Perché la raddrizzatura dei pezzi nella lavorazione della lamiera è così fondamentale? Immaginate un'automobile con le ruote traballanti. Allo stesso modo, le parti metalliche irregolari possono causare inefficienze e difetti nella produzione. Questo articolo spiega come le macchine per la raddrizzatura rimuovono le tensioni interne, garantendo pezzi piatti e privi di tensioni. Scoprirete il processo, le sfide e i vantaggi, come l'aumento dell'efficienza e la riduzione degli scarti nelle operazioni di produzione. Immergetevi in questo articolo per capire come la precisione dei pezzi metallici possa migliorare significativamente la qualità e la coerenza della produzione.
Come mostrato nella Figura 1, il pezzo a sinistra ha una forma a molla e non è completamente piatto, mentre il pezzo a destra è stato appiattito da una macchina livellatrice.
Pezzi piatti e privi di tensioni possono migliorare l'efficienza della produzione di piegatura e saldatura, garantendo la soddisfazione dei clienti.
Anche se lamiere di metallo Le lamiere consegnate in fabbrica appaiono sufficientemente piatte, ma l'apparenza può ingannare, soprattutto per i materiali metallici. Materiali o parti che sembrano piatti possono diventare non piatti durante il processo di lavorazione a causa delle sollecitazioni di lavorazione.
Pertanto, è essenziale capire cosa succede alle materie prime prima che vengano inviate alla fabbrica di lamiere. La lamiera proviene da rotoli laminati.
Nei centri di servizio per la lavorazione dei metalli, queste bobine vengono srotolate, raddrizzate e infine tagliate a una lunghezza specifica. Anche se la lamiera sembra piatta, sono ancora presenti tensioni interne (in particolare nella microstruttura del metallo).
Quando si esegue il taglio termico (come il taglio laser o Taglio al plasma) su questi materiali, le sollecitazioni vengono rilasciate, rendendo i pezzi non uniformi. Questo vale sia per le parti metalliche sottili che per quelle spesse.
Questo vale sia per le parti metalliche ferrose che per quelle non ferrose. Durante il processo di taglio, l'uso di gas di protezione svolge un ruolo importante.
Ad esempio, quando si usa l'ossigeno per tagliare l'acciaio al carbonio, si verifica una reazione esotermica tra l'ossigeno e il metallo. Ciò introduce una notevole quantità di calore nell'area di taglio, consentendo un taglio più rapido (un sottoprodotto di questa reazione chimica è un bordo ossidato, che deve essere pulito prima della verniciatura).
Tuttavia, il calore aggiuntivo rilascia anche maggiori sollecitazioni dal metallo. Rispetto all'ossigeno, il taglio con un gas inerte come l'azoto può ridurre l'apporto di calore, ma anche con processi più delicati le sollecitazioni vengono comunque rilasciate.
Quando le sollecitazioni vengono rilasciate, i pezzi diventano irregolari. Questo pone delle sfide alle officine di produzione che utilizzano i nuovi taglio laser tecnologie.
Durante il taglio laser, alcuni pezzi potrebbero inclinarsi o saltare fuori dal reticolo, entrando potenzialmente in collisione con la testa di taglio e danneggiandola, soprattutto quando le velocità di taglio raggiungono i 30 m/min o superiori e le accelerazioni superano i 2 m/s.2che è diventato uno standard del settore.
Un componente molto costoso dell'apparecchiatura di taglio laser potrebbe essere danneggiato da parti che rimbalzano a causa delle sollecitazioni.
Qualsiasi processo di taglio può rilasciare le tensioni generate durante l'avvolgimento del materiale. Queste tensioni sono evidenti nel fenomeno del ritorno elastico del metallo dopo il taglio o la punzonatura (la punzonatura può introdurre nuove tensioni dovute all'incrudimento, visibile sui pezzi punzonati).
