一種非等厚u肋熱輥壓成形工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種橋梁用U肋成型技術(shù)，特別是一種端部非等厚U肋的局部熱輥壓成型技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在橋梁施工領(lǐng)域，正交異性橋面板在橋梁工程中得到了廣泛的應(yīng)用，正交異性橋面板主要由鋼橋面板以及與其焊接的橫梁、縱肋構(gòu)成，橫梁主要為橫隔板，縱肋主要為閉口加勁肋即U肋。由于U型肋能夠提供較大的抗扭剛度和抗彎剛度，能夠改善整個(gè)橋面板的受力狀態(tài)，因此成為現(xiàn)代正交異性橋面板的最常用的截面形式。
[0003]然而近年來(lái)國(guó)內(nèi)外不斷出現(xiàn)關(guān)于上述U型肋疲勞危害的報(bào)道，造成橋面板的疲勞壽命低于橋梁主體要求的設(shè)計(jì)使用年限。經(jīng)驗(yàn)表明，產(chǎn)生這種疲勞裂縫的原因是:由于U型肋為閉口結(jié)構(gòu)，在焊接時(shí)只能從外側(cè)單面施焊，普遍采用75?85%的部分熔透焊，焊接面積較??；而留下15?25%的未恪合部分，大約2?3_，這2?3_的未恪合部分本身就形成一個(gè)天然的初始裂紋，成為疲勞裂縫源，在反復(fù)載荷作用下，導(dǎo)致橋面板與U肋焊縫處容易疲勞開(kāi)裂。疲勞裂縫一旦產(chǎn)生就會(huì)降低橋面板的剛度，進(jìn)而降低整個(gè)橋梁的壽命。
[0004]為解決以上缺陷，專利文獻(xiàn)CN201310313688.4、CN201420305499.2 和CN201420544235.2先后提出采用非等厚U型加勁肋，即U肋與橋面板連接部位進(jìn)行加厚，以增大U肋與橋面板的焊接面積，提高焊縫的抗疲勞性能，然而上述專利文獻(xiàn)并沒(méi)有給出實(shí)施方法，專利文獻(xiàn)CN201420274989.0雖提出了非等厚U肋的方法，但是是采用熱軋成形工藝，該工藝材料利用率和熱效率較低，以及對(duì)U肋長(zhǎng)度有所限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有U肋與橋面板的焊接面積小、焊縫容易疲勞開(kāi)裂的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種端部非等厚U肋熱輥壓成形工藝。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:1)以傳統(tǒng)冷彎工藝成形的預(yù)成型U肋為原料，其由送料機(jī)架送入感應(yīng)加熱裝置，通過(guò)調(diào)整機(jī)構(gòu)選擇合適的加熱區(qū)域，達(dá)到目標(biāo)要求加熱溫度后，送入輥壓成形裝置；2)成形裝置由兩個(gè)道次組成，其作用分別是粗成形和精成形，成形后的端部非等厚U肋，由于冷彎和熱輥壓變形在角部和端部都存在較大的殘余應(yīng)力；3)接著進(jìn)入連續(xù)去應(yīng)力退火爐，該退火爐主要針對(duì)U肋的彎曲部位和端部去應(yīng)力退火，提高熱效率；4)之后，冷卻、定尺剪切。
[0007]本發(fā)明中，所述預(yù)成型U肋厚度范圍為6?12mm。
[0008]本發(fā)明中，所述的感應(yīng)加熱裝置為中頻，感應(yīng)線圈加熱寬度和深度范圍分別是6?20mm和20?70mm。其調(diào)整機(jī)構(gòu)由蝸輪蝸桿組成，可實(shí)現(xiàn)感應(yīng)線圈上下、左右移動(dòng)，調(diào)整距離都為200mm。
[0009]本發(fā)明中，所述的成形裝置由兩道次組成，分別為粗成形和精成形。
[0010]本發(fā)明中，所述的成形溫度區(qū)間為850?1050°C。
[0011]本發(fā)明中，所述的連續(xù)去應(yīng)力退火爐，采用的是電阻爐，主要加熱區(qū)域在彎角處和端部，為局部去應(yīng)力退火。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，所具有的有益效果在于:
[0013]I)本發(fā)明首次提出一種非等厚U肋熱輥壓成形工藝，其成形速度快，熱效率高，得到的U肋殘余應(yīng)力小，且增大了與橋面板的焊接面積，提高了 U肋與橋面板的連接強(qiáng)度和焊縫的抗疲勞性能；
[0014]2)本發(fā)明所述的感應(yīng)加熱裝置，適應(yīng)范圍廣，可滿足不同厚度和加熱深度的U肋，以及通過(guò)調(diào)整機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)不同尺寸U肋的熱輥壓成形；
[0015]3)本發(fā)明可以作為一個(gè)模塊嵌入到傳統(tǒng)冷彎生產(chǎn)工藝中，方便快捷，可滿足不同長(zhǎng)度的定尺剪切；
[0016]4)本發(fā)明所述的連續(xù)去應(yīng)力退火爐，采用的是電阻爐，主要加熱區(qū)域在彎角處和端部，為局部去應(yīng)力退火，熱效率高。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種非等厚U肋熱輥壓成形工藝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明設(shè)計(jì)的感應(yīng)加熱裝置示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明設(shè)計(jì)的輥壓成形裝置示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明設(shè)計(jì)的連續(xù)去應(yīng)力退火爐裝置示意圖。
