Способ изготовления специальных гнутых несимметричных профилей

 

Использование: обработка металлов давлением, в частности при использовании при изготовлении специальных гнутых несимметричных профилей зетового типа с изогнутой по дуге окружности крайней частью одной полки. Сущность: при многопереходной подгибке элементов (Э) профиля в валках, когда к плоским Э прикладывают усилия подгибки, а к остальным - изгибающие моменты, и уравновешивают эти изгибающие моменты и формоизменяющие моменты, возникающие при подгибке плоских Э различной ширины на различные углы приложением по крайней мере в одном из технологических формующих переходов поперечного сжимающего усилия к одному из Э профиля. Поперечное сжимающее усилие прикладывают к крайней изогнутой части полки перпендикулярно ее торцу, а плоскую часть полки, которой принадлежит крайний изогнутый Э, во всех технологических формующих переходах выдерживают в плоскости формовки. 4 ил., 2 табл.

Изобретение относится к механической обработке давлением листового материала с помощью валков специальной формы и предназначено для использования преимущественно в черной металлургии, а также в транспортном, тракторном и сельскохозяйственном машиностроении и судостроении.

Известен способ изготовления несимметричных гнутых профилей (авт. св. N 654085, кл. В 21 D 5/06, опубл. 15.09.83), согласно которому с целью обеспечения качественной формовки профилей за счет повышенной точности их геометрических размеров, в каждом черновом технологическом переходе одновременно подгибают полки профиля в противоположных направлениях на углы, обеспечивающие равные горизонтальные перемещения кромок полок, в предчистовых технологических переходах одновременно подгибают большую полку профиля и в противоположном направлении поворачивают стенку профиля относительно вершины места изгиба, прилежащего к большей полке, в чистовых технологических формующих переходах возвращают стенку профиля в плоскость формовки, а затем доформовывают профиль до заданной конфигурации.

Существенным недостатком этого аналога является получение в ряде случаев профилей невысокого качества вследствие отсутствия взаимного уравновешивания формоизменяющих моментов всех элементов профиля по всем технологическим формующим переходам.

Известен также способ изготовления гнутых зетовых профилей (Чекмарева А. П. и Калужский В.Б. Гнутые профили проката. М. Металлургия, 1974, с. 121. рис. 65,в) согласно которому с целью повышения качества гнутых зетовых профилей за счет уменьшения их винтообразного скручивания относительно продольной оси при многопереходной подгибке плоских элементов профиля в валках в первых переходах формуют неравнополочный уголок, затем формуют оба места изгиба, одновременно подгибая и в противоположном направлении стенку, причем стенка подгибалась интенсивнее, чем полки, а в последних переходах подгибают только стенку.

Основным недостатком второго аналога (как и первого) является получение в ряде случаев профилей невысокого качества из-за винтообразного скручивания, выходящего за допустимые пределы вследствие отсутствия взаимного уравновешивания формоизменяющих моментов, приложенных ко всем плоским элементам формуемой полосы во всех технологических формующих переходах. Необходимы конкретные рекомендации по режиму профилирования.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранный в качестве прототипа способ изготовления несимметричных корытных профилей с одной полкой, согласно которому, с целью повышения качества гнутых профилей за счет уменьшения их винтообразного скручивания относительно продольной оси, при многопереходном повороте одной из стенок и многопереходной подгибке остальных плоских элементов в валках одновременно формуют все три места изгиба при оси профилирования в центре среднего места изгиба, причем меньший элемент сечения полосы подгибали более интенсивно.

Недостатком прототипа и аналогов является то, что при изготовлении специальных гнутых несимметричных профилей зетового типа, у которых крайняя часть одной полки подогнута по дуге окружности в направлении, совпадающем с направлением подгибки полок профиля, в ряде случаев получают профили невысокого качества из-за их винтообразного скручивания, выходящего за допустимые пределы.

Для получения профилей с винтообразным скручиванием в допустимых пределах необходимо прикладывать поперечное сжимающее усилие к крайней изогнутой части полки профиля перпендикулярно ее торцу, исходя из условия взаимного уравновешивания суммарных (по поперечному сечению формуемой полосы) формоизменяющих моментов по всем технологическим формующим переходам.

