热轧梁的制造方法及其制造装置制造方法及图纸

制造一条具有翼缘（２４）和连接所述翼缘的腹板（２６）的整体金属梁的方法，该梁由加热的金属工件（２０）热轧成型为一条具有翼缘并有延伸于其间的腹板的整体梁，其中腹板被加热至成型温度，而翼缘基本上未被加热，然后腹板通过至少一组金属成型模具组（１６）进行加工。该方法还包括在腹板上冲切出开口（２８）、在开口周围成型出唇边（３０）、从开口处的腹板弃除部分上成型出副产品件（５２），还要对环绕开口处的唇边（３０）进行热锻。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热轧金属梁及这种梁的制造方法，特别是这种热轧梁具有翼缘和联接翼缘的腹板且其中腹板具有的预定的第二厚度小于翼缘所具有的预定的第一厚度并在腹板上作出开口，并涉及用于锻压该梁的一部分或冷锻其它金属元件的锻压模。通常热轧金属梁是用钢材制造的，但也可以采用其它金属。这种梁用于承载负荷并具有多种形式。在大多数情况下它们具有一对彼此隔开的翼缘并由腹板将它们连结在一起。通常这种梁的截面为工字形或C字形和一些更复杂的形状。这种梁可以用于各种建筑结构、载重汽车、道路及桥梁结构件。许多这种应用中都希望所制得的梁具有最大的强度并减小其所用金属量。例如在建筑物中使用许多的梁，这样就可以减低建筑物的总重量。特别地一种称作“堞腹”梁具有许多的这类优点。这种梁通过由热轧实腹工字梁形成。然后沿工字梁的腹板中部切成大体上曲折形状，切成两半的梁再在曲折部的顶尖处彼此再对焊起来。这些曲折部在相接的顶尖之间形成开口，例如在美国专利4894898中所述的(专利技术人P.A.Walker)。所制成的堞腹梁的腹板部的高度比其原生梁有显著的增加，但翼缘部分没有变化。这种梁的承载能力比原生实工字梁有所增加而不需再附加任何金属，所以与实工字梁相比在重量上没有增加。堞腹梁的优点还在于提供了穿过其梁腹板的开口，这样就可以实现梁本身的辅助工作。很明显在使用通常的实腹梁时没有这种可能。但很明显地制造下述的梁的方法也是人们很想找到的，即具有通过腹板的开孔，又可免除费钱费时的切割与焊接操作，也不需要修整梁的端部。如果可以热轧出一种梁，其翼缘为标准厚度，而腹板的厚度显著地薄于标准的或通常梁的腹板厚度，同时克服腹板变形的问题，就可明显地降低这类梁的制造成本而不会相应地降低其性能。在前文的概述中并参照堞腹梁的制法可以理解对于堞腹梁的需求仅是对热轧梁的需求的一小部分。当将这种改进梁与通常的梁相比较时上述的优点意味它可以占据市场的最大部分，这是非常可观的。同时它还意味着在这种梁的制造业中的一个重大的突破。为了达到前述的目的，本专利技术包括了一个制造热轧梁的方法，该梁带有具有第一预定厚度的翼缘和在翼缘间延伸的腹板，该梁在热轧机上进行初步的热轧使其具有连续的翼缘的梁件并同样地在其间由腹板加以联结且上述翼缘具有预定的第一厚度而腹板具有小于上述第一厚度的预定的第二厚度。然后上述梁件被冷却。本专利技术还包括下述步骤，即再加热上述梁元件到500℃至1200℃这一范围之间并使其被加热的梁件通过一台金属成形压力机。上述压力机进行一些重复的动作在腹板上穿出一系列彼此具有间隔的开口并同时对腹板的保留部分进行热压成形的矫正变形，最后将上述梁件冷却。本专利技术的进一步的有益特征包括环绕上述开口成形出唇边，这些唇边相对于所述腹板平面构成一个角度。本专利技术的进一步特征还包括在梁被再次加热时所需的热量被集中在腹板上使其温度升高而使上述翼缘仍处于温度较低的状态下。本专利技术的进一步的特征还包括邻近于上述腹板的开口处形成一些刻缺。本专利技术的进一步的特征还包括对开口内的腹板弃除部分在除去它们之前或过程中进行成形加工从弃除部分中得到副产品，然后再将腹板的弃除部分的余留部分如前所述地切去来得到开口。本专利技术的进一步的特征还包括环绕所述开口的唇边被加以热锻以增加它们的厚度并在某些情况下也增加它们相对于腹板平面的角度。本专利技术具有的各种新颖的特征在所附的并构成本公开文件的一部分的权利要求中更为精确地加以指出。