本發(fā)明涉及冷彎成型領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)度厚壁小斷面雙尖角方管成型方法。
背景技術(shù)：
：采用冷彎成型工藝生產(chǎn)的尖角方形鋼管，因其具有截面特性好、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品實物質(zhì)量優(yōu)等特點，已逐步取代了傳統(tǒng)的拼焊角鋼。利用冷彎成型工藝生產(chǎn)的尖角方形鋼管及其系列產(chǎn)品的成功開發(fā)和應(yīng)用，大大提高了相關(guān)設(shè)備制造企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低了其制作成本。早期研制和生產(chǎn)的尖角方矩形鋼管多為常規(guī)斷面尺寸及壁厚、且具有一個尖角的產(chǎn)品，隨著建筑機(jī)械、鐵路車輛等行業(yè)的不斷發(fā)展，對高強(qiáng)度、大壁厚、小斷面尖角管的需求越來越多，且部分客戶為了滿足新型機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要，同時增加機(jī)構(gòu)的接觸面積、提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性，降低制造成本，提出了具有兩個尖角的高強(qiáng)度厚壁小斷面方管的應(yīng)用需求。為了更好地滿足市場及用戶的需求，系列雙尖角產(chǎn)品的正待開發(fā)。然而，現(xiàn)有各種尖角管的制造方法，主要是制造具有一個尖角的方管或矩管產(chǎn)品，其成型方法存在諸多不足，產(chǎn)品尺寸精度難以保證；并且，現(xiàn)有的單尖角方管成型工藝在制造高強(qiáng)度厚壁小斷面雙尖角方管時，易出現(xiàn)一系列的問題，如方管回彈嚴(yán)重，產(chǎn)品成型及焊接控制難度大，產(chǎn)品尺寸、截面對稱性、平面度及扭轉(zhuǎn)度等質(zhì)量特性難以保證；。如中國專利cn1079680a公布了一種制造尖角方形管的方法，該方法采用定彎曲半徑、彎曲中心內(nèi)移的冷彎直接成型法，制造出尖角半徑≤7mm的尖角方形管；該方法的缺點在于變形力矩不平衡，扭曲力矩大，成型調(diào)整操作困難，產(chǎn)品的幾何形狀和尺寸精度難以保證。中國專利cn1358586a公布了一種制造尖角矩形鋼管的方法，該方法以尖角及其對角的連線為軋制中心線，通過八道次變形得到最終產(chǎn)品；該方法的缺點在于帶鋼兩側(cè)邊向上變形角度不相等，尖角形狀不對稱，成型穩(wěn)定性差。中國專利cn1524637a公布了具有一個尖角的矩形鋼管的制造方法，該方法是以尖角的對角為基點，以該點在各道次的連線作為軋制中心線，采用單邊變形方式，經(jīng)九道次成型，再經(jīng)高頻焊接、擠壓、整型、矯直來實現(xiàn)的；但該方法缺點是高頻焊接和焊縫毛刺刨削穩(wěn)定性不足，且圓弧角的成效對稱性差，產(chǎn)品的尺寸精度難以滿足要求。中國專利cn105107866a公布了一種高強(qiáng)度尖角方矩形管熱整形方法及裝置，該方法將高強(qiáng)度鋼板預(yù)彎成圓角半徑為4～10mm的預(yù)成形方矩形管，再利用感應(yīng)加熱圈對四個彎角部位進(jìn)行局部加熱，擠壓出具有四個尖角的方矩形管，然后再進(jìn)行熱整形，制備出帶有內(nèi)尖角或外尖角的方矩形管；但其需要通過局部加熱的方式對常規(guī)方矩管產(chǎn)品的彎角部位進(jìn)行整形，以實現(xiàn)彎角部位尖角化，其工序復(fù)雜、制造成本較高，工業(yè)化生產(chǎn)控制難度較大。