Обзор листогибочных машин холодной гибки
Вальцовочные станки холодной гибки используются для гибки и формовки металлических листов в индивидуальные профили посредством постепенного и непрерывного процесса прокатки. Они идеально подходят для массового производства таких деталей, как кровельные панели, стальные стойки, водостоки, дверные панели и т.д. Основные характеристики:
- Сгибает листы толщиной до 3 мм из различных материалов, таких как сталь, алюминий, латунь, медь и т.д.
- Формирование сложных и точных профилей с помощью ряда расположенных роликов
- Непрерывный процесс с регулируемой скоростью для высокой производительности
- Компьютерное управление для автоматической точной формовки
- Компактные размеры, пригодные для заводской интеграции
- Более низкие затраты на оснастку по сравнению с листогибочными прессами и другими методами изготовления
Типы профилегибочных машин для холодного проката
Существует несколько типов машин для холодной вальцовки, обеспечивающих различные уровни гибкости, автоматизации и производительности:
Таблица 1: Типы машин для холодной прокатки
| Тип | Описание |
|---|---|
| Стандартный формирователь рулонов | Базовая машина с неподвижными формующими роликами для непрерывного выпуска одного профиля. Ручная подача материала и отрезание деталей. |
| Формирователь валков с ЧПУ | Компьютерное числовое управление с серводвигателями для автоматической регулировки роликов. Позволяет быстро переключаться между различными предустановленными профилями. |
| Конвейер | Высокопроизводительные валковые формовочные машины, интегрированные с разматывателями, правильными машинами, ножницами и другими поточными процессами для автоматизации массового производства. |
| Формирователь рулонов на заказ | Индивидуальный станок со специальными формующими роликами для профилей собственной разработки. Требуется разработка штампов и оснастки для валков. |
| Портативный формирователь рулонов | Компактная и мобильная вальцовочная машина для холодной гибки, предназначенная для использования на стройплощадке или в мастерской. Ограниченная возможность профилирования. |
Основные компоненты машины холодной прокатки
Основные компоненты типичной машины для холодной прокатки включают:
Таблица 2: Компоненты машины холодной прокатки
| Компонент | Описание |
|---|---|
| Разматыватель | Удерживает рулон листового металла для непрерывной подачи в валковый пресс |
| Питатель | Подача листа в валки с контролируемой скоростью и натяжением |
| Формовочные вальцы | Специальные валковые штампы, постепенно изгибающие лист в нужный профиль |
| Фреза | Вырезает профили заданной длины для отдельных деталей |
| Панель управления | Управляет положением роликов, подачей материала, отсечкой и т.д. |
| ПЛК/компьютерное управление | Для программирования рецептов и автоматизации технологических параметров |
| Рамка | Жесткая рама, в которой размещаются компоненты, испытывающие нагрузки на растяжение |
Конструкция и принцип работы
При холодной валковой штамповке плоская полоса листового металла непрерывно подается через ряд роликовых матриц, которые постепенно формируют материал в заданный профиль. По мере прохождения материала через каждую пару роликов ему постепенно придается нужная форма, пока не будет получен окончательный профиль.
Ролики расположены вдоль станций прогрессивной формовки в такой последовательности, которая позволяет изгибать материал без чрезмерного напряжения. Конструкция и расположение роликов разрабатываются специально для профиля, который необходимо сформировать. Обычно используется около 12-16 пар роликов в зависимости от сложности детали.
Смазка наносится на листовой металл для уменьшения трения при прохождении его через ролики на высоких скоростях. Смазка также помогает поддерживать гладкость поверхности. После формовки могут наноситься химические покрытия для обеспечения коррозионной стойкости или защиты от УФ-излучения.
