一种管材辊式整体矫圆工艺方法与流程

背景技术：
随着石油化工、航空航天、船舶等行业的发展，不仅对卷板机卷板能力和范围提出了更高的要求，而且对卷板精度的要求也越来越高。目前，任何卷板机(二辊、三辊或四辊)成形后管材均存在以下缺点：(1)管材截面均不是正圆；(2)板端存在一定长度的直边段(或预弯部分与滚弯部分曲率不同)，导致管材焊接处会出现“内噘嘴”或“外噘嘴”现象；(3)开口管材焊接后存在较大的残余应力，影响使用性能。所以需要后续矫圆辅助工序提高管材截面的圆度，减小残余应力。目前矫圆方式主要利用传统卷板机对焊接后管材进行粗矫圆，过度依赖工人的经验，并且由于卷板机结构的限制，导致生产效率低、产品精度不高。所以，开发新型管材矫圆工艺方法成为管材生产企业的迫切需求。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高效、高精度的管材辊式整体矫圆工艺方法。

本发明的方法具体如下：

1、本发明有三个轴线平行的转辊，转辊刚度不足时需设置支承辊；

2、调节转辊的位置，使转辊间距扩大，将被矫管材整体置于转辊之间；

3、调整转辊使其与被矫管材接触，上辊下压对被矫管材施力，被矫管材截面发生弹塑性变形，其中与转辊接触的局部区域为反弯区(曲率减小)，转辊之间的管材部分区域为正弯区(曲率增大)，转辊下压的同时主动辊旋转，在摩擦力的作用下带动被矫管材周向转动数圈，被矫管材周向各截面均多次交替经历正向弯曲和反向弯曲；

4、主动辊转动的同时，转辊缓慢卸载，卸载完毕后取出被矫管材，矫圆过程完成。

本发明的装置主要包括：上辊、下辊、机架、上辊驱动装置、下辊驱动装置、液压系统、数控系统、底盘、油缸、滑块等部件。底盘上固定两个竖直相对的机架，每个机架上各设三个支撑转辊的通孔，其上面为一个通孔，下面为两个通孔且下面两个通孔是以过上通孔中心的面为对称，其中上通孔可以是圆孔，使设在其内的上辊位置则固定，上通孔也可以是中心线呈竖直的条孔，使上辊可实现竖直方向调节；两个下通孔均为以上通孔中心线为对称的条孔，其可以是水平条孔，使两下辊实现水平调节，也可以是斜条孔，使两下辊实现倾斜调节。在所述每个条孔内各设一个滑块，每个滑块各与一个液压缸活塞杆相连，该液压缸缸体固定在机架上，所述液压缸分别与液压系统相连，该液压系统又与数控系统相连。在每个滑块的中心通孔内各置有一根转辊的一端，其中两端设在两机架上两竖直条孔内的一根转辊为上辊，另有两端设在两机架上两斜条孔内的两根转辊为下辊。所述三个转辊至少有一根的一端设有驱动装置，该驱动装置与数控系统相连。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、矫圆过程中将所有转辊置于管材外部，而不是将上辊置于管材内部(传统卷板机矫圆方法)，这样矫圆设备无需翻缸装置，即可方便地放入和取出被矫管材，不仅降低了矫圆设备的复杂性，而且可以大大提高矫圆的效率。

2、本发明中转辊刚度不足时，可为每个转辊设置支承辊，从而提高转辊刚度，可以大大提高矫圆设备的矫圆能力；然而，传统卷板机矫圆方法将上辊置于管材内部，当管材直径较小时无法设置支承辊。这样突破了传统卷板机矫圆结构上的缺陷。

