CN1046440C - 热轧梁的制造方法及其制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属梁的制造方法及装置。该装置包括加热装置和至少一组金属成形模组(16)。该梁由加热的金属工件(20)热轧成一条具有翼缘(24)和延伸于其间的腹板(26)的整体梁，腹板被加热至成形温度，而翼缘基本上未被加热，然后腹板通过至少一组金属成形模具组进行加工。该方法还包括在腹板上冲切出开口(28)、在开口周围成形出唇边(30)、从开口处的腹板弃除部分上成形出副产品件(52)，还要对环绕开口处的唇边进行热锻。

Description

热轧梁的制造方法及其制造装置

本发明涉及热轧金属梁的制造方法及其制造装置，特别是这种热轧梁具有翼缘和联接翼缘的腹板且其中腹板具有的预定的第二厚度小于翼缘所具有的预定的第一厚度并在腹板上作出开口。

通常热轧金属梁是用钢材制造的，但也可以采用其它金属。这种梁用于承载负荷并具有多种形式。在大多数情况下，它们具有一对彼此隔开的翼缘并由腹板将它们连结在一起。通常这种梁的截面为工字形或C字形和一些更复杂的形状。这种梁可以用于各种建筑结构、载重汽车、道路及桥梁结构。许多这种应用中都希望所制得的梁具有最大的强度并减小其所用金属量。例如在建筑物中使用许多的梁，这样就可以减低建筑物的总重量。

特别地，一种称作“堞腹”梁的金属梁具有许多这类优点，其通过由热轧实腹工字梁形成。然后沿工字梁的腹板中部切成大体上弯折形状，切成两半的梁再在曲折部的顶尖处彼此对焊起来。这些曲折部在相接的顶尖之间成形开口，例如在美国专利4894898中所述的(发明人P.A.Walker)。

所制成的堞腹梁的腹板部的高度比其原生梁有显著的增加，但翼缘部分没有变化。

这种梁的承载能力比原生实工字梁有所增加而不需再附加任何金属，所以与实工字梁相比在重量上没有增加。

堞腹梁的优点还在于提供了穿过其梁腹板的开口，这样就可以实现梁本身的辅助工作。很明显在使用通常的实腹梁时没有这种可能。

但很明显地制造下述的梁的方法也是人们很想找到的，即具有通过腹板的开孔，又可免除费钱费时的切割与焊接操作，也不需要修整梁的端部。

如果可以热轧出一种梁，其翼缘为标准厚度，而腹板的厚度显著地薄于标准的或通常梁的腹板厚度，同时克服腹板变形的问题，凡可明显地降低这类梁的制造成本而不会相应地降低其性能。

在前文的概述中并参照堞腹梁的制法可以理解对于堞腹梁的需求仅是对热轧梁的需求的一小部分。当将这种改进梁与通常的梁相比较时，上述的优点意味着它可以占据市场的最大部分，这是非常可观的。同时它还意味着在这种梁的制造业中的一个重大的突破。

因此，本发明的目的是提供一种通过在腹板上开口且在无需修整梁端部的同时克服腹板变形地加工热轧梁的方法和设备，从而明显降低制造成本但不会降低其强度。

为了达到上述的目的，本发明提出了一个制造热轧梁的方法，该梁带有具有第一厚度的翼缘和在翼缘间延伸的腹板，该梁在热轧机上进行初步的热轧使其具有连续的翼缘的梁件并同样地在其间由腹板加以联结且上述翼缘具有预定的第一厚度而腹板具有小于上述第一厚度的预定的第二厚度。然后上述梁件被冷却。本发明还包括下述步骤，即再加热上述梁元件到500℃至1200℃这一范围之间并使其被加热的梁件通过一台金属成形压力机。上述压力机进行一些重复的动作在腹板上穿出一系列彼此具有间隔的开口并同时对腹板的保留部分进行热压成形的矫正变形，最后将上述梁件冷却。

