CN104625654B - 一种非等厚u肋的成型制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非等厚U肋的成型制造方法,包括上料、连续热锻变形、辊式连续冷弯变形、整形步骤,上料是将钢板板料送入进料辊;连续热锻变形是指将板料通过感应电加热设备和热锻辊模的挤压,使U肋边腿上部发生金属流动,由等厚变成非等厚,直接形成坡口形状,得到目的板料;辊式连续冷弯变形是指目的板料依次经过连续冷弯变形工序得到连续U肋产品;整形是指将连续U肋产品经过整形成对辊模再精整。本发明生产的U肋的截面同传统U肋截面相比更加优化,边腿部加厚的同时,还减少了过渡圆角处的减薄,减轻桥梁自重。连续热锻成型后先完成坡口形状可增大焊接面积,再进行连续冷弯成型,产品长度可以任意确定,产品一致性好、精度高、质量好。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢结构建材的生产方法,尤其是一种非等厚U肋的成型制造方法,属于建材生产技术领域。
背景技术
钢结构的制造及其在建筑行业中的应用得到了迅猛发展,先后在工厂厂房、仓储、体育馆、展览馆、超市及多层建筑和大跨度结构建筑中广泛应用。而钢桥面U肋板的发展也得到了很大发展。近几年,随着国内基础建设投入的加大,钢结构桥梁的建设蓬勃发展,钢结构桥梁建设的关键在于大跨度钢结构桥面梁的应用。国内钢结构桥梁制造业缺乏专用设备,一些辅助工序缺乏辅助设备的情况普遍存在,U形肋板由于板料长宽比大,且厚度较薄,对板料的直线度、平行度及坡口加工等要求都比较高。按传统工艺生产U肋先折弯成型,再两边分别铣或刨削加工,不仅变形大、产品一致性不够,效率低下,且质量难以保证。连续冷弯成型可以批量生产,精度高,变形量小;但冷弯成型U肋的难点在于,板料为等厚,边部铣削后,焊接截面面积小。
目前U肋采用折弯工艺再铣削坡口,加工长度受设备影响,产品长度受制约,折弯尺寸不一致,应力释放不清,产品质量不稳等缺点,及冷弯成型铣削坡口时,由于等厚而导致坡口焊接面积小的缺点,且热锻后冷弯连续成形缺乏合理的加工方法的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产出的产品截面优化、变形合理、质量稳定并且生产效率高的非等厚U肋成型制造方法,以解决现有技术的U肋采用折弯工艺再铣削坡口导致折弯尺寸不一致、应力释放不清、产品质量不稳以及坡口焊接面积小等问题。
本发明采用如下技术方案:一种非等厚U肋的成型制造方法,其包括上料、连续热锻变形、辊式连续冷弯变形、整形步骤,上料是将与U肋展开尺寸宽度相配的钢板板料送入进料辊;连续热锻变形是指将板料通过感应电加热设备和热锻辊模的挤压,使U肋边腿上部发生金属流动,由等厚变成非等厚,直接形成坡口形状,得到目的板料;辊式连续冷弯变形是指使进入辊式连续冷弯生产线的目的板料依次经过连续冷弯变形工序得到连续U肋产品;整形是指将辊式连续冷弯变形得到的连续U肋经过整形成对辊模使U肋腿部的角度产生反向变形,再精整。
所述连续热锻变形步骤包括以下顺序的工序:
第一,板料由进料辊稳定驱动向前进入感应电加热设备的加热区域进行加热;
第二,板料经过感应电加热设备,将板料边部从常温加热至指定温度;
第三,使板料通过第一个挤压道次,完成第一步材料堆积;
第四,对板料边部进行补偿加热,以保证板料在进入下一道次时保持指定温度;
第五,使板料通过第二个挤压道次,进一步实现材料堆积;
第六,对板料边部再一次进行补偿加热,并使板料通过最终成型道次,使板料的截面成形为最终截面,生产出目的板料。
所述辊式连续冷弯变形包括以下顺序的工序:
第一,使目的板料平滑进入“边腿变形成对辊模”中,边腿发生5°的变形后,进入下一道工序;
第二,使两边腿已发生5°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至15°后,进入下一道工序;
第三,使两边腿已发生15°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至25°后,进入下一道工序;
第四,使两边腿已发生25°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至35°后,进入下一道工序;
第五,使两边腿已发生35°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至50°后,进入下一道工序;
第六,使两边腿已发生50°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至60°后,进入下一道工序;
第七,使两边腿已发生60°起角变化的目的板料平滑进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至70°后,进入下一道工序;