Так, например, режим профилирования при изготовлении специального гнутого несимметричного профиля 81 х 44 х 30 х 4 мм зетового типа из низколегированной стали 09Г2 (с ширинами плоских и развертками криволинейных элементов b₀ 44,0 мм, b₁ 46,0 мм, b₂ 26,0 мм, b₃ b₅ 17,0 мм, b₄ 18,0 мм, внутренним радиусом мест изгиба r 9,0 мм, внутренним радиусом изогнутой части полки R 26,0 мм, конечными углами изгиба мест изгиба α_к=β_к 90^о, конечным углом изгиба изогнутой части полки δ_к 90^о, толщиной металла исходной заготовки S 4 мм и шириной исходной заготовки В_заг 167,9 мм), определенный согласно способу прототипа, приведен в табл. 1, где α_к конечный угол изгиба места изгиба профиля, расположенного между стенкой и полкой, имеющей изогнутую часть; β_к конечный угол изгиба второго места изгиба профиля; δ_к конечный угол изгиба изогнутой части полки профиля; b₀ ширина развертки изогнутой части полки профиля, b₁ ширина плоской части полки профиля, имеющей изогнутую часть, b₂ ширина другой полки профиля, b₃, b₅ ширины разверток мест изгиба профиля с конечными углами изгиба соответственно α_к,β_к, b₄ ширина стенки профиля.

Профиль формовали непрерывным способом на профилегибочном стане 1.4 х x50.300 из рулонной заготовки.

В связи с отсутствием сведений о количестве технологических переходов и величинах углов изгиба мест изгиба во всех технологических переходах (кроме последнего) при изготовлении профиля согласно способу прототипа они были определены по способу экспертных оценок и приняты равными величинам соответствующих параметров при изготовлении по способу прототипа корытного профиля с одной полкой 50 х 50 х x17 х 43 х 3 мм.

В первом технологическом задающем переходе исходную заготовку перемещают вдоль профилегибочного стана.

Во втором двенадцатом технологических формующих переходах формовали профиль путем многопереходного поворота стенки профиля до достижения в последнем двенадцатом технологическом формующем переходе конечного угла поворота γ_к 57^о и многопереходной подгибки остальных плоских элементов профиля. Углы изгиба мест изгиба и изогнутой части полки в последнем двенадцатом технологическом формующем переходе равнялись конечным углам изгиба мест изгиба α_к= β_к 90^о и изогнутой части полки δ_к 90^о.

Для получения готового специального гнутого несимметричного профиля 81 х 44 х х 30 х 4 мм зетового типа согласно способу-прототипу потребовалось 12 технологических переходов. Винтообразное скручивание готового профиля составило 2^о-2^о30' на 1 м длины, что выходит за пределы требований ГОСТ 8281-80 Сталь холодногнутая. Швеллеры неравнополочные. Сортамент'' (допускаемое винтообразное скручивание 1^о на 1 м длины).

Технической задачей является повышение качества специальных гнутых несимметричных профилей зетового профиля путем уменьшения их винтообразного скручивания относительно продольной оси.

Это достигается тем, что при многопереходной подгибке элементов профиля в валках, когда к плоским элементам профиля прикладывают усилия подгибки, а к остальным элементам изгибающие моменты, и уравновешивают эти изгибающие моменты и формоизменяющие моменты, возникающие при подгибке плоских элементов различной ширины на различные углы приложением по крайней мере в одном из технологических формующих переходов поперечного сжимающего усилия к одному из элементов профиля, поперечное сжимающее усилие прикладывают к крайней изогнутой части полки профиля, которой принадлежит крайний изогнутый элемент, во всех технологических формующих переходах выдерживают в плоскости формовки.

Для обеспечения винтообразного скручивания готового профиля в пределах допустимых значений необходимо и достаточно, чтобы система суммарных (по поперечным сечениям) формоизменяющих моментов, приложенных к формуемой полосе во всех технологических переходах, была уравновешена, что обеспечивает повышение качества профилей за счет уменьшения их винтообразного скручивания относительно продольной оси.

Для приложения поперечного сжимающего усилия P_t к крайней изогнутой части полки профиля перпендикулярно ее торцу необходимо и достаточно при проектировании технологии предусмотреть закрытие калибров и наличие ограничительных буртов верхних валков со стороны, на которой формуют изогнутую часть полки.

Проведенный анализ способа изготовления специальных гнутых несимметричных профилей зетового типа, у которых крайняя часть одной полки изогнута по дуге окружности в направлении, совпадающем с направлением подгибки полок профиля, свидетельствует, что способ промышленно применим и положительный эффект при осуществлении изобретения будет получен благодаря уравновешиванию суммарных (по поперечным сечениям формуемой полосы) формоизменяющих моментов, приложенных к формуемой полосе во всех технологических формующих переходах, системой поперечных сжимающих усилий, приложенных к крайней изогнутой части полки профиля перпендикулярно ее торцу.

На фиг.1 изображена схема формовки специального гнутого несимметричного профиля зетового типа, у которого крайняя часть одной полки изогнута по дуге окружности в направлении, совпадающем с направлением подгибки полок профиля, согласно заявляемому способу; на фиг.2 поперечное сечение готового специального гнутого несимметричного профиля зетового типа, у которого крайняя часть одной полки изогнута по дуге окружности в направлении, совпадающем с направлением подгибки полок профиля; на фиг.3 вспомогательная схема определения угла поворота за проход Δγ_t,1 стенки профиля при формовке только одного места изгиба с конечным углом изгиба α_к в t-том технологическом формующем переходе; на фиг.4 вспомогательная схема определения угла поворота за проход Δγ_t,2 стенки профиля при формовке только одного места изгиба с конечным углом изгиба β_к в t-том технологическом формующем переходе.

При изготовлении специальных гнутых несимметричных профилей зетового типа, у которых крайняя часть одной полки изогнута по дуге окружности в направлении, совпадающем с направлением подгибки полок профиля, согласно заявляемому способу путем многопереходной подгибки элементов профиля в валках, когда к плоским элементам прикладывают усилия подгибки, а к остальным элементам изгибающие моменты, и уравновешивают эти изгибающие моменты и формоизменяющие моменты, возникающие при подгибке плоских элементов различной ширины на различные углы, приложением по крайней мере в одном из технологических формующих переходов поперечного сжимающего усилия к одному из элементов профиля, поперечное сжимающее усилие прикладывают к крайней изогнутой части полки профиля перпендикулярно ее торцу, а плоскую часть полки профиля, которой принадлежит крайний изогнутый элемент, во всех технологических формующих переходах выдерживают в плоскости формовки.

В задающем технологическом переходе I заготовку профиля 1 перемещают вдоль стана.

В технологических формующих переходах II, III, IV, V одновременно формуют изогнутую часть полки 2 и места изгиба профиля 3 и 4. Во всех технологических формующих переходах II, III, IV, V плоскую часть полки 5 выдерживают в плоскости формовки. В технологических формующих переходах II, III, IV изогнутую часть полки 2 изгибают на угол δ_t до достижения в последнем технологическом формующем переходе V конечного угла изгиба δ_к. Место изгиба 3 в технологических формующих переходах II, III, IV изгибают на угол α_t. подгибая стенку 6, до достижения в последнем технологическом формующем переходе V конечного угла изгиба α_к. Место изгиба 4 в технологических формующих переходах II, III, IV изгибают на угол β_t, подгибая полку 7, до достижения в последнем технологическом формующем переходе V конечного угла изгиба β_к. По крайней мере в одном промежуточном технологическом формующем переходе III прикладывают поперечное сжимающее усилие P_t к торцу 8 изогнутой части полки 2.

Для приложения поперечного сжимающего усилия P_t к крайней изогнутой части полки профиля перпендикулярно ее торцу необходимо и достаточно при проектировании технологии предусмотреть закрытие калибров и наличие ограничительных буртов верхних валков со стороны, на которой формуют изогнутую часть полки. Величина поперечного сжимающего усилия P_t определяется при настройке стана.

Данный способ может быть осуществлен с помощью устройства, содержащего комплект валков для изготовления специальных гнутых несимметричных профилей зетового типа, у которых крайняя часть одной полки изогнута по дуге окружности в направлении, совпадающем с направлением подгибки полок профиля.

Так, например, режим профилирования при изготовлении специального гнутого несимметричного профиля 81 х 44 х 30 х 4 мм зетового типа из низколегированной стали О9Г2 (с ширинами плоских и развертками криволинейных элементов b₀ 44,0 мм, b₁ 46,0 мм, b₂ 26,0 мм, b₃ b₅ 17,0 мм, b₄ 18,0 мм, внутренним радиусом мест изгиба r 9,0 мм, внутренним радиусом изогнутой части полки R 26,0 мм, конечными углами изгиба мест изгиба α_к=β_к 90^о, конечным углом изгиба изогнутой части полки δ_к 90^о, толщиной металла исходной заготовки S 4 мм и шириной исходной заготовки В_заг 167,9 мм), определенный согласно способу, приведен в табл. 2.

