一种闭口冷弯型钢的成型与焊接工艺 【技术领域】
本发明涉及冷弯成型技术领域，尤其涉及一种闭口冷弯型钢的成型与焊接工艺。
背景技术
冷弯成型(cold roll forming)是指在室温的条件下，用多对具有特定轮廓的轧辊，使金属板带在沿纵向直线运动的同时不断地进行横向弯曲，直到加工成用户所需要的、具有特定断面形状的型材，而在加工过程中不改变其金属板带厚度的一种板金属深加工工艺。冷弯成型又称作辊弯成型。用冷弯成型工艺加工出来的型材称为冷弯型钢。根据其截面是否封闭，冷弯型钢又分为开口冷弯型钢、半闭口冷弯型钢和闭口冷弯型钢三种不同类型。
目前，焊接的闭口冷弯型钢的成型方式主要有两种：第一种方式是先成型成圆管，焊接后再成型为最终的异型截面的闭口冷弯型钢；第二种方式是先成型为异型截面的冷弯型钢，然后焊接最终成为闭口的冷弯型钢。采用第一种方式成型时，焊接过程稳定性好，焊接质量容易控制，但是焊接后的成型均为“空弯”，型材的尺寸和形状难以控制。采用第二种方式成型时，由于大多数圆角都是通过“实弯”来成型的，因而成型质量较好，尺寸容易控制，适合于较复杂异型截面的成型；但是，与圆管不同，异型材截面中往往具有小半径圆弧，这些小半径圆弧是受力的薄弱环节，加上型腔内部又无任何支撑，异型材边腿的抗变形能力较弱，在焊接挤压时往往容易产生变形，造成异型材边腿向内坍塌，或材料向圆角部位堆积，因而焊接过程不易控制，这是当前生产复杂异型截面的一个难题。
【发明内容】
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种工艺简单、焊缝质量可靠、成型尺寸精确的闭口冷弯型钢的成型与焊接工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种闭口冷弯型钢的成型与焊接工艺，其特征在于，该成型与焊接工艺包括如下步骤：
A、将带刚冷弯成型的成型步骤；
B、对成型后的带钢进行焊接形成闭口冷弯型钢的焊接步骤；
C、将焊接后的闭口冷弯型钢进行整形处理步骤；
其中，在步骤A的带钢冷弯成型步骤中还包括对带钢的边缘进行弯弧处理的步骤。
所述步骤A中弯弧处理步骤中在带钢的两外边缘各预留一端部直线实体。
所述端部直线实体长度为3～5毫米。
步骤A中所述的带钢边缘弯弧的角度为10°～20°。
步骤A所述的带钢边缘弯弧的角度确定过程为：
A1、确定闭口冷弯型钢为矩形管截面，将焊缝设在矩形管截面一边的中央；
A2、以焊缝为中心，将设有焊缝的矩形管截面的一边对称分为六部分，即紧邻焊缝的两个端部直线实体、与紧邻焊缝的两个端部直线实体相邻的两个中间直线实体和与两个中间直线实体相邻的两个圆弧实体，两个圆弧实体设于矩形管截面的拐角处；
A3、按照中性层长度不变的方法确定将两个中间直线实体向矩形管外侧弯曲的角度。
步骤A所述的将带刚冷弯成型的成型步骤包括对带钢的边缘进行弯弧处理的步骤和将与带钢两个边缘弯弧边相邻的两个内侧边进一步折弯处理的步骤；所述的对带钢两个内侧边进一步折弯处理直到两个内侧边与水平线成82°～88°角。
步骤A的对带钢的边缘进行弯弧处理的步骤包括六道次工序。
步骤A所述的与两个边缘弯弧边相邻的两个内侧边进一步进行折弯处理步骤包括八道次工序。
步骤B的焊接处理包括焊接挤压处理。
步骤B的焊接包括高频焊接。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明的闭口冷弯型钢地成型与焊接工艺具有工艺简单、焊接稳定性高、焊缝质量可靠、成型尺寸精确等特点，该工艺广泛适用于采用高频焊接的各种不同闭口冷弯型钢的加工和生产领域。
【附图说明】
图1为本发明的工艺方框流程示意图；
图2为闭口冷弯矩形管截面示意图；
图3为焊接挤压道次中的断面形状；
图4为本发明的工艺流程示意图；
图5为本发明的工艺配辊示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明所述的一种闭口冷弯型钢的成型与焊接工艺进行详细说明：
