CN114798843B - 一种法兰连续热卷成形的工艺方法及热卷设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种法兰连续热卷成形的工艺方法及热卷设备，属于机械加工工艺技术领域，该工艺方法包括：根据所制作法兰的参数，确定所用坯料的尺寸；将所述坯料送进热卷设备，并在所述坯料进入所述热卷设备的路径上对所述坯料进行加热软化；驱使所述热卷设备将送进所述热卷设备内的坯料沿所制作法兰的弧面连续卷制成螺旋法兰件；切割所述螺旋法兰件获得多个单节法兰；将所述多个单节法兰压平后进行割口焊接，获得多个法兰工件。本发明法兰连续热卷成形的工艺方法及热卷设备，可通过增长单次卷制坯料的下料长度来增加法兰工件的数量，从而进一步增加材料利用率，降低产品的制作成本。

Description

一种法兰连续热卷成形的工艺方法及热卷设备

技术领域

本发明涉及机械加工工艺技术领域，具体涉及一种法兰连续热卷成形的工艺方法及热卷设备。

背景技术

大截面风电结构件法兰是风电结构件产品的重要组成部分，因其截面尺寸大，且法兰环的宽度大于法兰本体的厚度、法兰的直径较大。若采用钢板分段圆弧拼焊的方法制作，原材料的利用率较低，拼接焊缝多，拼焊成本和人工成本较高，制作效率低。故而需要设计一种法兰连续热卷成形的工艺方法及热卷设备，以解决上述问题。

发明内容

鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供一种法兰连续热卷成形的工艺方法及热卷设备，用于解决现有技术的热卷工艺中坯料材料利用率低、制作效率低、制作成本高等技术问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种法兰连续热卷成形的工艺方法，包括：

S1、根据所制作法兰的参数，确定所用坯料的尺寸；S2、将所述坯料送进热卷设备，并在所述坯料进入所述热卷设备的路径上对所述坯料进行加热软化；

S3、驱使所述热卷设备将送进所述热卷设备内的坯料沿所制作法兰的弧面连续卷制成螺旋法兰件；S4、切割所述螺旋法兰件获得多个单节法兰；S5、将所述多个单节法兰压平后进行割口焊接，获得多个法兰工件。

在本发明的一实施方式中，所述步骤S1包括：根据所制作法兰的厚度，确定所用所述坯料的下料宽度；以及根据所制作法兰的外径和数量，确定所用所述坯料的长度，所用所述坯料的长度大于所制作法兰的周长和数量的乘积长度。

在本发明的一实施方式中，在所述步骤S2中，对所述坯料的加热温度为300至700℃。

在本发明的一实施方式中，所述步骤S3包括：

S31、驱使所述热卷设备上的至少三个塑形辊在塑形平面上抵触在所述坯料的两侧，以夹持所述坯料；S32、驱动所述至少三个塑形辊沿所制作法兰的弧面排列，从而引导被夹持的所述坯料沿所制作法兰的弧面变形；并且，在所述步骤S31和步骤S32中，同时驱动所述至少三个塑形辊转动使所述坯料沿所制作法兰的弧面连续卷制成螺旋法兰件。

在本发明的一实施方式中，在所述步骤S3中，在所述热卷设备上设置顶起装置，通过所述顶起装置将已成形的所述坯料顶出所述塑形平面，使得所述坯料形成所述螺旋法兰件。

在本发明的一实施方式中，所述步骤S4包括：

S41、当所述螺旋法兰件卷制为单节法兰时，在设定的割圆位置对所述螺旋法兰件进行切割，以将卷制的法兰从所述螺旋法兰件上分离下来；S42、重复所述步骤S41，直至所述坯料全部卷制成所述单节法兰。

在本发明的一实施方式中，所述步骤S41包括：当所述螺旋法兰件的首端端口移动至所述割圆位置时，所述螺旋法兰件卷制为单节法兰。

在本发明的一实施方式中，所述步骤S4包括：当所述坯料全部卷制为所述螺旋法兰件时，沿所述螺旋法兰件柱体的纵向切割所述螺旋法兰件，获得多个单节法兰。

在本发明的一实施方式中，在所述步骤S2中，沿进料角度a将所述坯料送进所述热卷设备，其中，所述进料角度a为10°至30°。

本发明还提供一种热卷设备，该热卷设备采用上述任一项示例中所述的法兰连续热卷成形的工艺方法制作法兰工件，所述热卷设备包括：至少三个塑形辊，其在所述热卷设备上的塑形平面中沿所制作法兰的弧面排列并抵触在坯料上，以连续卷制所述坯料；顶起装置，其在所述热卷设备上用于将已成形的所述坯料顶出所述塑形平面。