本发明的进一步的有益特征包括环绕上述开口成形出唇边，这些唇边相对于所述腹板平面构成一个角度。

本发明的进一步特征还包括在梁被再次加热时所需的热量被集中在腹板上使其温度升高而使上述翼缘仍处于温度较低的状态。

本发明的进步的特征还包括邻近于上述腹板的开口处成形一些刻缺。

本发明的进一步的特征还包括对开口内的腹板弃除部分在除去它们之前或过程中进行成形加工从弃除部分中得到副产品，然后再将腹板的弃除部分的余留部分如前所述地切去来得到开口。

本发明的进一步的特征还包括环绕所述开口的唇边被加以热锻以增加它们的厚度并在某些情况下也增加它们相对于腹板平面的角度。

换言之，本发明提出了一种制造一条整体金属梁的方法，所述金属梁由加热的金属工件热轧成一条具有翼缘和在所述翼缘之间延伸的腹板的整体梁，该翼缘具有第一厚度，而该腹板具有小于上述第一厚度的第二厚度，该方法包括下述步骤：

加热上述腹板至热成形温度；

使加热的腹板通过至少一组用于在上述腹板中成形开口的金属成形模具组，所述成形模具组包括用来对腹板加以整平的平面夹紧模部分；

在不对翼缘进行加工的条件下，重复地朝向腹板闭合上述至少一组模具组以在所述腹板内成形开口；

用所述夹紧模部分夹紧腹板以便环绕上述开口整平所述腹板；

其特征是，所述向腹板闭合上述模具组的步骤包括：在环绕开口的周围成形与腹板成一角度的唇边。

本发明还提出了一种用于制造具有翼缘和连接所述翼缘的腹板的一根整体金属梁的设备，该梁由加热的金属工件热轧制成，其特征在于，该设备包括：

用于加热所述腹板而基本上不加热翼缘的加热装置；

至少一组金属成形模组，它包括：

用于在加热的所述腹板上冲切出一开口冲孔模部分；

用于环绕开口弯曲出唇边的弯曲模部分；以及

平整模部分，用于与环绕唇边的腹板相接合以平整所述腹板。

本发明还提出了一种用于加工具有开口和环绕开口的唇边的金属梁的冲孔、成形与锻压模具，包括：用于在金属工件中冲出开口的冲孔模部分；其特征在于，该模具还包括：

用于使金属工件的一部分沿所述开口处折弯的成形模部分，

位于所述冲孔模部分与所述成形模部分之间的锻压模部分，所述成形模部分可以相对于锻压模部分移动。一种用于加工具有开口和环绕开口的唇边的金属梁的冲孔、成形与锻压模具，包括：用于在金属工件中冲出开口的冲孔模部分；其特征在于，该模具还包括：

用于使金属工件的一部分沿所述开口处折弯的成形模部分，该成形模部分与冲孔模部分间隔开设置，

位于所述冲孔模部分与所述成形模部分之间的锻压模部分，所述成形模部分相对于锻压模部分是可移动地设置的，借此所述锻压模部分可增加所述唇边部分的自由边的厚度。

为了更好地理解本发明及其优越性及在其使用过程中所达到的特征的目的起见，将通过附图与详述对在本发明优选实施例进行图示阐述。

图1是本发明的制造梁设备的简略框图；

图2是将已知的金属梁转变成本发明的梁的加工顺序步骤示意简图；

图3是本发明在第一加工步骤时梁实施例的端视图；

图4是梁的腹板中的开口成形步骤分步示意图；

图5是图4中的梁按5-5线的截面图；

图6a与6b在对梁的腹板进行开口同时成形附加价值的产品的步骤顺序的分步意图；

图7是加热梁的腹板而不加热翼缘时所用的一种设备形状的简略透视图；

图8是图7按8-8线的截面图；

图9是用于成形开口，翼缘和平整腹板的典型的模具组的截面图，示出其开模状态；

图10是图9的模具组在合模状态时的截面图；

图11是用于锻压环绕开口的唇边与图9相对应的模具组的另一实例的截面图，示出其第一部分闭合位置。

图12是图11所示另一模具组合模以锻压与加厚唇边时的截面图；

图13是图11的细节的放大截面图；

图14是图12的细节的放大截面图；

图15是带有热锻腹板与唇边的由图11与12的模具成形的梁的截面图。

首先参照图1，该图是表示用于实现本发明的加工设备的示意图。

该设备包括以标号10指出其总体的用于生产热轧梁的热轧机、用于冷却梁的贮存工位12、用于再次加热梁的加热室14、以及用于成形梁的腹板的金属成形压力机。为了下述的用途可以随意地再增设若干压力机(未示出)。

