CN100484656C - 冷成形轧机中空心凸缘钢构件在线erw焊接方法及设备 - Google Patents
冷成形轧机中空心凸缘钢构件在线erw焊接方法及设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100484656C CN100484656C CNB2005800209552A CN200580020955A CN100484656C CN 100484656 C CN100484656 C CN 100484656C CN B2005800209552 A CNB2005800209552 A CN B2005800209552A CN 200580020955 A CN200580020955 A CN 200580020955A CN 100484656 C CN100484656 C CN 100484656C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- free margins
- weld
- roll
- axis
- metal tape
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 16
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 16
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 10
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 13
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 235000011911 Echinocactus horizonthalonius horizonthalonius Nutrition 0.000 description 1
- 244000154165 Ferocactus hamatacanthus Species 0.000 description 1
- 235000011499 Ferocactus hamatacanthus Nutrition 0.000 description 1
- 208000034189 Sclerosis Diseases 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- 208000002925 dental caries Diseases 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/08—Seam welding not restricted to one of the preceding subgroups
- B23K11/087—Seam welding not restricted to one of the preceding subgroups for rectilinear seams
- B23K11/0873—Seam welding not restricted to one of the preceding subgroups for rectilinear seams of the longitudinal seam of tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
- B21D19/02—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by continuously-acting tools moving along the edge
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
- B21D5/06—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
- B21D5/10—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles for making tubes
- B21D5/12—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles for making tubes making use of forming-rollers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/06—Resistance welding; Severing by resistance heating using roller electrodes
- B23K11/061—Resistance welding; Severing by resistance heating using roller electrodes for welding rectilinear seams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K13/00—Welding by high-frequency current heating
- B23K13/01—Welding by high-frequency current heating by induction heating
- B23K13/02—Seam welding
- B23K13/025—Seam welding for tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/04—Tubular or hollow articles
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
