способ изготовления гнутых профилей замкнутого и полузамкнутого сечений

Формула изобретения

Способ изготовления гнутых профилей замкнутого и полузамкнутого сечения путем многопереходной гибки полосовой заготовки в валках, включающий свободную гибку полок и боковых стенок в предчистовых технологических переходах, отличающийся тем, что по крайней мере в одном предчистовом технологическом переходе одновременно со свободной гибкой полок и боковых стенок к местам изгиба между полками и боковыми стенками в направлении, параллельном плоскости формовки и проходящем через центры указанных мест изгиба, прикладывают дополнительные усилия, подгибающие боковые стенки.

Описание изобретения к патенту

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 сельхозмашиностроении.

В качестве одного из аналогов выбран способ формовки профилей с элементами двойной толщины, а также закрытых и полузакрытых, реализованный на профилегибочном стане (см. а.с. N 888554, кл. B 21 D 5/06), на котором, с целью улучшения качества профилей и уменьшения энергозатрат, оси верхних валков в клетях, начиная от клети с калибром максимальной высоты, смещены относительно оси верхних валков предыдущих клетей и вертикальной плоскости на величину, равную высоте этого калибра.

К недостаткам приведенного аналога можно отнести увеличение веса комплекта валков за счет увеличения диаметра формующих валков при необходимости смещения осей верхних валков на величину, равную высоте рассматриваемого калибра и приложение усилий к подгибаемым боковым стенкам только со стороны нижнего валка.

Известен способ изготовления гнутых коробчатых профилей (см.а.с. N 603181, кл. B 21 D 5/06 1981) в соответствии с которым, с целью качественной отформовки мест изгиба, предупреждения потери устойчивости прямолинейных участков профиля и обеспечения стабильного зазора между полками, в последних переходах формообразования профиля его обжимают по наружному контуру, выпрямляют временно изогнутые участки и одновременно сжимают в поперечном направлении кромконаправляющим элементом валка, дополнительно искривляя места изгиба и перемещая на них металл со смежных выпрямляемых участков.

К недостаткам приведенного аналога можно отнести необходимость выполнения дополнительных технологических операций по прогибу прямолинейных элементов профиля с последующим их выпрямлением, дополнительному искривлению мест изгиба, что приводит к дополнительному наклепу металла профиля (повышению предела прочности, текучести и снижению пластичности) и, следовательно, к увеличению энергозатрат при производстве профилей по предлагаемому способу.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является выбранный в качестве прототипа способ изготовления замкнутых прямоугольных и квадратных профилей по одновременной системе калибровки валков (см. Тришевский И. С. Донец Г.В. Мирошниченко В.И. и др. Производство и применение гнутых профилей проката, М. Металлургия, 1975, с.203 208), по которому последовательно подгибаются смыкающиеся полки и боковые стенки, а затем эти элементы профиля одновременно свободной гибкой подгибаются до углов 90^o.

К недостаткам прототипа можно отнести недостаточно высокое качество замкнутых и полузамкнутых гнутых профилей, производимых по предлагаемому способу, ввиду наличия на боковых стенках большого количества царапин, рисок, вмятин. Эти дефекты обусловлены тем, что подгибку боковых стенок профилей производят только за счет приложения усилий к ним со стороны боковых элементов нижнего валка, что требует значительных усилий и, следовательно, увеличение площадей контактов на поверхности боковых стенок, что повышает возможность появления рисок, царапин, вмятин и повышение энергозатрат при производстве профилей по предлагаемому способу.

Целью изобретения является повышение качества профилей путем предупреждения рисок, царапин, вмятин и уменьшения энергозатрат.

Заявленная цель достигается тем, что при многопереходной гибке полосовой заготовки в валках, включающей свободную гибку полок и боковых стенок, по крайней мере в одном предчистовом технологическом переходе одновременно со свободной гибкой полок и боковых стенок к местам изгиба полками и боковыми станками в направлении, параллельном плоскости формовки и проходящем через центры указанных мест изгиба, прикладывают дополнительные подгибающие боковые стенки усилия.

Приложение дополнительных усилий к местам изгиба между полками и боковыми стенками, проходящими через центры указанных мест изгиба, обеспечивает уменьшение величины давления на боковые стенки профиля со стороны боковых элементов калибра нижних валков и уменьшение величины площади контактов боковых стенок профиля с боковыми элементами калибров нижних валков, что обеспечивает повышение качества профилей путем уменьшения возможности появления рисок, их глубины, царапины, вмятин на боковых стенках и уменьшение энергозатрат за счет более равномерного распределения нагрузок между верхним и нижним рабочими валками.

Приложение дополнительного усилия в направлении, проходящем не через центры мест изгиба (эксцентричное приложение усилия), являющиеся одновременно и центрами кривизны, может вызывать уменьшение кривизны (разгиб) мест изгиба или дополнительное продольное сжатие боковых стенок со стороны верхнего валка, что нарушает оптимальный режим формовки профиля путем свободной подгибки элементов профиля, а также по условиях энергозатрат процесса формовки профилей.

По имеющимся у заявителя данным, в известных решениях отсутствуют признаки, сходные с признаками, которые отличают от прототипа заявляемое техническое решение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательный уровень".

Приложение дополнительных усилий, подгибающих боковые стенки, осуществляется крайними элементами калибра верхнего валка, вертикальные плоскости которых располагаются на расстоянии R_н от центров мест изгиба "0". При этом наружные диаметры этих крайних элементов D_p должны быть больше расчетных диаметров центров мест изгиба между боковыми стенками и полками D_o на величину не менее толщины профилируемой полосы (S), т.е.

D_pD_o + S

Проведенный анализ заявляемого способа свидетельствует, что положительный эффект при осуществлении изобретения будет получен благодаря обеспечению более равномерного распределения усилия по высоте подгибаемых боковых стенок формуемого профиля.

На фиг. 1 изображена схема формовки замкнутого профиля согласно заявляемому способу; на фиг. 2 схема приложения дополнительного усилия к месту изгиба между полкой и боковой стенкой.

При изготовлении гнутых профилей замкнутого сечения по заявляемому способу путем переходной гибки полосовой заготовки 1 в валках, включающий свободную гибку полок 2 и боковых стенок 3, по крайней мере в одном из предчистовых технологических переходах к местам изгиба между полками и боковыми стенками 4 в направлении 0₁ O₁, параллельном плоскости формовки 0₂ O₂ и проходящем через центры указанных мест изгиба "0", прикладывают дополнительные подгибающие боковые стенки усилия Р со стороны крайних элементов верхнего валка 5.

Приложение дополнительных усилия Р со стороны верхнего валка 5 к местам изгиба между полками и боковыми стенками 4 и проходящими через центры указанных мест изгиба обеспечивает более равномерное распределение усилий со стороны формующих калибров и, соответственно, уменьшение величины давления на боковые стенки профиля со стороны элементов калибра нижнего валка 6, так как в свободной гибке боковых стенок профиля одновременно с нижним валком участвует и верхний валок.

Кроме того, приложение дополнительных усилий к местам изгиба между полками и боковыми стенками, обеспечивая более равномерное распределение усилий по высоте подгибаемых боковых стенок и уменьшение их абсолютных величин за счет перераспределения усилий между верхним и нижним валком, приводит к уменьшению местных удельных контактных давлений и площади контакта валков с поверхностью боковых стенок профилей, что уменьшает количество и глубину наносимых валком рисок, царапин, глубину вмятин и, соответственно, обеспечивает уменьшение энергозатрат при профилировании замкнутых и полузамкнутых профилей. Так, например, для производства сварного замкнутого профиля 50 35 2,5 мм путем многопереходной гибки полосовой заготовки со свободной гибкой полок и боковых стенок в предчистовых переходах калибровкой валков предусмотрено получение профиля в 13 формующих клетях. Режим подгибки боковых стенок принят следующий: 0^o-0^o-5^o-10^o-20^o-35^o-50^o-60^o-66^o -72^o-80^o-85^o-90^o. В соответствии с предлагаемым техническим решением в 9.12 формующих предчистовых технологических переходах одновременно со свободной гибкой полок и боковых стенок к местам изгиба между полками и боковыми стенками в направлении, параллельном плоскости формовки и проходящих через центры указанных мест изгиба 0₁0₁ прикладываются дополнительные усилия со стороны крайних элементов верхних валков при подгибке боковых стенок. При этом наружные диаметры крайних элементов D_p принимались на 3 мм больше D₀ и составляли соответственно по клетям 427,87; 426,9; 426,02 и 426,09 мм. Это обеспечило повышение качества готового профиля за счет практически отсутствия рисок, царапин, вмятин на боковых стенках профиля.

Согласно данным приведенных опробований по профилегибочных стенках в полупромышленных и промышленных условиях заявляемое изобретение в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами; повышается качество замкнутых и полузамкнутых профилей за счет практически отсутствия на боковых стенках рисок, царапин, а при появлении единичных царапин, рисок значительно меньше их глубина; отсутствуют вмятины на боковых полках; повышается эксплуатационная и коррозионная стойкость профиля за счет уменьшения количества царапин, рисок и их глубины; повышается срок службы валков за счет отсутствия дефектов на подгибаемых боковых стенках, что обеспечивает повышенный износ валков.