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝合理、成型及焊接過程穩(wěn)定、調(diào)車生產(chǎn)過程簡單的高強(qiáng)度厚壁小斷面雙尖角方管成型方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種高強(qiáng)度厚壁小斷面雙尖角方管成型方法，該方法包括以下步驟：步驟一、根據(jù)成型方管的截面尺寸確定鋼卷縱切鋼帶的寬度和方管管壁1—4的尺寸；步驟二、根據(jù)方管強(qiáng)度等級的要求，采用專業(yè)分析軟件對鋼帶的冷彎成型道次、每道次的成型角度、回彈角度等關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)計、模擬仿真及優(yōu)化，得到冷彎成型道次及各道次的最佳成型角度；步驟三、確定鋼帶的軋制中心線，并將鋼帶喂入冷彎成型機(jī)組的機(jī)架上；步驟四、在冷彎成型機(jī)組的機(jī)架上加裝刨邊刀架和刀片，將鋼帶兩側(cè)端刨切成斜端面；步驟五、將對應(yīng)于鋼帶軋制中心線的各邊按設(shè)定的成型道次及成型角度冷彎變形，直至加工成斜端面的鋼帶兩側(cè)端最終閉合在平行于軋制中心的一邊，將閉合后的兩側(cè)端高頻焊接；帶鋼軋制中心線的兩側(cè)邊在后幾道次中以相同角度對稱向上彎曲變形：將冷彎后的管壁3的端面與管壁4的端面進(jìn)行焊接，同時采用如圖5所示的單弧形刀片對焊接毛刺進(jìn)行刨除，確保焊接面平整、光滑；步驟六、采用雙r包弧設(shè)計，配合擠壓輥對焊接后的方管頂部尖角和底部圓弧角進(jìn)行整形并矯直。按上述方案，所述方管的屈服強(qiáng)度不低于420mpa；方管的壁厚為8～12mm。按上述方案，以方管的管壁2的中心線為軋制中心線。按上述方案，在步驟五中采用十一道次冷彎成型，前七道次為非對稱角度成型，后四道次為對稱角度成型，帶鋼的具體成型過程為：在第一道次至第三道次冷彎成型過程中，將管壁4相對于管壁1向上彎曲并依次與管壁1所在的水平底線成23°、45°、65°的夾角；同時，將管壁3相對于管壁2向上彎曲并與管壁2所在的水平底線依次成5°、8°、16°的夾角；在第四道次至第七道次冷彎成型過程中，將管壁1相對于管壁2向上彎曲并與管壁2所在的水平底線依次成15°、32°、66°的夾角；同時，將管壁3相對于管壁2向上彎曲并依次與管壁2所在的水平底線成25°、39°、48°、66°；在第八道次至第十一道次冷彎成型過程中，先將管壁1相對于管壁2向上彎曲并依次與管壁2所在的水平底線成80°，同時將管壁3相對于管壁2向上彎曲并與管壁2所在的水平底線成80°，再將管壁3和管壁1相對于管壁2同時對稱向上彎曲直至兩者與管壁2所在的水平底線均成90°；在第八道次至第十一道次的冷彎成型過程中，管壁3和管壁1的每一道次成型角度均相同。按上述方案，在步驟四中，鋼帶兩側(cè)端刨切成與平面呈42°～46°的斜端面。本發(fā)明的有益效果為：1、本發(fā)明采用多道次冷彎成型，可有效降低道次變形的水平投影，從而減少有效角度回彈的發(fā)生，確保產(chǎn)品成型過程的穩(wěn)定性；同時，在多道次成型過程中，方管的兩端管壁采用對稱角度成型方式，可有效降低焊接小邊和產(chǎn)品的腰部回彈，保證高頻焊接穩(wěn)定性的同時，減少毛刺刨削時對產(chǎn)品表面的劃傷；2、本發(fā)明通過斜插輥和包弧輥的設(shè)計，可有效避免了厚壁小斷面尖角管軋制力較大、底部圓弧角和頂部尖角部位成型困難且精度較差的問題，保證了方管底部兩個圓弧角及頂部兩個尖角的對稱性以及產(chǎn)品的整體尺寸精度。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例中雙尖角方管的截面圖。圖2為本實施例中雙尖角方管的冷彎成型示意圖。圖3為本實施例中斜插輥的應(yīng)用狀態(tài)示意圖。圖4為本實施例中鋼帶兩側(cè)端刨邊示意圖。圖5為本實施例中弧形刀片的示意圖。