Профилирование рулонов

Профилирование валков , также называемое профилированием или профилированием , представляет собой тип прокатки, включающий непрерывную гибку длинной полосы листового металла (обычно рулонной стали ) до желаемого поперечного сечения . Полоса проходит через комплекты валков, установленных на последовательных клетях, причем каждый комплект выполняет только добавочную часть изгиба, пока не будет получено желаемое поперечное сечение (профиль). Профилирование идеально подходит для производства деталей постоянного профиля большой длины и в больших количествах.

Обзор

Можно изготавливать различные профили поперечного сечения, но для каждого профиля требуется тщательно подобранный набор валковых инструментов. Проектирование валков начинается с цветочного узора , который представляет собой последовательность поперечных сечений профилей, по одному профилю на каждую стойку валков. Контуры валков затем получаются из профилей цветочного узора. Из-за высокой стоимости комплектов валков компьютерное моделирование часто используется для разработки или проверки конструкции валков и оптимизации процесса формования, чтобы минимизировать количество клетей и напряжения материала в конечном продукте.

Рулонные профили могут иметь преимущества перед экструзией аналогичной формы. Детали, полученные методом прокатки, могут быть намного легче, с возможными более тонкими стенками, чем в процессе экструзии, и более прочными, поскольку они подвергаются нагартовке в холодном состоянии. Детали могут быть изготовлены с отделкой или уже окрашены. Кроме того, процесс формования рулонами происходит быстрее и требует меньше энергии, чем экструзия. ^[1]^[2]

Доступны профилегибочные машины, которые производят формы разных размеров и толщины материала, используя одни и те же валки. Вариации в размерах достигаются за счет изменения расстояний между валками с помощью ручной регулировки или компьютерного управления, что обеспечивает быструю замену. Эти специализированные станы широко распространены в производстве легких конструкций , где используются металлические шпильки и направляющие стандартизированных профилей и толщины. Например, один стан может производить металлические шпильки различной толщины (например, от 3-5/8 дюйма до 14 дюймов), фланца (например, от 1-3/8 дюйма до 2-1/2 дюйма) и кромки (например, от 1-3/8 дюйма до 2-1/2 дюйма). Размеры от 3/8 до 5/8 дюйма, различных толщин (например, от 20 до 12 GA) из оцинкованного стального листа.

Линии профилирования рулонов могут иметь различные конфигурации для непрерывной штамповки и резки деталей. Для резки детали по длине линии могут быть настроены на использование штампа с предварительной резкой, когда одна заготовка проходит через прокатный стан, или штампа с последующей резкой, где профиль отрезается после процесса профилирования. Элементы могут быть добавлены в форме отверстия, выемки, тиснения или среза путем штамповки на линии профилирования. Эти функции детали могут быть реализованы при предварительной штамповке (до начала профилирования), при пробивке по средней линии (в середине линии/процесса профилирования) или при последующей штамповке (после завершения профилирования). . Некоторые линии профилирования включают в себя только одну из вышеперечисленных операций штамповки или резки, другие включают в себя некоторые или все функции в одной линии.

Процесс

Профилирование является одним из самых простых производственных процессов. Обычно все начинается с большого рулона листового металла шириной от 1 дюйма (2,5 см) до 20 дюймов (51 см) и толщиной от 0,004 дюйма (0,10 мм) до 0,125 дюйма (3,2 мм), поддерживаемого на разматывателе. Полоса подается через входную направляющую, чтобы правильно выровнять материал при его прохождении через валки стана, при этом каждый набор валков образует изгиб до тех пор, пока материал не достигнет желаемой формы. Наборы роликов обычно устанавливаются один над другим на паре горизонтальных параллельных валов, поддерживаемых стойкой(ями). Боковые и кластерные валки также можно использовать для обеспечения большей точности и гибкости, а также для ограничения напряжений в материале. Профилированные полосы можно разрезать по длине перед профилирующим станом, между прокатными станами или в конце линии профилирования.

Геометрические возможности

Геометрические возможности могут быть очень широкими и даже включать закрытые формы, если поперечное сечение однородно. Типичная толщина листа колеблется от 0,004 дюйма (0,10 мм) до 0,125 дюйма (3,2 мм), но может превышать это значение. На длину практически не влияет процесс прокатки. Ширина детали обычно не меньше 1 дюйма (2,5 см), однако может превышать 20 дюймов (51 см). Основным ограничением является глубина профиля, которая обычно ограничивается менее 4 дюймами (10 см) и редко превышает 6 дюймов (15 см) из-за напряжений, возникающих при крене, и перепадов скорости поверхности, которые увеличиваются с глубиной.