Производимые приложения и профили
Холодная гибка валков позволяет получать широкий спектр формованных металлических деталей. Типичные области применения включают:
Таблица 3: Области применения холодной прокатки
| Промышленность | Распространенные профили |
|---|---|
| Строительство | Кровельные панели, настил, обрешетка, стеновые стойки, балки перекрытий, двери, перила |
| Автомобильная промышленность | Кузовные панели, корпуса, детали шасси, кронштейны |
| Приборы | Панели, корпуса, кожухи, оболочки |
| Мебель | Ножки, рамы, столы, кабельные каналы |
| Упаковка | Стеллажи, поддоны, коробки, полки, ванны |
| Solar | Монтажные рейки, зажимы, швеллеры |
Можно сформировать практически любую форму открытого профиля - от простых дуг, ребер и изгибов до сложных геометрических форм с вырубками и тиснением. Для полых замкнутых профилей могут потребоваться специализированные ролики. К числу распространенных профилей относятся:
- С-каналы
- Zeds
- Углы
- Секции шляп
- Трубки для коробок
- Формованные трубы
- Нестандартные ребра, бусины
Технические характеристики
Машины холодной прокатки имеют широкий диапазон размеров и технических характеристик, позволяющих изготавливать от небольших деталей до крупных панелей шириной до 3 м. Основные параметры включают:
Таблица 4: Технические характеристики машины холодной прокатки
| Параметр | Типовой диапазон |
|---|---|
| Длина формовки | 1 - 10 m |
| Ширина формовки | До 3 м |
| Толщина материала | 0,3 - 3 мм |
| Скорость формирования | 10 - 80 м/мин |
| Станции формовки | 10 – 20 |
| Диаметр ролика | 100 - 250 мм |
| Материал ролика | Легированная сталь или чугун |
| Приводной двигатель | 5 - 15 кВт |
| Управление | ПЛК, ЧПУ |
| Источник питания | 380 В, 3-фазный |
| Вес машины | 2000 - 10000 кг |
Для специализированных крупносерийных линий непрерывного производства предлагаются более крупные и мощные машины. По индивидуальному заказу могут быть спроектированы машины для изготовления фирменных профилей и спецификаций.
Проектирование и изготовление валковой оснастки
Ключом к успешной валковой формовке является точность изготовления валковых штампов. Валковая оснастка проектируется исходя из требуемых характеристик профиля и свойств пластической деформации материала.
При проектировании валковой оснастки необходимо учитывать такие параметры, как толщина металла, ширина, предел текучести, радиус изгиба, обратная пружина и т.д. для расчета оптимального расположения и геометрии валков. Для моделирования течения материала и напряжений при проверке траекторий движения инструмента используются инструменты 3D CAD и FEA.
Штампы для валков изготавливаются на станках с ЧПУ из легированной стали. Цельные валки используются для изготовления таких распространенных форм, как дуги и ребра. Многокомпонентные разъемные валки позволяют формировать более сложные профили. Быстросменные системы с использованием распорок и прокладок обеспечивают гибкость при изготовлении различных профилей.
Соображения по проектированию процессов
Некоторые ключевые технологические факторы, которые необходимо учитывать при холодной прокатке:
Таблица 5: Рассмотрение технологических процессов холодной прокатки
| Фактор | Подробности |
|---|---|
| Материал | Пластичность, прочность, толщина, покрытия, ширина, микроструктура. Предел текучести важен для расчета изгибающих усилий |
| Инструментальная оснастка | Конструкция роликов, размеры, материалы, обработка поверхности. Прецизионная обработка для получения точных профилей. |
| Смазка | Уменьшает трение между листом и роликами. Позволяет увеличить скорость формования. Учитывайте температурную стабильность. |
| Скорость подачи | Высокие скорости увеличивают производительность, но могут привести к появлению дефектов. Оптимальная скорость зависит от материала и профиля. |
| Радиусы изгиба | Большие радиусы распределяют деформацию и уменьшают утонение. Для повышения прочности уменьшите радиусы. |
| Springback | Упругое восстановление после выхода детали из роликов. Компенсировать за счет перегиба. Зависит от материала. |
| Направление | Для листового проката изгиб следует производить перпендикулярно направлению прокатки, что обеспечивает более высокую прочность. |
| Длина секции | Для длинных секций требуются поддерживающие ролики для предотвращения провисания. |
| Толщина стенки | Для более толстых материалов требуются более высокие усилия прокатки. Это может привести к деформации полотна. |
Необходимы тщательная разработка и испытания для точной настройки взаимодействующих параметров с целью обеспечения надежности процесса. При отсутствии надлежащего контроля могут возникнуть такие дефекты, как смятие, сморщивание, скручивание и разрыв.
