冷弯型钢的种类及优点
滚压成型（Roll，又称冷弯）是利用顺序配置的多道次成型辊对卷材或带材等金属板材进行连续横向弯曲，形成具有特定截面的型材。 其原理如图1所示。
图1 滚压成型的基本原理
冷弯型钢的种类较多，根据断面结构不同可分为开式和闭式两种，如图2所示。开式冷弯型钢加工相对容易，易于成型。 其类型主要有各种角钢、槽钢和Z型钢。 封闭式冷弯型钢的加工难度较大，主要包括各种形状的空心型钢和焊管。 按尺寸规格可分为大、中、小、宽冷弯型钢。 大型冷弯型钢一般指板厚4～16毫米，带材宽度300毫米； 中型冷弯钢板厚度为2～5毫米，带钢宽度为100～450毫米； 小型冷弯钢板厚度0.5～3mm，带钢宽度30～200mm； 宽幅冷弯钢板厚度为0.6~12mm，带钢宽度为700~。
图2 开式和闭式冷弯型钢截面
与传统冲压成型相比，滚压成型工艺具有以下优点：
⑴设备投资低，生产效率高，适合大批量生产，成型速度可达90m/min，制造成本大大降低；
⑵加工产品长度基本不受限制，可连续生产；
⑶ 零件回弹控制容易，产品表面质量好，尺寸精度高，特别适合高强度钢材成型；
⑷材料利用率高。 与冲压工艺相比，可节省材料15%~30%。
冷弯型钢是一种经济断面型材，断面形状合理，钢种丰富，材质多样化，表面质量好，形位公差低，产品尺寸可灵活调整。 可与冲压、焊接等结合进行深加工。 该产品具有组件化、结构化、能耗低等诸多优点。 已广泛应用于国民经济各行业，具有广阔的市场发展空间。
国内外生产现状
英国、日本、美国、德国等发达国家十分重视冷弯型钢的生产和应用。 冷弯型钢的发展比我国要早得多。 其生产规模、品种、应用范围、产品质量、尺寸精度均达到了很高的水平。 目前，国外冷弯型钢生产具有以下特点：
⑴ 产品生产规模、品种和应用范围日益扩大。
⑵ 采用大量新技术、新工艺。 冷弯与冲压、压花、卷边等工艺组成的组合生产线，使产品更接近零件的要求。
⑶高速生产冷弯成型设备。 目前已拥有成型速度高达1.5m/s的机组钢材冷弯范围，并正在制造2m/s的高效机组。
⑷以冷成型计算机孔型设计技术为核心的研发正在逐步深入和拓展。
截至目前，我国已有冷弯型钢生产线1000多条，年生产能力1500万吨，产品3000多种。 钢种由单一的普碳钢发展为不锈钢、高强度钢、耐火钢、耐候钢、复合钢等。 发展。 近十年来，我国冷弯型钢产量年增长率接近30%，冷弯型钢生产企业集中在长三角、珠三角和环渤海地区。 冷弯型钢产品主要应用于公路建设、钢结构、汽车制造、集装箱、铁道车辆、钢模板及脚手架、桥梁、电气柜、悬挂输送机、电缆桥架、货架、电梯导轨、龙骨钢、蔬菜大棚、农业机械、粮食仓储、家具及消防设备等，涉及国民经济95个行业的众多领域。 我国的滚压成形技术与世界水平还有很大差距。 美国、日本、德国在滚压成形技术方面处于世界前列，其在线冲孔、焊接、切割及相应的柔性生产线均具有代表性。 我国冷弯设备制造技术需要尽快赶上国际步伐，以满足冷弯产品生产企业的设备技术需求。 国外冷弯产品品种近3万种，材质多样化。 合金钢种类占50%～70%。 冷弯型钢产量一般占钢材总产量的10%。 除了民用产品外，还有军用产品。 产品还提供滚压成型部件。 目前，我国冷弯型钢的品种和规格仅有少数，约3000种。 材质主要为普通碳钢。 全冷弯型钢产量约占钢材总产量的4%左右。 与世界其他国家相比，存在较大差距。 可见，我国冷弯型钢还有很大的发展空间。
冷弯型钢成型技术
冷弯型钢以其承载性能好、产品质量高、生产成本低等优点，在国民经济的大部分行业得到了广泛的应用。 近年来，项目组与国内外企业合作开发了汽车、轨道交通、集装箱、公路桥涵等领域的50多种冷弯型钢产品，建成25条冷弯型钢生产线，并与多家装备制造企业建立了长期的业务关系。 项目组与长客车公司合作建立了常用轧制板材性能数据库。 数据库包含-ST、-HT、-DLT、太钢、、、、08F、Q235、Q345、DL610等材料的各种力学性能。 数据库系统的建立为轧制技术和有限元数值模拟研究的发展奠定了基础。 下面简单介绍一下冷弯型钢在典型行业的应用。
冷弯型钢在汽车行业的应用
汽车行业是冷弯型钢产品的主要用户之一。 近年来，我国汽车工业快速发展，特别是乘用车领域，实现了线性增长。 冷弯型钢的需求量巨大。 下面介绍一下项目组在汽车行业开发的几种典型冷弯型钢产品。
⑴车架纵梁、车厢侧板及车厢附件。
国外知名商用车制造商，如沃尔沃、奔驰、斯堪尼亚等，早在20世纪80年代就已广泛采用辊压工艺生产重型商用车车架纵梁和加强梁，并开始2000年引进该工艺，是国内首家采用该工艺生产重型商用车车架纵梁的厂家。 目前，国内不少主机厂已从国外引进生产线。
