CN104624744B - 一种不锈钢车顶边梁的辊式连续冷弯成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不锈钢车顶边梁的辊式连续冷弯成型方法，其包括上料、辊式连续冷弯变形、整形和切断四个步骤，上料是指将与车顶边梁展开尺寸宽度相配的带钢钢板送入辊式连续冷弯生产线的进料端，辊式连续冷弯变形是指使进入辊式连续冷弯生产线的带钢依次经过11道辊式连续冷挤压变形工序，整形是指将辊式连续冷弯变形步骤得到的连续车顶边梁再经过整形成对辊模使车顶边梁产品在圆弧半径上产生不同半径的反向变形，最后将经过整形辊模精整后的车顶边梁直接或经过校直后送入切断设备按所需尺寸进行切断。利用本发明的辊式连续冷弯成型方法制造出的车顶边梁变形合理、成品质量高，模具寿命长、生产效率高。

Description

一种不锈钢车顶边梁的辊式连续冷弯成型方法
技术领域
本发明涉及一种地铁、高铁等车体车厢零部件的制造方法，尤其是一种不锈钢车顶边梁的辊式连续冷弯成型方法，具体地说是一种地铁车体用不锈钢车顶边梁的辊式连续冷弯成型方法。
背景技术
近些年来，我国的高铁、动车、地铁等事业发展速度飞快，原有的普通冷板和一些耐候钢材料已经远远不能满足这方面的发展需要，进而开发了不锈钢材料。经过几年的发展，不锈钢在高铁、动车、地铁这些车体制造方面已经得到了广泛的应用。相比于早起的冷板热板等材料，不锈钢具有更高的韧性塑性、抗高温耐腐蚀、易抛光易焊割等优点；同时它还具有减薄降耗、省工节能等特点，可广泛应用于铁道、车辆、桥梁等领域。现有技术的不锈钢车用边梁生产存在加工效率低，长度受限以及圆弧大小不易控制，冷弯连续成形缺乏合理的加工工艺等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变形合理、模具寿命长、生产效率高、成品质量高的不锈钢车顶边梁的辊式连续冷弯成型方法，以解决现有技术的车用边梁加工效率低、长度受限以及圆弧大小不易控制、冷弯连续成形缺乏合理的加工工艺的问题。
本发明采用如下技术方案：一种不锈钢车顶边梁的辊式连续冷弯成型方法，其包括上料、辊式连续冷弯变形、整形和切断四个步骤，所述的上料是指将与车顶边梁展开尺寸宽度相配的带钢钢板送入辊式连续冷弯生产线的进料端，所述的辊式连续冷弯变形是指使进入辊式连续冷弯生产线的带钢依次经过11道辊式连续冷挤压变形工序，所述的辊式连续冷弯变形工序为：
第一，使平直的带钢进入“两端都为20度的同时变形辊模”中，将带钢的两边折弯成与水平线成20度的形状，成型完两边后进入下道工序，中间经过30度导向立辊，辅助预成型及修正轧制线的位置，防止偏离；
第二，使两边发生20度起角变化的带钢平滑进入“两侧40度的变形辊模”中，使带钢的两边进一步折弯成与水平线成40度的形状，完成变形后进入下道工序，中间通过50度的导向立辊进行预成型，再平滑的进入下一道工序；
第三，使前一道次完成的起角变化的带钢平滑进入“两侧同为60度的变形辊模”中，使带钢的两边进一步折弯成与水平线成60度，完成变形的两边后进入下道工序，中间通过70度立辊，进行辅助成型，修正尺寸偏差；
第四，使两边已发生好的起角变化的带钢平滑进入“两侧为80度的变形辊模”中，使带钢两侧折弯成与水平线成80度，完成变形后的两边进入下道工序；
第五，使两边已发生好的起角变化的带钢平滑进入“两端同为90度的变形辊模”中，使两边进一步变形至所需要的90度角度，此道次工序中右侧部分采用侧立辊进行成型，完成此道次变形后，带钢进入下一道工序中；采用侧立辊进行成型是为了更好的完成垂直角度的变形，同时方便调试；
