Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана

Предложены формующие универсальные клети многоклетевого стана, в которых боковые формующие валки установлены наклонно к уровню профилирования. Разработана методика определения оптимальных углов наклона боковых формующих валков и формы их рабочей поверхности, позволяющая, с учетом особенностей профил...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2013
Hauptverfasser:	Докторов, М.Е., Докторова, Н.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2013
Schriftenreihe:	Металл и литье Украины
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143768
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана / М.Е. Докторов, Н.М. Докторова // Металл и литье Украины. — 2013. — № 9. — С. 23-31. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-143768
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1437682018-11-11T01:23:21Z Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана Докторов, М.Е. Докторова, Н.М. Предложены формующие универсальные клети многоклетевого стана, в которых боковые формующие валки установлены наклонно к уровню профилирования. Разработана методика определения оптимальных углов наклона боковых формующих валков и формы их рабочей поверхности, позволяющая, с учетом особенностей профиля и рекомендуемого способа формовки, применять более интенсивные режимы формообразования профиля, сократить число технологических переходов, уменьшить перепад окружных скоростей в калибре валков, а также сблизить направления и величины скорости движения материальных точек вращающихся валков и перемещаемых материальных точек деформируемой заготовки в местах контакта. Это сближение улучшает условия формообразования профиля и его качество, дает возможность уменьшить количество формующих рабочих клетей многоклетевого стана. Запропоновано формуючi унiверсальнi клiтi багатоклiтьового стану, в яких бiчнi формуючi валки встановлено похило до рiвня профiлювання. Розроблено методику визначення оптимальних кутiв нахилу осi обертання бiчних формуючих валкiв i форми їх робочої поверхнi, що дає змогу (з урахуванням особливостей профiля та прийнятого способу формування): застосовувати бiльш iнтенсивнi режими формоутворення профiля; скоротити число технологичних переходiв; зменшити перепад окружних швидкостей в калiбрi валкiв і зблизити напрямки та величини швидкостi руху матерiальних точок обертових валкiв i точок, які перемiщуються, заготовки, яка деформується, в мiсцях контакту. Це зближення покращує умови формоутворення профiлю та його якiсть, надає можливість зменшити кiлькiсть формуючих робочих клiтей багатоклiтьового стана. Proposed form of the universal rolling mill stand, which additionally set obliquely to the level of profiling side forming rolls. The technique of determining the optimal tilt angles of rotation of the axis of the side forming rolls and forms of their work surface that allows taking into account the characteristics of the formed profile and accepted method of molding a more intensive modes of shaping profile, reduce the number of operating steps, to reduce the difference in the caliber of the circumferential velocity of the rolls and the direction of pull together and the magnitude of the velocity of the material points of rotating rolls and moved the material points of the deformable workpiece at the contact points. This improves the conditions shaping the profile and quality, reduces the amount of work stands forming mill. 2013 Article Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана / М.Е. Докторов, Н.М. Докторова // Металл и литье Украины. — 2013. — № 9. — С. 23-31. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143768 621.771:621.04 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Предложены формующие универсальные клети многоклетевого стана, в которых боковые формующие валки установлены наклонно к уровню профилирования. Разработана методика определения оптимальных углов наклона боковых формующих валков и формы их рабочей поверхности, позволяющая, с учетом особенностей профиля и рекомендуемого способа формовки, применять более интенсивные режимы формообразования профиля, сократить число технологических переходов, уменьшить перепад окружных скоростей в калибре валков, а также сблизить направления и величины скорости движения материальных точек вращающихся валков и перемещаемых материальных точек деформируемой заготовки в местах контакта. Это сближение улучшает условия формообразования профиля и его качество, дает возможность уменьшить количество формующих рабочих клетей многоклетевого стана.
format	Article
author	Докторов, М.Е. Докторова, Н.М.
spellingShingle	Докторов, М.Е. Докторова, Н.М. Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана Металл и литье Украины
author_facet	Докторов, М.Е. Докторова, Н.М.
author_sort	Докторов, М.Е.
