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焊接鋼管的制造方法_2

文檔序號:9492853閱讀:來源:國知局
首先,作為前半段的沖壓成型,從圖1的A部朝向C部重復多次(a次)三點彎曲 沖壓成型與鋼板的輸送,而將鋼板的一半成型為大致圓形狀。此時,不對鋼板中心部C進行 成型,結(jié)束前半段的沖壓成型。在本說明書中,將該工序稱為"前半段沖壓成型"。
[0034] 接著,從作為鋼板的另一端的B部朝向C部重復多次(b次)三點彎曲沖壓成型與 輸送,而將鋼板的剩余的一半成型為大致圓形狀。對于該后半段沖壓成型而言,為了使成型 部的形狀與前半段沖壓成型相同,而優(yōu)選使鋼板的輸送量、沖壓次數(shù)(道次次數(shù))等成型條 件與前半段沖壓成型相同。另外,即使在該后半段沖壓成型中,也不對鋼板中心部C進行成 型。將該工序稱為"后半段沖壓成型"。該后半段沖壓成型后的鋼板在寬度中心部留有平坦 部分,成為對接部開口較大的C字狀的形式。
[0035] 最后,對坯料鋼板寬度中心部的平坦部分進行三點彎曲沖壓成型,使對接部的開 口關閉。將該工序稱為"最終沖壓成型"。
[0036] 上述的前半段沖壓成型以及后半段沖壓成型的壓下量(沖模與沖頭的位置關系) 能夠針對沖壓成型的每個道次任意地選擇而控制成型形狀,但為了使前半段沖壓成型與后 半段沖壓成型的成型形狀相同,而優(yōu)選形成為恒定。但是,在明確端部彎曲形狀、板厚、強度 等在前半段沖壓成型側(cè)與后半段沖壓成型側(cè)不同的情況下、在考慮以下的工序而優(yōu)選為非 對稱的形狀的情況下,存在在前半段沖壓成型與后半段沖壓成型中變更鋼板的輸送量、沖 壓次數(shù)、壓下量等的情況。在該情況下,優(yōu)選調(diào)整該情況下的變更較容易的壓下量。
[0037] 此外,上述鋼板的每一次道次的鋼板輸送量優(yōu)選為沖模間隔以下。這是因為若輸 送量超過沖模間隔,則在成型后的鋼板殘存有未變形部分,因此造成開口管進而制品鋼管 的真圓度顯著地劣化的結(jié)果。
[0038] 圖2是對前半段沖壓成型的最終道次(第a次)進行說明的示意圖。在鋼板的輸 送結(jié)束了的時刻,圖中的左側(cè)沖模與仍未成型的鋼板接觸,但對另一側(cè)的右側(cè)沖模而言,已 經(jīng)成型結(jié)束的具有曲率的鋼板部分脫離,因此鋼板成為從沖模浮起的狀態(tài)。因此,若通過沖 頭按壓鋼板,則具有曲率的已成型側(cè)下降,沖壓成型從鋼板傾斜的狀態(tài)開始。并且,除了沖 壓成型開始時的上述左右的差異之外,在沖壓中,已成型側(cè)被較多地導入,因此沖頭下死點 處的鋼板的成型區(qū)域相對于上模具的中心成為非對稱。
[0039] 另一方面,圖3以及圖4是對后半段沖壓成型的最終道次(第b次)進行說明的 示意圖。在該后半段沖壓成型中,成型形狀因沖模的間隔與鋼板的輸送量的相對關系而變 化較大。例如,如圖3所示,在鋼板的輸送量相對于沖模間隔相對較大的情況下,圖中的右 側(cè)沖模與鋼板的寬度方向中心側(cè)的未成型部接觸,但對另一側(cè)的左側(cè)沖模而言,已經(jīng)成型 結(jié)束的具有曲率的鋼板部分脫離,因此鋼板成為從沖模浮起的狀態(tài)。即,雖然左右與上述的 圖2不同,但成為相同的狀態(tài)。
[0040] 與此相對,如圖4所示,在鋼板的輸送量相對于沖模間隔相對較小的情況下,在圖 中的右側(cè)沖模,在前半段沖壓成型中被加工后的鋼板部分也脫離,因此左右雙方的沖模與 已成型部分接觸。為了比較,在圖4中,使圖2的鋼板位置左右反轉(zhuǎn),并用虛線示出。此時 的沖壓成型開始時(圖4(b))的鋼板的傾斜量比圖2時小,沖頭下死點(圖4(c))處的變 形區(qū)域與圖2時不同。因此,左右的形狀產(chǎn)生差異。
[0041] 另外,在圖4的情況下,除了沖頭下死點時的形狀的差異之外,開始沖壓成型時的 沖頭位置也與圖2、圖3的情況不相同,因此即使以與前半段沖壓成型相同的壓下量,成型 后的形狀也產(chǎn)生不同。
[0042] 并且,在圖4的情況下,右側(cè)的鋼板的形狀與圖3的左側(cè)的鋼板形狀不同,因此例 如在配設于沖壓機的機側(cè)的用于輸送鋼板的裝置(引導件等)中設定鋼板位置的情況下, 在與圖3所示的前半段沖壓成型時相同的引導位置處,安裝的鋼板的位置偏移,而導致產(chǎn) 生成型形狀的差異。
