книги из ГПНТБ / Чекмарев, А. П. Гнутые профили проката

центр среднего закругления, что позволило стабилизировать поло­ жение элементов полосы относительно оси формовки. Для предот­ вращения винтообразных искривлений и устранения изгибающего момента, приводящего к скручиванию полосы, новой калибровкой предусмотрены различные режимы формовки элементов сечения

полосы, расположенных по разные стороны от оси профилирования. Меньший элемент сечения полосы подгибали более плавно.

Изменения схемы профилирования обеспечили одинаковые

Рассмотрим теперь влияние на схему формовки конструктив­ ных особенностей профилей, например замкнутых. На рис. 35 при­ ведены,схемы формовки замкнутого квадратного профиля. Эти про­ фили разнятся тем, что место разъема у первого из них на ребре, а у второго на середине прямолинейного участка. Эти конструктив­ ные различия влияют на выбор, лереходных форм и оси формовки.

60

В первом случае (рис. 35, а) ось формовки выбрана проходящей через одно из ребер профиля. Наиболее сложным является переход свободных полок через вертикаль. Для выполнения этой операции в клети VII подгибают только замкнутые полки. Недостатком этой схемы является плохая формовка закруглений вследствие невоз­ можности соприкосновения верх­ него валка с внутренней поверх­

ностью полосы в клетях VII—IX. Кроме того, полоса малоустой-

чива, так как профилируется на ребре и необходимо устанав­ ливать дополнительные вертикальные ролики и проводковую арма­ туру.

Во втором случае (рис. 35, б) ось формовки проходит через сере­ дину основания профиля. Вначале он формуется как швеллер, при­ чем изогнутые участки хорошо прорабатываются верхними валками, а далее все'закругления профиля формируются в закрытых калибрах.

Профиль устойчив, так как перемещается в стане на плоском осно- ■ вании.

61:

Переходные формы ряда сложных несимметричных профилей могут представлять собой более простые профили. Сложность в вы­ боре последовательности формоизменения, например уголка с подо­ гнутыми полками, состоит в том, чтобы определить, в каком порядке деформировать отдельные его элементы.

Очевидно, такой профиль можно деформировать по-разному: 1) сначала сформовать угловую часть профиля, а затем периферий­

ных скоростей верхнего и нижнего валков; 2) сначала сформовать его как швеллер, а затем как уголок. Кроме этого, можно еще подо­ гнуть полки на угол несколько меньше 90°, далее деформировать профиль как уголок, а затем доформовать периферийные полки (рис. 36). Очевидно, последний вариант следует считать наиболее рациональным, так как, во-первых, уменьшается влияние разности окружных скоростей, во-вторых, верхний валок имеет свободный доступ к местам изгиба и, в-третьих, легко устраняется пружинение периферийных участков.

Оси формовки и сам калибр должны быть правильно ориентиро­ ваны относительно оси стана.

Основной осью профиля (осью формовки) можно назвать услов­ ную прямую линию, проходящую во всех.(или в нескольких) прохо­ дах через одну и ту же точку профиля.

Выбор оси формовки и промежуточных форм профиля должен обеспечивать сходные условия захода в калибр правой и левой сто­ рон полосы, равновеликие напряжения в ее частях, расположенных по разные стороны оси формовки, правильный скоростной режим профилирования и простоту промежуточных форм.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА КАЛИБРОВКИ ДЛЯ ПРОЕКТИРУЕМЫХ И СУЩЕСТВУЮЩИХ СТАНОВ

Нами рассмотрены критерии выбора калибровки валков для формовки профилей различной конфигурации. При выборе тех или иных критериев необходимо учитывать, для проектируемых или уже действующих профилегибочных станов рассчитывается калиб­ ровка.

При проектировании нового стана прежде всего необходимо определить сортамент и необходимое народному хозяйству коли­ чество гнутых профилей, затем выяснить, какой профиль данного сортамента наиболее энергоемок, т. е. толщина, высота, ширина развертки, число закруглений, а также временное сопротивление материала какого профиля максимальны.