title	Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана
title_short	Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана
title_full	Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана
title_fullStr	Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана
title_full_unstemmed	Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана
title_sort	особенности формообразования гнутых профилей в валках стана
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2013
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143768
citation_txt	Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана / М.Е. Докторов, Н.М. Докторова // Металл и литье Украины. — 2013. — № 9. — С. 23-31. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT doktorovme osobennostiformoobrazovaniâgnutyhprofilejvvalkahstana AT doktorovanm osobennostiformoobrazovaniâgnutyhprofilejvvalkahstana
first_indexed	2025-07-10T17:57:06Z
last_indexed	2025-07-10T17:57:06Z
_version_	1837283650374205440
fulltext	22 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’201322 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 УДК 621.771:621.04 М. Е. Докторов, Н. М. Докторова Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана Предложены формующие универсальные клети многоклетевого стана, в которых боковые формующие валки установлены наклонно к уровню профилирования. Разработана методика определения оптимальных углов наклона боковых формующих валков и формы их рабочей поверхности, позволяющая, с учетом особенностей профиля и рекомендуемого способа формовки, применять более интенсивные режимы формообразования профиля, сократить число технологических переходов, уменьшить перепад окружных скоростей в калибре валков, а также сблизить направления и величины скорости движения материальных точек вращающихся валков и перемещаемых материальных точек деформируемой заготовки в местах контакта. Это сближение улучшает условия формообразования профиля и его качество, дает возможность уменьшить количество фор- мующих рабочих клетей многоклетевого стана. Ключевые слова: гнутый профиль проката, заготовка, профилирование, качество, клеть, стан, валок, калибр, ось вращения валка, наклон валка П рофилирование относится к весьма прогрессив- ному технологическому процессу механической обработки металлов давлением, в котором пре- дусмотрено ступенчатое и последовательное по технологическим переходам, постепенное формо- изменение по длине листовой заготовки, продольно перемещаемой во встречно вращающихся сопря- женных по клетям валках профилегибочного стана путем подгибки ее участков в гнутый профиль про- ката�� Обычно, при разработке технологии, создании и совершенствовании оборудования, инструмента и технологической оснастки для профилирования, с целью повышения эффективности процесса, раз- работчики стремятся одновременно с повышением производительности и улучшением качества продук- ции к максимальному сокращению числа технологи- ческих операций-переходов, уменьшению необходи- мых для их выполнения формующих рабочих клетей многоклетевого стана, а также формообразующих профиль валков и технологической оснастки�� Это возможно при максимально допустимом формоиз- менении исходной заготовки в каждом технологи- ческом переходе, оптимальных энергозатратах при профилировании и получении продукции требуемого качества�� Весь процесс формообразования гнутого профиля заданной конфигурации из исходной плос- кой заготовки удобно разделить на технологические переходы – операции, каждая из которых соответ- ствует частичному формообразованию профиля в валках одной рабочей клети многоклетевого стана�� Обычно, такое формообразование в каждой упомя- нутой клети ограничивается предельно допустимы- ми технологическими параметрами деформирования металла участков заготовки мест изгиба и плоских подгибаемых и неподгибаемых элементов формуе- мого профиля�� Предусмотрено ограничение прира- щения изменений кривизны и толщины мест изгиба с тем, чтобы предупредить их повышенное утонение (утолщение), возможное нарушение целостности ма- териала и ухудшение качества поверхности, в том числе защитно-декоративного покрытия деформиру- емой заготовки (при его наличии), а также ограниче- ние возможного неравномерного изменения длины отдельных участков профиля в его поперечных се- чениях�� Максимальное формообразование в каждом переходе на участке плавного перехода ограничено также принятыми предельно допустимыми углами относительной подгибки смежных элементов буду- щего профиля и предельно допустимыми попереч- ными перемещениями кромок формуемой заготовки, отражающими режим деформирования и позволя- ющими получить качественный профиль без продоль- ного изгиба, винтообразного скручивания, искажения формы отдельных элементов, торцов и готового профиля в целом�� Кроме того, величину рекоменду- емого максимального формообразования дополни- тельно корректируют в соответствии с: техническими требованиями, предъявляемыми к профилю; меха- ническими свойствами материала; технологической схемой формовки; техническими возможностями оборудования и инструмента; принятым