Наскільки інтенсивний деформаційний прокатний метод сприяє зменшенню довжини верстатів.
Чим довше, тим краще», — скаже кожен, коли ви запитаєте про конструкцію прокатної машини.
Маючи більш ніж достатню кількість прокатних станцій, ви можете поступово виготовляти будь-який профіль без напружень, хвиль і брижів. Однак кожна додаткова нога машини стосується не лише вартості машини та умов доставки, а й зростаючих вимог до простору майстерні, вимог до потужності, ваги та недостатньої мобільності.
Інтенсивний метод прокатного проектування допомагає нам будувати невеликі машини з кращими бюджетами, термінами і дає можливість малому бізнесу робити те, що раніше могли собі дозволити тільки великі хлопці.
Нижче наведено кілька інженерних прикладів:
Як зразок була використана звичайна 1.5-дюймова панель даху з подвійним фальцем.
(PIC 1) Креслення профілю стоячого шва 1.5 дюйма.
Щоб продемонструвати різницю, ролики були розроблені для цього профілю за сім проходів за допомогою методу звичайного прокатного формування (RR) та методу інтенсивної деформації (ID).
У конструкції RR вигини йдуть послідовно один за одним, починаючи від краю до центру матеріалу (див. малюнок 2).
(PIC 2) Потокоформуюча квітка для методу проектування формування RR.
Підривний метод ID утворює кілька вигинів на кожному проході (див. малюнок 3).
(PIC 3) Поточна квітка для методу інтенсивного валкового формування.
В якості сировини ми використовуємо сталь 24 калібру ASTM A653-96.
Міцність на розрив — 210 МПа, коефіцієнт Пуассона — 0.3, межа плинності — 350 МПа, модуль твердіння в області пластичності — 587 МПа. Моделювання процесу деформації проводилось у програмі Ls-Dyna.
Моделювання робочого інструменту лише моделювало робочу поверхню каліброваних роликів. При цьому в приводі є тільки нижні ролики, а верхні не приводять в рух. При моделюванні подавальні ролики використовуються як перший прохід без смуг, тому в моделі присутні вісім підставок.
(PIC 4A) Загальний вигляд.
(PIC 4B) Втрата стійкості лівого краю.
(PIC 4C) Втрата стійкості правого краю.
Форма матеріалу в сформованому стані під час процесу формування показана на малюнку 4а, верхні ролики були приховані. Результати моделювання демонструють втрату стійкості на обох краях заготовки. На малюнку 4b показано утворення брижі на лівому краю між чотирма та п'ятьма проходами. На малюнку 4в показано утворення згину на правому краю, коли заготовка проходить між шістьма та сімома проходами.
Ці зображення показують сформований стан матеріалу в процесі формування за методом RR.
На малюнку 5 наведені значення еквівалентних напружень за теорією Мізеса. З малюнка видно, що найбільші еквівалентні напруження виникають на краях заготовки і її значення становлять 367 МПа, що вище межі текучості, яка становить 350 МПа. Це означає, що в місцях з найбільшими значеннями еквівалентних напружень виникнуть пластичні деформації, і в результаті краї матеріалу витягнуться в поздовжньому напрямку, утворюючи брижі по краю, показаному на малюнку 4.
(PIC 5) Еквівалентні напруження в заготовці в процесі формування за загальноприйнятою схемою.
На малюнку 6 наведені значення поздовжніх напружень. На малюнку видно, що найбільші поздовжні розтягуючі напруження діють в краях заготовки при її проходженні через другий і третій проходи.
(PIC 6) Поздовжні напруження в заготовці в процесі формування за методом RR.
На малюнку 7 показані значення деформації в поздовжньому напрямку. Найбільші значення деформації досягають 2 відсотків. Таке значення вище межі пружності, тому в заготовці з’являться залишкові деформації, які згодом призведуть до небажаної деформації кромки у вигляді брижі.
(
PIC 7) Поздовжні деформації заготовки в процесі формування за методом RR.
На малюнку 8 показано зміни товщини заготовки в процесі формування. На малюнку видно, що значення найбільшого проріджування становить близько 3 відсотків. Враховуючи значення товщини заготовки, що дорівнює 0236” (24 калібру або 0.6 мм), абсолютне значення витончення становить 0.000708”.
(PIC 8) Зміна товщини заготовки в процесі формування, згідно з методом RR.
Тепер те саме дослідження було проведено для методу ID валкового формування. Така ж товщина, матеріал, профіль і бажання зробити це добре за сім проходів.
На малюнку 9а показаний результат прокатного формування методом ID валкового формування, при цьому не видно деформації краю, брижі або хвиль. І два інших зображення 9b і 9c показують, чому це працює. На малюнках зображено заготовку в процесі формування прокату методом ID.
(PIC) 9 – Загальний вигляд.
(PIC) 9b – Правий край.
(PIC) 9c – Ізометричний вигляд.
На малюнку 10 показані значення еквівалентних напружень, найбільше значення становить 353 МПа, що трохи вище межі пружності (350 МПа), і як наслідок, сили розтягу пластичної деформації в краях будуть малі і, швидше за все, крену не буде. на краях профілю будуть помітні утворювальні дефекти.
(PIC 10) Еквівалентні напруження в заготовці під час формування прокату методом інтенсивного деформування.
На малюнку 11 показані значення розтягуючих напружень, найвищі значення досягають 367 МПа, що на ~10 МПа нижче, ніж традиційним методом валкового формування.
(PIC 11) Поздовжні напруження в заготовці під час формування прокату методом інтенсивного деформування.
На малюнках 12 і 13 показано, як змінюється значення розтягуючого напруження металевої частинки, розташованої на лівому і правому краях заготовки відповідно, при русі заготовки через прокатні кліті. Червоний колір показує напругу для формування валків за RR, а синій для ID. Вертикальні пунктирно-штрихові лінії позначають положення осьових площин.
(PIC 12) Напруги розтягування в лівому краю заготовки.
(PIC 13) Напруги розтягування в правому краю заготовки.
Значення поздовжніх деформацій заготовки при прокатному формуванні методом інтенсивного деформування показано на малюнку 14.
Найбільші значення деформацій становлять близько 0.7 відсотка, що приблизно на 2 відсотки менше, ніж при прокатному формуванні традиційним способом.
Найбільша зміна товщини заготовки при прокатному формуванні за методом ІД (Малюнок 15) становить 1.4 відсотка, що за абсолютним значенням становить 0.00033”.
Показане просте математичне моделювання показує, що за допомогою лише одного методу можна встановити хорошу якість валкового формування до 30 відсотків з меншою кількістю проходів. У той же час, поєднуючи кілька методів, він може бути ефективнішим до 40 відсотків.
Підсумовуючи, конструкція валкового формування розвивається, і є ще цікавіші рішення, які вже втілилися в індустрію і, безсумнівно, попереду. Дотримуючись вимог клієнтів, раціональних міркувань і розробки матеріалів, ми розробимо кращі машини — менші, енергоефективніші, швидші, більш автоматизовані та залежно від вимог ринку. Немає причин боятися нових технологій; переможці завжди на передньому краї. РФ
(PIC 14) Поздовжні деформації заготовки в процесі прокатного формування методом ІД.
(PIC 15) Зміна товщини матеріалу в процесі прокатного формування методом ІД.
Для отримання додаткової інформації про ці методи, методи або обладнання для формування рулонів, будь ласка, відвідайте www.stangroup.us або зв’яжіться з 570-404-6968.
