Обзор

Стальные листогибочные машины используются для преобразования стальных рулонов или листов в индивидуальные профили с точными размерами и одинаковым качеством. Это происходит путем пропускания листового металла через последовательные наборы роликов, которые постепенно придают материалу требуемую форму.

Рулонная штамповка - один из самых экономичных способов изготовления металлических деталей большой длины и больших объемов производства. Этот процесс универсален, быстр и эффективен по сравнению с другими методами, такими как экструзия или прессование. Он позволяет создавать непрерывные и автоматизированные производственные линии, что приводит к низким эксплуатационным расходам на одну деталь.

Компоненты, изготовленные методом роликовой формовки, находят широкое применение в таких отраслях, как автомобилестроение, строительство, сельское хозяйство, производство мебели, бытовой техники и т.д. Частыми примерами являются кровельные и стеновые панели, стеллажи, металлические стойки, водостоки, рельсы, дверные коробки, детали автомобильных шасси и многое другое.

В этом руководстве всесторонне рассматриваются различные аспекты машин для прокатки стальных листов, начиная с принципов работы, возможностей, компонентов, параметров и конфигураций и заканчивая конструктивными соображениями, экономическими показателями и выбором поставщика.

Типы машин для формовки стальных листов

Валковые машины классифицируются по расположению валков, количеству операций, уровню автоматизации и т.д. К основным типам относятся:

Рулонные формовочные машины

• Известны как прямолинейные или непрерывные вальцовые станки
• Листы проходят через последовательные стойки в продольном направлении
• Подходит для длинных деталей, таких как панели, рельсы, швеллеры с постоянным профилем
• Ограниченная возможность изменения профиля

Ротационные роликовые формовочные машины

• Ролики, расположенные по кругу, для ротационного формования
• Лист наматывается на центральную оправку
• Используется для изготовления колец, цилиндров, конусов и различных сечений
• Высокая производительность и стабильность размеров

Комбинированные или модульные машины

• Гибридные машины с линейными и поворотными стойками
• Обеспечивает гибкость профиля и высокую производительность.
• Позволяет формировать спиралевидные формы и конические детали

Рулонные формовочные машины с ЧПУ

• Валковая оснастка, регулируемая с помощью компьютеризированного управления
• Быстрое переключение между профилями
• Расширенный мониторинг, точность и управление процессом
• Идеально подходит для быстрого изготовления прототипов и профилей по индивидуальному заказу

Машины с приводом от серводвигателя

• Серводвигатели независимо управляют каждым роликом
• Позволяет вносить корректировки в режиме реального времени во время производства
• Сокращение расходов на оборудование и техническое обслуживание
• Повышает точность и повторяемость формовки

Портативные рулонные формовочные машины

• Компактные и портативные устройства с быстрой настройкой
• Используется непосредственно на строительных площадках
• Ограничено простыми, малотиражными приложениями
• Экономичность при производстве длинных отдельных деталей

Основные компоненты роликовой формовочной машины

Рулонные машины, как поточные, так и ротационные, состоят из следующих основных компонентов:

Подставки для роликов

В них расположены верхний и нижний ролики, между которыми проходит лист. Стойки располагаются последовательно в соответствии с последовательностью профилей. Они содержат:

• Роликовые валы на подшипниках
• Корпуса для поддержки валов и вертикальной регулировки
• Приводные механизмы для вращения валов

Формовочные вальцы

Они выполняют фактический изгиб и придание формы листу по выверенным контурам. Различные типы роликов:

• Разбивка - первоначальное формирование
• Отделка - окончательное профилирование
• Пара - верхний и подходящий нижний ролик
• Уменьшение размеров - для уменьшения толщины
• Маховик - без контуров, для поддержки

Путеводители по входу

Первый комплект прямых роликов, направляющих лист в машину. Минимизирует перекос.

Технологические вальцы

Дополнительные ролики для тиснения, перфорации, резки, высечки или сверления листов во время формовки.

Опорные ролики

Обеспечивают поддержку и выравнивание листов между формовочными стендами. Предотвращают провисание.

Путеводители по выходу

Конечные прямые ролики, которые стабилизируют и направляют готовый профиль из станка.

Разматыватель или катушечная машина

Удерживает рулонный материал и подает его в машину через размотку с приводом. Имеет регулятор натяжения.