процессом профилирования (непрерывным – со стабильным и надежным процессом формообразования профи- ля и его сложной отрезкой после формовки либо по- штучным – с простой и надежной порезкой заготовки на заданную длину перед профилированием и последующим нестабильным, более трудоемким, процессом формообразования из нее профиля в валках), а также в соответствии с: соблюдением благоприятных для формообразования будущего профиля условий, например, за счет дополнитель- ного приложения к нему формующих усилий со стороны валков и технологической оснастки; при- менением закрытых калибров с дополнительными, центрирующими формуемый профиль (тороидаль- ными, плоскими, цилиндрическими, коническими и другой формы) участками инструмента; дополни- тельным использованием вспомогательных форму- ющих приводных и неприводных валков; применени- ем универсальных многовалковых клетей; создани- ем надежных и благоприятных условий для захвата заготовки валками и продольного стабильного ее 2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 перемещения; приложением к заготовке необходи- мого тягового усилия; применением оптимального натяжения заготовки между формующими клетями; созданием для формоизменения заготовки благо- приятных условий деформирования металла; обес- печением оптимальных энергосиловых, скоростных и других технологических параметров процесса профилирования�� Установлено [1-3], что на многоклетевом профи- легибочном стане при ступенчатом (по технологи- ческим переходам/проходам), постепенном и по- следовательном (по длине изготовленного гнутого профиля из продольно перемещаемой листовой металлической заготовки в сопряженных по калиб- рам формующих валках), а также в большей степе- ни при интенсивном формообразовании, достаточно трудном в изготовлении сложных профилей (в том числе кососимметричных, несимметричных и с мно- гоэлементными полками, стенками и отбортовками), можно наблюдать следующие явления: поперечное смещение формуемого профиля с продольной оси профилирования; винтообразное его скручивание и продольный изгиб; нестабильность по длине формы и основных размеров профиля; образование про- дольной волнистости на плоских стенках; искажение формы предварительно образованных в предше- ствующих переходах участков; появление задиров, забоин и смятия поверхности на формуемых участ- ках заготовки вблизи торца и продольных кромок, в местах контакта с валками, а также образование других дефектов�� Во многих случаях упомянутые не- достатки обусловлены такими факторами, как: раз- личная длина траектории перемещения материаль- ных частиц формуемой заготовки; неравномерное перемещение и деформирование металла заготов- ки в поперечных сечениях и по длине при формовке на участках плавного перехода и потеря при этом устойчивости отдельными тонкостенными элемента- ми профиля; сложная, в том числе несимметричная, схема приложения формующих усилий к профилю в валках; продольная кривизна, разнотолщинность и другие дефекты заготовки; ненадежная фиксация движущейся и одновременно формоизменяющейся заготовки от поперечного смещения с продольной оси профилирования в двух-, трех-, четырех- и бо- лее валковых калибрах рабочих клетей стана; раз- новременная встреча периферийных и центральных участков в поперечных сечениях формуемой заго- товки с валками; неодновременное, вследствие это- го, приложение к заготовке встречно направленных формующих сил; разновременное начало подгибки и деформирования формоизменяемых участков заготовки, неуравновешенность прикладываемых к ним для встречной подгибки моментов сил�� Анализ возможного применения различного ви- да оборудования и инструмента свидетельствует о том, что при непрерывном и поштучном способах изготовления профилей широкого сортамента, в том числе сложных в изготовлении замкнутого контура, крупногабаритных с многоэлементными стенками и отбортовками, с элементами двойной толщины, ши- рокополочных и несимметричных, со сравнительно большой степенью несимметричности и разнополоч- ности универсальные многовалковые клети можно использовать более эффективно, чем двухвалко- вые, что позволяет расширить технологические воз- можности оборудования и инструмента, улучшить условия формообразования профиля и его качест- во, в том числе за счет применения в клети допол- нительных, отдельно установленных, образующих калибр валков�� При этом возможно применение бо- лее интенсивных режимов формообразования про- филя, сокращение числа технологических перехо- дов, уменьшение количества необходимых для их выполнения формующих рабочих клетей многокле- тевого стана, формообразующих профиль валков и технологической оснастки�� Кроме того, улучшается качество несимметричных профилей вследствие со- здания одновременного начала встречной подгибки обеих полок профиля на одинаковых расстояниях от плоскости калибра, уменьшения перепада окружных скоростей в калибре валков и сближения направ- лений и величин скорости движения материальных точек вращающихся валков и перемещаемых мате- риальных точек деформируемой заготовки в мес- тах ее контакта с валками, а также