Машина правки с растяжением
Теперь предлагаю поговорить о группе устройств, которые действительно призваны бороться с различными дефектами листового и рулонного металла. Точные определения и вид всех дефектов вы можете посмотреть в ГОСТ 21014. В общем же смысле все дефекты можно охарактеризовать тремя основными группами признаков:
- Искажения поперечного сечения. Для листового металла это прежде всего разнотолщинность.
- Искажения по длине. Это конечно любимые всеми продольная волнистость и поперечное коробление.
- Скрученность. В полосовом прокате также проявляется (особенно, при рулонной резке на тонкие полосы).
Причин всех этих бед великое множество. Это и неравномерность нагрева или охлаждения при термической обработке; неодинаковость механических свойств материала; неравномерность подачи технологической смазки; износ или неточная установка инструментов; ошибки в настройке машин и… да мало ли что еще. Главное, что здесь стоит для себя уяснить – металл, это застывшая, некогда горячая и очень нестабильная в химическом и физическом смысле масса. Поэтому процесс «доведения» металла «до ума» сложный, многоэтапный и, подчас, трудно контролируемый. Так или иначе, материалы поставляются разного сорта разным покупателям и для разных нужд. Переработчику или производителю металлопродукции всегда сложно подобрать материал идеального качества, какой бы сорт ни был указан на упаковке.
Всеядность производству придают так называемые отделочные машины и механизмы, позволяющие нивелировать огрехи металлургических производств по месту и в оперативном режиме – то есть, в рамках стандартных технологических операций. К таким машинам можно отнести всевозможные ровнители или прецизионные правильные устройства (ППУ) – поговорим о них подробнее.
Итак, ППУ для тонкого листа можно разделить на 2 группы: машины правки растяжением и многороликовые машины. Начнем…
Машины правки растяжением
Скажу сразу – это агрегаты больших размеров и мощностей. Используются для холодной правки листов больших сечений (шириной до 4х метров). Понятно, что, в основном, такие машины можно увидеть в цехах металлургических гигантов, в цикле холодных отделочных операций. Можно было, конечно, их и не упоминать, но это достойные и интересные представители класса – не мог пройти мимо. Итак, ровнители этого типа известны уже давно. Еще в 1959 году была создана машина для правки с усилием 136 МН (!) для дюралюминиевых листов длиной 5 – 19 метров, шириной до 4 метров и толщиной до 150 мм. Вот схема агрегата:
Исправляемый лист размещают в зажимных каретках (1) и закрепляют в зажимных гидравлических губках. В зависимости от длины листа каретки позиционируются по рельсам на требуемое расстояние. Усилие растяжения создается в гидроцилиндрах (3) и воспринимается двумя колоннами (2). Как видите, принцип не так уж и сложен. Это устройство, так называемого, колонного типа. Колонные машины правки – самые мощные представители класса, их используют, когда необходимо создать растягивающее усилие более 10МН.
Другой тип машин правки растяжением – машины рамного типа. Усилия меньше, но зато, и конструкция менее громоздкая, и скорость выше.
Исправляемый лист (3) размещается в зажимах (2) и (4). Зажим (2) перемещается влево при помощи гидроцилиндра (1) и, таким образом, создает необходимое растягивающее усилие. Усилие растяжения в машинах такого типа воспринимает рама (5).
Понятно, что перечисленные выше типы машин правки растяжением предназначены для листовой правки. Причем, для каждого материала должны быть свои губки и, что особенно прискорбно, они в любом случае повреждают зажимаемую поверхность листа. Эти зажимаемые поверхности затем удаляются. Налицо очевидные минусы: малая скорость и сложность процесса (установка, медленное растяжение, высвобождение листа и обрезка), а также большое количество отходов.
В итоге, машиностроители пришли к устройствам правки растяжением непрерывного типа. Мне очень приятно, что во многом это заслуга наших отечественных машиностроителей! Так специалистами ВНИИМЕТМАШа было разработано специальное гидрофрикционное зажимное устройство. Это зажим сквозного действия, не повреждающий поверхность металла.
Посмотрите, устройство содержит гидроцилиндры (1) и (2) для перемещения и фиксации клина (3), на который крепятся гладкие губки (4). Лист (5), как видите, непрерывно перемещается между верхним и нижним инструментом. Окончательно лист зажимается при подаче жидкости под давлением в эластичную камеру (6). Расширение камеры, в свою очередь, инициирует прижим металла снизу.
Таким образом, появились линии правки полос по участкам. Такой способ правки еще называют «метод последовательных перехватов».
В линиях резки блоки правки листов растяжением также встречаются. Вот, например, наглядный пример работы современной системы правки растяжением, разработанной американской компанией “Red Bud Industries”
Теперь немного поговорим о целесообразности. Правка растяжением наиболее целесообразна для листов с большой исходной коробоватостью. Особенно это касается широких и тонких листов (толщина менее 0,5мм) из высокопрочных сталей и сплавов. С такими дефектами ни одна многовалковая правильная машина скорее всего не справится и в этой связи системы правки растяжением – уникальны и неповторимы.
Конечно, эти машины справятся и с остальными дефектами на других металлах, но у этих систем есть неоспоримый минус – большая стоимость. Думаю, нужны действительно веские причины, чтобы потратить порядка 1,5-2 млн евро на оборудование.
В физическом смысле правка растяжением основывается на выравнивании по длине коротких и длинных волокон листа между собой. Грубо говоря, прикладываемые усилия растяжения всегда выше предела текучести материала. Таким образом вытягиваются все волокна, в том числе и самые длинные – лист деформируется в другой плоскости. Так, например, для случая волнистости получим следующую схему распределения деформаций в плоскости листа в процессе правки:
Как видите, в условиях жесткой фиксации лист растягивается неравномерно, появляются, так называемые, “треугольники скольжения”, зоны повышенной и затрудненной деформации, а также местные сужения листа (b1, b2). В результате, при неправильных настройках оборудования мы также можем получить остаточные деформации после высвобождения листа. Говорю это прежде всего потому, что хочу дать понять – правка металла весьма сложный процесс. Даже если в вашем распоряжении такой монстр, как машина правки растяжением.
Правда, безусловно, современные машины оснащены всевозможными датчиками и продвинутым инструментом. К примеру, зажимные губки – сегментные, что позволяет контролировать и регулировать зоны фиксации листа. Отсюда и стоимость такого оборудования соответствующая – ну, вы понимаете.
Итак, сегодня мы рассмотрели очень интересный вид оборудования для правки металлического листа. Надеюсь, было не скучно. На очереди, многороликовые прецизионные машины правки. Они гораздо более распространены, чем машины правки растяжением, и их часто путают с устройствами предварительной правки (УПП). В чем разница? Почему прецизионные машины такие дорогие? Какие дефекты исправляют и за счет чего? Обо всем об этом будет моя следующая статья.
При подготовке информации я использовал: 1. А.З.Слоним, А.Л.Сонин “Правка листового и сортового металла” 1980г
Источник
При лазерной и плазменной резке листового проката с дефектами плоскостности переработчики сталкиваются с такими проблемами, как коробление деталей, потеря заданных геометрических размеров и даже повреждение лазерной головки отпружинившей частью детали. Часто случается, что металлический лист, производящий впечатление плоского, не является таковым после раскроя с использованием лазера или плазмы. Главная причина деформирования материала – наличие так называемой памяти материала – остаточных внутренних напряжений в металле, которые высвобождаются при нагреве материала и заставляют его вернуться к первоначальной форме.
Дефекты плоскостности возникают в полосе на различных стадиях обработки — при прокатке (из-за неравномерности воздействия валков на поверхность полосы), при охлаждении, при смотке в рулон, а также при последующем хранении и транспортировке. Так, при неправильной смотке полоса может иметь 50—300 мм поперечной коробоватости. Если у материала есть такие дефекты, как краевая волна или волна по центру, то полоса в этих областях получается более длинной. Следовательно, более короткие части полосы должны быть удлинены. А чтобы избежать деформирования при дальнейшей обработке, нужно выровнять внутренние напряжения при помощи продольного растягивания с превышением предела текучести. Таким образом стирается память металла.
Для устранения дефектов плоскостности и нивелирования внутренних напряжений в металле переработчики обычно применяют не-сколько операций, например, дрессировку и роликовую правку.
Однако можно одновременно нивелировать внутренние напряжения во всем объеме материала без изменения его свойств, и устранять дефекты формы. Делается это правкой растяжением. Оборудование для такого вида правки изготавливает компания Red Bud Industries (США). Четвертое поколение машин правки растяжением рассчитано на максимальную толщину материала 25 мм.
Процесс прост: участок полосы надежно зажимается в двух рамах, одна из которых зафиксирована, а вторая отъезжает от нее на небольшое расстояние. Растяжение происходит по всему по-перечному сечению до общей длины, которая является достаточной как для уравнивания по длине, так и для выравнивания напряжения в материале. Не требуется никакой дополнительной обработки, толщина материала не изменяется. Рассказывает ведущий инженер компании Вебер Комеханикс — официального представителя Red Bud Industries в России: «Я лично побывал на четырех предприятиях, где установлены машины правки растяжением Red Bud Industries, — в США, Мексике, ЮАР и Бельгии. Эти сервисные металлоцентры поставляют листы конечным пользователям для последующей резки на лазерных и плазменных установках. Благодаря выравниванию внутренних напряжений при раскрое отсутствует коробление деталей. Клиенты очень довольны качеством продукции, что выражается в повышении спроса на листовую заготовку, получаемую с линии правки растяжением. Для справки: СМЦ в Мексике, в котором находятся четыре линии обработки рулонного металла, в том числе линия поперечной резки Red Bud Industries с правкой растяжением, перерабатывает в месяц 14 тыс. т рулонного металла толщи-ной до 12 мм. 7 тыс. т из них перерабатываются именно на линии поперечной резки с машиной правки растяжением. Текущая загрузка и растущий спрос подталкивают компанию к приобретению у Red Bud Industries второй такой линии. Сервисный центр в ЮАР на себе испытал качество правленного растяжением листа — там понадобилось изготовить для собственных нужд металлоконструкции. В процессе производства сотрудники СМЦ убедились, что лист после правки растяжением остается идеально плоским и не коробится ни при резке, ни при последующей сварке».
Машины правки растяжением Red Bud Industries обычно входят в состав линий поперечной резки. Таким образом, на выходе получаются идеально плоские листы, которые не деформируются при дальнейшей обработке.
При лазерной резке у плоской заготовки следующие преимущества:
- соответствие заданным допускам к геометрическим размерам деталей: плоская заготовка не коробится в процессе резки, поэтому угол лазерного луча не искажается;
- отсутствие риска повреждения дорогостоящего оборудования: внутренние напряжения выровнены, следовательно, не произойдет коробления и пружинения детали при резке, отсутствует риск удара по лазерной головке, который может привести к дли-тельным простоям и затратам на ремонт;
- скорости резки: заготовка идеально плоская, поэтому лазерной головке не приходится перемещаться по оси Z для компенсации перепадов высоты листа, из-за чего обычно замедляется процесс резки;
- сохранение плоскостности вырезанных деталей при дальнейшей обработке: после правки растяжением не только лист будет плоским на столе машины лазерного раскроя, но и деталь после резки также будет плоской, что облегчает обработку на по-следующих переделах.
На сегодняшний день Red Bud Industries поставила более 40 машин правки растяжением в сервисные металлоцентры и на металлообрабатывающие предприятия США, Мексики, Бельгии, ЮАР. Идеально плоская заготовка требуется производителям сельскохозяйственной техники и грузовиков, землеройного и емкостного оборудования. В США разница в цене прав-ленного и не правленного растяжением листа не критична, а преимущества правленого листа настолько очевидны, что все больше потребителей листовой заготовки делают выбор в пользу поставщиков, которые могут предложить продукцию именно после правки растяжением. Постепенно идеально плоский лист с выровненными внутренними напряжениями становится стандартом, к которому приходится стремиться переработчикам рулонного металла.
Посмотреть описание,технические характеристики и видео о работе машины правки растяжением можно в нашем каталоге оборудования.
Источник
На растяжных машинах по сравнению с роликовыми и процесс правки и подсчет мощности привода осуществляются значительно проще.
- Правка на растяжных машинах
Правка растяжением, как и правка гибом, основана на принципе, когда металл подвергается остаточным деформациям и напряжениям, превосходящим предел упругости-
Процесс правки на растяжных машинах подобен процессу растяжения на разрывных, с той лишь разницей, что в первом случае, как только материал превзойдет предел упругости и напряжение достигает своего максимума, процесс заканчивается, а во втором — продолжается до образования утоненной (круглое сечение) или суженной (полоска) шейки и последующего разрыва материала.
Напряжения, возникающие при правке материала на растяжных машинах, должны находиться на грани упругости и предела текучести (см. разрывную диаграмму), причем первые являются их минимумом, вторые — максимумом.
Усилия растяжения определятся по следующим формулам:
(649)
(649,a)
где f— напряжение при растяжении материала на пределе текучести;
1 — напряжение за пределом текучести;
F— поперечное сечение материала, подвергающегося правке.
ПРИМЕРЫ.
Ниже приводим расчеты: роликовой правильной машины, правильной машины с косорасположенными роликами и растяжной правильной машины.
1. Расчет роликовой правильной машины
Определить давление на ролики и мощность привода для правки листов толщиной 3 мм и шириной 1000 мм в холодном состоянии. Материал листов — сталь с временным сопротивлением 4000 кг/см2.
Выбираем 7-валковую правильную машину для правки средних листов.
Принимаем шаг роликов t = 125 мм (табл. 62) и диаметр ролика D = 0,9t = 0,9-125= 112,5 мм; берем 115 мм.
Полагаем скорость правки V = 0,5 м/сек и к. п. д. передачи = 0,7.
Валки опираются на подшипники качения c =0,005 и d цапфы = 60 мм.
Напряжения на пределе упругости = 3000 кг /см2 (табл. 81).
Определяем изгибающие моменты, необходимые для правки листа (по уравнениям 623 и 624):
Определяем давления на ролики по уравнениям (625—629):
Проверяем валок на прочность:
Таким образом, выбранный диаметр валка условиям прочности удовлетворяет.
Определяем мощность привода по формуле (634):
2. Расчет правильной машины с косорасположенными роликами
Определить давление и мощность привода пятивалковой правильной машины с косорасположенными роликами системы Абрамсона (см. фиг. 647, а и б).
Основные данные для расчета:
а) наружный диаметр труб, подвергающихся правке, имеет d = 33 мм, толщина стенки = 3 и мм;
б) скорость правки V = 0,6 м/сек;
в) большие ролики (два) приводные, малые — холостые. Диаметр малых и больших роликов (по минимальному сечению) берем равным D = 80 мм;
г) материал, подвергаемый правке, имеет на пределе упругости (текучести), f = 3200 кг/см2
д) диаметр цапфы роликов d — 60 мм, коэфициент трения в подшипниках роликов = 0,005;
е) коэфициент полезного действия передачи =0,75.
Определим изгибающие моменты, необходимые для правки трубы:
Зная изгибающие моменты, переходим к определению давления на короткие и длинные ролики, задавшись шагом ролика, равным:
Давление на короткие ролики будет (см. формулы 635—637):
Давление на длинные ролики или вернее на каждую половину роликов определим по уравнениям (638—641):
Момент, необходимый для вращения роликов, определим по формуле (642):
Мощность привода, необходимая для вращения роликов, определится по формуле
(643):
Для правки принятого диаметра труб обычно устанавливают машины Абрамсона с приводом мощностью в 5 л. с.
Числовой пример расчета эгализатора не приведен ввиду почти полной аналогии последнего с примерным расчетом машины Абрамсона.
Источник
Производитель:
Red Bud Industries
Машины правки растяжением Red Bud Industries поставляются в составе линий поперечной и продольно-поперечной резки рулонного металла или в качестве самостоятельного узла для модернизации уже имеющихся линий резки. Правка растяжением нивелирует внутренние напряжения в металле, таким образом улучшая качество деталей на выходе, и снижает вероятность повреждения оборудования при последующей термической обработке заготовок.
Компания Red Bud Industries производит машины правки растяжением уже 30 лет. Более 40 правильно-растяжных машин успешно работают на предприятиях по всему миру.
В отличие от других способов правки машина правки растяжением растягивает материал с переходом за предел текучести по всей ширине и толщине полосы. Таким образом происходит выравнивание внутренних напряжений во всем объеме материала. С другой стороны, удлинение материала при правке растяжением незначительно по сравнению с удлинением при правке на дрессировочном стане и не влияет на металлургические свойства материала.
После правки растяжением материал не только выглядит идеально плоским, но и является таковым: плоскостность полосы сохраняется при дальнейших переделах, в том числе при термическом раскрое.
О преимуществах использования машин правки растяжением более подробно написано в нашей статье.
Отправить запрос
Основные технические характеристики
| Модель | Машины правки растяжением рулонного металлопроката |
| Тип материала | г/к, х/к, оцинкованная сталь, нержавеющая сталь, трансформаторная сталь, высокопрочные сплавы, алюминий, медь, жесть |
| Толщина материала | 1…25 мм |
| Ширина рулона | до 2438 мм |
| Длина хода | 3,6 м — 15 м |
| Продолжительность рабочего цикла | 5…8 сек. |
Конструктивные особенности
Растяжная правильная машина представляет собой прочную конструкцию, надежно закрепленную на фундаменте, которая состоит укрупненно из двух литых рам с зажимами. Полоса попадает в правильную машину, останавливается и захватывается зажимами. Захваты изготовлены из инструментальной стали и не повреждают поверхность обрабатываемой полосы. Надежность захвата предотвращает проскальзывание материала.
Одна из рам приходит в движение и растягивает материал.Расстояние между рамами (длина хода) может быть фиксированным (в этом случае машина оснащается одной гидростанцией) или изменяемым в интервале длин (потребуется две гидростанции).
Машина правки растяжением Red Bud Industries может входить в состав линий поперечной и продольно-поперечной резки или поставляться отдельно и встраиваться в уже имеющиеся технологические линии. Правильно-растяжная машина может эффективно работать в сочетании с роликовой правильной машиной: машина роликовой правки устраняет рулонную кривизну и коробоватость, а машина правки растяжением обеспечивает непревзойденную плоскостность полосы для последующей резки.
Связаться со специалистом
Купить в лизинг
Источник