CN104249090B - 一种超高强度精密矩形管成型方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超高强度精密矩形管成型方法和装置，所述方法依次包括以下步骤：步骤一，取大圆角半径的预成型矩形管，通过加热治具对其四个圆角部位进行局部加热至预设温度；步骤二，将加热至预设温度的预成型矩形管进行第一道精整孔型辊弯工序轧制成小圆角半径的预精整矩形管；步骤三，将预精整矩形管进行第二道精整孔型辊弯工序轧制成近尖角的精密矩形管。与传统辊弯成型工艺相比，本发明的热辊弯成型技术专注于高强度钢或超高强度钢的应用，有着明显的技术领先优势和广泛的应用范围；与热冲压相比，热辊弯成型工艺成型速率快、材料利用率高和成型性能好；该工艺能够生产近尖角矩形管且性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及局部加热辊弯成型技术领域，特别是指一种超高强度精密矩形管成型方法及装置。
背景技术
为满足日益严格的汽车轻量化、碰撞安全性能和废气排放量的限制要求，除了利用轻量化材料例如Al、Mg和聚合物外，超高强度钢在汽车工业中的应用也越来越广泛。在国外主流汽车车身的制造中，以超高强度钢替代普通强度钢是现代汽车零部件发展的一个方向。
以汽车主要结构件-矩形管为例，在其主要制备工艺中，辊弯成型工艺具有更高的成型能力和优点，其生产速度快、成本低，材料利用率高，对于某些闭口型钢的结构件，辊弯成型工艺具有其他工艺不可替代的优势。但是超高强度钢在常温下屈服强度高，所需辊弯成型力较大，对辊弯设备的成型能力要求高；其回弹量较大，产品的尺寸精度难以保证；同时其屈强比高，即成型区间相对较小，尤其是精密矩形管小圆角半径的成型，很容易产生开裂。所以采用传统辊弯成型工艺生产超高强度精密矩形管几乎无法完成。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超高强度精密矩形管成型方法及装置，以解决现有技术的辊弯成型工艺无法生产超高强度精密矩形管的问题。
为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种超高强度精密矩形管成型方法，依次包括以下步骤：
步骤一，取大圆角半径的预成型矩形管，通过加热治具对其四个圆角部位进行局部加热至预设温度；
步骤二，将加热至预设温度的预成型矩形管进行第一道精整孔型辊弯工序轧制成小圆角半径的预精整矩形管；
步骤三，将预精整矩形管进行第二道精整孔型辊弯工序轧制成近尖角的精密矩形管。
其中，步骤一中，所述预设温度为600℃-950℃。
其中，所述第一辊弯机比所述第二辊弯机的辊径大1-5mm。
其中，步骤一中，所述加热治具包括一感应加热线圈，所述感应线圈呈圈状环设于矩形管外周圈，并在对应矩形管的四个圆角部位处设有向圆角部位靠近的迫近结构。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种超高强度精密矩形管成型装置，包括间隔设置的第一辊弯机和第二辊弯机，所述第一辊弯机上设有测温仪及自动反馈***，所述第一辊弯机前设有感应线圈，所述感应线圈分别连接感应加热控制柜和自动反馈***，所述自动反馈***比较预设温度与测温仪的温度并通过感应加热控制柜自动控制感应线圈对矩形管进行加热。
其中，所述感应线圈呈圈状环设于矩形管外周圈，并在对应矩形管的四个圆角部位处设有向圆角部位靠近的迫近结构。
其中，还包括多个导向辊，用以对矩形管进行导向。
其中，还包括一冷却装置，设于第二辊弯机后，用以对矩形管进行冷却降温。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)与传统辊弯成型工艺相比，本发明的热辊弯成型技术专注于高强度钢或超高强度钢的应用，有着明显的技术领先优势和广泛的应用范围；与热冲压相比，热辊弯成型工艺成型速率快、材料利用率高和成型性能好；热辊弯成型工艺降低了对设备的要求，延长了设备的寿命。
