冷拔圆管改方管生产工艺

冷拔圆管改方管生产工艺
    对现有先焊接为圆管后成型为矩形管的孔型设计方法进行了评述。提出一种新的矩形管孔型设计方法——圆心角互余法。它以矩形管的直线段长边、短边和过渡圆角所对应的管坯弧长在变形过程中的比值保持不变为设计原则,在四分之一圆周上使三部分弧长对应的圆心角之和始终互为90°。该方法设计简单,变形参数易于设定和调整,且成型精确,有利于提高产品的尺寸精度。
  
主题词 焊管  矩形管  孔型设计
  焊管生产依所得断面形状不同,通常分为圆管与异形管。圆管与异形管在成型方面的区别只是在沿带钢宽度上曲率的改变。然而异形管却以它丰富多彩的断面变化适应了更广泛的综合性技术要求。在飞机、汽车、船舶等尤其要求减轻自重的地方,首先提出了对异形管的需要,在建筑、家具、器械等方面也日益普及,其品种与数量增长之快使之成为轧钢生产中较活跃的部分。因此,在进行孔型设计时应努力提高异形管的尺寸精度,充分发挥它的经济性。
1 先成圆后成矩的异形管孔型设计
  由于许多冷弯型钢成型机组是利用现有直缝焊管机组或用其改装而成的,因此采用圆管再成型异形管具有很大的实际意义。这种先焊接后成型方法是在焊管生产基础上发展起来的。由于采用此法可充分利用已有的成型设备和工具,因而大大减少了基建投资,而且其焊接质量较高,金属损耗少。在需要生产几种异形管、所用带钢尺寸又允许统一时(如几种空腹钢窗管),仅需一套成型轧辊,然后在整形机架(圆管的定径机架)上换辊即可获得不同断面,从而使更换品种十分简便,并可大量减少轧辊的加工和储备。
  先焊接后成型的矩形管生产工艺中主要由定径机架完成成型,定径机一般为两辊轧机,其中有水平机架和立辊机架。目前矩形管孔型设计主要有两种,一种是水平机架按箱型孔设计,第一架为椭圆孔,其它各架为近似矩形孔[1],其孔型断面由圆弧构成,而且圆弧半径逐架递增,所有孔型的侧壁与底部相接处之圆角半径等于成品断面的圆角半径。矩形管总延伸系数为1.05左右,主要分配在平辊上,立辊的变形量很小,其作用是压下矩形管的短边。采用这种设计方法,计算较复杂,且计算值不够精确,需不断修正孔型周长。另一种是采用变形角来设计[2],从圆管到矩形管可看成从180°到90°角的弯曲变形,所以变形角θ能准确地反映角部和边部的变形程度。设计过程中,考虑尺寸精度和金属加工硬化的影响,通常变形角的分配,开始和中间道次大些,然后逐渐减小。在直接用圆弧相交构成的孔型中,管坯的圆角部分不可能充满孔型,因此孔型周长与管坯周长不等。为了保证尺寸精度,需对孔型圆角部分进行修正计算。所以该法比其它方法具有较高的设计精度。但是,由于叠代计算量较大,这种方法较适于用计算机进行孔型设计。如果使用水平、垂直方向同时变形的万能机架,可直接用变形角θ进行孔型设计。对于目前普遍使用的焊管设备,管坯在两个方向交替受力,因此需偏转变形角θ,才能满足设计需要。采用偏转系数K进行偏转计算,K值由实践中确定,如果偏转系数设定和变形角分配不合理,会造成相邻孔型的压下和咬入条件不满足,或圆心角与孔型半径的变化规律不符合要求。
2 圆变矩的互余孔型设计方法
  2.1 孔型设计理论依据
  设计原则:矩形管的长边、短边及过渡圆角所对应的管坯弧长在变形过程中基本保持不变。
  当圆管变形后,对应于矩形管长边、短边及过渡圆角的各段弧长间的比值保持不变且相切。确定了长边和短边对应圆弧的圆心角α′1和α′2后,它们的孔型半径R1和R2、过渡圆角半径r及其对应的圆心角θ′,即有唯一值与α′1和α′2对应,可以证明,α′1/2、α′2/2与θ′之间的关系为互余,即α′1/2+α′2/2+θ′=90°(见图1(b))。


 

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