книги из ГПНТБ / Брудка Я. Легкие стальные конструкции

дополнительные боковые ролики, можно изготовлять профили различных сечений.

На новых заводах волочильные станы используются при создании не­ которых замкнутых профилей в конечной фазе. Круглые трубы, изготов­ ляемые на роликовых волочильных станах, подвергаются обработке, целью которой является улучшение качества стали, уже подвергавшейся обработке давлением. Затем круглые трубы протягивают на волочиль­ ных станах для придания им прямоугольного, треугольного, звездообраз­ ного или замкнутого сечения любой формы. Применение волочильных станов позволяет уменьшить разнородность продукции роликовых ста­ нов, сводя ее к профилированию круглых труб.

Однако следует подчеркнуть, что волочильные станы применяют и теперь, позволяя создавать профили при одновременном повышении предела текучести стали путем наклепа по всему периметру профиля (например, в конструкциях системы «Долеста», ФРГ).

Усовершенствование роликовых волочильных станов привело к тому, что в них стали устанавливать постоянные боковые ролики и привод, а также применять непрерывную металлическую ленту. Таким образом возникли первые роликовые гибочные машины (прокатные станы).

Р о л и к о в ы й п р о к а т н ый стан является машиной непрерывно­ го действия. Состоит он из ряда клетей, в которых пара имеющих соот­ ветствующую форму роликов придает протягиваемой стальной ленте оп­ ределенную форму. Лента, проходя через клети, приобретает соответ­ ствующие формы и выходит из машины в виде готового профиля нуж­ ного сечения. В зависимости от формы поперечного сечения требуется прохождение через несколько клетей — от 3 до 15. Для строительных про­ филей, которые не имеют слишком сложных форм, обычно достаточно восьми клетей. Схематическое расположение роликов прокатного стана показано на рис. 4-3, а. Вид профилирующих роликов показан на рис. 4-3, б.

Si

На рис. 4-4 приведены последовательные фазы формирования строи­ тельного профиля.

Формовка на роликовом прокатном стане должна осуществляться по­ степенно, а величину изменений формы при каждом переходе следует ре­ гулировать в зависимости от пластичности и линейной расширяемости стали данной марки. Работу клетей необходимо тщательно синхронизи­ ровать, чтобы избежать бокового выпучивания профилей или бугров и трещин в углах. Желательно, чтобы ось профиля оставалась в одной пло­ скости во всех клетях. Между парами роликов в клетях находятся боко­ вые направляющие ролики (см. рис. 4-3), служащие для управления уже частично сформированной полосой и оказывающие незначительное гори­

82

зонтальное давление, которое противодействует расширению (пружинепию) и распрямлению, могущему возникнуть иногда при формиро­ вании.

Если нужно придать оси определенную кривизну, то по окончании профилирования профиль пропускается через дополнительные боковые ролики, которые его изгибают.

В зависимости от мощности роликового прокатного стана и его ос­ новных размеров на нем можно изготовлять профили из исходной ленты толщиной 0,3— 18 мм. Ширина исходной ленты может колебаться в пре­ делах 20—2000 мм, скорость движения чаще всего равна 10—30 м/мин (в исключительных случаях — до 70 м/мин). На роликовых прокатных станах получают изделия с очень точными размерами.

Роликовые прокатные станы имеют очень большую производитель­ ность; работа на них целиком механизирована. Для работы на таких станах не требуются высококвалифицированные работники. Стоимость рабочей силы, приходящаяся на единицу продукции, очень низка. Воз­ можно включение процесса гибки в непрерывную технологическую ли­ нию, включающую и другие операции: сварку, раскрой, сверление отвер­ стий и т. п.

Почти для каждого профиля нужен отдельный комплект роликов, что оказывает решающее влияние на стоимость изготовления профилей на прокатных станах. Следует стремиться к тому, чтобы профилям с близким сечением первое изменение формы придавалось одними и теми же клетями, тогда ролики первых клетей будут общими для некоторых изделий. Более высокая цена профилей холодной гибки объясняется при­ менением для их изготовления более дорогого материала — листового металла или стальной ленты.

Роликовые прокатные станы пригодны главным образом для массово­ го производства. Одна машина, обслуживаемая одним рабочим, может изготовить в течение года свыше 3 млн. м профилей.

При гибке с помощью роликов возникает также некоторый наклеп но всему периметру, вызванный существованием силы волочения на пе­ риметре роликов и некоторым давлением роликов. Наклеп этот меньше, чем при профилировании на волочильных станах.

