專利名稱：道次間電磁感應加熱輥彎成形方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種型材道次間電磁感應加熱輥彎成形方法及其裝置，屬于輥彎成形技術及設備領域。
背景技術：
輥彎成形是一種高效、節能、節材、先進適用的板金屬成形工藝技術。其通過順序配置的多道次成形軋輥，把卷材、帶材等金屬板帶不斷地進行橫向彎曲，以制成特定斷面型材。用輥彎成形工藝生產的產品叫輥彎型材。目前，我國國民經濟持續快速發展，輥彎型材市場需求日趨增多，應用范圍不斷擴大，市場前景十分廣闊。但是，傳統的輥彎成形的產品由于在加工時會產生加工硬化現象， 經常會導致斷面各部分機械性能不均勻，容易出現裂紋。在采用低塑性高強度材質時，這一狀況更加突出。另外，對于斷面厚度不同，局部帶有尖角的型鋼品種，用冷彎成形工藝是難以生產的。專利號為CN 2010102736的發明專利中公開了一種輥心加熱式輥彎成形方法及其裝置，包括輥彎成形機、計算機系統、加熱系統、冷卻系統、氣體保護罩。板坯開卷之后，先由加熱裝置對板坯加熱到一定溫度，再由送料輥送入輥子機組進行軋制。該發明專利可以對部分高強度的金屬板坯進行加工，但是也存在一些問題其所述輥彎成形機加熱裝置位置固定，只能在輥子機組前將板坯一次性加熱到較高溫度。隨著型材的變形，板坯進入較后道次的工序時溫度降低較大，成形效果較差。另外，由于其加熱裝置是對整個輥子機組進行加熱，使得加工功耗高，輥組溫升大、剛度下降明顯，整體可靠性低。

發明內容
針對上述輥彎成形方法的不足，本發明旨在提供一種道次間電磁感應加熱輥彎成形方法及其裝置，用以解決高強度難加工金屬型材的輥彎成形問題，同時生產線功耗低，可
靠性高。為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下—種道次間電磁感應加熱輥彎成形方法，其特征在于，在保護氣氛中對相鄰兩輥彎道次間的金屬型材逐次進行感應加熱。由溫度傳感器對型材的加熱溫度進行檢測，并反饋控制感應線圈的功率。被加熱到預定溫度的型材，由軋輥進行輥彎成形。成型完畢之后， 型材由冷卻裝置對其進行冷卻。對金屬型材進行的加熱、輥彎和冷卻過程是在保護氣氛中進行的。送出氣體保護罩的型材按照設定的長度進行裁剪、堆垛。根據上述方法實現的一種道次間電磁感應加熱輥彎成形裝置，包括感應加熱輥彎成形機、型材冷卻系統、氣體保護罩等。所述感應加熱輥彎成形機包括開卷機、板帶矯平機、 板料導向裝置、砂封裝置、保護氣體進氣管、感應加熱輥組、輥彎成形機架、型材導向裝置、 切斷裝置、出料臺；所述型材冷卻系統包括冷卻裝置，設置在感應加熱輥組之后；所述氣體保護罩分別與保護氣體進氣管和保護氣體排氣管聯接，并在型材通過處設置有兩個砂封裝置進行密封。所述感應加熱輥彎成形機中的感應加熱輥組是由若干感應加熱單元組成，每個感應加熱單元包括一個感應加熱器、一個溫度測量裝置和一組輥彎成形軋輥。感應加熱輥組所包含的感應加熱單元數目不定，主要取決于被加工型材所要成形的截面復雜度和加工工藝要求。每個感應加熱器中都要安裝一個整體與感應線圈相絕緣的厚壁套管。當型材進入氣體保護罩待加工時，由計算機系統控制各個感應加熱器中感應線圈功率，對型材進行逐道次加熱、輥彎。在每個感應加熱器的后邊均設有一個溫度檢測裝置，包括溫度傳感器和相關導線等。溫度檢測裝置主要用于檢測被加熱型材的實時溫度，并反饋給計算機系統來修正感應加熱線圈的功率大小，從而穩定型材的加熱溫度。根據實際生產的需要，在加熱溫度較高時，溫度檢測裝置宜使用輻射高溫計等非接觸式溫度傳感器；當加熱溫度較低時，溫度檢測裝置宜使用熱電偶等接觸式傳感器。這樣，每個感應加熱單元都可以實現對加熱溫度的閉環控制。所述冷卻系統包括一個冷卻裝置，安裝在感應加熱輥組之后。金屬型材在通過感應加熱輥組成形結束之后，需要由冷卻系統對其進行冷卻。所述冷卻系統的冷卻裝置可以選用水冷、油冷等裝置，冷卻速度應參照被冷卻金屬的熱處理溫度相關標準。所述氣體保護罩固定在輥彎成形機架上，分別與保護氣體進氣管、排氣管相連接。 在實現上述技術方案時，氣體保護罩在加工前即先行充滿防止型材氧化的保護氣體。保護氣體的成分可以是氮氣等。