[0021]圖5A是普通U肋與橋面板的焊接面積示意圖。
[0022]圖5B是圖5A的局部放大圖。
[0023]圖6A是非等厚U肋與橋面板的焊接面積示意圖。
[0024]圖6B是圖6A的局部放大圖。
[0025]圖中所示標(biāo)號(hào)為:1預(yù)成型U肋、2感應(yīng)加熱裝置、21上下調(diào)整機(jī)構(gòu)、22左右調(diào)整機(jī)構(gòu)、3感應(yīng)線圈、4底輥、5調(diào)節(jié)螺栓、6固定架、7軋輥、71壓下輥、72撐壓輥、8去應(yīng)力退火爐、81爐殼、82電阻絲、9非等厚U肋
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0027]取傳統(tǒng)冷彎工藝成形的預(yù)成型U肋I為原料，由送料機(jī)架送入感應(yīng)加熱裝置2，通過(guò)上下調(diào)整機(jī)構(gòu)21和左右調(diào)整機(jī)構(gòu)22選擇合適的加熱區(qū)域，達(dá)到目標(biāo)要求的加熱溫度后，送入輥壓成形裝置，通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓5來(lái)設(shè)定壓下輥71的壓下量大小，成形孔型由壓下輥71和撐壓輥72組成，接著進(jìn)入連續(xù)去應(yīng)力退火爐8，在去應(yīng)力退火爐殼81角部安置了電阻絲82，主要針對(duì)U肋的彎曲部位和端部退火，得到非等厚U肋9樣品，之后冷卻、定尺剪切。
[0028]實(shí)施例1
[0029]選取Q345d板料，厚度8mm，由傳統(tǒng)冷彎成形工藝進(jìn)行預(yù)彎，通過(guò)調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)加熱區(qū)域?yàn)?5_，設(shè)定加熱溫度為900°C、進(jìn)給速度9m/min和壓下量為5_，經(jīng)熱棍壓成形后，接著去應(yīng)力退火。經(jīng)檢測(cè)，得到的非等厚U肋殘余應(yīng)力小，且與橋面板的焊接面積是普通U肋焊接面積的2.7倍，大大提高了 U肋與橋面板的連接強(qiáng)度和焊縫的抗疲勞性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非等厚U肋熱輥壓成形工藝，其特征在于:1)以傳統(tǒng)冷彎工藝成形的預(yù)成型U肋為原料，其由送料機(jī)架送入感應(yīng)加熱裝置，通過(guò)調(diào)整機(jī)構(gòu)選擇合適的加熱區(qū)域，達(dá)到目標(biāo)要求加熱溫度后，送入輥壓成形裝置；2)成形裝置由兩個(gè)道次組成，其作用分別是粗成形和精成形，成形后的端部非等厚U肋，由于冷彎和熱輥壓變形在角部和端部都存在較大的殘余應(yīng)力；3)接著進(jìn)入連續(xù)去應(yīng)力退火爐，該退火爐主要針對(duì)U肋的彎曲部位和端部去應(yīng)力退火，提高熱效率；4)之后，冷卻、定尺剪切；所述的預(yù)成型U肋厚度為6?12_。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非等厚U肋熱輥壓成形工藝方法，其特征在于:所述的感應(yīng)加熱裝置為中頻，加熱寬度和深度范圍分別是6?20mm和20?70mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非等厚U肋熱輥壓成形工藝方法，其特征在于:所述的成形溫度區(qū)間為850?1050°C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非等厚U肋熱輥壓成形工藝方法，其特征在于:所述的連續(xù)去應(yīng)力退火爐，采用的是電阻爐，主要加熱區(qū)域在彎角處和端部，為局部去應(yīng)力退火。
【專利摘要】一種非等厚U肋熱輥壓成形工藝，屬于熱輥壓成形技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括如下步驟：1)原料選用傳統(tǒng)冷彎工藝成形的預(yù)成型U肋，經(jīng)送料機(jī)架送入感應(yīng)加熱裝置，通過(guò)調(diào)整機(jī)構(gòu)選擇合適的加熱區(qū)域，達(dá)到目標(biāo)要求溫度后，送入輥壓成形裝置；2)成形裝置由兩個(gè)道次組成，其作用分別是粗成形和精成形，成形后的非等厚U肋，由于冷彎和熱輥壓變形在角部和端部都存在較大的殘余應(yīng)力；3)接著進(jìn)入連續(xù)去應(yīng)力退火爐，該退火爐主要針對(duì)非等厚U肋的彎曲部位和端部去應(yīng)力退火，提高熱效率；4)之后，冷卻、定尺剪切。本發(fā)明工藝成形速度快，熱效率高，得到的U型肋殘余應(yīng)力小，且增大了U肋與橋面板的焊接面積，提高了U肋與橋面板的連接強(qiáng)度和焊縫的抗疲勞性能。
【IPC分類】B21D7/08, B21D7/16
【公開(kāi)號(hào)】CN104942104
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510224954
【發(fā)明人】韓靜濤, 彭雪鋒, 葛云杰, 陳強(qiáng)
【申請(qǐng)人】北京科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年5月5日