Расчеты гибки листового проката: Формула преобразования | MachineMFG

Расчеты гибки листового проката: Формула преобразования

0
(0)

1. Введение

При производстве котлов и сосудов высокого давления широко используется технология гибки валков. Она включает в себя гибку цилиндрических, конических валков, а также различные виды гибки профильной стали, причем наиболее распространена гибка цилиндрических труб.

Для изготовления этих деталей используется листовой металл, который может быть изготовлен методом прессования или гибки вальцами, также известными как листовой прокат. При прессовании обычно используется универсальный штамп, в то время как валковая гибочная машина выполняет непрерывный трехточечный изгиб листа, вызывая пластическую деформацию для достижения требуемой формы. радиус изгиба.

2. Сгибание рулона

Гибка валков - это метод гибки, при котором валковая гибочная машина используется для гибки листовой металл или профильная заготовка. Формы, которые можно получить с помощью гибка валков К ним относятся цилиндрические, конические и переменной кривизны.

Для деталей с одинаковой толщиной и переменной толщиной в направлении толщины используется трехвалковая машина. листогибочный станок обычно используется. Рулон гибочные детали из профилей, таких как угловые или Т-образные профили, могут иметь как равную, так и переменную кривизну. Заготовки, используемые для гибки валков, могут быть как экструдированными, так и листогибочными. Для гибки деталей с переменной кривизной обычно используется четырехвалковая листогибочная машина.

2.1 Rолл изгибхарактеристики

При прокатке листовой материал располагается между верхним и нижним валами роликового полотна. Верхний роликовый вал опускается, заставляя листовой материал изгибаться и деформироваться под действием изгибающего момента. Вращение верхнего и нижнего роликовых валов создает трение между роликовым валом и стальная пластинаВ результате чего плита перемещается, непрерывно изменяя положение давления на металлический лист и формируя гладкую поверхность изгиба, что завершает процесс формирования валков.

При гибке вальцами металлический лист подвергается деформации, эквивалентной свободной гибке. Кривизна гнутой детали определяется положением роликов, толщиной листового металла и его механическими свойствами. Регулируя относительное положение роликов, можно изогнуть заготовку на любую кривизну, меньшую, чем кривизна верхнего ролика. Однако из-за упругого восстановления при изгибе кривизна изогнутой роликом части не может быть равна кривизне верхнего ролика.

Одним из ключевых преимуществ метода валковой формовки является его универсальность. Как правило, нет необходимости устанавливать дополнительное технологическое оборудование на плиту прокатная машина. Для гибки профильных валков необходимы только ролики, подходящие для различных форм и размеров профилей. Однако этот метод имеет и некоторые недостатки, в том числе низкую производительность и низкую точность.

2.2 Pпоздний прокатer

Вальцегибочные станки бывают двух видов: листогибочные и профилегибочные. Большинство материалов, обрабатываемых с помощью валковой гибки, - это листовые заготовки, поэтому в основном используется листогибочный станок. Существует три основных типа листопрокатные станки: симметричный трехвалковый пластинчатый валок, асимметричный трехвалковый пластинчатый валок и четырехвалковый пластинчатый валок.

2.3 Rпроцесс гибки олл

Основным методом прокатки и гибки на листогибочном станке является прокатка цилиндрической поверхности с использованием листовой заготовки. При принятии соответствующих технологических мер и использовании необходимого оборудования можно также прокатывать конические поверхности и профильную сталь для гибки на валках.

Рис.1 Распространенные методы предварительной гибки
Рис.1 Распространенные методы предварительной гибки

Прокатка стального листа состоит из трех этапов: предварительной гибки (прижимная головка), центрирования и гибки валков.

1) Предварительная гибка

Из рисунка 1 видно, что только часть стальной пластины, которая соприкасается с верхним валом ролика, может подвергаться изгибу. В результате на обоих концах стальной пластины остается участок, который не может быть согнут. Эта длина называется остаточной прямой кромкой.

Величина остаточной прямой кромки зависит от формы изгиба оборудования. Теоретическое значение остаточной прямой кромки приведено в таблице 1. Как правило, фактическая остаточная прямая кромка больше теоретического значения, ее величина варьируется в пределах 6-20t при симметричном изгибе и 1/10-1/6 при асимметричном.

