一種超高強(qiáng)度精密矩形管成型方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超高強(qiáng)度精密矩形管成型方法和裝置，所述方法依次包括以下步驟：步驟一，取大圓角半徑的預(yù)成型矩形管，通過加熱治具對(duì)其四個(gè)圓角部位進(jìn)行局部加熱至預(yù)設(shè)溫度；步驟二，將加熱至預(yù)設(shè)溫度的預(yù)成型矩形管進(jìn)行第一道精整孔型輥彎工序軋制成小圓角半徑的預(yù)精整矩形管；步驟三，將預(yù)精整矩形管進(jìn)行第二道精整孔型輥彎工序軋制成近尖角的精密矩形管。與傳統(tǒng)輥彎成型工藝相比，本發(fā)明的熱輥彎成型技術(shù)專注于高強(qiáng)度鋼或超高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用，有著明顯的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用范圍；與熱沖壓相比，熱輥彎成型工藝成型速率快、材料利用率高和成型性能好；該工藝能夠生產(chǎn)近尖角矩形管且性能良好。
【專利說明】一種超高強(qiáng)度精密矩形管成型方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及局部加熱輥彎成型【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種超高強(qiáng)度精密矩形管成型方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為滿足日益嚴(yán)格的汽車輕量化、碰撞安全性能和廢氣排放量的限制要求，除了利用輕量化材料例如Al、Mg和聚合物外，超高強(qiáng)度鋼在汽車工業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛。在國外主流汽車車身的制造中，以超高強(qiáng)度鋼替代普通強(qiáng)度鋼是現(xiàn)代汽車零部件發(fā)展的一個(gè)方向。
[0003]以汽車主要結(jié)構(gòu)件-矩形管為例，在其主要制備工藝中，輥彎成型工藝具有更高的成型能力和優(yōu)點(diǎn)，其生產(chǎn)速度快、成本低，材料利用率高，對(duì)于某些閉口型鋼的結(jié)構(gòu)件，輥彎成型工藝具有其他工藝不可替代的優(yōu)勢(shì)。但是超高強(qiáng)度鋼在常溫下屈服強(qiáng)度高，所需輥彎成型力較大，對(duì)輥彎設(shè)備的成型能力要求高；其回彈量較大，產(chǎn)品的尺寸精度難以保證；同時(shí)其屈強(qiáng)比高，即成型區(qū)間相對(duì)較小，尤其是精密矩形管小圓角半徑的成型，很容易產(chǎn)生開裂。所以采用傳統(tǒng)輥彎成型工藝生產(chǎn)超高強(qiáng)度精密矩形管幾乎無法完成。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超高強(qiáng)度精密矩形管成型方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)的輥彎成型工藝無法生產(chǎn)超高強(qiáng)度精密矩形管的問題。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種超高強(qiáng)度精密矩形管成型方法，依次包括以下步驟:
[0006]步驟一，取大圓角半徑的預(yù)成型矩形管，通過加熱治具對(duì)其四個(gè)圓角部位進(jìn)行局部加熱至預(yù)設(shè)溫度；
[0007]步驟二，將加熱至預(yù)設(shè)溫度的預(yù)成型矩形管進(jìn)行第一道精整孔型輥彎工序軋制成小圓角半徑的預(yù)精整矩形管；
[0008]步驟三，將預(yù)精整矩形管進(jìn)行第二道精整孔型輥彎工序軋制成近尖角的精密矩形管。
[0009]其中，步驟一中，所述預(yù)設(shè)溫度為600°C _950°C。
[0010]其中，所述第一輥彎機(jī)比所述第二輥彎機(jī)的輥徑大l_5mm。
[0011]其中，步驟一中，所述加熱治具包括一感應(yīng)加熱線圈，所述感應(yīng)線圈呈圈狀環(huán)設(shè)于矩形管外周圈，并在對(duì)應(yīng)矩形管的四個(gè)圓角部位處設(shè)有向圓角部位靠近的迫近結(jié)構(gòu)。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種超高強(qiáng)度精密矩形管成型裝置，包括間隔設(shè)置的第一輥彎機(jī)和第二輥彎機(jī)，所述第一輥彎機(jī)上設(shè)有測(cè)溫儀及自動(dòng)反饋系統(tǒng)，所述第一輥彎機(jī)前設(shè)有感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈分別連接感應(yīng)加熱控制柜和自動(dòng)反饋系統(tǒng)，所述自動(dòng)反饋系統(tǒng)比較預(yù)設(shè)溫度與測(cè)溫儀的溫度并通過感應(yīng)加熱控制柜自動(dòng)控制感應(yīng)線圈對(duì)矩形管進(jìn)行加熱。