Профиль формовали непрерывным способом на профилегибочном стане 1.4 х х 50.300 из рулонной заготовки.

В первом задающем технологическом переходе I заготовку профиля 1 перемещали вдоль стана. Во втором девятом технологических формующих переходах II, III, IV, V одновременно формовали изогнутую часть полки 2 и места изгиба профиля 3 и 4. Во втором девятом технологических формующих переходах II, III, IV, V плоскую часть полки 5 выдерживали в плоскости формовки ММ. Во втором восьмом технологических формующих переходах II, III, IV изогнутую часть полки 2 изгибали на угол δ_t до достижения в последнем девятом технологическом формующем переходе V конечного угла изгиба δ_к 90^о. Место изгиба 3 во втором восьмом технологических формующих переходах II, III, IV изгибали на угол α_t, подгибая стенку 6, до достижения в последнем девятом технологическом формующем переходе V конечного угла изгиба α_к 90^о. Место изгиба 4 во втором восьмом технологических формующих переходах II, III, IV изгибали на угол β_t, подгибая полку 7, до достижения в последнем девятом технологическом формующем переходе V конечного угла изгиба β_к 90^о. В пятом седьмом технологических формующих переходах III прикладывали поперечные сжимающие усилия P_t к торцу 8 изогнутой части полки 2.

Для получения готового специального гнутого несимметричного профиля 81 х 44 х х 30 х 4 мм зетового типа, у которого крайняя часть одной полки изогнута по дуге окружности в направлении, совпадающем с направлением подгибки полок профиля, из низколегированной стали 0972, согласно заявляемому способу потребовалось 9 технологических переходов. Винтообразное скручивание готового профиля составило 0^о20'-0^o50' на 1 м длины, что находится в пределах требований ГОСТ 8281-80 "Сталь холодногнутая. Швеллеры неравнополочные. Сортамент" (допускаемое винтообразное скручивание 1^о на 1 м длины).

Согласно данным опытной проверки на профилегибочном стане 1.4 х 50.300 способ изготовления позволяет в сравнении с прототипом: повысить качество специальных гнутых несимметричных профилей зетового типа, у которых крайняя часть одной полки изогнута по дуге окружности в направлении, совпадающем с направлением подгибки полок профиля, путем уменьшения их винтообразного скручивания относительно продольной оси (например, при изготовлении гнутого профиля 81 х 44 х 30 х 4 мм описанного типа по заявляемому способу винтообразное скручивание относительно продольной оси составило 0^о20'-0^o50' на 1 м длины, при изготовлении по способу-прототипу 2^о-2^о30' на 1 м длины); расширить сортамент сложных несимметричных гнутых профилей (за счет профилей, производство которых не было освоено ранее из-за технологических трудностей);
сократить простои стана за счет уменьшения времени на регулировку и настройку стана на 10-15% (вследствие уменьшения количества технологических переходов);
сократить количество технологических переходов на 10-20% (например, при изготовлении специального профиля 81 х 44 х 30 х x 4 мм описанного типа по данному способу потребовалось 9 технологических переходов, а по способу прототипа 12).

Способ не оказывает отрицательного влияния на состояние окружающей среды.

Экономический эффект будет получен за счет повышения качества специальных гнутых несимметричных профилей зетового типа, у которых крайняя часть одной полки изогнута по дуге окружности в направлении, совпадающем с направлением подгибки полок профиля, расширением сортамента производимых профилей, сокращения количества технологических переходов и простоев профилегибочного стана за счет уменьшения времени на регулировку и настройку.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ГНУТЫХ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ПРОФИЛЕЙ зетового типа, у которых крайняя часть одной полки изогнута по дуге окружности в направлении, совпадающем с направлением подгибки полок профиля, путем многопереходной подгибки элементов профиля в валках, согласно которому к плоским элементам прикладывают усилия подгибки, а к остальным элементам - изгибающие моменты и уравновешивают эти изгибающие моменты и формоизменяющие моменты, возникающие при подгибке плоских элементов различной ширины на различные углы, приложением по крайней мере в одном из технологических формующих переходов поперечного сжимающего усилия к одному из элементов профиля, отличающийся тем, что поперечное сжимающее усилие прикладывают к крайней изогнутой части полки профиля перпендикулярно к ее торцу, а плоскую часть полки профиля, которой принадлежат крайний изогнутый элемент, во всех технологических формующих переходах выдерживают в плоскости формовки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6