现参照图1与2，参照梁体在工艺过程中的不同阶段的形状来对其工艺步骤进行描述。以标号20指示一段典型的金属型材或坯料，其横截面通常是扁长方形的，或在某些情况是“狗骨”形的，并处于高温状态，例如在黑色金属的情况下其温度是处于500℃至1200℃之间的范围内。

但是其它的金属和金属合金也可以在改变了的温度下进行热轧。

当型材20通过热轧机生产线10时它成形为所希望的梁的形状，如图中标号22所示的标准的工字梁，当然仅仅是作为一个例子而不用来限定任一特定的形状。

在许多情况下，在许多热轧机中的梁体是首先在一个方向上轧制然后在另一个方向上轧制，从而它沿生产线作多次的往复轧制。

成品梁随后在上述的冷却工位12处被冷却。

可以看到(在图3中)工字梁的截面上限定了两个具有预定的第一厚度的翼缘24-24与连接两个翼缘的具有第二厚度腹板26。可以看出腹板的厚度显然小于翼缘的厚度，并且当梁体冷却后腹板可能会呈现出某种程度的畸变(未示出)。

然后对工字梁22进行再次地加热，例如在加热室14中(在下面描述)。按前面所说明的，加热室14最好设计成热量被聚集辐射到腹板上对其进行加热而最大程度地减小翼缘的温升。这是本发明的很重要的特征，在此描述过程中这一点会变得很明白。

腹板将被加热至“热成形”温度，一般应在500℃至1200℃之间。

从加热室送出的在图2中以标号22A所指示的带被加热的腹板的工字梁再通过一个或多个金属成形压力机16制作成成品梁32，例如可以是腹板上带有具有与腹板平面成一角度的唇边30(见图4)的开口28的梁，其唇边围住开口。

在大多数情况下梁上的开口28由唇边30所环绕以使腹板具有最大的强度。

但在某些情况下也可以想象到开口可以不带有唇边。

图5a中所示的截面所表示出的即是无唇边的开口的梁。

在图5a中与图5对应的部位所注的标号亦于图5相同，但附加后缀a。

在压力机中采用的模具设计(图9和10)可成形腹板但不触及翼缘的形式。但通常地图中所示实施例中的模具设计成可以在加热的腹板上冲出一个(或两个)开口。环绕开口的唇边最好也同时形成。最好模具具有环绕冲头成形部分的平成形平面以通过后者使腹板上开口的周围部分变得平坦来矫正在热轧及后续的梁体冷却工序中由于腹板的厚度薄于翼缘的厚度而产生的变形。

开口的形状可以是任何形状。例如是圆形，或是在这种情况下采用的具有圆角的近似三角形的形状，而平的成形面应是带直角的以便在模具组的每次动作过程中与腹板尽可能成最大面积接触以使其成形，使得在每次合模后两翼缘之间的环绕开口处保留的腹板全部面积上的变形得以平整矫正。

对于所示的三角形的开口来说，可以在具有两组冲模的同一压力机上加工，也可以在各具有一组冲模的两台压力机上加工。

从腹板上冲去一部分的结果减少了梁体的总重量。环绕开口的唇边的成形加强了腹板而加工整平腹板的余留部分同时平整并加强了腹板。

在冷却后梁的翼缘部分通常受到强化处理(现有技术)，此处不再描述。

结果所得到的成品穿孔梁的承载负荷能力基本上与具有相等翼缘面积与相等腹板高度的标准实腹梁相同(但在大多数情况下翼缘厚度较腹板厚度较大)，而生产成本低得多。在大多数情况下，成品穿孔腹板梁的腹板厚度明显小于标准实腹梁的腹板厚度。这是由于经过一台或多台压力机对腹板进行加工，此外由于热压而消除了因腹板的厚度减小而引起的腹板歪曲。

