Способ формовки профилей высокой жесткости

Изобретение относится к обработке материалов давлением и может быть использовано при производстве листовых профилей высокой жесткости. На полосовой заготовке последовательно в валках в два прохода формообразуют замкнутые гофры. В первом проходе получают два продольных трапециевидных гофра. Указанные гофры расположены параллельно продольной оси профиля, симметрично относительно нее и периодически повторяются. Во втором проходе формообразуют поперечные полукруглые гофры. Высота поперечных гофров равна высоте продольных гофров. Поперечный гофр пересекает два противолежащих продольных гофра на середине их длины. Концы поперечного гофра образуют из направленных к продольной оси профиля наклонных граней продольных гофров. В результате обеспечивается повышение несущей способности профилей.

 

Изобретение относится к технологии обработки металлов давлением и может быть использовано при производстве листовых профилей высокой жесткости (ПВЖ).

Такими профилями называются гнутые листовые профили с периодически повторяющимися (замкнутыми) гофрами жесткости. Наиболее часто гофры имеют трапециевидное или полукруглое поперечное сечение и располагаются как вдоль профилей (симметрично и параллельно их средней осевой линии), так и поперек (перпендикулярно этой линии). Технология формовки ПВЖ достаточно подробно описана, например, в книге В.Ф.Рашникова и др. «Производство гнутых профилей на Магнитогорском меткомбинате», Магнитогорск, РИО МГТУ, 1999, с.99-125.

Известен способ производства ПВЖ, при котором формовку замкнутых продольных гофров осуществляют с упругим зажатием формуемой полосы валками на определенных ее участках с приложением переднего натяжения (см. а.с. СССР №1543654, кл. В21Д 5/06 от 23.11.87 г.). Однако этот способ приемлем только для формовки ПВЖ с продольными гофрами.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ производства ПВЖ (пат. РФ №1817715, кл. В21Д 5/06, опубл. в БИ №19, 1993 г.).

Этот способ заключается в последовательном формообразовании валками на полосовой заготовке продольных замкнутых гофров заданных размеров и характеризуется тем, что от контакта с верхним валком освобождают боковые кромки формуемой полосы определенной ширины и вершины трапециевидных гофров, а от контакта с обоими валками - середину полосы также определенной ширины.

Известный способ также непригоден для формообразования поперечных замкнутых гофров, что ограничивает несущую способность (жесткость при изгибе) ПВЖ.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение несущей способности листовых профилей высокой жесткости.

Для решения этой задачи в способе формовки профилей высокой жесткости, включающем последовательное по проходам формообразование в валках на полосовой заготовке замкнутых гофров, в отличие от ближайшего аналога, формообразование замкнутых гофров осуществляют в два прохода, при этом в первом проходе производят формообразование двух продольных трапециевидных замкнутых гофров, расположенных параллельно продольной оси профиля, симметрично относительно нее и периодически повторяющихся, а во втором проходе формообразуют поперечные полукруглые гофры, высота которых равна высоте продольных гофров, при этом поперечный гофр пересекает два противолежащих продольных замкнутых гофра на середине их длины, а концы поперечного гофра образуют из направленных к продольной оси профиля наклонных граней указанных продольных гофров.

Сущность заявляемого технического решения состоит в формообразовании поперечного гофра, не выходящего за наружные грани продольных гофров, причем концевые участки поперечного гофра формуются из наклонных противолежащих граней двух продольных гофров. При этом, как показали опыты (см. ниже), поперечные гофры должны иметь только полукруглое сечение, а их высота должна быть равна высоте продольных гофров.

В результате этого значительно (в 1,4...1,5 раза) повышается поперечная жесткость профилей, что увеличивает их несущую способность. Это позволяет при одинаковой нагрузке на ПВЖ (с продольно-поперечными гофрами и без них) уменьшить их толщину на 10...15%, что дает прямую экономию металла и снижает металлоемкость изделий.

Предлагаемый способ формовки реализуется следующим образом.

Формуемая полосовая заготовка задается в первую клеть профилегибочного стана, нижний валок которой выполнен с формующими выступами трапециевидного поперечного сечения, расположенными по образующей бочки валка, а верхний валок - с соответствующими впадинами на его бочке. При вращении валков этой клети на полосе образуются два направленных вверх продольных гофра.

При заходе частично сформованной полосы во вторую клеть стана, валки которой выполнены с выступом (нижний) и впадиной (верхний валок), при их совпадении происходит формообразование поперечного полукруглого гофра. Для размещения этого гофра на середине длин продольных гофров вращение валков обеих клетей должно строго синхронизироваться.

Сформованная полоса после правки в соответствующей правильной машине разрезается по плоским участкам между продольными гофрами на заданные мерные длины.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли на профилегибочном стане 1-5×300-1650 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при формовке ПВЖ с продольно-поперечными гофрами испытывались различные варианты технологии их производства: с гофрами одинаковой и разной высот (продольные-трапециевидные, поперечные-полукруглые); с гофрами одной высоты, но трапециевидной формы (в т.ч. поперечные); с гофрами предлагаемой формы и одинаковой высоты, но с пересечением продольных гофров поперечными и с выходом концов последних за пределы наружных граней продольных гофров. Наилучшие результаты (выход ПВЖ требуемого качества до 99,6%) получены при реализации заявляемой технологии. Отклонения от нее ухудшали достигнутые показатели.

Так, при формовке гофров рекомендуемой формы, но разной высоты, в местах сопряжения продольных и поперечных гофров наблюдалось искажение их формы и, в отдельных случаях, появление трещин. Формообразование всех гофров с трапециевидным сечением привело к отсортировке до 5% ПВЖ по неудовлетворительной геометрии мест пересечений гофров (появились вспучивания металла). Выход концов поперечных гофров за пределы продольных гофров также искажал геометрию мест пересечений, а до 1% ПВЖ имели трещины в этих местах.

Способ, выбранный в качестве ближайшего аналога, в опытах не испытывался из-за его неприемлемости для получения ПВЖ с продольно-поперечными гофрами. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в Центральной лаборатории контроля ОАО «ММК» использование заявляемого способа при производстве ПВЖ на профилегибочном стане 1-5×300-1650 комбината позволит реализовать ПВЖ с улучшенными эксплуатационными характеристиками и уменьшить расход металла на их производство не менее чем на 10%.

Пример конкретного выполнения

Профиль высокой жесткости 1350×2×1725×39,2×3,2 мм, содержащий 14 продольных и семь поперечных гофров высотой 36 мм формуется за два прохода: в I образуются два продольных трапециевидных гофра, во II - поперечный полукруглый гофр, пересекающий продольные, но не выходящий за их наружные боковые грани.

Ширина продольного гофра - 200 мм, длина поперечного - 800 мм, его ширина - 154 мм.

Благодаря наличию на профиле поперечных гофров его толщина уменьшена с 3,6 до 3,2 мм, т.е. на 11%.

Способ формовки профилей высокой жесткости, включающий последовательное по проходам формообразование в валках на полосовой заготовке замкнутых гофров, отличающийся тем, что формообразование замкнутых гофров осуществляют в два прохода, при этом в первом проходе производят формообразование двух продольных трапециевидных замкнутых гофров, расположенных параллельно продольной оси профиля, симметрично относительно нее и периодически повторяющихся, а во втором проходе формообразуют поперечные полукруглые гофры, высота которых равна высоте продольных гофров, при этом поперечный гофр пересекает два противолежащих продольных замкнутых гофра на середине их длины, а концы поперечного гофра образуют из направленных к продольной оси профиля наклонных граней указанных продольных гофров.