辊轧冷弯成形工艺的产品制造技术

本发明专利技术为一种利用横向剪切变形使板材上局部纵向延伸区域轧薄而无纵向变形的冷弯成形工艺，以制得低应力处薄、而高应力处厚的压延构件以提高产品材料利用率。为使材料上某区域在剪切力的作用下产生变形，板材上该纵向延伸的区域被轧薄。施加的压力作用在带材长度的法向平面内以避免该带材产生纵向拉伸的产品例如龙骨。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及冷轧成形金属带材，具体地说是用冷连轧工艺生产金属带材的方法。用这种工艺使金属带材纵向变薄，横向间隔区域形成不同厚度，并用该种带材制得的产品。许多压延型材都是由辊轧成形为所需截面的金属板材制成的。例如吊顶用龙骨，锚固件和瓦垅板，但并不局限于这些。另外在许多场合下，型材的用途在于如果能使金属在型材内特定位置处聚积，那么就可以更有效地利用成形型材的材料。例如龙骨通常是一边带承重骨架而另一边有下翼缘。骨架和下翼缘由中间的腹板相连。在这种T型构件结构中，骨架和下翼缘起主要的结构强度作用，而腹板几乎不起结构强度作用，其主要功能就是使骨架与下翼缘保持间距。因此如将腹板厚度减小，而使成形龙骨的金属聚积在构件的两端即骨架和下翼缘处，那么龙骨的金属材料就得以进一步的充分利用。授于本专利技术受让人的美国专利证书专利号No.4，206，578描述了一种将材料聚积在两端的龙骨以及由此而产生的效益，摘编于此供参考。此外，若以相似的方式使金属锚固件和槽钢上腹板的厚度相对其两侧的厚度有所减小的话也会使材料得到有效地利用。同样在多数情况下，瓦垅板上薄薄的连接腹板使其材料得以有效地利用。一般来说，在过去将带材冷轧成在纵向指定的区域内厚度变薄而其它区域保持原有厚度的型材是不可能也是做不到的。例如以往工字樑一直是热状态下。即在再结晶温度之上辊轧成的，因此轧制前，成形工字樑的材料具有较高的塑性。其它变截面的型材通常也是在热态下挤压或辊轧成形的。在截面厚度变化的典型冷弯辊轧成形中，薄板带材或板材在两个相对的辊轧中通过，两个辊轧间带材的两面施加压力将其厚度塑性变小。在此常规的辊轧过程中，带材首先在长度方向产生变形，使其长度增加，如果厚度的缩减是在带材的整个宽度上均匀地完成，则不会出现什么问题，因为延伸是在带材整个宽度上均匀发生的。另一方面，在过去若是采用常规的冷轧成形来减少带材某一纵向长度上的厚度同时保持其余纵向长度上厚度不变，那么就会遇到很大的困难。这是因为厚度减小的部分更趋于使带材延展，而厚度未减小或未变薄的部分却要保持不变。这会使得带材发生卷曲和折弯并丧失原有的平整表面。因此，这种工艺方法不能用来生产上述通用的型材。美国专利证书No.4，233，833提出一种采用辊轧成形工艺生产金属带材的方式，使得带材在指定的部位向纵向厚度减小而其它部分保持不变。该专利所专利技术的方法是，带材通过成对的波纹轧辊，同时带材的两边分别被横向地限制在一固定范围内。该方法的目的在于对正在被加工弯折的材料施加一横向的张力。使其横向伸展并厚度减小。该专利进一步叙述了随后的平整工序。人们不相信这一新专利中所述的方法。目前不敢断定此新专利中所述的方法是否有所发展或是已投入工业生产。本专利技术是针对生产各种冷轧金属制品的，这些金属制品要求大大地减少其金属用量而实际上又丝毫不影响其强度和功能。同时本专利技术是针对这些冷轧金属工艺制品的。对某些用途来说，人们希望将金属加热至一低于再结晶温度的选定温度，但本专利技术介绍的工艺过程最好在室温下实施。因此，这里所采用的术语“冷弯成形”或“冷轧”，其含义即是在金属低于再结晶温度进行生产，最好是在室温下生产。本专利技术的主要内容是有关冷轧的一个新原理，该原理使得有可能利用冷轧来生产沿带材纵向延伸方向具有在横向间隔区内不同厚度的金属带材，同时带材不发生卷曲或折弯。这种新工艺方法的特点就在于向带材表面施加一剪切力的工序，该剪切力倾斜于带材表面并基本位于带材长度的法向平面内，因此，该剪切力的纵向分力很小，板材上指定区域在剪切力的作用下，产生剪切变形及相应的金属拉薄，基本上不产生纵向变形;使剪切力沿带钢的长度方向做相对的运动以形成一条纵向变薄的延伸区域，该延伸带区域较带材上邻近的部位为薄。在一特定的最佳所示装置中，在相间隔的工位上沿带材的长度方向，施加剪切力以逐渐将厚度已减小的带域展宽。根据另一所示的特定装置，沿纵向向带钢上横向相邻的限定工位施加剪切力，以成形第一条变薄区或变薄带，然后隔过一条与第一条变薄带相邻的未变薄带，再以同样的方式施加剪切力，成形出一条被隔过的长条区横向间隔开的第二条变薄带，重复这种间隔轧制的过程直至获得所需变薄带的总宽度。该装置所成形的两条或两条以上的互相间连的变薄区被一相当窄的未变薄带所间隔。在两个图示的装置中，变形力来自迥转的胎轴和迥转的压辊，压辊是用来沿狭窄的轧制变形区向带钢施压变形力的。该变形区的延伸方向与带材的长度方向一致，由于变形区的长度大大超过其宽度，因而胎轴和压辊的摩擦力限制了金属的纵向流动使得金属基本上沿流动阻力最小的横向流动。另外，在两个装置中，金属被限定在变形区的一侧边内，以限制其流向该侧边，并使几乎所有的横向流动都向另一侧方向发生。在该特定最佳所示装置中，施加在相间工位上的剪切力与带材表面倾斜成一角度，该角度在各相间工位上为一常数，同时控制剪切力的大小，最好使带材厚度被剪切变形至一最小厚度，使该厚度等于带材原厚度与该倾角正弦之积，已经发现，可以通过限制上述的变薄量来减小变薄带材上有害的纵向变形及裂纹，不过在一些例子中，当带材的变薄量显著地超过该正弦值时，亦取得过理想的结果。采用高速冷轧设备可实现上述专利技术的工艺方法，来生产无限长的金属带材。带材压延在长度方向上的各横截面上，某些区段的壁厚保持不变，而某些区段的壁厚大大薄于带材的原厚度。在完成带材剪切变薄过程的同时，带材上纵向的变薄金属材料基本上不产生拉伸变形，因此带材的平直度几乎不受影响。另外采用向带材施加对称的横向力来完成剪切变形及拉薄同时解决了带材的导向问题。根据本专利技术另一内容所提出的新的改进方法，可生产拉伸结构件即通过剪切变形使结构件上应力低的区域变薄而应力高的区域加厚，从而进一步有效利用金属。本专利技术提供了一种制做压延结构件的新方法，该方法使构件上纵向区域在制做过程中被剪切变薄并硬化，从而提高了该种构件的金属利用率。依照本专利技术提供的新方法，可使带有涂层的压延带材上某纵向延伸区域变薄，该方法允许带材上涂层后再行压延，涂层并不损坏。本专利技术提供了一种用金属带材压延的方法，在剪切变形力的作用下，使带材纵向延伸区域变薄。本专利技术提供了一种生产新型龙骨的方法，从而使其腹板处的金属薄于承重骨架和下翼缘处的金属。本专利技术提供了一种新改进的生产锚固件的方法，即通过剪切变形使锚固件的腹板截面变薄以使锚固件上的金属合理分布。本专利技术提供了一种制造新型瓦垅金属结构的方法，使瓦垅面上的壁厚大于腹板处的壁厚。本专利技术提供了一种用来完成上述各工艺方法的新装置。本专利技术的所有内容皆在所附示意图中示明，同时在下面的详细说明中一一叙述。附图说明图1所示为要按本专利技术方法生产的金属拉延带材的透视图。图2所示为一轧机的侧视图，该轧机用来成形图1所示的型材。图3，图4，图5和图6是沿图2中有关截面线剖取的局部剖面示意图，依次地示明图1所示型材的变形过程;图3a是图3所示结构中的局部放大示意图示明施加于金属带材上的剪切力;图7是本专利技术所述的龙骨之剖面图;图7a是图7中龙骨的局部放大剖面图;图8是本专利技术所述的U型槽钢，能用做锚固件;图8a是改进装置的局部剖面示意图，示明用来成形图8所示槽钢的剪切变形;图9是本专利技术所述的H型锚固件的剖面图;图10是本专利技术所述的一段金属瓦垅薄板的剖面;图11是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷弯变形方法的产品，将一原始厚度为Ｔ↓［１］的对应表面的窄长金属薄钢板带材沿纵向变薄，使其上至少一个纵向延伸的条带部分厚度减少，并沿上述带材长度的对应表面施加一反向力，使其达到一予定宽度，其特征为；上述金属带材形成的产品，包括一初始的与该带材至少一个则边相隔的纵向区域和一位于初始纵向区域和带材上至少一侧边之间相互连接的第二纵向区域，该第二纵向区域具有众多狭窄的由剪切变形而形成的横向间隔，厚度减小的条带组成，使得该第二纵向区域的厚度远远小于第一纵向区域的厚度，其宽度大约为上述众多条带宽度之和。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治博索，帕特里克凯利，丹尼斯阿尔瓦雷斯，盖尔索尔，
申请(专利权)人：唐公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]