Таблица подачи

Поддерживает листы между разматывателем и входными направляющими. Может иметь датчики положения листов.

Приводы для формовки

Двигатели, соединенные через редуктор с линейным валом, приводят в движение все роликовые валы через цепи или ремни.

Гидравлическая система

Приводит в действие вертикальное открытие роликовых стоек для быстрой смены оснастки.

Система контроля

Автоматизированное управление обеспечивает точную скорость вращения валков, контроль процесса и безопасность.

Основные технические характеристики и факторы дизайна

Рулонные профилегибочные машины разрабатываются под конкретные производственные нужды. В таблице ниже приведены основные параметры и факторы, учитываемые при выборе и проектировании оборудования:

Технические характеристики	Подробности
Скорость формирования	Скорость производства в футах/мин или м/мин. Для более высоких скоростей требуется больше лошадиных сил.
Скорость линейного вала	Скорость вращения главного приводного вала в об/мин. Определяет скорость вращения роликов.
Станции формовки	Количество роликовых клетей, необходимых для полной последовательности профилей.
Размер ролика	Диаметр и ширина торца. Больший размер для тяжелых листов.
Материал ролика	Марки стали с закалкой для обеспечения прочности, долговечности и износостойкости.
Роликовые подшипники	Выдерживают высокие нагрузки. Герметичные типы предотвращают потерю смазки.
Тип привода	Электрические сервоприводы, гидравлические, механические и т.д. Влияет на управление и энергоэффективность.
Система подачи	Производительность разматывателя, конструкция стола подачи, позиционирование листов.
Система оснастки	Простая и быстрая переналадка на новые профили.
Уровень автоматизации	Участие оператора против точного программируемого управления.
Обрабатываемые датчики	Диапазон толщины листов, подлежащих формованию. Необходим соответствующий размер ролика, мощность.
Материалы	Сталь, алюминий, другие сплавы. Необходимы подходящие материалы и прочность роликов.
Размеры деталей	Ширина, длина, сложность желаемой формы профиля.
Объем производства	Мелкосерийное производство против крупносерийного. Влияет на уровень автоматизации.
Напольное пространство	Длина машины. Роторные более компактны, чем рядные.

Правильный выбор вышеуказанных параметров обеспечивает плавную и эффективную валковую формовку, которая максимально увеличивает производительность, обеспечивая требуемое качество и точность.

Принцип работы и технологический процесс

Ниже описаны основы работы валковых машин:

1. Загрузка листов - Загрузка рулонов на разматыватель с приводом. Листы подаются на входные направляющие.
2. Кормление - Разматыватель разворачивает лист, который протягивается через последовательные роликовые стойки.
3. Прогрессивная формовка - Лист проходит через последующие стенды, каждый из которых придает ему дополнительную форму.
4. Роликовый контуринг - Верхние и нижние ролики имеют одинаковые профили для плавного изгиба.
5. Точность размеров - Точно контролируются зазоры между валами, повороты и продвижение.
6. Поддержка и стабилизация - Направляющие и поддерживающие ролики стабилизируют лист во время формования.
7. Дополнительные операции - Тиснение, перфорация или вырубка выполняются в промежутках между стойками.
8. Завершение профиля - Конечная стойка дорабатывает форму профиля. Выходные направляющие стабилизируют лист.
9. Сформированная часть Выход - Непрерывная длина готового профиля выходит из машины для последующих процессов.

Валковая формовка включает в себя непрерывную и синхронизированную подачу, сгибание и калибровку листов в продольном направлении для получения желаемого поперечного сечения. Поэтапное профилирование позволяет добиться больших деформаций без перенапряжения материала.

Преимущества роликовой формовки

Рулонная формовка обладает рядом преимуществ, которые делают ее идеальной для больших объемов производства:

Высокоскоростная обработка

• Возможна скорость формовки до 100 м/мин
• Автоматизированное, непрерывное производство
• Возможность удовлетворения потребностей в больших объемах

Согласованность размеров

• Программируемый процесс с точным управлением
• Повторяющиеся и точные профили
• Относительно низкие допуски

Гибкость профиля

• Широкий диапазон достижимых форм
• Детали с различными поперечными сечениями
• Возможность формирования сложных геометрических форм

Экономия материалов

• Отсутствие отходов материала при резке
• Бережливая обработка повышает урожайность
• Снижение количества брака

Эффективность затрат

• Высокопроизводительный и быстрый процесс
• Более низкие инвестиции в оборудование по сравнению с прессами
• Снижение эксплуатационных расходов
• Низкая стоимость каждого произведенного изделия

Законченный внешний вид

• Гладкая, эстетически привлекательная отделка
• Последовательное формование позволяет избежать плоскостей
• Нет необходимости в постобработке

Благодаря этим факторам валковая штамповка подходит для производства металлических деталей в больших объемах во многих отраслях промышленности.

