CN110711834A - 半圆环形件的成形设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半圆环形件的成形设备，包括：轨道，用于放置圆弧形坯料，所述轨道为圆环形；导向杆，设置在所述轨道上并能以轨道圆心为中心自由转动，所述导向杆与所述坯料的两端连接，所述导向杆对坯料进行成形方向的限制引导；轧制辊组，设置在所述轨道上并用于轧制坯料使坯料塑性变形；输送辊组，设置在所述轨道上并用于输送坯料并使坯料沿轨道运转；加热装置，设置在所述轨道上并对坯料实时局部加热。本发明采取中线牵引的特定方法，在圆形轨道上对坯料进行连续多道次轧压，使钢坯沿弧向径向延展成形，从而生产超大直径大宽厚比半圆环形构件。

Description

半圆环形件的成形设备及方法

技术领域

本发明涉及金属冲压领域，特别是一种半圆环形件的成形设备及方法。

背景技术

目前，对于超大直径超大宽厚比半圆环形件，考虑超大直径超大宽厚比半圆环形件的极端尺寸和特殊的截面高宽厚比的特点，难以通过常规的锻造或者轧制方法完成仿形制造，一般都是采取分体式制造方案，其制造的基本流程为：按弧长均分为三块或以上，各块采取锻造或轧制成型，拼接各位进行加工，后进行组焊完成。目前的制造方法，采取是分体组焊的方式，因各块差异，整体均匀性比较差，且其金属纤维流线也存在各块差异。材料利用率及机械加工余量相较也较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种半圆环形件的成形方法，采用了一体成形的设备和方法生产超大直径大宽厚比半圆环形构件，使成形后的产品整体均匀。

为解决该技术问题，本发明提供一种半圆环形件的成形设备，包括：轨道，用于放置圆弧形坯料，所述轨道为圆环形；导向杆，设置在所述轨道上并能以轨道圆心为中心自由转动，所述导向杆与所述坯料的两端连接，所述导向杆对坯料进行成形方向的限制引导；轧制辊组，设置在所述轨道上并用于轧制坯料使坯料塑性变形；输送辊组，设置在所述轨道上并用于输送坯料并使坯料沿轨道运转；加热装置，设置在所述轨道上并对坯料实时局部加热。

优选地，所述轧制辊组为至少一组，每组轧制辊组设有两个沿轨道平面上下对称的轧制辊，各组轧制辊的对称平面均为同一个平面。

优选地，所述输送辊与轧制辊均为圆锥辊形。

优选地，每组输送辊与该组相邻的轧制辊设置的角度、高度、转速相同。

优选地，所述加热装置为感应线圈。

本发明还公开了一种半圆环形件的成形方法，包括以下步骤：

步骤一，弧形坯料放置在圆环形轨道的输送辊组上，将坯料两端与导向杆连接，用输送辊沿圆形轨道运送坯料；步骤二，坯料经过加热装置后加热；步骤三，坯料被轧制辊组夹住卷入，发生塑性形变，坯料内外侧厚度同步降低，宽度增大，坯料沿弧长方向延长，弧度变大，并由轧制辊组、输送辊组沿圆形轨道向前运送；步骤四，坯料截面内外侧厚度减小，宽度增大，构件弧度扩大，最终形成半圆环形件。

优选地，所述弧形坯料截面为梯形，圆弧角度为140度。

优选地，步骤二中将坯料加热至1200摄氏度。

优选地，步骤四中所述半圆环形件外径为11000毫米，截面宽度大于1800毫米，截面宽厚比不小于3，弧度为180度。

本发明采取中线牵引的特定方法，在圆形轨道上对坯料进行连续多道次轧压，使钢坯沿弧向径向延展成形，从而生产超大直径大宽厚比半圆环形构件。

附图说明

图1是采用本发明的发明制成的半圆环形件的示意图。

图2是本发明的坯料外形特征示意图。

图3是本发明的坯料与圆形轨道及各部件布置示意图。

图4是本发明的坯料轧制示意图。

图5是本发明的各组轧制辊布置示意图。

附图标记说明

10 输送辊组 11 第一输送辊组

12 第二输送辊组 13 第三输送辊组

14 第四输送辊组 20 感应线圈

21 第一感应线圈 22 第二感应线圈

23 第三感应线圈 30 轧制辊组

31 第一轧制辊组 32 第二轧制辊组

33 第三轧制辊组 40 导向杆

50 坯料 60 轨道

具体实施方式

本发明的半圆环形件的成形设备包括：

坯料50：弧形件坯料在连续轧制过程中，因内外侧存在较大直径差，变形过程中外侧坯料流速应高于内侧坯料流速，故需将坯料截面设计为梯形截面。坯料圆弧角度约为140°。同时，为保证坯料在运转过程中始终与轨道的运转方向一致，坯料中径、轨道中径均与超大直径大宽厚比半圆环形件中径相同。

轨道60：弧形件成形后角度约为180°，为能完成完整的输送和轧制过程，轨道需要有足够的弧长，因而将轨道设计成完整的圆形轨道，以避免坯料完成轧制脱离轧制辊后与最初的轧制辊发生接触。

