CN100491911C - 冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法 - Google Patents

Abstract

一种测量技术领域的冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法。本发明首先确定具有孔状结构的柔性条的长度；接着在柔性条上开键槽和涂刷钾肥皂；然后调制快速胶凝材料；然后混合和填充快速胶凝材料；紧接贴合和固定柔性条；取下凝结的柔性条并记录截面形状；最后将记录有截面形状的透明塑料薄板调整好位置平铺于坐标纸上，即可读得连续截面轮廓线上任意点的坐标值。本发明可以克服以往测量方法的缺点，如：不支持在线测量，需要取件等，并适用于各种规格辊弯成形产品的在线截面轮廓的形状测量，是一种快速、简单、灵活、安全、经济、实用的截面轮廓测量方法。

Description

冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量技术领域的方法，具体是一种冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法。

背景技术

冷弯成型钢产品主要包括焊管和异形管等。由于冷弯型钢具有自重轻、节省金属、节约能源、几何精度高等优点，其应用领域非常广泛，可以作为气、煤浆、矿粉等的输送管道，高低压锅炉用管，化工换热器用管，油井用套管、管结构钢梁、结构钢网架等。随着我国经济建设的高速发展，冷弯型钢将在工业、农业、国防以及日常生活中起着极其重要的作用。在冷弯成形过程中的焊管和异型管各截面轮廓形状尺寸直接决定了最终产品的质量，因此检测各个成形道次截面轮廓的几何变形情况就显的尤为重要。

在冷弯成形过程中，目前已有的测量板带截面形状方法大体上可分为两类：接触式和非接触式。对于接触式的测量方法，最常见的有两种：一种是将铝条通过敲击或者压力使其贴合在所测表面，再对取下的变形铝条进行测量，从而得到产品截面的几何形状参数。另外一种方法主要用于测量焊管粗成型段截面的几何形状，具体方法是首先确定某一水平基准线，沿该基准线通过吊垂线来测量成型管坯截面到基准线的竖直距离，从而得到各点的相对坐标，最后通过描点得到截面形状。以上接触式方法主要存在的缺陷是可操作性较差。除此之外，铝条的变形回弹会给测量带来很大的误差；吊垂线的方法，由于需要涉及繁琐的人工读数和接触判断，易受主观性影响，不利于测量的稳定性和客观性。

经对现有技术的检索发现，申请号为200510102652.7的发明专利“大口径钢管形状尺寸测量系统及测量方法”，该方法是非接触式的测量方法，通过传感器测量钢管一系列点到某一半径已知的基准圆形轨道的径向距离来获得钢管截面轮廓点的坐标，当采样点数目足够多时，可准确的获得钢管的截面轮廓。此法较适合圆管焊接之后的圆度和椭圆度的测量，对于成形过程中的开口钢板的截面形状的描述显得无能为力。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法，使其克服了以往各种截面轮廓形状测量方法过于复杂繁琐、不支持在线测量等缺点，适用于各种规格冷弯型钢产品的截面形状的在线连续测量，是一种快速、简单、灵活、安全、经济、实用的截面形状测量方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，具体包括如下步骤：

1)使用卷尺对产品横截面的开口度和轮廓弧长进行测量，然后根据所测得轮廓长度，确定具有孔状结构的柔性条的长度；

2)在柔性条上开一个键槽和在所需测量的截面上涂刷钾肥皂；

3)在容器中加入快速胶凝材料，同时根据快速胶凝材料的份量加入水调匀；

4)将开槽的柔性条置于容器中和快速胶凝材料进行充分吸附后取出，并迅速将取出的柔性条以槽口向上平铺在木条上，同时再向其槽内快速填满之前调匀的快速胶凝材料；

5)手持木条将粘附有快速胶凝材料的柔性条从需要测量的截面轮廓下方传递过去后，取下附在木条上的柔性条，将其迅速贴合于产品外表面的截面轮廓上，并用简易夹具将柔性条两端固定；

6)柔性体中的胶凝材料充分凝结变硬后，将其取下，并在透明的塑料薄板上根据之前测量的开口度进行微调以保证柔性条上相应位置的开口度值与之相等，同时记录下此时产品的截面形状；

7)最后将坐标纸固定在薄木板上，同时采用原点标定方法标定透明塑料薄板上记录的截面形状的原点位置，再将记录有截面形状的透明塑料薄板调整好位置平铺在坐标纸上，即可读得连续截面轮廓线上任意点的坐标值。

