CN111185523B - 一种u型钢板桩的辊式连续冷弯成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种U型钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，其成型方法如下：将带刚放置在辊轮冷弯成型机上，带刚前进平滑地不断进入第一架至第十七架对称上下成对辊模中，使钢带两边对称压弯依次具有第一弯折处、第二弯折处、第三弯折处和第四弯折处，第一弯折处外侧竖直、第二弯折处与水平面呈增量角为θ5的形状、第三弯折处内侧竖直，铰平定型后，并送入切割机组定长切割，得到U型钢板桩成品，使U型钢板桩的U形主体和两侧锁扣结构同步成型，连续冷弯使相邻U型钢板桩锁扣呈直承载面，降低锁扣上行成型法的扭矩，节约辊架道次，利于提高相邻U型钢板桩连接承载性和可靠性，减少辊模耗损，避免弯曲裂纹，使U形钢板桩更能满足使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种U型钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，属于钢板桩成型加工技术领域。
背景技术
U型钢板桩是一种两侧带锁扣、整体呈字母U形状的型钢，具有止水性好，有利于抗震设计、可以重复使用、有利于抗震设等优点，可通过锁扣相互连接，将钢板桩用打桩机打入或压入地基，使其互相连结成钢板桩墙，用来挡土和挡水广泛应用于护岸工程、采掘工程、建筑的基础工程等，按生产工艺可分为热轧拉伸钢板桩和冷弯钢板桩，其中冷弯成型的工艺要求更易达到，成品刚度大，可成型的钢板桩长度大，可满足复杂形状生产而受到广泛关注。
现有技术中的U型钢板桩通过辊式冷弯成型时，将金属板带一次通过数对带孔型的辊轮，成型辊包括水平辊或立棍，随着辊轮的回转，使金属板带向前送进时，被连续地进行弯曲，以获得所需的截面形状，这是一种断面形状逐渐接近成品的塑形过程。
现有技术中的U型钢板桩辊式冷弯成型工艺存在以下缺陷：(1)U型钢板桩两侧的锁扣呈弧形倒弯结构，按欧钢联的设计理念采用上行成型法，除用上下对辊外还需侧立辊挤压帮助成型，导致设备成本和精准度要求高；(2)锁扣侧面呈弧形的连接接触承载力不足，顶部通过侧面立棍挤压，矫直力和成型性不足，导致连续扭曲扭矩较大，工艺复杂、对辊成型面的要求较高，影响锁扣连接可靠性；(3)弯曲道次的变形角度较大，容易超过板材和辊轮屈服强度极限，特别是对于碳或合金成分含量偏高的钢材，导致辊轮磨损严重，弯曲处表面粗糙，存在钝角弯曲破裂或裂纹，弯角处中性层迁移过于减薄，存在板材回弹角，影响塑性变形程度和材料刚度，导致成品质量难以满足要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种U型钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，U型钢板桩的U形主体和两侧锁扣结构同步成型，连续冷弯使相邻U型钢板桩锁扣呈直承载面，降低锁扣上行成型法的扭矩，节约辊架道次，利于提高相邻U型钢板桩连接承载性和可靠性，减少辊模耗损，避免弯曲裂纹，使U形钢板桩更能满足使用需求。
本发明是通过如下的技术方案予以实现的：
一种U型钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，其中，其成型方法如下：
S1：将带刚放置在辊轮冷弯成型机上，进入第一架对称上下成对辊模中，使钢带两边对称压弯呈与水平线为θ1的形状，θ1小于等于5°；
S2：带刚前进平滑地进入第二架对称成对辊模中，使带钢经步骤S1的两边对称第一弯折处、与水平线呈增量角为5°的形状；
S3：带刚前进平滑地进入第三架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯呈与水平线为θ2的形状，此第二弯折处位于第一弯折处的内侧，θ2小于等于5°；
S4：带刚前进平滑地进入第四架对称成对辊模中，使带钢经步骤S3的两边对称第二弯折处、与水平线呈增量角为5°的形状；
S5：带刚前进平滑地进入第五架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯呈与水平线为θ3的形状，此第三弯折处位于第三弯折处的外侧，θ3小于等于5°；
S6：带刚前进平滑地进入第六架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状；
S7：带刚前进平滑地进入第七架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状；
S8：带刚前进平滑地进入第八架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状；
S9：带刚前进平滑地进入第九架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状；