Таблица 1 Теоретическое значение остаточной прямой границы гибка стального листа

Тип оборудованияЛистопрокатный станокНажмите
Форма сгибаСимметричный изгибАсимметричный изгибГибка штампов
ТрехрулонныйЧетырехроликовый
Оставшийся прямой крайХолодная гибкаL/2(1.5~2 )t(1~2) t1.0 t
Горячая гибкаL/2(1.3~1.5) t(0.75~1) t0.5 t

Примечание: в таблице L - это расстояние между центрами боковых валов листогибочный станок, а t - толщина стального листа.

  • Общий штамп используется для многократной гибки на прессе.

Он показан на рис. 1 (а).

Этот метод подходит для предварительной гибки стальных листов различной толщины.

  • Предварительная гибка с опалубкой на трехвалковой гибочной машине.

Он показан на рис. 1 (b).

Этот метод подходит для t≤t0/2, t≤24 мм, что не превышает 60% мощности оборудования.

  • Предварительная гибка должна производиться на трехвалковом гибочном станке с опорной плитой и подушечным блоком.

Как показано на рис. 1 (c).

Этот метод подходит для t≤t0/2, t≤24 мм, что не превышает 60% мощности оборудования.

  • Предварительная гибка с подушечным блоком на трехвалковой гибочной машине.

Он показан на рис. 1 (d).

Этот метод подходит для тонкого стального листа, но его эксплуатация более сложна и применяется редко.

2) Центрирование

Цель центрирования - выровнять центральную линию заготовки параллельно оси валка, устранить возможность скручивания и сохранить точную геометрическую форму заготовки после гибки валка.

Техники центрирования включают в себя: боковой валик центрирование, центрирование специальной перегородки, центрирование наклонной подачи и центрирование пазов боковых валков, как показано на рис. 2.

Рис. 2 Методы центрирования
Рис. 2 Методы центрирования

3) Гибка рулонов

Гибка стального листа обычно осуществляется на прокатном станке.

Типичные детали качения - цилиндрические и конические.

a. Гибка валков для цилиндрических деталей

При гибке цилиндра на симметричной трехвалковой гибочной машине положение вала верхнего валка при окончательной гибке можно определить по известному радиусу гиба, как показано на рис. 3 (a).

f1

Где:

  • h - вертикаль центральное расстояние между верхним и боковым валиком, мм
  • R - радиус изгиба заготовки, мм
  • t - толщина стального листа, мм
  • r1 - радиус вала верхнего ролика, мм
  • r2 - радиус вала бокового вала, мм
  • L2 - расстояние между центрами боковых кренов, мм
Рис. 3 Расчет положения оси прокатного станка
Рис. 3 Расчет положения оси прокатного станка

Финал положение сгибания бокового вала показана на рис. 3 (b) при прокатке цилиндрической поверхности на четырехвалковой листогибочной машине, которая может быть получена по следующей формуле:

f2

Где:

  • h - вертикальное межосевое расстояние между боковым и нижним валом, мм
  • R - радиус изгиба заготовки, мм
  • t - толщина стального листа, мм
  • r1 - радиус верхнего и нижнего роликовых валов, мм
  • R'- R+t, мм
  • L2 - расстояние между центрами боковых кренов, мм

В связи с springback листового металла, значение H, полученное в приведенной выше формуле, должно быть соответствующим образом скорректировано при практическом применении.

b. Роликовая гибка конической поверхности:

Обычно используются такие методы гибки конусных валков, как метод замедления малого устья, метод двухскоростной гибки четырех валков, метод ротационной подачи и метод гибки зонной прокатки.

Это связано с тем, что простые линии поверхности на конусе не параллельны и кривизна каждой точки на простой линии уникальна.

Чтобы обеспечить постоянное прижатие верхнего ролика к центральной линии конуса во время процесс гибки и для получения различных радиусов кривизны вдоль осевой линии, необходимо принять следующие меры:

  1. Настройте положение верхнего валика так, чтобы он был наклонен под определенным углом относительно нижнего валика.
  2. Поддерживайте близкое расположение верхнего ролика к линии поверхности конуса, используя неравные скорости подачи на обоих концах конуса.

Для конических деталей с большим конусом вертикальные центральные расстояния Ya и Yb верхнего и нижнего роликов на обоих концах могут быть рассчитаны с помощью геометрической фигуры, показанной на рис. 4.

Центральные расстояния Ya и Yb верхнего и нижнего роликов можно получить, применяя метод расчета для круглых простых деталей, т.е. используя формулу (1).

Из геометрических фигур, показанных на рисунках 4 (b) и 4 (c), можно получить следующие значения:

f222

Положение заготовки от правого конца валика определяется lb+c, где

f3

Для конических деталей с малой конусностью уравнение (2) может быть упрощено следующим образом:

f4

При прокатке конических деталей часто возникают искажения.

Эффективным методом устранения этого перекоса является значительный наклон верхнего ролика и поддержание параллельного расположения нижнего ролика.

Во время прокатки и процесс гибкиЗаготовка формируется посредством серии перекрывающихся секционных валков.

2.4 Pклассификация процессов гибки валков

В зависимости от температуры прокатного листа, его можно разделить на холодную, горячую и среднюю прокатку.

1) Холодная прокатка

Прокатка листа при нормальной температуре, также известная как холодная прокатка, подходит для прокатки тонких и средних листов.

Однако это приводит к определенному springbackкак показано на рисунке 5.

Когда желаемый изгиб достигнут, необходимо несколько раз откатиться назад, чтобы зафиксировать кривизну.

Высокопрочная сталь проявляет значительную степень пружинистости. Для уменьшения пружинящей нагрузки рекомендуется выполнять отжиг обработка перед окончательным формованием.

Минимальный диаметр цилиндра, который можно согнуть на гибочном станке, зависит от диаметра верхнего валка.

С учетом пружинистости цилиндра после изгиба минимальный диаметр изгибаемого цилиндра примерно в 1,1-1,2 раза больше диаметра верхнего вала.

Холодная прокатка - удобный процесс с легко контролируемой кривизной и низкими производственными затратами. Однако он требует мощного оборудования для толстых листов и подвержен развитию холодной закалки.

Рис. 4 Расчет положения ролика в станке для намотки шпона
Рис. 4 Расчет положения ролика в валковой гибочной машине

2) Горячая прокатка

Обычно считается, что если толщина (t) листа из углеродистой стали больше или равна одной сороковой части внутреннего диаметра (D) (t ≥ 1/40 D), следует проводить горячую прокатку. (Примечание: согласно этой простой формуле и методу расчета удлинения волокон, разница между холодной и горячей толщиной велика).

Во время термической гибки металлический лист должен быть нагрет до 950-1100 ℃, с равномерным нагревом и быстрой работой. Конечная температура не должна быть ниже 700 ℃.

Горячая прокатка исключает необходимость учета пружинящего отката, и для закрытого цилиндра гибку валков можно выполнять до тех пор, пока продольный шов не будет полностью закрыт. Чтобы предотвратить слишком раннее снятие заготовки с листа во время горячей прокатки, ее следует непрерывно прокатывать при конечной скорости гибки до тех пор, пока цвет поверхности не потемнеет.

Когда заготовка находится в холодном состоянии, ее следует расположить, как показано на рис. 6, или можно расположить ее вертикально. Горячая прокатка позволяет предотвратить упрочнение материала при холодной обработке и снизить мощность, необходимую для гибочного станка.

Однако у горячей прокатки есть и недостатки: если операция затруднена, нагрев стального листа до высокой температуры может привести к серьезному окислению.

3) Теплый прокат

Когда лист нагревается до температуры от 500 до 600 градусов Цельсия для прокатки, это называется теплой прокаткой. По сравнению с холодной прокаткой теплая прокатка обладает лучшей пластичностью, снижает риск хрупкого разрушения и нагрузку на гибочный станок. Кроме того, по сравнению с горячей прокаткой, теплая прокатка уменьшает дефекты поверхности, вызванные оксидной окалиной, и улучшает условия эксплуатации.

Однако у теплой прокатки есть и свои недостатки, так как она может вызвать внутреннее напряжение в результате прокатки, которая может потребовать термической обработки для снятия напряжений в зависимости от требований к изделию. Хотя температура нагрева при теплой прокатке ниже температуры рекристаллизации металла, она все равно относится к области холодной обработки.

Гибка за одну операцию невозможна при теплой прокатке, так как многократная гибка холодной прокаткой может вызвать холодное упрочнение материала. Если деформация при изгибе значительна, явление закалки при холодной обработке станет очень выраженным, что приведет к серьезному ухудшению эксплуатационных характеристик гнутых деталей.

В результате допустимый радиус изгиба при холодной прокатке должен быть больше минимального радиус изгиба листового металла, с R = 20t (где t - толщина листа). Если R меньше 20t, следует выполнять гибку горячими валками.