所述的柔性条其自身具备一定的吸附性和韧性，必须具有大量的孔状结构。

所述具有孔状结构的柔性条的长度略小于所测得的轮廓长度30mm左右。

所述的键槽为一个矩形键槽，且切割完键槽后，键槽的宽厚保证柔性条的截面壁厚均匀且柔性条壁厚范围保持在8-12mm。

所述的快速胶凝材料是指以无机氧化物或矿物为主要组成的一类胶凝材料。最常用的有石灰、石膏、水玻璃、菱苦土和各种水泥等。

所述根据快速胶凝材料的重量加入水调匀，具体是按照等比例加入水，若想加快凝结的时间，应该减少水的比例。

所述的塑料薄板为透明的有机玻璃耐力板，该薄板主要用于记录连续的截面轮廓形状。

所述的原点标定方法是通过连接截面轮廓线的两端点来确定其中心点，并在中心点处作该连接线的垂线，则垂线与轮廓线的交点即可为所标定的原点。

本发明与其他方法相比有如下的优点和显著性效果：本发明的方法可以测量产品连续截面形状；支持在线测量，不必取出试样，安全性较高；由于吸附有大量快速胶凝材料的孔状柔性条在凝固之后，没有回弹，所以不存在回弹带来的误差；由于快速胶凝材料和柔性条的可塑性强，在测量过程中可以保证紧贴截面，能够很好的反应截面几何的真实形状。

本发明的方法非常简便灵活，可测量产品的范围极其广泛，适用于各种焊管和异型管截面形状的测量，具有很强的实用性和可操作性。本发明稍作扩展，也可作为曲面形状测量的方法，即将曲面离散化成许多横截面，再通过该方法测得各截面的形状，从而拟合出整个曲面。

本发明可对各种焊管和异型管在其生产过程中各道次出口的截面轮廓形状进行在线测量，得到成型过程中的各个截面形状的连续曲线，从而为分析和控制各成型道次的变形量提供了科学依据，对改进产品的成型质量具有重要的指导意义。且本发明适用面广，操作容易、安全，所用的工具简单，成本极低。

附图说明

图1为本发明的流程示意图

图2为在截面轮廓线上进行原点标定的示意图

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

在本具体实施例中，快速胶凝材料为石膏，孔状柔性条为过滤海绵条。

石膏的矿物名称叫(CaSO4)。一般“石膏”是指熟石膏粉CaSO4·1/2H2O，亦称为半水硫酸钙，是由矿场采得的石膏矿石，经锻烧研磨呈粉状而成的。熟石膏粉加水调和会快速凝固成硬块，可利用此快速凝结以及体积微膨胀的特性配合过滤海绵条来完成任意截面形状的测量。

本具体实施例中，所需要的测量工具是：钢卷尺、快速胶凝材料、钾肥皂、塑料容器、柔性条、木条、简易夹具、透明塑料板、坐标纸、美工刀、图钉、记号笔、平铲等；

本具体实施例中采用的简易夹具包括一薄木片和一塑料夹子，该简易夹具专门用于在快速凝固材料凝结前，对柔性条的两端进行固定。

本实施例针对φ325mmERW高频直缝焊管排辊成型机中的Breakdown道次出口处的成型管坯截面进行测量，如图1所示，基本按照以下具体步骤实施：

1)确定过滤海绵条的尺寸

使用卷尺对ERW直缝焊管在Breakdown道次出口处的管坯横截面的开口度和轮廓弧长进行测量，得到其值分别为791mm和1036mm，再考虑到后续测量时为了保证海绵尽量贴合所测截面轮廓，需要适当拉紧海绵条，由此可以确定过滤海绵条的长度为1000mm左右，其宽度和厚度分别取为40mm和30mm。考虑到还要在其上开键槽，故宽度和厚度切忌不宜过小；

