Удлинение металла при вальцовке
Обновлено: 21.09.2024
Как я и обещал в комментариях к статье «Расчет усилия листогиба», сегодня поговорим о расчете длины развертки детали, согнутой из листового металла. Конечно, процессу гибки подвергают не только детали из листов. Гнут детали круглого и.
. квадратного сечений, гнут и все прокатные профили – уголки, швеллеры, двутавры, трубы. Однако холодная гибка деталей из листового металлопроката, безусловно, является наиболее распространенной.
Для обеспечения минимальных радиусов, детали перед гибкой иногда нагревают. При этом повышается пластичность материала. Используя гибку с калибрующим ударом, добиваются того, что внутренний радиус детали становится абсолютно равным радиусу пуансона. При свободной V-образной гибке на листогибе внутренний радиус получается на практике больше радиуса пуансона. Чем более у материала детали ярко выражены пружинные свойства, тем более отличаются друг от друга внутренний радиус детали и радиус пуансона.
На рисунке, представленном ниже, изображен согнутый из листа толщиной s и шириной b уголок. Необходимо найти длину развертки.
Расчет развертки выполним в программе MS Excel.
В чертеже детали заданы: величина внутреннего радиуса R , угол a и длина прямолинейных участков L1 и L2 . Вроде все просто – элементарная геометрия и арифметика. В процессе изгиба заготовки происходит пластическая деформация материала. Наружные (относительно пуансона) волокна металла растягиваются, а внутренние сжимаются. В середине сечения – нейтральная поверхность…
Но вся проблема в том, что нейтральный слой располагается не в середине сечения металла! Для справки: нейтральный слой – поверхность расположения условных волокон металла, не растягивающихся и не сжимающихся при изгибе. Более того – эта поверхность (вроде как) не является поверхностью кругового цилиндра. Некоторые источники предполагают, что это параболический цилиндр…
Я более склонен доверять классическим теориям. Для сечения прямоугольной формы по классическому сопромату нейтральный слой располагается на поверхности кругового цилиндра с радиусом r .
r = s /ln(1+ s / R )
На базе этой формулы и создана программа расчета развертки листовых деталей из сталей марок Ст3 и 10…20 в Excel.
В ячейках со светло-зеленой и бирюзовой заливкой пишем исходные данные. В ячейке со светло-желтой заливкой считываем результат расчета.
1. Записываем толщину листовой заготовки s в миллиметрах
в ячейку D 3 : 5,0
2. Длину первого прямого участка L1 в миллиметрах вводим
в ячейку D 4 : 40,0
3. Внутренний радиус сгиба первого участка R1 в миллиметрах записываем
в ячейку D 5 : 5,0
4. Угол сгиба первого участка a1 в градусах пишем
в ячейку D 6 : 90,0
5. Длину второго прямого участка детали L2 в миллиметрах вводим
в ячейку D 7 : 40,0
6. Все, результат расчета — длина развертки детали L в миллиметрах
в ячейке D 17 : =D4+ЕСЛИ(D5=0;0;ПИ()/180*D6*D3/LN ((D5+D3)/D5))+ +D7+ЕСЛИ(D8=0;0;ПИ()/180*D9*D3/LN ((D8+D3)/D8))+D10+ +ЕСЛИ(D11=0;0;ПИ()/180*D12*D3/LN ((D11+D3)/D11))+D13+ +ЕСЛИ(D14=0;0;ПИ()/180*D15*D3/LN ((D14+D3)/D14))+D16 =91.33
L = ∑( Li +3.14/180* ai * s /ln(( Ri + s )/ Ri )+ L(i +1) )
Используя предложенную программу, можно рассчитать длину развертки для деталей с одним сгибом – уголков, с двумя сгибами – швеллеров и Z-профилей, с тремя и четырьмя сгибами. Если необходимо выполнить расчет развертки детали с большим числом сгибов, то программу очень легко доработать, расширив возможности.
Важным преимуществом предложенной программы (в отличие от многих аналогичных) является возможность задания на каждом шаге различных углов и радиусов гибки.