Типичные области применения и продукты

Универсальность роликовой формовки позволяет изготавливать различные профили - от простых до сложных. Типичные области применения включают:

Строительство и инфраструктура

• Кровельные, сайдинговые и стеновые панели
• Стальные стойки для каркаса
• Металлические желоба и водосточные трубы
• Дорожные ограждения
• Перила, поручни и балюстрады
• Двери, окна и рамы навесных фасадов
• Различные структурные секции

Автомобили и транспорт

• Рамы и поперечины шасси
• Стойки, рейлинги, поперечины
• Каркасы сидений
• Колеса, профили обода
• Кузова грузовых автомобилей
• Запчасти для коммунальных прицепов
• Секции железнодорожных вагонов

Мебель и техника

• Полки, стеллажи, шкафы
• Коробки, корпуса, рамы
• Панели, корпуса, крышки
• Трубки, ручки, опорные кронштейны
• Нестандартные профили и отделка

Сельское хозяйство и техника

• Секции стрел, стрелы погрузчиков
• Охрана, щиты, платформы
• Конвейеры, бункеры
• Запчасти для силосов, шнеки
• Станины, кронштейны

Коммерческие и торговые помещения

• Счетчики кассовых аппаратов
• Подставки, стеллажи
• Вывески и освещение
• Облицовка, перегородки
• Декоративная отделка

Компоненты, изготовленные методом роликовой формовки, улучшают как конструкционные свойства, так и эстетический вид многих изделий.

Возможности процесса формовки рулонов

Современные вальцовочные станки обладают широкими возможностями, повышающими гибкость:

Высокопрочные материалы

• Возможность придания формы высокопрочным сталям с пределом текучести до 80 кси
• Формовка нержавеющей стали, титана и алюминия
• Рулонные материалы соответствуют листовым материалам

Диапазон толщины

• Возможность обработки листов толщиной от 0,5 мм до 8 мм
• Ширина поверхности валков соответствует толщине

Особенности профиля

• Формирование различных стилей бусин, тиснение, ребра и т.д.
• Перфорация и сверление на линии
• Возможна специальная обработка краев, например, подшивка

Диапазон размеров

• Ширина до 2500 мм и длина более 15 м
• Роторные машины для колец диаметром более 3 м

Быстрая переналадка

• Модульные системы оснастки для быстрого переключения профилей
• Компьютерные системы позиционирования

Интегрированное производство

• Дополнительные операции, такие как штамповка, резка, сварка
• Интеграция с последующими процессами

Гибкая автоматизация

• Варианты ручного и полностью автоматического управления
• Простая интеграция подачи, штабелирования, пакетирования

Точность и контроль

• Мониторинг силы для обеспечения качества
• Сервоприводы для точности
• ЧПУ для расширенного контроля и управления

Благодаря таким широким возможностям валковая штамповка может быть адаптирована для производства широкого спектра деталей.

Принципы проектирования и оптимизация процессов

Валковая формовка обладает широкими возможностями, но требует оптимального проектирования, чтобы полностью использовать ее потенциал и избежать дефектов. Основными принципами проектирования являются:

Профиль Расположение

Определите нейтральную ось - последовательность формовки должна осуществляться от нейтральной оси наружу. Это минимизирует напряжения.

Последовательность изгибов

Сначала выполните все продольные изгибы по всей длине. Затем выполните все краевые и торцевые изгибы.

Секционная формовка

Лучше всего избегать очень разных многоплоскостных изгибов за один проход. Для стабильности делайте это по частям.

Контуры валов

Должен соответствовать толщине листа. Слишком большой зазор приводит к нестабильности, а слишком маленький заклинивает лист.

Размер ролика

Размер диаметра бочки вала влияет на захват. Ширина определяет поддержку листа при формовке.

Количество проходов

Большее количество проходов позволяет делать большие изгибы с меньшим растяжением. Но при этом увеличивается количество необходимых подставок.

Требования к силе

Оцените усилие на клети, чтобы определить потребность в мощности линии. Чрезмерное усилие повреждает оснастку валков.

Ориентация зерен

Выравнивайте зерно листа параллельно направлению подачи. Это предотвращает образование трещин при гибке.

Поддержка листа

Для предотвращения провисания и сохранения плоскостности используйте соответствующие натяжные/опорные ролики.

Следование проверенным принципам проектирования обеспечивает надежность обработки и высокое качество продукции валковых машин. Кроме того, общий процесс может быть оптимизирован за счет:

• Правильное размещение катушек и расположение линии размотки
• Широкие зоны входа и выхода для правильного отслеживания
• Регулируемая система подачи для листов различной ширины
• Быстросменная модульная оснастка для быстрой переналадки
• Точное управление процессом с помощью датчиков, сервоприводов и автоматики
• Контроль усилий, скоростей и допусков в режиме реального времени
• Правильное обслуживание роликов для поддержания производительности
• Обучение операторов для эффективной работы и обеспечения безопасности

Продуманная конструкция и расположение линий в сочетании с усовершенствованием технологического процесса обеспечивают бесперебойную формовку валков с максимальной эффективностью и качеством.

Экономические показатели стоимости оборудования для формовки рулонов

Рулонная формовка может потребовать значительных первоначальных инвестиций, но при этом обеспечивает очень низкую стоимость производства в расчете на одно изделие.

Стоимость приобретения оборудования

• Стоимость машин от $100 000 до более $1 миллиона
• Персонализация, автоматизация и размер увеличивают стоимость
• Стоимость одного фута ~$800 - $1500 для средних машин

Стоимость оснастки

• Около $3000 вверх на одну формовочную станцию
• Необходимо приобрести валики для конкретного профиля
• Системы быстрой смены позволяют использовать инструмент повторно

Операционные расходы

• Трудозатраты, техническое обслуживание и расходные материалы
• ~10% стоимости оборудования в год
• Ниже, чем при других процессах, таких как штамповка

Экономика цены за штуку

• Идеальный процесс для объемов свыше 100 000 штук
• Стоимость одной штуки может составлять от $1 до $5.
• Экономия более $100 за штуку по сравнению с другими процессами
• Сроки изготовления и логистические расходы также сведены к минимуму

При эффективном планировании и проектировании валковые линии обеспечивают отличную окупаемость инвестиций при минимизации производственных затрат.

Критерии оценки и отбора поставщиков

Выбор правильного поставщика валкового оборудования - залог успешного проекта. Некоторые ключевые критерии выбора включают:

Репутация и опыт компании

• Многолетний опыт работы в бизнесе и промышленности
• Доказанный опыт установки и поддержки
• Отзывы клиентов и примеры из практики

Качество и надежность

• Использование компонентов премиум-класса
• Строгие процессы производства и тестирования
• Установки работают без проблем

Экспертиза по настройке

• Возможность разработки индивидуальных решений
• Ассортимент машин и предлагаемые функции
• Знакомство с различными приложениями

Технические возможности

• Собственное проектирование и производство
• Новейшее технологическое оборудование и средства управления
• Проверенные конструкции машин, обеспечивающие высокую производительность

Предлагаемые услуги

• Поддержка проектирования и моделирование/моделирование
• Обучение операторов и контракты на техническое обслуживание
• Услуги по модернизации, переоборудованию и перемещению

Доставка и поддержка

• Сроки изготовления
• Установка, ввод в эксплуатацию и поддержка
• Послезаказное обслуживание и долгосрочные поставки запасных частей

Оценка поставщиков валковых машин по вышеуказанным параметрам минимизирует риски реализации проекта и обеспечивает оптимальную производительность оборудования.

Плюсы против минусов и ограничений

Рулонная формовка обладает множеством преимуществ, но имеет и ряд присущих ей ограничений:

Преимущества

• Высокопроизводительный непрерывный процесс
• Низкие капитальные вложения в оборудование
• Очень низкая стоимость за штуку
• Отсутствие отходов материалов
• Точность и повторяемость размеров
• Возможность работы с широким диапазоном размеров
• Подходит для высокопрочных материалов

Недостатки

• Первоначальная стоимость оснастки для одного профиля
• Ограничения по размерам и весу деталей
• Время на разработку и изготовление валов
• Ограниченная способность к вариациям поперечного сечения
• Не идеально подходит для небольших объемов производства
• Сложные обратные профили
• Риск возникновения дефектов, таких как скручивание или перегиб

Эти преимущества делают валковую формовку идеальным вариантом для больших объемов производства. При меньших объемах другие процессы могут быть более подходящими и экономичными в зависимости от размера и сложности детали.

Часто задаваемые вопросы

Какие материалы могут быть подвергнуты рулонной формовке?

• Распространенными материалами являются низкоуглеродистая сталь, нержавеющая сталь, алюминий. Можно обрабатывать и другие формообразующие сплавы, такие как латунь, медь. Твердость материала не должна превышать полной твердости.

Что представляют собой распространенные изделия из рулонной стали?

• Строительные панели, водостоки, кровля, сайдинг, водосточные трубы, полки, стеллажи, элементы шасси, профили для дверей, окон и навесных потолков - вот лишь некоторые примеры.

Чем вальцовка отличается от гибки или прессования?

• Гибка создает дискретные детали путем целенаправленной деформации, в то время как валковая формовка создает непрерывные профили путем постепенной прогрессии более легкого распределенного изгиба с множеством небольших шагов.

Какие допуски достижимы при валковой формовке?

• Рулонная формовка позволяет выдерживать конкурентные допуски +/- 0,5 мм, которые могут быть дополнительно увеличены при надлежащем мониторинге процесса и автоматизированном управлении.

Что определяет минимальную и максимальную длину детали при валковой формовке?

• Обычно возможна длина от 1 до 15 метров. Максимальная длина зависит от свойств материала, поддержки листа и конструкции детали. Минимальная длина, необходимая для выполнения последовательности профилирования, составляет от 8 до 10 профилирующих клетей.

Как быстро можно изменить оснастку валков для новых профилей?

• Благодаря модульным системам быстрой смены, типичное время переналадки составляет от 20 минут до 1 часа. При частой смене профилей программируемые стойки с ЧПУ помогают свести переналадку к минимуму.

Какие дефекты могут возникнуть в деталях, изготовленных методом прокатки?

• Возможными дефектами являются скручивание, перегиб, развальцовка, деформация, морщины, волнистость краев. Их можно предотвратить с помощью правильного обслуживания машины, конструкции валов, качества материала и контроля процесса.

Какие факторы влияют на цену вальцовочных станков?

• На стоимость влияют такие параметры, как длина погонного метра, тоннаж, уровень автоматизации, скорость, емкость рулона, диапазон толщины материала, приводы и средства управления. Типичный диапазон составляет от $100 000 до $1 миллиона.

Какое техническое обслуживание требуется валковым формовочным машинам?

• Базовое профилактическое обслуживание включает в себя чистку, смазку, проверку износа валов, герметичности приводов, подшипников, гидравлики, электрики. При плановом обслуживании поломки сводятся к минимуму.

Как долго служат компоненты вальцовочных станков?

• При правильном использовании и обслуживании основные механические компоненты могут надежно работать в течение 15-25 лет. Системы управления могут потребовать модернизации раньше. Расходные материалы, такие как валы, подшипники и оснастка, требуют замены каждые 4-5 лет или по мере износа.

Вывод

Основные выводы

• Роликовая прокатка позволяет экономично и непрерывно производить металлические профили с одинаковым качеством
• Подходит для больших объемов благодаря высокой скорости производства и низкой стоимости
• Широкие возможности для формирования различных форм, высокопрочных материалов и

• Такие факторы конструкции оборудования, как трансмиссия, уровень автоматизации, оснастка, влияют на возможности и цены.
• Соблюдение принципов проектирования оптимизирует формовку и минимизирует дефекты
• Рулонная формовка отлично подходит для длинных деталей, но имеет ограничения для коротких партий или сложных форм
• В сочетании с прецизионным управлением и автоматизацией это обеспечивает эффективное и конкурентоспособное производство

В целом, валковые машины обеспечивают высокую скорость и качество производства металлических деталей. При правильном применении валковая штамповка обеспечивает отличную производительность при длительных циклах производства во многих отраслях промышленности. Благодаря постоянным инновациям в конструкции валков, оснастке и интеллектуальных системах управления, валковая штамповка продолжает расширять свои возможности и повышать производительность металлообработки.

узнать больше Вальцевание