金屬型材經過開卷矯平之后的感應加熱、輥彎成形、冷卻等工序是在氣體保護罩中進行的。這樣，在加熱輥彎的整個過程中可以保證型材不被氧化，表面光潔；同時氣體保護罩還對被加工型材起到一定的保溫的作用。加工過程中，為了保證氣體保護罩中不滲入空氣，應當通過保護氣體進氣管向氣體保護罩中緩慢輸送保護氣體，并讓其內保護氣體緩慢通過保護氣體排氣管和砂封裝置向外排出，保持氣體保護罩中氣壓略大于外界大氣壓。本發明與現有輥彎成形技術相比，具有以下突出優點和效果1.經感應加熱處理過的金屬型材成形性好，加工硬化現象減少，材料硬度低、韌性和延展性優良。2.加熱裝置分別設置在各個輥彎道次間，可以精確地調節型材不同輥彎道次的加熱溫度，更有利于型材的成形，同時顯著降低加熱功耗。3.加熱裝置僅對型材進行感應加熱，熱量傳導范圍較小，軋機除輥子之外其他部分溫升較低，對軋輥機組整體的剛度影響小，提高加工過程中整套設備的穩定性。


圖1是本發明所提供的一種道次間電磁感應加熱輥彎成形裝置的結構示意圖；圖2是所述感應加熱輥組中一個感應加熱單元的結構示意圖；圖3是一種可供感應加熱器使用的平面型線圈；圖4是一種可供感應加熱器使用的螺線型線圈；圖5是本發明的實施例1和實施例2中被加工型材的軸測圖。圖中所示標號為1開卷機、2金屬型材、3板帶矯平機、4板料導向裝置、5砂封裝置、6保護氣體進氣管、7氣體保護罩、8感應加熱輥組、9輥彎成形機架、10保護氣體排氣管、11冷卻裝置、12型材導向裝置、13切斷裝置、14出料臺、15感應加熱器、16溫度測量裝置、 17輥彎成形軋輥。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明所提供的裝置做進一步的詳細描述本發明所提供的裝置包括感應加熱輥彎成形機、型材冷卻系統、氣體保護罩等。如圖1所示，所述感應加熱輥彎成形機包括開卷機1、板帶矯平機3、板料導向裝置4、砂封裝置 5、保護氣體進氣管6、感應加熱輥組8、輥彎成形機架9、型材導向裝置12、切斷裝置13、出料臺14 ；所述型材冷卻系統包括冷卻裝置11，設置在感應加熱輥組之后；所述氣體保護罩7 分別與保護氣體進氣管6和保護氣體排氣管10聯接，并在型材通過處設置有兩個砂封裝置 5進行密封。實際生產中，待加工型材先由開卷機1開卷，接著進入板料矯平機3進行矯平，隨后由板帶導向裝置4送入提前充滿保護氣體的氣體保護罩7內。進入氣體保護罩之后，由各個感應加熱單元依次對其進行輥彎。輥彎過程中，溫度檢測裝置16實時檢測被加熱型材的溫度，并反饋給計算機系統來修正感應加熱線圈的功率大小，從而穩定型材的加熱溫度。成形后的型材在經過冷卻裝置11的冷卻處理之后由型材導向裝置12送出氣體保護罩，進入切斷裝置13進行沖裁、切斷等后續工藝。最終的產品由出料臺14送出生產線進行堆疊。所述設備中的整個感應加熱輥組8是由若干個相互獨立的感應加熱單元(如圖2 所示)所組成的，感應加熱單元的總數量不固定，主要取決于被加工型材所要成形的截面復雜度和加工工藝要求。如圖2所示，每個獨立的感應加熱單元均含有一個感應加熱器15， 一個溫度測量裝置16和一組輥彎成形軋輥17。每個感應加熱器15都是由一個感應加熱線圈和若干支架等組成。當設計加熱功率較大時，宜采用空心銅管作為感應加熱線圈的材料。空心銅管在通電后，被加工金屬材料內部會相應產生感應電流從而達到加熱的效果。由于空心銅管通電感應加熱時，會因為電流熱效應在銅管內部積累熱能，所以通電過程中須對銅管管芯內通入冷卻水對其進行冷卻。當加熱功率比較小時，感應加熱器可以用包覆PVC塑料的銅線繞制成，然后再澆筑在耐火水泥中以省下空心銅管的制造成本。感應加熱器15中線圈的形狀并不固定，而是依照相應道次被加工金屬型材的截面形狀確定。當一些比較薄的金屬板帶開卷時，若應用傳統的螺線型線圈則加熱效果會很差。此時，該道次的感應加熱器15可以采用圖3所示的一種平面型線圈對型材進行加工； 當型材經過若干道次變形之后，形成較為復雜的截面形狀之后，相關道次感應加熱器15宜采用圖4所示的一種螺線型線圈進行加熱。在每個感應加熱器15的后邊均設有一個溫度測量裝置16，包括溫度傳感器和相關導線等。