3、本发明特别适用于长径比较大、径厚比较小的管材。

附图说明

图1是本发明例1矫圆前示意简图。

图2是本发明例1加载过程中示意简图。

图3是本发明例1卸载过程中示意简图。

图4是本发明例1矫圆后示意简图。

图5是本发明例1矫圆装置主视图。

图6是本发明例1矫圆装置左视图。

图7是本发明例3三辊矫圆结构形式一左视示意简图。

图8是本发明例4三辊矫圆结构形式二左视示意简图。

图9是本发明例5三辊矫圆结构形式三左视示意简图。

图10是本发明例6设置支承辊的三辊矫圆结构左视示意简图。

图11是本发明例3、4、和5下辊设支承辊的侧视示意简图。

图中：1.被矫管材、2.上辊、3.下辊、4.机架、5.上辊驱动装置、6.下辊驱动装置、7.液压系统、8.数控系统、9.底盘、10.油缸、11.滑块、12.支承辊、13.轴承座组件、14.支承辊油缸、15.垫块。

具体实施方式

实例1

以外径150mm、壁厚3mm的管材为例。管材力学性能为：弹性模量210GPa，屈服极限302MPa，塑性模量为2160MPa，泊松比0.3。被矫管材1拟合椭圆度为3.5％。本发明有三个轴线平行的转辊，上辊2和两个下辊3直径均为55mm，分别可在12点钟、4点钟和8点钟方向直线往复运动，三个运动方向的交点为原点O。调节转辊的位置，使转辊间距扩大，将被矫管材1整体置于转辊之间，如图1所示；调整转辊使其与被矫管材接触，上辊下压对被矫管材施力，被矫管材截面发生弹塑性变形，其中与转辊接触的局部区域为反弯区(曲率减小)，转辊之间的管材部分区域为正弯区(曲率增大)，上辊下压的同时两下辊旋转，在摩擦力的作用下带动被矫管材周向转动数圈，被矫管材周向各截面均多次交替经历正向弯曲和反向弯曲，如图2所示；最后，下辊转动的同时，转辊缓慢卸载，如图3所示；卸载完毕后取出被矫管材，矫圆过程完成，如图4所示。

实例2

在图5和6所示的管材辊式整体矫圆装置的示意图中，底盘9上固定两个竖直相对的机架4，每个机架上各设三个支撑转辊的通孔，其上面为一个通孔，下面为两个通孔且下面两个通孔是以过上通孔中心的面为对称，其中上通孔为竖直的条孔，两个下通孔也均为条孔，其中心线与竖直条孔中心线夹角为120度，呈斜条孔。在所述每个条孔内各设一个滑块11，每个滑块各与一个液压缸10活塞杆相连，该液压缸缸体固定在机架上，所述液压缸分别与液压系统7相连，该液压系统又与数控系统8相连。在每个滑块的中心通孔内各置有一根转辊的一端，其中两端设在两机架两上条孔内的一根转辊为上辊，另有两端设在两机架上两斜条孔内的两根转辊为下辊。所述上辊的一端设有驱动装置5，两下辊的一端设有驱动装置6，该驱动装置与数控系统相连。实例3

其结构基本与实例2相同，只是机架上的两个下通孔均为以上通孔中心线为对称的水平条孔，而且上辊为不设驱动装置的从动辊，如图7所示。

实例4

其结构基本与实例2相同，只是机架上的两个下通孔均为以上通孔中心线为对称的斜条孔，而且上辊为不设驱动装置的从动辊，如图8所示。

实例5

其结构基本与实例2相同，只是机架上的上通孔是圆孔，而且上辊为不设驱动装置的从动辊，两个下通孔均为以上通孔中心线为对称的斜条孔，如图9所示。

实例6

在实例3、4和5中，当下辊3刚度不足时，可为下辊设置下支承辊组件，其支撑辊12通过轴承座组件13与支撑辊油缸14连接，支撑辊油缸14固定在垫块15上，垫块15焊接在机架4，如图11所示；当上辊2刚度不足时，可为上辊设置上支承辊组件，其结构与下支撑辊组件基本相同，只是垫块需固定在机架的上横梁上。