А «правильные» ли результаты выдает программа? Давайте, сравним полученный результат с результатами расчетов по методике изложенной в «Справочнике конструктора-машиностроителя» В.И. Анурьева и в «Справочнике конструктора штампов» Л.И. Рудмана. Причем в расчет возьмем только криволинейный участок, так как прямолинейные участки все, надеюсь, считают одинаково.
Проверим рассмотренный выше пример.
«По программе» : 11,33 мм – 100,0%
«По Анурьеву» : 10,60 мм – 93,6%
«По Рудману» : 11,20 мм – 98,9%
Увеличим в нашем примере радиус гибки R1 в два раза — до 10 мм. Еще раз произведем расчет по трем методикам.
«По программе» : 19,37 мм – 100,0%
«По Анурьеву» : 18,65 мм – 96,3%
«По Рудману» : 19,30 мм – 99,6%
Таким образом, предложенная методика расчетов выдает результаты на 0,4%…1,1% больше, чем «по Рудману» и на 6.4%…3,7% больше, чем «по Анурьеву». Понятно, что погрешность существенно уменьшится, когда мы добавим прямолинейные участки.
«По программе» : 99,37 мм – 100,0%
«По Анурьеву» : 98,65 мм – 99,3%
«По Рудману» : 99,30 мм – 99,9%
Возможно Рудман составлял свои таблицы по этой же формуле, которую использую я, но с погрешностью логарифмической линейки… Конечно, сегодня «на дворе» двадцать первый век, и рыскать по таблицам как-то не с руки!
В заключение добавлю «ложку дегтя». Длина развертки — это очень важный и «тонкий» момент! Если конструктор гнутой детали (особенно высокоточной (0,1 мм)) надеется расчетом точно и с первого раза определить ее, то он зря надеется. На практике в процесс гибки вмешается масса факторов – направление проката, допуск на толщину металла, утонение сечения в месте изгиба, «трапециевидность сечения», температура материала и оснастки, наличие или отсутствие смазки в зоне гибки, настроение гибщика… Короче, если партия деталей большая и дорого стоит – уточните практическими опытами длину развертки на нескольких образцах. И только после получения годной детали рубите заготовки на всю партию. А для изготовления заготовок для этих образцов, точности, которую обеспечивает программа расчета развертки, хватит с лихвой!
Программы расчета «по Анурьеву» и «по Рудману» в Excel можете найти в Сети.
Жду ваших комментариев, коллеги.
Для УВАЖАЮЩИХ труд автора — скачать файл можно ПОСЛЕ ПОДПИСКИ НА АНОНСЫ СТАТЕЙ (подписная форма — чуть ниже и наверху страницы).
ВАЛЬЦОВКА
Вальцовка является одним из видов гибки, при которой деформируется весь объем заготовки. Вальцовкой изготавливают трубы, обечайки, полуобечайки, конуса, кольца, бандажи и другие детали, имеющие постоянный радиус по всей длине изгиба.
Операцию вальцевания выполняют главным образом в холодном состоянии, реже – в горячем. Гибку в холодном состоянии проводят до пределов, не вызывающих явления наклепа и роста зерна в результате рекристаллизации. Гибка является пластической деформацией металла путем непрерывного перемещения заготовки – это обработка давлением между валками при напряжении более предела текучести. Относительное удлинение d любого растянутого волокна, расположенного на расстоянии z от нейтральной поверхности будет равно:
где R – радиус гибки нейтральной линии, мм.
Для наружного волокна z = 0,5 S и или , где S – толщина материала, мм.
Руководствуясь недопустимостью критических деформаций, при холодной гибке для низкоуглеродистых сталей принимают d = 2 % и тогда R = 25 S. При R ≥ 25 S применяют гибку в холодном состоянии, а при R < 25 S – в горячем состоянии с последующим отжигом или отпуском. Для углеродистых конструкционных сталей d = (3,0–4,5) %. В зависимости от марок сталей и их свойств величину d следует определять экспериментально.
Гибку в горячем состоянии производят, когда мощность оборудования недостаточна для изгиба требуемой толщины и когда продольные стыки листов из высоколегированных и нержавеющих сталей, соединяются электрошлаковой сваркой, требующей последующего отжига или нормализации.
