Способ изготовления гнутых неравнополочных уголков

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и предназначено для использования при изготовлении гнутых неравнополочных уголков в черной металлургии, транспортном, тракторном и сельскохозяйственном машиностроении и судостроении. Цель изобретения - повышение качества гнутых неравнополочных уголков за счет уменьшения винтообразного скручивания и разноширинности полок профиля (ПП) при изготовлении из серповидной исходной заготовки. Поставленная цель достигается тем, что в задающем технологическом переходе исходную заготовку располагают несимметрично относительно оси формовки, причем разность расстояний кромок исходной заготовки (КИЗ) от оси формовки равна разности ширин ПП, в технологических формующих переходах (ТФП) вершину места изгиба выдерживают в плоскости формовки, ПП подгибают на углы, обратно пропорциональные их ширинам, до достижения в последнем ТФП конечного угла подгибки меньшей ПП, величину которого вычисляют по предложенной формуле, и отформовки места изгиба профиля, прикладывание поперечного сжимающего усилия и поперечное перемещение профиля осуществляют в предпоследнем и последнем ТФП; в первом из них - со стороны выпуклой КИЗ в сторону вогнутой КИЗ до положения, при котором проекции ПП с прилежащими частями места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, определяются предложенными выражениями, а во втором из них - со стороны вогнутой КИЗ в сторону выпуклой КИЗ до положения, при котором проекции ПП с прилежащими частями места изгиба определяются другими предложенными выражениями. 3 ил., 3 табл.

Изобретение относится к механической обработке давлением листового материала с помощью валков специальной формы и предназначено для использования преимущественно в черной металлургии, а также в транспортном, тракторном и сельскохозяйственном машиностроении и судостроении.

При производстве гнутых профилей проката используется рулонная исходная заготовка; согласно стандартам ГОСТ 19903-74 "Сталь листовая горячекатаная" и ГОСТ 19904-74 "Сталь листовая холоднокатаная" серповидность стали, поставляемой в рулонах, не должна превышать 10 мм на длине 3 метра. При формовке сортовых гнутых неравнополочных профилей из серповидной исходной заготовки возможно возникновение дефектов на готовом профиле в виде разноширинности крайних плоских элементов и скручивания относительно продольной оси.

Известен способ производства гнутых профилей проката (см. авт. св. СССР N374906, кл. В21D 5/06, 1981), согласно которому, с целью предотвращения искажения размеров готового профиля из-за неравномерности деформаций в процессе гибки, исходную заготовку удлиняют в местах наибольших продольных деформаций путем обжатия в валках задающей клети.

Недостатком первого аналога является то, что его применение при изготовлении гнутых неравнополочных уголков из серповидной исходной заготовки не обеспечивает должного качества профилей из-за чрезмерно большой разноширинности полок профиля и его винтообразного скручивания, выходящих за допустимые пределы.

Также известен способ изготовления неравнополочных гнутых профилей проката (см. статью И.С.Тришевского и В.И.Мирошниченко. Исследование процесса и разработка режима профилирования несимметричных гнутых профилей проката. В кн. "Теория и технология производства экономичных гнутых профилей проката". Труды УкрНИИмета, вып. 15, Харьков: изд. УкрНИИмета, 1970, с.170), согласно которому, с целью предупреждения винтообразного скручивания гнутых неравнополочных уголков, в технологических формующих переходах неравные полки подгибают на суммарные углы, обратно пропорциональные их ширинам.

Недостатком второго аналога является то, что при изготовлении гнутых неравнополочных уголков из серповидных исходных заготовок получают профили невысокого качества из-за разноширинности полок и винтообразного скручивания профилей, выходящих за допустимые пределы. Для получения профилей без этих дефектов необходимо прикладывать поперечные сжимающие усилия, компенсирующие недостатки распределения материала исходной заготовки.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является выбранный в качестве прототипа способ изготовления равнополочных сортовых гнутых профилей проката (см. статью Стукалова В.П. Мирошниченко В.И. Дахновского Э.С. Основные причины появления дефектов на гнутых профилях и меры по их устранению. В сб. "Гнутые профили проката". Харьков: изд. УкрНИИмета, вып. 8, 1980, с.109 112), согласно которому, с целью повышения качества равнополочных гнутых профилей за счет уменьшения разноширинности их полок, в процессе подготовки полосы к профилированию применяют наклонный калибр, составленный из двух конусных валков, что должно обеспечить удлинение вогнутой кромки серповидной исходной заготовки с последующим уменьшением разноширинности полок готового профиля.

Существенным недостатком способа-прототипа является то, что его применение приводит к уменьшению разноширинности полок готового профиля до приемлемых величин лишь при изготовлении гнутых профилей из исходной заготовки малой толщины (S≅2 мм) при небольшой удельной серповидности (g 1.1,5 мм/м); во всех остальных случаях положительный эффект от применения способа-прототипа совершенно недостаточен. Этот недостаток обусловлен отсутствием должного учета особенностей формоизменения полосы при изготовлении сортового профиля из серповидной исходной заготовки.

