Способ изготовления гнутых профилей Советский патент 1993 года по МПК B21D5/06 

СЛ

с

. .: Изобретение относится к механической обработке давлением листового металла с помощью Вал(СОв йпёциальной формы и .предиазнач ёно для испбльзбвания преимущественно в металлургической промышлен- .ности, а таюКб в сельскохозяйственном и транспортномМЙтийост-роенйи.

Целью изобретения является улучшё- ние качества гнутых профилей,

Поставленная цель достигается тем, что профиль;формуют постепенной подгибкой элементов по перехоДам в клетях с нёпри- .водными парами валкое тяговым усилием последней клети с приводными формующими валками по всему поперечному Сечению окончательно сформованного профиля. При этом тяговое усилие по поперечному сечению профиля прикладывают изменяющейся величины, от максимальной .на средине; профиля, до минимальной на боковых кромках. А величина тягового усилия, изменяющаяся по поперечному сечению, определяется зависимостью

.PiП Рг

fsln

ЯХ

b

t1)

00

где Pi - величина тягового усилия в i-й точке поперечного сечения профиля, кг;

Ро - общая величина усилий формовки во всех переходах, кг;

f - коэффициент трения в формующих валках;

b - общая ширина профиля, мм;

х - текущее значение ширины профиля при отсчете от боковой кромки, мм.

Величина общего тягового усилия, прикладываемого к профилю, должна быть достаточна для преодоления суммарного

4

ю VI

ОЭ

усилия РО формовки во всех неприводных клетях, определяемого зависимостью

Ро- Pi-i-Рз -РЗ ,.. Ph.

где Pi...Pn давления металла на валки в переходах от 1-го до n-го, последнего (тянущей клети).

Умножая величину суммарного усилия формовки на коэффициент трения в валках, получаем общую величину тягового усилия последней клети с приводными валками

Рт Po f.

Для выравнивания деформаций по ширине профилей при формовке по предлагаемому способу распределение тягового усилия Рт по ширине профиля в соответст- вим с формулой (1) должно изменяться синусоидально от максимального значения на средние профили до минимальных значений на боковых кромках.

Требуемой величины тяговое усилие в любой точке по ширине готового профиля по данному способу создается соответствующей величиной силы упругого сжатия данного участка профиля в калибре тянущей клети. Для расчета необходимых усилий сжатия по ширине профиля строят эпюру распределения тягового усилия. Для этого находят значение максимальной величины . удельного тягового усилия, которое должно действовать на средине ширины профиля, используя соотношение, выражающее величину общего тягового усилил, как площадь распределенного по эпюре

PT 2qmaxJtl/2sin

о

Откуда находим

л- Рт b

Или, заменяя Рт в (5) его значением из (3), получаем величину тягового усилия в любой 1-й точке по ширине профиля в калибре тяну щ е и клети

Придавая текущие значения х от 0 до 2 через определенную величину интервала ширины профиля производят расчет значений Р и строится эпюра распределения их по ширине окончательно сформованного профиля (границей является осевая плоскость последней (тянущей) клети,

Каждому из этих текущих значений Pi соответствуют значения усилий Рх упругого

сжатия данного участка поперечного сечения профиля в валках тянущей клети для обеспечения требуемой величины тягового усилия.

5Текущие значения усилий сжатия по ширине профиля определяются использованием известных, соответствующих значений Р по формуле

10

Рх Pi/f.

(6)

15

Или подстановкой значения PI из (1) зависимости получается

Р - яр° «.,-,, х Рх - b sm --

(7)

20

Требуемое усилие упругого сжатия любой точки по ширине профиля в тянущей клети создают соответствующим уменьше

50

нием зазора в калибре.

Приложение тягового усилия по поперечному сечению профиля с изменением его величины от максимальной на средине про25 -филя до максимальной на боковых кромках позволяет обеспечить равномерное распределение аксиальных (продольных) и тангенциальных (поперечных) деформаций по ширине поперечного сечения готовых про30 филей сложной формы и с большим числом мест изгиба и избежать прогибов и волни- . стости.

