0、引言
    鋼板壓制成型工藝在電站鍋爐非受壓元件制造中應(yīng)用較為廣泛。對于一些變形量大，成形復(fù)雜的零件，由于在壓制過程中，材料進(jìn)入模具時以及在成形過程中都會產(chǎn)生變形和反彈，進(jìn)而影響零件的最終成形結(jié)果。因此應(yīng)根據(jù)不同的材料和變形，采取不同的反變形工藝。
1、膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)分析
    在300MW電站鍋爐機(jī)組中，預(yù)熱器煙風(fēng)道出口膨脹節(jié)（如圖1所示），其材質(zhì)為SPCC- SD和Conton，由直段8 000mm和直段4 000mm加4只彎頭組成的長方形工件。本文只討論直段部分的壓制。此零件結(jié)構(gòu)尺寸較大，一般壓機(jī)在壓制產(chǎn)品時控制在4 000mm以下，這樣可節(jié)約模具費。工件分段壓制后，再作拼接達(dá)到設(shè)計要求尺寸。由于膨脹節(jié)壓制波紋較深，波紋成形拉伸較大，脫模后反彈變形較大，因此如何控制反彈變形，采取適當(dāng)壓制方法是保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低制造成本的關(guān)鍵，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2、工藝方案分析
    預(yù)熱器出口煙風(fēng)道膨脹節(jié)由于工件比較長，外形復(fù)雜，整體成形困難�？紤]到模具制造成本和壓機(jī)壓制長度情況，膨脹節(jié)需要分成數(shù)段壓制，然后拼接。4只90°彎頭帶2頭直段另外設(shè)計制造或從國外進(jìn)口。直段模具長度控制在3 000mm左右，原則是4 000mm外用一段直段與彎頭拼接；8 000mm處用2段拼接后再與彎頭拼接。本文主要討論的是直段部分的壓制。從工件外形看，工件彎曲變形比較大，它由2部分彎曲變形組成，即：由216 mm處的V形彎曲和H處的2個直角彎曲。在工藝制造上，工件全部一次成形也可以，但V形部分拉伸量較大。拉伸量大有2個不利地方：(1)由于工件板材厚2. 6mm，彎曲深度又大(216mm)，因此工件局部有可能拉損，壁厚減薄超差或撕破；(2)拉伸量變大，V形部冷作硬化加大，材質(zhì)脆性增加。作為起脆脹作用的工件，V形口頻繁擴(kuò)大、收縮，V形底部易斷裂，影響工件使用壽命。綜上所述，工件不宜采用一步成形制造工藝。
    較理想的制造工藝是在一部壓機(jī)上先成形V形部分，然后再成形2個直角彎曲。這就需要一部壓機(jī)有2套上下分開運動的機(jī)構(gòu)。上海鍋爐廠有限公司的一部壓機(jī)有主缸和副缸可分開上下運動互不干擾，正好滿足該工件制造工藝的需要。主缸在完成V形部分成形后，副缸然后完成2段直角部分成形。因此1次壓制2步成形從工藝上和制造設(shè)備上都是可行的。
3、工裝模具結(jié)構(gòu)方案
3.1工件彎曲時的變形分析
    工件入模時受到上模3點和下模2點的作用，工件產(chǎn)生內(nèi)彎曲，如圖2所示。最終脫模時工件V形部分必然產(chǎn)生內(nèi)拋弧形，外形十分難看。另外，與彎頭拼接時很難對齊拼接，如強(qiáng)制拼接，必然在拼縫焊接處增加內(nèi)應(yīng)力，最終影響工件使用壽命。因此，內(nèi)拋弧形變形在壓制中必須采取措施克服它。
3.2壓制克服變形和反變形克服變形
3.2.1壓制克服變形
    在理論上講，下模也做成V形。工件在上、下模壓制中坐剎，使工件V形部兩邊和底部圓弧處受壓，克服板材在入模時的內(nèi)拋弧形，但是模具的制造成本，難度就大大提高。其原因是，上、下模V形部分的尺寸、直線度、角度必須沒有誤差；裝模時上、下模對中必須沒有誤差，一旦產(chǎn)生誤差上、下模整體就坐不剎，上、下模坐不剎對V形兩邊就不能產(chǎn)生均勻的壓力，這樣就沒有了克服內(nèi)拋弧形的壓力，達(dá)不到預(yù)期效果。如果上、下模對中不好，有絲毫的偏差，只能使V形部分兩端受力，中間無壓力可受，也達(dá)不到預(yù)期效果。再說，3 000mm多長的模具加工、裝模要達(dá)到如此高的精度在經(jīng)濟(jì)上、人力上是劃不來的。另外，對工件的板材厚度也有極高的要求，如果板材在V部分3 000mm多長的任何部位存在厚度不均勻，就會使上、下模坐不剎，這是由V形這個特殊形狀決定的。
3.2.2反變形克服變形
    將上模做成圖3形狀，下模如圖2，即沿R9垂直下去。下模開檔為(H+2.6×2)。
    在下模開檔的中心處做一塊Rll. 33的與上模相配的底模塊。這樣，在主缸帶動上模達(dá)到底模過程中盡管工件有內(nèi)拋弧形變形，但當(dāng)副缸工作時，在2段直角成形過程中，由于上模與底模已坐剎，副缸向下使板材V形處有一定的拉伸力。這一拉伸力一方面使板材V形處重新成型，克服部分內(nèi)拋變形；另一方面使板材緊貼上模，由于上模做成反變形的外弧形，這樣就使工件V形部分形成反變形的趨勢，工件脫模時就可達(dá)到工件設(shè)計的要求。在試生產(chǎn)時，壓制的膨脹節(jié)直段與進(jìn)口膨脹節(jié)彎頭拼接十分順利，考核一次成功。
    膨脹節(jié)直段部分壓制成功，說明工藝上采取反變形措施是可行的。這里補(bǔ)充說明一下，反變形措施關(guān)鍵是上模的設(shè)計，上模最高點2. 6mm根據(jù)不同材質(zhì)有所不同。在設(shè)計上模之前做了一些必要的試驗，然后才確定最高點。外弧形R(2071.5mm)的確定致關(guān)重要。設(shè)最高點的量為S(本文為2. 6mm)則：
    AB的尺寸根據(jù)已知條件可求得，這里就不多述了。
    另外，預(yù)熱器煙風(fēng)道膨脹節(jié)除本文例舉的單波形式外，還有雙波的。其壓制方法與單波一樣，只是在設(shè)計時習(xí)慣上將上、下模倒置即可，反變形措施與單波一致。
4、結(jié)論
    試驗結(jié)果表明：采用反變形措施，克服工件在壓制過程中的變形，盡管工件大、形狀復(fù)雜，只要工藝措施適當(dāng)，分步壓制、分析變形原理、利用壓制中模具對工件產(chǎn)生的拉伸力來改變工件的變形，最終可滿足工件的設(shè)計、質(zhì)量要求，降低模具制造成本。