本发明的法兰连续热卷成形的工艺方法及热卷设备，可通过增长单次卷制坯料的下料长度来增加法兰工件的数量，从而进一步增加材料利用率，降低产品的制作成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中法兰连续热卷成形的工艺方法的流程示意图；

图2为本发明中热卷设备卷制坯料过程开始时的工作示意图。

图3为本发明中热卷设备卷制坯料过程中的工作示意图。

图4为本发明中热卷设备卷制坯料过程结束时的工作示意图。

图5为本发明中螺旋法兰件的结构示意图。

图6为本发明中单节法兰的结构示意图。

元件标号说明

100、热卷设备；110、台面；120、塑形辊；121、第一塑形辊；122、第二塑形辊；130、顶起装置；140、加热模块；200、坯料；210、半成品弧段；220、尾端余料；300、螺旋法兰件；400、单节法兰；410、割口。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。

须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1至图6，本发明提供一种法兰连续热卷成形的工艺方法及热卷设备，用于解决现有技术的热卷工艺中坯料材料利用率低、制作效率低、制作成本高等技术问题。

请参见图1，一种法兰连续热卷成形的工艺方法，包括以下步骤：

S1、根据所制作法兰的参数，确定所用坯料200的尺寸；其中，所制作法兰的参数包括一次连续热卷工艺所要制作单件法兰的厚度、外径和数量，所述坯料200的尺寸则包括坯料200的长度和下料宽度；

具体地，所述步骤S1包括：根据所制作法兰的厚度，确定所用坯料200的下料宽度，以及根据所制作法兰的数量和直径，确定所用所述坯料200的长度；即所用坯料200的下料宽度要与所制作法兰的厚度相等；所用坯料200的下料长度要大于所制作单节法兰400的周长和数量的乘积长度，以保证坯料200有充足的长度卷制设定数量的法兰工件。

S2、将所述坯料200送进所述热卷设备100，并在所述坯料200进入所述热卷设备100的路径上对所述坯料200进行加热软化；

在所述步骤S2中，通过在所述坯料200进入所述热卷设备100的路径上间隔设置多个加热模块140，并将多个加热模块140等间距设置，以在坯料200进入设备的路径上对坯料200进行均匀加热，使得坯料200在进入热卷设备100卷制之前进行充分的预热软化，从而避免坯料200卷制为法兰弧面时内外侧环面处应力集中，有效降低了坯料200卷制成法兰工件的难度。其中，所述多个加热模块140对坯料200的加热温度为300至700℃。

在步骤S2中，坯料200连续卷制时的给进、加热和卷制均同步进行，以实现工件的快速卷制，提高了卷制工艺的效率。而在具体实施时，所述多个加热模块140启动的数量与坯料200在热卷设备100中的卷制速度有关，加热模块140启动的数量随坯料200卷制成法兰的速度的加快而增加，以在保证坯料200被送进热卷设备100之前受到充分的预热软化。

S3、驱使所述热卷设备100将送进所述热卷设备100内的坯料200沿所制作法兰的弧面连续卷制成螺旋法兰件300；

如图2至图4所示，所述步骤S3包括以下步骤：

S31、驱使所述热卷设备100上的至少三个塑形辊120在塑形平面上移动抵触在所述坯料200的两侧，以夹持所述坯料200；

S32、驱动所述至少三个塑形辊120沿所制作法兰的弧面排列，从而引导被夹持的所述坯料200沿所制作法兰的弧面变形，具体地，通过控制热卷设备100驱使所述至少三个塑形辊120移动，使所述至少三个塑形辊120沿所制作法兰的弧面排列，并在移动过程中带动被夹持的软化坯料200由直线逐渐变形为所制作法兰的弧面；

并且，在控制所述至少三个塑形辊120夹持坯料200和引导坯料200变形的过程中，同时驱动所述至少三个塑形辊120转动驱使所述坯料200沿所制作法兰的弧面连续卷制成螺旋法兰件300。具体地，通过驱动所述至少三个塑形辊120同步转动，使得所述坯料200在热卷设备100上持续给进的同时经所述至少三个塑形辊120加工变形为所制作法兰的弧面；并且通过利用在热卷设备100上设置的顶起装置130，将已成形的所述坯料200顶出所述塑形平面，使得坯料200随着持续沿所制作法兰的弧面的给进和变形向背离热卷设备100的一侧螺旋上升，从而卷制形成螺旋法兰件300。