- E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
- E04C3/04—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
- E04C2003/0404—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects
- E04C2003/0443—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal beams, girders, or joists characterised by cross-sectional aspects characterised by substantial shape of the cross-section
- E04C2003/0452—H- or I-shaped
- E04C2003/0456—H- or I-shaped hollow flanged, i.e. "dogbone" metal beams
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Flanged Joints, Insulating Joints, And Other Joints (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
冷成形轧机中空心凸缘钢构件在线ERW焊接方法及设备，包括：接缝引导轧辊支座(60)可转动支撑接缝引导轧辊(68)，用于引导成型金属带(30)的自由边(34a、34b)与金属带表面的距自由边一定距离的预定焊接轴线直线对齐。该设备包括焊接箱支座(61)可转动支撑挤压轧辊(84a、84b)，辊用于在自由边被加热到预定温度以和金属带(30)表面上焊接轴线熔合连接时推动自由边。挤压轧辊(84a、84b)共同作用，用于沿着预定直线轨迹引导自由边，沿着自由边和金属带(30)表面之间的焊接结合部分的入射轴线，焊接能量在熔合自由边前在沿着表面的焊接轴线的邻近效应的作用下被聚集。
Description
技术领域
本发明涉及用改进的焊接工艺制造冷成形空心凸缘构件。
本发明具体涉及但是不局限于制造冷成形、双焊接(dual welded)的空心凸缘结构构件。
背景技术
尽管在很多的现有技术公开文献中都给出了许多结构梁的构型，但是大多数这种梁都被设计成具有预期(in mind)特定的端部应用。然而许多现有技术公开内容中都试图提供一种通用性的结构梁，其可以与具有更普遍应用的结构梁例如木梁(timber)包括层状木梁以及热轧的I形梁、H形梁以及热轧的管道相竞争。
美国专利5,012,626、3,362,056和6,415,577中给出了这种特定目的的结构梁，这些文献公开了具有波纹幅板及平面或矩形截面的空心凸缘。澳大利亚专利716272描述了带有空心凸缘弦杆的桁架。
近些年来，已发现冷成形的C形、Z形和J形截面檩在相对低承载的情况中可以替代热轧构件，因为其每单元质量具有较好的截面承载能力。因为存在许多压弯失效模式，这种冷成形檩随着梁长度的增加在力矩性能方面确实有很大的局限性。英国专利2093886和2102465分别示出了冷成形J形截面和I形或者H形截面构件，国际公开号96/23939的文献描述了一种C形截面构件。
在试图改善冷成形檩式截面的截面效率时，提出了用空心凸缘构件来加强凸缘截面，且不会随之增加或者至少不会显著增加每单位长度的梁重量。
美国专利3,342,007、俄罗斯发明人证书827723和美国专利3,698,224都给出了空心凸缘承载件的实例，它们都描述了带有“开放式”边缘的三角形截面的空心凸缘梁，即其不具有连续焊缝，以优化缘构件的抗扭强度。
本申请人作为受让人的美国专利5,163,225和5,373,679首次公开了冷成形空心凸缘梁，其由双焊接工艺生产以制造圆形截面的“封闭式”边缘，其中凸缘的自由边沿着中心幅板构件的边缘焊接。然后该大致圆形的凸缘在焊接后成形以制出具有多种形状例如矩形、多边形、三角形等截面形状的空心凸缘。具有三角形截面凸缘的空心凸缘梁在市场上公知为“Dogbone”(注册商标)梁。
尽管对预定目的总体上满意，但是制造“Dogbone”梁的双焊接工艺也有许多缺陷，特别是焊接稳定性以及由于额外的加工成本而导致的凸缘横截面尺寸范围上的限制。在一个实施例中，轧机的整形部分中硬化焊接区域的过度加工会引起焊接应力失效。
这里所使用的“ERW”表示电阻焊或者使用触点或者感应线圈/阻抗以在构件中产生电流的感应焊以及其它形式的电阻焊接。
因此，本发明的目的旨在克服或缓解现有技术中“Dogbone”双焊接工艺中的至少部分缺陷，并提供一种适于生产空心凸缘冷成形钢构件的焊接工艺。
发明内容
根据本发明的一方面内容，提供了一种在冷成形轧机中空心凸缘钢构件的在线(in-line)焊接工艺，包括以下步骤：
从金属带形成具有一个自由边缘的成型表面；以及
用ERW工艺将所述自由边焊接到所述金属带的一个面上，以形成空心凸缘，所述工艺特征在于，所述自由边在所述金属带的所述表面上与预定焊接轴线直线对齐，所述自由边沿着所述自由边和所述表面之间的随后焊接结合部分的入射轴线被导向通过预定线性轨迹，从而焊接能量在将所述自由边熔合到所述表面之前在所述表面上沿着所述焊接轴线的邻近效应作用下而被聚集。
如果需要，所述自由边与所述焊接轴线是通过一个或多个接缝引导轧辊来对齐的，各辊都具有邻接所述自由边的周向肩部。
所述金属带自由边被一成型支撑轧辊压下而邻接所述周向肩部。
适当地，所述金属带中央被靠近所述焊接轴线的圆柱形顶轧辊和圆柱形下轧辊的相对表面支撑，所述自由边被压下邻接所述周向肩部。
接缝引导轧辊可调整地安装以朝着所述焊接轴线相对所述金属带表面成预定角度引导所述自由边。
优选地，所述金属带的所述自由边被在所述金属带的所述具有形状的表面上延伸的、具有一定形状的挤压轧辊引导穿过所述具有形状的挤压轧辊的大致平行接触面之间的所述预定轨迹。