导向杆40：导向杆连接坯料两端与原型轨道的圆心，并能够以轨道圆心为中心进行自由转动。通过导向杆对坯料的导向限制作用，使坯料在轧制伸展过程中，始终保持其圆心位置与轨道圆心相重合，保证坯料中径与轨道中径、超大直径大宽厚比半圆环形构件中径相同。

输送辊组10与轧制辊组30：圆形轨道中间布置着多组输送辊与轧制辊。输送辊组主要用于运送坯料，使之沿圆形轨道运转；轧制辊组主要用于使坯料发生塑性变形，降低坯料高度，增大坯料宽度，伸展坯料弧度。轧制辊组上下对称分布，各组轧制辊的对称平面均为同一个平面。输送辊组与轧制辊组采用圆锥辊形设计，且不同组的轧制辊与输送辊中心轴根据坯料尺寸变化需要以不同的角度和间隙进行布置，以满足坯料内外侧变形量与流动速度差的需求。每组输送辊与该组相应的轧制辊以相同的角度、高度、转速进行布置，以保证坯料平稳。

加热装置：每组轧制辊前布置一组感应加热线圈20，在线实时对坯料进行局部加热，使坯料在进入轧辊变形区域前达到足够的温度，使其具有良好的塑性以满足成形需要。

本发明的半圆环形件的成形方法，是将小弧度、小宽厚比的梯形截面弧形坯料放置在圆形轨道上，将坯料两端与导向杆连接进行牵引，用输送辊沿圆形轨道运送坯料，在轧制辊前用感应线圈对坯料进行局部加热，在多道次轧制辊中进行多道次的轧制，使坯料截面内外侧厚度逐步减小，宽度逐步增大，弧形件弧度逐步扩大，最终形成符合要求的产品形状和尺寸。具体步骤如下：

步骤一，将小弧度、小宽厚比的梯形截面弧形坯料放置在圆形轨道中输送辊组0上，将坯料两端与导向杆连接，用输送辊沿圆形轨道运送坯料；

步骤二，坯料经过感应线圈，线圈范围内坯料被加热至～1200℃，坯料局部具有良好塑性；

步骤三，坯料被轧制辊组夹住卷入，发生塑性形变，坯料内外侧厚度同步降低，宽度增大，坯料沿弧长方向延长，弧度变大，并由轧制辊组、输送辊组沿圆形轨道向前运送

步骤四，坯料依次经过感应线圈，轧制辊组，感应线圈，轧制辊组，感应线圈，轧制辊组，经过反复多道次的加热和轧制变形，坯料截面内外侧厚度逐步减小，宽度逐步增大，构件弧度逐步扩大，最终形成符合要求的产品形状和尺寸。

应用本发明方法，可制造出超大直径大宽厚比半圆环形构件，本发明尤其适用于生产大型低温风洞模型支承件等超大直径大宽厚比半圆环形件。

Claims (9)

1.一种半圆环形件的成形设备，其特征在于，包括：

轨道，用于放置圆弧形坯料，所述轨道为圆环形；

导向杆，设置在所述轨道上并能以轨道圆心为中心自由转动，所述导向杆与所述坯料的两端连接，所述导向杆对坯料进行成形方向的限制引导；

轧制辊组，设置在所述轨道上并用于轧制坯料使坯料塑性变形；

输送辊组，设置在所述轨道上并用于输送坯料并使坯料沿轨道运转；

加热装置，设置在所述轨道上并对坯料实时局部加热。

2.如权利要求1所述的半圆环形件的成形设备，其特征在于，所述轧制辊组为至少一组，每组轧制辊组设有两个沿轨道平面上下对称的轧制辊，各组轧制辊的对称平面均为同一个平面。

3.如权利要求1所述的半圆环形件的成形设备，其特征在于，所述输送辊与轧制辊均为圆锥辊形。

4.如权利要求1所述的半圆环形件的成形设备，其特征在于，每组输送辊与该组相邻的轧制辊设置的角度、高度、转速相同。

5.如权利要求1所述的半圆环形件的成形设备，其特征在于，所述加热装置为感应线圈。

6.一种半圆环形件的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，弧形坯料放置在圆环形轨道的输送辊组上，将坯料两端与导向杆连接，用输送辊沿圆形轨道运送坯料；

步骤二，坯料经过加热装置后加热；

步骤三，坯料被轧制辊组夹住卷入，发生塑性形变，坯料内外侧厚度同步降低，宽度增大，坯料沿弧长方向延长，弧度变大，并由轧制辊组、输送辊组沿圆形轨道向前运送；

步骤四，坯料截面内外侧厚度减小，宽度增大，构件弧度扩大，最终形成半圆环形件。

7.如权利要求6所述的半圆环形件的成形方法，其特征在于，所述弧形坯料截面为梯形，圆弧角度为140度。

8.如权利要求6所述的半圆环形件的成形方法，其特征在于，步骤二中将坯料加热至1200摄氏度。

9.如权利要求6所述的半圆环形件的成形方法，其特征在于，步骤四中所述半圆环形件外径为11000毫米，截面宽度大于1800毫米，截面宽厚比不小于3，弧度为180度。

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