即实质上不仅仅是从腹板上冲落金属以形成开口，而且与标准实腹梁相比还使得腹板的厚度减薄。这样与实腹梁相比整个梁的重量或质量就得到了实质性的减少。

从本发明的两个特征可以获得较大的经济利益。

从图4中可以看出近似地呈三角形的开口28的区域，它具有半径较大的圆角34与直线状的边沿36。

可以看出三角形的开口28方向交替地指向腹板的相对两侧，这样就大体上限定出腹板的斜撑，后者把三角形开口彼此隔离开。

环绕开口28的翼缘30沿支撑38的每一侧沿延伸的状态也是可以看到的。斜撑与凸缘的设置从截面看基本上呈槽形以使腹板尽管在开口处去掉了可观的金属材料仍能具有很高的强度并在重量上大大减轻。此外重量上所得到的节约在多种情况下可以通过腹板的厚度与标准实腹梁相比可观地减薄来达到。

再之，成品的穿孔腹梁具有许多堞腹梁的优点。它的强度与重量的比大大高于实腹梁，同时它又允许梁本身的辅助工作。在不增加堞腹梁高度以及其不大大增加成本的同时，并与标准梁等尺寸的情况下就可以获得堞腹梁的优点。这种穿孔的腹梁可以直接与标准的实腹梁竞争，而从许多方面来看它比起实腹梁具有许多明显的优点。

在标准的情况下，穿孔的梁腹所具有的彼此隔开的开口在横向上占去腹板约75％的宽度，在开口的每一侧遗留下约12％的腹板金属。

从腹板上移出的金属实际上通常约占腹板金属面积的50％。这是本发明所能实现的节约的主要部分。

如已在上文中所概述的，还可以进一步通过在每一斜撑38的端部或“根”部设置大致上呈三角形的刻缺40来增加腹板的强度。

可以看出每一个略呈三角形的刻缺都具有两条直边42与第三条略为弯曲的边44。二直边中之一在三角形的基部，并基本上平行于梁的翼缘24。

微曲的边44与近似三角形开口28的圆角34中之一相邻。曲边44的圆弧线与开口的圆角34的圆弧线互补。

另一直线部42大体上平行于刻缺另一侧的三角形开

28的直边36但与其具有间隔。

这样略呈三角形的刻缺40形成了两条斜撑的根部即直线状斜撑根部46与曲线状或弓形的斜撑根部48。

这一特征进一步增加了腹板的强度。

本发明的一个特佳的实施例中，梁经受两组或更多的压力机与模具的顺序加工。这些模具将执行一系列腹板加工操作，如图6a与6b所示。

这一系列加工的目的是从腹板的一部分上形成具有“附加价值”的第二元件，后者被切下并通常被丢弃。在最简单的情况下，这种附加价值元件例如可以成为一个垫片，尽管这仅仅是可以以这种方式制造出来的许多不同的第二元件的一个例子。

这样为了成形一个作为第二零件的垫片，采用第一模具组来冲压出一个中心孔50与一个圆形的垫圈形的部分52。第二模具组用来在垫圈被移去所形成的空间周围切下一个边角料54以形成腹板上的一个主开口28并环绕开28形成唇部30并平整腹板26的余留部分。

这些不同的步骤被分别显示，但可以在两套模具中执行或可以想到地在一套模具上执行。

加热腹板而不加热翼缘借助于如图7与8中所示与适当的电源58相联的上、下电感应加热器56与57来有效实施。

这种感应加热器为便利起见可以安装在如图7与8中以标号14所指的假想线范围内概略示出的适当的封闭体或小室中。

具有适当加热能力的感应加热器可以在梁直接穿过它们之间时迅速地加热减小厚度的腹板所以它们可以有效地应用于正好位于压力机流水线上方的连续的生产线之中。感应加热器设计成热力直接聚集在腹板上而基本上不使翼缘受热，这样腹板一般被重新加热至500℃至1200℃之间的“热成形”温度而在翼缘上仅仅是由于从腹板至翼缘的热传导而产生适度的温升。