第八,使两边腿已发生70°起角变化的目的板料平滑进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至76.9°即可得到连续的U肋产品。
所述整形步骤中,经过整形成对辊模的反向变形角度为0.5-2度。
所述整形步骤的工序为:
第一,使两边腿已发生76.9°起角变化的目的板料平滑进入“边腿整形成对辊模”中,使腿部变形至79°,过弯消除应力;
第二,使两边腿已发生79°起角变化的目的板料平滑进入“边腿整形成对辊模”中,使腿部变形至76.9°,进一步精整;
第三,使两边腿已发生76.9°起角变化的目的板料平滑进入“边腿整形成对辊模”中,使腿部变形至77.4°,过弯消除应力。
所述整形步骤结束后,将经过整形成对辊模精整后的U肋直接或经过校直后送入切断设备按所需尺寸进行切断。
所述的钢板板料为宽度与U肋展开尺寸宽度相配的钢卷或经加工后宽度与U肋展开尺寸宽度相配的钢卷。通过焊接,带钢的长度在理论上可为任意长,同时U肋长度在理论上也可以任意长。
本发明的有益效果是:
1、利用本发明的方法制造的产品由等厚的材料经过加热使金属流动变成更合理的不等厚形状,截面同一般传统U肋截面相比更加优化,边腿部加厚的同时,可减少了过渡圆角处的减薄,也减轻桥梁自重。连续热锻成型后,直接先完成坡口形状,焊接面积增大,再进行连续冷弯成型,产品长度可以任意确定,产品一致性好、产品精度高,保证了质量。边部坡口状截面的焊接面积是一般U肋边部经铣削后焊接面积的3倍,方便焊透,提高焊接质量。整形步骤可消除产品内应力,解决回弹,稳定尺寸,保证产品质量。
2、利用本发明的方法制造的产品边部连续热锻直接形成坡口截面,减少了铣削工序的繁复。
3、本发明中连续热锻成型是经感应电加热后挤压成型,损耗小;连续辊式冷弯成型是在水冷下进行生产加工,冷却水可以重复利用,绿色环保。
4、利用本发明的方法制造的最终成形产品的长度可以任意确定,如运输条件允许可足够长,适用于各种桥梁。
5、本发明由于能实现连续生产,因此效率高,产品质量稳定。
6、本发明通过合理分配变形角度,使得变形次数最少,变形力量均匀,尤其是各对辊的寿命趋于一致,不仅提高了生产效率,而且可延长设备的使用寿命,降低生产成本。
附图说明
图1是利用本发明的方法生产出来的非等厚U肋的结构示意图;
图2是利用本发明的方法生产出来的非等厚U肋和现有技术的传统非等厚U肋的对比图;
图3图2中A部分的放大视图;
图4图2中B部分的放大视图;
图5是本发明非等厚U肋生产方法的辊花示意图;
图6是连续热锻变形中感应加热设备的示意图;
图7是本发明非等厚U肋成型制造方法中连续热锻变形的工序图;
图8是本发明非等厚U肋成型制造方法中辊式连续冷弯变形中辅助成型的示意图;
图9是本发明非等厚U肋成型制造方法中辊式连续冷弯变形的前4道工序图;
图10是本发明非等厚U肋成型制造方法中辊式连续冷弯变形的后4道工序图;
图11是本发明非等厚U肋成型制造方法中整形的工序图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明的非等厚U肋的成型制造方法的实施例包括上料、连续热锻变形、辊式连续冷弯变形、整形步骤。U型钢板桩的原料钢板由热锻到冷弯的连续变形如图5所示。
上料之前应进行纵剪带钢、开卷矫平、剪切对焊的步骤,纵剪带钢是在纵剪机组上将热轧卷板纵剪成工艺设计的宽度,开卷矫平是将纵剪后的热轧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,剪切对焊是将带钢头部剪切后,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,形成钢板板料,从而实现一次性连续生产的条件。
上料是将与U肋展开尺寸宽度相配的钢板板料送入进料辊。
连续热锻变形是指将板料通过感应电加热设备和热锻辊模的挤压,带钢经过感应电加热设备和由专门设计的3道次辊片组合而成热锻成型辊模连续热锻变形,使U肋边腿上部发生金属流动,由等厚变成非等厚,直接形成坡口形状,最终形成得到目的板料。
感应加热是一种非常完善的技术,感应加热设备的结构如图6所示,感应加热设备包括两个部分:一个高频发生器2和一个感应线圈1,即感应器。当导电工件或半成品产品进入感应器时,在其内部产生电流,涡流被短路,根据频率、电导率和材料的渗透率产生热,感应设备及感应线圈分别放置在坯料3的两边,坯料3的两边为加热区域,具体实施时,热锻变形各工步的对辊成形模具可参考图7加以设计。
连续热锻变形的工序如图7所示(图中省略加热工序),经过第1道进料辊的驱动进料,第2-3道次材料堆积,再到第4道的目的板料的确定。连续热锻变形步骤包括以下顺序的工序:
第一,板料由进料辊稳定驱动向前进入感应电加热设备的加热区域进行加热;
第二,板料经过感应电加热设备,将板料边部从常温加热至指定温度;
第三,使板料通过第一个挤压道次,完成第一步材料堆积;
第四,对板料边部进行补偿加热,以保证板料在进入下一道次时保持指定温度;
第五,使板料通过第二个挤压道次,进一步实现材料堆积;
