CN1909990A - 具有摆动轧辊的弯曲装置 - Google Patents

Abstract

用于开式、半开和封闭的空心型材(11)弯曲成形的弯曲装置具有一贴合在弯曲的型材的内侧上的中间辊(3)、一紧贴在弯曲部外侧上的轧辊(4)和一设置在型材出口端的弯曲辊(11)，此弯曲辊作用在弯曲部外侧上，而且和在入口端紧贴在弯曲部外侧上的支承辊(5，6)的支承作用方向相反。为了能够使薄壁的敏感的型材弯曲成形，设想，在与相互对置的中间辊和轧辊(3，4)相关的弯曲平面的垂直平面内设有其他轧辊(12，13)，它们作用在型材的上、下侧壁上。

Description

具有摆动轧辊的弯曲装置

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分的具有摆动轧辊的弯曲装置。

本发明公布一种新型的弯曲方法，在下面它也称为冷挤成形弯曲。

背景技术

在用冷成形加工弯曲空心型材特别是开式和半开型材时，存在这样的问题，即型材有膨胀、折断、起皱纹或开裂的倾向。

在DE 197 17 472 A1中推荐用这样的方法解决这个问题，即四辊弯曲机配备一芯轴，它固定在型材内腔内弯曲区中。弯曲机由一紧贴在所弯曲型材内侧上的中间辊、一紧贴在弯曲部外侧上的轧辊和一设置在型材出口端处的弯曲辊组成，弯曲辊作用在弯曲部外侧上，而且与一在入口端紧贴在弯曲部外侧上的支承辊的支承作用相反。

已经发现，用这种已知弯曲装置时发生型材的水平弯曲边(弯曲部内侧和外侧)的轧制效应，而且是以这样的方式，即紧贴在弯曲部外侧上的轧辊使型材在这个区域内变薄，紧靠在弯曲部内侧上的中间辊承受反作用力，这时可能由于弯曲的型材的挤压效应造成弯曲部内侧区域内壁厚的材料增加。

迄今为止不得不接受待弯曲型材在弯曲部内侧和弯曲部外侧区域内材料壁厚的变化，而不能有效控制这种材料变化。

因此与此有关的在弯曲部内侧和弯曲部外侧上的拉伸力和挤压力对型材的成形和材料组织具有相应的不利影响。

因此不能有控制地影响材料从弯曲部外侧流向弯曲部内侧，或者沿弯曲部外圆周和弯曲部内圆周方向流动(型材横截面内的组织的横向和纵向流动)。因此在壁内会产生鼓胀和挠曲。

因此在弯曲这种型材时在外弯曲部内得到拉伸区，在内弯曲部内得到压缩区。

拉伸和压缩是为了克服待弯曲型材的阻力矩所施加的力造成的结果，这些力在待弯曲型材内造成材料的组织流动。

拉伸和压缩流动是由于在超过弹性极限时在型材弯曲部的外部和内部区域内形成的大的拉力和压力造成的。

在按DE 197 17 472 A1对型材进行普通弯曲时，在弯曲部的边缘区域内造成型材横截面的变形，其中按DE 197 17 472 A1对这种变形已经采取了这样的措施，即型材的内壁和外壁通过一定位在弯曲区内的芯轴得到整齐的引导。

然而可能在所弯曲的型材侧壁上出现所谓的微裂纹或宏裂纹，或者在轧制的壁和未轧制的壁之间的交接处出现剪切力，它可能造成材料的断裂。组织的均匀性受到干扰或者甚至中断。

发明内容

因此本发明的目的是，这样地改进开头所述类型的弯曲装置，使得在避免型材侧壁上的微裂纹和宏裂纹的情况下在没有干扰组织均匀性达到型材最佳的成形加工。

因此可以达到所弯曲的型材的规则的和尺寸稳定的横截面形状和规则的表面。

为了实现所述目的本发明的特征是权利要求的技术原理。

重要的是，在与相互对置的中间辊和轧辊相关的弯曲平面的垂直平面内设置所谓的摆动轧辊，它们作用在型材的上下侧壁上。

以这种技术原理推荐一种新型的屈服成形弯曲(Flieβform-biegen)，它在型材弯曲轴线内引发组织流动。这种组织流动通过轧制过程在这一瞬间形成，即在随着轧制效应的产生而进入弯曲过程的时刻。

根据施加的轧制力和轧辊挤入材料的深度的不同，用这种方法将拉伸和压缩力减小到最小或完全消除。

在弯曲过程中材料的均匀性几乎保持不变，或者甚至还通过按本发明的对所有壁(弯曲部外侧、弯曲部内侧、上侧壁、下侧壁)的压缩得到改善。

因此不会再形成上述在弯曲轴线内在横截面组织方面的有害影响。

因此本发明推荐紧贴在上、下侧壁上的其他辊子，在后面它们称为摆动轧辊。但是本发明并不局限于“摆动轧辊”的概念。在本发明最简单的结构中这些轧辊(带或不带轮廓)不是摆动地，而是刚性地设置。