Кроме того, недостатком способа-прототипа является то, что при формовке гнутых неравнополочных уголков получают профили невысокого качества из-за их винтообразного скручивания, выходящего за допустимые пределы. Для получения профилей с винтообразным скручиванием в допустимых пределах необходимо определять режим профилирования из условия взаимного уравновешивания суммарных (по поперечному сечению формуемой полосы) формоизменяющих моментов по всем технологическим формующим переходам.

Так, например, режим профилирования при изготовлении гнутого неравнополочного уголка 50·34·3 мм (с ширинами плоских элементов и развертки расположенного между ними места изгиба b₁ 44,0 мм, b₂ 28,0 мм, b₃ 6,6 мм, с конечным углом изгиба места изгиба А_з 90^o, конечным наружным радиусом места изгиба R_к 6,0 мм, толщиной металла исходной заготовки S 3,0 мм, шириной исходной заготовки В_заг 78,6 мм), из серповидной исходной заготовки с удельной серповидностью g 3,5 мм/м при межклетьевом расстоянии l 1 м, определенный согласно способу-прототипу, приведен в табл.1.

Профиль формовали непрерывным способом на профилегибочном стане 1.4·50. 300 из рулонной заготовки.

В первом и втором подготовительных технологических переходах исходную заготовку поворачивали в противоположных направлениях на 10^o.

В третьем задающем технологическом переходе исходную заготовку направляли вдоль профилегибочного стана.

В четвертом-восьмом технологических формующих переходах полки профиля подгибали в противоположных направлениях. Величины углов подгибки полок профиля определяли по методу экспертных оценок.

Для получения готового профиля по способу-прототипу потребовалось 8 технологических переходов. Винтообразное скручивание готового профиля составило 1^o20' 1^o50' на 1 метр длины, что выходит за пределы требований ГОСТ 19772-74 "Уголки стальные гнутые неравнополочные. Сортамент" (допускаемое винтообразное скручивание 1^o на 1 метр длины). Предельные отклонения ширины полок готового профиля составили ± 2,0 мм при изготовлении его из серповидной исходной заготовки с удельной серповидностью g 3,5 мм/м, что выходит за пределы требований вышеуказанного ГОСТа (допустимые предельные отклонения ширины полки не более ±1,0 мм для полок шириной до 50 мм при непрерывном профилировании).

Целью изобретения является повышение качества гнутых неравнополочных уголков за счет уменьшения их винтообразного скручивания и разноширинности полок профилей.

Заявляемая цель достигается тем, что при изготовлении профилей из серповидных заготовок, имеющих выпуклую и вогнутую кромки, путем последовательной по переходам подгибки в валках полок профиля разной ширины на различные углы в противоположных направлениях, поперечном перемещении профиля одновременно с его формовкой в двух промежуточных технологических формующих переходах под воздействием поперечного сжимающего усилия, прикладываемого к торцу полки профиля со стороны выпуклой кромки исходной заготовки в первом из этих переходов и со стороны вогнутой кромки в последующем, в задающем технологическом переходе исходную заготовку располагают несимметрично относительно оси формовки, причем разность расстояний кромок исходной заготовки от оси формовки равна разности ширин полок профиля, в технологических формующих переходах вершину места изгиба выдерживают в плоскости формовки, полки профиля подгибают на углы, обратно пропорциональные их ширинам, до достижения в последнем технологическом формующем переходе конечного угла подгибки меньшей полки профиля, величину которого вычисляют по формуле: и отформовки места изгиба профиля, прикладывание поперечного сжимающего усилия и поперечное перемещение профиля осуществляют в предпоследнем и последнем технологических формующих переходах: в первом из них со стороны выпуклой кромки исходной заготовки в сторону ее вогнутой кромки до положения, при котором проекции полок профиля с прилежащими частями места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, определяются выражениями: для большей полки профиля для меньшей полки профиля а во втором из них со стороны вогнутой кромки исходной заготовки в сторону ее выпуклой кромки до положения, при котором проекции полок профиля с прилежащими частями места изгиба определяются выражениями: для большей полки для меньшей полки

где: n номер последнего технологического формующего перехода;
b₁ и b₂ ширины соответственно большей и меньшей полок профиля;
a_x,n и a_x,n-1 проекции большей полки профиля с прилежащей частью места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, на плоскость формовки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
a_y,n и a_y,n-1 проекции большей полки профиля с прилежащей частью места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, на нормаль к плоскости формовки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
b_x,n и b_x,n-1 проекции меньшей полки профиля с прилегающей частью места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, на плоскость формовки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
b_y,n и b_y,n-1 проекции меньшей полки профиля с прилежащей частью места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, на нормаль к плоскости формовки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
β_n и β_n-1- углы подгибки меньшей полки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
R_n-1 наружный радиус места изгиба профиля в предпоследнем технологическом формующем переходе;
R_к наружный радиус места изгиба на готовом профиле;
S толщина металла исходной заготовки.

Режим профилирования симметричных гнутых профилей проката разрабатывают в предположении симметрии распределения металла исходной заготовки относительно ее оси, которую совмещают с осью формовки, всех параметров напряженно-деформированного состояния металла формуемой полосы и кинетостатических условий формовки, что обеспечивается равенством углов подгибки полок одинаковой ширины; вследствие этого при изготовлении симметричного сортового профиля из качественной исходной заготовки разноширинность полок профиля и его винтообразное скручивание практически отсутствуют.