В горячем состоянии независимо от диаметра и толщины стенки гнутся обечайки, изготовляемые из сталей марок: 12ХМ, 12ХМФ, 15Х5, 15Х5М, 15Х5ВФ, 12Х8ВФ или из двухслойных сталей с основным слоем из стали марки 12МХ, когда теплообработка плоских заготовок после сварки совмещается с нагревом под гибку. Заготовки под гибку для углеродистых сталей следует нагревать до температуры 930–950°С, а для легированных сталей 15Х5М, 12МХ, 12ХМФ, 12Х13, 12Х18Н10Т и др. – до температуры окалинообразования, если нет других требований по термообработке. Длительность нагрева заготовки под горячую гибку составляет 1 мин. на 1 мм толщины. Заканчивать горячую гибку следует при температуре не ниже 600°С, а для легированных и нержавеющих сталей не ниже 700–750°С, гарантирующих отсутствие трещин и ухудшения физико-механических свойств при гибке.
Вальцовку производят на гибочных машинах, горизонтальных трех- и четырехвалковых вальцах, а также на вертикальных гибочных вальцах.
В качестве инструмента используют гибочные плиты и валки. Радиус гибки изменяется в зависимости от взаимного расположения гибочного и опорного инструментов.
Для вальцовки труб или обечаек малых диаметров применяют гибочные машины с поворотной траверсой.
Гибочной машиной служит кромкогибочный станок, в котором установлен опорный валок. Диаметр опорного валка меньше внутреннего диаметра заготовки. Во время работы подвижная траверса вращается вокруг валка, прижимая к нему изгибаемый материал. Ввиду того, что движение траверсы ограничено, гибку цилиндрических обечаек приходится производить за 2–3 хода.
Отечественные и ряд зарубежных заводов и фирм выпускают несколько типов валковых листогибочных машин, в том числе и с программным управлением. Диапазон толщин обрабатываемых листов от 1 до 100 мм.
Гибка металла на вальцах
За последнее время ко мне было несколько обращений от читателей блога за помощью в решении одной и той же задачи: как при работе на трехвалковых листогибочных вальцах и профилегибах определить окончательное местоположение среднего ролика (валка).
. относительно положения крайних роликов (валков), которое обеспечит гибку (вальцовку) заготовки с определенным заданным необходимым радиусом? Ответ на этот вопрос позволит повысить производительность труда при гибке металла за счет уменьшения количества прогонов заготовки до момента получения годной детали.
В этой статье вы найдете теоретическое решение поставленной задачи. Сразу оговорюсь – на практике я этот расчет не применял и, соответственно, не проверял результативность предлагаемого метода. Однако я уверен, что в определенных случаях гибка металла может быть выполнена гораздо быстрее при использовании этой методики, чем обычно.
Чаще всего в обычной практике окончательное местоположение подвижного центрального ролика (валка) и количество проходов до получения годной детали определяется «методом тыка». После длительной (или не очень) отработки технологического процесса на пробной детали определяют координату положения центрального ролика (валка), которую и используют при дальнейших перенастройках вальцев, изготавливая партию этих деталей.
Метод удобен, прост и хорош при значительном количестве одинаковых деталей – то есть при серийном производстве. При единичном или «очень мелкосерийном» производстве, когда необходимо гнуть разные профили или листы разной толщины разными радиусами, потери времени на настройку «методом тыка» становятся катастрофически огромными. Особенно эти потери заметны при гибке длинных (8…11м) заготовок! Пока сделаешь проход…, пока проведешь замеры…, пока перестроишь положение ролика (валка)… — и все сначала! И так десяток раз.
Расчет в Excel местоположения подвижного среднего ролика.
Запускаем программу MS Excel или программу OOo Calc, и начинаем работу!
С общими правилами форматирования электронных таблиц, которые применяются в статьях блога, можно ознакомиться здесь .
Прежде всего, хочу заметить, что листогибочные вальцы и профилегибы разных моделей могут иметь подвижные крайние ролики (валки), а могут — подвижный средний ролик (валок). Однако для нашей задачи это не имеет принципиального значения.
На рисунке, расположенном ниже изображена расчетная схема к задаче.