S10：带刚前进平滑地进入第十架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第一弯折处的增量角为5°，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状，带钢向上压弯的第四弯折处呈弯折角θ4的形状，θ4小于等于20°，第四弯折处位于第一弯折处和第三弯折处之间；
S11：带刚前进平滑地进入第十一架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处、第三弯折处与水平面呈增量角为5°和10°的形状，第四弯折处呈增量角为10°的形状；
S12：带刚前进平滑地进入第十二架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第四弯折处呈增量角为10°的形状；
S13：带刚前进平滑地进入第十三架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第四弯折处呈增量角为10°的形状；
S14：带刚前进平滑地进入第十四架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第四弯折处呈增量角为10°的形状，带钢边缘竖直；
S15：带刚前进平滑地进入第十五架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第四弯折处分别呈增量角为10°的形状；
S16：带刚前进平滑地进入第十六架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第一弯折处和第四弯折处分别呈增量角为5°和10°的形状；
S17：带刚前进平滑地进入第十七架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第一弯折处外侧竖直、第二弯折处与水平面呈增量角为θ5的形状、第三弯折处内侧竖直，θ5为5～8°，第四弯折处外侧水平，呈U型钢板桩结构；
S18：带刚前进平滑地进入至少一架与第十七架一致的对称成对辊模中，使U型钢板桩铰平定型，并送入切割机组定长切割，得到U型钢板桩成品。
进一步地，步骤S5中带钢两边对称第二弯折处、与水平线呈增量角为5°的形状。
进一步地，步骤14中带钢两边对称第一弯折处呈增量角为5°的形状。
进一步地，步骤S1将带钢放置在辊轮冷弯成型机前，先经过开卷机矫平。
本发明的有益效果为：
(1)在辊轮冷弯成型机的多架对称成对辊模连续冷弯下，呈S17第一弯折处外侧竖直，使带钢通过上下对辊U形钢板桩锁扣勾部成型，相邻U型钢板桩锁扣的直承载面，保证锁合和与第三弯折处内侧面的贴合紧密，相邻U型钢板桩连接可靠，同时避免辊模与带钢的刚性接触，使带钢中性层迁移过于减薄；
(2)U型钢板桩的U形主体和两侧锁扣结构同步成型，降低锁扣上行成型法的扭矩，节约辊架道次，使第一弯折、第三弯折和第四弯折形成锁扣通过顶压成型，避免侧压载力不足而影响成型性，在塑性弯曲部位的弯曲减薄扩展，避免变形的应力集中或迅速减薄而造成弯曲处表面粗糙；
(3)连续冷弯的变量和增量角较小，弹回可控，避免加工变形程度超过钢材屈服极限强度，变形的应力集中或迅速减薄而造成弯曲处表面粗糙，对于含碳量或合金成分较高的钢材，以减少辊模耗损，使U形钢板桩更能满足使用需求。
附图说明
图1为本发明带钢成型结构图。
图2为本发明步骤S1-S8带钢成形结构图。
图3为本发明步骤S9-S13带钢成形结构图。
图4为本发明步骤S14-S18带钢成形结构图。
图5为本发明U型钢板桩连接结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
一种U型钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，其中，其成型方法如下：
S1：将带刚过开卷机矫平，将经过矫平的带刚放置在辊轮冷弯成型机上，进入第一架对称上下成对辊模中，使钢带两边对称压弯呈与水平线为θ1的形状，θ1小于等于5°；
S2：带刚前进平滑地进入第二架对称成对辊模中，使带钢经步骤S1的两边对称第一弯折处、与水平线呈增量角为5°的形状；
S3：带刚前进平滑地进入第三架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯呈与水平线为θ2的形状，此第二弯折处位于第一弯折处的内侧，θ2小于等于5°；
S4：带刚前进平滑地进入第四架对称成对辊模中，使带钢经步骤S3的两边对称第二弯折处、与水平线呈增量角为5°的形状；
S5：带刚前进平滑地进入第五架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯呈与水平线为θ3的形状，此第三弯折处位于第三弯折处的外侧，θ3小于等于5°，带钢两边对称第二弯折处、与水平线呈增量角为5°的形状；
S6：带刚前进平滑地进入第六架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状；