本发明主要致力于所引发的组织流动，它从型材的弯曲部外侧向弯曲部内侧方向伸展，并通过在上、下侧壁上设置上、下摆动轧辊来控制这种组织流动，以便使组织流动从弯曲部外侧向弯曲部内侧偏转，并传入弯曲部内侧。此外体积位移造成纵向流动，结果使弯曲线上方加长。

例如如果二维弯曲一开式、半开式封闭空心型材，那么在弯曲过程后得到一圆弧形的位于XY平面内的型材。它通过一弯曲部外侧和一弯曲部内侧确定，其中所谓的轧辊紧贴在弯曲部外侧上，而所谓的中间辊紧贴在弯曲部内侧上。

在产生这种弯曲部时在弯曲部外侧处型材加长至尺寸l+Δl，而弯曲部内侧保持长度l不变。这适用于弯曲线位于弯曲部内侧上的情况。这意味着，从弯曲部内侧向上轧制整个型材横截面。

因此由于轧辊的轧制效应在弯曲部外侧上造成材料的加长，伴随着产生有控制的纵向材料流动，以便产生弯曲部外侧。下面为了更清楚起见轧辊和中间辊所紧贴的两个(通常相互平面平行地配置的)壁称为“端壁”。垂直于它们延伸的壁称为“侧壁”。

现在本发明致力于在弯曲部外侧的端壁内形成的材料流动，它们按照本发明通过新型的作用在侧壁上的摆动轧辊通过对应的侧壁偏转到弯曲部内侧的端壁上。

现在按照本发明设置上、下摆动轧辊，它们分别紧贴在上、下侧壁上。它们接收弯曲部内、外侧的材料流动，并根据摆动轧辊的挤入深度和倾斜位置的不同将材料流动分配到上、下侧壁的整个贴合面上。因此不再由于拉伸、剪切和压缩力造成前面所述的有害的组织变化，因为通过上、下摆动轧辊引发的材料的组织流动流到上、下侧壁内。

如果例如待弯曲型材的壁厚是等厚的，那么可以通过相应的横截面变化根据型材壁上规定的和计算的材料移动这样设置弯曲线，使得完全取消型材弯曲部内侧处的压缩区。因此不再产生引起变形的压缩力。弯曲线的这种布置通过对侧壁的轧制实现。因此这种方法也称为轧制弯曲。

在这种轧制弯曲时上、下摆动轧辊的轴线位置相对于待弯曲型材的平面平行性相互锥形布置。

因此在上、下两个侧壁上在弯曲部外侧处达到比在弯曲部内侧处大的轧制深度。

因此上、下两个摆动轧辊的轴线位置这样放置，使得摆动轧辊在上、下侧壁上在弯曲部外侧处挤入材料较深，而向弯曲部内侧方向这个挤入深度逐渐趋近于0。

由此达到，甚至可以取消必须存在的弯曲辊，并且仅仅通过两个摆动轧辊的这种布置与水平轧辊和中间辊的共同作用便已经可以进行型材的弯曲部成型加工。不再需要离上述中间辊和轧辊一定轴向距离设置的、紧靠在型材弯曲部外侧并使它弯曲成形的其他弯曲辊。

当然本发明并不局限于取消弯曲辊。还可以设想，还存在弯曲辊，并且这里设置的作用在上、下侧壁上的本发明的摆动轧辊还附加地存在。

对于这种结构重要的是，弯曲线布设在弯曲部内侧上，并由此引发从弯曲部外侧向弯曲部内侧方向的组织流动。这通过可不同地调整的摆动轧辊的轴线角度及其挤入待成形材料的深度达到。

其次对于这种轧制弯曲也很重要的是，同时考虑在弯曲部外侧和内侧上发生的材料移动。为此设想，弯曲部外侧的辊子(轧辊)平面平行(或以倾斜位置)朝型材的弯曲部外侧送进，而紧贴在弯曲部内侧上的辊子(中间辊)平面平行或以倾斜位置向弯曲部内侧送进。

这里紧贴在弯曲部外侧上的辊子(轧辊)的挤入深度由垂直于它放置的作用在侧壁上的摆动轧辊承受并转引到侧壁内，并通过侧壁引向弯曲部内侧。

重要的是，在位于弯曲部外侧上的辊子(轧辊)和垂直地与其相邻的摆动轧辊之间在待成形型材上不产生缝隙或空腔，亦即这些辊子应该尽可能形锁合地包围待成形的型材，以避免在这种缝隙区内的偏出、鼓胀等等。