感應加熱器15在通電感應加熱的過程中，溫度測量裝置16實時檢測被加熱型材的溫度，并反饋給計算機系統來修正感應加熱線圈的功率大小，從而穩定型材的加熱溫度。根據實際生產的需要，在加熱溫度較高時，溫度檢測裝置宜使用輻射高溫計等非接觸式溫度傳感器；當加熱溫度較低時，溫度檢測裝置宜使用熱電偶等接觸式傳感器。本發明中氣體保護罩7分別與保護氣體進氣管6、排氣管10相連接，在供金屬型材通過的開口處設置有砂封裝置5。氣體保護罩內始終充滿保護氣體，保證型材在加工過程中不被氧化，表面光潔；同時氣體保護罩還對被加工型材起到一定的保溫的作用。實施例1 采用本發明所述道次間電磁感應加熱輥彎成形裝置，成形截面如圖5所示。所使用型材為0T4-1型號的鈦合金型材，成形厚度約為1. 5mm，成形速度為25mm/s。設計感應加熱輥組中感應加熱單元總數為15個。經過矯平的鈦型材進入第一個感應加熱單元時，感應加熱溫度為650°C，其溫度測量裝置使用輻射高溫計作為溫度傳感器；剩余感應加熱單元的感應加熱溫度控制在300 350°C，使用熱電偶型溫度傳感器。鈦型材經過感應加熱輥彎成形之后，由冷卻設備冷卻至室溫并送出氣體保護罩進行切斷等后續工序。輥彎成形后得到如圖5所示截面形狀的鈦型材。實施例2 采用道次間電磁感應加熱輥彎成形裝置，成形截面如圖5所示。所使用型材為446 鐵素體不銹鋼，成形厚度約為1.5mm，成形速度為25mm/s。設計感應加熱輥組中感應加熱單元總數為15個。經過矯平的鈦型材進入第一個感應加熱單元時，感應加熱溫度為950°C， 其溫度測量裝置使用輻射高溫計作為溫度傳感器；剩余感應加熱單元的感應加熱溫度控制在450 500°C，使用熱電偶型溫度傳感器。型材經過感應加熱輥彎成形之后，由冷卻設備冷卻至室溫并送出氣體保護罩進行切斷等后續工序。輥彎成形后得到如圖5所示截面形狀的型材。綜上所述，本發明所述的一種道次間電磁感應加熱輥彎成形方法及其裝置，將加熱裝置分別設置在各個道次間，可以精確地調節型材不同輥彎道次的加熱溫度，更有利于型材的成形，且降低加熱功耗。整套感應加熱系統對軋輥機組的剛度影響小，顯著提高加工過程中整套設備的穩定性。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
1.一種道次間電磁感應加熱輥彎成形裝置，包括感應加熱輥彎成形機、型材冷卻系統、 氣體保護罩等，所述感應加熱輥彎成形機包括開卷機(1)、板帶矯平機(3)、板料導向裝置 (4)、砂封裝置( 、保護氣體進氣管(6)、感應加熱輥組(8)、輥彎成形機架(9)、型材導向裝置(12)、切斷裝置(13)、出料臺(14)；所述型材冷卻系統包括冷卻裝置(11)，設置在感應加熱輥組之后；所述氣體保護罩(7)分別與保護氣體進氣管(6)和保護氣體排氣管(10)聯接，并在型材通過處設置有兩個砂封裝置( 進行密封。
2.采用權利要求1所述的道次間電磁感應加熱輥彎成形方法，其特征在于，在保護氣氛中對相鄰兩輥彎道次間的金屬型材逐次進行感應加熱，由溫度傳感器對型材的加熱溫度進行檢測，并反饋控制感應線圈的功率，被加熱到預定溫度的型材，由軋輥進行輥彎成形。
3.根據權利要求1所述的道次間電磁感應加熱輥彎成形裝置，其特征在于，感應加熱輥彎成形機中的感應加熱輥組是由若干感應加熱單元組成，每個感應加熱單元包括一個感應加熱器、一個溫度測量裝置和一組輥彎成形軋輥。
全文摘要
本發明涉及一種型材道次間電磁感應加熱輥彎成形方法及其裝置，屬于輥彎成形技術及設備領域，用于解決一些難加工材料不易輥彎成型的問題。其特征在于，在保護氣氛中對相鄰兩輥彎道次間的金屬型材進行感應加熱，由溫度傳感器對型材的加熱溫度進行檢測，并反饋控制感應線圈的功率。被加熱到預定溫度的型材由軋輥進行輥彎成形，并由冷卻裝置對輥彎成形完畢的型材進行冷卻。對金屬型材進行的加熱、輥彎和冷卻過程是在保護氣氛中進行的，送出氣體保護罩的型材按照設定的長度進行裁剪、堆垛。經感應加熱處理過的金屬型材成形性好，機械性能優良。
文檔編號B21D5/14GK102527786SQ20121000489
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者王世鵬, 韓飛 申請人:北方工業大學