焊接能量通过一个连接电源的感应线圈施加给所述自由边和所述预定焊接轴线，所述线圈大致围绕所述金属带在垂直于其纵向轴线的平面内延伸。
需要的话，一端被支撑的长杆感应阻抗在所述具有一定形状的表面的内部空腔内延伸到靠近所述焊接轴线的区域，其中所述自由边熔合到所述金属带的所述表面。
根据本发明的另一方面内容，提供了一种在冷成形轧机中空心凸缘钢构件的直线ERW焊接设备，所述设备包括：
接缝引导轧辊支座，可转动地支撑至少一个接缝引导轧辊，该接缝引导轧辊在使用时适于引导成型金属带的自由边与预定焊接轴线直线对齐，所述预定焊接轴线与所述金属带表面上的所述自由边隔开；和
焊接箱支座，可转动地支撑至少一对挤压轧辊，其在使用时适于在所述自由边被加热到预定温度以和所述表面上所述焊接轴线熔合接合时推动所述自由边，所述挤压轧辊对共同作用，在使用时适于沿着所述自由边和所述金属带的所述表面之间的随后焊接结合部分的入射轴线，引导所述自由边通过预定直线轨迹，从而焊接能量沿着所述表面上的所述焊接轴线的邻近效应的作用下而被聚集。
适当地，所述自由边和所述焊接轴线附近滑动接合所述金属带的电触点来在所述自由边和所述焊接轴线上进行感应所述焊接能量。
优选地，通过在垂直于所述金属带行进方向的平面上横向(transversely)环绕所述金属带的感应线圈来在所述自由边和所述焊接轴线上进行感应所述焊接能量。
优选地，所述成对挤压轧辊中的至少一个在一个平面内是角度可调的，该平面垂直于二者之间的所述金属带的行进方向。
所述成对挤压轧辊中的至少一个相对于另一个在垂直于所述至少一对挤压轧辊的转动轴线的方向上可调。
适当地，所述焊接箱支座包括圆柱形支撑轧辊，可绕着垂直于金属带构件行进方向的各平行轴线转动。
如果需要，圆柱形支撑轧辊可以具有成型外缘，用作所述成对挤压轧辊之一。
该装置可以包括多于一个的接缝引导轧辊支座。
如果需要，所述接缝引导轧辊支座的至少一个包括具有周向肩部的接缝引导轧辊，所述周向肩部用于邻接所述金属带的所述自由边。
适当地，设置成型支撑轧辊，使用时用于压下所述金属带自由边以邻接所述周向肩部。
如果需要，所述一个或多个接缝引导轧辊支座上游，一端被支撑的杆形感应阻抗在所述金属带的具有一定形状的边缘区域的空心内部延伸。
附图说明
为了更好地理解本发明以及将本发明付诸实践，下面参考附图所示出的优选实施例，附图中：
图1概略示出了用于空心凸缘构件的冷轧成形轧机；
图2概略示出了现有技术的双焊接工艺；
图3概略示出了现有技术中冷成形轧机的焊接箱中的挤压轧辊区域；
图4概略示出了图3的焊接箱轧辊结构的局部放大剖视图；
图5示出了具有成形轧辊、接缝引导轧辊和焊箱支座的冷成形轧机一部分的侧视图；
图6示出了空心凸缘梁从成形后阶段到进入焊接箱的阶段之前的成形花型；
图7a和7b从后视和前视的方向概略示出了接缝引导轧辊支座的结构；
图8概略示出了焊接箱支座的结构；
图9概略示出了图8焊接箱支座中轧辊的构造；
图10概略示出了图8焊接箱支座中轧辊的虚拟透视图；
图11概略示出了感应线圈和阻抗(impeder)的构造和关系；
图12概略示出了图11的感应线圈/阻抗组件在使用时与其中的空心凸缘的剖面图；
图13—16示出了根据本发明的方法和装置所制得的空心凸缘构件的剖面图。
附图中，为简洁起见，在合适的地方，用相似的附图标记表示相似的部件。
具体实施方式
图1概略示出了辊轧成形轧机的一种典型结构，如图11-14所示，其可以用于制造空心凸缘构件。简单来说，该轧机包括成型站(formingstation)11、焊接站12和整形站(shaping station)13。
成型站11包括可选的驱动支座14和成形轧辊支座15。驱动支座14连接传统的轧机传动系统(未示出)，而不用外轮廓成形轧辊来帮助整形，用平的圆柱轧辊来夹住金属带16对应于成品梁幅板部分的中央区域。成形轧辊支座15成形为分开的对15a、15b，每对配备有一组成形轧辊，以适于当其通过成型站时在金属带16的相对两侧形成空心凸缘。由于成形轧辊支座15a、15b不需要连接到传统的冷轧成形轧机的传动系统，因此成形轧辊支座易于在轧机纵轴的横向进行调节以适应变化宽度的空心凸缘梁。
当形成所需的截面构型时，边缘成形带16进入焊接站12，其中边缘成形部分的自由边在存在有ERW焊接设备的情况下被导向以预定进入角度接触幅板。为了帮助自由边相对于金属带表面的所需焊接区域定位，将成形金属带导入穿过接缝引导轧辊支座17进入ERW设备(图中以17a概略地表示)区域。在金属带边缘和金属带面上的焊缝线区域被加热到熔化温度之后，金属带穿过焊接箱支座18推动加热部分一起熔合成闭合边缘。然后焊接空心凸缘部分继续通过一系列传动轧辊支座19和成形轧辊支座20，以形成该构件的所需截面形状，最后穿过传统的互成直角的四辊轮矫直器(turk’s head)轧辊支座21以最后拉直，从而形成一双焊接空心凸缘梁22。由于在自由边和幅板最近的部分之间的邻近效应，ERW焊接机给金属带的自由边和幅板相邻的各区域施加电流。因为幅板部分的热能与凸缘自由边相比可以双向散发，所以需要附加能量来给幅板区域产生足够的热量来与自由边熔合。
迄今已发现通过使用传统的辊压成形技术和使用加热内部带部分到熔化温度所需的大量能量的ERW工艺会使自由边熔化并以熔珠形式从边缘流走。由于该带边缘损失，因此凸缘的横截面面积会显著减小，且带边缘到焊点的控制就越发困难。
图2概略示出了用于高频ERW焊接的现有技术。
在图2中，幅板30为一弓形截面形状，试图使成形空心凸缘31变型以使自由边与幅板30边缘接触所需的变形程度最小。与各自的高频交流电源34相连的成对触点32、33位于各凸缘31的自由边34附近，并且靠近形成焊缝的幅板边缘。如图所示，各空心凸缘31的自由边34以和垂直面和水平面都成一定角度的方式靠近焊缝35。
图3示出了一种典型的现有技术焊箱轧辊构造，其中侧轧辊36在水平方向上向内推动成形凸缘31，而外轮廓挤压轧辊37和下支撑轧辊共同作用推动凸缘的加热自由边接触幅板30边缘的加热部分以实现二者之间熔合。