4.2.2. Изготовление профилей на кромкозагибочных станах и гибочных прессах

К р о м к о з а г и б о ч н ы й стан для фальцовки листов металла (рис. 4 -5)— это обычная машина с ручным приводом. На ее корпусе укреплены две балки: верхняя и нижняя; каждая из них имеет сменные наконечники, называемые профилирующими рейками. Лист металла, под­ вергаемый фальцовке, вставляют между балками. Фиксирование края регулируется с помощью переставного упора. После зажима листа верх­ ней балкой поворотом винта регулируется нижняя балка. С помощью

83

ставной упор

Г -\\W\~ ,\\\\\\ ч

Рис. 4-7. Гибочный пресс

■^ / — верхняя гнущая балка; 2—верхняя про филирующая рейка; 3 — нижняя профили

рующая рейка; 4 — стол; 5 — станина кор

пуса

84

захватов нижнюю балку поднимают вверх. Укрепленная на ее конце рей­ ка сгибает лист металла, формируя его край под нужным углом. С по­ мощью комплекта универсальных реек можно создавать тонкостенные

профили разнообразных форм.

На рис. 4-6 цифрами показаны последовательные фазы формирова­ ния «шляпообразного» профиля на кромкозагибочном стане. Число гра­ ней здесь определяет число переходных фаз во время изготовления

изделия.

На кромкозагибочных станах можно изготовлять только профили с малой толщиной стенок (обычно до 3 мм) при длине 1,5—4 м.

Производство тонкостенных профилей на кромкозагибочных станах характеризуется рядом недостатков. Формирование • одного профиля складывается из ряда периодически повторяющихся фаз, причем каждая фаза включает разные операции, которые нельзя механизировать. Станок должны обслуживать рабочие высокой квалификации. Производитель­ ность оборудования низкая. Доля заработной платы в цене продукции велика. Точность загиба более длинных профилей небольшая.

Достоинством кромкозагибочных станов является очень низкая стои­ мость дополнительного оборудования. Комплекты реек дешевы и их лег­ ко можно изготовить в мастерских даже небольших заводов.

Кромкозагибочные станы для изготовления тонкостенных профилей применяют только на старых заводах, на новых — лишь ограниченно.

Г и б о ч н ые п р е с с ы применяют на современных заводах для из­ готовления небольших серий тонкостенных профилей.

Гибочный пресс (рис. 4-7) представляет собой продольно изгибающий агрегат со значительным рабочим давлением. В прессах, изготовляющих строительные профили, усилие профилирующей балки равно 40 000— 250 000 кгс. Машина состоит из трех основных частей: стола, корпуса и гнущей балки. Вдоль узкого стола уложена матрица (нижняя профили­ рующая рейка) с углублением, в котором производится формирование кромки под нужным углом. К верхней гнущей балке прикреплен штамп

(пуансон, называемый также верхней профилирующей рейкой). Благо­ даря вертикальному движению балки и с помощью штампа распределя­ ется равномерное давление по всей его длине. Лист металла вдавливает­ ся в углубление матрицы. Радиус закругления кромки профиля равен радиусу нижнего конца штампа.

На рис. 4-8 даны основные приспособления для гибки профилей. Общий вид современного гибочного пресса для изготовления профи­

лей холодной штамповки из листового металла приведен на рис. 4-9. На таком прессе можно производить профили из исходного материала тол­ щиной до 16 мм, получая изделия длиной до 6 м. Ширина ленты при та­ кой длине изделия ограничена. Обычно расстояние от оси матрицы (штампа) до станины машины равно 250—500 мм (см. рис. 4-7). Шири­ на исходной ленты на длине профилирования, заключенной между ста­ нинами корпуса, зависит от формы готового изделия. Речь идет о том, чтобы выгнутые ранее части профиля, сталкиваясь со столом или верх­ ней гнущей балкой, не деформировались.

Последовательные фазы профилирования нижнего прогона светового

85

86

фонаря на гибочном прессе показаны на рис. 4-10. Пунктирной линией изображено положение ленты перед ударом штампа.

Гибочные прессы можно приспособить для формирования более длин­ ных профилей, чем получаемые при разовом усилии по всей длине штам­ па. Передвигая ленту несколько раз вдоль стола, можно изготовить про­ фили длиной 12 м и более.

Благодаря профилированию с передвижением ленты получают про­ фили, которые можно применять для изготовления несущих элементов конструкций. Такие профили не требуют поперечных заводских стыков. Однако следует заметить, что при таком производстве возрастают откло­ нения поперечных размеров сечения; трудно также получить прямоли­ нейные грани без значительной кривизны. Поэтому выполнять в широком масштабе гибку с продольным передвижением металлических листов не рекомендуется.

Достоинства формирования профилей на гибочных прессах следую­ щие:

универсальность использования при легкости смены профилирующих реек;

низкая стоимость профилирующих приспособлений; рентабельность производства при небольших партиях, определяемая

приведенными выше достоинствами.

Таким образом, продукция гибочных прессов не уступает производству тонкостенных профилей на современных роликовых прокатных станах. Использование гибочных прессов позволяет изготовлять профили в не­ больших количествах. Следовательно, они пригодны прежде всего для изготовления профилей по индивидуальным решениям строительных кон­ струкций.