Производители и поставщики
Среди основных производителей, поставляющих оборудование для холодной прокатки, можно назвать следующие:
Таблица 6: Производители оборудования для холодной прокатки
| Компания | Расположение |
|---|---|
| Формтек | США |
| Самко Машинери | Канада |
| Группа компаний "Брэдбери | ВЕЛИКОБРИТАНИЯ |
| Гаспарини | Италия |
| Шанхайский слиттер | Китай |
| T&H Lemont | США |
| Innovative Produktionssysteme GmbH (IPS) | Германия |
Помимо крупных международных поставщиков, машины для холодной прокатки предлагают и многие региональные производители. При выборе поставщика необходимо оценить такие факторы, как качество сборки, инженерная поддержка, стоимость, время выполнения заказа и сервисное обслуживание.
Учет затрат
Оборудование для холодной прокатки представляет собой крупное капиталовложение, но при больших объемах производства оно может окупиться за счет повышения эффективности работы и сокращения трудозатрат. Ключевые факторы стоимости:
Таблица 7: Факторы стоимости машин холодной прокатки
| Параметр | Типичный диапазон стоимости |
|---|---|
| Стандартный формирователь рулонов | $50,000 – $500,000 |
| Формирователь валков с ЧПУ | $80,000 – $800,000 |
| Конвейер | >$500 000 |
| Формирователь рулонов на заказ | >$200 000 |
| Портативный формирователь рулонов | $15,000 – $100,000 |
| Валковая оснастка | $2000 вверх на профиль |
| Установка | 10-20% стоимости машины |
| Фрахт и налоги | 5-10% стоимости машины |
Более крупные производственные линии с разматывателями, отрезными станками, правильными машинами и т.д. могут стоить более миллиона долларов. Эксплуатационные расходы включают в себя техническое обслуживание, запасные части, расходные материалы, такие как смазочные материалы и покрытия, а также потребление электроэнергии.
Выбор правильного поставщика
Ключевые факторы при выборе поставщика оборудования для холодной прокатки:
Таблица 8: Выбор поставщика оборудования для холодной прокатки
| Рассмотрение | Подробности |
|---|---|
| Техническая экспертиза | Опыт проектирования, создания, монтажа аналогичного оборудования. Квалифицированные инженеры. |
| Качество сборки | Использование прецизионных компонентов известных марок. Надежная конструкция. |
| Гибкость | Возможность обработки будущих нестандартных профилей. Системы быстрой переналадки. |
| Производственная мощность | Размеры и мощность, соответствующие объему выпускаемой продукции. |
| Средства управления | Тип автоматизации, простота программирования новых профилей. |
| Услуги | Поддержка при установке. Местный сервис для технического обслуживания. Обучение операторов. |
| Валковая оснастка | Собственные возможности по разработке и изготовлению оснастки. |
| Lead Times | График проектирования, изготовления, отгрузки, монтажа. |
| Ссылки | Опыт успешного выполнения аналогичных проектов. Сильные отзывы. |
| Расходы | Ценообразование в соответствии с рынком и возможностями. Привлекательные условия оплаты. |
| Соответствие требованиям | Соответствие всем действующим нормам безопасности, электротехническим нормам и строительным нормам. |
Авторитетные производители должны быть готовы предоставить рекомендации предыдущих покупателей. В процессе квалификации настоятельно рекомендуется посещать действующие установки.