благодаря более благоприятному для подгибки элементов профиля приложению к ним формующих сил со стороны вал- ков и созданию необходимых изгибающих и крутя- щих моментов�� В некоторых случаях, например, при изготовлении широкого сортамента листовых и сор- товых профилей в первых технологических перехо- дах, когда суммарные углы подгибки не превышают ±(30÷40) град��, целесообразно применение обычных двухвалковых клетей�� В процессе профилирования габаритная шири- на формуемого профиля, как правило, ступенчато уменьшается от максимального значения, равного ширине исходной заготовки, до заданного, равного ширине готового профиля�� Листовой металл исход- ной заготовки, формоизменяясь на участках плавно- го перехода по технологическим переходам, пере- мещается, в том числе поперечно, в направлении от кромок периферийных участков к центральному�� При этом габаритная высота профиля увеличивается от минимального значения, равного толщине заготовки, до высоты промежуточного профиля и далее – до заданного значения, равного высоте готового профи- ля�� Иногда при изготовлении профилей замкнутого контура или с элементами двойной толщины их вы- сота может достигать максимума в промежуточных технологических переходах, а затем уменьшаться до высоты готового профиля, равной, например, двум толщинам заготовки�� Следует отметить, что толщи- на плоских участков готового профиля соответствует или близка толщине исходной заготовки, а криво- линейных участков – может существенно (более чем на 10÷20 %) изменяться: для открытых профи- лей – в сторону утонения, а для закрытых – утолще- ния�� Суммарные углы подгибки по переходам воз- растают в направлении профилирования от нуля градусов на плоской заготовке до заданных на го- товом профиле (обычно от 45 до 180 град��)�� Отно- сительные внутренние радиусы кривизны в мес- 2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 тах изгиба уменьшаются от исходных на плоской заготовке до заданных на готовом профиле (до 2÷3), а при необходимости уменьшение возможно и до нуля�� Из условия ступенчатой подгибки по техноло- гическим переходам в двухвалковых клетях стана плоской полки будущего профиля на угол 180 град�� относительно горизонтальной стенки, расположен- ной в калибрах валков на уровне формовки, следует, что материальные точки кромки полки будут пере- мещаться, в первом приближении, по винтовой траектории (по отрезкам дуг) на цилиндрической поверхности, описанной радиусом, который равен ширине подгибаемой полки bп (рис�� 1, а, б)�� Неслож- но определить, что при одинаковых углах подгибки по переходам (например, ∆αn = 15 град��) необходим стан с 12-ю (180 / 15 = 12) формующими клетями�� По приве- денным на рис�� 1, б графикам суммарных перемеще- ний кромки формообразуемого про- филя видно, что вертикальная со- ставляющая lв (график 1) монотонно возрастает в диапазоне углов от 0 до 90 град��, а затем, изменив знак на противоположный, уменьшает- ся и при суммарном угле подгибки αс = 180 град�� lв = 0�� При этом го- ризонтальная суммарная состав- ляющая перемещения lг (график 2) непрерывно возрастает во всем диапазоне изменения суммарного угла αс подгибки от 0 до 180 град�� Необходимо обратить внимание на противоположные направления вертикального перемещения lв до и после угла 90 град��, а также на минимальное изменение интенсив- ности при подгибке на угол 90 град�� Интенсивность изменения суммар- ной составляющей горизонталь- ного перемещения lг, в отличие от вертикального lв, достигает мак- симума при αс = 90 град�� и мини- мума – при αс, равном нулю или 180 град�� Нужно отметить, что экст- ремальные приращения за проход вертикальных перемещений кромки полки ∆lв (рис�� 2, а) и горизонталь- ных ∆lг (рис�� 2, б) наблюдаются при подгибке полки на различные суммарные углы αс, то есть в раз- ных технологических переходах�� Благодаря изучению особен- ностей перемещения материаль- ных точек кромки и поверхностных слоев подгибаемой полки в гори- зонтально расположенных валках каждой клети стана можно сделать вывод о том, что в каждом про- ходе вертикальная составляющая перемещения ∆lв осуществляет- ся в плоскостях вращения охва- тывающих валков с относительно небольшими энергопотерями на трение, в то вре- мя как поперечная составляющая перемещения ∆lг происходит в горизонтальном (аксиальном) направ- лении валков со значительными энергопотерями�� В связи с этим при разработке оборудования же- лательно стремиться к установке валков в рабочих клетях стана таким образом, чтобы составляющие максимального перемещения материальных точек полок профиля находились в плоскостях, перпен- дикулярных оси вращения охватывающего валка, а минимальные перемещения осуществлялись в аксиальном направлении�� Анализ эффективного применения формующих валков и различных конструкций клетей стана [1-12] свидетельствует о том, что в первых технологиче- ских переходах для подгибки периферийных участ- ков формуемой заготовки относительно, например, центрального, горизонтально расположенного, ее Рис. 1. Схема ступенчатого по проходам формообразования элемента двойной толщи- ны с подгибкой