А наличие математической зависимости (1) определения величины тягового усилия,

35 изменяющегося по поперечному сечению, дает возможность производить расчеты параметров технологических процессов по новому способу для любых профилей с конкретными размерами.

40 По имеющимся у заявителя данным в известных решениях отсутствуют признаки, сходные с признаками, которые отличают от прототипа данное техническое решение, что позволяет сделать вывод о его соответ45 ствии критерию изобретательский уро- вень,

Способ может быть реализован на любом профилегибочном стане с непрерывным или порулонно-непрерывным

процессом, имеющим достаточное число

клетей для формовки данного профиля с конкретными размерами.

Проведенный анализ способа свидетельствует о его промышленной примени- мости. Положительный эффект при осуществлении изобретения будет получен за счет улучшения качества гнутых профилей сложной формы и с большим числом мест изгиба устранением неравномерности

распределения интенсивности продольных деформаций по ширине формуемой полосы что полностью устранит или существенно снизит деплантацию в виде РЗОЛНИСТОСТИ плоских элементов и общих прогибов.

На фиг.1 изображена схема изменения приложения тягового усилия по ширине профиля; на фиг.2 - схема уменьшения зазора по ширине калибра тянущей клети.

При осуществлении способа целесооб- разна следующая последовательность действий.

В соответствии с конфигурацией профиля определяют схему и число переходов для полной отформовки его поперечного сече- ния. Производится расчет калибровки и изготовление валков для формовки полосы 1 в неприводных клетях 2.3 до захвата ее валками последней клети 4, имеющей привод 5, При этом тяговое усилие предусматри- вается прикладывать в осевой плоскости 6 последней клети к окончательно сформованному профилю 7 распределенным по ширине профиля в виде эпюры 8. рассчитанной по зависимости (1). Синусоидальное распределение тягового усилия по ширине профиля создается тем, что профиль в калибре 9 по осевой плоскости валков 10,11 последней, тянущей клети упруго сжимается по толщине за счет соответствующего уменьшения зазора в упомянутом калибре ,на расчетную величину 12 сжатия в каждой точке по ширине профиля в соответствии с изменением эпюры тягового усилия. При этом уменьшение зазора в сравнении с тол- щиной формуемой полосы в калибре для сжатия профиля может создаваться как за счет суммарного расчетного увеличения диаметров каждого из валков от внешних контуров 13,14 внутрь калибра, так и только со стороны одного из валков. Для получения данных по расчету упругого сжатия профиля в калибре последней, тянущей клети производят расчет усилий формовки в каждом переходе, определяют суммарное усилие формовки профиля во всех переходах и подсчитывают необходимую общую величину тягового усилия, прилагаемого валками последней клети с приводом к профилю. Затем производят расчеты распределения тягово- го усилия и усилия сжатия по ширине окончательно сформованного профиля.

Величину уменьшения зазора в калибре тянущей клети для любой i-й точки по ширине профиля для создания тягового усилия по предлагаемому способу определяют по величине прогиба вала валка от степени упругого сжатия металла в этой точке.

Подсчитав величины требуемого уменьшения зазора по ширине профиля в калибре

производят проектирование пзлков и их профильных элементов тянущей клети для осуществления процесса профилирования по данному способу.

Способ может быть реализован с помощью устройства, содержащего комплект валков для изготовления гнутого профиля протяжкой в неприводных парах валков приложением определенным образом распределенного по ширине профиля тягового усилия последней парой формующих валков, имеющих привод.

Так, например, способ был опробован при изготовлении протяжкой гофрированного профиля 386x23x1 мм из оцинкованной стали марки СтЗпс на стане 1-5x30-730. Се- мигофровый профиль по разработанной калибровке валков формовался в 16-ти клетях: 15-ти неприводных и 16-й тянущей. Система калибровки валков была принята последовательной с отформовкой одновременно двух несимметричных центральных гофр, при несимметричной подгибке полусечений каждого гофра. При этом максимальный угол подгибки за проход не превышал 20°.

Подсчитав по известной методике усилия формовки по переходам, сложением их определили суммарное усилие формовки, которое составило Ро 8600 кг. При коэффициенте трения в тянущих валках: f 0,05 в соответствии с формулой (3) общая величи на тягового усилия, прикладываемого с профилю, составляла

Рт 8600x0,05 430 кг.