为了更好地理解本专利技术及其运行的优越性及在其使用过程中所达到的特定的目的起见，将通过附图与详述对在本专利技术优选实施例进行图示阐述。附图说明图1是本专利技术的制造梁设备的简略框图；图2是将已知的金属梁转变成本专利技术的梁的加工顺序步骤示意简图；图3是本专利技术在第一加工步骤时梁实施例的端视图；图4是梁的腹板中的开口成形步骤分步示意图；图5是图4中的梁按5-5线的截面图；图5a所示梁与图5类似，但开口不具有唇边；图6a与6b在对梁的腹板进行开口同时成形附加价值的产品的步骤顺序的分步示意图；图7是加热梁的腹板而不加热翼缘时所用的一种设备形状的简略透视图8是图7按8-8线的截面图；图9是用于成形开口，翼缘和平整腹板的典型的模具组的截面图，示出其开模状态；图10是图9的模具组在合模状态时的截面图；图11是用于锻压环绕开口的唇边与图9相对应的模具组的另一实例的截面图，示出其第一部分闭合位置。图12是图11所示另一模具组合模以锻压与加厚唇边时的截面图；图13是图11的细节的放大截面图；图14是图12的细节的放大截面图；图15是带有热锻腹板与唇边的由图11与12的模具成形的梁的截面图。首先参照图1，该图是表示用于实现本专利技术的加工设备的示意图。该设备包括以标号(10)指出其总体的用于生产热轧梁的热轧机、用于冷却梁的贮存工位(12)、用于再次加热梁的加热室(14)、以及用于成形梁的腹板的金属成形压力机。为了下述的用途可以随意地再增设若干压力机(未示出)。现参照图1与2，参照梁体在工艺过程中的不同阶段的形状来对其工艺步骤进行描述。以标号(20)指示一段典型的金属型材或坯料，其横截面通常是扁长方形的，或在某些情况是“狗骨”形的，并处于高温状态，例如在黑色金属的情况下其温度是处于500℃至1200℃之间的范围内。但是其它的金属和金属合金也可以在改变了的温度下进行热轧。当型材(20)通过热轧机生产线(10)时它成形为所希望的梁的形状，如图中标号(22)所示的标准的工字梁，当然仅仅是作为一个例子而不用来限定任一特定的形状。在许多情况下，在许多热轧机中的梁体是首先在一个方向上轧制然后在另一个方向上轧制，从而它沿生产线作多次的往复轧制。成品梁随后在上述的冷却工位(12)处被冷却。可以看到(在图3中)工字梁的截面上限定了两个具有预定的第一厚度的翼缘(24-24)与连接两个翼缘的具有第二厚度腹板(26)。可以看出腹板的厚度显然小于翼缘的厚度，并且当梁体冷却后腹板可能会呈现出某种程度的畸变(未示出)。然后对工字梁(22)进行再次地加热，例如在加热室(14)中(在下面描述)。按前面所说明的，加热室(14)最好设计成热量被聚集辐射到腹板上对其进行加热而最大程度地减小翼缘的升温。这是本专利技术的很重要的特征，在此描述过程中这一点会变得很明白。腹板将被加热至“热成形”温度，一般应在500℃至1200℃之间。从加热室送出的在图2中以标号(22A)所指示的带被加热的腹板的工字梁再通过一个或多个金属成形压力机(16)制作成成品梁(32)，例如可以是腹板上带有具有与腹板平面成一角度的唇边(30)(见图4)的开口(28)的梁，其唇边围住开口。在大多数情况下梁上的开口(28)由唇边(30)所环绕以使腹板具有最大的强度。但在某些情况下也可以想象到开口可以不带有唇边。图5a中所示的截面所表示出的即是无唇边的开口的梁。在图5a或与图5对应的部位所注的标号亦于图5相同，但附加后缀a。在压力机中采用的模具设计(图9和图10)可成形腹板但不触及翼缘的形式。但通常地图中所示实施例中的模具设计成可以在加热的腹板上冲出一个(或两个)开口。环绕开口的唇边最好也同时形成。最好模具具有环绕冲头成形部分的平成形平面以通过后者使腹板上开口的周围部分变得平坦来矫正在热轧及后续的梁体冷却工序中由于腹板的厚度薄于翼缘的厚度而产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造一条具有翼缘（２４）和连接所述翼缘的腹板（２６）的整体金属梁（２２）的方法，该梁由加热的金属工件（２０）热轧成成为一条具有翼缘并有延伸于其间的腹板的整体梁。该翼缘具有预定的第一厚度而该腹板具有小于上述第一厚度的预定的第二厚度，其特征是包括下述步骤：加热上述腹板（２６）至热成形温度；使加热的腹板（２６）通过至少一组金属成形模具组（１６）以在上述腹板中形成开口（２８）并由平面夹紧模部分对腹板加以整平；在不对翼缘（２４）进行加工的条件下重复地朝向腹板（２６）闭合上述 至少一组模具组以在腹板（２６）内成形开口（２８）；以及夹紧腹板（２６）以使其环绕上述开口（２８）的腹板（２６）平整。