通过侧轧辊36和挤压轧辊37的施加在凸缘自由边上的组合力有效地将整个凸缘部分轧制同时有效地减小其直径。
图4是穿过图3所示焊接箱轧辊组件的放大剖面图。在进入焊接箱轧辊组件之前总体用39表示，凸缘31的自由边34在金属带30上最终焊缝位置40上方间隔设置，如用虚线以略放大的方式示出的去掉一部分的区域。当轧辊成形部分继续穿过焊箱轧辊组件39前进时，空心凸缘31的自由边34被相配合的轧辊36、37、38的组合压力向下且向外推动，从而自由边34“扫过(sweeping)”幅板30的表面，直到其在各焊缝位置40接触幅板表面为止。
在自由边34“扫过”运动期间，由自由边34的接近而在幅板中感应的热“阴影”从位置41向外朝着发生熔合的焊缝位置40移动，位置41表示自由边34和幅板34上表面之间最短距离的位置。由于不能聚集由最终焊缝处的邻近效应所引起的热量，因此大量的热能在幅板以及空心凸缘的附近区域被散发掉了。
为了克服能量耗散，需增加电能输入以补偿热能损失，然而这易于使幅板自由边过热到使熔融金属从凸缘自由边由于熔化而流失的程度。另外，自由边过热需要引入足够的热量到幅板边缘以得到充分的焊接完整性被边缘隆起恶化了，其还会导致焊接稳定性的损失。
现在已发现上述困难可以通过将凸缘自由边与所要的焊缝在加热时对齐然后推动金属带自由边沿着直线在对应所需入射(incidence)角的方向接触加热的幅板区域来克服，该入射角是幅板部分与焊缝附近边缘区域之间的入射角。通过沿着预定轨迹引导凸缘自由边，因为自由边与所需焊缝对齐，因此在焊接箱挤压轧辊中凸缘旋转所引起的“扫过”效应就避免了将热量引导到从所需焊缝线延伸的不必要宽度路径的问题。
高频阻抗或感应焊接工艺的较好控制使得可以提高生产效率并显著提高根据本发明的设备和工艺所制造的双焊接空心凸缘构件的制造公差。
图5示出了具有图1的成型站11和边缘制备焊接站12的冷成形轧机的侧视图。
在图5中，轧机底盘50支撑驱动成形轧辊(driven forming roll)51、空转轮支座52、不被驱动的边缘成形支座(undriven edge forming stand)53、另一空转轮支座54、阻抗支架55、不被驱动的边缘成形支座56、另一不被驱动的边缘成形支座57、具有侧轧辊59的驱动成形轧辊支座58、六辊接缝引导轧辊支座60和四辊焊箱支座61。工作线圈62位于座60和61之间。
图6示出了图5所示轧机部分所生产出的空心凸缘构件的花型。
部分6A示出了从轧辊支座53出来的形状，部分6B示出了从轧辊支座58出来的形状，部分6C示出了从接缝引导轧辊支座60出来的形状，部分6D示出了在进入焊接箱支座61之前轧辊成形部分的形状。正如所看到，随着该部分靠近接缝引导轧辊支座60，空心凸缘31的自由边34的轨迹是沿着边缘34和幅板30的边缘40之间最小距离的路线，如图6C所示的空心凸缘的截面形状略微为卵形。还可以看出凸缘边缘34的位置已经相对于幅板30的边缘40固定定位在感应线圈62区域。
图7概略示出了图5中接缝引导轧辊支座60的构造，其中图7a是一下游正视图，图7b是上游正视图。
图7a概略示出了图5中接缝轧辊支座60的下游正视图。轧辊支座60包括支撑框架65，在其下游面上安装有一对独立安装的、成型支撑轧辊66、66a，每个支撑轧辊被轴颈安装(journal)以绕着对齐的旋转轴线67、67a转动，接缝引导轧辊68、68a可转动支撑在各倾斜轴69、69a上。接缝引导轧辊68、68a用于当冷成形部分靠近焊接箱支座61的挤压轧辊时，引导空心凸缘31、31a的自由边34a、34b使其与所需焊缝线纵向对齐。
位于接缝引导轧辊68、68a内缘的是外周翻边缘70，该外周翻边缘70用作支座，空心凸缘的自由边34可被推动而靠在该支座上以使这些凸缘边缘与幅板30的边40对齐。
接缝引导轧辊68、68a和支撑轧辊66、66a轴向可调节，以适应不同尺寸的空心凸缘构件。类似地，接缝引导轧辊68、68a轴向安装在支撑框架65上。
图7b是接缝引导轧辊支撑支座60的上游视图。
圆柱形接缝引导轧辊71和圆柱形支撑轧辊72位于支撑框架65内，圆柱形接缝引导轧辊71和圆柱形支撑轧辊72中每个都可转动地轴颈安装在各自转动轴73、74上。支撑轧辊72包括成型端部区域72a，以容纳空心凸缘31的一部分，而接缝引导轧辊的翻边端75、76位于幅板30的内缘40的上方，使空心凸缘31的自由边支撑在轧辊71的平面端。幅板30牢牢夹在轧辊71和72的圆柱形部分之间，以防止其弯曲，特别是相邻的边缘40。
图8示出了图5中四辊焊接箱支座61的构造。
焊接箱支座61包括圆柱形顶轧辊80和带有成型边缘81a的圆柱形下轧辊81，各轧辊80、81可转动地轴颈安装在各旋转轴82、83上。可绕各自倾斜轴85a、85b旋转的成型挤压轧辊84a、84b用于将空心凸缘31的热自由边34a、34b沿着幅板30的相对边界40推动到各自加热焊缝区域，以在其间有效熔合形成连续焊缝。需要注意的是形成在挤压轧辊84a、84b和圆柱支撑轧辊81的各自成型边缘81a之间的空腔是卵形的，其形状类似于图6中6D部分所表示的空心凸缘31的截面形状。
自由边34a、34b以直线方式朝着各焊缝推动，该直线垂直于挤压轧辊84a、84b的各自转动轴85a、85b，而不会产生横向“扫过”动作，从而在各自的自由边34a、34b和幅板30相对的边界40之间焊缝所需位置处或者在其上保持稳定的感应“阴影”或路线。
圆柱轧辊80、81是可调地安装，分别通过调节螺钉86、87而在垂直平面内移动，螺钉86、87分别连接到轧辊支承座88、89上，而支承座88、89分别可滑动安装在支撑框架90上。
挤压轧辊84a、84b可滑动安装在挤压轧辊支撑框架93、94的各个支承座91、92上，以分别可沿着滑动轴95、96通过调节螺钉97来滑动调节。挤压轧辊支撑框架93、94又可滑动安装以通过螺钉98横向移动并通过螺钉100垂直移动，螺钉98通过螺纹轴99连接支撑框架93、94的安装件。优选地，轧辊支撑框架可转动地安装在框架90上，以可绕着各自的轴枢转，各轴平行于空心凸缘构件穿过焊接箱支座61的运动方向。
