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
技術領域：
本發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，屬于型材加工技術及設備領域。
背景技術：
近年來，隨著人類文明和科技的不斷發展，導致了世界自然資源的枯竭與貧化，冷彎型鋼作為一種環保、節能的新型建筑材料被人們廣泛接受。與熱軋型鋼相比，具有截面力學性能、慣性矩、抗扭剛度大，易于施工，冷彎型鋼的節點連接也非常方便，不像熱軋型鋼那樣需要大量的節點板，也不像圓管節點那樣需要復雜的連接。另外，冷彎檁條和彩色壓型板的連接也比較簡單，可以單面進行施工、防腐性能好等特點。冷彎型鋼被廣泛應用于建筑、 交通運輸、汽車及拖拉機制造、機械制造、造船、電力等行業。建筑業是冷彎型鋼最主要的用戶，國外發達國家建筑業用冷彎型鋼已占其建筑用鋼的40% 70%。
目前，冷彎型鋼都是以標準的等厚度薄鋼板、帶鋼在常溫的狀態下，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)連續變厚度板材軋制最早在德國被開發出來。這種板材，設計人員可根據后續成形加工中板材各個部位的實際受力和變形以及整個產品的承載情況制作成沿軋制方向上厚度按預先定制連續變化的板料。由于縱向連續變厚度板材的變厚度是由制造過程中輥軋輪的運動形成的，因此縱向連續變厚度板材的厚度變化次數的增加對成本不會造成任何影響等優點，而被廣泛應用于汽車、機械、建筑等行業。縱向連續變厚度板材在減重效果、機械性能、適應性、厚度優化分布、斷面曲線多樣化、后續加工可靠性等方面有著明顯的優勢。研究表明，以等厚度梁為參考，運用縱向連續變厚度板材制作成同樣性能的梁，其重量減少達40%，這也意味著節省了 40%的材料，對于現在資源日益缺乏的社會環境，可見其經濟效益的可觀。
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，產品質量重，生產效率低，使用成本也較高。同時，用于調整上模位置的壓下調整機構也是采用手動調節，調節時費時費力，無法滿足目前多批次小批量的生產模式。如中國專利公開號101773953A，
公開日2010年07月14日，發明創造的名稱為一種生產大寬幅U型槽鋼的輥彎成形工藝及生產線，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進行彎折，使板料兩邊產生彎折角，并且按板料的運動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。此方法中將現有的輥彎成形工藝原理，運用到U型槽鋼的輥彎成形上，具有一定的先進性，但此方法生產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，需要更換不同的模具，并且其輥軸的軸向調整機構多用手動調整，效率非常低，使用成本也較高。發明內容
本發明主要針對現有技術的缺陷和不足，結合柔性軋制技術及輥彎成形技術，提出一種縱向變厚度冷彎型材連軋連輥成形方法。
該發明的技術方案為以等厚度卷材為原料，開卷后經矯平、酸洗后進入變厚度軋制系統進行變厚度軋制，再經脫脂、在線回火后成為縱向連續變厚度板材，平整軋制、縱剪后進入輥成形裝置并成形出最終型材，進入出料臺，后續工藝還包括切斷、捆扎和包裝等。
根據上述方法提供一種適用于縱向連續變厚度板材的冷彎型材輥成形裝置，其具有計算機系統、檢測裝置、出料臺、工作臺、工作臺上設置有矯平軋機、縱剪機及輥彎成形機組，板材前進及軋制的動力由動力源提供，經減速器、傳動桿、聯軸器傳遞并由主動軸輸入； 縱向連續變厚度板材經平整軋制、裁剪后進入由計算機系統控制的型材輥彎成形機組，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測量的數據包括張緊力，進料厚度，軋輥位置，軋輥的轉動速度等。壓力傳感器、厚度檢測儀都安裝在板料進口處，位移傳感器、速度傳感器安裝在矯平軋機和輥彎成形機組上，在相應的位置安置好了精確的傳感器，實時地獲取數據并傳輸到計算機系統，計算機系統經過計算再把數據傳輸給矯平軋機和輥彎成形機組，對軋輥間隙進行控制，完成對矯平軋機和輥彎成形機組的實時控制。
本發明與現有技術相比，具有以下突出優點和效果
1、無縫地結合了柔性軋制技術及輥彎成形技術，設計人員可根據后續成形中鋼板各個部位的實際受力和變形以及整個產品的承載情況制作成沿軋制方向上按預先定制連續變化的板料，并最終輥彎成型材，這樣更能符合實際情況，節省材料；
2、與等厚度板產品相比，本發明最終產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、矯正全部自動控制和即時調節，適用性廣、精度高、提高了生產效率和產品質量。
本發明的實用效果是，能實現縱向變厚度冷彎型材的生產，實時、自動控制模具位置，調整方便，生產效率高，精度高、材料利用充分、降低生產成本等優點。


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構示意圖3A為實施例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為實施例U型材厚度為Imm處的截面圖3C為實施例U型材厚度為2mm處的截面圖。
