Как интенсивный деформационный метод профилирования помогает сократить длину машин.
Чем длиннее, тем лучше», — скажет практически любой, когда вы спросите о конструкции профилегибочного станка.
Имея более чем достаточное количество профилегибочных станций, можно поэтапно делать любой профиль без напряжения, волн и ряби. Однако каждый дополнительный фут машины связан не только со стоимостью машины и условиями доставки, но и с растущими требованиями к пространству мастерской, требованиям к мощности, погрузочно-разгрузочному весу и недостатку мобильности.
Интенсивный метод профилировочного проектирования помогает нам строить небольшие машины с лучшим бюджетом, сроками и дает возможность малому бизнесу делать то, что раньше могли себе позволить только большие парни.
Ниже приведены некоторые инженерные примеры:
В качестве образца использовалась обычная 1.5-дюймовая кровельная панель с двойным стоячим фальцем.
(Рис. 1) Чертеж профиля стоячего фальца 1.5 дюйма.
Чтобы показать разницу, ролики были разработаны для этого профиля за семь проходов с использованием метода регулярной прокатки (RR) и метода интенсивной деформации (ID).
В конструкции RR изгибы идут последовательно один за другим, начиная от края к центру материала (см. рис. 2).
(Рис. 2) Потокообразующий цветок для RR метод проектирования формообразования.
Подрытый метод ID формирует несколько изгибов на каждом проходе (см. рис. 3).
(Рис. 3) Цветок Flow-forming для метода проектирования Intensive Roll-Forming.
В качестве сырья мы используем сталь 24 калибра ASTM A653-96.
Предел прочности при растяжении 210 МПа, коэффициент Пуассона 0.3, предел текучести 350 МПа, модуль упрочнения в пластической области 587 МПа. Моделирование процесса деформирования проводилось в программе Ls-Dyna.
Моделирование рабочего инструмента моделировало только рабочую поверхность калиброванных валков. При этом привод имеет только нижние ролики, а верхние не движимы. При моделировании подающие ролики используются в качестве первого прохода без лент, поэтому в модели присутствует восемь клетей.
(РИС 4А) Общий вид.
(РИС 4Б) Потеря устойчивости левого края.
(Рис. 4C) Потеря устойчивости правого края.
Форма материала в сформированном состоянии в процессе формования показана на рисунке 4а, верхние ролики были скрыты. Результаты моделирования демонстрируют потерю устойчивости на обоих краях заготовки. На рис. 4b показано образование ряби на левом краю между четвертым и пятым проходами. На рисунке 4c показано образование излома на правом краю, когда заготовка проходит между шестью и семью проходами.
На этих рисунках показано формованное состояние материала в процессе формовки по методу RR.
На рис. 5 показаны значения эквивалентных напряжений по теории Мизеса. Из рисунка видно, что наибольшие эквивалентные напряжения возникают по краям заготовки и их значения составляют 367 МПа, что выше предела текучести, равного 350 МПа. Это означает, что в местах с наибольшими значениями эквивалентных напряжений будут возникать пластические деформации, в результате чего края материала будут вытягиваться в продольном направлении, образуя гофрированные дефекты вдоль показанной кромки, изображенной на рисунке 4.
(рис. 5) Эквивалентные напряжения в заготовке при штамповке по традиционной схеме.
На рис. 6 показаны значения продольных напряжений. На рисунке видно, что наибольшие продольные растягивающие напряжения действуют в кромках заготовки при ее прохождении через второй и третий проходы.
(Рис. 6) Продольные напряжения в заготовке в процессе формообразования по методу RR.
На рис. 7 показаны значения деформации в продольном направлении. Наибольшие значения деформации достигают 2 процентов. Такое значение выше предела упругости, поэтому в заготовке появятся остаточные деформации, которые впоследствии приведут к нежелательной деформации кромки в виде ряби.
(
Рис 7) Продольные деформации в заготовке в процессе штамповки по методу RR.
На рис. 8 показано изменение толщины заготовки в процессе формовки. На рисунке видно, что величина наибольшего утончения составляет около 3 процентов. Принимая во внимание значение толщины заготовки, равное 0236 дюйма (калибр 24 или 0.6 мм), абсолютное значение утонения составляет 0.000708 дюйма.
(Рис. 8) Изменение толщины заготовки в процессе штамповки по методу RR.
Теперь такое же исследование было проведено для метода формирования внутреннего диаметра. Та же толщина, материал, профиль и желание сделать все хорошо за семь проходов.
На рисунках 9а показан результат профилирования методом внутреннего профилирования, при этом не видно деформации краев, ряби или волн. А два других рисунка 9b и 9c показывают, почему это работает. На фотографиях показана заготовка в процессе профилирования методом ID.
(Рис) 9 – Общий вид.
(рис.) 9b – правый край.
(рис.) 9c – Изометрический вид.
На рисунке 10 приведены значения эквивалентных напряжений, наибольшее значение которых составляет 353 МПа, что несколько выше предела упругости (350 МПа), в результате чего растягивающие усилия пластической деформации в кромках будут малы и, скорее всего, не будут иметь крена. дефекты формирования на краях профиля будут видны.
(Рис. 10) Эквивалентные напряжения в заготовке при прокатке методом интенсивного деформирования.
На рисунке 11 показаны значения растягивающих напряжений, максимальные значения которых достигают 367 МПа, что на ~10 МПа ниже, чем при традиционном методе прокатки.
(Рис. 11) Продольные напряжения в заготовке при прокатке методом интенсивного деформирования.
На рисунках 12 и 13 показано, как изменяется величина растягивающего напряжения металлической частицы, расположенной на левом и правом краях заготовки соответственно, при движении заготовки через профилировочные клети. Красным цветом показано напряжение при прокатке по RR, а синим — по внутреннему диаметру. Вертикальные штрихпунктирные линии указывают положение осевых плоскостей.
(Рис. 12) Растягивающие напряжения в левой кромке заготовки.
(Рис. 13) Растягивающие напряжения в правой кромке заготовки.
Значения продольных деформаций в заготовке при прокатке методом интенсивного деформирования представлены на рисунке 14.
Наибольшие значения деформаций составляют около 0.7 процента, что примерно на 2 процента меньше, чем при профилировании традиционным способом.
Наибольшее изменение толщины заготовки при прокатке методом ВД (рис. 15) составляет 1.4 процента, что по абсолютной величине составляет 0.00033”.
Приведенное простое математическое моделирование показывает, что при использовании только одного метода можно реализовать конструкцию профилирования хорошего качества до 30 процентов с меньшим количеством проходов. При этом, комбинируя несколько методов, можно повысить эффективность до 40 процентов.
В заключение можно сказать, что конструкция профилирования развивается, и есть более интересные решения, которые уже реализованы в отрасли и наверняка еще впереди. Следуя требованиям клиентов, рациональным соображениям и разработке материалов, мы будем разрабатывать более совершенные машины — меньшего размера, более энергоэффективные, более быстрые, более автоматизированные и соответствующие требованиям рынка. Нет причин бояться новых технологий; победители всегда на переднем крае. РФ
(рис. 14) Продольные деформации в заготовке в процессе прокатки методом ИД.
(рис. 15) Изменение толщины материала в процессе прокатки методом ИД.
Для получения дополнительной информации об этих методах, методах профилирования или оборудовании посетите сайт www.stangroup.us или позвоните по телефону 570-404-6968.