为了实现这种效果，在机械制造技术方面必须设计成使摆动轧辊可沿其纵轴移动，使它在弯曲过程中跟随待成形的型材。

也就是说只有所弯曲的型材的端壁和侧壁的壁体积ΔV从弯曲部外侧向弯曲部内侧方向移动，减小的ΔV转变成增加的长度，从而确保，在弯曲部内侧上不再发生材料积聚，而使从具有ΔV_max的弯曲部外侧到具有ΔV_mix的弯曲部内侧的材料变动转变成相应的长度增加。

本发明并不局限于，在所谓的轧制弯曲时仅仅将紧靠在侧壁上的摆动轧辊相互倾斜布置，在另一种实施形式中也可以设想，在一定的型材形状和特别的壁厚时紧靠在弯曲部内、外侧上的轧辊和中间辊也可以相应地做成摆动的，因此也可以彼此相对地布置。

如果在轧制弯曲时在待弯曲型材上具有不同的壁厚，那么紧贴在弯曲部内、外侧上的轧制辊和中间辊向型材的挤入深度也适宜于不同地(倾斜)设置。

下面把所谓的重力弯曲称为本发明原理的第二种实施形式。

在这种重力弯曲时弯曲线保持在重力线上，亦即大致在待弯曲型材的中心上，如果是对称的型材的话。

对于这种重力弯曲重要的是，紧贴在上、下侧壁上的上、下摆动轧辊或者可以摆动地相互倾斜布置，或者它们具有一双锥形工作面。

重力弯曲描述一种弯曲状态，其中型材通过中性线亦即重力线在弯曲部外侧区域内通过拉伸得到超出重力线的壁厚减薄和加长。

在重力线位置上壁厚开始增加，体积增加量为从重力线向弯曲部外侧挤压的体积。

换言之：

1.在外部体积减小，则在内部体积加大。

2.在外部长度加大，则在内部长度减小。

这个规律适用于在横截面和壁方面做成对称的型材。

这种物理过程通过重力线向内移动引起小的延展减小，即使是最小的。

重力线，亦即重心，向弯曲部内侧移动尺寸X，这是由于材料体积移动引起的。

由于芯轴工具，型材内横截面完全保持不变。

这种认识构成用来体积计算的基础，以便获得型材壁上的不同的轧入深度和由此求出待弯曲型材可控制地调整的半径。

现在根据上述物理的移动现象及由此计算的在端壁和侧壁区内的体积变化调整摆动轧辊。

弯曲部外侧的变薄、弯曲部内侧区域的加厚以及锥形的侧壁变化现在按要求尺寸通过精确地调整摆动轧辊轧制出。

重力弯曲的优点是：

1.高延展性的组织(亦即组织内没有扭曲、微裂纹或宏裂纹)。

2.型材横截面的规则的外轮廓和内轮廓(亦即在型材壁上没有歪斜、鼓胀、波纹)。

3.型材的弯曲部和型材横截面高的尺寸精确度。

4.在弯曲后型材更好的表面性能。

5.较高的弯曲效率。

6.弯曲零件在唯一一道工序中弯曲。

7.可自由选择的弯曲轮廓。

8.用唯一一个弯曲工具弯曲尽可能小的半径和曲线。

通过挤压力造成从型材弯曲中心线向弯曲部内侧方向材料增加，其体积等于弯曲部外侧的材料减小。

作为本发明第三种实施形式详细说明所谓的镦锻轧弯。这里同样存在上、下摆动轧辊，与一相对于前面提到的辊子轴向错开设置的弯曲辊相结合。

这里弯曲线朝弯曲部外侧移动，侧壁的锥形材料加厚转变到弯曲部内壁内。由于弯曲部延展的缩短，在弯曲部内壁上形成主挤压力。

镦锻轧弯采用相互对置的受制动的中间辊和轧辊，亦即通过弯曲缝隙使分别紧靠在型材外侧和内侧上的辊子的速度小于型材的速度。此外在弯曲部内侧和外侧上设置所谓的制动块，它们提高对待弯曲型材的阻力，因此在弯曲轴线上形成较强的镦锻效应。

共同的是，所有三种弯曲方法都以这样的认识为基础，即通过用紧贴在上、下侧壁上的摆动轧辊的轧制，通过型材横截面对称或非对称的体积移动，来避免对组织结构的干扰。

型材的内部几何形状(内横截面形状)在尺寸方面保持不变。

重要的是，型材的内部尺寸保持不变，仅仅在体积移动的意义上改变型材的外部尺寸，这时型材内部尺寸保持不变。

作为另一种选择，下面说明另一种可能性，即型材外部尺寸保持不变。这通过柔性和可调的芯轴达到，它接受在型材内部产生的壁厚变化。因此从外侧看不出弯曲的型材在弯曲的内部区域内具有不同的轧制壁厚。