第六，使两边已发生的起角变化的带钢平滑进入“两端为92度、中间圆弧半径为2600mm的变形辊模”中，使带钢两边完成过弯变形。此道次工序是用大圆弧过弯成型方式进行辊压，是为了更好的得到产品两侧所需要的角度，完成变型后进入下一道工序中；
第七，使上一道次出来的带钢平滑进入“半径为2000mm的上下对称变形辊模”中，使车顶边梁的圆弧整体从半径为2600mm进一步变形为半径为2000mm，完成变形后进入下一道工序中；
第八，使前一道次出来的带钢平滑进入“半径为800mm和直线段为13.4mm的变形辊模”中，让中间圆弧从半径为2000mm变形至半径为800mm，而右侧台阶加强筋部分则预成型至一个合适的长度，结束后进入下一道工序中，中间通过半径为700mm的导向辅助立辊，进行圆弧的预成型；
第九，将从上一道次出来的带钢平滑进入“半径为600mm和直线段为16.1mm的变形辊模”中，保证中间圆弧成型到此半径，右侧加强筋变形为所需要的最终长度，变形后经过半径为500mm导向辅助立辊，一方面可以方便带钢顺利进入下一道次，另一方面也可以起到修正卷板偏移轧制线的作用，结束后再进入下一道工序中；
第十，将从上一道次出来的带钢平滑进入“半径为400mm的成对变形辊模”中，使得带钢圆弧从半径为600mm变形为半径为400mm，结束后进入下一道工序中；
第十一，将从前一道次出来的带钢平滑进入“半径为300mm的整套变形辊模”中，使得带钢所有圆弧都变形为半径为300mm，完成变形后进入下一道工序中；
所述的整形是指将辊式连续冷弯变形步骤得到的连续车顶边梁再经过整形成对辊模使车顶边梁的产品在圆弧半径上产生不同半径的反向变形；
最后将经过整形辊模精整后的车顶边梁直接或经过校直后送入切断设备按所需尺寸进行切断。
所述的整形成对辊模包括半径分别为半径为240mm、半径为270mm、半径为300mm的3组整形成对辊模。经过3组整形成对辊模中进行精整，消除产品变形应力，将圆弧变形反弹量控制在设定值内。
所述的带钢是宽度与车顶边梁展开尺寸宽度相配的钢卷或者是经加工后宽度与边梁展开尺寸宽度相配的钢卷焊接而成。通过焊接，带钢的长度可为任意长。
本发明的有益效果是：本发明以不锈钢卷板为原材料，经过辊式连续冷弯变形步骤最终得到左端为直角，中间为大圆弧半径为300mm，右端带一台阶加强筋、直线段长度为16.1mm的连续的不锈钢侧顶板产品，最终产品具有以下优点：（1）产品强度高，耐腐蚀等性能突出；（2）本发明的产品规格尺寸调整灵活，操作简单，特别适合各类铁路客车等车体，品种规格可在一定范围内任意调整，交货快捷灵活；（3）本发明是在常温状态下进行生产加工，能耗低，符合节能减排的国际化趋势；（4）本发明的最终成形的成品的长度可以任意确定；（5）本发明与现有技术相比，成型道次减少，而变形更均匀，能有效的减少生产成本；（6）本发明对部分关键部位采用封闭孔型，过度圆滑，精度高；（7）本发明通过合理分配变形角度，提高了轧辊的和机组设备的使用寿命，降低了维修成本。
附图说明
图1是利用本发明的方法生产的不锈钢车顶边梁的截面示意图；
图2是本发明的车顶边梁制造过程中的各道次模具辊压后形成的辊花图；
图3是本发明辊式连续冷弯变形步骤中第1至4道工序中的成型过程示意图；
图4是本发明辊式连续冷弯变形步骤中第5至8道工序中的成型过程示意图；
图5是本发明辊式连续冷弯变形步骤中第9至11道工序中的成型工艺示意；
