Как инженер, вы знаете, что дьявол кроется в деталях, когда речь идет о проектировании и производстве оборудования. Одним из важнейших аспектов, который может повлиять на качество конечного продукта, является использование профильных деталей. Эти, казалось бы, простые компоненты играют важную роль в определении прочности, долговечности и эстетической привлекательности рамы вашего оборудования. Однако производство профильных деталей не лишено сложностей. Дефекты могут возникать на различных этапах производственного процесса, что приводит к появлению некачественных изделий, не отвечающих вашим строгим стандартам. В этой статье мы подробно рассмотрим наиболее распространенные дефекты, встречающиеся в профильных изделиях, и рассмотрим практические решения, которые помогут вам смягчить эти проблемы. К концу статьи вы будете лучше понимать, как обеспечить качество и целостность ваших профильных деталей, создавая основу для создания действительно исключительных машин.
При этом, поскольку сами профили обладают лучшими механическими свойствами по сравнению с листовыми материалами, каркасы, изготовленные из них, часто отличаются такими характеристиками, как легкость, высокая прочность и эстетическая привлекательность. Кроме того, с развитием отечественных производственных процессов и постепенным совершенствованием производственных возможностей, различные виды профильных деталей сегодня широко используются для изготовления каркасов кабин различных инженерных машин и сельскохозяйственной техники.
Хотя профили имеют больше преимуществ перед листами в каркасной конструкции, на самом деле профили являются продуктами вторичной обработки листов. При производстве профильного сырья и деталей неизбежно возникает больше дефектов по сравнению с пластинами. Если проанализировать механизм возникновения этих дефектов и заранее разработать меры по их устранению или смягчению, можно значительно снизить производственные риски.
Следующие примеры объясняют анализ двух аспектов - производства сырья и производства трубогибов.
Технология обработки профилей в настоящее время является относительно зрелой. Согласно опыту нашей компании за последние годы, дефекты профильного сырья, оказывающие значительное влияние на последующее производство, в основном сосредоточены в трех аспектах: неполная форма поперечного сечения, царапины и скручивание. Ниже приведены примеры для подробного объяснения.
(1) Неполная форма поперечного сечения.
В качестве примера можно привести трубу специальной формы, используемую нашей компанией в кабине строительной техники, часть поперечного сечения которой показана на рисунке 1.
Как показано в красной рамке на рисунке 1, из-за относительно большой деформации материала в этой позиции, когда используется процесс формовки круглого проката, эта позиция не может деформироваться в соответствии с теоретическим расчетом. Фактическое сечение этой позиции показано на рис. 2.
Из рисунка 2 видно, что деформация в позиции красной рамки недостаточна и не соответствует ожиданиям. Анализ показывает, что при использовании формовки круглого проката полосовое сырье сначала формируется в круглую трубу в передней половине прокатной линии. Во второй половине поперечное сечение круглой трубы пластически деформируется в требуемое сечение через прокатные формы. В случае значительного локального изменения сечения профиля материал не может хорошо обтекать прокатные формы из-за внутреннего напряжения самой круглой трубы, что приводит к неполной форме после формовки, тем самым влияя на использование профиля во всей машине.
Для подобных сечений лучше всего использовать процессы вытяжки или поэтапной прокатки при обработке профильного сырья. На рисунке 3 показана вытяжная формовка трубы специальной формы.
Видно, что при таком состоянии каждая позиция в поперечном сечении является относительно полной, особенно в области красной рамки. Качество значительно улучшилось по сравнению с формованием по кругу.
(2) Поверхностные царапины.
Пока материал подвергается деформации при обработке, на нем могут появляться царапины. Распространенные причины появления царапин и способы их устранения приведены ниже.
(i) Недостаточная твердость поверхности пресс-формы, что приводит к износу в процессе производства, увеличению шероховатости поверхности и появлению царапин на поверхности сырья.
Решение заключается в регулярном повторном контроле твердости поверхности пресс-формы и своевременной обработке и полировке поверхности.
(ii) Наличие железных опилок и других загрязнений на поверхности формы, вызывающих жесткий контакт с поверхностью полосы и приводящих к появлению царапин.
Решение заключается в своевременной проверке готового сырья, очистке формы после обнаружения царапин и контроле сырья, чтобы уменьшить использование шелушащегося сырья.
(iii) Несоответствие зазора между заимствованными и вновь изготовленными формами, приводящее к появлению царапин. Это явление является относительно специфическим. Когда профили изготавливаются методом роликовой формовки, часто требуются десятки комплектов роликов. Чтобы снизить производственные затраты, производители могут заимствовать существующие формы для некоторых станций и изготавливать формы только для тех станций, которые не могут быть заимствованы. Несоответствие степени износа новых и старых форм приведет к разным зазорам между формами, что может вызвать выдавливание материала и царапины на поверхности полосы во время деформации.
Это явление невозможно улучшить в процессе производства; его можно только проанализировать на начальном этапе проектирования пресс-формы, чтобы избежать подобных случаев, оценив состояние заимствуемых пресс-форм.
(3) Скручивание профиля.
Это явление объясняется с точки зрения волочения и валковой формовки.
(i) Формирование чертежей.
