Способ изготовления тонкостенных профилей из труднодеформируемых листовых заготовок и автоматизированная линия для его реализации

Способ изготовления тонкостенных профилей из труднодеформируемых листовых заготовок и автоматизированная линия для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению профилей из листовых заготовок профилированием в валках, и может быть использовано в машиностроении, в первую очередь в авиакосмической отрасли при изготовлении тонкостенных гнутых профилей из широкой номенклатуры материалов.

Заявляемое изобретение направлено на решение народно-хозяйственной задачи: расширение технологических возможностей при изготовлении профилей из листовых заготовок различных материалов, повышение их качества и увеличение производительности.

Известен способ изготовления гнутых профилей из труднодеформируемых алюминиевых сплавов, содержащих литий, в холодном состоянии профилированием за 2-4 перехода в роликовых устройствах стесненным изгибом по патенту №2019335, МПК В 21 D 5/08, опубл. БИ №17, 15.09.94.

По способу в условиях стесненного изгиба плоскую заготовку из листа или ленты алюмиево-литиевого сплава профилируют в свежезакаленном состоянии за 2-4 перехода в зависимости от заданной геометрии сечения профиля. На переходе окончательного формообразования в очаге наибольших пластических деформаций прикладывают одновременно по всему сечению усилия растяжения со степенью остататочной деформации 2-4%, обеспечивая прямолинейность полученного профиля.

Способ имеет недостатки: отсутствует регулирование скорости профилирования, что необходимо для изготовления профиля из труднодеформируемых материалов различной прочности; не обеспечиваются наиболее благоприятные схемы напряженно-деформированного состояния материала для формообразования профиля с предельными степенями деформации с целью уменьшения количества переходов; неопределенной является глубина формования, увеличение которой при сложной форме сечения потребует более четырех переходов.

Известен "Способ изготовления тонкостенных профилей из труднодеформируемых листовых материалов и волочильно-прокатная установка для его реализации" по патенту №2226441, МПК⁷ B 21 D 5/06, опубл. БИ №10, 10.04.04, принятый в качестве прототипа.

По способу плоскую заготовку из труднодеформируемых листовых материалов, содержащих литий, профилируют в свежезакаленном состоянии за 2-4 перехода в роликовых устройствах стесненным изгибом при различном сочетании процессов прокатки и волочения, при разных скоростях вращения верхних и нижних роликов клетей, при этом на каждом формующем переходе создают на входе осевой подпор, а на выходе аксиальное растяжение.

Способ имеет недостатки:

недостаточно повышается пластичность профилируемых заготовок, что снижает технологические возможности процесса;

повышенное усилие трения, что может привести к нарушению поверхностного слоя;

невозможно повысить производительность изготовления профилей при одинаковых скоростях профилирования.

Известно устройство в виде волочильно-прокатной установки (профилегибочный агрегат) (см. патент №2226441, МПК⁷ B 21 D 5/06, опубл. БИ №10, 10.04.04), состоящее из чередующиеся в технологической последовательности приводных тянущих и неприводных формующих клетей, включающих роликовые пары с замкнутым профилированным рабочим калибром, при этом каждая клеть работает автономно, от индивидуального привода, привод верхних и нижних валов клетей независимый, посредством обгонных муфт и составных промежуточных вертикальных валов для возможности их вращения при разных скоростях; перемещение втулок-ползунов с верхними валами клетей осуществляют за счет шлицевого телескопического соединения составных промежуточных вертикальных валов, при этом втулки-ползуны каждой клети связаны коромыслом и перемещаются от одного ходового винта.

Известное устройство обладает недостатком: невозможно вести одновременное двухрядное профилирование, что снижает производительность.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является Патент №2184634, МПК⁷ B 21 D 5/06 "Автоматизированная линия для изготовления тонкостенных гнутых профилей", содержащая разматыватель, подающее устройство, направляющее устройство, профилегибочный агрегат, установку отрезки профиля, устройство измерительное и электрический привод с пультом управления, стол приемный со сбрасывателем.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки:

в составе линии имеются рулонница подающая в виде разматывателя и подающего устройства, направляющее устройство, профилегибочный агрегат, установка отрезки профиля, устройство измерительное, стол приемный со сбрасывателем;

основные агрегаты линии смонтированы в аналогичной технологической последовательности;

профилирование ведется при толщине заготовки 0,5-2,0 мм, то есть тонкостенных профилей.