图6是本发明整形步骤中的整形工艺示意图；
图7是本发明的车顶边梁的立辊辅助成型道次成型工艺示意图。
具体实施方式
下面结合图1至图7和具体实施例对本发明进行详细说明。
利用本发明的方法制造车顶边梁的重要步骤是连续冷弯变形，而连续冷弯变形的关键是变形过程和方式、变形角度的选择，车顶边梁具体的制造过程包括：
（1）纵剪带钢：在纵剪机组上将不锈钢卷板纵剪成工艺设计的宽度，保证表面整洁无划伤等缺陷；
（2）开卷矫平：将纵剪后的不锈钢卷板通过冷弯成型机组上的开卷机上打开，通过矫平机矫平带钢；
（3）剪切对焊：将带钢头部剪切后，用焊机将带钢坯料的头部与已经进入孔型的带钢尾部焊接在一起，从而实现一次性连续生产的条件；
（4）冷弯成型 ：带钢经过由专门设计的多组辊片组合而成的冷弯机组连续发生多角度变化，直至形成符合设计要求的截面。连续冷弯过程中的速度应控制在5-23米/秒之间；
（5）精整：带钢坯料成型为最终截面之后，再经过1～3道进行必要的圆弧过弯整形，达到消除残余应力后的截面尺寸符合工艺要求；
（6）矫直：已经精整后的型材经过矫直孔型矫直，消除型材的纵向弯曲或横向弯曲；
（7）锯切：将不锈钢边梁锯切成所需要的长度产品；
（8）检验打包：经过检验区域，经检验合格后放入打包区，打包后放入成品区。
本发明不锈钢车顶边梁的辊式连续冷弯成型方法的一种具体实施例包括上料、辊式连续冷弯变形、整形和切断四个步骤，所述的上料是指将与车顶边梁展开尺寸宽度相配的带钢钢板送入辊式连续冷弯生产线的进料端，所述的带钢是宽度与车顶边梁展开尺寸宽度相配的钢卷或者是经加工后宽度与边梁展开尺寸宽度相配的钢卷焊接而成。通过焊接，带钢的长度可为任意长。所述的辊式连续冷弯变形是指使进入辊式连续冷弯生产线（包括主变形、立辊的导向辅助变形等）的带钢依次经过以下11道辊式连续冷挤压变形工序，11道辊式连续冷弯变形工序依次为：
第一，使平直的带钢进入“两端都为20度的同时变形辊模”中，将带钢的两边折弯成与水平线成20度的形状，成型完两边后进入下道工序，中间经过30度导向立辊，辅助预成型及修正轧制线的位置，防止偏离。
第二，使两边发生20度起角变化的带钢平滑进入“两侧40度的变形辊模”中，使带钢的两边进一步折弯成与水平线成40度的形状，完成变形后进入下道工序，中间通过50度的导向立辊进行预成型，再平滑的进入下一道工序。
第三，使前一道次完成的起角变化的带钢平滑进入“两侧同为60度的变形辊模”中，使带钢的两边进一步折弯成与水平线成60度，完成变形的两边后进入下道工序，中间通过70度立辊，进行辅助成型，修正尺寸偏差。
第四，使两边已发生好的起角变化的带钢平滑进入“两侧为80度的变形辊模”中，使带钢两侧折弯成与水平线成80度，完成变形后的两边进入下道工序。
第一至第四道次辊式连续冷弯变形工序如图3所示，车顶边梁的原料钢板呈水平状进入封闭孔型中保证进料不窜动，两端先成型。
第五，使两边已发生好的起角变化的带钢平滑进入“两端同为90度的变形辊模”中，使两边进一步变形至所需要的90度角度，此道次工序中右侧部分采用侧立辊进行成型，是为了更好的完成垂直角度的变形，同时方便调试，完成此道次变形后，带钢进入下一道工序中。
第六，使两边已发生的起角变化的带钢平滑进入“两端为92度、中间圆弧为半径为2600mm的变形辊模”中，使带钢两边完成过弯变形。此道次工序是用大圆弧过弯成型方式进行辊压，是为了更好的得到产品两侧所需要的角度，完成变型后进入下一道工序中。
