Q4: Come si genera il fenomeno della svasatura finale nella profilatura?, in particolare nei profili come gli arcarecci a C, e quali tecniche ingegneristiche vengono utilizzate per ridurre al minimo questo difetto?
Fine del chiarore (noto anche come “fishtailing” O “spazzata finale”) è un difetto dimensionale in cui la sezione trasversale del profilo profilato a rulli si discosta dal profilo target alle estremità anteriore e posteriore del pezzo finito. Questo fenomeno è una conseguenza diretta della complessa storia di sollecitazioni e deformazioni richiesta per formare il profilo.
1. La fisica della generazione di End Flare
La svasatura finale è una manifestazione del rilascio di **stress residuo longitudinale**, recupero particolarmente elastico alle estremità non vincolate della striscia.
UN. Accumulo di sollecitazioni longitudinali
Durante il processo di profilatura, la striscia metallica è sottoposta sia a **trasversale** (flessione) e **longitudinale** (lungo la lunghezza della striscia) sottolinea.
- Sollecitazione trasversale (Piegatura): Necessario per ottenere la forma del profilo.
- Sollecitazione longitudinale: Questo è indesiderabile, effetto collaterale inevitabile. Mentre la striscia si piega nei rotoli, la lunghezza totale della striscia deve rimanere la stessa attraverso la macchina. Tuttavia, le parti interne della flangia (raggi di curvatura più piccoli) provare a comprimere longitudinalmente, mentre le parti esterne del web (raggi effettivi maggiori) prova ad allungarti. Ciò crea una distribuzione non uniforme della deformazione e dello stress longitudinale su tutta la larghezza della striscia.
B. L'effetto finale non vincolato
- Sezione Intermedia: Nella sezione continua della striscia (lontano dalle estremità), il metallo è vincolato lateralmente dai rulli e vincolato longitudinalmente dal tratto di nastro immediatamente successivo (che è già formato e rigido). Le tensioni residue incorporate sono mantenute in equilibrio.
- Estremità iniziali/finali: Quando l'estremità della striscia entra o esce dall'ultima serie di rulli formatori, il vincolo longitudinale viene improvvisamente rimosso. L'energia di deformazione elastica immagazzinata, che prima era bilanciato dalla fascia continua, viene rilasciato all'estremità non vincolata.
- Deviazione trasversale: Per un profilo aperto come un arcareccio a C, le aree ad alto stress (le flange aperte) scattare verso l'interno o verso l'esterno (svasato) per alleviare la tensione o compressione longitudinale.
- Fine principale (Svasatura anteriore): Tipicamente “divampa” (le flange tirano verso il centro dell'anima) a causa del rilascio delle tensioni di compressione accumulate.
- Fine finale (Chiarore della coda): Tipicamente “divampa” (le flange si allontanano dal centro dell'anima) a causa del rilascio delle tensioni di trazione accumulate.
2. Tecniche ingegneristiche per la minimizzazione del flare
Il controllo della svasatura finale richiede il bilanciamento della distribuzione delle sollecitazioni lungo la larghezza del profilo, in particolare nei successivi passaggi di formatura.
UN. Ottimizzazione del motivo floreale (Formazione graduale)
Il metodo più critico è garantire che la flessione sia distribuita nel modo più graduale e uniforme possibile su tutto il numero di supporti.
- Controllo della tensione: Riducendo al minimo la quantità di piegatura per passaggio, l'accumulo di deformazioni longitudinali non uniformi è ridotto. Il progettista del rullo deve garantire che la velocità di deformazione sia uniforme e continua.
- Conteggio del passaggio alto: Utilizzo di più supporti per rotoli ($N$ più alti) per profili complessi è spesso la soluzione più efficace, anche se più costoso, modo per ridurre il flare, poiché attenua gli incrementi dello stress.
B. Utilizzando i rulli laterali (Vincolo laterale)
Rotoli laterali (spesso semplici cuscinetti o rulli motorizzati) sono installati tra le tribune finali, a volte dopo l'ultima resistenza, per applicare una pressione laterale precisa sulle flange.
- Pressione interna controllata: Questi rulli spingono leggermente le flange verso l'interno all'estremità di uscita della linea. Ciò induce un piccolo, quantità controllata di deformazione plastica opposto nella direzione del bagliore previsto, compensare preventivamente il rilascio dello stress.
C. Impostazione della conicità e dello spazio dei rulli
La messa a punto della geometria e dello spazio verticale dei rulli finali è fondamentale:
- Regolazione dello spazio tra i rulli: Chiudendo leggermente lo spazio tra i rulli al di sotto dello spessore del materiale negli ultimi uno o due supporti, può essere indotta una lieve quantità di stiramento/stiratura longitudinale. Ciò aiuta a ridurre la componente di stress di compressione che causa la svasatura verso l'interno.
- Conicità del rotolo (Spostamento assiale): A volte, i rulli vengono leggermente inclinati o spostati assialmente per applicare una pressione non uniforme su tutta la larghezza, contrastare lo squilibrio da stress.
D. Fine della rastremazione (Controllo della macchina)
Avanzato, formatrici a rulli controllate da computer (Profilatura dinamica) utilizzare il segnale di interruzione per implementare le regolazioni della macchina in tempo reale:
- Controllo idraulico/servo: Poco prima del cut-off, la macchina potrebbe regolare leggermente gli spazi tra i rulli o le posizioni dei rulli laterali in modo intenzionale sottoforma l'estremità del profilo in modo da compensare il noto scatto verso l'interno/verso l'esterno.
In sostanza, La svasatura finale è un classico problema delle condizioni al contorno e delle tensioni residue nella produzione continua. La sua minimizzazione richiede un controllo preciso sulla storia della deformazione (deformazione graduale) e l'applicazione strategica del vincolo laterale (rotoli laterali) per stabilizzare il profilo quando viene perso il vincolo di rigidezza longitudinale all'estremità della striscia.