2)涂刷钾肥皂和切割键槽

为了便于后期能够比较容易的取下被石膏凝结的海绵条，需要在所测量的截面轮廓上涂刷钾肥皂，同时在1000×40×30mm的过滤海绵条上切割出一个矩形键槽；

3)调制石膏浆

在容器中加入快速胶凝材料(石膏粉)，同时根据快速胶凝材料的重量，加入水调匀；将石膏加水溶解于水后，然后生成二水石膏析出。反应式如下：

注意：石膏粉和水调和的比例，非固定不变的，可依需要的不同而相异。

水量多寡对石膏性质的影响，如以下表1所列。

4)混合和填充石膏浆

将开槽的海绵条置于盛有石膏浆的容器中，让其充分吸附上石膏浆后取出，并迅速将其以槽口向上平铺在木条上，同时再向其槽内快速填满石膏浆；

5)贴合和固定海绵条

手持木条将粘附有大量快速胶凝材料的柔性条从需要测量的截面轮廓下方传递过去后，取下附在木条上的柔性条，将其迅速贴合于产品外表面的截面轮廓上，并用简易夹具将柔性条两端固定；

6)取下凝结的海绵条并记录截面形状

待柔性体中的胶凝材料充分凝结变硬后，将其取下，并在透明的塑料薄板上根据之前测量的开口度进行微调以保证柔性条上相应位置的开口度值与之相等，同时记录下此时产品的截面形状；

7)标定原点并读取截面轮廓线的坐标数据

将坐标纸固定在薄木板上，同时标定透明塑料薄板上记录的截面形状的原点位置(如图2所示)，再将记录有截面形状的透明塑料薄板调整好位置平铺在坐标纸上，即可读得连续截面轮廓线上任意点的坐标值。

本发明既克服了以往接触式测量方法可操作性差，误差大的缺点，又克服了非接触式方法过于复杂繁琐、成本高、适用范围小的缺点，提供了一种适用于任意规格冷弯型钢成形过程中各截面轮廓形状的在线连续测量方法，是一种快速、简单、灵活、安全、经济、实用的截面形状测量方法，其测量精度在1mm以内，可以满足实际的工程应用。

Claims (8)

1、一种冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法，其特征在于，包含以下步骤：

1)使用卷尺对产品横截面的开口度和轮廓弧长进行测量，然后根据所测得轮廓长度，确定具有孔状结构的柔性条的长度；

2)在柔性条上开一个键槽和在所需测量的截面上涂刷钾肥皂；

3)在容器中加入快速胶凝材料，同时根据快速胶凝材料的重量加入水调匀；

4)将开槽的柔性条置于容器中和快速胶凝材料进行充分吸附后取出，并迅速将取出的柔性条以槽口向上平铺在木条上，同时再向其槽内快速填满之前调匀的快速胶凝材料；

5)手持木条将粘附有大量快速胶凝材料的柔性条从需要测量的截面轮廓下方传递过去后，取下附在木条上的柔性条，将其迅速贴合于产品外表面的截面轮廓上，并用简易夹具将柔性条两端固定；

6)柔性条中的快速胶凝材料充分凝结变硬后，将其取下，并在透明的塑料薄板上根据之前测量的开口度进行微调以保证柔性条上相应位置的开口度值与之相等，同时记录下此时产品的截面形状；

7)最后将坐标纸固定在薄木板上，同时采用原点标定方法标定透明塑料薄板上记录的截面形状的原点位置，再将记录有截面形状的透明塑料薄板调整好位置平铺在坐标纸上，即能读得连续截面轮廓线上任意点的坐标值。

2、如权利要求1所述的冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法，其特征是，所述具有孔状结构的柔性条的长度小于所测得的轮廓长度30mm。

3、如权利要求1所述的冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法，其特征是，所述的键槽为一个矩形键槽，且切割完键槽后，键槽的宽厚保证柔性条的截面壁厚均匀且柔性条壁厚范围保持在8-12mm。

4、如权利要求1所述的冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法，其特征是，所述的快速胶凝材料是指以无机氧化物或矿物为主要组成的一类胶凝材料。

5、如权利要求1所述的冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法，其特征是，所述根据快速胶凝材料的重量加入水调匀，具体是按照等比例加入水。

6、如权利要求1所述的冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法，其特征是，所述的简易夹具包括一薄木片和一塑料夹子，用于在快速胶凝材料凝结前，对柔性条的两端进行固定。

7、如权利要求1所述的冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法，其特征是，所述的塑料薄板为透明的有机玻璃耐力板，用于记录连续的截面轮廓形状。

8、如权利要求1所述的冷弯型钢成形过程中截面轮廓形状的测量方法，其特征是，所述的原点标定方法是通过连接截面轮廓线的两端点来确定其中心点，并在中心点处作该连接线的垂线，则垂线与轮廓线的交点即为所标定的原点。

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