Вальцуемая деталь в начале процесса лежит на двух крайних роликах (валках), имеющих диаметр D . Средний ролик (валок) диаметром d подводится до касания с верхом заготовки. Далее средний ролик (валок) опускается вниз на расстояние равное расчетному размеру H , включается привод вращения роликов, заготовка прокатывается, производится гибка металла, и на выходе получается деталь с заданным радиусом изгиба R ! Осталось дело за малым – правильно, быстро и точно научиться рассчитывать размер H . Этим и займемся.
Исходные данные:
1. Диаметр подвижного верхнего ролика (валка) /справочно/ d в мм записываем
в ячейку D3: 120
2. Диаметр опорных с приводом вращения крайних роликов (валков) D в мм пишем
в ячейку D4: 150
3. Расстояние между осями опорных крайних роликов (валков) A в мм вводим
в ячейку D5: 500
4. Высоту сечения детали h в мм заносим
в ячейку D6: 36
5. Внутренний радиус изгиба детали по чертежу R в мм заносим
в ячейку D7: 600
Расчеты и действия:
6. Вычисляем расчетную вертикальную подачу верхнего ролика (валка) Hрасч в мм без учета пружинения
в ячейке D9: =D4/2+D6+D7- ((D4/2+D6+D7)^2- (D5/2)^2)^(½) =45,4
Hрасч = D /2+ h + R — (( D /2+ h + R )^2- ( A /2)^2)^(½)
7. Настраиваем вальцы на этот размер Hрасч и делаем первый прогон заготовки. Измеряем или высчитываем по хорде и высоте сегмента получившийся в результате внутренний радиус, который обозначим R0 и записываем полученное значение в мм
в ячейку D10: 655
8. Вычисляем какой должна была бы быть расчетная теоретическая вертикальная подача верхнего ролика (валка) H0расч в мм для изготовления детали с радиусом R0 без учета пружинения
в ячейке D11: =D4/2+D6+D10- ((D4/2+D6+D10)^2- (D5/2)^2)^(½) =41,9
H0расч = D /2+ h + R0 — (( D /2+ h + R0 )^2- ( A /2)^2)^(½)
9. Но деталь с внутренним радиусом изгиба R0 получилась при опущенном верхнем валке на размер Hрасч, а не H0расч. Считаем поправку на обратное пружинение x в мм
в ячейке D12: =D9-D11 =3,5
x = Hрасч — H0расч
10. Так как радиусы R и R0 имеют близкие размеры, то можно с достаточной степенью точности принять эту же величину поправки x для определения окончательного фактического расстояния H , на которое необходимо подать вниз верхний ролик (валок) для получения на вальцованной детали внутреннего радиуса R .
Вычисляем окончательную расчетную вертикальную подачу верхнего ролика (валка) H в мм c учетом пружинения
в ячейке D13: =D9+D12 =48,9
H = Hрасч+ x
Задача решена! Первая деталь из партии изготовлена за 2 прохода! Найдено местоположение среднего ролика (валка).
Особенности и проблемы гибки металла на вальцах.
Да, как было бы всё красиво и просто – надавил, прогнал – деталь готова, но есть несколько «но»…
1. При вальцовке деталей с малыми радиусами в целом ряде случаев нельзя получить необходимый радиус R за один проход по причине возможности возникновения деформаций, гофр и надрывов в верхних (сжимаемых) и нижних (растягиваемых) слоях сечения заготовки. В таких случаях назначение технологом нескольких проходов обусловлено технологической особенностью конкретной детали. И это не исключительные случаи, а весьма распространенные!
2. Одномоментная без прокаток подача среднего ролика (валка) на большое расстояние H может быть недопустимой из-за возникновения значительных усилий, перегружающих сверх допустимой нормы механизм вертикального перемещения вальцев. Это может вызвать поломку станка. В аналогичной ситуации перегрузки при этом оказаться может и привод вращения роликов (валков)!
3. Концы заготовки, если их предварительно не подогнуть, например, на прессе, останутся прямолинейными участками при гибке на трехвалковых вальцах! Длина прямолинейных участков L чуть больше половины расстояния между нижними роликами А /2.