Для проектируемого стана нужно рассчитывать калибровку та­ кого профиля с учетом выбранной схемы профилирования. Выбор промежуточных форм профиля и одновременно формируемых за­ круглений определяет два важнейших показателя конструкции стана: количество пар валков (клетей) и глубину вреза в верхний валок.

62

Выбор числа пар валков зависит также от режима профилирова­ ния, который будет рассмотрен несколько ниже, так как этот фактор является в одинаковой степени важным как для нового, так и для работающего станов.

Длина участка плавного перехода (очага деформации) при про­ изводстве гнутых профилей не может быть решающим фактором при выборе числа пар валков, поскольку она незначительна даже при сравнительно широких полках профиля и больших углах подгибки.

При выборе расстояния между клетями учитывают их габариты, удобство работы (настройки стана) и необходимость установки между ними столов с вертикальными валками или проводковой арматуры.

При конструировании станов следует, как это предусмотрено методикой К. Н. Богоявленского [29], учитывать давления, которые могут возникнуть в связи с уменьшением зазора между валками до величины, меньшей, чем толщина задаваемой полосы, в этом случае может начаться развальцовка затсруглений. Можно рекомендовать при­ нимать уменьшение зазора равным 12—25% номинальной толщины.

После определения максимального давления переходят к расчету диаметров основных валков стана. Максимальный основной диаметр нижнего валка определяют из условий прочности валка с учетом переточек. Передаточное отношение и глубина вреза определяются по максимальной высоте профиля.

Для существующих профилегибочных станов выбор калибровки зависит от установившейся технологии. Для станов поштучного профилирования главным является условиеплавного захода полосы

вкалибры. Расположение полосы в валках, конструкцию калибров

иось формовки выбирают таким образом, чтобы это условие выпол­ нялось.

Режим профилирования не имеет в этом' случае существенного значения, так как запас пластичности обеспечивает допустимую дробность деформации (исключение составляют профили из малопластичных материалов толщиной 6—8 мм).

Основа калибровки для станов непрерывного или полунепрерыв­ ного профилирования — выбор маршрута формовки.

Многочисленные примеры из практики показывают, что при из­ готовлении толстостенных профилей или профилей из малопластич­ ных материалов определяющей является прочность наружных, наи­ более растянутых волокон на изогнутых участках.

Для пластичных материалов необходимо учитывать величину пластической деформации металла у кромок полок, что подтвер­ ждается исследованиями [27, 30].

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЧЕРНОВЫХ ЗАКРЫТЫХ КАЛИБРОВ

Поштучное профилирование имеет существенные отличительные особенности, так как для получения профиля хорошего качества нужно обеспечить задачу профиля в калибр таким образом, чтобы определенные расчетом калибровки места закруглений профиля совпадали с соответствующими скругленными участками валков.

63

Особенно большое значение это условие приобретает в первых проходах, где место изгиба еще недостаточно намечено, поперечная жесткость полосы невелика и возможны ее осевые смещения и пере­ формовка изогнутых участков. Смещение полосы по ширине калибров особенно часто наблюдается при профилировании серповидных заго­ товок и несимметричных профилей.

Точная задача переднего конца полосы в калибр имеет особое значение для обеспечения высокой производительности станов.

Наиболее рациональным способом удержания полосы от осевых смещений является применение в черновой группе клетей закрытых калибров [31 ]. Многолетняя проверка работы закрытых калибров в цехе гнутых профилей завода «Запорожсталь» подтверждает этот вывод. В настоящее время закрытые калибры применяют более чем в 170 комплектах валков, т. е. практически для всего сортамента стана 2-7x80-500.

В конструкции закрытого калибра определяющей является ве­ личина Bt — расстояние между ребордами ручья иижнего валка в клети i, потому что от правильного выбора ее зависит правильность задачи полосы в калибр.

Первоначально при расчете закрытых калибров эту величину принимали равной горизонтальной проекции bt_i полосы, выходящей

64

Подставляя (15) и (16) в (14) и принимая, что hB = ht, получим

Таким образом, для решения задачи необходимо определить I — длину очага деформации (участка плавного перехода). Однако, при­ нимая во внимание специфику поштучного профилирования и кон­ струкцию закрытого калибра, необходимо учитывать следующее обстоятельство. Расстояние между осями клетей профилегибочного стана 2-7x80-500 завода «Запорожсталь», на котором проводились

исследования, составляет 1400 мм. Длина участка плавного перехода не превышает 300 мм. Передний конец профиля, пройдя 400—500 мм за выходное сечение калибра, расходится на некоторую величину и в таком виде поступает в последующий калибр. Поэтому при расчете ширины ручья закрытого калибра нужно учитывать именно эту вели­ чину.

Замеры величины / проводили следующим образом. В стане за­ тормаживали штуку, затем осуществляли реверс и выводили участок плавного перехода на 300—400 мм из калибра, а затем измеряли горизонтальные проекции профиля Ьх и Ь2 (рис. 38) и границы участка плавного перехода. Эти границы находились в месте начала уменьшения размера Ьг и увеличения размера Ьг. Расстояние между

66

отметками составляло I. Замеры проводили для швеллеров из угле­ родистых сталей при суммарных углах подгибки 8, 18 и 30°.

Результаты замеров приведены на рис. 39. Эти данные подтвер­ ждают положение о том, что протяженность участка плавного пере­

ПРЕДЧИСТОВЫЕ ОТКРЫТЫЕ И ЗАКРЫТЫЕ КАЛИБРЫ

Формовка профиля осуществляется в основном в калибрах этой группы клетей (углы подгибки от 30 до 85—88°), поэтому от рацио­ нального выбора их конструкции в значительной мере зависит полу­ чение профиля хорошего качества.

Требования, предъявляемые к самому профилю, определяют выбор конструкции калибров (рис. 40).

Открытые калибры (рис. 40, а) следует применять в тех случаях, когда допуски на размеры полок достаточно велики (=t2 мм и более). Одни и те же калибры можно использовать для формовки профилей с шириной полок например, от 50 до 100 мм.

При жестких требованиях к точности полок необходимо удержи­ вать торец профиля от осевых смещений. ПрименявЩиеся ранее закрытые калибры (рис. 40, б) с фиксацией торца полки телом верхнего валка имеют существенные недостатки. Как уже говорилось, выше, профиль сначала встречается с калибром нижнего валка по его максимальному диаметру. В данном случае — это диаметр D,

Торцами полок профиль попадает на выступы ручья нижнего валка. Такое положение профиля крайне неустойчиво. В определен­ ный момент (при встрече с верхним валком) он опускается в калибр, как правило, одной из сторон, как бы соскальзывает в калибр, что

Переформовка отдельных элементов сечения изгибаемой полосы, особенно при изготовлении изделий сложной конфигурации (закры­ тых и полузакрытых профилей, гофрированных плит и т. п.), ока­ зывает существенное влияние на точность размеров профиля, а также способствует появлению коробления и скручивания профиля, воз­ никновению гофров на кромках. Поперечная вытяжка снижает эффективность работы закрытых калибров, затрудняет определение ширины исходной плоской заготовки.

Правильно рассчитанная калибровка должна учитывать неиз­ бежное возрастание размеров прямолинейных участков изгибаемой полосы от клети к клети. Для устранения переформовки калибровка валков должна рассчитываться таким образом, чтобы соблюдалось постоянство положения оси симметрии изгибаемых участков полосы, выходящей из предыдущей клети, относительно оси симметрии де­

68

формирующих элементов валков последующей клети. Это позволит устранить переформовку полосы, тем самым повысить точность раз­ меров и улучшить качество получаемых изделий, а также даст воз­ можность достаточно точно опре­

Величину а можно выразить через утонение (ДО на рис. 41). Таким образом, центр кривизны при утонении смещается по бис­ сектрисе угла между прямолинейными элементами сечения:

Приравнивая правые части уравнения (23) и (25) и решая их

69