[0013]其中，所述感應(yīng)線圈呈圈狀環(huán)設(shè)于矩形管外周圈，并在對(duì)應(yīng)矩形管的四個(gè)圓角部位處設(shè)有向圓角部位靠近的迫近結(jié)構(gòu)。
[0014]其中，還包括多個(gè)導(dǎo)向輥，用以對(duì)矩形管進(jìn)行導(dǎo)向。
[0015]其中，還包括一冷卻裝置，設(shè)于第二輥彎機(jī)后，用以對(duì)矩形管進(jìn)行冷卻降溫。
[0016]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0017](I)與傳統(tǒng)輥彎成型工藝相比，本發(fā)明的熱輥彎成型技術(shù)專注于高強(qiáng)度鋼或超高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用，有著明顯的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用范圍；與熱沖壓相比，熱輥彎成型工藝成型速率快、材料利用率高和成型性能好；熱輥彎成型工藝降低了對(duì)設(shè)備的要求，延長了設(shè)備的壽命。
[0018](2)本發(fā)明局部感應(yīng)加熱技術(shù)不僅能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)圓角部位的加熱，減小殘余應(yīng)力，防止加工硬化，而且對(duì)其余母材幾乎沒有影響，保證原材料的強(qiáng)度；相對(duì)于整體加熱來說，局部加熱技術(shù)加熱速度快，熱效率高，成本低。
[0019](3)本發(fā)明引入熱矯直系統(tǒng)，合理利用余熱，降低了矯直張力，省去了傳統(tǒng)輥彎成型工藝中的土耳其頭，降低成本，提高了產(chǎn)品尺寸精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的超高強(qiáng)度精密矩形管成型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的預(yù)成型矩形管、預(yù)精整矩形管以及精密矩形管的對(duì)比圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的熱精整矯直原理不意圖；
[0023]圖4a為本發(fā)明實(shí)施例的加熱治具的結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0024]圖4b為本發(fā)明實(shí)施例的加熱治具的結(jié)構(gòu)示意圖二。
[0025][主要元件符號(hào)說明]
[0026]1:感應(yīng)加熱控制柜；
[0027]2:第一輥彎機(jī)；
[0028]3:矩形管；
[0029]4:上下軋輥和側(cè)輥；
[0030]5:第二輥彎機(jī)；
[0031]6:導(dǎo)向輥；
[0032]7:冷卻裝置；
[0033]8:自動(dòng)反饋系統(tǒng)；
[0034]9:感應(yīng)線圈。
【具體實(shí)施方式】
:
[0035]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0036]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的輥彎成型工藝無法生產(chǎn)超高強(qiáng)度精密矩形管的問題，提供一種超高強(qiáng)度精密矩形管成型方法及裝置。
[0037]如圖2所示的，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種超高強(qiáng)度精密矩形管成型方法，依次包括以下步驟:
[0038]步驟一，由傳統(tǒng)冷彎工藝將超高度鋼板料預(yù)彎成圓角半徑較大的矩形管，取大圓角半徑的預(yù)成型矩形管，通過加熱治具對(duì)其四個(gè)圓角部位進(jìn)行局部加熱至預(yù)設(shè)溫度，所述預(yù)設(shè)溫度為600°C -950°C，所述加熱治具包括一感應(yīng)加熱線圈，所述感應(yīng)線圈呈圈狀環(huán)設(shè)于矩形管外周圈，并在對(duì)應(yīng)矩形管的四個(gè)圓角部位處設(shè)有向圓角部位靠近的迫近結(jié)構(gòu)；
[0039]步驟二，將加熱至預(yù)設(shè)溫度的預(yù)成型矩形管進(jìn)行第一道精整孔型輥彎工序軋制成小圓角半徑的預(yù)精整矩形管；