其中，如图3所示，在驱动所述至少三个塑形辊120转动将所述坯料200连续卷制为螺旋法兰件300之前，需先将坯料200首端上未沿所制作法兰弧面成形的半成品弧段210割除，然后再驱动热卷设备100对坯料200进行连续卷制。

S4、切割所述螺旋法兰件300获得多个单节法兰400；

在本发明的一实施方式中，如图5所示，所述步骤S4包括：在所述坯料200完全卷制为螺旋法兰件300后，沿所述螺旋法兰件300柱体的纵向切割所述螺旋法兰件300，从而获得多个单节法兰400。在本实施方式中，所述单节法兰400为带交错割口410的圆环坯料200。

如图5所述，在将所述螺旋法兰件300切割为多个单节法兰400之前，需先将所述螺旋法兰上多余的尾端余料220切割下来。

在本发明的另一实施方式中，所述步骤S4包括以下步骤：

S41、当所述螺旋法兰件300卷制为单节法兰400时，在设定的割圆位置对所述螺旋法兰件300进行切割，以将卷制的法兰从所述螺旋法兰件300上分离下来；

其中，当所述螺旋法兰件300的首端端口移动至热卷设备100上的割圆位置时，则判断所述螺旋法兰件300卷制为单节法兰400。

S42、重复所述步骤S41，直至所述坯料200全部卷制成所述单节法兰400，以获得所述坯料200能够卷制的全部单节法兰400。其中，在切割螺旋法兰件300获得最后一件单节法兰400之前，需先将所述螺旋法兰上多余的尾端余料220切割下来。

S5、将所述多个单节法兰400压平后进行割口410焊接，获得多个法兰工件。

具体地，如图6所示，将所述多个单节法兰400压平后进行校圆，然后在单结法兰的割口410处进行割口410焊接及焊后校平，从而获得多个法兰工件。

如图2至图4所示，在所述步骤S2中，沿进料角度a将所述坯料200送进所述热卷设备100，其中，所述进料角度a为10°至30°。

其中，在本发明的一实施例中，所述热卷设备100上设置三个塑形辊120，所述三个塑形辊120包括第一塑形辊121和两个第二塑形辊122，所述第一塑形辊121设置在所制作法兰弧面的内壁一侧，所述两个第二塑形辊122设置在所制作法兰弧面的外壁一侧，并位于第一塑形辊121的两侧。所述第一塑形辊121和两个第二塑形辊122在卷制坯料200时，沿所制作法兰的弧面抵触在坯料200卷制法兰工件的内壁和外壁上。

在所述步骤S3中，在卷制不同规格的法兰工件时，可通过调整坯料200进入热卷设备100的进料角度来控制两个第二塑形辊122在所制作法兰弧面上相对第一塑形辊121的夹角，使得两个第二塑形辊122在相对第一塑形辊121的夹角比接近1，从而保证两个第二塑形辊122在卷制坯料200时均匀受力。其中，当要制作法兰外径和内径的规格较大时，采用较小的进料角度a可保证两个第二塑形辊122在卷制坯料200时受力均匀；当要制作法兰外径和内径的规格较小时，采用较大的进料角度a可保证两个第二塑形辊122在卷制坯料200时受力均匀；例如，卷制规格为Ф5672mm×5240mm的法兰时，采用角度为15°的进料夹角a使两个第二塑形辊122在相对第一塑形辊121的夹角比降低至1.01，从而保证两个第二塑形辊122卷制时的受力均匀；卷制规格为Ф4360mm×3953mm的法兰时，采用角度为20°的进料夹角a使两个第二塑形辊122在相对第一塑形辊121的夹角比降低至1.07，从而保证两个第二塑形辊122卷制时的受力均匀。

请参见图2至图4，本发明还提供了一种热卷设备100，所述热卷设备100采用上述任一项实施例中所述法兰连续热卷成形的工艺方法制作法兰工件，所述热卷设备100包括：顶起装置130和至少三个塑形辊120。所述热卷设备100上设置有一台面110，台面110上安装有顶起装置130和至少三个塑形辊120。所述热卷设备100可驱动所述至少三个塑形辊120移动，并在卷制坯料200时沿所制作法兰的弧面排列并抵触在坯料200上，通过驱动辊体转动来连续卷制所述坯料200。所述顶起装置130位于台面110上坯料200热卷时沿所制作法兰弧面前进的路径上，所述顶起装置130在台面110上用于将已成形的坯料200顶出塑形平面，以在热卷设备100对坯料200连续热卷时，避免已经成形为单体法兰的坯料200在卷制末了时与塑形辊120和后续进入的坯料200碰撞干涉。

