Растущие требования к качеству гнутых профилей создают необходимость в новых технических решениях в части технологии и оборудования.

В основе технологического процесса профилирования лежит калибровка валков. Формирование профиля за наименьшее количество проходов является одним из основных показателей рациональности калибровки. Кроме того, условия деформирования полосы существенно зависят от конструкции профилегибочного стана и его параметров: диаметра валков, межклетевых расстояний и др. Производство гнутых профилей малыми партиями по традиционной технологии с использованием крупногабаритных многоклетьевых станов затруднено из-за высокой стоимости оборудования, больших затрат на инструмент и значительных потерь времени на перевалку. В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы, связанные с разработкой методики проектирования технологического процесса, позволяющей оптимизировать параметры инструмента и оборудования с целью снижения его массы и соответственно стоимости.

При формировании очага деформации в первой деформирующей клети относительное перемещение точек полосы происходит не в плоскостях параллельных осевой плоскости валков, а с некоторым отклонением в сторону, противоположную направлению профилирования. Вследствие этого необходимо сформулировать новые условия для определения предельных углов подгибки. Наши экспериментальные исследования показали, что могут существовать ограничения максимально допустимого угла подгибки, вызванные потерей устойчивости переднего конца полосы, или проскальзыванием полосы в валках подающей клети, что ведет к искажению профиля и невозможности осуществления процесса.

Рассмотрим процесс профилирования уголка в первой деформирующей клети от начала соприкосновения заготовки с валками до момента захвата полосы, т.е. прохождения переднего конца полосы через осевую плоскость клети (рис.1). Принято допущение, что силы трения инструмента о заготовку по направлению движения полосы до момента захвата ничтожно малы.

Предельный угол подгибки определяется из уравнения баланса работ подающих и деформирующих валков. Причем величина подающего усилия  ограничена двумя условиями:

а) она не может превышать сил трения в задающей клети

б) она не должна быть больше , которая определяется из условия потери устойчивости полосы (рис.2).

Рисунок 1. Схема для расчета подающего усилия валков

Рисунок 2. Схема для расчета устойчивости полосы

В результате проведенных исследований для частных случаев были построены соответствующие графики (рис. 3 и 4), иллюстрирующие влияние различных факторов на допустимый угол подгибки полосы.

Анализ графиков показал, что при малых диаметрах инструмента и межклетевых расстояниях максимально допустимый угол подгибки ограничен условием проскальзывания, а при их увеличении – условием устойчивости.

Также на основании исследования установлено, что при малых величинах ширины и толщины угол подгибки определяется из условия устойчивости переднего конца полосы. При больших величинах ширины и толщины угол подгибки определяется из условия отсутствия буксования полосы в валках.

Кроме определения максимально допустимого угла подгибки в первой деформирующей клети для проектирования калибровки необходимо определить допустимые углы в последующих клетях. На основании тех же условий сформулированы неравенства, при решении которых определяются углы подгибки. Для этого были построены соответствующие графики. Анализ графиков показал, что в этих клетях допустимый угол подгибки ограничен, в основном, условием проскальзывания.

Расчет энергосиловых параметров процесса профилирования представляет практический интерес, как при конструировании профилегибочного агрегата, так и при его эксплуатации. Усилие деформирования зависит от настройки калибра, ширины и толщины полосы, механических свойств, угла подгибки, диаметра валков и других факторов. В методике описанной выше усилие профилирования определялось без учета усилия калибровки профиля, и как показывает практический опыт, зачастую прокатка идет при зазорах больших, чем толщина металла и калибровки профиля не происходит.

Проведенные исследования показали, что величина усилия с уменьшением ширины полки возрастает и увеличение это более интенсивно при большей толщине металла (рис.5). Характер изменения усилия в зависимости от ширины полки профиля при разной толщине одинаков.

Анализ и сравнение теоретического и экспериментального исследования усилий деформирования полосы показал, что разница, в основном, не превосходит 10% и предлагаемый в работе метод теоретического определения усилий вполне приемлем для исследуемого диапазона размеров профилей.

Значительную долю в расходах на капитальные вложения в оборудование занимают расходы на инструмент. Цена инструмента напрямую зависит от его массы. Поэтому при проектировании профилегибочных станов встает вопрос о минимальной массе комплекта валков для прокатки того или иного профиля.

Масса комплекта валков для производства одного профиля пропорциональна величине:

где -диаметр валка,  -максимально допустимый угол подгибки полосы

Это значит, что определив наименьшее значение этого отношения при минимально конструктивно возможном межклетевом расстоянии, будет решена задача оптимизации параметров профилегибочного стана. Созданная методика позволила более рационально подойти к решению проблемы технологической подготовки профилегибочного производства. Разработанная методика определения параметров профилегибочного стана позволяет: оптимизировать количество рабочих клетей и диаметр валков с целью снижения массы профилегибочного стана, определить максимально допустимый угол подгибки в первой и каждой последующей клети профилегибочного стана, рассчитать усилие и работу деформирования, затраченные на получение профиля.

Все статьи автора «niktepin»