При изготовлении равнополочных гнутых профилей с номинальной шириной полок b из исходной заготовки с удельной серповидностью g ширины полок готового профиля оказываются переменными по длине профиля и различными по величине, причем предельные отклонения по ширине полок в большинстве случаев выходят за допустимые пределы: в поперечном сечении с максимальной разноширинностью полок их ширины равны следующим величинам: В₃=b+gl, В₄=b-gl (l межклетьевое расстояние). Для получения равнополочных сортовых гнутых профилей должного качества из серповидных исходных заготовок необходимо обеспечить симметричное расположение металла полосы относительно оси формовки по крайней мере в последних технологических формующих переходах, чего можно достичь путем подгибки одинаковых полок на равные углы и поперечными смещениями формуемой полосы в двух технологических формующих переходах в противоположных направлениях до достижения симметричного расположения формуемой полосы относительно оси формовки и равенства полок и их проекций на плоскость формовки и нормам к ней в осевом сечении каждого из этих переходов.

Для обеспечения винтообразного скручивания готового гнутого неравнополочного уголка в пределах допустимых значений при изготовлении из качественной исходной заготовки необходимо и достаточно, чтобы система суммарных (по поперечным сечениям полосы) формоизменяющих моментов, приложенных к формуемой полосе во всех технологических переходах, была уравновешена, то есть, чтобы выполнялось равенство

где: t номер промежуточного технологического формующего перехода;
M⁽_t^фс) суммарный (по поперечному сечению полосы) формоизменяющий момент, приложенный к формуемой полосе в t-ом промежуточном технологическом формующем переходе;
Р_t поперечное сжимающее усилие, приложенное к полке в t-том промежуточном технологическом формующем переходе;
M⁽_t^Pt) изгибающий момент поперечного сжимающего усилия, приложенный к формуемой полосе в t-том технологическом формующем переходе;
n количество технологических переходов.

При формовке места изгиба профиля путем подгибки прилежащих к нему полок профиля в противоположных направлениях формоизменяющие моменты, необходимые для формоизменения всех элементов полосы, в каждом t-том промежуточном технологическом переходе, в первом приближении, при удерживании формуемого места изгиба профиля на постоянном уровне в t-том и (t-1)-ом технологических переходах, определяются зависимостями:

где: M^(ф)_t,δ формоизменяющий момент, необходимый для формоизменения большей полки профиля и его места изгиба на участке плавного перехода t-того промежуточного технологического формующего перехода;
M^(фс_t,м⁾ формоизменяющий момент, необходимый для формоизменения меньшей полки профиля и его места изгиба на участке плавного перехода t-того промежуточного технологического формующего перехода;
M⁽_t^фс) суммарный (по поперечному сечению формуемой полосы) формоизменяющий момент, необходимый для формоизменения всех элементов профиля на участке плавного перехода t-того промежуточного технологического формующего перехода;
σ_т предел текучести материала исходной заготовки;
y модуль упругости второго рода материала исходной заготовки;
S толщина металла исходной заготовки;
l_t длина активной зоны участка плавного перехода места изгиба профиля в t-том промежуточном технологическом формующем переходе;
Δα_t и Δβ_t углы подгибки за проход соответственно большей и меньшей полок профиля в t-том промежуточном технологическом формующем переходе.

Суммируя формоизменяющие моменты M⁽_t^фс) по всем технологическим формующим переходам, получим:

где α_k и β_k суммарные конечные углы подгибки соответственно большей и меньшей полок профиля.

Подставляя
α_k= A_з-β_k (11)
в (10), найдем:

При изготовлении гнутого неравнополочного уголка из качественной исходной заготовки поперечные сжимающие усилия Р_t во всех технологических переходах отсутствуют, а их моменты равны нулю:

Тогда из (6), (12) и (13) следует:

На основании экспериментальных исследований установлено, что вместо (14) необходимо принимать

Подставляя А_з 90^o в (15), получим:

При изготовлении гнутого неравнополочного уголка из качественной исходной заготовки проекции полок профиля с прилежащими частями места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, в предпоследнем технологическом формующем переходе определяются выражениями:
для большей полки профиля

для меньшей полки профиля

а в последнем технологическом формующем переходе выражениями:
для большей полки профиля

для меньшей полки профиля

Очевидно, что для получения качественного гнутого неравнополочного уголка из серповидной исходной заготовки необходимо в предпоследнем технологическом формующем переходе приложить поперечное сжимающее усилие Р_n-1 к кромке полки со стороны выпуклой кромки исходной заготовки и одновременно переместить полосу в поперечном направлении в сторону вогнутой кромки исходной заготовки до достижения в осевой плоскости технологического перехода положения полосы, характеризуемого проекциями полок на плоскость формовки и на нормаль к ней, величины которых соответствуют выражаниям (2) и (3), в последнем технологическом формующем переходе приложить поперечное сжимающее усилие Р_n к кромке полки со стороны вогнутой кромки исходной заготовки и одновременно переместить полосу в поперечном направлении в сторону выпуклой кромки исходной заготовки до достижения в осевой плоскости технологического перехода положения полосы, характеризуемого проекциями полок на плоскость формовки и на нормаль к ней, величины которых соответствуют выражениям (4) и (5), поскольку моменты поперечных сжимающих усилий Р_n-1 и Р_n примерно равны и направлены в противоположные стороны.