Come può una fabbrica di lamiere affrontare le sollecitazioni introdotte durante l'avvolgimento e rilasciate dopo il taglio o lo stampaggio? Le macchine livellatrici possono essere di grande aiuto.
Le macchine livellatrici possono fornire alle fabbriche di lamiera e ai loro processi produttivi a valle i pezzi piatti necessari, garantendo una maggiore efficienza produttiva e riducendo gli scarti nelle operazioni di piegatura e saldatura.
Le macchine livellatrici di pezzi (come si vede nella Figura 2) ottengono la planarità applicando forze di piegatura ripetitive alla lamiera o al pezzo attraverso una serie di rulli di livellamento.
Quando il materiale metallico passa attraverso la macchina livellatrice, i rulli esercitano una pressione su di esso. La sollecitazione applicata al metallo riduce e infine elimina le tensioni interne.
Come sono disposti i rulli di livellamento? Dipende dalla tipo di metallo materiale, il suo spessore e il livello di planarità desiderato.
Le variabili della macchina livellatrice comprendono il numero di rulli di livellamento, la distanza dal centro tra i rulli; disposizione dei rulli e metodo di supporto; rigidità del telaio dei rulli e dell'intera macchina; supporto dei rulli (lunghezza e disposizione dei rulli di supporto); sistema di controllo della distanza e sua capacità di mantenere una distanza costante; consumo energetico.
È inoltre fondamentale considerare la facilità di pulizia dei rulli di livellamento e di supporto e la manutenzione della macchina.
Mentre i rulli di livellamento esercitano una pressione graduale e appiattiscono i pezzi, il telaio dei rulli, azionato da un motore, può essere spostato dalla macchina utensile. A seconda delle dimensioni del pezzo da livellare, la pressione di livellamento è determinata dal diametro dei rulli di livellamento. Il diametro di ciascun rullo, combinato con la sua posizione, il design del telaio della macchina, i rulli di supporto e il telaio stesso della macchina, ha una finestra di visualizzazione operativa corrispondente.
In generale, i diametri dei rulli più piccoli sono utilizzati per i materiali più sottili, mentre i diametri più grandi sono utilizzati per i materiali più spessi.
Le macchine di livellamento sono in grado di gestire pezzi di spessore compreso tra 0,2 mm e quasi 70 mm.
La precisione della planarità fornita dalla livellazione si basa sull'applicazione del metodo di materiale metallico e varia a seconda dello spessore e del tipo.
Ad esempio, per le parti metalliche utilizzate nella produzione di gru e attrezzature minerarie, una planarità da 0,5 mm a 1 mm fornita da una macchina livellatrice è considerata eccellente. Tuttavia, per i produttori di lame che richiedono una planarità di 0,1 mm/m o superiore, tale planarità sarebbe inadeguata.
Fortunatamente, una macchina livellatrice ad alta precisione può fornire pezzi piatti per i produttori di attrezzature pesanti e produrre pezzi con tolleranze più strette per i produttori di lame.
Per esempio, le aziende di produzione aerospaziale utilizzano tipicamente materiali in alluminio. 5 mm sono considerati un pezzo relativamente spesso per queste aziende, ma per i produttori di attrezzature minerarie questo spessore è troppo sottile.
Questo materiale di alluminio viene spesso trattato termicamente per ottenere una maggiore resistenza. Dopo il trattamento termico, l'alluminio diventa morbido e viene conservato a -18°C.
Se questi pezzi vengono livellati immediatamente dopo la punzonatura, la macchina di livellamento deve affrontare due sfide principali.
In primo luogo, poiché il materiale è morbido, i rulli livellatori devono trattarlo delicatamente per evitare deformazioni.
In secondo luogo, quando le parti congelate entrano in contatto con una temperatura ambiente più elevata, si forma della condensa sulla superficie del pezzo. Pertanto, i componenti della macchina livellatrice devono essere realizzati in acciaio inossidabile o rivestiti in acciaio per evitare la corrosione.