4. При движении среднего ролика (валка) вниз в сечении заготовки, подверженном изгибу, постепенно нарастают нормальные напряжения, которые вызывают вначале пружинную деформацию. Как только напряжения в крайних верхних и нижних волокнах сечения достигнут предела текучести материала детали σт , начнется пластическая деформация – то есть начнется процесс гибки. Если средний ролик (валок) отвести обратно вверх до начала возникновения пластической деформации, то заготовка отпружинит следом и сохранит свое первоначальное прямолинейное состояние! Именно эффект обратного пружинения вынуждает увеличить размер вертикальной подачи Hрасч на величину x , так как участки заготовки отпружинивают и частично распрямляются, выходя из зоны гибки, расположенной между роликами (валками).
Мы нашли эту поправку x опытным путем. Обратное пружинение или остаточную кривизну детали можно рассчитать, но это непростая задача. Кроме величины предела текучести материала σт значимую роль при решении этого вопроса играет момент сопротивления изгибу поперечного сечения вальцуемого элемента Wx . А так как часто профили особенно из алюминиевых сплавов имеют весьма замысловатое поперечное сечение, то расчет момента сопротивления Wx выливается в отдельную непростую задачу. К тому же и фактическое значение предела текучести σт часто значительно колеблется даже у образцов, вырезанных для испытаний из одного и того же листа или одного и того же куска профиля.
В предложенной методике сделана попытка уйти от определения обратного пружинения «методом научного тыка». Для пластичных материалов, например алюминиевых сплавов, значение x будет очень небольшим. Для сталей – в зависимости от марки, конечно, немного больше.
Вопросы, касающиеся гибки металла, рассматриваются так же в целом ряде весьма популярных у читателей этого блога статей: «Расчет усилия листогиба», «Расчет длины развертки», «Изготовление гнутого швеллера», «Всё о гнутом швеллере», «Всё о гнутом уголке».
Для получения информации о новых статьях и для скачивания рабочих файлов программ прошу Вас подписаться на анонсы в окне, расположенном в конце каждой статьи или в окне вверху страницы.
Не забывайте подтвердить подписку кликом по ссылке в письме, которое тут же придет к вам на указанную почту (может прийти в папку «Спам»).
Прошу уважающих труд автора скачивать файл с расчетом после подписки на анонсы статей!
Ссылка на скачивание файла: raschet-mestopolozheniia-rolika (xls 32,0KB).
Вальцовка листового металла
В одной из статей блога два с половиной года назад была затронута тема расчета геометрии деталей, получающихся в процессе вальцовки. В этой публикации речь пойдет об определении усилий, возникающих при вальцовке листового металла. Тема интересная.
. и важная не только для специалистов эксплуатирующих листогибочные вальцы, но и для всех, кто, так или иначе, связан с процессом гибки на листогибочных и обычных прессах.
Во всех расчетных формулах для определения усилия гибки листов в качестве одних из главных определяющих параметров фигурируют или предел прочности, или предел текучести металла листовой заготовки. Известно, что в процессе изгиба область, подверженная деформации, упрочняется. Но на сколько? Иногда это упрочнение учитывают повышающим предел текучести постоянным коэффициентом, как, например, в статье о V-образной гибке. В программе, представленной в этой статье, повышение прочности будет определено и учтено аналитически по расчетной кривой деформационного упрочнения.
В паспортах листогибочных валковых машин в последнее время обычно указывается максимальная ширина и толщина изгибаемой листовой заготовки из стали С255 и наименьший радиус вальцовки. А на практике постоянно возникает вопрос – «потянут» ли вальцы менее широкий, но более толстый лист, да еще, возможно, и из другой марки стали? Вопрос не праздный – ошибка может привести к поломке станка и дорогостоящему последующему ремонту.
Включаем MS Excel и начинаем рассмотрение решения озвученной задачи на примере вальцовки листового металла на трехвалковой листогибочной машине.
Расчет в Excel моментов и сил при вальцовке.
Задача:
Определить возможность гибки и правки обечайки диаметром 1600 мм и длиной 1500 мм из листовой стали С345 (09Г2С) толщиной 18 мм на вальцах марки И2222.
Из паспортных данных машины известно, что на ней можно изготовить обечайку минимальным диаметром 440 мм и длиной 2000 мм из листовой стали С255 (Ст3 сп5) толщиной 16 мм.
Вальцовка листового металла на трехвалковой машине с подвижным в вертикальной плоскости верхним валком показана на схеме, из которой очевидно, что наиболее нагруженным является верхний валок.
