專利名稱：一種縱向變厚度冷彎型材連軋連輥成形方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種縱向變厚度冷彎型材連軋連輥成形方法及其裝置，屬于型材加工技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人類文明和科技的不斷發(fā)展，導(dǎo)致了世界自然資源的枯竭與貧化，冷彎型鋼作為一種環(huán)保、節(jié)能的新型建筑材料被人們廣泛接受。與熱軋型鋼相比，具有截面力學(xué)性能、慣性矩、抗扭剛度大，易于施工，冷彎型鋼的節(jié)點(diǎn)連接也非常方便，不像熱軋型鋼那樣需要大量的節(jié)點(diǎn)板，也不像圓管節(jié)點(diǎn)那樣需要復(fù)雜的連接。另外，冷彎檁條和彩色壓型板的連接也比較簡單，可以單面進(jìn)行施工、防腐性能好等特點(diǎn)。冷彎型鋼被廣泛應(yīng)用于建筑、 交通運(yùn)輸、汽車及拖拉機(jī)制造、機(jī)械制造、造船、電力等行業(yè)。建筑業(yè)是冷彎型鋼最主要的用戶，國外發(fā)達(dá)國家建筑業(yè)用冷彎型鋼已占其建筑用鋼的40% 70%。
目前，冷彎型鋼都是以標(biāo)準(zhǔn)的等厚度薄鋼板、帶鋼在常溫的狀態(tài)下，通過輥軋、沖壓等方法冷彎成各種形狀的截面型鋼。而從上世紀(jì)九十年代初開始，一種新工藝——縱向 (在軋制或成型過程中，沿軋制或成型方向即為縱向)連續(xù)變厚度板材軋制最早在德國被開發(fā)出來。這種板材，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)后續(xù)成形加工中板材各個(gè)部位的實(shí)際受力和變形以及整個(gè)產(chǎn)品的承載情況制作成沿軋制方向上厚度按預(yù)先定制連續(xù)變化的板料。由于縱向連續(xù)變厚度板材的變厚度是由制造過程中輥軋輪的運(yùn)動(dòng)形成的，因此縱向連續(xù)變厚度板材的厚度變化次數(shù)的增加對成本不會(huì)造成任何影響等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、建筑等行業(yè)。縱向連續(xù)變厚度板材在減重效果、機(jī)械性能、適應(yīng)性、厚度優(yōu)化分布、斷面曲線多樣化、后續(xù)加工可靠性等方面有著明顯的優(yōu)勢。研究表明，以等厚度梁為參考，運(yùn)用縱向連續(xù)變厚度板材制作成同樣性能的梁，其重量減少達(dá)40%，這也意味著節(jié)省了 40%的材料，對于現(xiàn)在資源日益缺乏的社會(huì)環(huán)境，可見其經(jīng)濟(jì)效益的可觀。
目前，冷彎型鋼成形都是以等厚度薄鋼板、帶鋼為原料，且其成形設(shè)備也只能適用于等厚度薄鋼板、帶鋼，成形模具柔性差，不能充分的利用金屬材料，產(chǎn)品質(zhì)量重，生產(chǎn)效率低，使用成本也較高。同時(shí)，用于調(diào)整上模位置的壓下調(diào)整機(jī)構(gòu)也是采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無法滿足目前多批次小批量的生產(chǎn)模式。如中國專利公開號101773953A，
公開日2010年07月14日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為一種生產(chǎn)大寬幅U型槽鋼的輥彎成形工藝及生產(chǎn)線，該申請案公開了一板料通過若干裝輥裝置，裝輥裝置對板料兩側(cè)進(jìn)行彎折，使板料兩邊產(chǎn)生彎折角，并且按板料的運(yùn)動(dòng)方向在后的裝輥裝置令彎折角逐漸增大，直至90°，使初步成形U型槽鋼。此方法中將現(xiàn)有的輥彎成形工藝原理，運(yùn)用到U型槽鋼的輥彎成形上，具有一定的先進(jìn)性，但此方法生產(chǎn)線的成形模具柔性差，只適用于等厚度板的軋制，不能充分的利用金屬材料，且所用模具為固定模具，在需要加工不同尺寸時(shí)，需要更換不同的模具，并且其輥軸的軸向調(diào)整機(jī)構(gòu)多用手動(dòng)調(diào)整，效率非常低，使用成本也較高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，結(jié)合柔性軋制技術(shù)及輥彎成形技術(shù)，提出一種縱向變厚度冷彎型材連軋連輥成形方法。
該發(fā)明的技術(shù)方案為以等厚度卷材為原料，開卷后經(jīng)矯平、酸洗后進(jìn)入變厚度軋制系統(tǒng)進(jìn)行變厚度軋制，再經(jīng)脫脂、在線回火后成為縱向連續(xù)變厚度板材，平整軋制、縱剪后進(jìn)入輥成形裝置并成形出最終型材，進(jìn)入出料臺，后續(xù)工藝還包括切斷、捆扎和包裝等。
根據(jù)上述方法提供一種適用于縱向連續(xù)變厚度板材的冷彎型材輥成形裝置，其具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、檢測裝置、出料臺、工作臺、工作臺上設(shè)置有矯平軋機(jī)、縱剪機(jī)及輥彎成形機(jī)組，板材前進(jìn)及軋制的動(dòng)力由動(dòng)力源提供，經(jīng)減速器、傳動(dòng)桿、聯(lián)軸器傳遞并由主動(dòng)軸輸入； 縱向連續(xù)變厚度板材經(jīng)平整軋制、裁剪后進(jìn)入由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制的型材輥彎成形機(jī)組，完成型材的成形。
