Способ изготовления гнутых профилей

 

„„5U „„1811427 АЗ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (si)s В 21 0 5/06

ГОСУДАРСТВЕН!.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 2 (21) 5018803/27 ., (57)Изобретениеотносится кобработкеме(22) 24,12.91 . - ..: . таллов давлением и предназначено для ис(46) 23.04.93. Бюл. N 15 пользования при производстве гнутых (71) Череповецкий металлургический комби- . профилей в металлургии; в сельскохозяйстнат им.50-летия СССР . ванном и транспортйом машиностроении. (72) А.П. Игнатенко, В,В. Клепанда, С,М, Ми- Цель изобретения — улучшение:качества хайлов, В,М. Соколов. Г.E. Барабанцев, В.Я..: профилей. Поставленная цель достигается

Тишков и В.Т. Рябинков ..... Тем; что при профилировании протяжкойче-. (73) Череповецкий металлургический комби-: рез нейриводные клети тяговым усилием понат им.50-летия СССР: ... следней формующей клети, имеющей (56) Авторское свидетельство СССР привод,тяговое усилие прикладывают переК.. 1588460, кл. В 21 05/06, 1990. " Менной величины по попереЧному сечению профиля; отмаксимума на средине до мини(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГНУТЫХ мума на боковых кромках по определенной

ПРОФИЛЕЙ ...расчетной зависимости, 2 ил.,2 табл.

Изобретение относится к механйческой обработке давлением листового металла с помощью валков специальной формы и .предназначено для использования преимущественно в металлургической промышлен.ности, а также в сельскохозяйственном и транспортном машиностроении, Целью изобретения является улучшенйе качества гнутых профилей, Поставленная цель доСтигается тем, что профиль формуют постепенной йодгибкой элементов по переходам в клегях с неприводными парами валкой тяговым усилием последней клети с приводными формующйми 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 кромКВх. А величина тягового усилия, изменяющаяся по поперечному сечению, определяется зависимостью

mPo лх

Pl = —. fsjn —, b Ь где Pi — величина тягового усилия в i-й точке поперечного сечения профиля, кг; Р0 — 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, ы

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

181 1427 (2) 10

Px = PI/f. (б) р тг РО >т х

Рх = slA

Ь (7) Откуда находим. Рт

П П3<ЗХ

Ь (5) усилия Ро формовки Во всех неприводных клетях, Ог1ределяемаго зависимость10

Р0-= Р1-1- P2 -. РЗ +.„Рп, где Р;„.Рл -- давления металла на валки в пеоехорах от 1-го да n-ro, последнего (тянущей клети), умножая величину сумMàрllаго усилия формовки на коэффициент трения в валках, получаем "áùóþ величину тягового усилия последней клети с приводными валками

Pт-: ==" " о 3. (3) ;1ля выравнивания деформаций по шиРИНЕ Г1РафИЛЕй ПРИ фОРма13КЕ Па пРЕДЛагаемому способу распределение тягового усилия Рт по ширине профиля в соответствии с формулой (1) дол>кно изменяться синусоидальна От максимального значения на средние профили до минимальных значений на боковых кром Yах. требуемой величи II,I тяговое усилие в л1обой то ке г1о ширине готового профиля по данному способу создается соответствующей величиной силы упругого сжатия даннога участка профиля в калибре тянущей клети. Для расчета необходимых усилий сжатия па 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 усилия, как площадь рэсг1ределе11!1Ога по эп1оре и Ь/2, лх 2Ь

Рт = - Чп3 3::,3 З1П 1 - =- <1шлх (4)

Илл, заменяя Р, в {5) его значенлем из (3), получаем величину тягoBQão усилия в любой !

-й тачке по ширине профиля в калибре тя11ущей клети

Ирлдавая текущие з11ачения х от 0 да 2 через определенну1а величину интервала ширины профиля производят расчет значений Р и строится эпюра распределения их

rIo ширине окончательно сформованного прафлля (границей является осевая плоскость последней (тянущей) клети, Каждому лз этих текущих значений Pi соответствуют значения усилий Рх упругого

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

Текущие зна 1ения усилий сжатия по ширине профиля оп ределя 1отся испол ьзованием известных, соответствующих значений P по формуле

Или подстановкой значения Р1 из {1) зависимости получается

Требуемое усилие упругого сжатия любой точки по ширине профиля в тянущей клети создают соответствующим уменьшением зазора в калибре.

Прило>кение тягового усилия по поперечному сечению профиля с изменением его величины от максимальной на средине профиля до максимальной на боковых кромках позволяет обеспечить равномерное распределение аксиальных (продольных) и тангенциальных (поперечных) деформаций по ширине поперечного сечения готовых профилей сложной формы и с большим числом мест изгиба и избежать прогибов и волнистости.

А наличие математической зависимости (1) определения величины тягового усилия, изменяющегося по поперечному сечению, дает возможность производить расчеты параметров технологических процессов по новому способу для любых профилей с конкретными размерами.

По <:меющимся у заявителя данным в известных решениях отсутствуют признаки, сходные с признаками, которые отличают от прототипа данное техническое решение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень", Способ может быть реализован на любоv1 профилегибочном стане с непрерывным или порулонно-непрерывным процессом, имеющим достаточное числа клетей для формовки данного профиля с конкретными размерами.

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

18 1427

35 (8) 40

50

=0,34 кг/мм, распределения интенсивности продольных деформаций по ширине формуемои полосы, что полностью устранит или существенно снизит деплантацию в виде волнистости 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 целесообразна следующая последовательность действий.

В соответствии с конфигурацией профиля определяют схему и число переходов для полной отформовки его поперечного сечения. 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 предусматривается 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 йрофиль 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 s соответствии с изменением эпюры тягового усилия. Г!ри этом уменьшение зазора в сравнении с толщиной формуемой полосы в калибре для сжатия профиля может создаваться как ""a 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 каждо л 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 тягового 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 валков и иx профильных элементов тянущей клети длц 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 386х23х1 мм из оцинкованной стали марки Ст3пс на стане 1-5х30-730. Семигофровый 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 20О.

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

Рт = 8600х0,05 = 430 кг.

Максимальная величина распределен ного по ширине профиля тягового усилия ь соответствии с (5) была clmax = 3,5 кгlмм. Для построения эпюры распределения тягового усилия по ширине профиля по формуле (f) 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;.I, расчет производили для половины поперечного сечения профиля. Одновременноо для этих же точек по формуле (7) определяли и усилия P„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 р 3, 4 8600, 180. 12

386 386

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) Р 3,14 . 8600 180 12

386 386 (10) = 6,83 кг/мм.

Затем, рассматривая валок как балку на двух опорах (подуш к ах), нагружен ную 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. B табл.2 приведены величины тянущего значения уменьшения зазора Лдх в калибре(на половине ширины профиля ввиду его симметричности) тянущей клети, определенные по расчетным величинам прогибов валков тянущей клети, После этого был произведен рас ат и конструктивная разработка калибровки валков и профильных элементов тянущей клети, Как показали замеры и анализ качества опытной партии, гофрированные профили

386х23х1 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 техноnorw. Так, волнистость на полках профилей наблюдалась только íà 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 впределах 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 величины волнистости 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 тл и ч а ю шийся тем, что тяговое усилие

25 по поперечному сечению профиля прикладываюг 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 зависимостbe р г О лх

fSIo

35 где Р; — величина тягового усилия в i-й точке поперечного сечения профиля, кг;

РΠ— общая величина усилий формовки во всех переходах, кг;

40 f — коэффициент трения в формующих валках; о — общая ширина профиля, мм; х — текущее значение ширины профиля при отсчете от боковой кромки, мм, 1811427

Е х м х (D

СО м с

Я е о

О.

S

S х

Q) (D

v с о

Cg

Щ с с

CQ

Ф

S

lС0

К о

Е

S и » о о

m. о

3х

Б т

S с (D

Б

Ж

CO

p) с

iO

Cg

lФ .Ъ

О

М с о

Cf о

Cl.

Е: о

С) Е

lФ с

М

5

Х

ЬФ а.

iD

S с

Щ

Cl

Щ

Q. о

Z

Ю

r

Ф

Е

Х

Б

Е с

Ю

m S

Z (D т

Щ

Х

СЧ

С ) (:) СЧ

CV () СЧ

С) С>

С>

CO

lA

С) CV

U7

С) С)

LA

1811427

Составитель Н. Чистякова

Редактор M. Кузнецова Техред М. Моргентал Корректор М. Петрова

Заказ 1457 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101