步骤1，根据需要确定冷弯型钢最终截面带钢下料宽度，并确定成型基准。如图2所示，冷弯型钢最终截面为矩形，从而形成冷弯矩形管。取厚度为t的带钢板，下料的宽度为矩形截面的四边直线长度总和，即(A+B)x2。成型基准设定为：水平基准为矩形截面下边，垂直基准为通过矩形截面下边中心点并与矩形截面下边垂直的中心线。
步骤2，确定带钢的边缘弯曲后的弯曲角度。参见图2、图3所示，首先根据步骤1确定的闭口冷弯型钢矩形管截面，将焊缝111设在矩形管截面上边的中央，即上边的中心点处；
接着，以焊缝111为中心，将设有焊缝111的矩形管截面的上边对称分为六个部分，即紧邻焊缝111的两个端部直线实体100、与紧邻焊缝111的两个端部直线实体100相邻的两个中间直线实体200和与两个中间直线实体200相邻的两个圆弧实体300，两个圆弧实体300设于矩形管截面的拐角处；
然后，按照中性层长度不变的方法将两个中间直线实体200向矩形管外侧弯曲a角度。
其中，所述的紧邻焊缝111的两个端部直线实体100远离焊缝111的边缘相对于焊缝111中心线的距离为d＝3～5mm。所述的弯曲角度a＝10°～20°。
在弯曲成型工艺中，弯曲材料由于变形的连续性，其纵向纤维从伸长区到缩短区必有一层纵向纤维既不伸长也不缩短，这一长度不变的过渡层被称为中性层。利用中性层的理论考虑矩形管的两个中间直线实体200弯曲的方法称为所述的按照中性层长度不变的方法。
步骤3，参见图4和图5所示，按照步骤1确定的冷弯型钢最终截面带钢下料宽度进行下料，并把待加工的带钢置于冷弯型钢成形机上进行平整处理，如图4的道次工序1和图5的道次工序P01所示。
步骤4，参见图1、图4和图5所示，将经过平整处理后的带钢通过六道次工序进行带钢边缘的弯弧处理。如图4的道次工序2至道次工序7、图5的道次工序P02至道次工序P07所示，按照步骤1和步骤2确定的弯弧角度和形状用冷弯成型机的轧辊将带钢边缘成型为向上弯曲的、两端对称的、角度为a的两段弯弧。各道次弯弧与水平基准的切线角度分别为18°、28°、42°、54°、68°、78°。在进行弯弧处理时，也可以采用多于或者少于六道次的工序。在进行弯弧处理的时候，可以将两个弯弧同时辊弯成型，也可以分别辊弯成型。
步骤5，参见图1、图4和图5所示，对弯弧处理后的带钢继续进行成型加工，直至成型完成。也就是对带钢初步冷弯成型完成。所述的继续进行成型加工指的是将带钢与两个边缘弯弧边相邻的两个内侧边进一步进行辊弯处理，直至带钢两个边缘弯弧边处于冷弯型钢截面上部、两个内侧边与水平线的夹角成82°～88°。如图4的道次工序8至道次工序15、图5的道次工序P08至道次工序P15所示，所述的与两个边缘弯弧边相邻的两个内侧边进一步进行折弯处理包括八道次工序。各道次工序后的两个内侧边与水平基准的切线角度分别为12°、21°、33°、45°、54°、60°、72°、85°。此时带钢截面上部两个弯弧之间形成一个小开口。在进行两个内侧边折弯处理时，也可以采用多于或者少于八道次的工序。在进行两个内侧边折弯处理的时候，可以将两个内侧边同时辊弯成型，也可以分别辊弯成型。
步骤6，参见图1、图4和图5所示，通过焊接挤压道次工序，将带钢加工成闭口型钢。如图4的道次工序16、图5的道次工序P16所示，在经过步骤5加工过的带有小开口的型钢上部设两个与型钢圆弧相适应的圆弧挤压辊，同时在带钢水平方向左右各设一个挤压辊，下部也设一个挤压辊。两个圆弧挤压辊同时向中心挤压，使得带钢弯弧的端部边缘相靠近并呈近似平行的状态，此时，通过高频焊接形成闭口的冷弯型钢。
步骤7，参见图1、图4和图5所示，将焊接后闭口的冷弯型钢进行整形处理，即将经过步骤4形成的圆弧压平，从而形成截面为矩形的闭口冷弯型钢。如图4的道次工序17、18、图5的道次工序P17、P18所示，在焊接冷却后，用整形辊经过2～4道次的整形处理将所弯的圆弧压平，从而形成所需要的冷弯矩形管。
该成型和焊接工艺具有工艺简单、焊接稳定性强、焊缝质量可靠、成型尺寸精确等特点。同时，该工艺广泛适用于采用高频焊接的各种不同闭口冷弯型钢的生产和加工领域，尤其适合于复杂形状的闭口冷弯型钢的生产和加工。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。