(2)本发明局部感应加热技术不仅能够准确实现圆角部位的加热，减小残余应力，防止加工硬化，而且对其余母材几乎没有影响，保证原材料的强度；相对于整体加热来说，局部加热技术加热速度快，热效率高，成本低。
(3)本发明引入热矫直***，合理利用余热，降低了矫直张力，省去了传统辊弯成型工艺中的土耳其头，降低成本，提高了产品尺寸精度。
附图说明
图1为本发明实施例的超高强度精密矩形管成型装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的预成型矩形管、预精整矩形管以及精密矩形管的对比图；
图3为本发明实施例的热精整矫直原理示意图；
图4a为本发明实施例的加热治具的结构示意图一；
图4b为本发明实施例的加热治具的结构示意图二。
[主要元件符号说明]
1：感应加热控制柜；
2：第一辊弯机；
3：矩形管；
4：上下轧辊和侧辊；
5：第二辊弯机；
6：导向辊；
7：冷却装置；
8：自动反馈***；
9：感应线圈。
具体实施方式：
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有技术的辊弯成型工艺无法生产超高强度精密矩形管的问题，提供一种超高强度精密矩形管成型方法及装置。
如图2所示的，本发明实施例提供的一种超高强度精密矩形管成型方法，依次包括以下步骤：
步骤一，由传统冷弯工艺将超高度钢板料预弯成圆角半径较大的矩形管，取大圆角半径的预成型矩形管，通过加热治具对其四个圆角部位进行局部加热至预设温度，所述预设温度为600℃-950℃，所述加热治具包括一感应加热线圈，所述感应线圈呈圈状环设于矩形管外周圈，并在对应矩形管的四个圆角部位处设有向圆角部位靠近的迫近结构；
步骤二，将加热至预设温度的预成型矩形管进行第一道精整孔型辊弯工序轧制成小圆角半径的预精整矩形管；
步骤三，将预精整矩形管进行第二道精整孔型辊弯工序轧制成近尖角的精密矩形管；
所述第一道精整孔型辊弯工序的第一辊弯机与所述第二道精整孔型辊弯工序的第二辊弯机间隔设置，所述第一辊弯机比所述第二辊弯机的辊径大1-5mm。
如图1所示，为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种超高强度精密矩形管成型装置，包括间隔设置的第一辊弯机2和第二辊弯机5，所述第一辊弯机2上设有测温仪及自动反馈***8，所述第一辊弯机2前设有感应线圈9，所述感应线圈9分别连接感应加热控制柜1和自动反馈***，所述自动反馈***比较预设温度与测温仪的温度并通过感应加热控制柜1自动控制感应线圈9对矩形管3进行加热；还包括多个导向辊6，用以对矩形管3进行导向；还包括一冷却装置7，设于第二辊弯机5后，用以对矩形管3进行冷却降温。
所述第一辊弯机和第二辊弯机均有上下轧辊和侧辊4组成。
如图4a和图4b所示，所述感应线圈9呈圈状环设于矩形管3外周圈，并在对应矩形管3四个圆角部位处设有向圆角部位靠近的迫近结构。
本发明第一机架是将预成型矩形管平稳的输送进感应线圈，防止预成型矩形管与感应线圈接触，形成短路；接着进入特指的感应线圈，矩形管的四个圆角部位被加热到预定的温度，由测温仪及自动反馈***保证加热温度的恒定；再进入精整轧辊，矩形管受到四向挤压力，由于圆角受到温度的影响，屈服强度低于不受温度影响的母材，挤压力传递到弯角处，发生塑形形变，圆角半径减小；圆角在经过大形变后，往往会受到非均匀的残余应力，造成扭曲、侧弯、纵向弯曲等冗余变形。如图3所示，本发明提供了一种热张力矫直***，其原理在于，利用两道次间的辊径差造成的速度差，在两道次间产生一定的张力作用，再结合热精整后的余热，使得在矩形管两端受到高于材料屈服强度、低于材料抗拉强度的热张力作用，从而消除了热精整后的扭曲、翘曲等冗余形变。