圖6為本實施例中利用包弧輥對方管整形的示意圖。具體實施方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。如圖1所示的雙尖角方管，屈服強(qiáng)度≥420mpa，壁厚為8～12mm，其成型方法包括以下步驟：步驟一、根據(jù)成型方管的截面尺寸確定鋼卷縱切鋼帶的寬度和各管壁的尺寸；本實施了中需確定管壁1～4的長度，如圖1所示；步驟二、根據(jù)方管強(qiáng)度等級的要求，采用專業(yè)分析軟件對鋼帶的冷彎成型道次、每道次的成型角度、回彈角度等關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)計、模擬仿真及優(yōu)化，得到冷彎成型道次及各道次的最佳成型角度。經(jīng)計算分析，本實施例采用十一道次冷彎成型，前七道次為非對稱角度成型，后四道次為對稱角度成型，具體成型道次及每一道次各邊的成型角度如圖2所示；步驟三、確定鋼帶的軋制中心線，并將鋼帶喂入冷彎成型機(jī)組的機(jī)架上。本實施例中以管壁2的中心線為軋制中心線，管壁2保持水平；步驟四、在冷彎成型機(jī)組的機(jī)架上加裝刨邊刀架和刀片，將鋼帶兩側(cè)端刨切成斜端面。本實施例中，鋼帶兩側(cè)端刨切成與平面呈42°～46°的斜端面，如圖4所示，不同厚度的鋼帶其刨邊參數(shù)如表1所示；表1不同厚度的鋼帶刨邊參數(shù)鋼帶厚度(mm)留邊量(mm)刨邊角度(°)8～94.5～6左右45±110～11外側(cè)6，內(nèi)側(cè)3外側(cè)42，內(nèi)側(cè)7811～12外側(cè)8，內(nèi)側(cè)4外側(cè)42，內(nèi)側(cè)78步驟五、將對應(yīng)于鋼帶軋制中心線的各邊按設(shè)定的成型道次和成型角度變形，直至加工成斜端面的鋼帶兩側(cè)端最終閉合在平行于軋制中心的一邊，將閉合后的兩側(cè)端高頻焊接；鋼帶軋制中心線的兩側(cè)邊在后幾道次中以相同角度對稱向上彎曲變形。如圖2所示，本實施例的具體冷彎成型過程為(圖2中的r1～r11分別表示第一道次～第十一道次的冷彎成型)：在第一道次至第三道次冷彎成型過程中，將管壁4相對于管壁1向上彎曲并依次與管壁1所在的水平底線成23°、45°、65°的夾角；同時，將管壁3相對于管壁2向上彎曲并與管壁2所在的水平底線依次成5°、8°、16°的夾角；在第四道次至第七道次冷彎成型過程中，將管壁1相對于管壁2向上彎曲并與管壁2所在的水平底線依次成15°、32°、66°、66°的夾角；同時，將管壁3相對于管壁2向上彎曲并依次與管壁2所在的水平底線成25°、39°、48°、66°；在第八道次至第十一道次冷彎成型過程中，先將管壁1相對于管壁2向上彎曲并依次與管壁2所在的水平底線成80°，同時將管壁3相對于管壁2向上彎曲并與管壁2所在的水平底線成80°，再將管壁3和管壁1相對于管壁2同時對稱向上彎曲直至兩者與管壁2所在的水平底線均成90°；在第八道次至第十一道次的冷彎成型過程中，管壁3和管壁1的每一道次成型角度均相同；將冷彎后的管壁3的端面與管壁4的端面進(jìn)行焊接，同時采用如圖5所示的單弧形刀片對焊接毛刺進(jìn)行刨除，確保焊接面平整、光滑；步驟六、采用雙r包弧設(shè)計，配合擠壓輥對焊接后的方管頂部尖角和底部圓弧角進(jìn)行整形并矯直。最后應(yīng)說明的是，上述實施例采用十一道次成型，僅為本發(fā)明的最佳舉例，而并非是對本發(fā)明實施方式的唯一限定，可依據(jù)材料的強(qiáng)度級別、產(chǎn)品壁厚及尺寸規(guī)格等條件進(jìn)行成型角度的調(diào)整和成型道次的增減。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)熱軋進(jìn)行等同替換，但是凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12