Устройство для изготовления профилей (профилегибочный агрегат) (см. МПК⁷ В 21 D 5/06 №2148454, опубл. в БИ №13, 10.05.2000 г.) содержит чередующиеся формующие и тянущие формующие клети; рабочая клеть (формующая) имеет два вала, расположенных один над другим; на консольных частях валов жестко закреплены профилегибочные ролики; между двумя щеками клети закреплена зубчатая передача, связанная через паразитные шестерни с зубчатой передачей тянущей (приводной) клети; привод рабочих валов осуществляется от электродвигателя посредством зубчатых передач.

Прототип имеет следующие недостатки:

недостаточно повышается пластичность профилируемых заготовок, что снижает технологические возможности процесса;

повышенное усилие трения, что может привести к нарушению поверхностного слоя;

невозможно повысить производительность изготовления профилей при одинаковых скоростях профилирования.

Технический результат - расширение технологических возможностей за счет регулирования роликовых пар по ширине консолей рабочих валов и установки ультразвукового устройства; повышение качества профилей; повышение производительности.

По отношению к прототипам у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные существенные признаки:

наличие смазки снижает усилие трения;

воздействие ультразвуковых колебаний повышает пластические свойства труднодеформируемых материалов;

разрезка и разделение заготовки на две полосы позволяет увеличить производительность и одновременно изготавливать профили разной формы поперечного сечения;

наличие роликового режущего ножа обеспечивает разделение заготовки на две полосы, которые разрезаются не окончательно;

направляющий клин обеспечивает разделение заготовки на две полосы, что расширит технологические возможности;

синхронное перемещение роликового режущего ножа и направляющего клина дает возможность разделения заготовки на неравные по ширине полосы;

совмещение направляющего клина со средством для зачистки заусенцев позволяет увеличить качество режущих кромок и профилей.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами. На фиг.1 показана компоновочная схема автоматизированной линии; на фиг.2 - вид сверху автоматизированной линии.

В заявляемом изобретении способ по первому пункту формулы изобретения осуществляется следующим образом.

Плоскую заготовку 1 из труднодеформируемых материалов увеличенной ширины (фиг.1) из рулонницы 2 подают в смазывающе-подающее устройство 3, подвергают воздействию ультразвуковых колебаний от источника 4, разделяют на две полосы с использованием роликового режущего ножа 5 и направляющего клина 6, через регулируемое направляющее устройство 7 направляют двумя ручьями в профилегибочный агрегат (ПГА) 8, где проводят непрерывное ее профилирование в роликовых устройствах согласно принятой схеме формообразования в условиях стесненного изгиба. Из ПГА полученные профили проходят через отсчитывающее устройство 9, контролирующее метраж изготовленных профилей, после чего они поступают в отрубные штампы 10. При этом устраняют микрошлифовкой заусенцы по линии реза, за счет возможности перемещения режущего ножа получают две полосы заготовки разной ширины, причем одновременно могут изготовляться профили разной формы поперечного сечения.

По п.2 формулы изобретения автоматизированная линия для изготовления тонкостенных гнутых профилей (фиг.1, 2) содержит установленные в технологической последовательности рулонницу подающую 2 в виде разматывателя и смазывающе-подающего устройства 3 с индивидуальным приводом, источник ультразвуковых колебаний 4, роликовый режущий нож 5, направляющий клин 6, при этом средство для зачистки заусенцев совмещено с направляющим клином, направляющее устройство 7, профилегибочный агрегат 8, отсчитывающее устройство 9 с электронным блоком управления, отрубные штампы 10, стол приемный со сбрасывателем 11, при этом все агрегаты выполнены в виде самостоятельных блоков.

У автоматизированной линии по п.3 формулы изобретения роликовый режущий нож 5 и направляющий клин 6 выполнены с возможностью перемещения синхронно для разделения листовой заготовки на неравные по ширине полосы.

По п.4 формулы изобретения автоматизированная линия снабжена средством для зачистки заусенцев, совмещенным с направляющим клином 6. Автоматизированная линия работает следующим образом.

