Q4: Як виникає явище розвальцьовування при формуванні валків, особливо в профілях, таких як C-прогони, і які інженерні методи використовуються для мінімізації цього дефекту?
Кінцевий відблиск (також відомий як “риб'ячий хвіст” або “кінцева розгортка”) це розмірний дефект, при якому поперечний переріз сформованого профілю відхиляється від цільового профілю на передньому та задньому кінцях готової деталі.. Це явище є прямим наслідком складної історії напруг і деформацій, необхідних для формування профілю.
1. Фізика кінцевої генерації спалаху
Кінцеве спалахування є проявом вивільнення **поздовжньої залишкової напруги**, особливо пружне відновлення на вільних кінцях смуги.
А. Наростання поздовжнього напруження
Під час процесу формування рулону, металева стрічка піддається як **поперечному** (згинання) і **поздовжній** (по довжині смуги) стреси.
- Поперечне напруження (Згинання): Необхідний для досягнення форми профілю.
- Поздовжнє напруження: Це небажано, неминучий побічний ефект. Як стрічка згинається в рулони, загальна довжина смуги повинна залишатися незмінною через машину. Проте, внутрішні фланцеві частини (менші радіуси вигину) спробуйте стиснути поздовжньо, а зовнішні частини перетинки (більші ефективні радіуси) спробуйте розтягнутися. Це створює нерівномірний розподіл поздовжньої деформації та напруги по ширині смуги.
Б. Необмежений кінцевий ефект
- Проміжна секція: На суцільній ділянці смуги (далеко від кінців), метал утримується збоку валками, а поздовжньо – смугою, що йде безпосередньо за ним. (яка вже сформована і застигла). Вбудовані залишкові напруги утримуються в рівновазі.
- Попередні/кінцеві кінці: Коли кінець стрічки входить або виходить з останнього набору формувальних валків, поздовжнє обмеження раптово видаляється. Запасена енергія пружної деформації, яка раніше була збалансована суцільною смугою, звільняється на кінці без обмежень.
- Поперечне відхилення: Для відкритого профілю, наприклад С-подібної прогони, зони високого стресу (відкриті фланці) защелкиватися всередину або назовні (спалахування) для зняття поздовжнього натягу або стиснення.
- Ведучий кінець (Front Flare): Типово “спалахує” (фланці потягніть до центру перетинки) за рахунок вивільнення накопичених напруг стиску.
- Закінчення (Хвіст кльош): Типово “спалахує” (фланці відходять від центру перетинки) за рахунок вивільнення накопичених розтягуючих напруг.
2. Інженерні методи мінімізації спалаху
Контроль кінцевого розширення вимагає збалансування розподілу напруги по ширині профілю, особливо у пізніших формуваннях.
А. Оптимізація квіткового шаблону (Поступове формування)
Найважливішим методом є забезпечення того, щоб вигин розподілявся якомога поступово та рівномірно за кількістю підставок..
- Контроль деформації: За рахунок мінімізації кількості вигинів за один прохід, зменшується накопичення нерівномірної поздовжньої деформації. Розробник рулону повинен забезпечити плавну та безперервну швидкість деформації.
- Висока кількість проходів: Використання більшої кількості рулонних підставок (вище $N$) для складних профілів часто є найефективнішим, хоч і дорожче, спосіб зменшення спалаху, оскільки це згладжує прирости напруги.
Б. Використання бічних роликів (Бічне обмеження)
Бічні роли (часто прості підшипники або приводні ролики) встановлюються між кінцевими стійками, іноді після останньої стійки, для застосування точного бічного тиску до фланців.
- Контрольований внутрішній тиск: Ці рулони трохи штовхають фланці всередину на вихідному кінці лінії. Це викликає малу, контрольована величина пластичної деформації протилежність у напрямку очікуваного спалаху, попереджувальна компенсація звільнення від стресу.
C. Конус ролика та налаштування зазору
Точне налаштування геометрії та вертикального зазору кінцевих валків має вирішальне значення:
- Регулювання зазору: Злегка закриваючи зазор валка нижче товщини матеріалу в останніх одній або двох клітях, можна викликати легке поздовжнє розтягування/прасування. Це допомагає зменшити компонент напруги стиску, який спричиняє розширення всередину.
- Конус рулону (Осьове зміщення): іноді, валки дрібно нахиляються або зміщуються в аксіальному напрямку для застосування нерівномірного тиску по ширині, протидія стресовому дисбалансу.
Д. Кінцеве звуження (Управління машиною)
Просунутий, валкоутворювачі з комп'ютерним керуванням (Динамічне формування рулонів) використовуйте сигнал відсічення для здійснення коригування машини в реальному часі:
- Гідравлічне/сервоуправління: Якраз перед відсічкою, машина може навмисно дещо відкоригувати проміжки між роликами або бокові положення роликів під-форма кінець профілю таким чином, щоб компенсувати відоме замикання всередину/назовні.
По суті, кінцеве розширення є класичною проблемою граничних умов і залишкової напруги в безперервному виробництві. Його мінімізація вимагає точного контролю за історією деформації (поступова деформація) і стратегічне застосування бічного обмеження (бічні рулони) для стабілізації профілю при втраті обмеження поздовжньої жорсткості на кінці смуги.