如上所述的檢測裝置，其由壓力傳感器、厚度檢測儀、位移傳感器、速度傳感器等組成，輥彎成形過程中需要由檢測系統(tǒng)測量的數(shù)據(jù)包括張緊力，進(jìn)料厚度，軋輥位置，軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)速度等。壓力傳感器、厚度檢測儀都安裝在板料進(jìn)口處，位移傳感器、速度傳感器安裝在矯平軋機(jī)和輥彎成形機(jī)組上，在相應(yīng)的位置安置好了精確的傳感器，實(shí)時(shí)地獲取數(shù)據(jù)并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過計(jì)算再把數(shù)據(jù)傳輸給矯平軋機(jī)和輥彎成形機(jī)組，對軋輥間隙進(jìn)行控制，完成對矯平軋機(jī)和輥彎成形機(jī)組的實(shí)時(shí)控制。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)和效果
1、無縫地結(jié)合了柔性軋制技術(shù)及輥彎成形技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可根據(jù)后續(xù)成形中鋼板各個(gè)部位的實(shí)際受力和變形以及整個(gè)產(chǎn)品的承載情況制作成沿軋制方向上按預(yù)先定制連續(xù)變化的板料，并最終輥彎成型材，這樣更能符合實(shí)際情況，節(jié)省材料；
2、與等厚度板產(chǎn)品相比，本發(fā)明最終產(chǎn)品在同等性能的情況下，重量降低20%至 40%。
3、在加工過程中，軋輥、矯正全部自動(dòng)控制和即時(shí)調(diào)節(jié)，適用性廣、精度高、提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明的實(shí)用效果是，能實(shí)現(xiàn)縱向變厚度冷彎型材的生產(chǎn)，實(shí)時(shí)、自動(dòng)控制模具位置，調(diào)整方便，生產(chǎn)效率高，精度高、材料利用充分、降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為縱向變厚度冷彎型材制備流程示意圖2為縱向變厚度冷彎型材輥成形裝置結(jié)構(gòu)示意圖3A為實(shí)施例U型材最終成形示意圖，圖中，1表示此處厚度為1mm，2表示此處厚度為2mm ；
圖;3B為實(shí)施例U型材厚度為Imm處的截面圖3C為實(shí)施例U型材厚度為2mm處的截面圖。
圖中，1、開卷機(jī)，2、等厚度卷材，3、矯平機(jī)，4、酸洗槽，5、變厚度軋機(jī)，6、厚度檢測儀，7、壓力速度傳感器，8、脫脂裝置，9、在線熱處理裝置，10、矯平軋機(jī)，11、縱剪機(jī)，12、型材輥成形裝置，13、出料臺，14、檢測裝置，15、聯(lián)軸器，16、輥彎成形機(jī)組，17、動(dòng)力源，18、傳動(dòng)桿，19、工作臺。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合說明書附圖詳細(xì)說明本發(fā)明所提供的方法及成形裝置的具體結(jié)構(gòu)和工作原理。
如圖1所示，等厚度卷材2裝在開卷機(jī)1上，開卷后經(jīng)過矯平機(jī)3矯平、酸洗槽4 酸洗后進(jìn)入變厚度軋制系統(tǒng)進(jìn)行變厚度軋制，再經(jīng)脫脂裝置8進(jìn)行脫脂、在線熱處理裝置9 在線回火后成為縱向連續(xù)變厚度板材，由矯平軋機(jī)10平整軋制、縱剪機(jī)11裁剪后進(jìn)入適用于縱向連續(xù)變厚度板材的型材輥形裝置12并成形出最終型材，進(jìn)入出料臺13，后續(xù)工藝還包括切斷、捆扎和包裝等。
如上所述的變厚度軋制系統(tǒng)，其由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、變厚度軋機(jī)5、厚度檢測儀6、壓力速度傳感器7等組成，首先設(shè)計(jì)人員確認(rèn)最終縱向連續(xù)變厚度板材料外形的基本數(shù)據(jù)并輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對變厚度軋機(jī)5的輥縫進(jìn)行控制，把輥縫調(diào)節(jié)到現(xiàn)在需軋制的厚度的輥縫間隙。然后由厚度檢測儀6測量輥縫輸出端的板料厚度及壓力速度傳感器7測量的板的張力、速度等信息傳回計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，再由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)判斷軋制出的厚度是否符合需要的厚度，即時(shí)對輥縫進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，以控制縱向連續(xù)變厚度板材的軋制精度。
如上所述的型材輥成形裝置12，圖2所示，其具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、檢測裝置14、出料臺13、工作臺19、工作臺19上設(shè)置有矯平軋機(jī)10、縱剪機(jī)11及輥彎成形機(jī)組16，板材前進(jìn)及軋制的動(dòng)力由動(dòng)力源17提供，經(jīng)減速器、傳動(dòng)桿18、聯(lián)軸器15傳遞并由主動(dòng)軸輸入；縱向連續(xù)變厚度板材經(jīng)矯平軋機(jī)10平整軋制、縱剪機(jī)11裁剪后進(jìn)入由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制的輥彎成形機(jī)組16，完成型材的成形。
如上所述的檢測裝置，其由壓力傳感器、厚度檢測儀、位移傳感器、速度傳感器等組成，輥彎成形過程中需要由檢測系統(tǒng)測量的數(shù)據(jù)包括張緊力，進(jìn)料厚度，軋輥位置，軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)速度等。壓力傳感器、厚度檢測儀都安裝在板料進(jìn)口處，位移傳感器、速度傳感器安裝在矯平軋機(jī)和輥彎成形機(jī)組上，在相應(yīng)的位置安置好了精確的傳感器，實(shí)時(shí)地獲取數(shù)據(jù)并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過計(jì)算再把數(shù)據(jù)傳輸給矯平軋機(jī)和輥彎成形機(jī)組，對軋輥間隙進(jìn)行控制，完成對矯平軋機(jī)和輥彎成形機(jī)組的實(shí)時(shí)控制。
實(shí)施例
采用縱向變厚度冷彎型材連軋連輥成形裝置，以U型材成形為實(shí)施例，成形截面如圖3B，3C。以裁剪后寬度為140mm，厚度為2mm，材質(zhì)為Q235的等厚度板材為原料，成形速度為20mm/s，柔性軋制后板材縱剪寬度為120mm，回火溫度為500°C，輥彎成形后得到如圖 3A所示的U型材。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種縱向變厚度冷彎型材連軋連輥成形方法，其特征在于，以等厚度卷材為原料，開卷后經(jīng)矯平、酸洗后進(jìn)入變厚度軋制系統(tǒng)進(jìn)行變厚度軋制，再經(jīng)脫脂、在線回火后成為縱向連續(xù)變厚度板材，平整軋制、縱剪后進(jìn)入輥成形裝置并成形出最終型材，進(jìn)入出料臺。
2.用于權(quán)利要求1所述的一種縱向變厚度冷彎型材連軋連輥成形方法的輥成形裝置，其特征在于，所述輥成形裝置，其具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、檢測裝置(14)、出料臺(13)、工作臺 (19)、工作臺(19)上設(shè)置有矯平軋機(jī)(10)、縱剪機(jī)(11)及輥彎成形機(jī)組(16)，板材前進(jìn)及軋制的動(dòng)力由動(dòng)力源(17)提供，經(jīng)減速器、傳動(dòng)桿(18)、聯(lián)軸器(1 傳遞并由主動(dòng)軸輸入； 縱向連續(xù)變厚度板材經(jīng)矯平軋機(jī)(10)平整軋制、縱剪機(jī)(11)裁剪后進(jìn)入由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制的輥彎成形機(jī)組(16)，完成型材的成形。
3.如權(quán)利要求2所述的輥成形裝置，其特征在于，所述的檢測裝置，其由壓力傳感器、 厚度檢測儀、位移傳感器、速度傳感器等組成，輥彎成形過程中需要由檢測系統(tǒng)測量的數(shù)據(jù)包括張緊力，進(jìn)料厚度，軋輥位置，軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)速度等。壓力傳感器、厚度檢測儀都安裝在板料進(jìn)口處，位移傳感器、速度傳感器安裝在矯平軋機(jī)和輥彎成形機(jī)組上，在相應(yīng)的位置安置好了精確的傳感器，實(shí)時(shí)地獲取數(shù)據(jù)并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過計(jì)算再把數(shù)據(jù)傳輸給矯平軋機(jī)和輥彎成形機(jī)組，對軋輥間隙進(jìn)行控制，完成對矯平軋機(jī)和輥彎成形機(jī)組的實(shí)時(shí)控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種縱向變厚度冷彎型材連軋連輥成形方法及其裝置，屬于型材加工技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域，以解決現(xiàn)技術(shù)中存在的只能生產(chǎn)等厚度冷彎型鋼，材料利用不充分等問題；技術(shù)方案是以等厚度卷材為原料，開卷后經(jīng)矯平、酸洗后進(jìn)入變厚度軋制系統(tǒng)進(jìn)行變厚度軋制，再經(jīng)脫脂、在線回火后成為縱向連續(xù)變厚度板材，平整軋制、縱剪后進(jìn)入輥成形裝置并成形出最終型材，進(jìn)入出料臺，后續(xù)工藝還包括切斷、捆扎和包裝等。本發(fā)明據(jù)上述方法還提供一種冷彎型材輥成形裝置，其具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、檢測裝置、出料臺、工作臺等；通過上述方法及裝置可實(shí)現(xiàn)變厚度冷彎型材的成形，材料利用充分等目的。
文檔編號B23P19/00GK102513806SQ201110461138
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者鄧穎哲, 韓飛 申請人:北方工業(yè)大學(xué)