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

Изобретение относится к обработке металлов и предназначено для использования в металлургии, транспортном машиностроении и строительстве при производстве гнутых профилей проката.

Целью изобретения является улучшение качества готовых профилей уменьшением продольного скручивания и повышением стабильности размеров по длине.

Это достигается тем, что при формовке сортовых профилей из толстолистовой заготовки постепенной подгибкой элементов по переходам с применением двойного перегиба в предчистовых клетях. Одновременно с двойным перегибом производят поперечное сжатие подгибаемых элементов на величину, равную поперечной вытяжке металла в процессе подгибки данных элементов до конечного угла, Суммарная величина поперечного сжатия каждого элемента пропорциональна суммарной величине угла его подгибки на готовом профиле. А величина поперечного сжатия в процессе перегиба и разгибки этих элементов при двойном перегибе пропорциональна соответственно значениям углов перегиба и разгибки.

Сжатие в поперечном направлении подгибаемых элементов одновременно с двойным перегибом на величину поперечной вытяжки, возникающей при формовке подгибкой, позволяет перераспределить остаточные напряжения в местах изгиба и подгибаемых элементах, вызывающие продольное скручивание и колебание размеров поперечного сечения готового профиля по длине.

Разделение общей величины сжатия подгибаемых элементов пропорционально их суммарным углам подгибки обеспечивает наиболее полное перераспределение остзточных напряжений, возникающих от поперечной вытяжки металла и зависящих от величины радиуса, угла изгиба и толщины металла элементов. А при одинаковой толщине и радиусе изгиба (ввиду общности места изгиба сжимаемых элементов) определяющим в различии условий деформирования элементов остается только угол подгибки.

Поэтому в соответствии с предлагаемым способом величины сжатия каждого элемента составляют а

5i ДЬ

& Ab

а +О2

02

(1) (2)

а +O.2

где ЛЬ - поперечная вытяжка металла от подгибки элементов на суммарный угол (а + аг, мм;

а 1 - суммарный угол подгибки одного из элементов до момента его сжатия;

«2 суммарный угол подгибки второго элемента.

Выполнение сжатия за два перехода: при перегибе и разгибке в процессе двойного перегиба обеспечивает равномерное и полное распределение и снятие остаточных напряжений в местах изгиба и подгибаемых элементах.

Распределение суммарной величины поперечного сжатия каждого элемента на два перехода пропорционально их углам перегиба и разгибки при двойном перегибе обеспечивает равновесную систему силового перераспределения остаточных напряжений в формуемом поперечном сечении. Поэтому величины поперечного сжатия определяют для перехода перегиба &

бц 61 623-62

РГ

(3)

где бц, $21 величина сжатия при перегибе первого м второго элементов, соответственно;

fi i, fh -углы перегиба первого и второго элементов, соответственно;

У1.)Ъ углы разгибки элементов при подгибке.

йп-Ъ-р&у

uz-fcp -V

где дп, $22 - величина поперечного сжатия первого и второго элементов, соответственно.

На фиг, 1 дана общая схема формовки по предлагаемому способу; на фиг. 2 -схема поперечного сжатия подгибаемых элемен(5)

(6)

10

20

25

30

35

тов при перегибе: на фиг, 3 схема попереч него сжатия подгибаемых элементов при разгибке; на фиг. 4 схема профиля при окончательной отформовке подгибкой.

При реализации заявляемого способа целесообразна следующая последовательность его осуществления.

В соответствии с формой поперечного сечения профиля разрабатывают схему технологических переходов и режим формовки подгибкой, предусмотрев при этом перед окончательной отформовкой двух смежных подгибаемых элементов 1, 2 два перехода на двойной перегиб. Затем, для определения величины поперечного сжатия определяют величину поперечной вытяжки металла в процессе отформовки подгибкой рассматриваемой пары подгибаемых элементов. Для этого по величине конечного радиуса изгиба и угла подгибки разработанных переходов с учетом толщины находят максимальную величину утонения металла АЗтакс в месте изгиба данных смежных элементов. Далее, интегрированием зависимо сти распределения утонения ASX в месте изгиба по ширине его развертки

ASx АЗглакс COS4 Ј(1) UH

где Ьи - ширина развертки места изгиба;

х - текущее значение ширины разверт ки, при отсчете от одного из крайних участков развертки;

в пределах от 0 до Ь/2 находится площадь поперечного сечения места изгиба.

1-, 11х

F 2 ASN

/

COS -г--

Ьи

: -д AS макс Ьи

(8)

40

45

Разделив площадь утонения места изгиба на толщину, определяем общую величину поперечной вытяжки, так как вытесненный металл перешел на приращение формуемого поперечного сечения

А . 3 АЗмакс Ьи АЬ

(9)

50

55

А затем по формулам 1-6 определяются общие величины сжатия каждого элемента при двойном перегибе и в каждом переходе двойного перегиба, Найденные величины используются при расчете калибровки валков двух переходов двойного перегиба предчистовых клетей.

