4 Вспомогательные ролики, проводки, планки, оправки

При профилировании на станах легких и средних типов используется большое количество вспомогательного инструмента. Вспомогательные ролики делят на боковые (рис.15.9, а) и верхние. По конструкции они одинаковы и предназначены

для направления, удержания профиля и выполнения дополнительных изгибов. Вспомогательные ролики выполняются не приводными, устанавливаются на под-

шипниках скольжения и свободно вращаются. Устанавливают их на промежуточных столах или кронштейнах. Для широких профилей ролики применяются вместе с направляющими планками (рис. 15.9,б).

а) б)

Рис.15.9 - Схема установки роликов:

а) боковых; б) направляющих

Направляющие планки разделяют на вводные, промежуточные и выводные. Вводные планки представлены на рисунке.15.10.

а) б)

Рис. 15.10. Вводные планки: с деревянным вкладышем (а) и

Металлическим (б) ограничением ширины заготовки

Выводные проводки устанавливают на выходе из последней пары валков на столах (рис.15.11, а) или в специальных кронштейнах, в которых их можно сориентировать, чтобы предотвратить скручивание профиля, если его "ведет" на выходе из калибра (рис.15.11, б ).

а) б)

Рис.15.11 – Вводные проводки, установленные на столе - а;

на специальном кронштейне - б;

1 – оправка; 2 кронштейн; 3 – вспомогательный ролик

Основы технологии профилирования

Для получения качественного гнутого профиля важное значение имеет определение точной ширины заготовки. Рассчитанную ширину проверяют по развёртке готового профиля вдоль его нейтрального слоя. Расположение нейтрального слоя определяют с помощью следующих формул:

а) если радиус внутреннего угла загиба r больше толщины заготовки

h - по средней линии:

R разг = r + h / 2 (рис. 15.12);

Рис.15.12 - К определению ширины заготовки

б) если радиус внутреннего угла меньше толщины металла:

Rразг = r + h / 3;

в) при абсолютной величине радиуса внутреннего угла менее 0,5 мм

Rразг = (0,15 - 0,3) h (меньшее значение принимают для большей толщины и меньшего радиуса).

При изгибах в открытых калибрах необходимо учитывать развальцовку заготовки, которая может достигать 2% ширины. В закрытых калибрах развальцовку можно не учитывать. Изгиб с маленьким внутренним углом (при r  0,5 мм) невозможно выполнить без предварительной подготовки, которую выполняют или развальцовкой места изгиба (рис.15.13, а) или выдавливанием канавки (рис.15.13, б).

а) б)

Рис. 15.13 – Развальцовка заготовки в местах изгибов

Профилирование в непрерывных станах (рис.15.14) заключается в постепен-

ном пластическом изгибе полосы от клети к клети с изменением формы поперечного сечения заготовок и, практически без изменения их площади. Этот процесс

Рис.15.14 – Схема профилирования в непрерывном профилегибочном стане

подобен валковой формовке полосы в трубную заготовку, отличаясь лишь формой конечных профилей. Конструкции профилегибочных станов аналогичны непрерывным трубоформовочным. Они содержат ряд клетей с горизонтальными приводными валками, калибровка которых обеспечивает получение заданного профиля. Не приводные вертикальные ролики, установленные между горизонтальными валками, препятствуют упругому пружинению наклонных участков профиля, а при больших углах наклона этих участков производят дополнительный пластический изгиб.

Калибровки валков для производства гнутых профилей можно разделить на четыре основные схемы:

- одновременную, при которой сразу формуются элементы профиля;

- последовательную, при которой вначале формуются крайние участки, а затем – средние или наоборот;

- комбинированную, при которой вначале последовательно формуются крайние участки профиля, а затем - средние или наоборот;

- специальную, при которой для достижения требуемых качественных показателей применяются специальные приёмы.

Применение той или иной схемы для изготовления конкретного профиля обусловлено рядом факторов. Помимо основного требования - производства продукции высокого качества в соответствии с требованиями нормативно-технической документации, принятая схема калибровки должна обеспечивать соотношение технологических параметров с точки зрения их экономичности, а именно: количество и конструкция клетей; профилировка и стойкость валков; удобства настройки и перевалки валков; производительность и качество продукции и.т.д.

По одновременной системе калибровки валков формуются все профили с одним местом изгиба - уголки (рис.15.15, а). По этой системе, как при поштучном, так и при непрерывном способе производства формуются также все симметричные профили открытой формы с двумя местами изгиба - швеллеры (рис.15.15, б), тремя местами изгиба (рис. 15.15, в, г), четырьмя местами изгиба — корытные профили (рис15.15, д).

Рис.15.15 – Схемы калибровки валков для производства гнутых профилей

В некоторых случаях при изготовлении швеллеров с малой степенью не симметричности, зетовых равнополочных и несимметричных профилей с четырьмя и пятью местами изгиба (рис.15.15, е) при непрерывном процессе профилирования также применяется одновременная система калибровки валков. Использование одновременной системы при непрерывном профилировании несимметричных профилей обеспечивает стабильность процесса и четкое выполнение элементов поперечного сечения; затруднения вызываются необходимостью устранения продольного скручивания и боковой кривизны на готовых профилях.

Одновременная система калибровки валков меняется в ряде случаев для изготовления гофрированных гнутых профилей (рис.15.15, ж) из материалов с легко нарушаемой поверхностью - сплавов на базе алюминия, сталей с цинковым и лакокрасочным защитным покрытием, нержавеющих сталей и т. п., обеспечивая высокие качественные показатели готовых изделий.