S7：带刚前进平滑地进入第七架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状；
S8：带刚前进平滑地进入第八架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状；
S9：带刚前进平滑地进入第九架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状；
S10：带刚前进平滑地进入第十架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第一弯折处的增量角为5°，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状，带钢向上压弯的第四弯折处呈弯折角θ4的形状，θ4小于等于20°，第四弯折处位于第一弯折处和第三弯折处之间；
S11：带刚前进平滑地进入第十一架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处、第三弯折处与水平面呈增量角为5°和10°的形状，第四弯折处呈增量角为10°的形状；
S12：带刚前进平滑地进入第十二架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第四弯折处呈增量角为10°的形状；
S13：带刚前进平滑地进入第十三架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第四弯折处呈增量角为10°的形状；
S14：带刚前进平滑地进入第十四架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第四弯折处呈增量角为10°的形状，带钢两边对称第一弯折处呈增量角为5°的形状，带钢边缘竖直；
S15：带刚前进平滑地进入第十五架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第四弯折处分别呈增量角为10°的形状；
S16：带刚前进平滑地进入第十六架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第一弯折处和第四弯折处分别呈增量角为5°和10°的形状；
S17：带刚前进平滑地进入第十七架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第一弯折处外侧竖直、第二弯折处与水平面呈增量角为θ5的形状、第三弯折处内侧竖直，θ5为5～8°，第四弯折处外侧水平，呈U型钢板桩结构；
S18：带刚前进平滑地进入至少一架与第十七架一致的对称成对辊模中，使U型钢板桩铰平定型，并送入切割机组定长切割，得到U型钢板桩成品。
本发明的机理为：
(1)在辊轮冷弯成型机的多架对称成对辊模连续冷弯下，本发明的第一弯折处从步骤S1的小于等于5°的θ1角，经过S2增量角为5°、S10增量角为5°、S14增量角为5°、S16增量角为5°逐渐冷弯呈S17第一弯折处外侧竖直，成为附图5所示，相邻U型钢板桩锁扣的直承载面，保证锁合和与第三弯折处内侧面的贴合紧密，提高承载强度，避免锁扣侧面呈弧形的连接接触承载力不足，有利于步骤S18矫直，同时保证S3-S13、S15、其他弯折处的塑形性，避免辊模与带钢的刚性接触，使带钢中性层迁移过于减薄；
(2)带钢的第二弯折处从S3的小于等于5°的θ2角，经过步骤S4-S16的不断增量角5°，S17的5～8°的增量角θ5，使U型钢板桩两侧对称地逐渐冷弯呈U形结构，变量和增量角较小，同时这种多段压弯和多道次压弯结构使各弯折处的圆角半径更小，可减少弯折部分外侧边拉应力，使弹回可控，避免加工变形程度超过钢材屈服极限强度，避免变形阻力增大而侵害成型机辊模耗损，对于含碳量或合金成分较高的钢材，在塑性弯曲部位的弯曲减薄扩展，避免变形的应力集中或迅速减薄而造成弯曲处表面粗糙，或存在钝角弯曲破裂或裂纹，U形成形性更高；
(3)带钢的第三弯折处从S5的小于等于5°的θ3角，经过步骤S6-S11的不断增量角10°，并随着S12的压弯，S13-S14第三折弯处为带钢的边缘呈竖直形状，进行竖直校直后，呈带钢的外载面，防止冷弯过程中带钢位移，并随着S15-S17的弯折，使带钢通过上下对辊U形钢板桩锁扣勾部成型，降低锁扣上行成型法的扭矩，从而降低设备成本和精准度要求高，保证锁扣成型；
(4)带钢的第四折弯处从S10的小于等于20°θ4角，经过步骤S11-S16的增量较10°，逐渐呈S17第四弯折处外侧水平，并使第三弯折处内侧竖直，使U型钢板桩的U形主体和两侧锁扣结构同步成型，节约辊架道次，锁扣通过顶压成型，避免侧压载力不足而影响成型性，形成如附图5所示，相邻U型钢板桩锁扣具有相互垂直和贴紧的承载面，避免锁扣侧面呈弧形而变形脱松和晃动，提高连接的整体钢度和可靠性，使U形钢板桩更能满足使用需求。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种U型钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，其特征在于，其成型方法如下：