本发明的局部感应加热***中，通过该发明自制特定的感应线圈，能够准确加热矩形管的四个圆角部位，而避开其他平面母材不受影响。还配置了自动反馈温度调节***，该***通过温度测量仪，捕捉成型前的温度反馈给感应加热***，若测得温度在成型温度区间内，则保持当前功率；若不在，则迅速升高或降低功率来调节适合的成型温度，从而保证加热温度的恒定。
实施例一
1)将超高强度钢板预弯成圆角半径R＝8的预成型矩形管，尺寸40.0×40.0×2.0mm；2)以进给速度10m/min，将预成型矩形管圆角部位迅速加热到600℃；3)经热挤压、精整矫直后，获得尺寸为38.5×38.5×2.0mm、圆角半径R＝4.0和尺寸精度为0.1mm的精密矩形管。经质量检测，该精密矩形管加工硬化现象减轻，残余应力减小，延伸率得到了改善。
实施例2
1)将超高强度钢板预弯成圆角半径R＝8的预成型矩形管，尺寸40.0×40.0×2.0mm；2)以进给速度15m/min，将预成型矩形管圆角部位迅速加热到650℃；3)经热挤压、精整矫直后，获得尺寸为38.0×38.0×2.0mm、圆角半径R＝2.0和尺寸精度为0.1mm的精密矩形管。经质量检测，该精密矩形管加工硬化现象减轻，残余应力减小，延伸率得到了改善。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)与传统辊弯成型工艺相比，本发明的热辊弯成型技术专注于高强度钢或超高强度钢的应用，有着明显的技术领先优势和广泛的应用范围；与热冲压相比，热辊弯成型工艺成型速率快、材料利用率高和成型性能好；热辊弯成型工艺降低了对设备的要求，延长了设备的寿命。
(2)本发明局部感应加热技术不仅能够准确实现圆角部位的加热，减小残余应力，防止加工硬化，而且对其余母材几乎没有影响，保证原材料的强度；相对于整体加热来说，局部加热技术加热速度快，热效率高，成本低。
(3)本发明引入热矫直***，合理利用余热，降低了矫直张力，省去了传统辊弯成型工艺中的土耳其头，降低成本，提高了产品尺寸精度。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种超高强度精密矩形管成型方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
步骤一，取大圆角半径的预成型矩形管，通过加热治具对其四个圆角部位进行局部加热至预设温度；
步骤二，将加热至预设温度的预成型矩形管进行第一道精整孔型辊弯工序轧制成小圆角半径的预精整矩形管；
步骤三，将预精整矩形管进行第二道精整孔型辊弯工序轧制成近尖角的精密矩形管；
其中，步骤一中，所述预设温度为600℃-950℃；
其中，第一辊弯机比第二辊弯机的辊径大1-5mm；
其中，步骤一中，所述加热治具包括一感应线圈，所述感应线圈呈圈状环设于矩形管外周圈，并在对应矩形管的四个圆角部位处设有向圆角部位靠近的迫近结构；
在所述超高强度精密矩形管成型方法中使用的超高强度精密矩形管成型装置，所述超高强度精密矩形管成型装置，包括间隔设置的第一辊弯机和第二辊弯机，所述第一辊弯机上设有测温仪及自动反馈***，所述第一辊弯机前设有感应线圈，所述感应线圈分别连接感应加热控制柜和自动反馈***，所述自动反馈***比较预设温度与测温仪的温度并通过感应加热控制柜自动控制感应线圈对矩形管进行加热；
其中，所述感应线圈呈圈状环设于矩形管外周圈，并在对应矩形管的四个圆角部位处设有向圆角部位靠近的迫近结构；
其中，还包括多个导向辊，用以对矩形管进行导向；
其中，还包括一冷却装置，设于第二辊弯机后，用以对矩形管进行冷却降温。
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