полки на угол 180 град�� (а) и зависимость суммарной величины вертикаль- ного lв (1) и горизонтального lг (2) перемещений кромки полки шириной 100 мм от угла подгибки αс (б) а б Угол подгибки полки αс, град�� 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 П ер ем ещ ен ия l в и l г к ро м ки п ол ки , м м 2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’20132� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 участка на суммарные углы от нуля до ±(30÷40) град��, а в промежуточных и чистовых проходах – в диа- пазоне углов ±(140÷180) град��, когда вертикальные перемещения кромок подгибаемых полок профиля максимальны и горизонтальные перемещения несу- щественны, можно рекомендовать двухвалковые кле- ти с горизонтально расположенными сопряженными на уровне формовки (профилирования) валками 1 и 2 (рис�� 3, а)�� С целью уменьшения габаритов оборудо- вания и металлоемкости валков отношение основных диаметров верхнего и нижнего валков До��в / До��н прини- мают равным или близким к единице, а углы ϕ1 и ϕ2 наклона продольных осей вращения верхнего и нижне- го валков к уровням формовки – равными нулю�� При этом, по меньшей мере один из спаренных по калиб- ру валков в клети, преимущественно охватывающий, выполняют приводным�� Для центрирования формуе- мого профиля 3 в рабочей клети и стане на охватыва- ющем профиль нижнем валке 2 предусмотрены ци- линдрические бурты, закрывающие калибр и ограни- чивающие рабочими поверхностями плоских торцов поперечное смещение формуемой заготовки с про- дольной оси профилирования�� Применительно как к непрерывному, так и поштучному процессам фор- мовки, в том числе к сложным в изготовлении не- симметричных профилей, разработаны способы формовки, конструкции оборудования и валков, в рабочих ручьях которых выполнены дополнитель- ные конические элементы, обеспечивающие одно- временное начало встречно-направленной подгибки обеих полок, а в плоскости калибра – дополнитель- ное центрирование профиля и догибку полок на за- данные углы [6]�� Разработаны расчетные техноло- гические схемы калибров валков для изготовления швеллеров, в том числе с гофрами на стенке профи- ля и несимметричных�� Показано, что равенство рас- стояний от точек встречи участков заготовки с вал- ками до плоскости их калибра существенно улуч- шает условия формообразования профилей и их качество�� Этого достигают за счет подбора режима формовки профиля, диаметральных размеров и уг- ла наклона образующей поверхности дополнитель- ных конусов в рабочих ручьях валков�� Разработаны и предложены конструкции закрытых калибров для двухвалковых клетей, обеспечивающие надежное центрирование формуемой заготовки в рабочих ручьях валков, клетях и на стане�� Важно отметить, что при закрытии калибра валков необходимо на- правляющие цилиндрические бурты устанавливать на охватывающих участках калибра валков, пре- дупреждая встречную направленность движения подгибаемых участков профиля, в том числе кро- мок, и вращающихся валков в местах их контакта�� Установлено, что при размещении формуемого профиля в рабочих валках на стане следует учитывать не только форму и габаритные размеры промежуточ- ных профилей, но и их расположение относительно охватывающих участков валков в рабочей клети�� При этом рекомендовано стремиться к созданию на участках контакта заготовки с охватывающим участ- ком валка максимального перемещения материаль- ных точек подгибаемого элемента профиля в плос- костях, перпендикулярных оси вращения валка, то есть радиальному и тангенциальному направлениям перемещения, а также минимального перемещения – в параллельном оси вращения валка направлении (аксиальном)�� Обеспечить такое формообразование профиля можно, например, путем применения в ра- бочей многовалковой универсальной клети стана от- дельно стоящих и наклоненных под определенным углом к уровню формовки валков для подгибки полок профиля�� Тогда в промежуточных, предчистовых и чистовых прохо- дах для подгибки периферийных участков профиля на суммар- ные углы в диапазонах ±(30÷90) и ±(90÷150) град�� целесообразно применять трех- и четырехвалко- вые универсальные клети с двумя горизонтальными валками 1 и 2 для формообразования центрально- го участка профиля и, по меньшей мере, одним наклонно или верти- кально установленным охваты- вающим валком 4 для подгибки периферийного участка профиля 3 (рис�� 3, б и в)�� Следует отметить, что для формообразования сим- метричных профилей универсаль- ная клеть будет содержать четы- ре валка, два из которых – боко- вые охватывающие, предназна- ченные для подгибки перифе- рийных участков профиля, а два других, спаренных по калибру, валка – для формообразования центрального участка профиля�� Рис. 2. Изменение приращений перемещений Δlв (а) и Δlг (б) кромки полки шириной 100 мм за проход от суммарного угла αс при угле подгибки Δαn = 15 град�� б Угол подгибки полки αс, град�� 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 30 20 10 0 П ер ем ещ ен ие Δ l г, м м Δlг а П ер ем ещ ен ие Δ l в, м м 30 20 10 0 -10 -20 -30 Угол подгибки полки αс, град�� 