[发明专利]一种U型吊臂冷弯型钢的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强度半圆大半径型钢精密热辊压成形工艺的研究，特别是其中高强钢的U型吊臂的热辊弯—拉伸复合工艺成形方法。

背景技术

U型吊臂是吊车承重系统中重要的受力器件，其承重能力的大小直接影响了整台起重设备的运行能力。为提升U型吊臂的承重能力，大多数厂家都会选用高强钢作为该部件的原材料，使得U型吊臂的承载能力大幅度提升。

目前，市场上有采用折弯的成形方式对该半圆大半径型钢进行成形。但是经折弯成形后的板料极不规律，与目标产品的尺寸相差较大，且在折弯处易造成应力集中，使得该处容易发生折断和腐蚀。

而在辊压成形过程中，每个道次的辊压成形可以分为三个变形区域，如图2所示。在第一个区域中，弯曲角恒定；第二个区域中，弯曲角是变化的，并且该段区域板料和轧辊没有接触；第三个区域中，弯曲角度变化，板料接触轧辊。在辊压成形过程中，第二个区域是金属变形最剧烈的成形阶段，也是板料产生缺陷的发生区域。

在进入轧辊前的第二区域时，板材极易发生冗余变形，如图3所示。不过，如果在板料两端施加高于材料屈服点、小于材料抗拉强度的张力作用，那么冗余的局部变形将被拉直，这就是所谓的张力矫直原理，如图4所示。

在半圆大半径型钢精密辊压成形过程中，由于采用的原材料为高强钢，故材料的屈服强度极高，对成形力的要求很高。较之于普通钢种，高强钢的回弹更为明显，而且由于在半圆大半径型钢中，半径与厚度的比值R/t>>10，使得成形后板料的回弹更为明显，尺寸精度更加难以保证。

在半圆大半径型钢精密辊压成形过程中，利用感应加热对特定道次间的板材进行一定温度范围内的加热，并利用各道次间轧辊的不同半径所形成的辊速差，在成形过程中对板料进行拉伸矫直，不仅可以降低成形力的要求，易于板材的成形和在纵向上的矫直，还可以明显降低甚至消除成形后板材回弹的影响，解决高强钢和大半径回弹问题。

发明内容

本发明所要解决的关键技术问题是，通过高强度半圆大半径型钢的成型的研究，诠释以降低金属成形力，降低金属回弹，减小金属制件缺陷，在成型过程中对板材进行同步拉伸矫直为目的热辊压工艺。分析通过热辊压工艺，解决制品成型过程中板材的同步拉伸矫直问题以及高强钢和大半径回弹，两个传统辊压成形无法解决的关键技术点。

本发明的技术方案为：

一种U型吊臂冷弯型钢的生产方法，包括以下步骤：

1）将高强钢板材或高强钢钢卷以进给速率v导入轧辊，进行第一道次的成形；总成形道次为3~6道次，轧辊直径逐道次增加；

2）在第一与第二道次之间设置感应加热设备，在对型钢进行成形的同时，进行感应加热，加热温度范围为500~900℃，加热时间为5~30s；同时，利用各道次间轧辊直径的不同所形成的辊速差，对板材进行拉伸矫直；

3）依据板材进给速度v，现场实际测量在后续成型道次中板材的实际温度是否保持在500~900℃之间，并通过补偿加热的方式使板材温度始终保持在500~900℃之间；同时，利用各道次之间轧辊直径的增加所形成的依次增加的轧辊辊速，在对板材进行成型的同时，进行板材的拉伸矫直；

4）由于机架之间的张力拉伸，板料将会被拉直，从而保证了产品纵向截面的形状；同时，通过后续的冷却、剪切等操作，直至成型出符合目标要求的高强度半圆大半径型钢。

所述步骤1）的进给速率v为4~40m/min；所述道次间轧辊直径的增加量通常在0.2~0.8mm之间。

所述步骤2）中，的辊速差Δv由角速度ω和轧辊的半径r确定。

由于v=ωr，ω为角速度，r为轧辊的半径，故在每个道次中，只要依据轧辊之间的半径差，即可算出辊速差，

即Δv=ω·Δr。

所述Δr为半径差；所述各个机架之间的轧辊的角速度ω相等。

由于辊速的不同，必然导致与不同直径轧辊接触时，板料与轧辊之间的接触摩擦不同，从而导致同一块板料在与两个不同直径的轧辊接触时，所受力的情况不同，导致板料在两个不同直径的轧辊之间时处于拉伸状态而被拉直。

所述步骤3）中，当现场实际测量在后续成型道次中板材温度，若所测板材现场实际温度低于500℃，则需在后续成型道次中通过感应加热设备对板材进行补偿加热，使板材温度始终保持在500~900℃之间。

本发明和现有技术相比所具有的有益效果在于：