Плоская заготовка 1 из рулонницы подающей 2 за счет индивидуального привода подающего устройства поступает в смазывающе-подающее устройство 3, связанное с приводом рулонницы 2, источник 4 ультразвуковых колебаний обеспечивает воздействие на заготовку, что позволяет повысить пластические свойства металла заготовки, после чего роликовый режущий нож 5 разрезает заготовку на две полосы заданной ширины, в зависимости от формы поперечного сечения изготовляемого профиля. Направляющий клин 6 разделяет заготовку на полосы и направляет ее двумя ручьями на угол ϕ, равный 10-17°, на расстояние L от 2 до 2,6 м, в зависимости от угла ϕ, через регулируемое направляющее устройство 7 в профилегибочный агрегат 8 для непрерывного профилирования во вращающихся роликовых парах (устройствах) с замкнутым рабочим калибром, установленных на горизонтальных валах консольно относительно корпуса ПГА. Роликовый режущий нож 5 и направляющий клин 6 имеют возможность синхронно перемещаться для изменения ширины разрезаемых полос. Одновременно с направлением полос ведется зачистка кромок по линии реза заготовки. На выходе из ПГА полученные профили проходят через отсчитывающее устройство 9, после чего они поступают в отрубные штампы 10. В устройстве 9 фотодиод преобразует энергию инфракрасного луча светодиода в электрический сигнал и подает команду на вход датчика отсчитывающего устройства. Соответственно поданному сигналу в отрубных штампах 10 производят отрезку профилей заданной длины, после чего они поступают на стол приемный 11 со сбрасывателем.

Экспериментальная отработка отдельных узлов линии производилась на имеющейся производственной базе с использованием волочильно-прокатных установок моделей ВПУ-120/7,5, ВПУ-150/7,5 гибочно-прокатных станков моделей ГПС-200-ГПС-500 и др.

Заправка заготовки в агрегаты автоматизированной линии производится вручную, процесс профилирования и работа линии производятся автоматически.

Заявляемое изобретение "Способ изготовления тонкостенных профилей из труднодеформируемых листовых заготовок и автоматизированная линия для его реализации" представляет интерес для народного хозяйства, т.к. позволит:

изготовлять в холодном состоянии гнутые профили из труднодеформируемых листовых материалов широкой номенклатуры толщиной 0,6-2,5 мм;

значительно повысить производительность труда, не менее чем в два раза;

повысить качество профилей за счет повышения пластических свойств при обработке металла заготовки источником ультразвуковых колебаний.

Заявляемое техническое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

1. Способ изготовления тонкостенных гнутых профилей из листовых заготовок труднодеформируемых материалов в свежезакаленном состоянии за два-четыре перехода в роликовых устройствах стесненным изгибом с приложением на окончательном переходе в очаге наибольших пластических деформаций калибрующего растягивающего усилия по всему поперечному сечению, при этом на каждом формующем переходе создают на входе осевой подпор, а на выходе - аксиальное растяжение, отличающийся тем, что заготовку смазывают, подвергают воздействию ультразвуковых колебаний, разделяют на две полосы различной ширины и направляют двумя ручьями в профилегибочный агрегат с последующим профилированием в роликовых устройствах для одновременного изготовления профилей разной формы поперечного сечения.

2. Автоматизированная линия для изготовления тонкостенных гнутых профилей из листовых заготовок труднодеформируемых материалов, содержащая установленные в технологической последовательности рулонницу подающую в виде разматывателя и подающего устройства с индивидуальным приводом, смазывающе-подающее устройство, направляющее устройство, профилегибочный агрегат, установку отрезки профиля, отсчитывающее устройство с электронным блоком управления, стол приемный со сбрасывателем, при этом все агрегаты выполнены в виде самостоятельных блоков, отличающаяся тем, что она снабжена установленным за рулонницей роликовым режущим ножом, источником ультразвуковых колебаний и направляющим клином для разделения заготовки на две полосы, а смазывающе-подающее устройство связано с индивидуальным приводом рулонницы.

3. Автоматизированная линия по п.2, отличающаяся тем, что роликовый режущий нож и направляющий клин выполнены с возможностью перемещения синхронно для разделения листовой заготовки на неравные по ширине полосы.

4. Автоматизированная линия по п.2 или 3, отличающаяся тем, что она снабжена средством для зачистки заусенцев, совмещенным с направляющим клином.