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挤压-弯曲一体化成型装置及对型材弯曲成形性能的影响
摘要：
近年来，挤压-弯曲一体化成型技术日益受到关注。该技术结合了挤压成型和弯曲成型两种加工方法的优势，提高了型材的加工效率和精度，降低了成型难度和成本。本文基于挤压-弯曲一体化成型装置的开发，研究了该技术对型材弯曲成形性能的影响。通过实验分析和数值模拟，探究了不同参数（如轧制温度、挤压速率、弯曲角度等）对型材弯曲成形过程中的应力分布、变形性能和力学性能的影响及优化方法。
关键词：挤压-弯曲一体化成型；型材；弯曲成形性能；应力分布；变形性能；力学性能
1.引言
挤压成型和弯曲成型是目前常用的两种加工方法，可用于制作各种金属和塑料型材。但是，这两种加工方法各自存在一些困难和限制，例如：挤压成型容易出现异型截面，尤其是内凸异形截面难以实现；而弯曲成型则容易出现剪切裂纹、表面粗糙度高等问题。因此，如何将挤压和弯曲两种加工方法有效地结合起来，提高型材的加工效率和精度，降低成型难度和成本，成为一个热门的研究领域。
2.挤压-弯曲一体化成型装置
挤压-弯曲一体化成型装置是实现挤压和弯曲一体化加工的重要设备。其基本结构如图1所示。
[插图]图1挤压-弯曲一体化成型装置结构示意图
该装置主要由开口挤压机、弯曲机、热轧机、补偿机构、夹持机构、冷却机构和控制系统等组成。在实际操作中，首先将金属板材或型材送入热轧机进行预加热处理，然后通过开口挤压机进行挤压成型，在补偿机构的帮助下将挤压板材拉平，使其达到所需宽度和厚度。接下来，将挤压板材送入弯曲机，通过控制弯曲角度和弯曲力来实现弯曲成形。最后，将弯曲好的型材通过冷却机构进行冷却处理。
3.型材弯曲成形性能的影响因素及优化方法
3.1应力分布
型材在弯曲成形过程中，会受到复杂的应力作用，从而导致变形和破坏。因此，控制弯曲成形中的应力分布是提高型材弯曲成形性能的关键。一般来说，应力分布受到弯曲角度、弯曲速度、轧制温度、材料性能等因素的影响。其中，较大的弯曲角度和较快的弯曲速度会使应力集中在内曲面上，增加板材破坏的风险。而较高的轧制温度可以降低应力，改善弯曲性能。
因此，优化应力分布需要在如下几个方面进行：
（1）控制弯曲角度，选取合适的弯曲半径，减小板材内曲面的应力集中程度；
（2）控制弯曲速度，使之匹配型材的形状和厚度，降低应力影响；
（3）选择合适的轧制温度，避免过高或过低温度对应力的影响。
3.2变形性能
除应力分布外，型材的变形性能也是影响弯曲成形的重要因素。在弯曲成形过程中，板材会出现不均匀变形或脆性断裂等现象，因此，提高型材的变形性能是优化弯曲成形过程的另一个重要任务。
增强型材的变形性能主要有如下几个方法：
（1）选择高强度、高韧性、高延展性的材料，如高强度钢、6061铝合金等；
（2）优化挤压成形加工工艺，控制每个板材区域的应变分布；
（3）给板材表面加工抛光或喷涂表面等工艺，提高其表面质量和抗腐蚀性。
3.3力学性能
型材的力学性能也是科学研究的重点。在弯曲成形中，型材的力学性能会受到加工过程、材料性能、弯曲角度等因素的影响，从而直接影响到型材弯曲后的使用性能。
要提高型材的力学性能，需要采取如下措施：
（1）优化挤压-弯曲一体化成形加工工艺，选择合适的参数和工艺控制方法；
（2）根据型材的应用场景和使用要求，选择合适的材料组合；
（3）通过实验和数值模拟，分析型材的变形及损伤情况，优化制定弯曲成形策略。
4.结论
挤压-弯曲一体化成型技术是一种重要的新型材加工方法。通过控制挤压-弯曲一体化成型过程中的参数，可以有效地改善型材的弯曲成形性能，提高其应力分布、变形性能和力学性能等方面的综合指标。未来，我们将继续深入研究挤压-弯曲一体化成型技术，为工业生产和科学研究提供更好的支持和服务。