第七，使上一道次出来的带钢平滑进入“半径为2000mm的上下对称变形辊模”中，使车顶边梁的圆弧整体从半径为2600mm进一步变形为半径为2000mm，完成变形后进入下一道工序中。
第八，使前一道次出来的带钢平滑进入“半径为800mm和直线段为13.4mm的变形辊模”中，让中间圆弧从半径为2000mm变形至半径为800mm，而右侧台阶加强筋部分则预成型至一个合适的长度，结束后进入下一道工序中，中间通过半径为700mm的导向辅助立辊，进行圆弧的预成型。
第五至第八道次辊式连续冷弯变形工序如图4所示，连续冷弯成形两端成型完毕后，中间圆弧预成型。
第九，将从上一道次出来的带钢平滑进入“半径为600mm和直线段为16.1mm的变形辊模”中，保证中间圆弧成型到此半径，右侧加强筋变形为所需要的最终长度，变形后经过半径为500mm导向辅助立辊，一方面可以方便带钢顺利进入下一道次，另一方面也可以起到修正卷板偏移轧制线的作用，结束后再进入下一道工序中。
第十，将从上一道次出来的带钢平滑进入“半径为400mm的成对变形辊模”中，使得带钢圆弧从半径为600mm变形为半径为400mm，结束后进入下一道工序中。
第十一，将从前一道次出来的带钢平滑进入“半径为300的整套变形辊模”中，使得带钢所有圆弧都变形为半径为300mm，完成变形后进入下一道工序中。
第九至第十一道次辊式连续冷弯变形工序如图5所示，逐渐改变圆弧半径进行圆弧成型，达到产品需要的半径。
如图7所示，辊式连续冷弯变形第一至第四道工序间、第八至第十道工序间利用导向立辊辅助车顶边梁成型，导向立辊使相邻工序的成型角度和圆弧能顺利过渡，同时还有矫正轧制中心线偏移的效果。
上述十一道辊式连续冷弯变形工序最终得到左端为直角，中间为大圆弧半径为300mm，右端带一台阶加强筋、直线段长度为16.1mm的连续的不锈钢侧顶板产品，产品厚度为2.5mm，产品截面图如图1所示。
经过上述十一道辊式连续冷弯变形工序后，开始进行整形，整形是指将辊式连续冷弯变形步骤得到的连续车顶边梁再经过整形成对辊模使车顶边梁的产品在圆弧半径上产生不同半径的反向变形；整形成对辊模包括半径分别为半径为240mm、半径为270mm、半径为300mm的3组整形成对辊模。整形步骤如图6所示，产品在半径为240mm、半径为270mm、半径为300mm的整形辊模中依次进行精整，消除变形应力，将圆弧变形反弹量控制在设定值内，对产品圆弧半径反弯进行整型，解决了回弹问题并释放内应力，最后经过的半径为300mm辊压使得产品更好的达到所需尺寸。
最后将经过整形辊模精整后的车顶边梁直接或经过校直后送入切断设备按所需尺寸进行切断。
本发明具有以下优点：（1）产品强度高，耐腐蚀等性能突出；（2）本发明的产品规格尺寸调整灵活，操作简单，特别适合各类铁路客车等车体，品种规格可在一定范围内任意调整，交货快捷灵活；（3）本发明是在常温状态下进行生产加工，能耗低，符合节能减排的国际化趋势；（4）本发明的最终成形的成品的长度可以任意确定；（5）本发明与现有技术相比，成型道次减少，而变形更均匀，能有效的减少生产成本；（6）本发明对部分关键部位采用封闭孔型，过度圆滑，精度高；（7）本发明通过合理分配变形角度，提高了轧辊的和机组设备的使用寿命，降低了维修成本。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种不锈钢车顶边梁的辊式连续冷弯成型方法，其特征在于：其包括上料、辊式连续冷弯变形、整形和切断四个步骤，所述的上料是指将与车顶边梁展开尺寸宽度相配的带钢钢板送入辊式连续冷弯生产线的进料端，所述的辊式连续冷弯变形是指使进入辊式连续冷弯生产线的带钢依次经过11道辊式连续冷挤压变形工序，所述的辊式连续冷弯变形工序为：