Таким образом, при изготовлении гнутого неравнополочного уголка из серповидной исходной заготовки согласно заявляемому способу в полосе создают такое напряженно-деформированное состояние металла, которое компенсирует недостатки формы исходной заготовки, а система суммарных (по поперечному сечению формуемой полосы) формоизменяющих моментов, приложенных к формуемой полосе во всех технологических переходах, уравновешена, что, в свою очередь, обеспечивает разноширинность гнутого неравнополочного уголка и его винтообразное скручивание в пределах допустимых значений и достижение заявляемой цели повышение качества гнутых неравнополочных уголков за счет уменьшения их винтообразного скручивания и разноширинности полок профилей.

Рассматривая систему суммарных (по поперечным сечениям полосы) формоизменяющих моментов, приложенных к формируемой полосе в первых i технологических переходах, аналогично (10) получим:

где: i номер технологического формующего перехода;
α_iи β_i суммарные углы подгибки соответственно большей и меньшей полок в i-том технологическом переходе.

Из (16) следует, что система суммарных (по поперечным сечениям полосы) формоизменяющих моментов, приложенных к формуемой полосе в первых i технологических формующих переходах, будет уравновешена при подгибке полок на углы, обратно пропорциональные ширинам подгибаемых элементов (b₁α_i=b₂β_i).
Для обеспечения несимметричного расположения исходной заготовки относительно оси формовки, причем разность расстояний кромок исходной заготовки от оси формовки равна разности ширин полок профиля, необходимо и достаточно предусмотреть в комплекте оснастки две пары вертикальных направляющих роликов, устанавливаемых перед первым задающим технологическим переходом.

Для подгибки полок профиля на углы, обратно пропорциональные их ширинам, до достижения в последнем технологическом формующем переходе конечного угла подгибки меньшей полки профиля, величину которого вычисляют по формуле (1), необходимо и достаточно предусмотреть наличие конических элементов с соответствующими углами между образующими и осью в комплекте валков для изготовления профиля.

Для выдерживания в плоскости формовки вершины места изгиба в технологических формующих переходах необходимо и достаточно обеспечить постоянство наименьшего диаметра калибров в комплекте валков для изготовления профиля.

Для прикладывания поперечного сжимающего усилия и поперечного перемещения профиля в предпоследнем и последнем технологических формующих переходах и обеспечения в тех же переходах поперечного перемещения профиля до положений, при которых проекции полок профиля с прилежащими частями места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, определяются выражениями (2) (5), необходимо и достаточно предусмотреть формовку полок профиля в конических валках и закрытие калибров этих переходов верхним валком. При формовке профиля из серповидной исходной заготовки в предпоследнем технологическом формующем переходе кромка полосы со стороны выпуклой кромки исходной заготовки упирается в ограничительный бурт верхнего валка, вследствие чего возникает реактивное поперечное сжимающее усилие, под воздействием которого полоса перемещается в поперечном направлении в сторону вогнутой кромки исходной заготовки на необходимое расстояние, чем и обеспечивается положение полосы, при котором проекции полок определяются согласно (2) и (3). При формовке профиля в последнем технологическом формующем переходе в ограничительный бурт верхнего валка упирается кромка полосы со стороны вогнутой кромки исходной заготовки, вследствие чего возникает реактивное поперечное сжимающее усилие, под воздействием которого полоса перемещается в сторону выпуклой кромки исходной заготовки до положения полосы, при котором проекции полок определяются согласно (4) и (5).

Отличие коэффициента пропорциональности в формуле (1) от 90^o обусловлено отсутствием учета деформационного упрочнения металла места изгиба профиля при вычислении формоизменяющих моментов, приложенных к формуемой полосе. Выбор этого коэффициента проведен, исходя из следующих соображений:
1) при коэффициенте, меньшем 85,5^o, в некоторых случаях наблюдается винтообразное скручивание готового профиля, величина которого выходит за допустимые пределы, в направлении с большей полки профиля на его меньшую полку;
2) при коэффициенте, большем 94,5^o, в некоторых случаях наблюдается винтообразное скручивание готового профиля, величина которого выходит за допустимые пределы, в направлении с меньшей полки на его большую полку.

Проведенный анализ заявляемого способа изготовления гнутых неравнополочных уголков свидетельствует, что способ промышленно применим и положительный эффект при осуществлении изобретения будет получен благодаря взаимному уравновешиванию суммарных (по поперечному сечению полосы) формоизменяющих моментов, приложенных к формуемой полосе во всех технологических переходах, и благодаря совокупности целесообразных действий.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена технологическая схема формовки гнутого неравнополочного уголка согласно заявляемому способу в случае, когда выпуклая кромка исходной заготовки находится со стороны большей полки профиля;
на фиг.2 технологическая схема формовки гнутого неравнополочного уголка согласно заявляемому способу в случае, когда выпуклая кромка исходной заготовки находится со стороны меньшей полки профиля;
на фиг.3 поперечное сечение готового гнутого неравнополочного уголка.

При изготовлении гнутых неравнополочных уголков согласно заявляемому способу из серповидных заготовок, имеющих выпуклую и вогнутую кромки, путем последовательной по переходам подгибки в валках полок профиля разной ширины на различные углы в противоположных направлениях за счет поперечного перемещения профиля одновременно с его формовкой в двух промежуточных технологических формующих переходах под воздействием поперечного сжимающего усилия, прикладываемого к торцу полки профиля со стороны выпуклой кромки исходной заготовки в первом из этих переходов и со стороны вогнутой кромки в последующем, в задающем технологическом переходе исходную заготовку располагают несимметрично относительно оси формовки, причем разность расстояний кромок исходной заготовки от оси формовки равна разности ширин полок профиля, в технологических формующих переходах вершину места изгиба выдерживают в плоскости формовки, полки профиля подгибают на углы, обратно пропорциональные их ширинам, до достижения в последнем технологическом формующем переходе конечного угла подгибки меньшей полки профиля, величину которого вычисляют по формуле:

и отформовки места изгиба профиля, прикладывание поперечного сжимающего усилия и поперечное перемещение профиля осуществляют в предпоследнем и последнем технологических формующих переходах: в первом из них со стороны выпуклой кромки исходной заготовки в сторону ее вогнутой кромки до положения, при котором проекции полок профиля с прилежащими частями места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, определяются выражениями:
для большей полки профиля

для меньшей полки профиля

а втором из них со стороны вогнутой кромки исходной заготовки в сторону ее выпуклой кромки до положения, при котором проекции полок профиля с прилежащими частями места изгиба определяются выражениями:
для большей полки

для меньшей полки

где: n номер последнего технологического формующего перехода;
b₁ и b₂ ширина соответственно большей и меньшей полок профиля;
a_x,n и a_x,n-1 проекции большей полки профиля с прилежащей частью места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, на плоскость формовки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
a_y,n и a_y,n-1 проекции большей полки профиля с прилежащей частью места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, на нормаль к плоскости формовки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
b_x,n и b_x,n-1 проекции меньшей полки профиля с прилежащей частью места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, на плоскость формовки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
b_y,n и b_y,n-1 проекции меньшей полки профиля с прилежащей частью места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, на нормаль к плоскости формовки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
β_k и β_n-1 углы подгибки меньшей полки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
R_n-1 наружный радиус места изгиба профиля в предпоследнем технологическом формующем переходе;
R_k наружный радиус места изгиба на готовом профиле;
S толщина металла исходной заготовки.

Возможны два случая взаимного расположения большей полки профиля и выпуклой кромки исходной заготовки:
1) выпуклая кромка исходной заготовки находится со стороны большей полки профиля;
2) выпуклая кромка исходной заготовки находится со стороны меньшей полки профиля.

Рассмотрим первый случай.

В задающем технологическом переходе Iа серповидную исходную заготовку 1 располагают несимметрично относительно оси формовки 2, причем разность расстояний B₁ и B₂ кромок 3 и 4 исходной заготовки 1 от оси формовки 2 равна разности ширин b₁ и b₂ полок 5 и 6 профиля. В задающем технологическом переходе Iа серповидную исходную заготовку 1 перемещают вдоль профилегибочного стана.

В технологических формующих переходах IIа, IIIа, IVа одновременно выдерживают вершину 7 места изгиба 8 профиля в плоскости формовки ММ, подгибают большую полку 5 профиля в направлении по стрелке Б на суммарный угол α_i и меньшую полку 6 в противоположном направлении (по стрелке В) на суммарный угол β_i до отформовки в последнем технологическом формующем переходе IVа профиля и достижения конечного угла подгибки β_k меньшей полки 6 профиля, величину которого вычисляют по формуле (1). Во всех технологических формующих переходах IIа, IIIа, IVа суммарные углы подгибки α_iи β_i полок 5 и 6 профиля обратно пропорциональны их ширинам (b₁α_i=b₂β_i).
Одновременно с формовкой профиля в предпоследнем технологическом формующем переходе IIIа к кромке 9 большей полки 5 прикладывают поперечное сжимающее усилие P_n-1 и перемещают полосу в поперечном направлении в сторону вогнутой кромки 4 исходной заготовки 1 до положения, при котором проекции a_x,n-1, a_y,n-1, b_x,n-1, b_y,n-1 полок 5 и 6 профиля с прилежащими частями места изгиба 7 до продольной плоскости 10, нормальной плоскости формовки ММ и проходящей через центры 11 места изгиба 7, определяются согласно (2) и (3).

Одновременно с формовкой профиля в последнем технологическом формующем переходе IV, а к кромке 12 меньшей полки 6 прикладывают поперечное сжимающее усилие Р_n и перемещают полосу в поперечном направлении в сторону выпуклой кромки 3 исходной заготовки 1 до положения, при котором проекции a_x,n, a_y,n, b_x,n, b_y,n полок 5 и 6 с прилежащими частями места изгиба 7 до продольной плоскости 10, нормальной плоскости формовки ММ и проходящей через центры 11 места изгиба 7, определяются согласно (4) и (5).

Рассмотрим второй случай.