Благодаря сравнительно меньшим первоначальным инвестициям и более короткому циклу разработки, волочение по-прежнему находит широкое применение в некоторых отраслях промышленности. Однако из-за недостатков, присущих процессу волочения, для получения требуемого сечения обычно требуется две или три операции волочения, а после каждого волочения необходима термообработка или старение для устранения остаточного напряжения в сырье. Это приводит к плохой прямолинейности исходного материала, полученного в процессе волочения, и для сред с относительно высокими требованиями необходимо добавлять процесс коррекции для устранения этого дефекта.
(ii) Формирование валков.
При использовании метода "круглый в рулон" или поэтапного формования, оба требуют десятков форм для прокатки на производственной линии. В реальном производстве, если осевые линии прокатных форм не выровнены, это приведет к скручиванию профиля после производства.
После возникновения скручивания необходимо проанализировать и определить возможные проблемные положения прокатных форм на основе тенденции деформации профиля на линии, а затем отрегулировать формы в соответствии со степенью деформации для устранения дефекта. Кроме того, во время установки пресс-формы можно использовать вспомогательные инструменты, такие как резьба, для обеспечения совмещения центра пресс-формы с центром оборудования, что может значительно снизить вероятность скручивания.
После обработки профильного сырья его необходимо согнуть в трубы, чтобы получить требуемую форму детали перед использованием. Во время этого процесса часто возникают три дефекта: пружинящая спинка, скручивание после гибки и поверхностные царапины. Ниже приводится объяснение каждого дефекта.
(1) Спрингбэк.
В каркасных конструкциях, таких как кабина, часто используются холодноформованные полые профили. В процессе гибки труб происходит два вида деформации: упругая и пластическая. После гибки часто возникает пружинящий откат, который приводит к отклонению размеров от теоретических значений. Это явление возникает в результате совместного действия пружинящего отката по углу и радиусу. Например, деталь, показанная на рисунке 4.
Для детали, показанной на рисунке, требуется радиус изгиба R206 мм и угол 90°. При первом изготовлении формы для гибки она была спроектирована и изготовлена в соответствии с теоретическим значением R206 мм. В реальном производстве, после установки угла изгиба на 90° и использования формы для придания изгибу нужной формы, фактическая деталь имела угол 84° и радиус R223 мм. Между радиусом детали и теоретическим значением был большой разрыв, а угол не соответствовал чертежу. Эта деталь не могла быть использована. Позже, основываясь на предыдущем опыте гибки и отклонении между фактическим и теоретическим радиусами, угол гибки был установлен на 98°, а гибочная форма была перепроектирована на радиус R193 мм. Состояние перепроектированной детали показано на рисунке 5.
Как видно из рисунка, зазор между R-углом и контрольным шаблоном находится в пределах 1 мм. Такое состояние соответствует требованиям для последующего производства.
Для данного типа трубы и угла изгиба коэффициент отскока составляет примерно 8%. Поскольку профиль представляет собой холодногнутую полую сталь, его коэффициент отскока не может быть строго основан на эмпирических значениях стальных листов. Кроме того, характеристики сырья в каждой партии не могут быть полностью одинаковыми. Поэтому необходимо подводить итоги, основываясь на фактическом опыте использования. Также рекомендуется, чтобы производители сырья как можно чаще использовали полосовую сталь одного производителя и одной партии для производства профиля, чтобы стабилизировать состояние сырья для профиля.
(2) Скручивание после сгибания трубы.
Это состояние в основном наблюдается в деталях с большой дугой толкающего изгиба. Это явление в значительной степени обусловлено конструкцией пресс-формы, а тип трубы показан на рис. 6.
Влияние асимметрии типа трубы на ее изгиб не было выявлено в процессе проектирования пресс-формы. В реальной конструкции пресс-формы главный ролик и прижимной ролик показаны на рисунке 7.
Поскольку прижимной ролик сжимается слишком слабо, не выходя за центральную линию профиля, это приводит к недостаточному усилию сжатия кромки профиля в процессе производства. Во время гибки профиль скручивается вокруг центральной линии, в результате чего согнутая деталь имеет неприемлемую плоскостность и становится непригодной для использования. Позже размер кольца для сжатия кромок зажимного ролика был изменен таким образом, чтобы оно превышало центральную линию трубы, как показано на рис. 8.
Благодаря модифицированной пресс-форме, в процессе гибки диапазон силы сжатия краев зажимного ролика превышает центральную линию трубы. Плоскостность трубы после гибки значительно улучшилась при этом условии, теперь она отвечает требованиям использования.
(3) Поверхностные царапины.
Причины этого дефекта в основном кроются в двух аспектах: несоосность между полостью пресс-формы и сырьем и низкая твердость поверхности пресс-формы.
Решение заключается в расчете допустимого соответствия между конструкцией пресс-формы и разработкой сырья, чтобы избежать ситуации, когда размер поперечного сечения сырья превышает размер полости пресс-формы. В то же время поверхность пресс-формы нуждается в своевременной обработке для повышения твердости и снижения шероховатости поверхности.
В этой статье анализируются и объясняются распространенные проблемы брака с двух сторон: при обработке профильного сырья и при последующей обработке деталей. Однако это ограничено только условиями использования нашей компании. Поскольку характеристики профилей по сравнению с пластинами более заметны, а разные производители могут использовать разное сырье и технологии обработки, реальные ситуации могут отличаться. Необходимо обобщить собственный опыт использования, чтобы получить подходящий план производства на месте.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT