，再按实测回弹量对型材做过量弯曲测回弹量对型材做过量弯曲 如此反复，使肋骨逼近成形型线如此反复，使肋骨逼近成形型线2024/9/1船舶建造工艺 力学方法计算回弹量力学方法计算回弹量•计算结果与实际情况有一定出入计算结果与实际情况有一定出入•原因较多：原因较多： 轧制时的残余应力分布不知轧制时的残余应力分布不知 材质的不均材质的不均→→弹性模量弹性模量E E不是常数不是常数 几何尺寸的非一致几何尺寸的非一致→→剖面惯性矩剖面惯性矩I I的的准确性问题准确性问题 力学计算模型的近似简化问题力学计算模型的近似简化问题•近似计算可以给出一个定量的范围近似计算可以给出一个定量的范围2024/9/1船舶建造工艺 塑性弯曲塑性弯曲•塑性弯曲假塑性弯曲假设设：材料的：材料的强强化特性化特性仅仅与与变变形程度有关形程度有关( (可使用可使用б―εб―ε曲曲线线) )忽忽略剪略剪应应力力τ(τ(纯纯弯曲弯曲) )，平断面假，平断面假设设成成立立•根据相对弯曲半径根据相对弯曲半径( (r=ρ/h, ρr=ρ/h, ρ为曲为曲率半径，率半径，h h为腹板高度为腹板高度) )的数值，塑性的数值，塑性弯曲分为三种情况：弯曲分为三种情况：•三向纯塑性弯曲、线性纯塑性弯曲和三向纯塑性弯曲、线性纯塑性弯曲和弹塑性弯曲弹塑性弯曲2024/9/1船舶建造工艺 塑性弯曲的三种情况塑性弯曲的三种情况•r r＜＜3 3~5 5为为三向三向纯纯塑性弯曲塑性弯曲，，应变应变数数值值大，大，处处于于σσ―ε―ε曲曲线线的第三段的第三段•3 3~5≤5≤r≤200r≤200为为线线性性纯纯塑性弯曲塑性弯曲，，处处于于σσ―ε―ε曲曲线线的第二段的第二段•r r＞＞200200为为弹弹塑性弯曲塑性弯曲，由，由边缘层边缘层的的应变应变从从弹弹性性过过渡到塑性开始渡到塑性开始•船体肋骨梁：船体肋骨梁：r r在在8-2008-200之间之间，可以认为是，可以认为是处于处于线性纯塑性弯曲阶段线性纯塑性弯曲阶段，因此可以得到，因此可以得到梁弯曲时的弯距梁弯曲时的弯距2024/9/1船舶建造工艺 塑性弯曲的计算公式塑性弯曲的计算公式(1)(1)•W-W-剖面模数剖面模数( (mmmm3 3),S-),S-剖面静距剖面静距( (mmmm3 3) )•σσs s- -屈服极限屈服极限( (Pa)Pa)• - -材料的强化系数材料的强化系数( (Pa)Pa)•ΨΨ1 1- -形状系数，仅与剖面形状有关形状系数，仅与剖面形状有关•ΨΨ0 0- -相对强化系数，仅与材料机械性能有关相对强化系数，仅与材料机械性能有关2024/9/1船舶建造工艺 塑性弯曲的计算公式塑性弯曲的计算公式(1)(1)•Δ-Δ-中性层移动距离中性层移动距离• - -卸载后半径卸载后半径•φφ- -回弹前中性层至断面形心距离回弹前中性层至断面形心距离• - -中性层的相对曲率半径中性层的相对曲率半径2024/9/1船舶建造工艺 三、型钢构件的热弯成形三、型钢构件的热弯成形•冷弯工艺以前，多数大曲率型材采用冷弯工艺以前，多数大曲率型材采用大大火热弯法火热弯法弯制弯制•这种工艺燃料耗费多，劳动强度高，被这种工艺燃料耗费多，劳动强度高，被冷加工所取代冷加工所取代•部分小型船厂仍在采用部分小型船厂仍在采用 •热轧状态的低合金钢型材弯曲成形后，热轧状态的低合金钢型材弯曲成形后，须经过调质处理须经过调质处理( (淬火和回火淬火和回火) )才能达到才能达到船体构件的性能要求船体构件的性能要求2024/9/1船舶建造工艺 中频感应加热弯曲淬火工艺中频感应加热弯曲淬火工艺 •中频感应加热弯曲淬火工艺彻底改革了旧的中频感应加热弯曲淬火工艺彻底改革了旧的弯曲、淬火工艺弯曲、淬火工艺•肋骨弯曲成形和淬火的质量好，生产效率高，肋骨弯曲成形和淬火的质量好，生产效率高，使劳动强度大为减轻使劳动强度大为减轻•该工艺针对热轧低合金钢须经调质处理的要该工艺针对热轧低合金钢须经调质处理的要求，在一台中频加热弯曲淬火机床上完成肋求，在一台中频加热弯曲淬火机床上完成肋骨的弯曲和淬火骨的弯曲和淬火•便于组成弯曲便于组成弯曲——淬火淬火——回火的生产流水线回火的生产流水线2024/9/1船舶建造工艺 中频加热中频加热•利用利用25002500HzHz的电流通过感应器的电流通过感应器4 4产生一个交产生一个交变磁场变磁场•型材型材7 7在主动轮在主动轮3 3和压紧轮和压紧轮2 2的共同作用下以的共同作用下以一定的速度一定的速度(2(2~3 3mm/s)mm/s)从感应器中穿过从感应器中穿过2024/9/1船舶建造工艺 中频加热弯曲淬火工艺设备中频加热弯曲淬火工艺设备•钢材钢材在交变磁场作用下在交变磁场作用下产生大量的热量，产生大量的热量，把肋骨把肋骨局部加热到淬火温度局部加热到淬火温度•同时，同时，钢材的塑性加大钢材的塑性加大，在下压滚轮，在下压滚轮6 6的顶的顶弯和滚轮弯和滚轮1 1的支承作用下，在型材上被加热的支承作用下，在型材上被加热的狭窄带内发生弯曲的狭窄带内发生弯曲2024/9/1船舶建造工艺 中频加热淬火中频加热淬火•肋骨通过感应器后的肋骨通过感应器后的1010s s左右时间内，温度左右时间内，温度达到达到900900o o~950950o o•然后被位于感应器后的喷水圈然后被位于感应器后的喷水圈5 5喷出的水冷喷出的水冷却却( (淬火淬火) )2024/9/1船舶建造工艺 中频加热弯曲淬火工艺特点中频加热弯曲淬火工艺特点 •从感应器到喷水圈这一狭窄范围内的肋骨处于高温从感应器到喷水圈这一狭窄范围内的肋骨处于高温状态，而其两侧则处于冷态状态，而其两侧则处于冷态•弯曲在这一加热窄带中进行，有效的避免肋骨的起弯曲在这一加热窄带中进行，有效的避免肋骨的起拱和皱折拱和皱折•机床本身不需要很大的弯曲功率和刚度机床本身不需要很大的弯曲功率和刚度•采用压力喷水冷却，能使肋骨达到完全淬火目的，采用压力喷水冷却，能使肋骨达到完全淬火目的，故而淬火质量比水槽中淬火质量好故而淬火质量比水槽中淬火质量好•可以通过调节肋骨进给速度或中频电源的功率来调可以通过调节肋骨进给速度或中频电源的功率来调节淬火的温度节淬火的温度•肋骨经弯曲淬火后，还应置入电炉中进行回火肋骨经弯曲淬火后，还应置入电炉中进行回火•最后在液压机上矫形最后在液压机上矫形2024/9/1船舶建造工艺 。