(8)

Максимальная величина распределен

НОГО ПО Ширине ПрОфИЛЯ ТЯГОВОГО УСИЛИЯ 1:

соответствии с (5) была qmax 3,5 кг/мм. Для построения эпюры распределения тягового усилия по ширине профиля по формуле (1) производится расчет величин тяговых усилий с интервалом 12 мм, начиная от одной из боковых кромок профиля. Ввиду того, что от средины профиля величина тягового усилия изменяется одинаково в обе сторон;., расчет производили для половины поперечного сечения профиля. Одновременно для этих же точек по формуле (7) определяли и усилия Рх радиального сжатия металла по толщине, Например, для второй точки по ширине профиля х - 12 мм, величина распределенного тягового усилия Pi в соответствии с (1) подсчитывалась

ппс; 180 12 °-05sm-38б

(9)

В табл.1 приведены значения распределенных величин тягового усилия и усилия сжатия, А величина распределенного усилия сжатия Рх для этой же точки определялась в соответствии с(7)

sin

180 12 386

6,83 кг/мм.

Затем, рассматривая валок как балку на двух опорах (подушках), нагруженную на средине ее пролета распределенной нагрузкой РХ на участке калибра, производили расчеты прогиба валов валков, с тем же интервалом (12 мм), что и рассчитывали усилия. По расчетным величинам строились эпюры прогибов валов валков для определения степени уменьшения зазора по ширине калибра тянущей клети. В табл.2 приведены величины тянущего.значения уменьшения зазора в калибре (на половине ширины профиля ввиду его симметричности) тянущей клети, определенные по расчетным величинам прогибов валков тянущей клети.

После этого был произведен расчет и конструктивная разработка калибровки валков и профильных элементов тянущей клети.

Как Показали замеры и анализ качества опытной партии, гофрированные профили 386x23x1 мм, изготовленные по данному способу, полностью соответствовали требованиям ТУ 14-2-873-89 Профили гнутые гофрированные листовые, имели более высокий уровень качества при лучшем товарном виде, чем серийные профили; изготавливаемые по существующей технологии. Так, волнистость на полках профилей наблюдалась только на 15% профилей, при этом ее величина не превышала 0,3-0,5 мм, продольный прогиб имел место только у 35%, не превышая 0,8-1 мм на 1 м длины.

А при изготовлении этого же профиля по способу прототипа волнистость боковых полок у 30% партии составляла 0,5-0,8 мм, а у остальных 70% профилей достигала ве5 личины 1,5-2,0 мм. Продольный прогиб имел место на профилях всей партии и колебался в пределах 2,2-3,1 мм на 1 метр длины. Таким образом, применение данного способа позволяют улучшить качество про10 филей снижением профилей с волнистостью боковых полок до 15%, при уменьшении абсолютной величиньгволнистости в среднем в 1,5-4,4 раза доля профиля с продольным прогибом сократилась до 35% при уменьше15 нии стрелы прогиба в 2,75-3,1 раза. Формула изобретения Способ изготовления гнутых профилей постепенной подгибкой элементов по переходам в клетях с неприводными валками

20 тяговым усилием последней клети с приводными формующими валками, прикладываемым по всему поперечному сечению окончательно сформованного профиля, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что тяговое усилие

25 по поперечному сечению профиля прикладывают с изменением его величины от максимальной на средине профиля до минимальной на боковых кромках, при этом величина тягового усилия, изменяющаяся

30 по поперечному сечению, описывается зависимостью

„ JtP0 t . л:х

Pi- --:--fSin -;--

где Pi - величина тягового усилия в i-й точке поперечного сечения профиля, кг;

РО общая величина усилий формовки во всех переходах, кг;

f - коэффициент трения в формующих валках;

b - общая ширина профиля, мм; х - текущее значение ширины профиля при отсчете от боковой кромки, мм.

Значения величин тягового усилия и сжатия металла на полусечении профиля 386x23x1 мм

со

Продолжение табл. 1

Значения величин уменьшения зазора в калибре тянущей клети

2

7

Фиг. 2

а 4 в 7

Г I-

.у/ /