一种带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法技术

本发明专利技术涉及冷弯成型技术领域，尤其涉及一种带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法。发明专利技术是以成型管的中心线作为轧制中心线在轧辊上经过数道次粗成形过程，直至加工成斜端面的钢带两端最终闭合再轧制中心线上，成型管由底边、外侧腰边、外侧焊接边、内侧焊接边以及内侧腰边围合成型的非对称五边形形状，且其底边与外侧腰边夹角为90°，底边与内侧腰边夹角为90°，外侧腰边与外侧焊接边的夹角和内侧腰边与内侧焊接边的夹角均为钝角且不相等，外侧焊接边和内侧焊接边焊合后形成尖角，成型管的中心线为经过尖角且与成型管底边垂直的线段。能够实现带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的精准成型。

【技术实现步骤摘要】
一种带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法
本专利技术涉及冷弯成型
，尤其涉及一种带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法。
技术介绍
结合图1所示，五边带尖角薄壁冷弯钢管应用于铁道货车车厢的边部支架，其中外侧焊接边3和内侧焊接边4分别与铁道车厢外箱体拼焊，起到支撑车厢作用。结合图2所示，传统的冷弯尖角钢管为普通方矩形带一个尖角的钢管，由于形状简单，易于成形，且由于其尖角面为水平面，挤压焊接质量较易控制，而且外焊缝也易于刨平整。由于五边带尖角薄壁冷弯钢管具有薄壁和非对称形状，导致焊接质量不稳定，难以精整成型，次品率高。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术的目的是提供一种带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法，能够实现带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的精准成型。为实现上述目的，本专利技术所设计的带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法，是以成型管的中心线O-O作为轧制中心线在轧辊上经过数道次粗成形过程，直至加工成斜端面的钢带两端最终闭合再轧制中心线上，然后在接合处经挤压、焊接成型过程形成尖角，再经外焊缝刨削过程、精整过程、矫直过程而完成，所述成型管由底边、外侧腰边、外侧焊接边、内侧焊接边以及内侧腰边围合成型的非对称五边形形状，且其底边与外侧腰边夹角α1为90°，底边与内侧腰边夹角α2为90°，外侧腰边与外侧焊接边的夹角α3和内侧腰边与内侧焊接边的夹角α4均为钝角且不相等，外侧焊接边和内侧焊接边焊合后形成尖角，成型管的中心线O-O为经过尖角且与成型管底边垂直的线段。作为优选方案，所述粗成形过程包括一弯成型工序、二弯成形工序和封闭成型工序，一弯成型工序是经过三道次冷弯对称成型外侧焊接边和内侧焊接边，二弯成型工序是经过四道次冷弯对称成型外侧腰边和内侧腰边，封闭成型是经过三道次封闭成型外侧焊接边、内侧焊接边、外侧腰边和内侧腰边。作为优选方案，成型管的外侧腰边与外侧焊接边的夹角α3为116.7°和内侧腰边与内侧焊接边的夹角α4为135.7°。作为优选方案，所述一弯成型工序是通过轧辊按照内侧焊接边为16°、32°、48°，外侧焊接边为16°、32°、48°的角度将钢管的两侧焊接边经过三道次冷弯对称成型至48°，二弯成型工序是通过轧辊按照16°、32°、48°、64°的角度将钢管的内侧腰边和外侧腰边经过四道次冷弯对称成型至64°，封闭成型是通过轧辊按照78°、86°、90°的角度将钢管的外侧腰边和内侧腰边经过三道次对称成型至90°，同时按照内侧焊接边为38、41.3°、42.3°和外侧焊接边为50°、55.3°、57.3°的角度将钢管的内侧焊接边和外侧焊接边分别经过三道次成型至42.3°和57.3°。作为优选方案，所述一弯成型工序中三道次冷弯成型依次设置14.4±0.5mm、8.8±0.5mm、3.4±0.5mm的下山量；二弯成型工序中四道次冷弯成型依次设置4.6±0.5mm、4±0.5mm、7.2±0.5mm、5.3±0.5mm、的下山量，封闭成型工序中三道次冷弯成型依次设置4±0.5mm1.5±0.5mm、0mm的下山量。作为优选方案，所述一弯成型工序和二弯成型工序中每架次均采用平辊和立辊交替方式，封闭成型工序中采用平辊方式。