S1：将带刚放置在辊轮冷弯成型机上，进入第一架对称上下成对辊模中，使钢带两边对称压弯呈与水平线为θ1的形状，步骤S1中θ1小于等于5°；
S2：带刚前进平滑地进入第二架对称成对辊模中，使带钢经步骤S1的两边对称第一弯折处、与水平线呈增量角为5°的形状；
S3：带刚前进平滑地进入第三架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯呈与水平线为θ2的形状，此第二弯折处位于第一弯折处的内侧，步骤S3中θ2小于等于5°；
S4：带刚前进平滑地进入第四架对称成对辊模中，使带钢经步骤S3的两边对称第二弯折处、与水平线呈增量角为5°的形状；
S5：带刚前进平滑地进入第五架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯呈与水平线为θ3的形状，此第三弯折处位于第三弯折处的外侧，步骤S5中θ3小于等于5°；
S6：带刚前进平滑地进入第六架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状；
S7：带刚前进平滑地进入第七架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状；
S8：带刚前进平滑地进入第八架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状；
S9：带刚前进平滑地进入第九架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状；
S10：带刚前进平滑地进入第十架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第一弯折处的增量角为5°，第二弯折处和第三弯折处分别与水平面呈增量角为5°和10°的形状，带钢向上压弯的第四弯折处呈弯折角θ4的形状，第四弯折处位于第一弯折处和第三弯折处之间；
S11：带刚前进平滑地进入第十一架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处、第三弯折处与水平面呈增量角为5°和10°的形状，第四弯折处呈增量角为10°的形状；
S12：带刚前进平滑地进入第十二架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第四弯折处呈增量角为10°的形状；
S13：带刚前进平滑地进入第十三架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第四弯折处呈增量角为10°的形状；
S14：带刚前进平滑地进入第十四架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第四弯折处呈增量角为10°的形状，带钢边缘竖直；
S15：带刚前进平滑地进入第十五架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第四弯折处分别呈增量角为10°的形状；
S16：带刚前进平滑地进入第十六架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第二弯折处与水平面呈增量角为5°的形状，第一弯折处和第四弯折处分别呈增量角为5°和10°的形状；
S17：带刚前进平滑地进入第十七架对称成对辊模中，使带钢两边对称压弯，第一弯折处外侧竖直、第二弯折处与水平面呈增量角为θ5的形状、第三弯折处内侧竖直，第四弯折处外侧水平，呈U型钢板桩结构；
S18：带刚前进平滑地进入至少一架与第十七架一致的对称成对辊模中，使U型钢板桩铰平定型，并送入切割机组定长切割，得到U型钢板桩成品。
2.根据权利要求1所述的一种U型钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，其特征在于，步骤S5中带钢两边对称第二弯折处、与水平线呈增量角为5°的形状。
3.根据权利要求1所述的一种U型钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，其特征在于，步骤14中带钢两边对称第一弯折处呈增量角为5°的形状。
4.根据权利要求1所述的一种U型钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，其特征在于，步骤S10中θ4小于等于20°。
5.根据权利要求1所述的一种U型钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，其特征在于，步骤S17中θ5为5～8°。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种U型钢板桩的辊式连续冷弯成型方法，其特征在于，步骤S1将带钢放置在辊轮冷弯成型机前，先经过开卷机矫平。
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