В задающем технологическом переходе Iб серповидную исходную заготовку 1 располагают несимметрично относительно оси формовки 2, причем разность расстояний B₁ и B₂ кромок 3 и 4 исходной заготовки 1 от оси формовки 2 равна разности ширин b₁ и b₂ полок 5 и 6 профиля. В задающем технологическом переходе Iб серповидную исходную заготовку 1 перемещают вдоль профилегибочного стана.

В технологических формующих переходах Iб, IIIб, IVб одновременно выдерживают вершину 7 места изгиба 8 профиля в плоскости формовки ММ, подгибают большую полку 5 профиля в направлении по стрелке Б на суммарный угол α_i и меньшую полку 6 в противоположном направлении (по стрелке В) на суммарный угол β_i до отформовки в последнем технологическом формующем переходе IVб профиля и достижения конечного угла подгибки β_k меньшей полки 6 профиля, величину которого вычисляют по формуле (1). Во всех технологических формующих переходах IIб, IIIб, IVб суммарные углы подгибки α_i и β_i полок 5 и 6 профиля обратно пропорциональны их ширинам (b₁α_i=b₂β_i).
Одновременно с формовкой профиля в предпоследнем технологическом формующем переходе IIIб к кромке 12 меньшей полки 6 прикладывают поперечное сжимающее усилие Р_n-1 и перемещают полосу в поперечном направлении в сторону вогнутой кромки 4 исходной заготовки 1 до положения, при котором проекции a_x,n-1, a_y,n-1, b_x,n-1, b_y,n-1 полок 5 и 6 профиля с прилежащими частями места изгиба 7 до продольной плоскости 10, нормальной плоскости формовки ММ и проходящей через центры 11 места изгиба 7, определяются согласно (2) и (3).

Одновременно с формовкой профиля в последнем технологическом формующем переходе IVб к кромке 9 большей полки 5 прикладывают поперечное сжимающее усилие Р_n и перемещают полосу в поперечном направлении в сторону выпуклой кромки 3 исходной заготовки 1 до положения, при котором проекции a_x,n, a_y,n, b_x,n, b_b,n полок 5 и 6 с прилежащими частями места изгиба 7 до продольной плоскости 10, нормальной плоскости формовки ММ и проходящей через центры 11 места изгиба 7, определяются согласно (4) и (5).

Заявляемый способ может быть осуществлен с помощью устройства, содержащего комплект валков для изготовления гнутого неравнополочного уголка по крайней мере с двумя закрытыми калибрами.

Так, например, режим формовки гнутого неравнополочного уголка 50·34·3 мм из малоуглеродистой стали 3СП (с ширинами плоских элементов и развертки расположенного между ними места изгиба b₁ 44,0 мм, b₂ 28,0 мм, b₃ 6,6 мм, с конечным углом изгиба места изгиба A_з 90^o, конечным наружным радиусом места изгиба R_k 6,0 мм, толщиной металла исходной заготовки S 3,0 мм, шириной исходной заготовки B 78,6 мм), из серповидной исходной заготовки с удельной серповидностью 3,5 мм/м при межклетьевом расстоянии 1 м, определенной согласно заявляемому способу, для случая, когда выпуклая кромка исходной заготовки находится со стороны большей полки профиля, приведен в табл.2.

До начала формовки профиля определили номер последнего технологического формующего перехода и суммарные углы подгибки меньшей полки в двух последних технологических формующих переходах: n=5, β_n-1= β₄= 41°, β_k=55°.
По формуле (1) была вычислена величина конечного угла подгибки меньшей полки профиля:

Приняли β_k= 55°.
Затем по формулам (2) (5) были вычислены проекции полок профиля с прилежащими частями места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба:

Профиль формовали непрерывным способом на профилегибочном стане 1.4·50. 300 из рулонной заготовки.

В первом технологическом задающем переходе Iа серповидную исходную заготовку 1 располагали несимметрично относительно оси формовки 2, причем разность расстояний B₁ и B₂ кромок 3 и 4 исходной заготовки 1 от оси формовки 2 равна разности ширин b₁ и b₂ полок 5 и 6 профиля. В задающем технологическом переходе Iа серповидную исходную заготовку 1 перемещали вдоль профилегибочного стана.

Во втором пятом технологических формующих переходах IIа, IIIа, IVа одновременно выдерживали вершину 7 места изгиба 8 профиля в плоскости формовки ММ, подгибают большую полку 5 профиля в направлении по стрелке Б на суммарный угол α_t и меньшую полку 6 в противоположном направлении (по стрелке В) на суммарный угол β_t до отформовки в пятом последнем технологическом формующем переходе IVа профиля и достижения конечного угла подгибки β_k 55^o меньшей полки 6 профиля, величину которого вычислили по формуле (1). Во втором пятом технологических формующих переходах IIа, IIIа, IVа суммарные углы подгибки α_t и β_t полок 5 и 6 профиля обратно пропорциональны их ширинам (b₁α_t=b₁β_t).

