[发明专利]圆管变方管用加热装置及具有其的加工系统

说明书

本发明公开了一种圆管变方管用加热装置及具有其的加工系统，圆管变方管用加热装置，用于设置于使圆管渐变成形为方管的轧辊机组之前，加热装置用于环设于待加热的圆管外，以对圆管上待成形为方管的圆角边的待成形圆角边区域进行定向加热。本专利采用的加热装置，目的是提高高强钛合金圆管变方管时的变形能力和协调性，仅对圆焊管的指定位置进行定向加热，其余位置通过热传导传输，将圆角边处的温度提高，能够获得均匀的温度梯度，使焊管不同位置的变形能力有差异，进而使钛及钛合金焊管在较快的变形速率下更容易变形，从而能够有效避免圆角边位置的裂纹和褶皱出现。

技术领域

本发明涉及方形管制备成型领域，特别地，涉及一种圆管变方管用加热装置。此外，本发明还涉及一种包括上述圆管变方管用加热装置的加工系统。

背景技术

现有技术中，中高强钛及钛合金方管作为重要的结构件中的承载部件，在航空航天领域具有较广泛的应用背景。目前，钛及钛合金方管的规格一般为30*30、40*40、50*50、70*70mm，壁厚3～6mm，其制备方法一般为无缝管直接成型，或者带材先弯曲成型为方管坯，再经过直缝焊接成型为方管；另一种加工制备方法为钛及钛合金带材先弯曲成圆管坯，再经过焊接制备成圆焊管，然后在目前的焊管生产线基础上，通过对轧辊设备的改进，经过焊接制备成的圆焊管，在后续的预定径或二次定径位置，采用合适的轧辊形状和轧辊分布形式，将圆焊管进一步挤压成方焊管，即圆管变方管的过程。

对于金属板料成形，必须使其在塑性范围内进行，才能得到能保持其最终形状的永久变形，而金属板料在塑性变形中，对成形工艺的适应能力叫做板料的成形性能。然而由于钛合金屈服比大，变形抗力大，易发生脆性破坏，同时弹性模量相对较小，变形的回弹量相对较大，且在圆焊管冷变形为方管时，在圆角过渡位置变形区与非变形区的应力状态不一致，故而极易在圆角过渡位置产生裂纹、褶皱。

现有高强钛合金圆管变方管存在如下问题：①冷变形：由于钛合金强度高、塑性差、弹性模量高，导致变形抗力大，变形过程中圆角处易出现裂纹缺陷；②整体高温加热变形：对圆形焊管进行整体加热，不同位置的变形抗力均降低、变形能力一致，这会导致在直角边和圆角处的过渡区存在较大的应力，导致变形不协调，同样会发生裂纹、褶皱缺陷。

发明内容

本发明提供了一种圆管变方管用加热装置及具有其的加工系统，以解决现有的加工方式存在的“变形不协调，极易在圆角过渡位置产生裂纹、褶皱”等的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种圆管变方管用加热装置，用于设置于使圆管渐变成形为方管的轧辊机组之前，加热装置用于环设于待加热的圆管外，以对圆管上待成形为方管的圆角边的待成形圆角边区域进行定向加热。

进一步地，加热装置包括用于对圆管上的待成形圆角边区域进行定向加热的加热带环，及用于供给加热带环热源的第一加热电源，第一加热电源与加热带环相连；加热带环呈环状且沿圆管的牵移方向延伸布设，以在圆管穿设其内环过程中对待成形圆角边区域进行定向加热。

进一步地，加热带环包括对应圆管上多个待成形圆角边区域一一设置的加热带，及设置于相邻两条加热带之间以用于连接两者的连接条；加热带沿对应设置的待成形圆角边区域的长度方向弯折延伸，且加热带的折弯宽度不小于对应设置的待成形圆角边区域的宽度。

进一步地，加热装置包括用于对圆管上的待成形圆角边区域进行定向加热的多组加热焊枪；多组加热焊枪环设于圆管的外周，且对应圆管上多个待成形圆角边区域一一布设。

进一步地，加热装置包括用于对圆管上的待成形圆角边区域进行定向加热的多组自阻加热轧辊，及用于供给自阻加热轧辊热源的第二加热电源，第二加热电源分别与各自阻加热轧辊相连；多组自阻加热轧辊环设于圆管的外周，且对应圆管上多个待成形圆角边区域一一布设。