Изготовление профилей холодного деформирования

Изготовление профилей на волочильных и роликовых станах

Волочильный стан является оборудованием старого типа. В глазковой волочильной машине профилирование производится путем постепенного протягивания металла через головку волочильного стана (глазок), в которой заменяется необходимая оснастка. Получение простых профилей осуществляется путем одноразового протягивания исходной металлической ленты. Выполнение профилей более сложных ферм требует протягивания ленты несколько раз.

Роликовый волочильный стан

Волочильный стан можно приспособить к формированию профилей с помощью ролика. В этом случае в головку волочильного стана встраивают один или несколько роликов, которые служат для постепенного придания формы металлу без последовательного протягивания его через головку несколько раз. Встраивание нескольких роликов одновременно значительно сокращает время профилирования, благодаря чему достигается большая скорость гибки. Изменяя наклон самоустанавливающихся щек и расстояние между роликами, можно изготовлять профили различных форм чаще всего без замены оснастки головки.

Применяя дополнительные боковые ролики, можно изготовлять профили различных сечений. На новых заводах волочильные станы используются при создании некоторых замкнутых профилей в конечной фазе. Круглые трубы, изготовляемые на роликовых волочильных станах, подвергаются обработке, целью которой является улучшение качества стали, уже подвергавшейся обработке давлением. Затем круглые трубы протягивают на волочильных станах для придания им прямоугольного, треугольного, звездообразного или замкнутого сечения любой формы. Применение волочильных станов позволяет уменьшить разнородность продукции роликовых станов, сводя ее к профилированию круглых труб.

Однако следует подчеркнуть, что волочильные станы применяют и теперь, позволяя создавать профили при одновременном повышении предела текучести стали путем наклепа по всему периметру профиля (например, в конструкциях системы «Долеста», ФРГ).

Усовершенствование роликовых волочильных станов привело к тому, что в них стали устанавливать постоянные боковые ролики и привол, а также применять непрерывную металлическую лепту. Таким образом возникли первые роликовые гибочные машины (прокатные станы).

Роликовый прокатный стан является машиной непрерывного действия. Состоит он из ряда клетей, в которых пара имеющих соответствующую форму роликов придает протягиваемой стальной ленте определенную форму. Лента, проходя через клети, приобретает соответствующие формы и выходит из машины в виде готового профиля нужного сечения. В зависимости от формы поперечного сечения требуется прохождение через несколько клетей — от 3 до 15. Для строительных профилей, которые не имеют слишком сложных форм, обычно достаточно восьми клетей.

Формовка на роликовом прокатном стане должна осуществляться постепенно, а величину изменений формы при каждом переходе следует регулировать в зависимости от пластичности и линейной расширяемости стали данной марки. Работу клетей необходимо тщательно синхронизировать, чтобы избежать бокового выпучивания профилей или бугров и трещин в углах. Желательно, чтобы ось профиля оставалась в одной плоскости во всех клетях. Между парами роликов в клетях находятся боковые направляющие ролики, служащие для управления уже частично сформированной полосой и оказывающие незначительное горизонтальное давление, которое противодействует расширению (пружинению) и распрямлению, могущему возникнуть иногда при формировании.

Если нужно придать оси определенную кривизну, то по окончании профилирования профиль пропускается через дополнительные боковые ролики, которые его изгибают.

В зависимости от мощности роликового прокатного стана и его основных размеров на нем можно изготовлять профили из исходной ленты толщиной 0,3—18 мм. Ширина исходной ленты может колебаться в пределах 20—2000 мм, скорость движения чаще всего равна 10—30 м/мин (в исключительных случаях —до 70 м/мин). На роликовых прокатных станах получают изделия с очень точными размерами.

Роликовые прокатные станы имеют очень большую производительность; работа на них целиком механизирована. Для работы на таких станах не требуются высококвалифицированные работники. Стоимость рабочей силы, приходящаяся на единицу продукции, очень низка. Возможно, включение процесса гибки в непрерывную технологическую линию, включающую и другие операции: сварку, раскрой, сверление отверстий и т.п.

Почти для каждого профиля нужен отдельный комплект роликов, что оказывает решающее влияние на стоимость изготовления профилей на прокатных станах. Следует стремиться к тому, чтобы профилям с близким сечением первое изменение формы придавалось одними и теми же клетями, тогда ролики первых клетей будут общими для некоторых изделий. Более высокая цена профилей холодной гибки объясняется применением для их изготовления более дорогого материала — листового металла или стальной ленты.

Роликовые прокатные станы пригодны главным образом для массового производства. Одна машина, обслуживаемая одним рабочим, может изготовить в течение года свыше 3 млн. м профилей.

При гибке с помощью роликов возникает также некоторый наклеп по всему периметру, вызванный существованием силы волочения на периметре роликов и некоторым давлением роликов. Наклеп этот меньше, чем при профилировании на волочильных станах.

 

Изготовление профилей на кромкозагибочных станах и гибочных прессах

Кромкозагибочный стан для фальцовки листов металла —это обычная машина с ручным приводом. На ее корпусе укреплены две балки: верхняя и нижняя; каждая из них имеет сменные наконечники, называемые профилирующими рейками. Лист металла, подвергаемый фальцовке, вставляют между балками. Фиксирование края регулируется с помощью переставного упора. После зажима листа верхней балкой поворотом винта регулируется нижняя балка. С помощью захватов нижнюю балку поднимают вверх. Укрепленная на ее конце рейка сгибает лист металла, формируя его край под нужным углом. С помощью комплекта универсальных реек можно создавать тонкостенные профили разнообразных форм.

Число граней здесь определяет число переходных фаз во время изготовления изделия.

На кромкозагибочных станах можно изготовлять только профили с малой толщиной стенок (обычно до 3 мм) при длине 1,5—4 м.

Производство тонкостенных профилей на кромкозагибочных станах характеризуется рядом недостатков. Формирование одного профиля складывается из ряда периодически повторяющихся фаз, причем каждая фаза включает разные операции, которые нельзя механизировать. Станок должны обслуживать рабочие высокой квалификации. Производительность оборудования низкая. Доля заработной платы в цене продукции велика. Точность загиба более длинных профилей небольшая.

Достоинством кромкозагибочных станов является очень низкая стоимость дополнительного оборудования. Комплекты реек дешевы и их легко можно изготовить в мастерских даже небольших заводов. Кромкозагибочные станы для изготовления тонкостенных профилей применяют только на старых заводах, на новых — лишь ограниченно.

Гибочные прессы применяют на современных заводах для изготовления небольших серий тонкостенных профилей.

Гибочный пресс представляет собой продольно изгибающий агрегат со значительным рабочим давлением. В прессах, изготовляющих строительные профили, усилие профилирующей балки равно 40 000— 250 000 кгс. Машина состоит из трех основных частей: стола, корпуса и гнущей балки. Вдоль узкого стола уложена матрица (нижняя профилирующая рейка) с углублением, в котором производится формирование кромки под нужным углом. К верхней гнущей балке прикреплен штамп (пуансон, называемый также верхней профилирующей рейкой). Благодаря вертикальному движению балки и с помощью штампа распределяется равномерное давление по всей его длине. Лист металла вдавливается в углубление матрицы. Радиус закругления кромки профиля равен радиусу нижнего конца штампа.

Общий вид современного гибочного пресса для изготовления профилей холодной штамповки из листового металла. На таком прессе можно производить профили из исходного материала толщиной до 16 мм, получая изделия длиной до 6 м. Ширина ленты при такой длине изделия ограничена. Обычно расстояние от оси матрицы (штампа) до станины машины равно 250—500 мм. Ширина исходной ленты на длине профилирования, заключенной между станинами корпуса, зависит от формы готового изделия. Речь идет о том, чтобы выгнутые ранее части профиля, сталкиваясь со столом или верхней гнущей балкой, не деформировались.

Последовательные фазы профилирования нижнего прогона светового фонаря на гибочном прессе. Пунктирной линией изображено положение ленты перед ударом штампа.

Гибочные прессы можно приспособить для формирования более длинных профилей, чем получаемые при разовом усилии по всей длине штампа. Передвигая ленту несколько раз вдоль стола, можно изготовить профили длиной 12 м и более.

Благодаря профилированию с передвижением ленты получают профили, которые можно применять для изготовления несущих элементов конструкций. Такие профили не требуют поперечных заводских стыков. Однако следует заметить, что при таком производстве возрастают отклонения поперечных размеров сечения; трудно также получить прямолинейные грани без значительной кривизны. Поэтому выполнять в широком масштабе гибку с продольным передвижением металлических листов не рекомендуется.

Достоинства формирования профилей на гибочных прессах следующие:

Таким образом, продукция гибочных прессов не уступает производству тонкостенных профилей на современных роликовых прокатных станах. Использование гибочных прессов позволяет изготовлять профили в небольших количествах. Следовательно, они пригодны прежде всего для изготовления профилей по индивидуальным решениям строительных конструкций.

Гибочные прессы имеют и недостатки, уменьшающие их универсальность:

Для изготовления строительных профилей используют также прокатные станы или обжимные прессы. Профилируются на них, прежде всего металлические листы, применяемые для стеновых панелей - облицовочных и фасадных. На заводах по производству легких элементов строительных конструкций они служат для штамповки элементов жесткости в стенках и поясах балок или для отгибания краев отверстий.