В четвертом предпоследнем технологическом формующем переходе IIIа одновременно с формовкой профиля к кромке 9 большей полки 5 прикладывали поперечное сжимающее усилие Р₄ 10 кН и перемещали полосу в поперечном направлении в сторону вогнутой кромки 4 исходной заготовки 1 до положения, при котором проекции a_x,4 42,6 мм, a_y,4 20,0 мм, b_x,4 25,7 мм, b_y,4 20,1 мм полок 5 и 6 профиля с прилежащими частями места изгиба 7 до продольной плоскости 10, нормальной плоскости формовки ММ и проходящей через центры 11 места изгиба 7, определялись согласно (2) и (3).

В пятом последнем технологическом формующем переходе IVа одновременно с формовкой профиля к кромке 12 меньшей полки 6 прикладывали поперечное сжимающее усилие Р₅ 8 кН и перемещали полосу в поперечном направлении в сторону выпуклой кромки 3 исходной заготовки 1 до положения, при котором проекции a_x,5 39,5 мм, a_y,5 26,3 мм, b_x,5 20,4 мм, b_y,5 25,5 мм полок 5 и 6 с прилежащими частями места изгиба 7 до продольной плоскости 10, нормальной плоскости формовки ММ и проходящей через центры 11 места изгиба 7, определялись согласно (4) и (5).

Для получения готового профиля по заявляемому способу в случае, когда выпуклая кромка исходной заготовки находится со стороны большей полки, потребовалось 5 технологических переходов. Винтообразное скручивание готового профиля составило 0^o20' 0^o50' на 1 метр длины, что находится в пределах требований ГОСТ 19772-74 "Уголки стальные гнутые неравнополочные. Сортамент" (допускаемое винтообразное скручивание 1^o на 1 метр длины). Предельные отклонения ширины полок готового профиля составили ±1,0 мм при изготовлении его из серповидной исходной заготовки с удельной серповидностью g 3,5 мм/м, что находится в пределах требований вышеуказанного ГОСТа (допустимые предельные отклонения ширины полки не более ± 1,0 мм для полок шириной до 50 мм при непрерывном профилировании).

А теперь рассмотрим случай, когда выпуклая кромка исходной заготовки находится со стороны меньшей полки профиля. Так, например, режим профилирования при изготовлении гнутого неравнополочного уголка 50·34·3 мм из малоуглеродистой стали Cт3сп (c ширинами плоских элементов и развертки расположенного между ними места изгиба b₁ 44,0 мм, b₂ 28,0 мм, b₃ 6,6 мм, с конечным углом изгиба места изгиба А_з 90^o, с конечным наружным радиусом места изгиба А_з 6,0 мм, толщиной металла исходной заготовки S 3,0 мм, шириной исходной заготовки В_заг 78,6 мм), из серповидной исходной заготовки с удельной серповидностью g 3,5 мм/м при межклетьевом расстоянии l 1 м, определенным согласно заявляемому способу для случая, когда выпуклая кромка исходной заготовки находится со стороны меньшей полки профиля, приведен в табл.3.

До начала формовки профиля определили номер последнего технологического формующего перехода и суммарные углы подгибки меньшей полки в двух последних технологических формующих переходах:
n=5, β_n-1= β₄= 41°, β_k=55°.
По формуле (1) была вычислена величина конечного угла подгибки меньшей полки профиля:
R
Приняли γ_к 55^o.

Затем по формуле (2) (5) были вычислены проекции полок профиля с прилежащими частями места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба:

Профиль формовали непрерывным способом на профилегибочном стане 1.4·50. 300 из рулонной заготовки.

В первом технологическом задающем переходе Iб серповидную исходную заготовку 1 располагали несимметрично относительно оси формовки 2, причем разность расстояний В₁ и В₂ кромок 3 и 4 исходной заготовки 1 от оси формовки 2 равна разности ширин b₁ и b₂ полок 5 и 6 профиля. В задающем технологическом переходе Iб серповидную исходную заготовку 1 перемещали вдоль профилегибочного стана.

Во втором пятом технологических формующих переходах II б, IIIб, IVб одновременно выдерживали вершину 7 места изгиба 8 профиля в плоскости формовки ММ, подгибали большую полку 5 профиля в направлении по стрелке Б на суммарный угол α_t и меньшую полку 6 в противоположном направлении (по стрелке В) на суммарный угол β_t до отформовки в пятом последнем технологическом формующем переходе IVа профиля и достижения конечного угла подгибки β_k 55^o меньшей полки 6 профиля, величину которого вычислили по формуле (1). Во втором пятом технологических формующих переходах IIб, IIIб, IVб суммарные углы подгибки α_t и β_t полок 5 и 6 профиля обратно пропорциональны их ширинам (b₁α_t=b₂β_t)..

В четвертом предпоследнем технологическом формующем переходе IIIб одновременно с формовкой профиля к кромке 12 меньшей полки 6 прикладывали поперечное сжимающее усилие Р₄ 10 кН и перемещали полосу в поперечном направлении в сторону вогнутой кромки 4 исходной заготовки 1 до положения, при котором проекции a_x,4 42,6 мм, a_y,4 20,0 мм, b_x,4 25,7 мм, b_y,4 20,1 мм полок 5 и 6 профиля с прилежащими частями места изгиба 7 до продольной плоскости 10, нормальной плоскости формовки ММ и проходящей через центры 11 места изгиба 7, определялись согласно (2) и (3).