项目组与福田汽车合作，为福田汽车长沙工厂和诸城工厂建设了共4条冷弯型钢生产线，生产车架纵梁和车厢侧板。 已实现一套模具生产18个品种的纵梁（板厚4~8mm，宽度160~284mm），一套模具可生产8个品种的侧板（板厚2~6mm，宽度400~） 。 产品材质有Q345、510L、590L、610L、750L等，抗拉强度σb≤的扁材/卷材，为企业节省大量模具投资，节省模具更换和调试时间，提高生产效率。 产品如图3所示。
项目组与力丰集团合作，开发了60t卡车纵梁、山东华泰拖车车厢全系列冷弯型钢产品。 板材材质有Q235、Q345、510L、590L、610L、750L等，如图4所示。
图3 福田汽车冷弯型钢产品
图4 山东华泰冷弯型钢产品
⑵乘用车用高强钢轧制工艺。
用高强度钢代替普通强度钢是汽车轻量化最有效的手段之一。 对于汽车安全部件，如保险杠防撞梁、车门防撞梁、前门槛加强件等产品，欧美新款汽车已普遍采用高强度双相钢板，但国产汽车仍然基本上由普通碳钢制成。 因此，国产汽车在车辆质量和安全性能方面与国际标准相比还存在较大差距。
4.3死可燃物含水率较低，其可燃性完全受外界环境限制，主要由当地气象因素决定。 可燃性动态变化明显，对应不同的火灾危险等级。
高强钢的应用是汽车轻量化的发展趋势。 通过组织结构相变强化生产的超高强度（500~）钢，其化学成分与普通碳钢相似，但其强度是普通碳钢的数倍，且具有良好的碰撞吸收性能。 高强钢辊压成型的核心技术是回弹预测与控制。 众所周知，高强度钢常温变形能力差钢材冷弯范围，回弹严重，材料塑性降低。 用冷冲压技术加工高强度钢有一定难度。 由于滚压成型的渐进变形特点，滚压成型技术可以解决高强钢成型后出现裂纹的问题。 本文采用MARC有限元模拟分析超高强钢的回弹变形规律，如图5所示。对Q235和Q235的回弹值进行对比分析，如图6所示。
项目组与企业合作开发荣威轿车前后防撞梁。 该生产线集冲孔、冷弯、在线焊接、在线折弯、定长切断功能于一体。 是国内冷弯行业自动化程度较高的生产线之一。 。 其中，荣威550采用宝钢生产的材料，荣威750采用DP860材料，如图7所示。
图5 相对弯曲半径对回弹的影响
图6 Q235和Q235的回弹值
图7 荣威轿车防撞梁
图8 标致B81轿车高强度钢滚压产品
项目组与企业合作，以超高强钢为原材料，为标致B81轿车开发了门槛加强板和车门防撞梁产品。 产品如图8所示。
冷弯型钢在集装箱行业的应用
集装箱行业是冷弯型钢产品的主要用户之一，也是板材消耗量最大的行业之一。 目前，全球80%至90%的海运集装箱是我国生产的。 2013年，仅中集集团产量就达到10272.5万立方米。 世界航运巨头马士基集团也在我国建立了两个集装箱生产基地。 国内铁路集装箱产业刚刚起步，产量较低，尚未形成规模化生产，但发展前景良好。
项目组与力丰集团合作，为青岛马士基、智利马士基共建设8条专业全自动生产线。 该生产线集冲孔、焊接、去毛刺、冷弯、喷砂、切割、自动码垛为一体，生产速度18m/min，24h不间断生产，产品更换时间30min。 生产线如图9所示。
项目团队与力丰集团合作，为中集集团开发了热箱侧板专业生产线。 生产线运行速度为36m/min。 产品如图10所示。
冷弯型钢在波纹钢板管涵行业的应用
在国外发达国家和地区，金属波纹钢板管涵广泛应用于铁路、公路、港口、机场、矿山、城市给排水、水利、农田、仓储等建筑领域。 数百年的生产和使用经验表明，金属波纹钢板管涵是一种经济、节能、环保的新型建筑材料。 是混凝土管、铸铁管、PE管的替代品。 它的使用不仅可以减少工程量和降低建筑成本，而且可以提高工程的抗震和抗地形压力，延长建筑物的使用寿命。 目前在世界其他国家广泛使用。 我国金属波纹钢板管涵的使用也很早就涉及。 但由于种种原因，它还处于起步阶段，目前仅在高速公路项目中广泛应用。 实践证明，金属波纹钢板管涵在我国市政、交通、农业、环保等诸多领域将有更大的应用空间。 为此，冷弯型钢协会成立了“波纹钢板管涵专业委员会”，大力推动行业健康发展。 目前，我国钢铁行业产能严重过剩，特别是板材、卷材产能过剩。 该行业的蓬勃发展必将成为化解产能过剩的有效途径。
图9 马士基冷弯成型生产线
图10 中集热箱侧板
项目组与企业合作开发55mm、110mm、140mm深金属波纹钢板管涵，利用一套模具成型3至5种不同板厚的金属波纹钢板产品，如图11所示。目前研究处于国内领先水平。
结论
图11 金属波纹钢板管涵
冷弯型钢作为一种经济断面型材，具有重量轻、强度高、钢材利用率高、绿色环保等优点。 是国家大力推广应用的高效、经济的新型材料。 “十二五”时期是国家加快转变经济发展方式、调整产业结构的重要时期。 冷弯型钢产业将重点突出钢材深加工功能，重点开发钢结构、汽车工业、金属波纹钢等潜在市场和自主创新技术，产量、产值突出和在行业中的比重，使我国冷弯型钢行业成为全国领先者。 它在国外占有重要地位，真正成为战略性新兴产业。 从国外冷弯型钢的应用程度来看，冷弯型钢在我国有着广阔的发展空间，冷弯型钢行业必将走向快速发展的战略机遇期。
——摘自《钣金与生产》2015年第1期