Поверхность гофрированных профилей, изготовленных по этой системе, получается без вмятин, царапин и надрывов. Такие нарушения поверхности фор-муемого металла часто наблюдаются при использовании других систем калибровки. Однако комплект валков для изготовления гофрированного профиля по одновременной системе весит на 35 - 45% больше, чем по другим системам.

Зетовые профили в большинстве случаев формуются по последовательной системе калибровки валков (рис.15.15, з). Преимуществом этой системы являются стабильность процесса профилирования и возможность устранения продольного скручивания в процессе формовки.

Последовательная система калибровки валков может применяться при изготовлении полузакрытых и замкнутых профилей с тремя и четырьмя местами из­гиба (рис.15.15, и) при непрерывном процессе формовки. По этой системе вначале формуются полки, а затем боковые стенки профиля. Так же такая система может применяться также при изготовлении гнутых профилей с шестью и более местами изгиба. Наибольшее распространение такая система получила при изготовлении гофрированных гнутых профилей. Для их производства, как при непрерывном, так и при поштучном профилировании применяется последовательная система калибровки валков с формовкой вначале центрального гофра, а затем соседних гофров (рис.15.15, к), или центрального гофра и элементов соседних гофров (рис.15.15, л). Последовательная система используется при изготовлении курированных профилей из рядовых, конструкционных и низколегированных сталей и обеспечивает высокие качественные показатели продукции при наименьшей (по сравнению с другими системами) массе комплекта валков. Комбинированная система калибровки валков широко применяется для изготовления несимметричных профилей с двумя - пятью местами изгиба, а также полузакрытых и замкнутых профилей.

У несимметричных швеллеров (рис.15.15, м) как при штучном, так и при непрерывном процессе вначале формуются оба места изгиба (с различными углами подгибки) до окончательной формовки меньшей полки, а в последних проходах -только место изгиба у большей полки. Такая система позволяет устранять продольное скручивание профиля в процессе формовки. Недостатком сисиемы является неустойчивость процесса профилирования в последних клетях, когда формуется только одно место изгиба.

Комбинированная система калибровки валков даёт наилучшие результаты при изготовлении замкнутых и полузакрытых профилей с тремя (рис.15.15, н) и четырьмя (рис.15.15, о) местами изгиба. По этой системе вначале последовательно формуются полки до определенного угла α, а затем боковые стенки до угла подгибки β; в последних переходах все места изгиба формуются одновременно. Применение такой системы обеспечивает высокое качество профилей и устойчивость процессов профилирования. Для изготовления гофрированных профилей комбинированные системы калибровок валков не используются.

Специальная система калибровки валков используется для изготовления гофрированных гнутых профилей высокого качества (рис.15.15, п). По этой системе в первых клетях предусматривается формовка волнистой заготовки, из которой в последних клетях осадкой изготавливают профили типа ребристых плит. Использование в качестве промежуточной заготовки волнистого профиля обеспечивает минимальное утонение металла в местах изгиба и повышенные механических свойств изделий.

Сортовые гнутые профили могут быть изготовлены осадкой волнистой заготовки. При этом в первых проходах формуется волнистый профиль (рис.15.15, д) из криволинейных элементов которого в последних клетях осадкой формуются прямолинейные участки и места закруглений. Процес формировании профиля непрерывный, так как заготовка одновре-менно взаимодействует со всеми парами валков. На современных агрегатах процес формования заготовки може производиться в бесконечном режиме путём сваривания отдельных рулонов и порезкой бесконечного профиля на требуемые размеры летучими ножницами или пилами.

Суть процесса профилирования заключается в последовательном приближении листовой или полосовой заготовки до заданой формы профиля, путём последовательных подгибов без изменения размеров поперечного сечения. Последовательное приближение осуществляется образованием промежуточных форм в каждой паре формующих валков (рис.15.16).

Рис. 15.16 - Схема формирования корытного профиля

Рассмотрим процесс профилирования в двух смежных парах валков. В первуй паре заготовка подгибается на , в другой – на угол , а угол  - суммарний угол подгибки (рис.15.17, а). Изменение угла  на величину  происходит пос-

а) б)

Рис. 15.17 – Схема профилирования полосы

а) в двух смежных парах валков; б) однократной подгибки

тепенно на участке АВ. Участок АВ, который влияет на схеми напряжено - деформированого состояния при профилировании называют участком плавного перехода. В отличие от процесса прокатки, при профилировании линейная скорость всех точек поперечного сечения постоянка. В процессе подгибки точка В, расположенная на кромке заготовки перемещается на угол  (положение точки В₁, но при наличии жёсткого конца, точка В останется в плоскости, перпендикулярной поперчному сечению заготовки. Поэтому кромка АВ увеличится до раз мера АВ₁ (рис.15.16, б), а относительное удлинение кромки составит:

= . (15.2)

Величина относительного удлинения находиться в пределах упругой деформации, то есть:

(15.3)

где  – растягивающие напряжения; Е – модуль жёсткости.

Величина растягивающих напряжений и относительного удлинения кромок увеличивается при увеличении ширины отгибаемого участка а и угла отгибки  и уменьшается при увеличении длины участка при увеличении длины участка плавного перехода L. Для обеспечения движения формируемой полосы по стану, каждая пара валков, кроме сил, затраченных на деформацию должна осуществлять втягивающую силу. В этом случае полная величина растягивающих напряжений составит:

. (15.4)

Если величина растягивающих напряжений превыысит проедел прочности, возникнет пластическое растяжение кромки, что приведёт к браку.