В пятом, последнем, технологическом формующем переходе IVб одновременно с формовкой профиля к кромке 9 большей полки 5 прикладывали поперечное сжимающее усилие P₅ 8 кН и перемещали полосу в поперечном направлении в сторону выпуклой кромки 3 исходной заготовки 1 до положения, при котором проекции а_x,5 39,5 мм, a_y,5 26,3 мм, b_x,5 20,4 мм, b_y,5 25,5 мм полок 5 и 6 с прилежащими частями места изгиба 7 до продольной плоскости 10, нормальной плоскости формовки ММ и проходящей через центры 11 места изгиба 7, определялись согласно (4) и (5).

Для получения готового профиля по заявляемому способу в случае, когда выпуклая кромка исходной заготовки находится со стороны меньшей полки, потребовалось 5 технологических переходов. Винтообразное скручивание готового профиля составило 0^o20' 0^o50' на 1 метр длины, что находится в пределах требований ГОСТ 19772-74 "Уголки стальные гнутые неравнополочные. Сортамент" (допускаемое винтообразное скручивание 1^o на 1 метр длины). Предельные отклонения ширины полок готового профиля составили ± 1,0 мм при изготовлении его из серповидной исходной заготовки с удельной серповидностью g 3,5 мм/м, что находится в пределах требований вышеуказанного ГОСТа (допустимые предельные отклонения ширины полки не более ± 1,0 мм для полок шириной до 50 мм при непрерывном профилировании).

Согласно данным опытной проверки на профилегибочном стане 1.4·50.300 заявляемый способ изготовления позволяет в сравнении с прототипом:
а) повысить качество гнутых неравнополочных уголков путем уменьшения их винтообразного скручивания и разноширинности полок (например, при изготовлении гнутого неравнополочного уголка 50 ·34·3 мм из малоуглеродистой стали 3СП по заявляемому способу винтообразное скручивание составило 0^o20' - 0^o50' на метр длины, предельные отклонения ширины полок составили ±1,0 мм при изготовлении профилей из серповидной исходной заготовки с удельной серповидностью g 3,5 мм/м, а при изготовлении согласно способу-прототипу винтообразное скручивание составило 1^o20' 1^o50' на 1 метр длины, предельные отклонения ширины полок готового профиля составили ±2,0 мм при изготовлении его из серповидной исходной заготовки с удельной серповидностью g 3,5 мм/м);
б) расширить сортамент сложных несимметричных гнутых профилей за счет профилей, производство которых не было освоено ранее из-за технологических трудностей.

Заявляемый способ не оказывает отрицательного влияния на состояние окружающей среды.

Формула изобретения

Способ изготовления гнутых неравнополочных уголков из серповидных заготовок, имеющих выпуклую и вогнутую кромки, путем последовательной по переходам подгибки в валках полок профиля разной ширины на различные углы в противоположных направлениях, включающий поперечное перемещение профиля одновременно с его формовкой в двух промежуточных технологических формующих переходах под воздействием поперечного сжимающего усилия, прикладываемого к торцу полки профиля со стороны выпуклой кромки исходной заготовки в первом из этих переходов и со стороны вогнутой кромки в последующем, отличающийся тем, что в задающем технологическом переходе исходную заготовку располагают несимметрично относительно оси формовки, причем разность расстоянии кромок исходной заготовки от оси формовки равна разности ширин полок профиля, в технологических формующих переходах вершину места изгиба выдерживают в плоскости формовки, полки профиля подгибают на углы, обратно пропорциональные их ширинам, до достижения в последнем технологическом формующем переходе конечного угла подгибки, меньшей полки профиля, величину которого вычисляют по формуле

и отформовки места изгиба профиля, прикладывание поперечного сжимающего усилия и поперечное перемещение профиля осуществляют в предпоследнем и последнем технологических формующих переходах: в первом из них со стороны выпуклой кромки исходной заготовки в сторону ее вогнутой кромки до положения, при котором проекции полок профиля с прилежащими частями места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, определяются выражениями
для большей полки профиля

для меньшей полки профиля

а во втором из них со стороны вогнутой кромки исходной заготовки в сторону ее выпуклой кромки до положения, при котором проекции полок профиля с прилежащими частями места изгиба определяются выражениями
для большей полки

для меньшей полки

где n номер последнего технологического формующего перехода;
b₁ и b₂- ширины соответственно большей и меньшей полок профиля;
a_x,n и a_x,n-1 проекции большей полки профиля с прилежащей частью места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, на плоскость формовки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
a_y,n и a_y,n-1 проекции большей полки профиля с прилежащей частью места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, на нормаль к плоскости формовки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
b_x,n и b_x,n-1 проекции меньшей полки профиля с прилежащей частью места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, на плоскоcть формовки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
b_y,n и b_y,n-1 проекции меньшей полки профиля с прилежащей частью места изгиба до продольной плоскости, нормальной плоскости формовки и проходящей через центры места изгиба, на нормаль к плоскости формовки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
β_k и β_n-1- углы подгибки меньшей полки соответственно в последнем и предпоследнем технологических формующих переходах;
R_n-1 наружный радиус места изгиба профиля в предпоследнем технологическом формующем переходе;
R_к наружный радиус места изгиба на готовом профиле;
S толщина металла исходной заготовки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4