Q4: Как возникает явление торцевого развальцовки при профилировании, особенно в таких профилях, как C-образные прогоны, и какие инженерные приемы используются для минимизации этого дефекта?
Конец вспышки (также известный как “ловля рыбы” или “конец развертки”) дефект размера, при котором поперечное сечение прокатанного профиля отклоняется от заданного профиля на переднем и заднем концах готовой детали.. Это явление является прямым следствием сложной истории напряжений и деформаций, необходимой для формирования профиля..
1. Физика генерации конечных вспышек
Концевое расширение является проявлением снятия **продольного остаточного напряжения**., особенно эластичное восстановление на свободных концах полосы.
А. Нарастание продольного напряжения
В процессе формирования рулона, металлическая полоса подвергается как **поперечному** (изгиб) и **продольный** (по длине полосы) стрессы.
- Поперечное напряжение (Гибка): Необходимо для достижения формы профиля..
- Продольное напряжение: Это нежелательно, неизбежный побочный эффект. Поскольку полоса сгибается в рулонах, общая длина полосы должна оставаться неизменной на протяжении всей машины. Однако, внутренние фланцевые части (меньшие радиусы изгиба) попробуй сжать продольно, в то время как внешние части полотна (больший эффективный радиус) попробуй растянуть. Это создает неравномерное распределение продольных деформаций и напряжений по ширине полосы..
Б. Неограниченный конечный эффект
- Промежуточный раздел: На непрерывном участке полосы (далеко от концов), металл удерживается в поперечном направлении валками, а в продольном направлении участком полосы, следующим сразу за ним. (который уже сформировался и затвердел). Встроенные остаточные напряжения удерживаются в равновесии..
- Ведущие/конечные концы: Когда конец полосы входит или выходит из последнего набора формовочных валков, продольное ограничение внезапно снимается. Запасенная энергия упругой деформации, который ранее был уравновешен непрерывной полосой, выпускается в неограниченном конце.
- Поперечное отклонение: Для открытого профиля, такого как С-образный прогон, зоны повышенного стресса (открытые фланцы) защелкнуть внутрь или наружу (пылающий) для снятия продольного растяжения или сжатия.
- Ведущий конец (Передняя вспышка): Обычно “вспыхивает” (фланцы тянутся к центру стенки) за счет снятия накопившихся сжимающих напряжений.
- Замыкающий конец (Хвостовая вспышка): Обычно “вспыхивает” (фланцы отходят от центра стенки) за счет снятия накопившихся растягивающих напряжений.
2. Инженерные методы минимизации факельных выбросов
Контроль торцевого раструба требует балансировки распределения напряжений по ширине профиля., особенно на поздних проходах формования.
А. Оптимизация цветочного узора (Постепенное формирование)
Самый ответственный метод – обеспечить максимально постепенное и равномерное распределение изгиба по количеству клетей..
- Контроль деформации: Минимизируя количество изгибов за проход, снижается накопление неравномерной продольной деформации. Разработчик валков должен обеспечить плавность и непрерывность скорости деформации..
- Количество верхних проходов: Использование большего количества стоек для рулонов (выше $N$) для сложных профилей часто является наиболее эффективным, хоть и дороже, способ уменьшить блики, поскольку это сглаживает приращение напряжения.
Б. Использование боковых кренов (Боковое ограничение)
Боковые рулоны (часто простые подшипники или приводные ролики) устанавливаются между последними стойками, иногда после последнего боя, для приложения точного бокового давления к фланцам.
- Контролируемое внутреннее давление: Эти ролики слегка прижимают фланцы внутрь на выходе линии.. Это вызывает небольшой, контролируемая величина пластической деформации противоположный в направлении ожидаемой вспышки, упреждающая компенсация снятия стресса.
С. Настройка конуса и зазора ролика
Точная настройка геометрии и вертикального зазора конечных валков имеет решающее значение.:
- Регулировка зазора между валками: Путем небольшого закрытия зазора между валками ниже толщины материала в последних одной или двух клетях., можно вызвать небольшое продольное растяжение/глажение. Это помогает уменьшить сжимающую составляющую напряжения, которая вызывает расклинивание внутрь..
- Рулонный конус (Осевое смещение): Иногда, валки постепенно наклоняются или смещаются в осевом направлении, чтобы обеспечить неравномерное давление по ширине, противодействие стрессовому дисбалансу.
Д. Конец конусности (Управление машиной)
Передовой, формовочные машины с компьютерным управлением (Динамическое формование рулонов) используйте сигнал отключения для регулировки машины в реальном времени:
- Гидравлическое/сервоуправление: Незадолго до отключения, машина может намеренно слегка отрегулировать зазоры между валками или положения боковых валков. неподходящая форма конец профиля таким образом, чтобы компенсировать известную защелку внутрь/наружу.
По сути, торцевой раструб — классическая проблема граничных условий и остаточных напряжений в непрерывном производстве.. Ее минимизация требует точного контроля над историей деформации. (постепенная деформация) и стратегическое применение бокового ограничения (боковые валки) для стабилизации профиля при потере ограничения продольной жесткости на конце полосы.