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 Δlв 2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’20132� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 Здесь отношение основных диаметров До��в / До��н верхнего 1 и нижнего 2 валков в зависимости от высоты формуемого профиля 3 и вреза рабочих ручьев в валки можно принимать как равным, так и большим единицы, а углы наклона продольных осей вращения верхнего и нижнего валков к уров- ню формовки ϕ1 и ϕ2 – равными нулю�� Наклон оси вращения 5 бокового дополнительного охватыва- ющего валка 4 выполняется под углом ϕ5 ≠ 0 с та- ким расчетом, чтобы при профилировании на участ- ке калибра, образованного, в том числе, рабочей поверхностью упомянутого валка 4, материальные точки формуемой заготовки смещались максималь- но в радиальном направлении и минимально – в аксиальном�� При этом основной диаметр До��д упо- мянутого валка 4 определяют конструктивно с уче- том особенностей формуемого профиля, принятого способа формовки, технических характеристик ра- бочей клети, в том числе при необходимости одно- временного начала встречно-направленной подгиб- ки обеих полок, а в плоскости калибра – дополни- тельного центрирования профиля и догибки полок на заданные углы, а также подключения к приводу стана наклонно или перпендикулярно установлен- ных к уровню профилирования формующих валков�� Следует отметить, что наклон образующей рабочей поверхности участка калибра валка для подгибки периферийного участка (полки) профиля к уровню (плоскости формовки) профилирования находят суммарным углом подгибки αn - 1 в предшествующем проходе и его приращением ∆αn при подгибке в рас- сматриваемом (см�� рис�� 3, а-в)�� Тогда, при установке периферийного валка 4 вертикально и расположении его продольной оси вращения 5 под углом 90 град�� к горизонтально расположенной плоскости формов- ки получают наиболее эффективную схему подгиб- ки на суммарные углы 90 град�� и близкие к нему уг- лы, появляется возможность производить подгибку на максимальные углы за проход (схема в)�� Важно отметить, что глубина вреза рабочих ручьев в тело валков и диаметральные их размеры существенно уменьшаются, что дает возможность приблизить места контакта формуемой заготовки к плоскости ка- либра валков, а в некоторых случаях, например при изготовлении неравнополочных профилей, – обес- печить одновременное начало формообразования обеих полок в трехвалковых универсальных клетях стана�� Обычно, центральный участок профиля, к при- меру его стенку, размещают на уровне формовки, а сопряженные с нею полки подгибают на уровне формовки относительно упомянутой стенки�� В рас- сматриваемой n-й промежуточной универсальной клети многоклетевого стана охватывающие валки для подгибки полок формуемого профиля на угол αn, могут быть наклонены к уровню формовки под Рис. 3. Схемы расположения валков в рабочей клети стана при формообразовании швеллера в первых переходах (а), промежуточ- ных (б) и окончательных (в): 1 и 2 – верхний и нижний горизонтальные валки соответственно; 3 – формуемый профиль; 4 – дополнитель- ный охватывающий валок; 5 – ось его вращения а б в 2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’20132� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 Рис. 4. Примеры расположения в n-й формующей клети стана верхнего 1 и нижнего 2 горизонтальных валков относительно фор- муемого профиля 3 и наклонно установленных, охватывающих профиль, валков 4 с возможностью их вращения относительно осей 5, наклоненных к уровню формовки: под углом подгибки αn-1 полки профиля в предшествующей (n - 1)-й клети (а); под углом (αn - 1+ Δαn) в рассматриаемой n-й клети (б); под углом подгибки полки (αn + Δαn + 1) в последующей (n + 1)-й клети (в) а б в 2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’20132� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 соответствующими углами подгибки полки профи- ля, а именно: под углом αn - 1 – в предшествующем (n - 1)-м переходе, αn – в рассматриваемом n-м и αn +1 – в последующем (n + 1)-м переходе (рис�� 4)�� Тогда, для угла наклона продольной оси О3-О3 вра- щения валка в формующей клети, равного углу под- гибки полки профиля αn - 1, валок будет иметь форму усеченного конуса, меньшее основание которого бу- дет размещено со стороны места изгиба подгибае- мой полки профиля, большее основание – со сторо- ны кромки, а рабочая коническая поверхность валка будет выполнена с углом наклона ее образующей к оси валка под углом подгибки полки Δαn в рассматри- ваемом переходе (см�� рис�� 4, а)�� При этом угол накло- на образующей валка в калибре к уровню формовки равен αn – 1 + Δαn�� Интересно отметить, что глубина вреза калибра в боковой наклоненный валок будет составлять величину hб = bb · tanΔαn, в то время как для горизонтального валка глубину определяют из равенства hг = bb · sin(αn – 1 + Δαn)�� Из сравнитель- ного анализа приведенных зависимостей видно, что вследствие большего значения sin(αn – 1 + Δαn), чем tanΔαn глубина вреза калибра hб в боковой накло- ненный валок будет практически всегда меньше, чем глубина вреза калибра hг в горизонтальный валок�� Тогда