Гибочные прессы имеют и недостатки, уменьшающие их универсаль­ ность:

невозможность существенной механизации производства; низкую производительность;

необходимость применения высококвалифицированной рабочей силы. Для изготовления строительных профилей используют также прокат­ ные станы или обжимные прессы. Профилируются на них прежде всего металлические листы, применяемые для стеновых панелей — облицовоч­ ных и фасадных. На заводах по производству легких элементов строи­ тельных конструкций они служат для штамповки элементов жесткости

встенках и поясах балок или для отгибания краев отверстий.

4.2.3.Рекомендации

Следует обратить внимание на тот факт, что излишнее усложнение форм профилей приводит к необходимости проведения дорогих операций во время изготовления профилей. Это влечет за собой трудности в вы­ держивании допусков.

Металлические листы, ленты или полосы при передаче их для изго­ товления профилей должны иметь приемочные клейма или подтвержде­ ние знаком технического контроля завода. При использовании металла

87

повышенной прочности листы следует маркировать цветными клеймами (в соответствии с нормами PN-62/H-01103). Профили целесообразно изготовлять из прямых листов, лент или полос. В случае деформации и коробления листов их нужно пропустить через вальцы для полного вы­ прямления.

При изготовлении профилей на роликовых прокатных станах могут возникнуть некоторые дефекты изделий:

а) волнистость — периодически повторяющееся уменьшение толщины сечения профиля. Этот дефект может быть вызван эксцентриситетом валов главных или вспомогательных роликов;

б) трещины — растрескивание, появляющееся в местах загибания, вызванное снижением пластических свойств стали и слишком малым радиусом гибки;

в) зазубрины на поверхности профиля (прямолинейные вдоль оси профиля и в форме дуги, возникающие при большей окружной скорости роликов, чем скорость передвижения профиля). Эти дефекты вызывают­ ся неправильной установкой рабочих поверхностей роликов;

г) коробление: края профиля вследствие растяжения кромки при за­ гибе ленты на угол, больший допустимого; части сечения в результате раскатки ленты при давлении роликов на слишком малом сечении или искривления оси формирующего ролика; по всему сечению вследствие набегания ленты (причиной набегания обычно являются малая жест­ кость сечения, неправильное распределение скоростей, низкие механи­ ческие свойства стали и т. п.);

д) морщины и неровности на поверхности профиля, появляющиеся чаще всего из-за низкого предела текучести профилируемой стали;

е) вмятины вдоль всей длины профиля (можно объяснить изгибани­ ем в противоположных направлениях);

ж) периодически появляющиеся вмятины на поверхности профиля, возникающие вследствие наклеивания материала на рабочие части ро­ ликов. Это явление чаще имеет место при изготовлении элементов из нер­ жавеющей стали. В подобном случае не следует применять разъемные ролики. Чтобы предотвратить появление этих дефектов, надо периоди­ чески полировать рабочие поверхности роликов;

з) вдавливание материала в рабочие зазоры роликов, появляющиеся обычно при формировании тонких листов металла в местах сложной формы профиля. Устранение этого явления требует изменения конструк­

ции роликов; и) продольное искривление профиля (может произойти в том слу­

чае, если во время гибки материал соприкасается с роликами не по все­ му сечению);

к) сдвиг профиля в одну сторону, вызываемый неправильным распре­ делением ширины ленты по отношению к главной оси контура после вы­ хода ее из местных направляющих. Этот недостаток можно легко устра­ нить, передвинув столики с вспомогательными роликами в направлении, в котором проявляется тенденция к уменьшению размеров профиля.

Гибка на прессах сравнительно малопроизводительна, но позволяет создавать любые профили с помощью универсальных приспособлений.

88

В профилях, изготовляемых на прессах, могут возникнуть следующие дефекты:

а) неточный угол изгиба, объясняющийся слишком большим или слишком малым погружением штампа в матрицу;

б) непараллельность кромок, вызванная неточной установкой упоров или пояса по отношению к ним;

в) неодинаковая ширина полок профилей, объясняемая неточной ус­ тановкой упоров или пояса по отношению к ним и боковым выпучивани­ ем лезвия штампа по отношению к оси его ручья;

Эксплуатационная ширина _

г) неодинаковый угол загиба вдоль профиля, появляющийся вследст­ вие непараллельности лезвия штампа к плоскости матрицы и истирания приспособлений.

Профили с замкнутым или открытым сечением, изготовляемые на ро­ ликовых прокатных или волочильных станах либо гибочных прессах, должны иметь отклонения, не превышающие величин, приводимых в табл. 4-1 и 4-2. Размеры Ь\ и Ь2 следует определять по рис. 4-11.

Для плит складчатого сечения (рис. 4-12), независимо от оборудова­ ния, на котором они профилируются, допустимы отклонения, приводимые в табл. 4-3.

89