【技术特征摘要】
CA 1993-11-12 2,103,0021.制造一条具有翼缘(24)和连接所述翼缘的腹板(26)的整体金属梁(22)的方法，该梁由加热的金属工件(20)热轧成成为一条具有翼缘并有延伸于其间的腹板的整体梁。该翼缘具有预定的第一厚度而该腹板具有小于上述第一厚度的预定的第二厚度，其特征是包括下述步骤加热上述腹板(26)至热成形温度；使加热的腹板(26)通过至少一组金属成形模具组(16)以在上述腹板中形成开口(28)并由平面夹紧模部分对腹板加以整平；在不对翼缘(24)进行加工的条件下重复地朝向腹板(26)闭合上述至少一组模具组以在腹板(26)内成形开口(28)；以及夹紧腹板(26)以使其环绕上述开口(28)的腹板(26)平整。2.如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于把上述至少一组模具组(16)合拢在腹板(26)的步骤，在环绕开口(28)的周围形成与腹板成一角度的唇边(30)。3.如权利要求2所述的制造梁的方法，其特征在于上述开口(28)基本上为具有圆角的三角形形状并交替地指向所述梁的相对翼缘(24)，上述开口在它们之间限定出大致上从腹板一侧斜行至另一侧的斜撑部分(38)，所述唇边(30)沿上述斜撑的每一侧延伸给出相同的基本上呈凹槽形的横截面。4.如权利要求3所述的制造梁的方法，其特征在于包括在所述腹板中每一斜撑部分(38)的每一端处成形基本上呈三角形的刻缺(40)的步骤。5.如权利要求4所述的制造梁的方法，其特征在于上述基本呈三角形的刻缺(40)具有平行于翼缘(24)的直线边(42)和平行于相邻开口(28)的一边的又一直线边(42)以及邻接于上述邻接开口圆角(34)的曲线边(44)，由此限定出位于上述三角形刻缺(40)的每一侧分开的斜撑根部(46、48)。6.如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于腹板(26)被加热时保持翼缘(24)处于一减低的温度状态，以便利于在所述腹板通过上述至少一组金属成形模(16)时对所述梁进行操纵并利于所述腹板(26)的冲孔。7.如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于上述梁为工字梁，用时板(26)高度约为400mm而其中翼缘(24)的厚度在约8至9mm之间，腹板(26)厚度约在3至4mm之间。8.如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于腹板(26)的高度约为600mm而其中翼缘(24)厚度在11至12mm之间而腹板(26)厚度在4至5mm之间。9.如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于腹板(26)的高度约为800mm而其中翼缘(24)厚度在约38与39mm之间而腹板(26)厚度在约5与6mm之间。10.如权利要求1所述的制造梁的方法，其特征在于腹板(26)的高度约为1000mm而其中翼缘(24)厚度在约21与22mm之间而腹板(26)厚度在约6与7mm之间。11.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧内斯特罗伯特博德纳尔，
申请(专利权)人：欧内斯特罗伯特博德纳尔，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]