[发明专利]成型方法及成型装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过卷状金属材料或所需长度的板状金属材料制造圆管等的成型方法及成型装置，尤其涉及如下的成型方法及成型装置，在成型初期的开坯工序中，采用模列在环形轨道上旋转移动的构成的旋转单元，该模列使用设置成向外且自由摆动的成型孔型的模，利用模的成型孔型，约束被成型原材料的边缘部，使模变化为所需角度并旋转移动，从而实现弯曲成型并且能够显著减低起因于成型辊引起的的缠绕现象和局部产生的高接触应力的诸多问题。

背景技术

长金属产品的成型方法主要有辊轧成型和压制成型。在后者的压制成型中，被成型原材料基本只承受截面内的二维变形，多余变形和残余应力少，容易获得产品的尺寸精度，然而，包含金属模的设备投资高、生产能力低、并且在产品的长度上也有限制。

在辊轧成型中，尽管由于使被成型原材料的前端通过多个成型辊机座组的通板作业困难而板材的使用困难，但可进行使用卷材的连续生产，对产品长度的限制也小、生产能力高并且与压制成型相比设备的投资也低。但是，作为旋转体的成型辊，由于制造能力及成本等的限制而不能较大，在被成型原材料上因为承受以向该辊的缠绕为代表的三维变形，所以不仅产生附加的变形应变，还产生起因于缠绕的行进方向的阻力大而必要的驱动能量也大的问题。另外，成型辊和被成型原材料间的接触区域的圆周速度差较大，由二者之间的相对滑动引起的产品磨损等的表面质量问题多。由于成型辊和被成型原材料间的接触区域比较小，所以二者间的表面压力变高，与所述圆周速度差共同产生使辊严重磨损的问题。

作为电阻焊接管为代表的成型辊的制管过程，一般经过以下各工序：卷绕卷材并向成型工序供给的预先工序；通过开坯辊、多辊及飞边通过辊来进行的初期成型工序；之后是例如高频焊接对置的原材料边缘部彼此的焊接工序；进行管的圆度和直线度的校正的定型工序；和将所制造的金属管切割为预定长度的切割工序。

例如，在所述的开坯工序中，作为表示从原材料板成型为管的过程的成型方式，适当选定表示使原材料边缘部的轨迹成为摆线的边缘弯曲方式、该轨迹为渐开线的中间弯曲方式、进一步圆形弯曲方式和这些的组合的成型方式或者双重弯曲方式等的从原材料板成型为管的边缘轨迹的过程的辊花，但基本上利用上下配置的一对凹凸辊及侧辊，从内面及外面约束被成型原材料，成型为所需的截面形状。

专利文献1：USA1,980,308

专利文献2：USA3,145,758

专利文献3：特公昭55-51648

专利文献4：WO2009/110372

利用成型辊的制管工序通过采用所述的称为辊的旋转体的工具，具有高的生产能力，另外，近几年大量进行关于产品外径在某范围内的辊的兼用化的技术开发，其结果目前成为生产能力极高的成型方法。但是，没有完全消除采用旋转体工具而产生的上述缺点。

长金属材料成型为所需形状时，为了减少辊的缺点，过去常见尝试辊成型与模、模板及传送带或者压制成型相结合的技术。例如，在专利文献1中，通过将具有半圆孔型的金属模连接安装于在一对链轮间的椭圆轨道上旋转的环状链上，从而准备一对半圆孔型连续的连接金属模，并且水平配置连接金属模以使在水平配置的带状板材两侧上半圆孔型对置。

专利文献1的成型装置，如该文献的图2、图3所示，与一直以来使用的一对上下、一对左右的凹凸成型辊相同，在凹入的半圆孔型内配置凸出的圆锥辊，位于两者的间隙的成型原材料通过跟随连续水平移动的半圆孔型的表面而成型，这虽然成为优点，然而因为使用圆锥辊，丝毫没有避开前述的缺点。另外，具有连接金属模的半圆孔型的圆弧只有一种，在不更换连接金属模的环状链时，不能成型各种口径的管。

专利文献2鉴于制管时使用上下辊、侧辊而不能使被成型材料总是接触辊，特别地在开坯工序中，原材料的宽度中间部分的成型使用现有的一对上下配置的成型辊，但在原材料的两端部的成型中，侧辊替换成环形传动带，设定三维环形轨道，以使通过从水平随后提升而成型。另外，也公开有采用链表面上连续配置板状模板的输送链替换所述传动带的例子。该开坯工序中，环形传动带或链的轨道上作用大的成型应力，在被成型原材料的厚度薄、材料强度低的情况下，即使能够保持轨道的机械强度，除此以外存在困难，进一步不能成型各种口径的管。