[0040]步驟三，將預(yù)精整矩形管進(jìn)行第二道精整孔型輥彎工序軋制成近尖角的精密矩形管；
[0041]所述第一道精整孔型輥彎工序的第一輥彎機(jī)與所述第二道精整孔型輥彎工序的第二輥彎機(jī)間隔設(shè)置，所述第一輥彎機(jī)比所述第二輥彎機(jī)的輥徑大1_5_。
[0042]如圖1所示，為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種超高強(qiáng)度精密矩形管成型裝置，包括間隔設(shè)置的第一輥彎機(jī)2和第二輥彎機(jī)5，所述第一輥彎機(jī)2上設(shè)有測(cè)溫儀及自動(dòng)反饋系統(tǒng)8，所述第一輥彎機(jī)2前設(shè)有感應(yīng)線圈9，所述感應(yīng)線圈9分別連接感應(yīng)加熱控制柜I和自動(dòng)反饋系統(tǒng)，所述自動(dòng)反饋系統(tǒng)比較預(yù)設(shè)溫度與測(cè)溫儀的溫度并通過感應(yīng)加熱控制柜I自動(dòng)控制感應(yīng)線圈9對(duì)矩形管3進(jìn)行加熱；還包括多個(gè)導(dǎo)向輥6，用以對(duì)矩形管3進(jìn)行導(dǎo)向；還包括一冷卻裝置7，設(shè)于第二輥彎機(jī)5后，用以對(duì)矩形管3進(jìn)行冷卻降溫。
[0043]所述第一輥彎機(jī)和第二輥彎機(jī)均有上下軋輥和側(cè)輥4組成。
[0044]如圖4a和圖4b所示,所述感應(yīng)線圈9呈圈狀環(huán)設(shè)于矩形管3外周圈，并在對(duì)應(yīng)矩形管3四個(gè)圓角部位處設(shè)有向圓角部位靠近的迫近結(jié)構(gòu)。
[0045]本發(fā)明第一機(jī)架是將預(yù)成型矩形管平穩(wěn)的輸送進(jìn)感應(yīng)線圈，防止預(yù)成型矩形管與感應(yīng)線圈接觸，形成短路；接著進(jìn)入特指的感應(yīng)線圈，矩形管的四個(gè)圓角部位被加熱到預(yù)定的溫度，由測(cè)溫儀及自動(dòng)反饋系統(tǒng)保證加熱溫度的恒定；再進(jìn)入精整軋輥，矩形管受到四向擠壓力，由于圓角受到溫度的影響，屈服強(qiáng)度低于不受溫度影響的母材，擠壓力傳遞到彎角處，發(fā)生塑形形變，圓角半徑減??；圓角在經(jīng)過大形變后，往往會(huì)受到非均勻的殘余應(yīng)力，造成扭曲、側(cè)彎、縱向彎曲等冗余變形。如圖3所示，本發(fā)明提供了一種熱張力矯直系統(tǒng)，其原理在于，利用兩道次間的輥徑差造成的速度差，在兩道次間產(chǎn)生一定的張力作用，再結(jié)合熱精整后的余熱，使得在矩形管兩端受到高于材料屈服強(qiáng)度、低于材料抗拉強(qiáng)度的熱張力作用，從而消除了熱精整后的扭曲、翹曲等冗余形變。
[0046]本發(fā)明的局部感應(yīng)加熱系統(tǒng)中，通過該發(fā)明自制特定的感應(yīng)線圈，能夠準(zhǔn)確加熱矩形管的四個(gè)圓角部位，而避開其他平面母材不受影響。還配置了自動(dòng)反饋溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過溫度測(cè)量?jī)x，捕捉成型前的溫度反饋給感應(yīng)加熱系統(tǒng)，若測(cè)得溫度在成型溫度區(qū)間內(nèi)，則保持當(dāng)前功率；若不在，則迅速升高或降低功率來調(diào)節(jié)適合的成型溫度，從而保證加熱溫度的恒定。
[0047]實(shí)施例一
[0048]I)將超高強(qiáng)度鋼板預(yù)彎成圓角半徑R = 8的預(yù)成型矩形管，尺寸40.0X40.0X2.0mm ；2)以進(jìn)給速度10m/min，將預(yù)成型矩形管圓角部位迅速加熱到600°C ；3)經(jīng)熱擠壓、精整矯直后，獲得尺寸為38.5X38.5X2.0_、圓角半徑R = 4.0和尺寸精度為0.1mm的精密矩形管。經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)，該精密矩形管加工硬化現(xiàn)象減輕，殘余應(yīng)力減小，延伸率得到了改善。
[0049]實(shí)施例2
[0050]I)將超高強(qiáng)度鋼板預(yù)彎成圓角半徑R = 8的預(yù)成型矩形管，尺寸40.0X40.0X2.0mm ；2)以進(jìn)給速度15m/min，將預(yù)成型矩形管圓角部位迅速加熱到650°C ；3)經(jīng)熱擠壓、精整矯直后，獲得尺寸為38.0X38.0X2.0mm、圓角半徑R = 2.0和尺寸精度為0.1mm的精密矩形管。經(jīng)質(zhì)量檢測(cè)，該精密矩形管加工硬化現(xiàn)象減輕，殘余應(yīng)力減小，延伸率得到了改善。