作为优选方案，所述挤压、焊接成型过程中采用五辊式挤压辊，底部的两个下挤压辊托住钢管的底部，两侧的两个侧挤压辊均为箱型辊分别包住外侧腰边、外侧焊接边、内侧焊接边以及内侧腰边，顶部的上挤压辊的作用于外侧焊接边，经过挤压、焊接成型过程后，底边与外侧腰边夹角α1为90°，底边与内侧腰边夹角α2为90°，外侧腰边与外侧焊接边的夹角α3和内侧腰边与内侧焊接边的夹角α4均对应比成型管小5～7°。作为优选方案，所述外焊缝刨削过程中，利用单弧形刨削刀进行外焊缝刨削，所述单弧形刨削刀的刀片为半径R为15～20mm的弧形刀片，所述单弧形刨削刀共两把，每把单弧形刨削刀的刀耙的倾斜角度β分别与外侧焊接边的倾斜角度和内侧焊接边的倾斜角度一致。作为优选方案，所述精整过程中，采用五架次的定径辊，定径辊包括两个定径上辊、两个定径侧辊和一个定径下辊，第一、第二、第五架次采用均匀变形原则进行整形，每架次单边精整形量均为0.5mm，第三架次的两个定径上辊均采用凸形辊，第四架次的一个定径下辊和两个定径侧辊均采用凸形辊。作为优选方案，所述矫直过程中采用两架次矫直辊对钢管直线度进行矫直整形，矫直辊为由一个矫直下辊、两个矫直侧辊和一个土耳其头辊组成的封闭型矫直辊。与现有冷弯钢管的成型方法相比，本专利技术的带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法具有以下的优点：1，传统方法确定轧制中心线一般以成型管底边的中心为轧制中心线，本申请以经过成型管尖角且与成型管底边垂直的线段为轧制中心线，对应于钢管轧制中心线的各边按设定的成型道次及成型角度粗成形，直至加工成斜端面的钢带两侧端最终闭合在轧制中心线上，使得尖角处焊接及两外焊缝面刨削处于轧机中心位置，便于焊接及刨削的稳定性。2，本专利技术通过优化粗成形道次、每道次的成型角度、回弹角度、下山量的工艺参数使成型管的尺寸、角度值、直线度等质量参数达到标准要求。3，本专利技术在挤压、焊接成型过程中采用五辊式挤压辊，一个上挤压辊挤压，更便于用力压下；两个侧挤压辊与两个下挤压辊均为箱型辊，使钢管在挤压焊接更加稳定；另外，由于钢管具有薄壁回弹大，本专利技术采用上挤压辊、两个侧挤压辊采用挤压角度均小于成品角度的方式，有效降低了外侧焊接边和内侧焊接边的回弹。4，本专利技术在外焊缝刨削过程中，与传统的水平、平直刀片刨削不同，本专利技术两单边分别采用带倾斜角度(与外侧焊接边和内侧焊接边的倾斜角度一致)的单弧形刨削刀进行外焊缝刨削，不仅保证刨除的外毛刺易导出，而且确保了刨削表面的平整光洁。5，本专利技术在精整过程中，采用凸形辊能够更好地对钢管平面度进行整形。附图说明图1为本专利技术中成型管(五边带尖角薄壁冷弯钢管)的截面图；图2为传统四边形带尖角冷弯钢管的截面图；图3为本专利技术中薄壁冷弯钢管的粗成形辊花图；图4为本专利技术中薄壁冷弯钢管的粗成形工艺图；图5为本专利技术中薄壁冷弯钢管在粗成形过程中利用平辊辊压示意图；图6为本专利技术中薄壁冷弯钢管在粗成形过程中利用立辊辊压示意图；图7为本专利技术中薄壁冷弯钢管粗成形过程下山工艺图；图8为本专利技术中粗成形后的薄壁冷弯钢管进行挤压、焊接过程的辊压示意图；图9为本专利技术中挤压、焊接后的薄壁冷弯钢管进行外焊缝刨削过程的刨削示意图；图10为图9中刨削刀的刀片的结构示意图；图11为本专利技术中外焊缝刨削后的薄壁冷弯钢管进行精整过程中五架次的精整示意图；图12为本专利技术中精整后的薄壁冷弯钢管进行矫直过程的矫直示意图；图中各部件标号如下：成型管的中心线O-O、底边1、外侧腰边2、外侧焊接边3、内侧焊接边4、内侧腰边5、尖角6、下平辊11、两个下侧辊12、两个上辊13、两个下侧立辊21、两个上侧立辊22、下挤压辊31、侧挤压辊32、上挤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法，是以成型管的中心线O-O作为轧制中心线在轧辊上经过数道次粗成形过程，直至加工成斜端面的钢带两端最终闭合再轧制中心线上，然后在接合处经挤压、焊接成型过程形成尖角(6)，再经外焊缝刨削过程、精整过程、矫直过程而完成，其特征在于，所述成型管由底边(1)、外侧腰边(2)、外侧焊接边(3)、内侧焊接边(4)以及内侧腰边(5)围合成型的非对称五边形形状，且其底边(1)与外侧腰边(2)夹角α1为90°，底边(1)与内侧腰边(5)夹角α2为90°，外侧腰边与外侧焊接边(3)的夹角α3和内侧腰边(5)与内侧焊接边(4)的夹角α4均为钝角且不相等，外侧焊接边(3)和内侧焊接边(4)焊合后形成尖角(6)，成型管的中心线O-O为经过尖角(6)且与成型管底边(1)垂直的线段。/n

【技术特征摘要】
1.一种带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法，是以成型管的中心线O-O作为轧制中心线在轧辊上经过数道次粗成形过程，直至加工成斜端面的钢带两端最终闭合再轧制中心线上，然后在接合处经挤压、焊接成型过程形成尖角(6)，再经外焊缝刨削过程、精整过程、矫直过程而完成，其特征在于，所述成型管由底边(1)、外侧腰边(2)、外侧焊接边(3)、内侧焊接边(4)以及内侧腰边(5)围合成型的非对称五边形形状，且其底边(1)与外侧腰边(2)夹角α1为90°，底边(1)与内侧腰边(5)夹角α2为90°，外侧腰边与外侧焊接边(3)的夹角α3和内侧腰边(5)与内侧焊接边(4)的夹角α4均为钝角且不相等，外侧焊接边(3)和内侧焊接边(4)焊合后形成尖角(6)，成型管的中心线O-O为经过尖角(6)且与成型管底边(1)垂直的线段。


2.根据权利要求1所述的带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法，其特征在于，所述粗成形过程包括一弯成型工序、二弯成形工序和封闭成型工序，一弯成型工序是经过三道次冷弯对称成型外侧焊接边(3)和内侧焊接边(4)，二弯成型工序是经过四道次冷弯对称成型外侧腰边(2)和内侧腰边(5)，封闭成型是经过三道次封闭成型外侧焊接边(3)、内侧焊接边(4)、外侧腰边(2)和内侧腰边(5)。


3.根据权利要求1所述的带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法，其特征在于，成型管的外侧腰边(2)与外侧焊接边(3)的夹角α3为116.7°和内侧腰边(5)与内侧焊接边(4)的夹角α4为135.7°。


4.根据权利要求3所述的带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法，其特征在于，所述一弯成型工序是通过轧辊按照内侧焊接边(4)为16°、32°、48°，外侧焊接边(3)为16°、32°、48°的角度将钢管的两侧焊接边经过三道次冷弯对称成型至48°，二弯成型工序是通过轧辊按照16°、32°、48°、64°的角度将钢管的内侧腰边(5)和外侧腰边(2)经过四道次冷弯对称成型至64°，封闭成型是通过轧辊按照78°、86°、90°的角度将钢管的外侧腰边(2)和内侧腰边(5)经过三道次对称成型至90°，同时按照内侧焊接边(4)为38、41.3°、42.3°和外侧焊接边(3)为50°、55.3°、57.3°的角度将钢管的内侧焊接边(4)和外侧焊接边(3)分别经过三道次成型至42.3°和57.3°。


5.根据权利要求4所述的带尖角非对称五边形薄壁冷弯钢管的成型方法，其特征在于，所述一弯成型工序...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱成松，阮建刚，盛珍剑，万业成，张尧，魏鹏，雷浩，段军科，梁诚，
申请(专利权)人：武汉钢铁江北集团冷弯型钢有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42