第六,对板料边部再一次进行补偿加热,并使板料通过最终成型道次,使板料的截面成形为最终截面,生产出目的板料。
辊式连续冷弯变形是指使进入辊式连续冷弯生产线的目的板料经过由专门设计的8道次辊片组合而成的冷弯机组依次连续发生多角度变化,直至形成符合设计要求的截面。即依次经过连续冷弯变形工序得到连续U肋产品;辊式连续冷弯变形的工序如图9和图10所示,图9为辊式连续冷弯变形前4道工序,图10为辊式连续冷弯变形后4道工序,U肋冷弯变形角度依次为5°→15°→25°→35°→50°→60°→70°→76.9°的变化。如图8所示,在辊式连续冷弯变形的第1道至第6道工序中每相邻的两道工序之间增加辅助立辊,可保证产品边腿等长,使产品精度更高,质量更好。辊式连续冷弯变形包括以下8个顺序的工序:
第一,使目的板料平滑进入“边腿变形成对辊模”中,边腿发生5°的变形后,进入下一道工序;
第二,使两边腿已发生5°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至15°后,进入下一道工序;
第三,使两边腿已发生15°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至25°后,进入下一道工序;
第四,使两边腿已发生25°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至35°后,进入下一道工序;
第五,使两边腿已发生35°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至50°后,进入下一道工序;
第六,使两边腿已发生50°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至60°后,进入下一道工序;
第七,使两边腿已发生60°起角变化的目的板料平滑进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至70°后,进入下一道工序;
第八,使两边腿已发生70°起角变化的目的板料平滑进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至76.9°即可得到连续的U肋产品。
带钢坯料成型为最终截面得到连续的U肋产品之后,进行整形步骤,整形是指将辊式连续冷弯变形得到的连续U肋经过整形成对辊模使U肋腿部的角度产生0.5-2度的反向变形,再精整。具体是经过2道次过弯孔型和1道次标准孔型来精整截面,达到消除残余应力后的截面尺寸符合工艺要求,如图11所示,U肋通过“整形成对辊模”的整形过程,整形角度依次为79°→76.9°→77.4°,也就是先反弯2.1°,再回弯和精整至标准尺寸76.9°,最后再过弯0.5°,解决回弹问题并释放内应力。整形步骤的工序具体为:
第一,使两边腿已发生76.9°起角变化的目的板料平滑进入“边腿整形成对辊模”中,使腿部变形至79°,过弯消除应力;
第二,使两边腿已发生79°起角变化的目的板料平滑进入“边腿整形成对辊模”中,使腿部变形至76.9°,进一步精整;
第三,使两边腿已发生76.9°起角变化的目的板料平滑进入“边腿整形成对辊模”中,使腿部变形至77.4°,过弯消除应力。
必要时,可以将经过整形成对辊模精整后的U肋经过矫直孔型矫直,将U肋型材的纵向弯曲或横向弯曲消除,经过矫直后再将U肋送入切断设备按所需尺寸进行切断,从而将U肋钢板桩锯切成符合长度要求的产品。最终产品经过检验区域,经检验合格后放入打包区,打包后放入成品区。
利用本发明的方法生产出来的非等厚U肋的结构及尺寸如图1所示,其横截面呈U型结构,且以中心左右对称,边部直接形成坡口形状,图2中左侧U肋是利用本发明的方法生产出来的非等厚U肋,右侧U肋为现有技术的传统非等厚U肋,图3和图4分别是两个U肋坡口焊接处的放大视图,两个U肋坡口焊接面积分别为92mm2和29.4mm2,由图3和图4可以看出,利用本发明的方法生产出来的非等厚U肋的坡口焊接面积是一般传统U肋边部经铣削后焊接面积的3倍,方便焊透,提高焊接质量。本发明的方法生产出的非等厚U肋截面更加优化,形成55°夹角的坡口形状方便有利焊接,R50减少了过渡圆角处的减薄,也减轻桥梁自重。
本发明具有以下优点:
1、利用本发明的方法制造的产品由等厚的材料经过加热使金属流动变成更合理的不等厚形状,截面同一般传统U肋截面相比更加优化,边腿部加厚的同时,R50减少了过渡圆角处的减薄,也减轻桥梁自重。边部坡口状截面的焊接面积是一般U肋边部经铣削后焊接面积的3倍,方便焊透,提高焊接质量。
2、利用本发明的方法制造的产品边部连续热锻直接形成坡口截面,减少了铣削工序的繁复。
3、本发明中连续热锻成型是经感应电加热后挤压成型,损耗小;连续辊式冷弯成型是在水冷下进行生产加工,冷却水可以重复利用,绿色环保。
4、利用本发明的方法制造的最终成形产品的长度可以任意确定,如运输条件允许可足够长,适用于各种桥梁。
5、本发明由于能实现连续生产,因此效率高,产品质量稳定。
6、本发明通过合理分配变形角度,使得变形次数最少,变形力量均匀,尤其是各对辊的寿命趋于一致,不仅提高了生产效率,而且可延长设备的使用寿命,降低生产成本。
本发明采用的板料为宽度与U肋展开尺寸宽度相配的钢卷或经加工后宽度与U肋展开尺寸宽度相配的钢卷,通过焊接,带钢的长度在理论上可为任意长,同时U肋长度在理论上也可以任意长。
在连续的冷弯变形过程和方式、变形角度的选择,过弯的大小可参考图7至图10加以设计,当然,还可以根据实际需要灵活选择变形角度和过弯大小。
虽然上面已经对本发明的实施方式进行了详细描述,但本发明不限于上述的实施方式。所附的权利要求所限定的本发明的范围包含所有等同的替代和变化。
本发明未提及的部分均与现有技术相同或可以利用现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种非等厚U肋的成型制造方法,其特征在于:其包括上料、连续热锻变形、辊式连续冷弯变形、整形步骤,上料是将与U肋展开尺寸宽度相配的钢板板料送入进料辊;连续热锻变形是指将板料通过感应电加热设备和热锻辊模的挤压,使U肋边腿上部发生金属流动,由等厚变成非等厚,直接形成坡口形状,得到目的板料;辊式连续冷弯变形是指使进入辊式连续冷弯生产线的目的板料依次经过连续冷弯变形工序得到连续U肋产品;整形是指将辊式连续冷弯变形得到的连续U肋经过整形成对辊模使U肋腿部的角度产生反向变形,再精整;
所述连续热锻变形步骤包括以下顺序的工序:
第一,板料由进料辊稳定驱动向前进入感应电加热设备的加热区域进行加热;
第二,板料经过感应电加热设备,将板料边部从常温加热至指定温度;
第三,使板料通过第一个挤压道次,完成第一步材料堆积;
第四,对板料边部进行补偿加热,以保证板料在进入下一道次时保持指定温度;
第五,使板料通过第二个挤压道次,进一步实现材料堆积;
第六,对板料边部再一次进行补偿加热,并使板料通过最终成型道次,使板料的截面成形为最终截面,生产出目的板料;
所述辊式连续冷弯变形包括以下顺序的工序:
第一,使目的板料平滑进入“边腿变形成对辊模”中,边腿发生5°的变形后,进入下一道工序;
第二,使两边腿已发生5°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至15°后,进入下一道工序;
第三,使两边腿已发生15°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至25°后,进入下一道工序;
第四,使两边腿已发生25°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至35°后,进入下一道工序;
第五,使两边腿已发生35°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至50°后,进入下一道工序;
第六,使两边腿已发生50°起角变化的目的板料平滑通过辅助立辊,辅助立辊保持目的板料在进入下一道工序时两边腿等长,两边腿等长的目的板料进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至60°后,进入下一道工序;
第七,使两边腿已发生60°起角变化的目的板料平滑进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至70°后,进入下一道工序;
第八,使两边腿已发生70°起角变化的目的板料平滑进入“边腿变形成对辊模”中,使腿部变形至76.9°即可得到连续的U肋产品。
2.根据权利要求1所述的非等厚U肋的成型制造方法,其特征在于:所述整形步骤中,经过整形成对辊模的反向变形角度为0.5-2度。
3.根据权利要求2所述的非等厚U肋的成型制造方法,其特征在于:所述整形步骤的工序为:
第一,使两边腿已发生76.9°起角变化的目的板料平滑进入“边腿整形成对辊模”中,使腿部变形至79°,过弯消除应力;
第二,使两边腿已发生79°起角变化的目的板料平滑进入“边腿整形成对辊模”中,使腿部变形至76.9°,进一步精整;
第三,使两边腿已发生76.9°起角变化的目的板料平滑进入“边腿整形成对辊模”中,使腿部变形至77.4°,过弯消除应力。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的非等厚U肋的成型制造方法,其特征在于:所述整形步骤结束后,将经过整形成对辊模精整后的U肋直接或经过校直后送入切断设备按所需尺寸进行切断。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的非等厚U肋的成型制造方法,其特征在于:所述的钢板板料为宽度与U肋展开尺寸宽度相配的钢卷或经加工后宽度与U肋展开尺寸宽度相配的钢卷。
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