Задачу решим следующим образом:
1. Определим в расчете №1 усилие на верхнем валке при гибке и правке обечайки с предельными размерами из паспорта. То есть узнаем возможности листогибочной машины И2222.
2. В расчете №2 вычислим силы, действующие на наиболее нагруженный верхний валок при гибке и правке интересующей нас короткой трубы из стали С345.
3. Сравним значения сил и сделаем выводы.
Расчет №1:
Расчет №2:
Вывод:
Так как усилия на верхнем валке в расчете №2 немного меньше усилий из расчета в Excel №1, то следует вывод: на вальцах И2222 можно изготовить трубу из стали 09Г2С диаметром 1600 мм, длиной 1500 мм с толщиной стенки 18 мм.
Формулы, использованные в расчете:
12. ε т = [σт] / E +0,002
13. m =lg( [σв] / [σт] )/lg( εв / εт )
14. A = [ σв ] /(g* εв m )= [ σт ] /(g* εт m )
15. n = A *2 (2,59- m ) /( E /g *(2+ m ))
16. R о = R + s /2
17. r о = Rо / s
18. R г = Rо /(1+ n * r о (1- m ) )
19. M г =( A * b * s (2+ m ) )/(2 ( m +1) *(2+ m )* Rг m )* g
20. α г =arcsin (( L /2)/( Rг + D /2+ s /2))
21. P г =2* M г /( R г *tg ( αг ))
22. R пр = k ф * Rг
23. M пр =( A * b * s (2+ m ) )/(2 ( m +1) *(2+ m )* Rпр m )* g
24. α пр =arcsin (( L /2)/( Rпр + D /2+ s /2))
25. P пр =2* π * M пр /( R пр *((π- αпр )*tg ( αпр )+1-1/cos ( α пр )))
Заключение.
Расчет в Excel был выполнен без учета веса верхнего валка. Если учесть этот момент, возможности листогибочной машины увеличатся на 2…3%.
Механические свойства сталей в пунктах 4…7 расчета можно найти в ГОСТ 27772-88 ( εт =δ5).
При правке заваренных обечаек изгибающий момент и усилие на верхнем валке возрастают из-за неправильной геометрии подогнутых краев заготовки и усиления сопротивления замкнутого контура.
Коэффициент формы обечайки kф в пункте 11 можно определить по подсказке в примечании к ячейке D13.
Этот коэффициент зависит от способа подгибки краев заготовки:
kф =0,75…0,85 – при вальцовке без подкладного листа с плоскими краями;
kф =0,80…0,90 — при вальцовке без подкладного листа по радиусу;
kф =0,85…0,95 — при вальцовке с подкладным листом:
kф =0,95…1,00 – при гибке на прессе в штампе.
В завершении статьи определим коэффициент упрочнения, о котором упоминалось в самом начале, для каждого из рассчитанных выше вариантов.
K1 = Mг1 /( Wx1 * [σт]1 )=37783899/(2000*16 2 /6*245)=1,81
K2 = Mг2 /( Wx2 * [σт]2 )=42658644/(1500*18 2 /6*325)=1,62
С уменьшением радиуса гибки листа логично нарастает упрочнение. Используя параметры кривой деформационного упрочнения, можно более точно определять усилия и при V-образной гибке на листогибочных прессах.
Смею предположить, что при использовании предложенной программы вальцовка листового металла станет для вас более понятной и безопасной.
Прошу уважающих труд автора скачивать файл с расчетной программой после подписки на анонсы статей в окне, расположенном в конце каждой статьи или в окне вверху страницы!
Вальцовка обечаек – как сделать красивые края у цилиндров?
Вальцовка обечаек – важнейший технологический процесс, без которого нельзя даже представить производство цилиндрических деталей. Рассмотрим более подробно его особенности, технологию и используемый инструмент.
1 Терминология и суть вальцовки
В первую очередь необходимо немного разобраться с основными понятиями. Вальцеванием называется обработка металлической заготовки давлением, в результате чего равномерно изменяется ее форма по всей длине. Это неотъемлемый этап производства многих деталей. Проводят такую операцию специальным инструментом – вальцовкой. После подобной обработки получают готовые детали либо заготовки, которые поступают на штамповку.