[0043] 圖5示意性地示出了與圖4相同的鋼板的輸送量相對于沖模間隔相對較小的情況 下的為了后半段沖壓成型的最終道次而輸送鋼板時的狀況。為了向最終道次的位置輸送鋼 板,而朝向鋼板寬度端部側(cè)(圖的左側(cè))輸送鋼板,但在到達最終道次位置前,鋼板的重心 超過鋼板的寬度中心側(cè)的圖中的右側(cè)沖模,因此左側(cè)的鋼板寬度端部側(cè)下降,而成為與左 側(cè)沖模接觸的狀態(tài)。此時的鋼板的左側(cè)端部開始下降的位置、與沖模接觸的位置也因輸送 鋼板時的慣性力、鋼板的表面狀態(tài)的差異所引起的與沖模的摩擦阻力而不同,因此也成為 沖壓成型的范圍的偏差的原因。
[0044] 如上述進行了說明的那樣,如圖4那樣,在鋼板的輸送量相對于沖模間隔相對較 小的情況下,在前半段沖壓成型與后半段沖壓成型中在最終道次受到變形的范圍不同,并 且如圖5那樣,由于輸送鋼板時的被成型材料的姿勢不穩(wěn)定,因此沖壓成型后的鋼板形狀 左右廣生差異。
[0045] 因此,本發(fā)明的發(fā)明人們研究了在后半段沖壓成型中為了不成為圖4那樣的狀態(tài) 的沖壓條件。
[0046] 圖6表示在后半段沖壓成型的最終道次(第b次)前的狀態(tài)下配置鋼板時的鋼板、 沖模以及沖頭的位置關系。此處,圖中所示的L b、Ln、W、ab以及β ,分別如下定義。
[0047] Lb:后半段沖壓成型的最終道次的成型范圍(mm)
[0048] Ln:最終沖壓成型的成型范圍(mm)
[0049] W:沖模間隔(mm)
[0050] a b:后半段沖壓成型的最終道次的鋼板位置的偏移率(-)
[0051] Pb:后半段沖壓成型的最終道次的沖模位置的偏移率(_)
[0052] 其中,0彡α彡1,〇彡β彡1,在α為〇. 5時,Lb的中心與沖頭的中心一致,在 α比0.5小的情況下,Lb的中心從沖頭的中心向左側(cè)偏移,另外,在β為0.5時,沖模之間 的中心與沖頭的中心一致,在β比0. 5小的情況下,沖模的中心從沖頭的中心向左側(cè)偏移。 另外,在該情況下,在后半段沖壓成型的最終道次(第b次)后,最終成型(第η次)的鋼 板輸送量為a bXLb+Ln/2。
[0053] 從圖6可知,在前半段沖壓成型中成型后的鋼板部分與圖中的右側(cè)沖模接觸,即, 成為與圖2相同的狀態(tài)是在滿足
[0054] β b · W < a b · Lb+Ln · · · (1)
[0055] 的條件時。
[0056] 此處,在沖模之間的中心與沖頭的中心一致,并且最終道次的鋼板成型范圍的中 心與沖頭的中心一致的情況下,即,在a = 〇. 5, β = 0. 5的情況下,
[0057] ff < Lb+2Ln · · · (2),
[0058] 另外,在Lb= L n的情況下,SP,在a = 〇. 5, β = 0. 5并且鋼板輸送量恒定的情況 下,
[0059] ff < 3Lb · · · (3),
[0060] 而需要將鋼板輸送量設定為沖模間隔W的1/3以上。
[0061] 接下來,使用圖7研究沖模間隔W對三點彎曲沖壓成型所需的力量產(chǎn)生的影響。
[0062] 在三點彎曲成型中,通過成型范圍的端部屈服,從而被成型材料(鋼板)變形,因 此在成型范圍的端部必定作用有被成型材料塑性變形所需的彎曲力矩。此處,塑性變形所 需的彎曲力矩為由被成型材料的厚度、變形阻力決定的值M f,另一方面,從沖模作用于被成 型材料的力為從沖模受到的反作用力Ρ:以及P4,作用有反作用力Ρ: 14乘以直至變形點(成 型范圍的端部)的距離(分別為1^丄4)而得的力矩。而且,在PiXLi以及P 4XLj^任一個 以上超過Mf時,開始變形。
[0063] 但是,若沖模間隔縮窄,則距離Q以及L 4也變小,因此變形所需的反作用力P取 及匕增大,從而超過沖壓機的力量,在該情況下,無法進行成型。因此,三點彎曲沖壓成型 的沖模間隔存在由沖壓機的力量、被成型材料的尺寸、強度決定的下限值。
[0064] 為了在上述的沖壓條件下使用沖壓成型而得的開口管來制造鋼管,例如,只要在 使用連續(xù)點固焊裝置對開口管的開縫邊進行連續(xù)點固焊后,以內(nèi)表面焊接、外表面焊接的 順序?qū)嵤┳罱K焊接(本溶接)即可。接下來,針對上述最終焊接后的鋼管,為了提高鋼管的 真圓度,優(yōu)選使用擴管裝置實施擴管。上述擴管率(=(擴管后的管的外徑-擴管前的管 的外徑)/擴管前的管的外徑X 1〇〇(% ))通常在0.3~1.5%的范圍,但從實現(xiàn)真圓度的 改善效果與擴管裝置所要求的能力的平衡的觀點來看,優(yōu)選擴管率為〇. 5~1. 2%的范圍。
[0065] 實施例1<
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