Установка и эксплуатация
Для безопасной, эффективной и качественной прокатки необходимы правильные процедуры монтажа и эксплуатации:
Таблица 9: Монтаж и эксплуатация машины холодной прокатки
| Деятельность | Процедура |
|---|---|
| Установка | Уровнемерная машина на виброизолирующем фундаменте Подключение электрической энергии, пневматических линий, смазки Тестовый запуск без нагрузки для подтверждения зазоров |
| Безопасность | Оградить места защемления, обеспечить защиту Убедитесь, что операторы используют перчатки, защитные очки, нескользящую обувь Обозначение зон безопасности, обеспечение блокировок |
| Настройка | Установить правильно сконструированную валковую оснастку Позиционирование направляющих, поддерживающих и правильных валков Пропустите лист через ролики и выровняйте его Установка скорости подачи, длины отрезки |
| Операция | Поддерживать стабильную и равномерную подачу листа Контроль уровня и расхода смазки Постоянный контроль размеров профиля |
| Техническое обслуживание | Регулярная очистка роликов и обрамления Смазка подшипников и деталей скольжения Проверка центровки и износа валов Немедленно замените поврежденные ролики |
| Поиск и устранение неисправностей | Отрегулируйте выравнивание роликов, если профиль искажен Увеличение/уменьшение приращения изгиба для коррекции отката пружины Уменьшение скорости при смятии; увеличение - при разрыве Проверка конструкции валков, ориентации материала |
К работе с машиной допускается только персонал, прошедший соответствующее обучение, после выполнения всех процедур по обеспечению безопасности. Правильное техническое обслуживание имеет решающее значение для предотвращения незапланированных простоев и дефектов.
Преимущества холоднокатаной формовки
Основные преимущества машин для холодной гибки валков:
- Высокопроизводительный непрерывный процесс для массового производства
- Постоянное и воспроизводимое качество деталей
- Возможность формирования сложных пользовательских профилей
- Низкие затраты на оснастку по сравнению с другими методами изготовления
- Масштабируемое производство за счет добавления поточных процессов
- Регулируемые параметры с помощью системы ЧПУ
- Минимальные вторичные операции после формования
- Подходит для различных материалов - от тонких до толстых металлов
- Прочность и эстетическая привлекательность деталей, изготовленных методом роликовой формовки
- Более безопасная работа по сравнению с ручными методами гибки металла
Ограничения и проблемы холоднокатаной штамповки
К недостаткам и трудностям можно отнести:
- Высокие первоначальные капитальные затраты на оборудование и оснастку
- Длительные сроки проектирования и изготовления валковых штампов
- Неэкономично при очень малых объемах производства
- Ограничения по размерам в зависимости от производительности машины
- Навыки, необходимые для правильного проектирования валковой оснастки с целью исключения дефектов
- Возможность образования царапин на поверхности материала при формовании
- Шумообразование, требующее мер по снижению уровня шума
- Потребность в листах в рулонах заданной ширины
Анализ экономии затрат
Приведем пример анализа затрат для типового сценария крупносерийного производства:
- Требуется ежемесячный объем 100 000 кровельных деталей из С-каналов
- С-образный канал длиной 12 футов с фланцами с фасонным профилем
- Материал - алюминий 5052 толщиной 0,05″
Таблица 10: Сравнение затрат - рулонная формовка и ручное изготовление
| Метод | Профилирование | Изготовление вручную |
|---|---|---|
| Стоимость оборудования | $250,000 | $50,000 |
| Стоимость оснастки | $20,000 | $5000 |
| Уровень производства | 600 футов/мин | 10 футов/мин |
| Ежемесячный труд | 100 часов | 670 часов |
| Ставка за труд | $25/час | $25/час |
| Ежемесячные затраты на оплату труда | $2500 | $16,750 |
| Общие ежемесячные затраты | $29,167 | $21,667 |
| Срок окупаемости | 5 месяцев | – |
Этот простой анализ показывает, что, несмотря на более высокие первоначальные инвестиции в оборудование, экономия трудозатрат при использовании валковой формовки делает ее экономически выгодной для таких сценариев со средними и высокими объемами производства. Точные точки безубыточности могут быть рассчитаны с помощью более детального моделирования затрат.
Холоднокатаная штамповка и гибка на листогибочном прессе
Холодная прокатка и гибка на листогибочном прессе - два распространенных способа изготовления листового металла. Ниже приводится сравнение этих двух методов:
Таблица 11: Сравнение роликовой формовки и листогибочного пресса
| Параметр | Профилирование | Листогибочный пресс |
|---|---|---|
| Операция | Непрерывный | Пакет |
| Автоматизация | Высокая | Low-Medium |
| Время установки | Средний | Высокая |
| Уровень производства | Высокая | Low-Medium |
| Труд | Низкий | Высокая |
| Капитальные затраты | Высокая | Low-Medium |
| Стоимость оснастки | Низкий | Высокая |
| Толщина | 0,5 - 2 мм | 0,5 - 4 мм |
| Прочность | Высокая | Средний |
| Допуски | Высокая | Средний |
| Обработка поверхности | Хороший | Ярмарка |
| Вторичные операции | Немного | Многие |
| Приложения | Стандартные профили, панели | Нестандартные детали, корпуса |
В целом, рулонная штамповка лучше подходит для непрерывного крупносерийного производства, в то время как листогибочные прессы обеспечивают большую гибкость при изготовлении небольших партий и нестандартных деталей.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Какие листовые материалы могут быть подвергнуты рулонной штамповке?
О: Большинство вязких металлов, включая низкоуглеродистую сталь, нержавеющую сталь, алюминий, медь и латунь. Наилучшие результаты достигаются при использовании материалов в отожженном состоянии. Для очень высокопрочных сплавов может потребоваться промежуточный отжиг.
Вопрос: В каком диапазоне толщин может производиться холодная прокатка?
Ответ: Стандартная холодная прокатка обычно применяется для металла толщиной от 0,3 мм до 3 мм. Для более толстых материалов требуются машины с большей грузоподъемностью валков. Более тонкие пленки толщиной менее 0,2 мм требуют специальной обработки.
Вопрос: Сколько станций формовки требуется для типовых профилей?
О: Для большинства распространенных профилей, таких как С- и U-образные швеллеры, ребра жесткости, желоба, требуется 10-16 станций. Для более сложных или высоких профилей может потребоваться более 20 станций. Глубокие профили можно формировать с помощью последовательности станций двойного прохода.
Вопрос: Какие дефекты могут возникнуть при холодной прокатке?
Ответ: Такие дефекты, как смятие, коробление, развальцовка, расслоение и царапины, могут возникнуть, если параметры процесса и конструкция инструмента не оптимизированы. Необходимо провести FEA-моделирование и изготовить прототип.
Вопрос: Требуется ли смазка при холодной гибке валков?
О: Да, для снижения трения между поверхностью листа и инструментом необходимо применять соответствующую смазку. Это снижает необходимое усилие прокатки и улучшает качество обработки поверхности.
Вопрос: Сколько времени занимает проектирование и изготовление вальцовочного станка?
Ответ: Для стандартных машин, поставляемых по каталогу, срок изготовления может составлять 4-8 недель. Заказные станки с производственными линиями требуют более тщательного проектирования, поэтому следует рассматривать сроки до 6 месяцев.
Вопрос: Какова типичная производительность машин для холодной прокатки?
О: Скорость изготовления зависит от сложности профиля и длины формируемой детали. Обычно скорость составляет 10 - 100 футов в минуту. Для очень длинных деталей могут потребоваться более низкие скорости и опорные ролики.
Вопрос: Подходит ли процесс холодной прокатки для средних объемов производства?
О: Да, станки с быстрой переналадкой могут быть экономичными при средних объемах производства 5 000-10 000 изделий в месяц за счет чередования профилей.
Вопрос: Какое регулярное техническое обслуживание требуется для валковых машин холодной гибки?
О: Техническое обслуживание включает смазку подшипников и валов, осмотр и замену изношенных роликов, очистку отложений на оснастке, проверку натяжения и центровки ремня.
Вывод
Холодная прокатка представляет собой идеальный процесс для непрерывного крупносерийного производства металлических профилей во многих отраслях промышленности. Оборудование стало высокотехнологичным, с управляемой автоматизацией и возможностью быстрой переналадки между профилями. Прецизионные валковые штампы, способные создавать сложные формы, в сочетании с телевизионным контролем обеспечивают неизменно высокие стандарты качества. При правильном выборе оборудования, разработке оснастки и управлении процессом холодная гибка валков обеспечивает эффективное технологическое решение для массового производства формованных деталей из листового металла.