该种类型的感应加热器可以把热量直接聚焦在梁上所需要加热的部位。也可以采用其它形式的加热器例如煤气燃烧器或辐射加热器。

在图9与10中以举例的方式描述了用于固定式压力机中的一种典型的模具组。

模具组具有通常的上下板60与62和导杆64。下模包括内模部分66与外模平面成形部分68，两者都被平台70所支承。下模部分68可以在图9与10中所示的位置之间上下移动，并被弹簧装置69竖直向上推动。内模部分66具有一个内切削刃72和一个大致上倾斜一个角度的肩部74。外模部分68具有一个平的成形表面76。

上模包括中心冲头部分78，冲头上具有切削刃80。在间隔82以外有一个外平面成形模部分84，后者带有一个圆形的成形肩86。间隔82可以接纳下内模66的一部分，如在图10中所示的。内上模78与外成形模部分84支承于上模垫88之上。

适当的紧固件和螺栓用来把各元件彼此固定起来，因这属于被熟知的技术，所以未在图中表示。

应注意当模具组压紧切除部分时，可以是成形“附加价值”元件52(图6a)或是废弃部54(图6b)并通过内下模66落下，腹板就这样在切削刃72与80之间被切削。

当模具进一步贴合时上外成形模部分84把腹板的余留部分向下压到下外成形模部分68和肩74上。

下模部分68下移图10压缩弹簧69。这样腹板被压平而向上弯出唇边30(如图所示)。这样环绕开口的唇边30得以成形。整个动作过程中梁的二翼缘处于模具外侧而未受到作用力。垫片90可以置于下外部68两侧以调整梁相对于模具组的位置。

为了加速运行速度固定压力机或机组可以用一台或多台回转台压力机所替换，如美国专利申请No.33613所介绍的，该专利申请1991.6.18被授予专利权，发明人为Ernest R.Bodnar。

在本发明操作中可以看出使用具有厚度减少的腹板的梁并仅使腹板被再次加热而使翼缘在使腹板再加热过程中处于低温状态，而后可以使该梁通过一台或一组压力机(压力机可以是固定式的或回转台式的)使用压力机上的模具对腹板进行成型加工而不触及翼缘。翼缘是笔直的而具有刚性并且基本上未被加热，使得梁易于搬运。这样腹板加热成形时就不会象再把整个梁即包括翼缘与腹板均在内都加热至腹板成形温度那样需要任何对梁的附加支承或其它特殊的搬运装置。进一步说，与把整个梁再加热相比，把加热操作局限在腹板处可以使操作成本得到实质性的降低。

作为本发明可以实现节约的例证，可比较下述数值：

标准400mm工字梁(有代表性的)

翼缘厚            8.3mm

腹板厚            6.3mm

腹板              无开孔

改进的400mm工字梁(有代表性的)

翼缘厚            8.6mm

腹板厚            3-4mm

开孔处所除去的腹板金属量：占腹板质量的50％。

标准600mm工字梁(有代表性的)

翼缘厚            11mm

腹板厚            8.5mm

腹板              无开孔

改进的600mm工字梁(有代表性的)

翼缘厚            11mm

腹板厚            4-5mm

开孔处所除去的腹板金属量：占腹板质量的50％。

标准800mm工字梁(有代表性的)

翼缘厚            38mm

腹板厚            21mm

腹板              无开孔

改进的800mm工字梁(有代表性的)

翼缘厚            38mm

腹板厚            5-6mm

开孔处所除去的腹板金属量：占腹板质量的5 0％。

标准1000mm梁(有代表性的)

翼缘厚          21mm

腹板厚          16mm

腹板            无开孔

改进的1000mm字梁(有代表性的)

翼缘厚          21mm

腹板厚          6-7mm

开孔处所除去的腹板金属量：占腹板质量的50％。

当然不可能把所有的标准梁的规格和所有的改进梁的规格都作为例子举出来。

从所举的数值可以看出主要的节约是在400mm梁的重量上得到的，而这种节约在600、800与1000梁的情况下也能得到。

现在以400mm梁为例，其翼缘厚与腹板厚之比可表示如下：

标准梁：

翼缘厚比腹板厚：

1.5∶1。

改进梁：

翼缘厚比腹板厚：

3∶1。

从这些比例可以得到本发明的方法所能达到的节约效果的一些概念，即与具有同样的翼缘宽度、厚度与同样的腹板高度的标准实腹梁相比之下既实现了节约又在实质上保持住了同样的承受荷载的能力。

标准梁与改进梁试件的抗弯性能由下述公式计算：

Mr=ZpLn(Fy)

其中ZpLn是在200mm穿孔深度条件下的净塑性剖面系数，而Fy是钢的屈服强度。

标准实腹梁的抗弯性能Mr与受试的改进梁样品的试验弯矩示于下：

假定Fy=300MPa

标准梁400mm(名义)×140mm×39mm

(m=38.6kg/m；tw=63mm)-

Mr/m=(EMBED Equation|}=5.57

受试的改进的穿孔腹梁：400mm名义尺寸×140mm×39mm

(m=31-45°=26.5kg/m；tw=3mm)

穿孔质量损失

Mr/m=(EMBED Equation|}=7.09

按照本发明的进一步的特征，环绕开口的唇边可以基本上与穿孔与弯唇边操作同步地加以热锻处理。

另一个实施例用图11、12、13与14中所示的改进的模具组加以描述。这里的描述在许多方式上与图9与图10中对所示的模具组的描述相对应。该改进的模具组包括上阳模100与下阴模102。上阳模100包括顶板104，它安装于上模顶杆106上。中央垫板108支持着内阳模100。

外唇边弯曲模112也被支承在垫板108上。在内切割模110与外弯模112之间有一个中间锻模部分114，该锻造模部分114确定了一个锻压头116。

外平面成形模部分112借助于肩部117可滑动地安装在锻模114上。上斜楔随动件118安装在外弯曲模112上。斜楔随动件118的上端带有斜面，后者被纳入斜楔杆122的倾斜缝120中。

斜楔杆122的外端在124处成斜角状安放在一个固定的支柱件126上。支柱件126安装在柱128的上端并伸入板104的槽130中。柱128安装在下模102上，后者在下文中加以描述。

这样，外平面成形模部分112就可以在斜楔杆122的控制之下作上下的移动。模具部分112可在弹簧组(未示出)的作用下被正常地推向低位。

一种缓冲器部分132紧固在板104的下侧，而同时靠在柱128上的支柱126的外表面上。

下模102包括有板134，在其上安装有内切割模元件136和外平面成形模元件138。外成形模138可以上下滑动并可与以在图9与10中所示的那种方式与模具相联的弹簧(未示出)作用下正常上行。

下切割模元件136具有一内剪切刃140和一具有曲线形肩143的外模面142。模面142在本身与上成形模部分112的内面144之间限定出一个预定的间隔。内面144限定出一个弧度使腹板的唇边绕这一具弧度部来被弯曲成形。在下切割模136的外表面142与上成形模112的表面144之间的间隔的尺寸大于腹板金属的厚度。

在操作过程中，当模具100和102贴紧于它们的切割与弯曲工位时(图11与13)基本上如图11与13所示的那样腹板被切割而唇边被弯曲出。

当上模继续地贴靠，而上外模部分112已经触底而不能继续运动。在弯曲工位图11中外成形模112被与斜楔杆122配合的柱128保持向下。

但在图11中指出的位置中上成形模112已经触底，斜楔杆122的斜楔面124正好抵在支柱126上，这样斜楔杆122就可以稍微滑向左侧(图12)而柱128就升入斜楔缝120中。这种动作随之使模板104与垫108及其它与它们相联的保持元件进一步地进行某种程度的下降进入合模锻压工位(如图12与14所示)而无须外成形模112作进一步地移动。

这就使锻压头116随之降入表面142与144间的空间并随后与唇边向上弯曲部的边缘接触并将其向下推入在表面142与144之间的空间。

这样就锻出唇边的边缘部，唇边相对于腹板间的折角增大。同时使唇边的厚度超过腹板的厚度，也在某种程度上减小了唇边的高度。

和开口以及环绕开口锻成的厚度比腹板厚的唇边组成的一种腹板，所述的腹板强度大大地增加。唇边的弯角的增大也进一步地增强了腹板并增大了开口处的面积。

所有这些因素都由一套模具以出色并有效的方式来达到。

现在参见图15，其中示出用上述改进的锻模成形的梁的截面。

该改进梁总体以标号150指出，它包括具有大于第二厚度的第一预定厚度的上、下翼缘152以及具有第二预定厚度的腹板154。开156如图所示穿通腹板154而形成，而唇边158如图所示环绕于开口形成。

可以看出唇边158相对于腹板平面大致弯曲成90°。还可以看出唇边158的厚度Lt大于腹板154的厚度Wt。

唇边158厚度的增加是如上所述地由对唇边的热锻所形成。

唇边的90°弯角与其厚度的增加为腹板154提供了很高的附加强度。

还有被开156所限定的敞开面积增加了，这进一步增进了梁的通过其本身辅助的性能。

所述梁为具有穿孔腹板的工字梁，但可以理解到按本发明可以对其它多种类型的梁截面进行改良。

前面对本发明最佳实施例的叙述仅仅是一种举例方式。本发明并不局限于已叙述过的任何具体的特征，但应当理解其所有的变化形式是包括在从属权利要求的范围之内。

Claims (17)

1、制造一条整体金属梁(22)的方法，所述金属梁(22)由加热的金属工件(20)热轧成一条具有翼缘(24)和在所述翼缘之间延伸的腹板(26)的整体梁，该翼缘具有第一厚度，而该腹板具有小于上述第一厚度的第二厚度，该方法包括下述步骤：

加热上述腹板(26)至热成形温度；

使加热的腹板(26)通过至少一组用于在上述腹板中成形开口(28)的金属成形模具组(16)，所述成形模具组(16)包括用来对腹板加以整平的平面夹紧模部分；

在不对翼缘(24)进行加工的条件下，重复地朝向腹板(26)闭合上述至少一组模具组以在所述腹板(26)内成形开口(28)；

用所述夹紧模部分夹紧腹板(26)以便环绕上述开口(28)整平所述腹板(26)；

其特征是，所述向腹板(26)闭合上述模具组的步骤包括：在环绕开口(28)的周围成形与腹板成一角度的唇边(30)。

2、如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于，

所述方法还包括成形所述开口(28)使其基本上具有带圆角的三角形形状的步骤；

成形所述开口的步骤包括：使大致三角形的开口的顶点交替地指向所述梁的相对的翼缘，以及成形在开口之间的斜撑部分，该斜撑部分大致上从腹板一侧斜行至另一侧；

成形所述唇边的步骤包括：沿上述斜撑的每一侧成形所述唇边，使所述斜撑部分具有基本上呈凹槽形的横截面。

3、如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于，该方法还包括在所述腹板中每一斜撑部分(38)的每一端处成形基本上呈三角形的刻缺(40)的步骤。

4、如权利要求3所述的制造梁的方法，其特征在于，成形所述基本呈三角形的刻缺(40)的步骤包括限定出位于上述三角形刻缺(40)的每一侧的分开的斜撑根部(46、48)的步骤，该步骤这样实现：

成形平行于所述翼缘(24)的所述刻缺(40)的直线边(42)；

成形平行于相邻开口(28)的所述刻缺(40)的另一直线边(42)，以及

成形邻接于上述另一邻接开口(28)的圆角(34)的所述刻缺(40)的曲线边(44)。

5、如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于，该方法还包括这一步骤：加热所述腹板(26)保持翼缘(24)处于一减低的温度状态，以便利于在所述腹板通过上述至少一组金属成形模(16)时对所述梁进行操纵并利于所述腹板的冲孔。

6、如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于，所述方法包括在工字梁上实施所述步骤，该工字梁具有腹板(26)，腹板的高度约为400mm，其中翼缘(24)的厚度在约8至9mm之间，而腹板(26)厚度在约3至4mm之间。

7、如权利要求1所述的制造梁的方法，其征在于，所述方法包括在工字梁上实施所述步骤，该工字梁具有腹板(26)，腹板(26)的高度约为600mm，其中翼缘(24)厚度在11至12mm之间，而腹板(26)厚度在4至5mm之间。

8、如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于，所述方法包括在工字梁上实施所述步骤，该工字梁具有腹板(26)，腹板(26)的高度约为800mm，其中翼缘(24)厚度在约38与39mm之间，而腹板(26)厚度在约5与6mm之间。

9、如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于，所述方法包括在工字梁上实施所述步骤，该工字梁具有腹板(26)，腹板(26)的高度约为1000mm，其中翼缘(24)厚度在约21与22mm之间，而腹板(26)厚度在约6与7mm之间。

10、如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于，所述翼缘(24)具有厚度T而腹板(26)具有厚度t，其中比例T∶t约为3∶1或更大。

11、如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于，该方法还包括热锻上述唇边(30)的步骤，由此可增加唇边(30)相对于腹板(26)的角度和相对它的厚度。

12、如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于，该方法还包括：成形处于开口(28)内的腹板(26)的部分(52)的步骤并在从开口中除去所述腹板这一部分之前进行，由此从腹板处成形出具有附加价值的产品(52)，并且接着从该附加价值的产品周围的腹板部分(54)被除去，以成形贯穿所述腹板(26)的所述开口(28)。

13、制造梁的方法，该方法包括下列步骤：

热轧一个加热的金属工件(20)以制得具有翼缘(24)与延伸于翼缘之间的腹板(26)的一条整体梁(22)，成形上述翼缘使之具有第一厚度T，成形上述腹板使之具有第二厚度t；再加热所述腹板(26)至热成形温度；使所述加热的腹板(26)通过至少一组金属成形模具组(16)以成形开口(28)，其特征在于：该方法还包括下列步骤：

使比率T∶t为3∶1或更大；

用所述成形模具组(16)成形环绕所述开口(28)的唇边(30)，以及

重复地朝向腹板(26)合拢上述模具组(16)的平面夹紧模部分(84)，以便在不加工翼缘(24)的情况下对所述腹板整平。

14、用于制造具有翼缘(24)和连接所述翼缘的腹板(26)的一根整体金属梁的设备，该梁由加热的金属工件(22)热轧制成，其特征在于，该设备包括：

用于加热所述腹板(26)而基本上不加热翼缘(24)的加热装置(56、57)；

至少一组金属成形模组(16)，它包括：

用于在加热的所述腹板(26)上冲切出一开口(28)冲孔模部分(78)；

用于环绕开口(28)弯曲出唇边(30)的弯曲模部分(72、80)；以及

平整模部分(68、84)，用于与环绕唇边(30)的腹板(26)相接合以平整所述腹板(26)。

15、如权利要求14所述的设备，其特征在于，上述加热装置(56)包括彼此具有间隔的感应加热装置(56、57、58)，它们适于可在上述梁的腹板(26)从它们之间通过时使腹板(26)受到集中地加热同时使梁的翼缘(24)处于感应加热装置之外而基本上不被加热。

16、如权利要求14所述的设备，还包括副产品件模具装置(72、78)以用于在从所述腹板(26)上冲切出所述开口之前在腹板(26)开口(28)范围内成形出副产品件(52)。

17、一种用于加工具有开口和环绕开口的唇边的金属梁的冲孔、成形与锻压模具，包括：用于在金属工件(22)中冲出开口(28)的冲孔模部分(110)；其特征在于，该模具还包括：

用于使金属工件的具有自由边的唇边部分(30)沿所述开口(28)处折弯的成形模部分(136)，该成形模部分与冲孔模部分间隔开设置，

锻压模部分(116)，其位于所述冲孔模部分与所述成形模部分之间，所述成形模部分相对于锻压模部分是可移动地设置的，借此所述锻压模部分可增加所述唇边部分的自由边的厚度。

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