[0051]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0052](I)與傳統(tǒng)輥彎成型工藝相比，本發(fā)明的熱輥彎成型技術(shù)專注于高強(qiáng)度鋼或超高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用，有著明顯的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用范圍；與熱沖壓相比，熱輥彎成型工藝成型速率快、材料利用率高和成型性能好；熱輥彎成型工藝降低了對(duì)設(shè)備的要求，延長了設(shè)備的壽命。
[0053](2)本發(fā)明局部感應(yīng)加熱技術(shù)不僅能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)圓角部位的加熱，減小殘余應(yīng)力，防止加工硬化，而且對(duì)其余母材幾乎沒有影響，保證原材料的強(qiáng)度；相對(duì)于整體加熱來說，局部加熱技術(shù)加熱速度快，熱效率高，成本低。
[0054](3)本發(fā)明引入熱矯直系統(tǒng)，合理利用余熱，降低了矯直張力，省去了傳統(tǒng)輥彎成型工藝中的土耳其頭，降低成本，提高了產(chǎn)品尺寸精度。
[0055]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種超高強(qiáng)度精密矩形管成型方法，其特征在于，依次包括以下步驟: 步驟一，取大圓角半徑的預(yù)成型矩形管，通過加熱治具對(duì)其四個(gè)圓角部位進(jìn)行局部加熱至預(yù)設(shè)溫度； 步驟二，將加熱至預(yù)設(shè)溫度的預(yù)成型矩形管進(jìn)行第一道精整孔型輥彎工序軋制成小圓角半徑的預(yù)精整矩形管； 步驟三，將預(yù)精整矩形管進(jìn)行第二道精整孔型輥彎工序軋制成近尖角的精密矩形管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)度精密矩形管成型方法，其特征在于，步驟一中，所述預(yù)設(shè)溫度為600°C -950°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)度精密矩形管成型方法，其特征在于，所述第一輥彎機(jī)比所述第二輥彎機(jī)的輥徑大l_5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)度精密矩形管成型方法，其特征在于，步驟一中，所述加熱治具包括一感應(yīng)加熱線圈，所述感應(yīng)線圈呈圈狀環(huán)設(shè)于矩形管外周圈，并在對(duì)應(yīng)矩形管的四個(gè)圓角部位處設(shè)有向圓角部位靠近的迫近結(jié)構(gòu)。
5.一種超高強(qiáng)度精密矩形管成型裝置，其特征在于，包括間隔設(shè)置的第一輥彎機(jī)和第二輥彎機(jī)，所述第一輥彎機(jī)上設(shè)有測(cè)溫儀及自動(dòng)反饋系統(tǒng)，所述第一輥彎機(jī)前設(shè)有感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈分別連接感應(yīng)加熱控制柜和自動(dòng)反饋系統(tǒng)，所述自動(dòng)反饋系統(tǒng)比較預(yù)設(shè)溫度與測(cè)溫儀的溫度并通過感應(yīng)加熱控制柜自動(dòng)控制感應(yīng)線圈對(duì)矩形管進(jìn)行加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高強(qiáng)度精密矩形管成型裝置，其特征在于，所述感應(yīng)線圈呈圈狀環(huán)設(shè)于矩形管外周圈，并在對(duì)應(yīng)矩形管的四個(gè)圓角部位處設(shè)有向圓角部位靠近的迫近結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高強(qiáng)度精密矩形管成型裝置，其特征在于，還包括多個(gè)導(dǎo)向輥，用以對(duì)矩形管進(jìn)行導(dǎo)向。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高強(qiáng)度精密矩形管成型裝置，其特征在于，還包括一冷卻裝置，設(shè)于第二輥彎機(jī)后，用以對(duì)矩形管進(jìn)行冷卻降溫。
【文檔編號(hào)】B21C37/15GK104249090SQ201410477990
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】韓靜濤, 彭雪鋒, 馬越峰, 晏培杰, 李丹陽, 陳強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)