可调轧辊的安装使得可以以精准的轨迹控制而在焊接箱内焊接不同尺寸及截面形状的空心凸缘构件，空心凸缘的自由边朝着构件幅板边缘或者其附近的准确定位的焊缝移动。
图9概略示出了图8焊接箱支座61的轧辊的构造，以更清楚地显示空心凸缘自由边沿着幅板边缘被引导向焊缝。
在图中虚线示出了成形空心凸缘31和各自由边34的略微放大的位置。当成形部分靠近轧辊组件时，对应于辊84a、84b沿着各滑动轴95、96的移动，空心凸缘31向分开的轧辊81的成型端部81a向内推动，如图8所示。
重要地是，可以看出终止在自由边34的空心凸缘外部的大约一半被沿着箭头101所示方向推动，从而凸缘靠近自由边34的几乎平面区域和凸缘相对侧的相应部分被作为一个整体部分向轧辊81驱动，从而凸缘靠近幅板30边缘40的剩余部分的变形被容纳在辊81的成型边缘81a内。同样，可以看到凸缘31的自由边34沿着直线轨迹行进到幅板30形成焊缝的边缘40。
图10概略示出了当边缘31的自由边34被引导向与幅板30边界40熔合时，挤压轧辊84a、84b与上下支撑轧辊80、81之间关系的虚拟放大透视图。在图示实施例中，下支撑轧辊81被示出为分别轴颈安装的轧辊元件，其每个都具有成型外缘81a。
图11和12概略示出了用于根据本发明的设备中的高频电能感应装置100。
装置100包括感应线圈组件101，感应线圈组件101具有一片形铜线圈102，当其在梁导辊站和焊箱之间行进时，该片形铜线圈基本上环绕空心凸缘梁103。线圈组件101在两端上被铜安装支架104支撑，铜安装支架104之间设有绝缘材料层105。
在线圈102和支架104表面上形成有铜管106，该铜管具有循环冷却水的出、入口107。线圈102连接到具有400Khz及400—800Kw交流输出能力的振荡器(未示出)。
位于梁103的空心凸缘109空腔内的是长形感抗支撑杆110，该感抗支撑杆具有连接在其上的圆柱形感应阻抗111。如图5所示，感抗支撑杆110通过构件支撑在焊接站12上游的支架55上，所述构件借助空心凸缘109自由边和幅板相邻侧之间的间隙延伸到凸缘空腔108中。冷却剂循环管112和空气管113延伸过边缘109自由边和幅板相邻侧之间的间隙以将再循环液体冷却剂和冷空气流供给到含铁杆(未示出)的感应阻抗111。
图13至16示出了根据本发明工艺和设备所制出的空心凸缘构件的非限制性实施例。
图13示出了具有一对圆形截面空心凸缘121的空心凸缘构件120，该空心凸缘构件沿着幅板123的边缘122定位。构件120可以作为一结构元件被使用，因为其是或者可以作为非圆形截面的凸缘的空心凸缘梁的前部(precursor)。
图14示出了大致如美国专利5,163,225所述的“Dogbone”(注册商标)结构的空心凸缘梁。
图15示出了根据系列澳大利亚专利申请2003903142具有矩形凸缘的空心凸缘梁。
图16示出了具有矩形凸缘的空心凸缘梁，用于复合桁架梁结构的弦杆。根据本发明的焊接工艺和设备在用于如图所示的深或者窄通道截面具有特别的益处。尽管幅板向内变形时可能会难以将空心凸缘的自由边焊接到幅板表面其侧边之间(intermediate)，因为不能用接缝引导轧辊控制通道内自由边的深度，但是在幅板外形成空心凸缘由于精确的边缘控制而大大简化了焊接工艺。
对于本领域技术人员来说在本发明的各个方面在不偏离本发明宗旨和范围的前提下多种改型和变化都是显而易见的。
例如，成形轧辊、接缝引导轧辊和挤压轧辊组合的结构可以适于允许空心凸缘自由边靠近焊缝的不同角度，从而尽可能保证在后续的空心凸缘整形到所需截面形状时，不会或很少在焊缝上产生会引起应力失效的应力。
Claims (20)
1.一种在冷成形轧机中空心凸缘钢构件的在线焊接方法，所述方法包括以下步骤：
从金属带形成具有一个自由边缘的成型表面；以及
用ERW工艺将所述自由边焊接到所述金属带的一个面上，以形成空心凸缘，所述工艺特征在于，所述自由边在所述金属带的所述表面上与预定焊接轴线直线对齐，所述自由边沿着所述自由边和所述表面之间的随后焊接结合部分的入射轴线被导向通过预定线性轨迹，从而焊接能量在将所述自由边熔合到所述表面之前在所述表面上沿着所述焊接轴线的邻近效应作用下而被聚集。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自由边与所述焊接轴线是通过一个或多个接缝引导轧辊来对齐的，每个接缝引导轧辊都具有为所述自由边提供支座的周向肩部。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属带的所述自由边被成型支撑轧辊推动而以所述周向肩部作为支座。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述自由边被推动成以所述周向肩部作为支座时，所述金属带在中央被与所述焊接轴线相邻的圆柱形顶轧辊和圆柱形下轧辊的相对表面支撑。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述接缝引导轧辊被可调整地安装以朝着所述焊接轴线相对所述金属带表面以预定角度引导所述自由边。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属带的所述自由边被成型挤压轧辊引导通过所述预定轨迹，其中所述成型挤压轧辊延伸过所述金属带成型表面，所述金属带成型表面在成型挤压轧辊的间隔的、大致平行接触面之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，焊接能量通过连接到电源的感应线圈施加给所述自由边和所述预定焊接轴线，所述线圈大致围绕所述金属带在垂直于其纵向轴线的平面内延伸。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过一个或多个连接到电源的接触器给所述自由边和所述预定焊接轴线施加焊接能量。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，一端被支撑的长杆形感应阻抗在所述成型表面的内部空腔内延伸到靠近所述焊接轴线的区域，其中所述自由边熔合到所述金属带的所述表面。
10.一种用于在冷成形轧机中在线ERW焊接空心凸缘钢构件的设备，所述设备包括：
接缝引导轧辊支座，可转动地支撑至少一个接缝引导轧辊，该接缝引导轧辊在使用时适于引导成型金属带的自由边与预定焊接轴线直线对齐，所述预定焊接轴线与所述金属带表面上的所述自由边隔开；和
焊接箱支座，可转动地支撑至少一对挤压轧辊，其在使用时适于在所述自由边被加热到预定温度以和所述表面上所述焊接轴线熔合接合时推动所述自由边，所述挤压轧辊对共同作用，在使用时适于沿着所述自由边和所述金属带的所述表面之间的随后焊接结合部分的入射轴线，引导所述自由边通过预定直线轨迹，从而焊接能量沿着所述表面上的所述焊接轴线的邻近效应的作用下而被聚集。
11.根据权利要求10的设备，其特征在于，通过在所述自由边和所述焊接轴线附近滑动接合所述金属带的电触点在所述自由边和所述焊接轴线感应所述焊接能量。
12.根据权利要求10的设备，其特征在于，通过在垂直于所述金属带行进方向的平面上横向环绕所述金属带的感应线圈来在所述自由边和所述焊接轴线感应所述焊接能量。
13.根据权利要求10的设备，其特征在于，所述挤压轧辊对中的至少一个在平面内是角度可调的，该平面垂直于所述金属带在其间行进的方向。
14.根据权利要求10的设备，其特征在于，所述至少一对挤压轧辊相对于该对中的另一个在垂直于所述挤压轧辊对中至少一个的转动轴线的方向上是可调的。
15.根据权利要求10的设备，其特征在于，所述焊接箱支座包括多个圆柱形支撑轧辊，所述圆柱形支撑轧辊可绕着垂直于金属带构件行进方向的各平行轴线转动。
16.根据权利要求15的设备，其特征在于，所述圆柱形支撑轧辊中的至少一个具有成型外缘，以起到所述成对挤压轧辊中一个的作用。
17.根据权利要求10的设备，其特征在于，包括一个以上的接缝引导轧辊支座。
18.根据权利要求10的设备，其特征在于，所述接缝引导轧辊支座的至少一个包括其上具有周向肩部的接缝引导轧辊，所述周向肩部在使用时适为所述金属带的所述自由边提供支座。
19.根据权利要求18的设备，其特征在于，设置成型支撑轧辊，其在使用时推动所述金属带自由边以用所述周向肩部作为支座。
20.根据权利要求12的设备，其特征在于，在所述一个或多个接缝引导轧辊支座上游，一端被支撑的杆形感应阻抗在所述金属带的成型边缘区域的空心内部延伸。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2004903388 | 2004-06-23 | ||
| AU2004903388A AU2004903388A0 (en) | 2004-06-23 | Improvements in welding hollow flange members |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101005906A CN101005906A (zh) | 2007-07-25 |
| CN100484656C true CN100484656C (zh) | 2009-05-06 |
Family
ID=35781495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2005800209552A Expired - Fee Related CN100484656C (zh) | 2004-06-23 | 2005-06-22 | 冷成形轧机中空心凸缘钢构件在线erw焊接方法及设备 |
Country Status (20)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20080290140A1 (zh) |
| EP (1) | EP1758694B1 (zh) |
| JP (1) | JP4473307B2 (zh) |
| KR (1) | KR20070030229A (zh) |
| CN (1) | CN100484656C (zh) |
| AT (1) | ATE519549T1 (zh) |
| AU (1) | AU2005256139B2 (zh) |
| BR (1) | BRPI0512010A (zh) |
| CA (1) | CA2571192A1 (zh) |
| DK (1) | DK1758694T3 (zh) |
| ES (1) | ES2373961T3 (zh) |
| HK (1) | HK1096337A1 (zh) |
| IL (1) | IL179965A (zh) |
| MX (1) | MXPA06014947A (zh) |
| NO (1) | NO20065869L (zh) |
| NZ (1) | NZ551940A (zh) |
| RU (1) | RU2379166C2 (zh) |
| TW (1) | TWI329540B (zh) |
| WO (1) | WO2006000018A1 (zh) |
| ZA (1) | ZA200700215B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK1758695T3 (da) | 2004-06-23 | 2009-08-03 | Smorgon Steel Litesteel Products Pty Ltd | Koldvalsningsformgivningsapparat og koldvalsningsformgivnings-fremgangsmåde |
| US9097012B2 (en) | 2012-08-08 | 2015-08-04 | Krip Llc | Fabrication member |
| US20140041230A1 (en) | 2012-08-08 | 2014-02-13 | Krip Llc | Fabrication member |
| RU2564183C1 (ru) * | 2014-03-20 | 2015-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Хекса" | Устройство для закругления кромок двутавра |
| CN105127264B (zh) * | 2015-08-05 | 2017-07-18 | 武铭旗 | 一种电动三轮车专用折边机 |
| CN114192955B (zh) * | 2021-12-23 | 2022-08-12 | 江苏兆铝金属制品有限公司 | 一种铝型材焊接设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3391267A (en) * | 1964-08-04 | 1968-07-02 | American Mach & Foundry | Manufacture of welded beams |
| FR2290985B1 (zh) * | 1974-11-12 | 1979-05-11 | Metal Deploye | |
| US5403986A (en) * | 1990-09-28 | 1995-04-04 | Tube Technology Pty. Ltd. | Structural member and method of making by cold rolling followed by induction or resistance welding |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990001091A1 (en) * | 1988-07-27 | 1990-02-08 | Tube Technology Pty Ltd | Structural member and process for forming same |
| US20020170940A1 (en) * | 2001-05-21 | 2002-11-21 | Takashi Kazama | Welded tube manufacturing apparatus and welded tube internal surface bead cutting apparatus |
| JP3700631B2 (ja) * | 2001-09-25 | 2005-09-28 | 日産自動車株式会社 | 車体部品の仮組み装置および車体部品の組立方法 |
| ZA200510240B (en) * | 2003-06-23 | 2007-03-28 | Smorgon Steel Litesteel Prod | An improved beam |
-
2005
- 2005-06-22 US US11/570,942 patent/US20080290140A1/en not_active Abandoned
- 2005-06-22 CA CA002571192A patent/CA2571192A1/en not_active Abandoned
- 2005-06-22 AT AT05752331T patent/ATE519549T1/de not_active IP Right Cessation
- 2005-06-22 RU RU2006143836/02A patent/RU2379166C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2005-06-22 DK DK05752331.8T patent/DK1758694T3/da active
- 2005-06-22 EP EP05752331A patent/EP1758694B1/en not_active Not-in-force
- 2005-06-22 BR BRPI0512010-1A patent/BRPI0512010A/pt not_active IP Right Cessation
- 2005-06-22 NZ NZ551940A patent/NZ551940A/en not_active IP Right Cessation
- 2005-06-22 CN CNB2005800209552A patent/CN100484656C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-22 KR KR1020067027194A patent/KR20070030229A/ko not_active Application Discontinuation
- 2005-06-22 MX MXPA06014947A patent/MXPA06014947A/es active IP Right Grant
- 2005-06-22 ZA ZA200700215A patent/ZA200700215B/en unknown
- 2005-06-22 AU AU2005256139A patent/AU2005256139B2/en not_active Ceased
- 2005-06-22 ES ES05752331T patent/ES2373961T3/es active Active
- 2005-06-22 WO PCT/AU2005/000897 patent/WO2006000018A1/en active Application Filing
- 2005-06-22 JP JP2007516890A patent/JP4473307B2/ja active Active
- 2005-06-23 TW TW094121026A patent/TWI329540B/zh not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-12-11 IL IL179965A patent/IL179965A/en not_active IP Right Cessation
