Теперь предлагаю поговорить о группе устройств, которые действительно призваны бороться с различными дефектами листового и рулонного металла. Точные определения и вид всех дефектов вы можете посмотреть в ГОСТ 21014. В общем же смысле все дефекты можно охарактеризовать тремя основными группами признаков:
- Искажения поперечного сечения. Для листового металла это прежде всего разнотолщинность.
- Искажения по длине. Это конечно любимые всеми продольная волнистость и поперечное коробление.
- Скрученность. В полосовом прокате также проявляется (особенно, при рулонной резке на тонкие полосы).
Причин всех этих бед великое множество. Это и неравномерность нагрева или охлаждения при термической обработке; неодинаковость механических свойств материала; неравномерность подачи технологической смазки; износ или неточная установка инструментов; ошибки в настройке машин и… да мало ли что еще. Главное, что здесь стоит для себя уяснить – металл, это застывшая, некогда горячая и очень нестабильная в химическом и физическом смысле масса. Поэтому процесс «доведения» металла «до ума» сложный, многоэтапный и, подчас, трудно контролируемый. Так или иначе, материалы поставляются разного сорта разным покупателям и для разных нужд. Переработчику или производителю металлопродукции всегда сложно подобрать материал идеального качества, какой бы сорт ни был указан на упаковке.
Всеядность производству придают так называемые отделочные машины и механизмы, позволяющие нивелировать огрехи металлургических производств по месту и в оперативном режиме – то есть, в рамках стандартных технологических операций. К таким машинам можно отнести всевозможные ровнители или прецизионные правильные устройства (ППУ) – поговорим о них подробнее.
Итак, ППУ для тонкого листа можно разделить на 2 группы: машины правки растяжением и многороликовые машины. Начнем…
Машины правки растяжением
Скажу сразу – это агрегаты больших размеров и мощностей. Используются для холодной правки листов больших сечений (шириной до 4х метров). Понятно, что, в основном, такие машины можно увидеть в цехах металлургических гигантов, в цикле холодных отделочных операций. Можно было, конечно, их и не упоминать, но это достойные и интересные представители класса – не мог пройти мимо. Итак, ровнители этого типа известны уже давно. Еще в 1959 году была создана машина для правки с усилием 136 МН (!) для дюралюминиевых листов длиной 5 – 19 метров, шириной до 4 метров и толщиной до 150 мм. Вот схема агрегата:
Исправляемый лист размещают в зажимных каретках (1) и закрепляют в зажимных гидравлических губках. В зависимости от длины листа каретки позиционируются по рельсам на требуемое расстояние. Усилие растяжения создается в гидроцилиндрах (3) и воспринимается двумя колоннами (2). Как видите, принцип не так уж и сложен. Это устройство, так называемого, колонного типа. Колонные машины правки – самые мощные представители класса, их используют, когда необходимо создать растягивающее усилие более 10МН.
Другой тип машин правки растяжением – машины рамного типа. Усилия меньше, но зато, и конструкция менее громоздкая, и скорость выше.
Исправляемый лист (3) размещается в зажимах (2) и (4). Зажим (2) перемещается влево при помощи гидроцилиндра (1) и, таким образом, создает необходимое растягивающее усилие. Усилие растяжения в машинах такого типа воспринимает рама (5).
Понятно, что перечисленные выше типы машин правки растяжением предназначены для листовой правки. Причем, для каждого материала должны быть свои губки и, что особенно прискорбно, они в любом случае повреждают зажимаемую поверхность листа. Эти зажимаемые поверхности затем удаляются. Налицо очевидные минусы: малая скорость и сложность процесса (установка, медленное растяжение, высвобождение листа и обрезка), а также большое количество отходов.
В итоге, машиностроители пришли к устройствам правки растяжением непрерывного типа. Мне очень приятно, что во многом это заслуга наших отечественных машиностроителей! Так специалистами ВНИИМЕТМАШа было разработано специальное гидрофрикционное зажимное устройство. Это зажим сквозного действия, не повреждающий поверхность металла.
Посмотрите, устройство содержит гидроцилиндры (1) и (2) для перемещения и фиксации клина (3), на который крепятся гладкие губки (4). Лист (5), как видите, непрерывно перемещается между верхним и нижним инструментом. Окончательно лист зажимается при подаче жидкости под давлением в эластичную камеру (6). Расширение камеры, в свою очередь, инициирует прижим металла снизу.
Таким образом, появились линии правки полос по участкам. Такой способ правки еще называют «метод последовательных перехватов».
В линиях резки блоки правки листов растяжением также встречаются. Вот, например, наглядный пример работы современной системы правки растяжением, разработанной американской компанией “Red Bud Industries”
Теперь немного поговорим о целесообразности. Правка растяжением наиболее целесообразна для листов с большой исходной коробоватостью. Особенно это касается широких и тонких листов (толщина менее 0,5мм) из высокопрочных сталей и сплавов. С такими дефектами ни одна многовалковая правильная машина скорее всего не справится и в этой связи системы правки растяжением – уникальны и неповторимы.
Конечно, эти машины справятся и с остальными дефектами на других металлах, но у этих систем есть неоспоримый минус – большая стоимость. Думаю, нужны действительно веские причины, чтобы потратить порядка 1,5-2 млн евро на оборудование.
В физическом смысле правка растяжением основывается на выравнивании по длине коротких и длинных волокон листа между собой. Грубо говоря, прикладываемые усилия растяжения всегда выше предела текучести материала. Таким образом вытягиваются все волокна, в том числе и самые длинные – лист деформируется в другой плоскости. Так, например, для случая волнистости получим следующую схему распределения деформаций в плоскости листа в процессе правки:
Как видите, в условиях жесткой фиксации лист растягивается неравномерно, появляются, так называемые, “треугольники скольжения”, зоны повышенной и затрудненной деформации, а также местные сужения листа (b1, b2). В результате, при неправильных настройках оборудования мы также можем получить остаточные деформации после высвобождения листа. Говорю это прежде всего потому, что хочу дать понять – правка металла весьма сложный процесс. Даже если в вашем распоряжении такой монстр, как машина правки растяжением.
Правда, безусловно, современные машины оснащены всевозможными датчиками и продвинутым инструментом. К примеру, зажимные губки – сегментные, что позволяет контролировать и регулировать зоны фиксации листа. Отсюда и стоимость такого оборудования соответствующая – ну, вы понимаете.
Итак, сегодня мы рассмотрели очень интересный вид оборудования для правки металлического листа. Надеюсь, было не скучно. На очереди, многороликовые прецизионные машины правки. Они гораздо более распространены, чем машины правки растяжением, и их часто путают с устройствами предварительной правки (УПП). В чем разница? Почему прецизионные машины такие дорогие? Какие дефекты исправляют и за счет чего? Обо всем об этом будет моя следующая статья.
При подготовке информации я использовал: 1. А.З.Слоним, А.Л.Сонин “Правка листового и сортового металла” 1980г
