Q4: ¿Cómo se genera el fenómeno de abocinamiento final en el perfilado?, particularmente en perfiles como C-purlins, y qué técnicas de ingeniería se utilizan para minimizar este defecto?
Ensanchamiento final (también conocido como “cola de pescado” o “barrido final”) Es un defecto dimensional donde la sección transversal del perfil laminado se desvía del perfil objetivo en los extremos delantero y trasero de la pieza terminada.. Este fenómeno es una consecuencia directa de la compleja historia de tensiones y deformaciones requerida para formar el perfil..
1. La física de la generación final de llamaradas
El ensanchamiento final es una manifestación de la liberación de **tensión residual longitudinal**, recuperación particularmente elástica en los extremos libres de la tira.
A. Acumulación de tensión longitudinal
Durante el proceso de perfilado, la tira de metal está sujeta a ambos **transversales** (doblando) y **longitudinal** (a lo largo de la tira) destaca.
- Estrés transversal (Doblar): Necesario para conseguir la forma del perfil..
- Tensión longitudinal: Esto es indeseable, efecto secundario inevitable. A medida que la tira se dobla en los rollos, La longitud total de la tira debe permanecer igual a través de la máquina.. Sin embargo, las porciones de brida interior (radios de curvatura más pequeños) intenta comprimir longitudinalmente, mientras que las partes externas de la red (radios efectivos más grandes) intenta estirar. Esto crea una distribución no uniforme de la tensión y la tensión longitudinal a lo largo del ancho de la tira..
B. El efecto final ilimitado
- Sección Intermedia: En la sección continua de la tira. (lejos de los extremos), el metal está constreñido lateralmente por los rodillos y longitudinalmente por la sección de tira que le sigue inmediatamente. (que ya está formado y rígido). Las tensiones residuales incorporadas se mantienen en equilibrio..
- Extremos iniciales/finales: Cuando el extremo de la tira entra o sale del último conjunto de rodillos formadores, la restricción longitudinal se elimina repentinamente. La energía de deformación elástica almacenada, que antes estaba equilibrado por la tira continua, se libera en el extremo no restringido.
- Desviación transversal: Para un perfil abierto como una correa C, las zonas de mayor estrés (las bridas abiertas) chasquear hacia adentro o hacia afuera (resplandeciente) para aliviar la tensión o compresión longitudinal.
- Extremo principal (Llamarada frontal): Típicamente “bengalas en” (Las bridas tiran hacia el centro del alma.) debido a la liberación de tensiones de compresión acumuladas.
- Extremo posterior (Llamarada de cola): Típicamente “se enciende” (las alas se alejan del centro del alma) debido a la liberación de tensiones de tracción acumuladas.
2. Técnicas de ingeniería para minimizar las llamaradas
Controlar el ensanchamiento final requiere equilibrar la distribución de tensiones en todo el ancho del perfil, particularmente en las últimas pasadas de formación.
A. Optimización del patrón floral (Formación gradual)
El método más crítico es garantizar que la flexión se distribuya de la manera más gradual y uniforme posible entre el número de soportes..
- Control de tensión: Minimizando la cantidad de flexión por pasada., Se reduce la acumulación de deformación longitudinal no uniforme.. El diseñador del rodillo debe garantizar que la velocidad de deformación sea suave y continua..
- Recuento de pases altos: Usar más soportes rodantes (mayor $N$) para perfiles complejos suele ser el más eficaz, aunque más costoso, manera de reducir la llamarada, ya que suaviza los incrementos de estrés.
B. Utilizar rollos laterales (Restricción lateral)
rollos laterales (a menudo cojinetes simples o rodillos motorizados) se instalan entre las gradas finales, a veces después de la última resistencia, para aplicar una presión lateral precisa a las bridas.
- Presión interna controlada: Estos rodillos empujan las bridas ligeramente hacia adentro en el extremo de salida de la línea.. Esto induce una pequeña, cantidad controlada de deformación plástica opuesto en la dirección de la llamarada esperada, Compensar preventivamente la liberación de estrés..
do. Ajuste del cono y del espacio del rodillo
Es crucial ajustar la geometría y el espacio vertical de los rodillos finales:
- Ajuste del espacio entre rollos: Cerrando ligeramente el espacio entre rodillos por debajo del espesor del material en los últimos uno o dos soportes., Se puede inducir una ligera cantidad de estiramiento/planchado longitudinal.. Esto ayuda a reducir el componente de tensión de compresión que provoca el ensanchamiento hacia el interior..
- Rollo cónico (Desplazamiento axial): A veces, Los rodillos se inclinan o desplazan minuciosamente axialmente para aplicar una presión no uniforme en todo el ancho., contrarrestar el desequilibrio del estrés.
D. Extremo ahusado (Control de la máquina)
Avanzado, formadoras de rodillos controladas por computadora (Perfilado dinámico) Utilice la señal de corte para implementar ajustes de la máquina en tiempo real.:
- Control hidráulico/servo: Justo antes del corte, La máquina puede ajustar ligeramente los espacios de los rollos o las posiciones de los rollos laterales para intencionalmente bajo forma el extremo del perfil de una manera que compense el conocido chasquido hacia adentro/afuera.
En esencia, El ensanchamiento final es un problema clásico de condiciones límite y tensión residual en la fabricación continua.. Su minimización requiere un control preciso sobre el historial de deformaciones. (deformación gradual) y la aplicación estratégica de la restricción lateral (rollos laterales) Estabilizar el perfil cuando se pierde la restricción de rigidez longitudinal en el extremo de la tira..