- 2006-12-19 NO NO20065869A patent/NO20065869L/no not_active Application Discontinuation
-
2007
- 2007-04-13 HK HK07103871.1A patent/HK1096337A1/xx not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3391267A (en) * | 1964-08-04 | 1968-07-02 | American Mach & Foundry | Manufacture of welded beams |
| FR2290985B1 (zh) * | 1974-11-12 | 1979-05-11 | Metal Deploye | |
| US5403986A (en) * | 1990-09-28 | 1995-04-04 | Tube Technology Pty. Ltd. | Structural member and method of making by cold rolling followed by induction or resistance welding |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1758694B1 (en) | 2011-08-10 |
| JP2008503348A (ja) | 2008-02-07 |
| ES2373961T3 (es) | 2012-02-10 |
| CA2571192A1 (en) | 2006-01-05 |
| US20080290140A1 (en) | 2008-11-27 |
| WO2006000018A1 (en) | 2006-01-05 |
| RU2006143836A (ru) | 2008-07-27 |
| TW200618883A (en) | 2006-06-16 |
| HK1096337A1 (en) | 2007-06-01 |
| MXPA06014947A (es) | 2007-03-23 |
| EP1758694A1 (en) | 2007-03-07 |
| NO20065869L (no) | 2007-03-21 |
| IL179965A0 (en) | 2007-05-15 |
| AU2005256139B2 (en) | 2010-02-25 |
| JP4473307B2 (ja) | 2010-06-02 |
| BRPI0512010A (pt) | 2008-02-06 |
| NZ551940A (en) | 2010-01-29 |
| ZA200700215B (en) | 2008-06-25 |
| KR20070030229A (ko) | 2007-03-15 |
| ATE519549T1 (de) | 2011-08-15 |
| DK1758694T3 (da) | 2011-11-28 |
| EP1758694A4 (en) | 2007-09-19 |
| CN101005906A (zh) | 2007-07-25 |
| RU2379166C2 (ru) | 2010-01-20 |
| IL179965A (en) | 2012-05-31 |
| AU2005256139A1 (en) | 2006-01-05 |
| TWI329540B (en) | 2010-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7721579B2 (en) | Cold roll forming apparatus | |
| CN100484656C (zh) | 冷成形轧机中空心凸缘钢构件在线erw焊接方法及设备 | |
| US4769522A (en) | Method and apparatus for laser beam welding of longitudinal seams in container bodies | |
| EP0641614A1 (en) | Continuous hot rolling method and rolled material joining apparatus | |
| US5205471A (en) | Method and apparatus for joining steel pieces in a hot rolling mill | |
| CN110560486B (zh) | 一种热轧带钢无头轧制中间坯连接装置及方法 | |
| AU2005256140B2 (en) | Cold roll forming apparatus | |
| JPS6116926Y2 (zh) | ||
| KR20070021274A (ko) | 냉간 압연 형성 장치 | |
| JPS59130603A (ja) | 連続式熱間圧延方法 | |
| JP4474825B2 (ja) | 鋼帯幅方向両端の切削装置 | |
| JPS58151971A (ja) | 熱間圧延材のオンライン接合装置 | |
| JP2003001324A (ja) | 電縫管の製造装置及び製造方法 | |
| JPH08150411A (ja) | 溶接ｈ形鋼の製造方法 | |
| JPH07256304A (ja) | 連続熱間圧延方法 | |
| JPH08252608A (ja) | 圧接接合設備 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090506 Termination date: 20120622 |