перепад диаметров валка на участке калибра для подгибки полки и перепад окружных скоростей, вызывающий пробуксовку и энергопотери на трение, на этом участке для бокового наклоненного валка будет меньшим, чем для сравни- ваемого горизонтального валка�� При установке бокового охваты- вающего валка таким образом, что угол наклона его продольной оси О4-О4 вращения будет равен углу подгибки полки αn в рассматрива- емой n-й клети упомянутый валок должен иметь форму прямого ци- линдра, рабочая поверхность ко- торого выполнена цилиндрической с углом наклона ее образующей к оси О4-О4 валка, равным нулю, а к уровню формовки – равным αn = αn - 1 + Δαn (см�� рис�� 4, б)�� Важно отметить, что калибр не врезается в валок, перепад диаметров валка на участке калибра для подгибки полки и перепад окружных скоро- стей, вызывающий пробуксовку и энергопотери на трение на этом участке, для цилиндрического бо- кового валка будет меньшим, чем для горизонтального или кониче- ского валка, наклоненного к уров- ню формовки под углом αn - 1�� При установке бокового валка таким образом, что угол наклона его продольной оси О5-О5 враще- ния будет соответствовать углу подгибки полки αn + 1 = αn + Δαn + 1 в последующей клети валок в рас- сматриваемой n-й клети должен иметь форму усеченного конуса, меньшее основание которого будет размещено со стороны кромки подги- баемой полки, большее основание – со стороны места изгиба подгибаемой полки, а рабочая коническая по- верхность валка будет выполнена с углом наклона ее образующей к оси О5-О5 валка, равным Δαn + 1 = αn + 1 - αn и в калибре – к уровню формовки под углом αn = αn + 1 - Δαn (см�� рис�� 4, в)�� В некоторых случа- ях предложенная конструкция универсальной клети дает возможность производить подгибку периферий- ных участков профиля на различные углы (например, 80 и 100°) при установке продольных осей валков под одинаковым углом к уровню формовки (напри- мер, 90°) и изменении направления конусности валка при сборке на 180 град�� Приведенные выше техни- ческие решения особенно эффективны в промежу- точных и чистовых клетях профилегибочного стана�� Применительно, в большей степени, к неустой- чивому поштучному процессу формовки трудоемких в изготовлении неравнополочных профилей пред- ложена принципиально новая схема универсаль- ной трехвалковой рабочей клети (рис�� 5) профиле- гибочного стана, в станине 1 которой установлены сопряженные по калибру горизонтальные верхний 2 и нижний 3 валки и наклоненный к уровню формов- ки боковой охватывающий валок 4, предназначен- ные, например, для изготовления неравнополочно- го швеллера 5, содержащего стенку 6, большую 7 и меньшую 8 полки�� Продольные оси вращения О1-О1 9 Рис. 5. Схема универсальной формующей клети: 1 – станина; 2-4 – валки (соответствен- но верхний, нижний, боковой); 5 – профиль; 6 – стенка; 7 – большая и 8 – меньшая полки; 9, 10 – оси вращения валков; 11 – ось, наклоненная под углом ϕ3 = αn – 1; 12 – плоскость калибра валков �0 �1МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013�0 �1МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 и О2-О2 10 соответственно горизонтальных валков 2 и 3 расположены параллельно между собой и к уров- ню формовки (ϕ1 и ϕ2 равны нулю), а ось вращения О3-О3 11 валка 4 размещена под углом подгибки большей полки профиля в предшествующей клети (ϕ3 = αn - 1)�� При этом валок 4 для подгибки большей полки 7 профиля 5 выполняют конусным с углом на- клона образующей его рабочей поверхности в калиб- ре к уровню формовки, равным αn - 1 + Δαn�� Следует отметить, что оси вращения всех трех формующих валков n-й рассматриваемой клети расположены в одной плоскости G-G 12 калибра валков 2-4�� Для подгибки меньшей полки 8 профиля 5 на рабочем валу нижнего охватывающего валка 3 установлен формующий конусный дисковый элемент с углом на- клона образующей его рабочей конической поверх- ности к оси 10 вращения, равным суммарному уг- лу подгибки меньшей полки�� Для подгибки большей полки 7 профиля 5 на заданный угол αn формующий элемент бокового охватывающего валка 4 выполнен в виде усеченного конуса с наклоном образующей его рабочей поверхности к продольной оси 11 вра- щения под углом подгибки Δαn в рассматриваемом проходе�� Для изготовления симметричных гнутых профилей в n-й рассматриваемой клети следует применять, по меньшей мере, четыре валка, два из которых (боковые охватывающие) – для подгибки периферийных участков профиля и два (спаренных по калибру) – для формообразования центрального участка профиля�� При этом основные диаметры До��д упомянутых валков определяют конструктивно с уче- том особенностей формуемого профиля и принятой схемы рабочей клети стана�� Выводы При формообразовании профилей в промежу- точных и чистовых технологических переходах в валках на контактных участках наблюдается суще- ственное отличие направлений перемещений ме- талла формуемого профиля и валков, что приводит к повышенным энергопотерям, ухудшению качества профилей, повышенному расходу и износу вал- ков и необходимости применения дополнительных технологических переходов�� Для устранения