Допуски обычно могут поддерживаться в пределах ±0,015 дюйма (0,38 мм) для ширины формы поперечного сечения и ±0,060 дюйма (1,5 мм) для ее глубины. ^[3]

Темпы производства

Производительность во многом зависит от толщины материала и радиуса изгиба; однако на это также влияет количество необходимых станций или ступеней. Для радиусов изгиба, в 50 раз превышающих толщину материала низкоуглеродистой стали толщиной 0,7 дюйма (18 мм), скорость может варьироваться от 85 футов в минуту (26 м/мин) через восемь станций до 55 футов в минуту (17 м/мин) через 12 станций или 50 футов в минуту (15 м/мин) на 22 станциях.

Время формирования одного изделия можно представить простой функцией: $t = (L + n\cdotd)/V$ , где $L$ – длина формируемой детали, $n$ – количество формирующих клетей, $d$ – расстояние между клетями, $V$ — скорость движения полосы через валки. ^[3]

Как правило, линии профилирования могут работать со скоростью от 5 до 500 футов в минуту (от 1,5 до 152,4 м/мин) или выше, в зависимости от применения. В некоторых случаях ограничивающим фактором является применение штамповки или обрезки.

Другие соображения

При работе с производством следует учитывать, например, смазку, влияние процесса на свойства материала, стоимость и, конечно же, безопасность.

Смазка обеспечивает необходимый барьер между валками и поверхностью заготовки. Это помогает снизить износ инструмента и позволяет работать быстрее. В этой таблице показаны различные виды смазочных материалов, их применение и идеальные металлы для их использования.

Рабочий материал	Смазки для валков	Приложение
Цветной	Хлорированные масла или воски, минеральные масла	Спрей, протирочный валик
Черные	Водорастворимые масла	Протирание, капание, распыление
Нержавеющие стали	Хлорированные масла или воски	Протирочный валик
Полированные поверхности	Пластиковая пленка	Календарь, покрытие, напыление
Материалы с предварительно нанесенным покрытием	Пленка или принудительная вентиляция

Влияние процесса на свойства материала минимально. ^{[ нужны разъяснения ]} Физические и химические свойства практически не изменяются, но процесс может привести к наклепу , микротрещинам или утончению на изгибах, если говорить о механических свойствах материала.

Стоимость профилирования относительно невысока. При расчете стоимости процесса необходимо учитывать такие факторы, как время наладки, стоимость оборудования и инструментов, время загрузки/разгрузки, норма прямой рабочей силы, норма накладных расходов, а также амортизация оборудования и инструментов.
Безопасность также является проблемой в этом процессе. Основные опасности, которые необходимо учитывать, связаны с движущимися заготовками (со скоростью до 800 футов в минуту (240 м/мин)), роликами под высоким давлением или острыми, срезанными металлическими краями. ^[3]

См. также

Ссылки

^ Тодд, Роберт Х.; Аллен, Делл К.; Альтинг, Лео (1994), Справочное руководство по производственным процессам , Industrial Press Inc., стр. 300–304, ISBN 0-8311-3049-0 .
^ Грувер, Микелл П. (2010). Основы современного производства: материалы, процессы и системы . Джон Уайли и сыновья. п. 472. ИСБН 9780470467008 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Справочное руководство по производственным процессам, Industrial Press Inc., 1994.

Библиография

Халмос, Джордж Т. Справочник по формованию рулонов, CRC Press, 2005. ISBN 0-8247-9563-6
Добрев, Атанас; Джордж Т. Халмос (1993). «Профилирование в 21 век». Общество инженеров-технологов. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
Тодд, Роберт (1994). Справочное руководство по производственным процессам . Нью-Йорк: Industrial Press Inc. ISBN 0-8311-3049-0 .

[1] Тодд, Роберт Х.; Аллен, Делл К.; Альтинг, Лео (1994), Справочное руководство по производственным процессам , Industrial Press Inc., стр. 300–304, ISBN 0-8311-3049-0 .

[groover-2] Грувер, Микелл П. (2010). Основы современного производства: материалы, процессы и системы . Джон Уайли и сыновья. п. 472. ИСБН 9780470467008 .

[Todd-3] Jump up to: ^а ^б ^с Справочное руководство по производственным процессам, Industrial Press Inc., 1994.

[1]

[2]

[3]