这里弯曲线是这样的曲线，在它上面建立用于拉伸和压缩并使相应的型材变形的力。

这里在各种结构中对于本发明重要的是，本发明不仅仅针对型材的二维变形，而是通过设置轮廓化(contoured)的或摆动的轧辊附加地可以达到，由二维型材可以弯曲成一螺旋(三维形状)。在螺旋弯曲时甚至可以取消弯曲辊和其他已知的辅助装置，因为这种螺旋形状仅仅通过体积移动(由于摆动轧辊)实现。

这通过中间辊和位于对面的轧辊的锥形倾斜设置达到。

为此上、下摆动轧辊始终为一地用于所希望的组织流动和弯曲半径。

本发明的发明内容不仅由各个权利要求的内容，而且还由单个权利要求的相互组合得到。

所有内容包括摘要中所公布的所有数据和特征，特别是在附图中所示的空间结构，都作为发明内容要求权利保护，只要它们单独地或其组合与现有技术相比是新的话。

附图说明

下面借助于表示多种实施方式的附图详细说明本发明。这里由附图及其说明可以看出本发明其他主要的特性和优点。

附图表示：

图1：示意表示一二维型材的弯曲；

图2：当在弯曲区内不使用跟随移动的芯轴时，在按图1弯曲时型材的变形；

图3：示意表示第一种结构的弯曲装置的俯视图；

图4：按图3中A-A线的剖面；

图5：在重力弯曲时待弯曲型材在辊子作用下的放大图；

图6：在轧制弯曲时在不同辊子的作用下待弯曲型材的放大图；

图7：弯曲装置第二种实施形式的俯视图；

图8：按图7中A-A线的剖面；

图9：按图7中B-B线的剖面；

图10：在用按图7至9的装置镦锻轧弯时待弯曲型材的放大图；

图11：型材的带有四个紧贴的辊子的轧弯区的剖视图；

图12：用剖视图示意表示的成形过程的示意图。

图1中一对称的空心型材(称为型材1)通过对称弯曲成形变成一弯曲的型材。

具体实施方式

为了简化起见，没有示出在型材1的输入端处设置的附加的按图3的支承辊5、6。

在比较图1和图3时重要的是，在弯曲部外侧(外端壁)上紧贴一轧辊4，而在弯曲部内侧(内端壁)上紧贴一中间辊3。两个辊子其中之一或两个都旋转驱动。

在其前端上设有一芯轴8的芯轴杆7分布在空心型材内腔内，芯轴具有相应的支承元件9、10。

这些支承元件9、10是高耐磨的支承体，它们在弯曲区内紧贴在型材1内侧上。

这里弯曲区通过中间辊3和4的对置设置形成。

此外型材还可以用一未详细画出的送进装置沿箭头方向2移动穿过弯曲区。

图1表示轧辊4紧靠在弯曲部外侧53上，而中间辊3紧靠在弯曲部内侧52上。由此达到，例如弯曲部内侧以一弯曲半径15弯曲，而弯曲部外侧53以一弯曲半径14弯曲。

为了在根本上能够弯曲，在弯曲部外侧53上离弯曲区一定轴向距离处设置一弯曲辊11，它根据图示可以移动到位置11′，以便能够用一可调整的力作用在待弯曲型材的弯曲部外侧53上。

原则上弯曲辊11起克服支承辊5、6特别是支承辊6的阻力的作用，而支承辊5只起导向作用。

这里按照本发明设想，一上摆动轧辊12成形地紧贴在上侧壁50上，而一下摆动轧辊13成形地紧贴在下侧壁51上。

所述是新的，而且迄今为止没有在现有技术中介绍过。

在图1中还示意表示上、下摆动轧辊12、13的布局。现在按照本发明在第一种实施形式中设想，这两个摆动轧辊12、13的轴线位置(相对于水平轴21)设计成可摆动的，亦即上摆动轧辊12可以沿箭头18方向回转到回转轴22a上，下摆动轧辊13可以沿箭头方向19回转到下回转轴22b上。

由此可以清楚看出，两个摆动轧辊12、13相互锥形设置，在此情况下相应的侧壁50、51在弯曲部外侧53处的挤入深度大于侧壁50、51朝弯曲部内侧52方向的挤入深度。

然而在一种优选的结构中设想，在弯曲部外侧53处的挤入深度是最大的，而它在弯曲部内侧52处趋近于0。

在本发明一种改进结构中设想，不仅配设于上、下侧壁50、51的摆动轧辊12、13设计成可回转和可倾斜的，而且此外轧辊4和中间辊3同样设计成可回转的。这里这种回转可沿箭头方向16、17进行。

因此在按图1和4的实施例中上摆动轧辊12顺时针按箭头方向18朝上侧壁50回转，而下摆动轧辊13逆时针(箭头方向19)朝相应的侧壁51回转。

这里图2表示，当在移开相应的导向元件的情况下使型材成形时，那么型材1转变成不希望的型材1′，它在弯曲部外侧53上得到一相应的向内凹陷，宽度尺寸相应地缩短，这里同时发生材料变薄。

在弯曲部内侧52上相反则材料增加，其中这种增加分布在相应的凹陷和壁厚加厚中。

尤其是当在型材内腔内没有芯轴8跟随移动，并且拉伸力在外部和压缩力在内部使型材以所示的形状变形时，便发生上述现象。

现在按照本发明按图4设想，紧贴在侧壁50、51上的摆动轧辊12、13分别以轧制力F2和F3向侧壁50、51移动，并同时沿箭头18、19相互回转。

因此在轧制弯曲时得到弯曲的型材1′的锥形侧壁型材，如图4中所示。

在中间辊3区域内在圆环内侧上发生型材横截面的加厚，而在弯曲部外侧区域内发生型材变薄。这时在侧壁50，51的侧壁区域内材料锥形分布。

图5以放大的比例表示在重力弯曲时的型材成形加工。

这里相应的辊子3、4、12、13仅仅示意表示，而且仅仅表示作用在待成形型材1相应的外侧上的工作面的区域内。

从附图5附图1的转变意味着，型材沿箭头方向26实际上从图5的图纸平面出发向上弯曲。

这里重要的是，轧辊4沿箭头方向46(送进方向)向外弯曲部29内送进。弯曲轴线54穿过零线30。

此前未变形的外弯曲部29转变成变形的外弯曲部29′。这与材料变薄43相联系。材料变薄43由未变形的外弯曲部29和在弯曲后得到的外弯曲部29′之间的差别得到。在成形加工时产生的拉伸力造成所说的材料变薄43。

在相应的摆动轧摆12、13所作用的侧壁区域内造成锥形的材料变薄31，它们表示成薄的楔形面31，它们从弯曲部外侧上的垂直的材料变薄43向弯曲部内侧方向垂直延伸。

在弯曲轴线54上这个楔形材料变薄31在零线30区域内消失。

在弯曲线30那一边朝内弯曲部28方向同样得到材料加厚32，它从弯曲线30出发作为窄的楔形的楔向弯曲部内侧52方向扩大。这时在材料变薄31和材料加厚32之间得到一种相同的材料交换。

这里重要的是，相应的摆动轧辊12、13具有一形成特殊轮廓的工作面，当然可以不摆动成不倾斜地送进到相应的侧壁上。

相应的摆动轧辊12、13的工作面25这样地倾斜，使得工作面部分25a从弯曲线30开始直到外弯曲部29为止倾斜上升。由此达到在外弯曲部内起作用的摆动轧辊12，13的最大挤入深度。这种挤入深度支持弯曲部加长，亦即在弯曲部外侧53上长度增加。

相反从弯曲线30朝弯曲部内侧52或者说朝内弯曲部28方向向右伸展，相应的摆动轧辊12，13的工作面25b正好设计成圆柱形。这导致，在侧壁区域50，51内形成的材料加厚32沿箭头方向33锥形地向内弯曲部28转移。这通过这样的方法进行，即相应的摆动轧辊12，13朝相应的侧壁50，51对称地、不倾斜地送进，由此将材料加厚32沿箭头方向33向内弯曲部28内挤，并在那里占有以后的内弯曲部形状28′。

因此在弯曲部内侧52上造成材料加厚32′，使得在左面存在的变薄量36在轧辊4上，从而通过摆动轧辊12，13向右朝弯曲部内侧方向移动，而且移动到材料增加32′的线上。

通过材料增加32的锥形材料增长在内弯曲部28的内壁区域内形成一材料加厚34。

用这种方法使中间辊3只有成形的特性，即弯曲部内侧52的型材相应地只受到支承。

这里形成的材料增加44由来自在侧壁内形成的材料增加32的两个楔的体积移动造成。

通过拉伸和压缩形成的力一样大，但是具有不同的正负号。这通过倾斜线表示，这意味着，在中心轴线23和弯曲轴线54区域内的力为0，而它们在外弯曲部29区域内是负的。

减小意味着，它们在内弯曲部28上带正号，因此是最大值。

因此在弯曲部外侧上形成拉伸力，而在弯曲部内侧上形成压缩力。

因此在外弯曲部29上形成的变薄27a在内弯曲部28上转变成同样大小的镦厚27。

用35表示摆动轧辊的工作面35的侧边界，它随着轧辊运动向工作面35′方向移动。

图6中说明用于轧制弯曲的结构。

在这种结构中重要的是，摆动轧辊12、13不具有特殊轮廓化的工作面25，而是摆动轧辊12、13总体倾斜一角度45(角α)，而且是从外弯曲部29向内弯曲部28方向延伸。

这时弯曲线从在中心轴线23上的重心向内弯曲部28上的弯曲线30方向移动。

在轧制弯曲时重要的是，不一定需要弯曲辊11，而是成形弯曲在轧辊4和中间辊3送进运动的帮助下仅仅通过摆动轧辊12、13的锥形设置进行。

这里中间辊4沿箭头方向46(送进方向)朝外弯曲部29送进，由此造成材料减薄43，并且这个材料减薄43转变成外弯曲部29上的长度增加。

同时材料减薄43在侧壁区域内转变成楔形分布的材料减薄31，它直至内弯曲部28上的弯曲部内侧为止趋向于0。

在这种轧制弯曲时弯曲线30位于内弯曲部28的弯曲部内侧上。

这里重要的是，两个摆动轧辊12，13沿箭头18，19方向相向倾斜，其中在左侧向型材的挤入深度相当于材料减薄43。所有三个轧制，亦即用轧辊4和摆动轧辊12，13的轧制同时进行。

由于这个原因造成弯曲部内侧上材料增加。

轧辊4在外弯曲部29上的表面压强比紧贴在内弯曲部28上的中间辊3的表面压强高3倍。因此在外弯曲部29区域内造成例如4mm的挤入深度，而在内弯曲部28区域内对于相应的轧辊4、3而言，挤入深度为1.3mm。

也就是说按图6的实施例的特征是，上摆动轧辊12相对于下摆动轧辊13锥形倾斜地设置，使得这两个摆动轧辊12、13在外弯曲部29处具有比在内弯曲部28处大的挤入深度。

在内弯曲部28处弯曲线30所分布的地方的挤入深度为0。

整个弯曲操作在弯曲轴线54上进行。此外对于所有三个实施例重要的是，型材1、1′的内腔在这个弯曲轴线54上始终通过位置精确地固定在那里的芯轴8稳定，以便始终稳定地保持型材1的内部尺寸，因此轧辊4的作用力通过型材和固定在型材内腔内的芯轴8传到中间辊上。

同样按照本发明摆动轧辊12、13用可以调整的进给力朝型材的相应侧壁50、51送进，这里进给力在100KN的范围内。

轧辊4向外弯曲部29的进给力可以在400KN的范围内，而中间辊3仅仅经受反作用力。这里中间辊3总共承受800KN的力。

这是因为，轧辊4施加400KN，未画出的弯曲辊11在型材上施加200KN，在此在支承辊5，6上形成反作用力。其次在摆动轧辊12，13上分别形成相应的100KN的作用力。因此中间辊3总共承受800KN的力，其中摆动轧辊12、13的作用力对中间辊3没有影响。

在图7中表示摆动轧辊弯曲机的第二个实施例，它说明镦锻轧制弯曲。

这里采用和借助于图3已经解释过的同样的装置。因此那里的说明也适用于图7。

但是图7附加地表示，在芯轴8前部的自由端上还设有一环形链条39，它将各个滚动元件40相互铰接。

这里确保，滚动元件40设置在弯曲轴线54区域内和沿移出方向位于弯曲轴线54的后面，以便附加地支承型材1′的内部横截面。通过这样的方法形成一大的镦锻力，即型材沿箭头2方向移入弯曲区内，中间辊3和轧辊4用来驱动型材1的速度小于沿箭头方向2的送进速度。由此在型材1上造成一镦锻力，型材还附加地通过两个相互对置的制动块37、38支持。

制动块37紧贴在弯曲部外侧53上，而制动块38紧贴在弯曲部内侧52上。

图8还表示，不仅摆动轧辊12，13，而且也可以附加地将中间辊3和轧辊4设计成可回转的。如果型材1不仅需要二维弯曲，特别是如果这个型材应该弯曲成螺旋形，那么后两个辊子3，4便设计成可回转的。这通过图8中的箭头方向示意地表示。

图9表示一沿图7中B-B线方向的剖视，那里可以看到，制动块38加大摩擦地紧贴在弯曲部内侧52上，这时达到强的镦锻效果。

按前面所述的方式上摆动轧辊12紧贴在上侧壁50上，而按图8下摆动轧辊13紧贴在下侧壁51上。

这个实施例的特征是，这里弯曲线30布设在外弯曲部29上。其中弯曲线30理解为，在这个区域内型材1不受力。因此它是一条中性线。

现在从外弯曲部29上的这条弯曲线30开始朝内弯曲部28方向向侧壁50，51镦锻，其中在这些侧壁区域内造成锥形的材料增加32。摆动轧辊12，13具有直的圆柱形工作面，并与原先未弯曲的型材1平面平行地布置。

在弯曲期间形成楔形的材料增加32，并在同一时刻这个多余的材料32在摆动轧辊保持位置不变的情况下向弯曲部内侧52区域内偏转，在那里它造成内弯曲部28上的附加的材料增加48。

此前未变形的内弯曲部28径向向外向内弯曲部28′方向移动，如图10中所示。

如果应该保留侧壁51，52区域内的锥度32，那么只会出现材料增加48。但是如果这个材料32从侧壁挤入弯曲部内部区域内，便造成附加的材料增加32′。

如果材料增加32的这两个楔形在侧壁50，51区域内重叠摆放，那么这个体积正好相当于在内弯曲部28′区域内的材料增加32′的体积。

那么中间辊的工作面57仅仅具有成形特性，以便使加大的内弯曲部28″成形。

在使用这种型材时内弯曲部28上的材料增长48，32′没有什么妨碍。

但是由于摆动轧辊12，13的强制成形和轧制效应，在侧壁内的锥形材料增加32′向内挤压，使得变形后的型材1的侧壁保持其绝对的平面平行性。

通常始终从弯曲线30出发测量弯曲部的展开，弯曲线在所示实施例中在弯曲部外侧29上。

在弯曲部外侧(外弯曲部29)上不造成材料轧制效应，材料挤压现象通过侧壁15，51挤入内弯曲部28内。

如果弯曲型材的结构要求是，即使在成形加工后外弯曲部29的壁厚和侧壁50，51的壁厚仍必须保持不变，那么便采用这种镦锻轧制弯曲。这里在内弯曲部28区域内壁厚的加大没有妨碍，并且这时提高弯曲型材的阻力矩。

图11和12以一正方形管200×200×200mm为例表示一具有体积移动的轧制弯曲的实施例：

体积移动计算：

Ua/4＝Da×π/4＝(200×3.14) ∶4＝1570mm

Ui/4＝Di×π/4＝(1600×3.14)∶4＝1256mm

                              L＝314mm

在100％轧制弯曲时弯曲线在内弯曲部上，亦即展开长度没有变化。

Fi＝Ui×Si＝1256×20＝25120mm²

Sa＝Fa/Ua＝25120mm²/1570mm＝16mm，在外部弯曲部壁上的壁厚，亦即20-16＝4mm必须被轧制掉，体积之和保持不变，亦即Fi＝Fa。

侧壁对称地从外部4mm锥形地向内轧制到0。按反比例200∶600＝1/3，从外部4mm挤入深度到内部挤入深度＝4/3＝1.33mm。内部的这种加长通过弯曲辊经过镦锻消除。

这里在图11中挤入深度用60、轧制深度用61表示。输入端存在的挤入深度值用60表示，而出口端(用相反的正负号)的值用60′表示。重力线58向位于径向向内更远处的重力线58′的迁移以轧弯区域内的一个小的台阶59的形式进行。

                   附图标记清单

1   型材1′                      28  内弯曲部28′、28″

2   箭头方向                     29  外弯曲部29′

3   中间辊                       30  弯曲线

4   轧辊                         31  材料减薄

5   支承辊                       32  材料增加32′

6   支承辊                       33  箭头方向

7   芯轴杆                       34  材料加厚

8   芯轴                         35  工作面35′

9   支承元件                     36  减薄量

10  支承元件                     37  外制动块

11  弯曲辊11′                   38  内制动块

12  上摆动轧辊                   39  形链条

13  下摆动轧辊                   40  滚动元件

14  外弯曲半径                   41  型材加厚

15  内弯曲半径                   43  材料减薄

16  箭头方向                     44  材料增加

17  箭头方向                     45  角度α

18  箭头方向                     46  送进方向(左)

19  箭头方向                     47  送进方向(右)

20  中心轴线(辊子)               48  材料增加

21  水平轴线                     49  箭头方向

22  回转轴线22a、22b             50  上侧壁

23  中心轴线(型材)               51  下侧壁

24  箭头方向                     52  弯曲部内侧

25  工作面25a、25b               53  弯曲部外侧

26  箭头方向                     54  弯曲轴线

27  镦厚27a                      55  线

56  材料增加

57  工作面

58  重力线58′

59  台阶

60  挤入深度60′

61  轧制深度

Claims (21)

1.一种用于弯曲成型封闭、半开和开式的空心型材的弯曲装置，具有一紧贴在所弯曲的型材(1，1′)内侧上的中间辊(3)、一紧贴在弯曲部外侧上的轧辊(4)和一设置在型材出口端的弯曲辊(11)，此弯曲辊作用在弯曲部外侧上，而且和在入口端紧贴在弯曲部外侧上的支承辊(5，6)的支承作用相反，其特征为：在垂直于与相互对置的中间辊和轧辊(3，4)相关的弯曲平面的平面内设有其它轧辊(12，13)，它们作用在型材的上、下侧壁(50，51)上。

2.按权利要求1的弯曲装置，其特征为：作用在侧壁(50，51)上的轧辊设计成摆动轧辊(12，13)。

3.按权利要求1或2的弯曲装置，其特征为：在弯曲部外侧的端壁内形成的材料流动通过作用在侧壁(50，51)上的摆动轧辊(12，13)经过对应的侧壁偏移到弯曲部内侧的端壁内。

4.按权利要求1至3之任一项的弯曲装置，其特征为：在轧制弯曲时上、下摆动轧辊(12，13)的轴线位置相对于待弯曲型材的平面平行度相互锥形设置。

5.按权利要求4的弯曲装置，其特征为：在上、下两个侧壁(50，51)上在弯曲部外侧处达到比在弯曲部内侧处更大的轧制深度。

6.按权利要求4或5的弯曲装置，其特征为：摆动轧辊(12，13)在上、下侧壁(50，51)上在弯曲部外侧处向材料内挤入较深，而朝弯曲部内侧方向挤入深度趋近于0。

7.按权利要求4至6之任一项的弯曲装置，其特征为：弯曲线布设在弯曲部内侧上，并引发从弯曲部外侧向弯曲部内侧方向的组织流动。

8.按权利要求4至7之任一项的弯曲装置，其特征为：弯曲部外侧的辊子(轧辊)朝型材的弯曲部外侧平面平行地送进，紧贴在弯曲部内侧上的辊子(中间辊)平面平行地朝弯曲部内侧送进。

9.按权利要求4至8之任一项的弯曲装置，其特征为：紧贴在弯曲部内、外侧上的轧辊和中间辊做成摆动式的并且彼此相对地布置。

10.按权利要求1至9之任一项的弯曲装置，其特征为：在对称型材重力弯曲时弯曲线保持在重力线上，大致在待弯曲型材中心。

11.按权利要求1至10之任一项的弯曲装置，其特征为：上、下摆动轧辊(12，13)具有至少部分圆锥形的工作面。

12.按权利要求11的弯曲装置，其特征为：在从弯曲线向外朝向中央的(中间的)中心线区域内，轮廓具有一斜度，并且从弯曲线向弯曲部内侧方向，上、下摆动轧辊(12，13)的轮廓平面平行于原先未变形的型材的型材形状。

13.按权利要求1至12之任一项的弯曲装置，其特征为：在镦锻轧制弯曲时弯曲线朝弯曲部外侧迁移，侧壁的材料加厚偏转到弯曲部内壁内。

14.按权利要求1至13之任一项的弯曲装置，其特征为：各个紧贴在型材内、外侧上的辊子的速度小于型材穿过弯曲辊隙的速度。

15.按权利要求1至14之任一项的弯曲装置，其特征为：在弯曲部内、外侧处设有制动块，它们提高对待弯曲的型材的阻力，并在弯曲轴线上形成强烈的镦锻效应。

16.按权利要求1至15之任一项的弯曲装置，其特征为：除摆动轧辊(12，13)外，中间辊(3)和轧辊(4)也设计成可回转的。

17.按权利要求1至16之任一项的弯曲装置，其特征为：中间辊和位于对面的轧辊也可锥形倾斜。

18.用按权利要求1至17之任一项或几项的装置的方法，其特征为：在弯曲部外侧的端壁内形成的材料流动通过对应的侧壁偏转到弯曲部内侧的端壁内。

19.按权利要求18的方法，其特征为：在屈服成形弯曲时在型材弯曲轴线上引发组织流动，它从型材的弯曲部外侧向弯曲部内侧方向延伸(轧制弯曲)。

20.按权利要求18的方法，其特征为：在屈服成形弯曲时在型材弯曲轴线上引发组织流动，它从型材的弯曲部内侧向弯曲部外侧方向延伸(镦锻轧制弯曲)。

21.按权利要求18的方法，其特征为：在屈服成形弯曲时重力线(近似等于弯曲线)保持不动，通过镦锻力从型材的弯曲中心线出发朝弯曲部内侧方向产生材料增加，并通过轧制在弯曲部外侧上产生同体积的材料减小，其结果是，通过轧制效应通过轧制消除了压缩和拉伸力(重力弯曲)。

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