Предлагаемый способ был опробован на профилегибочном стане 1-4x50-300 при формовке спецпрофиля 150x95x6 мм из стаям 09Г2С. По разработанной технологии профиль предусматривалось формовать по последовательной системе калибровки валков в десяти переходах по режиму подгибки

элементов: 5°. 3°; 11°, 7°; 17°, 11°; 28° 17°; 37°, 23°; 48°, 27°; 50°, 30°; 54°, 38°; 50°, 35°; 53°, 37°. Как видно из приведенного режима подгибки элементов, двойной перегиб осуществлялся в двух предпоследних клетях. При конечном радиусе изгиба (на готовом профиле), равном 14 мм, ширина его развертки составляла 26,69 мм. Максимальная величина утонения на готовом профиле при имеющемся соотношении радиуса и толщины должна составлять ASma kc-O.eS мм. По формуле (9) была найдена величина поперечной вытяжки после окончательной от- формовки места изгиба. 3 -0,65 -29,69

ДЬ

4 -6

2,17.

(Ю)

В соответствии с приведенным выше режимом суммарный угол подгибки одного элемента составил , второго - . Общие величины поперечного сжатия каждого элемента, подсчитанные по зависимостям (1) и (2), составляли 53

,17 (,17

53 +37 37

1,28мм 0,89 мм

(11)

(12)

53 +37

Как видно из режима формовки в двух последних переходах углы перегибов первого и второго элементов составляли:/ 1 4°, , а углы разгибки , °.

Использованием формул (ЗНб) определялись величины сжатия подгибаемых элементов при перегибе

(5i ,28 -4-т 0,64мм(13)

4 +4 8

4i- 0,89 g +3 t И при разгибе ,28

(522 0,89 3

0,65 мм

0,64 мм

0,24 мм

(14)

(15)

(16)

3 +8

Осуществление поперечного сжатия подгибаемых элементов на приведенные выше расчетные величины при формовке профиля в двух последних переходах одновременно с двойным перегибом было предусмотрено стеснением их в поперечном направлении в закрытых калибрах,

Замеры спецпрофилей 150x95x6 мм, изготовленных предлагаемым способом и способом прототипа, позволили установить следующее.

Профили обеих партий полностью отвечали требованиям ТУ 14-2-341-78, волнистости и прогибов не наблюдалось.

На опытных профилях всей партии не только при малых длинах (3-9,5 м), но даже и при максимально возможной товарной

длине(11,5 м) осуществляющими способами замеров продольного скручивания не обнаружено, т.е. оно полностью отсутствовало. Величина угла между плоскими элементами 5 по всей длине: от передних торцев. до задних была стабильной, а ее отклонение от номинального размера не превышало +0°10 . Ширина полки 95 мм имела отклонение не превышающее 0.2 мм и было стабиль10 ным по длине готовых профилей. Отклонение полки 150 мм также было стабильно по длине и не превышало 0,3 мм.

Профили, изготавливаемые по способу прототипа имели продольное скручивание в

15 пределах 0,6-0,7 мм на 1 м длины. Отклонение угла от номинального размера на срединной части по длине профилей не превышало +0°30 , а на концевых участках (до 300 мм) оно достигало величин ±1°20V

20 Отклонение полки 95 мм на средине длины

профилей составляло 0,5 мм, а на концевых

участках достигало 1,2-1,5 мм. На полке 150

- мм эти отклонения составляли 0,8 мм и 2,5-3

мм, соответственно, на средине и концах.

25 Применение предлагаемого способа позволило улучшить качество готовых профилей за счет предотвращения продольного скручивания, уменьшения отклонений размеров от номинальных, стабильности откло30 нений на всей длине профилей. Так, по предлагаемому способу продольное скручивание отсутствовало; отклонение угла было меньше в 3 раза на срединной части по длине профилей, а на концевых в 8 раз;

35 отклонение меньшей полки также было меньшим и стабильным по всей длине, снизившись в 2,5 раза на средине и в 6-7,5 раза на концевых участках; аналогично на большей полке уменьшение отклонений на сре40 дине составило 2,7 раза и 8-10 раз, соответственно, на переднем и заднем концах готовых профилей.

Ф о р м у л а и з о б р е те н и я Способ изготовления сортовых гнутых

45 профилей, преимущественно, из толстоли- товых заготовок, включающий постепенную подгибку элементов профиля по переходам и их сжатие путем приложения усилий к торцам, отличаю щи и с я тем, что в двух

50 предчистовых переходах осуществляют последовательно перегиб и разгиб элементов изготавливаемого профиля, сжатие осуществляют в процессе перегиба и разгиба с суммарной величиной, равной расчетной

55 величине поперечной вытяжки, распределенной на каждом элементе в соответствии с конечным углом его подгибки и пропорционально соответствующим углам перегиба и разгиба.

4

5

6

3

Использование: изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для использования при изготовлении гнутых профилей проката в металлургии, транспортном машиностроении и строительстве. Сущность изобретения: при многопереходной формовке подгибкой элементов с применением двойного перегиба в предчистовых клетях, в процессе которого подгибаемые элементы сжимаются в поперечном направлении на расчетные величины, определяемые по предлагаемым зависимостям. 4 ил.

Фиг. /

/

W. 2

Фиг. 3

уг. 4