当热卷设备100对坯料200进行连续热卷时，所述热卷设备100驱动塑形辊120在塑形平面上沿所制作法兰的弧面排列，并分别在所制作法兰弧面的内外壁两侧抵触和夹持台面110上的坯料200，在引导坯料200沿沿所制作法兰的弧面变形的同时通过驱动辊体转动来带动后续加热软化的坯料200沿法兰弧面移动并卷制成形。而当坯料200受塑形辊120驱动连续卷制成形为法兰时，已成形的坯料200会被顶起装置130顶出塑形平面，使得坯料200随着持续沿所制作法兰的弧面的给进和变形向背离热卷设备100的一侧螺旋上升，卷制形成螺旋法兰件300，从而避免已经成形的坯料200干扰后续坯料200在塑形平面上的卷制工作，并保证坯料200连续卷制成形工作的顺畅性。

本发明的法兰连续热卷成形的工艺方法及热卷设备，可通过增长单次卷制坯料的下料长度来增加法兰工件的数量，从而进一步增加材料利用率，降低产品的制作成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种法兰连续热卷成形的工艺方法，其特征在于，包括：

S1、根据所制作法兰的参数，确定所用坯料的尺寸；

S2、将所述坯料送进热卷设备，并在所述坯料进入所述热卷设备的路径上对所述坯料进行加热软化；

S3、驱使所述热卷设备将送进所述热卷设备内的坯料沿所制作法兰的弧面连续卷制成螺旋法兰件；

S4、切割所述螺旋法兰件获得多个单节法兰；

S5、将所述多个单节法兰压平后进行割口焊接，获得多个法兰工件；

其中，所述步骤S3包括：

S31、驱使所述热卷设备上的至少三个塑形辊在塑形平面上抵触在所述坯料的两侧，以夹持所述坯料；

S32、驱动所述至少三个塑形辊沿所制作法兰的弧面排列，从而引导被夹持的所述坯料沿所制作法兰的弧面变形；

并且，在所述步骤S31和步骤S32中，通过驱动所述至少三个塑形辊转动来驱使给进的所述坯料沿所制作法兰的弧面变形，同时，在所述热卷设备上设置顶起装置，通过所述顶起装置将已成形的所述坯料顶出所述塑形平面，使得所述坯料随给进被连续卷制成螺旋法兰件。

2.根据权利要求1所述法兰连续热卷成形的工艺方法，其特征在于，所述步骤S1包括：根据所制作法兰的厚度，确定所用所述坯料的下料宽度；以及根据所制作法兰的外径和数量，确定所用所述坯料的长度，所用所述坯料的长度大于所制作法兰的周长和数量的乘积长度。

3.根据权利要求1所述法兰连续热卷成形的工艺方法，其特征在于，在所述步骤S2中，对所述坯料的加热温度为300至700℃。

4.根据权利要求1所述法兰连续热卷成形的工艺方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

S41、当所述螺旋法兰件卷制为单节法兰时，在设定的割圆位置对所述螺旋法兰件进行切割，以将卷制的所述单节法兰从所述螺旋法兰件上分离下来；

S42、重复所述步骤S41，直至所述坯料全部卷制成所述单节法兰。

5.根据权利要求4所述法兰连续热卷成形的工艺方法，其特征在于，所述步骤S41包括：当所述螺旋法兰件的首端端口移动至所述割圆位置时，所述螺旋法兰件卷制为单节法兰。

6.根据权利要求1所述法兰连续热卷成形的工艺方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

当所述坯料全部卷制为所述螺旋法兰件时，沿所述螺旋法兰件柱体的纵向切割所述螺旋法兰件，获得多个单节法兰。

7.根据权利要求1所述法兰连续热卷成形的工艺方法，其特征在于，在所述步骤S2中，沿进料角度a将所述坯料送进所述热卷设备，其中，所述进料角度a为10°至30°。

8.一种热卷设备，其特征在于，所述热卷设备采用权利要求1至7任一项所述法兰连续热卷成形的工艺方法制作法兰工件，所述热卷设备包括：

至少三个塑形辊，其在所述热卷设备上的塑形平面中沿所制作法兰的弧面排列并抵触在坯料上，以连续卷制所述坯料；

顶起装置，其在所述热卷设备上用于将已成形的所述坯料顶出所述塑形平面。