Il risultato di una macchina livellatrice è semplice: pezzi piatti. Tuttavia, si tratta di macchine complesse, in grado di gestire deformazioni del materiale difficili da correggere, come quelle derivanti da materiali punzonati e trattati termicamente.
Questi materiali presentano spesso deformazioni delle onde medie o dei bordi. La correzione di tali parti o lastre richiede misure e tecniche specializzate.
Per alcuni materiali fustellati e trattati termicamente, il livellamento avanzato piegatura dei rotoli Il controllo può aumentare in modo mirato la pressione di livellamento in alcune aree di un pezzo o di una lastra e ridurla in altre.
Grazie a questo metodo di livellamento controllato, il materiale viene allungato longitudinalmente secondo le necessità, riducendo o addirittura eliminando le deformazioni delle onde medie e dei bordi.
I materiali ad alta resistenza alla trazione sono un altro tipo di sfida da gestire.
La lavorazione di tali materiali richiede una macchina ad alta potenza, che utilizzi rulli di livellamento di diametro molto grande, combinati con una corrispondente distanza tra i rulli, per ridurre le sollecitazioni del materiale e fornire una buona planarità, eliminando le deformazioni delle onde centrali e dei bordi.
Qualsiasi apparecchiatura di produzione avanzata richiede un operatore esperto, con una grande esperienza. Ma soprattutto, un operatore curioso e in cerca di conoscenza può davvero fare la differenza nei risultati.
Se sono disposti a dedicare tempo alla regolazione e al collaudo dei pezzi per ottenere un livellamento ottimale, la fabbrica può ottenere un livellamento efficiente dei pezzi e prodotti di qualità superiore nei processi produttivi a valle.
In teoria, il livellamento è un'operazione semplice. Oltre alla velocità dei rulli di livellamento, l'operatore deve regolare solo altri due parametri: lo spazio di livellamento in entrata e in uscita e l'angolo di ingresso del pezzo nella macchina. Trovando la giusta combinazione, gli operatori possono ottimizzare i risultati di livellamento.
Naturalmente, gli strumenti di calcolo integrati nel sistema di controllo dell'apparecchiatura possono essere di aiuto. Dopo aver inserito lo spessore, resistenza allo snervamentoe il tipo di materiale, il sistema di controllo fornisce i parametri di livellamento suggeriti.
In genere, questi parametri garantiscono già buoni risultati di livellamento. Se gli operatori cercano di ottenere risultati ancora migliori, queste impostazioni di livellamento possono servire come punto di partenza per le regolazioni.
La livellazione dei pezzi può aiutare le fabbriche di lamiera ad aumentare la produzione e la produttività.
I resoconti delle fabbriche di lamiere indicano che l'integrazione delle macchine per il livellamento dei pezzi nel loro processo produttivo aumenta i tassi di produzione dell'operazione di piegatura di circa 25% dopo il livellamento dei pezzi.
I pezzi piatti si piegano con maggiore precisione, il che significa un minor numero di rilavorazioni e una maggiore costanza della qualità del prodotto.
Nel reparto di saldatura, ciò si traduce in una significativa semplificazione delle maschere e dei dispositivi, in una maggiore precisione dell'assemblaggio e nell'apprezzamento dei saldatori. La riduzione dei difetti è significativa e porta a una maggiore produttività.
Questo vale soprattutto per la saldatura robotizzata. Saldature più strette e coerenti significano utilizzare meno materiale di apporto, linee di produzione di saldatura più fluide e processi di automazione più rapidi.
Le macchine per il livellamento dei pezzi possono anche aprire nuove opportunità commerciali per un'azienda.
Ad esempio, se un'azienda desidera servire clienti del settore edile, i soffitti e le facciate che fornisce devono essere perfettamente piani. Ogni lastra deve mantenere questa coerenza, poiché qualsiasi lastra non conforme potrebbe bloccare i progetti di installazione.