第一，使平直的带钢进入“两端都为20度的同时变形辊模”中，将带钢的两边折弯成与水平线成20度的形状，成型完两边后进入下道工序，中间经过30度导向立辊，辅助预成型及修正轧制线的位置，防止偏离；
第二，使两边发生20度起角变化的带钢平滑进入“两侧40度的变形辊模”中，使带钢的两边进一步折弯成与水平线成40度的形状，完成变形后进入下道工序，中间通过50度的导向立辊进行预成型，再平滑的进入下一道工序；
第三，使前一道次完成的起角变化的带钢平滑进入“两侧同为60度的变形辊模”中，使带钢的两边进一步折弯成与水平线成60度，完成变形的两边后进入下道工序，中间通过70度立辊，进行辅助成型，修正尺寸偏差；
第四，使两边已发生好的起角变化的带钢平滑进入“两侧为80度的变形辊模”中，使带钢两侧折弯成与水平线成80度，完成变形后的两边进入下道工序；
第五，使两边已发生好的起角变化的带钢平滑进入“两端同为90度的变形辊模”中，使两边进一步变形至所需要的90度角度，此道次工序中右侧部分采用侧立辊进行成型，完成此道次变形后，带钢进入下一道工序中；
第六，使两边已发生的起角变化的带钢平滑进入“两端为92度、中间圆弧半径为2600mm的变形辊模”中，使带钢两边完成过弯变形，此道次工序是用大圆弧过弯成型方式进行辊压，完成变型后进入下一道工序中；
第七，使上一道次出来的带钢平滑进入“半径为2000mm的上下对称变形辊模”中，使车顶边梁的圆弧整体从半径为2600mm进一步变形为半径为2000mm，完成变形后进入下一道工序中；
第八，使前一道次出来的带钢平滑进入“半径为800mm和直线段为13.4mm的变形辊模”中，让中间圆弧从半径为2000mm变形至半径为800mm，而右侧台阶加强筋部分则预成型至一个合适的长度，结束后进入下一道工序中，中间通过半径为700mm的导向辅助立辊，进行圆弧的预成型；
第九，将从上一道次出来的带钢平滑进入“半径为600mm和直线段为16.1mm的变形辊模”中，保证中间圆弧成型到600mm的半径，右侧加强筋变形为所需要的最终长度，变形后经过半径为500mm导向辅助立辊，结束后再进入下一道工序中；
第十，将从上一道次出来的带钢平滑进入“半径为400mm的成对变形辊模”中，使得带钢圆弧从半径600mm变形为400mm，结束后进入下一道工序中；
第十一，将从前一道次出来的带钢平滑进入“半径为300mm的整套变形辊模”中，使得带钢所有圆弧都变形为半径300mm，完成变形后进入下一道工序中；
所述的整形是指将辊式连续冷弯变形步骤得到的连续车顶边梁再经过整形成对辊模使车顶边梁的产品在圆弧半径上产生不同半径的反向变形；
最后将经过整形辊模精整后的车顶边梁直接或经过校直后送入切断设备按所需尺寸进行切断。
2.根据权利要求1所述的不锈钢车顶边梁的辊式连续冷弯成型方法，其特征在于：所述的整形成对辊模包括半径分别为240mm、270mm、300mm的3组整形成对辊模。
3.根据权利要求1或2所述的不锈钢车顶边梁的辊式连续冷弯成型方法，其特征在于：所述的带钢是宽度与车顶边梁展开尺寸宽度相配的钢卷或者是经加工后宽度与边梁展开尺寸宽度相配的钢卷焊接而成。
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