圖中，1、開卷機，2、等厚度卷材，3、矯平機，4、酸洗槽，5、變厚度軋機，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，11、縱剪機，12、型材輥成形裝置，13、出料臺，14、檢測裝置，15、聯軸器，16、輥彎成形機組，17、動力源，18、傳動桿，19、工作臺。
具體實施方式
以下結合說明書附圖詳細說明本發明所提供的方法及成形裝置的具體結構和工作原理。
如圖1所示，等厚度卷材2裝在開卷機1上，開卷后經過矯平機3矯平、酸洗槽4 酸洗后進入變厚度軋制系統進行變厚度軋制，再經脫脂裝置8進行脫脂、在線熱處理裝置9 在線回火后成為縱向連續變厚度板材，由矯平軋機10平整軋制、縱剪機11裁剪后進入適用于縱向連續變厚度板材的型材輥形裝置12并成形出最終型材，進入出料臺13，后續工藝還包括切斷、捆扎和包裝等。
如上所述的變厚度軋制系統，其由計算機系統、變厚度軋機5、厚度檢測儀6、壓力速度傳感器7等組成，首先設計人員確認最終縱向連續變厚度板材料外形的基本數據并輸入計算機系統，計算機系統對變厚度軋機5的輥縫進行控制，把輥縫調節到現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、速度等信息傳回計算機系統，再由計算機系統判斷軋制出的厚度是否符合需要的厚度，即時對輥縫進行調節控制，以控制縱向連續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，其具有計算機系統、檢測裝置14、出料臺13、工作臺19、工作臺19上設置有矯平軋機10、縱剪機11及輥彎成形機組16，板材前進及軋制的動力由動力源17提供，經減速器、傳動桿18、聯軸器15傳遞并由主動軸輸入；縱向連續變厚度板材經矯平軋機10平整軋制、縱剪機11裁剪后進入由計算機系統控制的輥彎成形機組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測量的數據包括張緊力，進料厚度，軋輥位置，軋輥的轉動速度等。壓力傳感器、厚度檢測儀都安裝在板料進口處，位移傳感器、速度傳感器安裝在矯平軋機和輥彎成形機組上，在相應的位置安置好了精確的傳感器，實時地獲取數據并傳輸到計算機系統，計算機系統經過計算再把數據傳輸給矯平軋機和輥彎成形機組，對軋輥間隙進行控制，完成對矯平軋機和輥彎成形機組的實時控制。
實施例
采用縱向變厚度冷彎型材連軋連輥成形裝置，以U型材成形為實施例，成形截面如圖3B，3C。以裁剪后寬度為140mm，厚度為2mm，材質為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，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
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，開卷后經矯平、酸洗后進入變厚度軋制系統進行變厚度軋制，再經脫脂、在線回火后成為縱向連續變厚度板材，平整軋制、縱剪后進入輥成形裝置并成形出最終型材，進入出料臺。
2.用于權利要求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，其具有計算機系統、檢測裝置(14)、出料臺(13)、工作臺 (19)、工作臺(19)上設置有矯平軋機(10)、縱剪機(11)及輥彎成形機組(16)，板材前進及軋制的動力由動力源(17)提供，經減速器、傳動桿(18)、聯軸器(1 傳遞并由主動軸輸入； 縱向連續變厚度板材經矯平軋機(10)平整軋制、縱剪機(11)裁剪后進入由計算機系統控制的輥彎成形機組(16)，完成型材的成形。
3.如權利要求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測量的數據包括張緊力，進料厚度，軋輥位置，軋輥的轉動速度等。壓力傳感器、厚度檢測儀都安裝在板料進口處，位移傳感器、速度傳感器安裝在矯平軋機和輥彎成形機組上，在相應的位置安置好了精確的傳感器，實時地獲取數據并傳輸到計算機系統，計算機系統經過計算再把數據傳輸給矯平軋機和輥彎成形機組，對軋輥間隙進行控制，完成對矯平軋機和輥彎成形機組的實時控制。
全文摘要
本發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，屬于型材加工技術及設備領域，以解決現技術中存在的只能生產等厚度冷彎型鋼，材料利用不充分等問題；技術方案是以等厚度卷材為原料，開卷后經矯平、酸洗后進入變厚度軋制系統進行變厚度軋制，再經脫脂、在線回火后成為縱向連續變厚度板材，平整軋制、縱剪后進入輥成形裝置并成形出最終型材，進入出料臺，后續工藝還包括切斷、捆扎和包裝等。本發明據上述方法還提供一種冷彎型材輥成形裝置，其具有計算機系統、檢測裝置、出料臺、工作臺等；通過上述方法及裝置可實現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 優先權日2011年12月30日
發明者鄧穎哲, 韓飛 申請人:北方工業大學