этих недостатков предложены рабочие универсальные клети, в конструкции которых применены отдельно установленные под углом к уровню профилирования валки для подгибки периферийных участков профи- ля�� Разработана методика определения углов на- клона валков и геометрической формы их рабочей поверхности�� Даны рекомендации по применению отдельных видов формующих клетей в стане в за- висимости от углов подгибки периферийных участ- ков профиля�� ЛИТЕРАТУРА 1�� Тришевский И. С., Докторов М. Е. Теоретические основы процесса профилирования // М��: Металлургия, 1980�� – 288 с�� 2�� Производство и применение гнутых профилей проката / И�� С�� Тришевский, Г�� В�� Донец, В�� И�� Мирошниченко, М�� Е�� Докторов и др�� // М��: Металлургия, 1975�� – 536 с�� 3�� Roll forming handbook / Edited by George T�� Halmos�� – Boca Raton, London, New York: Taylor & Francis Group, 2006�� – 573 c�� 4�� Пунин В. И., Докторов М. Е. Особенности и технология изготовления несущих металлических панелей из гофрированного листа // Изв�� ВУЗов�� Машиностроение�� – 2013�� – № 4�� – С�� 79-83�� 5�� Докторов М. Е., Пшеничная Н. В. Оптимизация поштучного процесса производства несимметричных гнутых профилей // Производство гнутых профилей проката�� – Харьков: УкрНИИМет, 1986�� – С�� 63-76�� 6�� Докторов М. Е. К вопросу улучшения качества гнутых профилей проката // Металл и литье Украины�� – 2010�� – № 4�� – С�� 26-36�� 7�� А�� с�� 1072949, СССР�� 4 В 21 D 5/06�� Валок рабочей клети профилегибочного стана / И�� С�� Тришевский, М�� Е�� Докторов, Н�� В�� Пшеничная и др�� – Опубл�� 15��02��1984, Бюл�� № 6�� 8�� А�� с�� 1303213, СССР�� 4 В 21 D 5/06�� Валок рабочей клети профилегибочного стана / М�� Е�� Докторов�� – Опубл�� 15��04��1987, Бюл�� № 14�� 9�� А�� с�� 1077680, СССР�� 4 В 21 D 5/06�� Валок рабочей клети профилегибочного стана / И�� С�� Тришевский, М�� Е�� Докторов, Н�� В�� Пшеничная и др�� – Опубл�� 07��03��1984, Бюл�� № 9�� 10�� Докторов М. Е., Докторова Н. М., Докторов С. Е. К вопросу улучшения условий формообразования гнутых профилей в валках // Металл и литье Украины�� – 2012�� – № 9�� – С�� 20-28�� 11�� А�� с�� 1593727, СССР�� 4 В 21 D 5/06�� Клеть профилегибочного стана / М�� Е�� Докторов, Н�� В�� Пшеничная, С, А�� Батурин, С�� А�� Чиж�� – Опубл�� 23��09��1990, Бюл�� № 35�� 12�� Пат�� 2015770, Россия�� 5 В 21 D 5/06�� Профилегибочный стан / М�� Е�� Докторов�� – Опубл�� 15��07��1994, Бюл�� № 13�� 30 31МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’201330 31МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 9 (244) ’2013 Докторов М. Ю., Докторова Н. М. Особливостi формоутворення гнутих профiлiв у валках стана Запропоновано формуючi унiверсальнi клiтi багатоклiтьового стану, в яких бiчнi фор- муючi валки встановлено похило до рiвня профiлювання. Розроблено методику визначення оптимальних кутiв нахи- лу осi обертання бiчних формуючих валкiв i форми їх робочої поверхнi, що дає змогу (з урахуванням особливостей профiля та прийнятого способу формування): застосовувати бiльш iнтенсивнi режими формоутворення профiля; скоротити число технологичних переходiв; зменшити перепад окружних швидкостей в калiбрi валкiв і зблизити напрямки та величини швидкостi руху матерiальних точок обертових валкiв i точок, які перемiщуються, заготовки, яка деформується, в мiсцях контакту. Це зближення покращує умови формоутворення профiлю та його якiсть, на- дає можливість зменшити кiлькiсть формуючих робочих клiтей багатоклiтьового стана. Анотація гнутий профiль прокату, заготовка, профiлювання, якiсть, клiть, стан, валок, калiбр, вісь обертання валка, нахил валкаКлючові слова roll formed section, workpiece, roll forming, quality, stand, mill, roll, caliber, axis of the roll, slope of the rollKeywords Doktorov M. Ye., Doktorovа N. M. Features of forming rolled formed sections in the rolls of the mill Proposed form of the universal rolling mill stand, which additionally set obliquely to the level of profiling side forming rolls. The technique of determining the optimal tilt angles of rotation of the axis of the side forming rolls and forms of their work surface that allows taking into account the characteristics of the formed profile and accepted method of molding a more intensive modes of shaping profile, reduce the number of operating steps, to reduce the difference in the caliber of the circumferential velocity of the rolls and the direction of pull together and the magnitude of the velocity of the material points of rotating rolls and moved the material points of the deformable workpiece at the contact points. This improves the conditions shaping the profile and quality, reduces the amount of work stands forming mill. Summary Поступила 13.11.13 ВНИМАНИЮ АВТОРОВ! Редакция журнала «Металл и литье Украины» принимает рукописи на русском языке при наличии номера УДК. Статьи обязательно должны содержать на 3-х языках (русском, украинском и английском) фамилии, имена, отчества авторов, название статьи, аннотации, ключевые слова

Особенности формообразования гнутых профилей в валках стана

Institution

Ähnliche Einträge