Обечайка – это конический либо цилиндрический конструкционный элемент. Он может быть выполнен в виде обода, кольца, недлинной трубы или барабана. Используются эти элементы при изготовлении котлов, различных резервуаров, баков, а также в иных металлоконструкциях. Для изготовления обечаек используют цветные, черные металлы и их сплавы.
2 Технология и особенности дефектов
В зависимости от геометрических размеров детали и прочностных характеристик металла вальцовка проводится с подгибом либо без подгиба листа. Также на эти параметры обращают внимание и при выборе оборудования. Изготавливаются обечайки следующих размеров: толщина находится в пределах от 3 до 100 мм, длина элемента 30–3100 мм, а их диаметр по наружной стороне колеблется от 20 до 280 см. Во время такой деформации напряжения в металле достигают своих предельных значений.
Состоит эта операция из двух стадий – гибки и непосредственно вальцовки. Отличие последней – перемещение гибки по всему периметру обрабатываемой детали. При этом сначала металл подвергается упругой, а затем пластической деформации. С уменьшением радиуса загибания будут возрастать усилия, а все из-за увеличения слоя металла, принимающего участие в волочении.
После вальцевания обечаек в металле могут возникнуть внутренние напряжения, которые существуют трех видов. Между отдельными зонами сечения и частями детали появляются зональные. Они наиболее опасны, так как способствуют возникновению различных дефектов, таких как коробление и трещины. Зависят они от градиента температур, возникающего между разными частями детали во время температурного воздействия.
Напряжения второго рода или, как их еще называют, структурные можно наблюдать среди зерен и внутри них. Возникает подобное явление из-за неодинаковых коэффициентов линейного расширения. Кроме того, способствует появлению напряжений второго рода и образование новых фаз различных объемов. Напряжения третьего рода возникают внутри объема нескольких ячеек кристаллической решетки.
Все эти напряжения имеют различную природу образования, при этом одинаковые последствия – искажение кристаллической решетки и возникновение упругих деформаций.
Устранить проблемы можно с помощью термообработки, так как в результате нагрева и охлаждения изменяется характер этих явлений. Например, во время повышения температуры поверхностные слои расширяются, а вот непрогретая сердцевина препятствует подобному. В результате возникают напряжения сжатия. При охлаждении все процессы происходят в обратном порядке. Поверхностные слои имеют меньшую температуру, в отличие от более глубоких, и подвержены напряжениям растяжения. После окончательного охлаждения температура выравнивается во всем объеме металла, но это вовсе не означает, что эти явления будут устранены. В детали могут сохраниться еще некоторые напряжения, они называются остаточными.
Чем еще полезна термическая обработка, такая как отпуск? Особенно потребность в ней испытывают закаленные стали, которым свойственно структурно-напряженное состояние. После повышения температуры материал становится более пластичным. С увеличением температуры должна быть более длительной и сама операция. При этом снимаются напряжения в большей степени.
3 Что справится с вальцеванием обечаек?
Вальцевание цилиндрических элементов возможно только при использовании специальных прессов или машин. Ручным способом проводить гибку обечаек недопустимо. Также чтобы получить высококачественную деталь, необходимо строго придерживаться технологии вальцовки обечаек.
Для изготовления этих конструкционных элементов на производстве огромной популярностью пользуются трехвалковые вальцы. Они могут быть как ручными, так и иметь механический либо электрический привод. В основном встречается расположение валков в виде треугольника: один сверху и два снизу. В зависимости от необходимых параметров готовой обечайки различаются диаметры валков. Отличаются они еще и длиной вальцевания, она может быть как 340, так и 2000 мм.
Естественно, на электрическом оборудовании работать значительно проще, однако и его стоимость на порядок выше, поэтому если в ваши планы не входит постоянное производство обечаек, то приобретать столь дорогостоящие машины нет смысла. Еще существуют устройства с одним плавающим валком. В этом случае вальцовка будет относительно этого элемента, который служит оправкой для получения обечаек заданного диаметра. Главный недостаток таких машин – необходимость постоянно перенастраивать и сменять рабочий инструмент, если нужно получить деталь иного размера.
Читайте также: