輥壓成型是將板材送入包含多個(gè)連續(xù)成對(duì)滾輪的輥壓軋機(jī)中，每對(duì)滾輪逐漸將板材彎曲成所需的最終形狀。這種遞增的方法可以最大限度地減少應(yīng)變，補(bǔ)償回彈。因此，滾壓成型非常適合將先進(jìn)的高強(qiáng)度鋼加工成具有復(fù)雜的形狀的零件，特別是那些伸長(zhǎng)率低的鋼種，如馬氏體鋼。

滾輪的數(shù)量取決于鋼板的材料等級(jí)、成品零部件的復(fù)雜程度以及輥壓軋機(jī)的設(shè)計(jì)。一臺(tái)用于生產(chǎn)保險(xiǎn)杠防撞梁的輥壓軋機(jī)可能需要多達(dá)30對(duì)滾輪。

滾壓成型是少數(shù)的只需要一種主要變形方式的金屬板材成型工藝。與大多數(shù)需要復(fù)雜的模具設(shè)計(jì)的成型工藝不同的是。在滾壓成型中，除了在彎曲半徑處有輕微變薄外，鋼板的厚度沒(méi)有明顯的變化。

滾壓成型適用于需要大批量生產(chǎn)、截面復(fù)雜、長(zhǎng)度長(zhǎng)并有嚴(yán)格尺寸公差要求的零件。這個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程中包括鋼板卷材送入、滾壓成型和定尺切割。切口、開(kāi)槽、沖孔、壓花和彎曲與輪廓滾壓成形相結(jié)合，在滾壓成形機(jī)的出口端生產(chǎn)成品部件。事實(shí)上可以直接將汽車門梁防撞梁軋制成適當(dāng)?shù)膶挾?，只需要在運(yùn)往汽車裝配線之前焊接上用于安裝的支架。下圖顯示了非常適合輥壓工藝的汽車零部件。

滾壓成型可以生產(chǎn)具有以下特點(diǎn)的高強(qiáng)鋼零件：

1. 各種機(jī)械性能水平和不同的微觀結(jié)構(gòu)的鋼材。

2. 最小半徑取決于鋼板的厚度和機(jī)械性能。

然而，高強(qiáng)度鋼板意味著滾輪和軋機(jī)框架上受到的力較大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，力與鋼板的強(qiáng)度和厚度的平方成正比。因此，必須檢查輥壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)，以避免輥壓過(guò)程中軸的彎曲。輥壓成型部件的最小內(nèi)半徑值主要取決于鋼材的厚度和抗拉強(qiáng)度，滾壓成型比彎曲工藝允許更小的半徑，如下圖所示。

下圖比較了CR1150/1400-MS彎曲和滾壓成型的情況。彎曲需要最小3倍厚度的半徑，但滾壓成型可以產(chǎn)生1倍厚度的半徑。

對(duì)回彈有影響的主要參數(shù)是部件的半徑、板材厚度和鋼的強(qiáng)度。正如預(yù)期，回彈角度變化隨著抗拉強(qiáng)度和彎曲半徑的增加而增加。

下圖顯示了用相同的輥壓模具對(duì)三種厚度相同、抗拉強(qiáng)度在1000兆帕至1400兆帕之間的鋼材所做零件的剖面。即使強(qiáng)度差別很大，回彈也幾乎相同。

高強(qiáng)度鋼滾壓成型指南：

1. 為成型材料選擇適當(dāng)數(shù)量的輥輪。鋼的強(qiáng)度越高，軋輥成型機(jī)上所需的輥輪數(shù)量就越多。

2. 使用材料的最小允許彎曲半徑，以減少回彈。

3. 將孔放在遠(yuǎn)離彎曲半徑的地方，以幫助實(shí)現(xiàn)預(yù)期的公差要求。

4. 建立合理的尺寸公差要求，以成功地生產(chǎn)零件。

5. 使用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑。

6. 對(duì)滾壓成型生產(chǎn)線使用適當(dāng)?shù)木S護(hù)計(jì)劃。

7. 預(yù)測(cè)末端擴(kuò)口（回彈的一種形式），端部回彈是由于在滾壓成型過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力造成的。

8. 要認(rèn)識(shí)到，當(dāng)零件被整形（或在滾壓成型后被再成型）時(shí)，金屬的壓縮會(huì)導(dǎo)致側(cè)壁彎曲，從而導(dǎo)致配合問(wèn)題。滾壓成型時(shí)不能使用打磨工具，因?yàn)槭褂么蚰スぞ邥?huì)增加側(cè)壁彎曲的嚴(yán)重性。

9. 不要期望來(lái)自不同材料廠家的具有相似屈服強(qiáng)度的鋼有相似的輥壓成型表現(xiàn)。

10. 不要過(guò)度指定公差，對(duì)于非關(guān)鍵區(qū)域不要提出過(guò)嚴(yán)的公差要求。

專門針對(duì)最高強(qiáng)度鋼指南：

1. 根據(jù)牌號(hào)不同，最小彎曲半徑應(yīng)為鋼板厚度的三到四倍，以避免開(kāi)裂。

2. 回彈幅度從 120KSI鋼(1KSI=1千磅力/平方英寸=6.895MPa)的 10 度（ 830 MPa 最小屈服強(qiáng)度，860 MPa 最小抗拉強(qiáng)度）到 M220HT 鋼(CR1200/1500-MS)的 30 度不等，而低碳鋼則為1 到 3 度。在設(shè)計(jì)輥壓成型工藝時(shí)應(yīng)考慮回彈。

3. 由于回彈較高，因此很難在大半徑（半徑大于鋼厚度的20倍）的截面上實(shí)現(xiàn)較高的公差要求。

4. 輥輪的設(shè)計(jì)應(yīng)具有恒定的半徑和相鄰兩對(duì)輥輪之間的均勻過(guò)度。

5. 當(dāng)輥壓成型超高強(qiáng)度鋼時(shí)，與軟鋼相比需要多通過(guò)約50%的輥輪。所需的輥輪數(shù)量受型材彎曲位置的數(shù)量、鋼的機(jī)械性能、截面深度與鋼的厚度比、公差要求、預(yù)沖孔和切口的影響。

6. 由于更高的輥壓次數(shù)和更高的材料強(qiáng)度，輥壓成型所需的動(dòng)力也要增加。

7. 由于材料強(qiáng)度較高，成形壓力也較高。應(yīng)考慮較大的軸直徑。應(yīng)避免使用薄而細(xì)長(zhǎng)的軋輥。

8. 在滾壓成型過(guò)程中，避免被壓縮的橫截面部分出現(xiàn)過(guò)度永久伸長(zhǎng)。

動(dòng)態(tài)輥壓成型：

傳統(tǒng)的二維滾壓成型使用連續(xù)的滾壓架，將鋼板逐漸改變成目標(biāo)形狀，并在長(zhǎng)度上保持一致的輪廓。先進(jìn)的動(dòng)態(tài)輥壓成型結(jié)合了計(jì)算機(jī)控制，具有多個(gè)自由度的輥架，允許成品輪廓沿其長(zhǎng)度方向變化，形成三維輪廓。同一套輥壓工具通過(guò)改變單個(gè)輥架的位置和運(yùn)動(dòng)來(lái)創(chuàng)造不同的輪廓。在線三維輥壓加工擴(kuò)大了滾壓成型應(yīng)用范圍，更多種類的零件可以被生產(chǎn)。

其中一個(gè)例子是用1700兆帕馬氏體鋼制成的三維滾壓管，用于2020年福特探險(xiǎn)家和2020年福特Escape的A柱/車頂欄（下圖）。使用這種三位輥壓而不是液壓成型，使零件具有更小的輪廓，從而改善了駕駛員的視野，增加了內(nèi)部空間，并更好地安裝安全氣囊。強(qiáng)度-重量比提高了50%以上，從而使每輛車的總質(zhì)量減少了2.8至4.5公斤。

輥式?jīng)_壓：

傳統(tǒng)滾壓成型創(chuàng)造出的產(chǎn)品基本上在滾輪軸方向具有均勻的橫截面。一種被稱為輥式?jīng)_壓的新技術(shù)增強(qiáng)了加工不在滾動(dòng)軸方向上的形狀和特征的能力。使用專利生產(chǎn)工藝，輥式?jīng)_壓可以在圓周方向生產(chǎn)出不同形狀的零件，如下圖。

這種方法可以應(yīng)用于傳統(tǒng)的滾壓成型生產(chǎn)線。在汽車車門防撞梁的例子中，中央部分的W形輪廓和連接到車門內(nèi)板的平坦部分是同時(shí)形成的，不需要額外的安裝支架和連接點(diǎn)焊，節(jié)約了零件成本。

下面是某汽車制造商用這種方法取代了用2.0毫米PHS-CR1500T-MB沖壓硬化鋼管制成的三件式車門防撞梁，防撞梁需要用1.4毫米CR-500Y780T-DP制成的兩端支架將其固定在內(nèi)板上。新的方法，采用一體式軋制的1.0毫米CR900Y1180T-CP復(fù)相鋼防撞梁，使重量減輕10%，成本降低20%。

這項(xiàng)技術(shù)于2017年開(kāi)始在韓國(guó)某轎車上批量生產(chǎn)，2020年在韓國(guó)某SUV上批量生產(chǎn)，2021年在歐洲某SUV上批量生產(chǎn)。

?