《一种超高强度精密矩形管成型方法及装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种超高强度精密矩形管成型方法及装置.pdf（8页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104249090 A (43)申请公布日 2014.12.31 C N 1 0 4 2 4 9 0 9 0 A (21)申请号 201410477990.8 (22)申请日 2014.09.18 B21C 37/15(2006.01) (71)申请人北京科技大学 地址 100083 北京市海淀区学院路30号 (72)发明人韩静涛 彭雪锋 马越峰 晏培杰 李丹阳 陈强 (74)专利代理机构北京市广友专利事务所有限 责任公司 11237 代理人张仲波 (54) 发明名称 一种超高强度精密矩形管成型方法及装置 (57) 摘要 本发明提供一种超高强度精密矩形管成型方 法和装。
2、置，所述方法依次包括以下步骤：步骤一， 取大圆角半径的预成型矩形管，通过加热治具对 其四个圆角部位进行局部加热至预设温度；步骤 二，将加热至预设温度的预成型矩形管进行第一 道精整孔型辊弯工序轧制成小圆角半径的预精整 矩形管；步骤三，将预精整矩形管进行第二道精 整孔型辊弯工序轧制成近尖角的精密矩形管。与 传统辊弯成型工艺相比，本发明的热辊弯成型技 术专注于高强度钢或超高强度钢的应用，有着明 显的技术领先优势和广泛的应用范围；与热冲压 相比，热辊弯成型工艺成型速率快、材料利用率高 和成型性能好；该工艺能够生产近尖角矩形管且 性能良好。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 。
3、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104249090 A CN 104249090 A 1/1页 2 1.一种超高强度精密矩形管成型方法，其特征在于，依次包括以下步骤： 步骤一，取大圆角半径的预成型矩形管，通过加热治具对其四个圆角部位进行局部加 热至预设温度； 步骤二，将加热至预设温度的预成型矩形管进行第一道精整孔型辊弯工序轧制成小圆 角半径的预精整矩形管； 步骤三，将预精整矩形管进行第二道精整孔型辊弯工序轧制成近尖角的精密矩形管。 2.根据权利要求1所述的超高强度精密矩形管成型方法，其特征在于，步骤一中。
4、，所述 预设温度为600-950。 3.根据权利要求1所述的超高强度精密矩形管成型方法，其特征在于，所述第一辊弯 机比所述第二辊弯机的辊径大1-5mm。 4.根据权利要求1所述的超高强度精密矩形管成型方法，其特征在于，步骤一中，所述 加热治具包括一感应加热线圈，所述感应线圈呈圈状环设于矩形管外周圈，并在对应矩形 管的四个圆角部位处设有向圆角部位靠近的迫近结构。 5.一种超高强度精密矩形管成型装置，其特征在于，包括间隔设置的第一辊弯机和第 二辊弯机，所述第一辊弯机上设有测温仪及自动反馈系统，所述第一辊弯机前设有感应线 圈，所述感应线圈分别连接感应加热控制柜和自动反馈系统，所述自动反馈系统比较预设。
5、 温度与测温仪的温度并通过感应加热控制柜自动控制感应线圈对矩形管进行加热。 6.根据权利要求5所述的超高强度精密矩形管成型装置，其特征在于，所述感应线圈 呈圈状环设于矩形管外周圈，并在对应矩形管的四个圆角部位处设有向圆角部位靠近的迫 近结构。 7.根据权利要求5所述的超高强度精密矩形管成型装置，其特征在于，还包括多个导 向辊，用以对矩形管进行导向。 8.根据权利要求5所述的超高强度精密矩形管成型装置，其特征在于，还包括一冷却 装置，设于第二辊弯机后，用以对矩形管进行冷却降温。 权 利 要 求 书CN 104249090 A 1/4页 3 一种超高强度精密矩形管成型方法及装置 技术领域 0001。
6、 本发明涉及局部加热辊弯成型技术领域，特别是指一种超高强度精密矩形管成型 方法及装置。 背景技术 0002 为满足日益严格的汽车轻量化、碰撞安全性能和废气排放量的限制要求，除了利 用轻量化材料例如Al、Mg和聚合物外，超高强度钢在汽车工业中的应用也越来越广泛。在 国外主流汽车车身的制造中，以超高强度钢替代普通强度钢是现代汽车零部件发展的一个 方向。 0003 以汽车主要结构件-矩形管为例，在其主要制备工艺中，辊弯成型工艺具有更高 的成型能力和优点，其生产速度快、成本低，材料利用率高，对于某些闭口型钢的结构件，辊 弯成型工艺具有其他工艺不可替代的优势。但是超高强度钢在常温下屈服强度高，所需辊 弯。
7、成型力较大，对辊弯设备的成型能力要求高；其回弹量较大，产品的尺寸精度难以保证； 同时其屈强比高，即成型区间相对较小，尤其是精密矩形管小圆角半径的成型，很容易产生 开裂。所以采用传统辊弯成型工艺生产超高强度精密矩形管几乎无法完成。 发明内容 0004 本发明要解决的技术问题是提供一种超高强度精密矩形管成型方法及装置，以解 决现有技术的辊弯成型工艺无法生产超高强度精密矩形管的问题。 0005 为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种超高强度精密矩形管成型方法，依 次包括以下步骤： 0006 步骤一，取大圆角半径的预成型矩形管，通过加热治具对其四个圆角部位进行局 部加热至预设温度； 0007 步骤二。
8、，将加热至预设温度的预成型矩形管进行第一道精整孔型辊弯工序轧制成 小圆角半径的预精整矩形管； 0008 步骤三，将预精整矩形管进行第二道精整孔型辊弯工序轧制成近尖角的精密矩形 管。 0009 其中，步骤一中，所述预设温度为600-950。 0010 其中，所述第一辊弯机比所述第二辊弯机的辊径大1-5mm。 0011 其中，步骤一中，所述加热治具包括一感应加热线圈，所述感应线圈呈圈状环设于 矩形管外周圈，并在对应矩形管的四个圆角部位处设有向圆角部位靠近的迫近结构。 0012 为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种超高强度精密矩形管成型装置， 包括间隔设置的第一辊弯机和第二辊弯机，所述第一辊弯。
9、机上设有测温仪及自动反馈系 统，所述第一辊弯机前设有感应线圈，所述感应线圈分别连接感应加热控制柜和自动反馈 系统，所述自动反馈系统比较预设温度与测温仪的温度并通过感应加热控制柜自动控制感 应线圈对矩形管进行加热。 说 明 书CN 104249090 A 2/4页 4 0013 其中，所述感应线圈呈圈状环设于矩形管外周圈，并在对应矩形管的四个圆角部 位处设有向圆角部位靠近的迫近结构。 0014 其中，还包括多个导向辊，用以对矩形管进行导向。 0015 其中，还包括一冷却装置，设于第二辊弯机后，用以对矩形管进行冷却降温。 0016 本发明的上述技术方案的有益效果如下： 0017 (1)与传统辊弯成。
10、型工艺相比，本发明的热辊弯成型技术专注于高强度钢或超高 强度钢的应用，有着明显的技术领先优势和广泛的应用范围；与热冲压相比，热辊弯成型工 艺成型速率快、材料利用率高和成型性能好；热辊弯成型工艺降低了对设备的要求，延长了 设备的寿命。 0018 (2)本发明局部感应加热技术不仅能够准确实现圆角部位的加热，减小残余应力， 防止加工硬化，而且对其余母材几乎没有影响，保证原材料的强度；相对于整体加热来说， 局部加热技术加热速度快，热效率高，成本低。 0019 (3)本发明引入热矫直系统，合理利用余热，降低了矫直张力，省去了传统辊弯成 型工艺中的土耳其头，降低成本，提高了产品尺寸精度。 附图说明 002。
11、0 图1为本发明实施例的超高强度精密矩形管成型装置的结构示意图； 0021 图2为本发明实施例的预成型矩形管、预精整矩形管以及精密矩形管的对比图； 0022 图3为本发明实施例的热精整矫直原理示意图； 0023 图4a为本发明实施例的加热治具的结构示意图一； 0024 图4b为本发明实施例的加热治具的结构示意图二。 0025 主要元件符号说明 0026 1：感应加热控制柜； 0027 2：第一辊弯机； 0028 3：矩形管； 0029 4：上下轧辊和侧辊； 0030 5：第二辊弯机； 0031 6：导向辊； 0032 7：冷却装置； 0033 8：自动反馈系统； 0034 9：感应线圈。 具体。
12、实施方式 ： 0035 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。 0036 本发明针对现有技术的辊弯成型工艺无法生产超高强度精密矩形管的问题，提供 一种超高强度精密矩形管成型方法及装置。 0037 如图2所示的，本发明实施例提供的一种超高强度精密矩形管成型方法，依次包 括以下步骤： 说 明 书CN 104249090 A 3/4页 5 0038 步骤一，由传统冷弯工艺将超高度钢板料预弯成圆角半径较大的矩形管，取大圆 角半径的预成型矩形管，通过加热治具对其四个圆角部位进行局部加热至预设温度，所述 预设温度为600-950，所述加热治具包括一感。
13、应加热线圈，所述感应线圈呈圈状环设 于矩形管外周圈，并在对应矩形管的四个圆角部位处设有向圆角部位靠近的迫近结构； 0039 步骤二，将加热至预设温度的预成型矩形管进行第一道精整孔型辊弯工序轧制成 小圆角半径的预精整矩形管； 0040 步骤三，将预精整矩形管进行第二道精整孔型辊弯工序轧制成近尖角的精密矩形 管； 0041 所述第一道精整孔型辊弯工序的第一辊弯机与所述第二道精整孔型辊弯工序的 第二辊弯机间隔设置，所述第一辊弯机比所述第二辊弯机的辊径大1-5mm。 0042 如图1所示，为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种超高强度精密矩形 管成型装置，包括间隔设置的第一辊弯机2和第二辊弯机5，。
14、所述第一辊弯机2上设有测温 仪及自动反馈系统8，所述第一辊弯机2前设有感应线圈9，所述感应线圈9分别连接感应 加热控制柜1和自动反馈系统，所述自动反馈系统比较预设温度与测温仪的温度并通过感 应加热控制柜1自动控制感应线圈9对矩形管3进行加热；还包括多个导向辊6，用以对矩 形管3进行导向；还包括一冷却装置7，设于第二辊弯机5后，用以对矩形管3进行冷却降 温。 0043 所述第一辊弯机和第二辊弯机均有上下轧辊和侧辊4组成。 0044 如图4a和图4b所示，所述感应线圈9呈圈状环设于矩形管3外周圈，并在对应矩 形管3四个圆角部位处设有向圆角部位靠近的迫近结构。 0045 本发明第一机架是将预成型矩形。
15、管平稳的输送进感应线圈，防止预成型矩形管与 感应线圈接触，形成短路；接着进入特指的感应线圈，矩形管的四个圆角部位被加热到预定 的温度，由测温仪及自动反馈系统保证加热温度的恒定；再进入精整轧辊，矩形管受到四向 挤压力，由于圆角受到温度的影响，屈服强度低于不受温度影响的母材，挤压力传递到弯角 处，发生塑形形变，圆角半径减小；圆角在经过大形变后，往往会受到非均匀的残余应力，造 成扭曲、侧弯、纵向弯曲等冗余变形。如图3所示，本发明提供了一种热张力矫直系统，其原 理在于，利用两道次间的辊径差造成的速度差，在两道次间产生一定的张力作用，再结合热 精整后的余热，使得在矩形管两端受到高于材料屈服强度、低于材料。
16、抗拉强度的热张力作 用，从而消除了热精整后的扭曲、翘曲等冗余形变。 0046 本发明的局部感应加热系统中，通过该发明自制特定的感应线圈，能够准确加热 矩形管的四个圆角部位，而避开其他平面母材不受影响。还配置了自动反馈温度调节系统， 该系统通过温度测量仪，捕捉成型前的温度反馈给感应加热系统，若测得温度在成型温度 区间内，则保持当前功率；若不在，则迅速升高或降低功率来调节适合的成型温度，从而保 证加热温度的恒定。 0047 实施例一 0048 1)将超高强度钢板预弯成圆角半径R8的预成型矩形管，尺寸 40.040.02.0mm；2)以进给速度10m/min，将预成型矩形管圆角部位迅速加热到600；。
17、 3)经热挤压、精整矫直后，获得尺寸为38.538.52.0mm、圆角半径R4.0和尺寸精度 为0.1mm的精密矩形管。经质量检测，该精密矩形管加工硬化现象减轻，残余应力减小，延 说 明 书CN 104249090 A 4/4页 6 伸率得到了改善。 0049 实施例2 0050 1)将超高强度钢板预弯成圆角半径R8的预成型矩形管，尺寸 40.040.02.0mm；2)以进给速度15m/min，将预成型矩形管圆角部位迅速加热到650； 3)经热挤压、精整矫直后，获得尺寸为38.038.02.0mm、圆角半径R2.0和尺寸精度 为0.1mm的精密矩形管。经质量检测，该精密矩形管加工硬化现象减轻，。
18、残余应力减小，延 伸率得到了改善。 0051 本发明的上述技术方案的有益效果如下： 0052 (1)与传统辊弯成型工艺相比，本发明的热辊弯成型技术专注于高强度钢或超高 强度钢的应用，有着明显的技术领先优势和广泛的应用范围；与热冲压相比，热辊弯成型工 艺成型速率快、材料利用率高和成型性能好；热辊弯成型工艺降低了对设备的要求，延长了 设备的寿命。 0053 (2)本发明局部感应加热技术不仅能够准确实现圆角部位的加热，减小残余应力， 防止加工硬化，而且对其余母材几乎没有影响，保证原材料的强度；相对于整体加热来说， 局部加热技术加热速度快，热效率高，成本低。 0054 (3)本发明引入热矫直系统，合理利用余热，降低了矫直张力，省去了传统辊弯成 型工艺中的土耳其头，降低成本，提高了产品尺寸精度。 0055 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。 说 明 书CN 104249090 A 1/2页 7 图1 图2 图3 图4a 说 明 书 附 图CN 104249090 A 2/2页 8 图4b 说 明 书 附 图CN 104249090 A 。