Рис. 5-7

Для деталей с малым радиусом гибки может потребоваться ручная подгонка размеров после гибки вальцами. Важно оставлять разумный припуск на размер, то есть каждая сторона должна быть немного меньше, чем шаблон или пластина карты, с разницей от 2 до 4 мм (как показано на рис. 7).

Для деталей валковой гибки с относительно большим радиусом изгиба кривизна должна проверяться в соответствии со стандартом контроля формы, чтобы убедиться, что детали могут поместиться в картонную пластину под действием определенного внешнего усилия (P).

3. Преобразование мощности оборудования гибочного станка

Мощность гибочного станка может быть изменена для расширения сферы его применения.

Как показано на рисунке 8, формула преобразования выглядит следующим образом:

Рис. 8 Преобразование производительности станка для намотки шпона
Рис. 8 Преобразование мощности листопрокатный станок

3.1 Tширина листа, требуемая материалом для прокатки, совпадает с шириной, требуемой спецификацией прокатного станка, но радиус изгиба разный.

f555

Где:

  • D1 - расчетный наружный диаметр цилиндра станка для намотки шпона, мм
  • D2 - наружный диаметр цилиндра, прокатываемого на станке для намотки шпона, мм
  • d - диаметр вала нижнего вала шпононаматывающего станка, мм
  • t1 - максимальная толщина листа цилиндра, предназначенного для наматывания шпона, мм
  • t2 - допустимая толщина листа цилиндра, прокатываемого на шпононаматывающем станке, мм

3.2 Материал прокатки соответствует диаметру, требуемому спецификацией листогибочной машины, но ширина листа различна, и прокатка симметрична, т.е. a1=c1,a2=c2

f6

Где:

  • b1 - максимальная ширина листа цилиндра, предназначенного для листопрокатного станка, мм
  • b2 ширина цилиндрического листа, прокатываемого на листопрокатном станке, мм
  • L- расстояние между валком и валом листопрокатного станка, мм
  • t1 - расчетная максимальная толщина листа цилиндра листопрокатного станка, мм
  • t2 - допустимая толщина листа цилиндра, прокатываемого на листопрокатном станке, мм

3.3 Tдиаметр гибочного вала равен ширине листа, требуемой по спецификации гибочного станка, но материал разный.

f7

Где

  • σs1 предел текучести цилиндрического листа, прокатанного на листопрокатном станке, МПа
  • σs2предел текучести цилиндрического листа, прокатываемого на листопрокатном станке, МПа
  • t1 - максимальная толщина листа круглой полосы, разработанной и прокатанной на листопрокатном станке, мм
  • t2 - толщина цилиндрического листа, прокатываемого на листопрокатном станке, мм

3.4 Tдиаметр прокатки, ширина листа и материал одинаковы, а температура прокатки различна.

f8

Где

  • σs1 - Предел текучести цилиндрического листа, прокатанного на листопрокатном станке, МПа
  • σs2  - предел прочности при растяжении цилиндрического листа, разработанного и прокатанного на листопрокатном станке, МПа
  • t1 - максимальная толщина листа цилиндра, предназначенного для листопрокатного станка, мм
  • t2 - толщина цилиндрического листа, прокатываемого на листопрокатном станке, мм
  • Rx - постоянная величина, обычно принимаемая за 10-20.
  • При горячей прокатке σs = σb
  • K0 - коэффициент относительного упрочнения стали, K0 = n/r0.
  • R0 радиус цилиндра, создаваемого прокатным станком, r0≥20 t1.
  • N обычно составляет 5-10.

4. Приложение

Рулон технология гибки широко используется в производстве и предъявляет повышенные требования к качеству поверхности деталей, подвергнутых гибке вальцами, благодаря использованию таких материалов, как нержавеющая сталь, алюминий и композитные стальные листы. Обработка отжигом перед гибкой вальцов теперь необходима для марок стали, чувствительных к закалке.

Чтобы качество гибки валков соответствовало требованиям, необходимо провести обоснованный расчет и выбор оборудования для гибки валков, а также проанализировать принятые меры.

Благодаря анализу, расчету и применению процесса гибки валков на гибочном станке можно добиться различных спецификаций гибки криволинейных поверхностей, что повышает эффективность использования оборудования.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

4 комментария к “Plate Roll Bending Calculations: Conversion Formula”

  1. Очень познавательно, большое спасибо!
    Не могли бы вы поделиться названиями книг/рефератов, на которые вы ссылались?

    1. то, на что мы ссылаемся, - это неанглийские академические статьи, и за них нужно платить, так что это не будет вам полезно.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх