Правка металла растяжением область применения

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

Технологической операцией правка достигается подготовка детали к проведению дальнейшей ее качественной обработки. Размеры, материал и степень дефектности определяют способы, которыми выполняется правка.

Технология

Суть технологической обработки при правке — создать такие напряжения растяжения/сжатия в заготовке, которые при взаимодействии с напряжениями, вызванными дефектами, смогли бы их нивелировать. Основные технологические способы выполнения правки следующие:

изгиб заготовки в холодном состоянии;
правка заготовки растяжением в холодном состоянии;
местный нагрев отдельных участков, например, газовыми горелками.

Когда необходима правка, назначение

Конструктор может закладывать параметры, которые не обеспечивают производители. Так, например, отклонения от прямолинейности поставляемого с завода уголка, входящего в состав металлоконструкции, могут не позволить выполнить технические требования, определяющие ее работоспособность. Возможны появления поверхностных дефектов при транспортировании в виде вогнутости, выпуклости, волнистости и других. Такие отклонения или повреждения можно скорректировать и исправить технологической операцией правка.

Некоторые технологические операции (резка ножницами, вырубка зубилом, сварка и другие) выполняются с остаточным деформированием на заготовках, нарушающих их форму. Для дальнейшей обработки следует устранить возникшие дефекты. Правка здесь является обязательным участником технологического процесса.

Листовые и другие типы заготовок

Заготовки, получаемые прокатом, обладают повышенными пластическими свойствами, так как при производстве испытывают большие степени деформации. Это позволяет применять к ним способы, которые дают положительный результат при выполнении технологической операции правка. Прокат любой формы: пруток, свернутую в бухту проволоку, круглые и профильные трубы, листы, полосы, ленты, уголки, балки, швеллера и другие, могут быть в качестве заготовок для правильных операций.

Какие бывают виды, приемы правки, применяемые инструменты и оборудование

Правят заготовки как вручную, холодным или горячим способом, так и с помощью механического оборудования. Каждый из способов имеет свою специфику, только ему присущие инструменты, приспособления и оснастку.

Ручная

Ручная правка используется в домашних мастерских и на производстве при изготовлении единичных деталей. Основными атрибутами ручной правки являются правильные плиты, наковальни и большое количество молотков различного вида.

Для проведения некоторых видов ручной правки применяются приспособления из области самодеятельного творчества, позволяющие улучшить ее качество. Более подробно о специфике технологии ручной правки различных по форме заготовок смотреть в статье «Правка металла: листового, полосового, проволоки, круглого и уголка».

Механическая: растяжением и не только

Правка металла растяжением область применения

Вальцы гидравлические STALEX
HER-2070×4.5 используется для правки. Фото Сталекс

В условиях серийного производства используется специальное правильное оборудование. Далее представлен краткий анализ каждой группы оснащения:

Растяжные правильные машины выравнивают напряжение, создавая усилия растяжения, превышающие предел текучести. Тем самым, помимо выравнивания листа, снимаются различные другие структурные изменения в металле.
Правильные пресса восстанавливают размеры односторонним изгибом. Дефектная заготовка предварительно закрепляется в правильном приспособлении и силовое воздействие оказывает на нее самоцентрирующаяся призма.
Роликовые правильные машины создают усилия в виде знакопеременного изгиба. Отличаются повышенной производительностью, однако тонкие листы все же лучше править на растяжных машинах, так как малый зазор между рядами роликов отрегулировать затруднительно.
Ротационные косовалковые правильные машины отличается от роликовых тем, что помимо поступательного движения она еще вращается. Во время обкатки роликами поверхности заготовки создаются изгибающие напряжения, которые убирают кривизну.

Правильное оснащение пользуется высоким спросом, что обуславливает широкий выбор оборудования, предлагаемого производителями и поставщиками.

В холодном состоянии

При дефектах поверхности, которые не создают больших деформаций, для их устранения применяется холодная правка. Она заключается в приложении нагрузки к деформированному объекту или созданием наклепанной определенным образом поверхности.

Недостатком холодной правки является возможность возврата заготовки в исходное дефектное состояние. Здесь трудно контролировать распределение напряжений по телу заготовки, есть возможность возникновения значительных неуравновешенных напряжений. Они как раз будут причиной образования на заготовке таких же дефектов через некоторое время. Наклепанная поверхность значительно снижает усталостную прочность заготовки.

Повысить качество холодной обработки помогут следующие действия:

оставить заготовку после обработки под нагрузкой на длительный промежуток времени;
выполнять процесс с перегибом в противоположном направлении, чтобы затем сделать правку в обратную сторону.

Термическая, горячая, с местным нагревом, греть или нет

Устранить значительные отклонения от номинальных размеров поможет правка с нагревом. При таком способе, до приложения необходимой нагрузки, деформированную часть заготовки равномерно прогревают до достижения требуемой температуры по всей длине дефектного участка. Нагрев можно проводить, например, газовой горелкой (газом), при этом он не должен превышать температуру отжига исправляемого металла. После такой правки обычно выполняют термообработку заготовки типа нормализации или отжига для выравнивания структуры металла.

В некоторых случаях эффективно применение правки с местным нагревом (особенно для массивных деталей). При этом методе место заготовки с наибольшей величиной дефекта быстро прогревается до температуры отжига. Концы заготовки должны быть закреплены, в таком варианте нагретый металл не имея возможности расширяться, получит деформации сжатия. При дальнейшем охлаждении будут возникать растягивающие напряжения, способствующие распрямлению заготовки.

Газопламенная

Этот термический способ отличается универсализмом, он не зависит от формы заготовки, может использоваться для любых видов металлов. Каких-то конкретных рекомендаций здесь дать невозможно. Характер и форма нагрева выбирается индивидуально после анализа деформаций на исправляемой заготовке. Основные параметры газопламенной правки следующие:

температура нагрева;
скорость нагрева;
выбор мест нагрева;
определение формы нагрева.

Температура и скорость нагрева зависят от газа, который используется в горелке. Наиболее высокая теплотворная способность у ацетилена. Меньшую интенсивность можно получить, если применить природный газ, пропан и другие.

Форма и расположение мест нагрева бывают следующие:

нагрев в одной сосредоточенной точке;
нагрев полосой — здесь для создания нужных напряжений используется разное линейное расширение в поперечном и продольном направлении, например, на заготовках из листа;
клиновидный нагрев, чтобы убрать продольный изгиб или саблевидную форму.

Важно! Использование дополнительного источника тепловой энергии может привести к созданию критических величин напряжений и образованию трещин непосредственно во время прогрева или во время эксплуатации. Необходимо после такой правки проводить термообработку, стабилизирующую структуру металла.

Где заказать

Оказанием услуги по правке металла занимается достаточно большое количество компаний, некоторые из которых представлены в отдельном разделе нашего сайта.

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.

laserparts Laser Cut Sheet

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