PL178952B1

PL178952B1 - Sposób wytwarzania kolnierzowego wyrobu konstrukcyjnego PL PL PL

Info

Publication number: PL178952B1
Application number: PL95321463A
Authority: PL
Inventors: William J Wilde
Original assignee: Bethlehem Steel Corp
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-10-23
Publication date: 2000-07-31
Also published as: EP0806995A1; DE69508797T2; US5623845A; KR100237732B1; PL321463A1; JP2863011B2; AU4009895A; ES2132746T3; WO1996023608A1; ATE178231T1; JPH10506577A; CN1066353C; DE69508797D1; ZA959301B; TW336900B; AU700041B2; KR19980701599A; CN1174526A; EP0806995B1

Abstract

1. Sposób wytwarzania kolnierzowego wyrobu konstrukcyjne- g o o zadanych wymiarach, w którym wyrób kolnierzowy ksztaltuje sie w walcarce uniwersalnej przez wielokrotne przemieszczanie go poprzez walce zebrowe i co najmniej jeden walec kolnierzowy az do wykonania wyrobu o zadanych wymiarach, znamienny tym, ze sto- suje sie kesisko (12, T12, C12), w którym stosunek pola (Aw s) cze- sci srodkowej (26a) do pola (Aft) obszarów bocznych jest równy stosunkowi pola (Aw ) powierzchni zebra (16) do pola (Ar) powierz- chni kolnierza (14, T14, C14) gotowego wyrobu konstrukcyjnego (10) i majace prostokatny przekrój poprzeczny oraz zadana grubosc (ts) i wysokosc (ds), wprowadza sie kesisko (12, T12, C12) bezpo- srednio do walcarki uniwersalnej, zgniata sie miedzy zestawem przeciwleglych walców zebrowych walcarki uniwersalnej zebrowej czesci kesiska (12, T12, C12) do grubosci posredniej (tn), przy czym stosuje sie co najmniej jeden walec zebrowy o szerokosci wal- cowania równej wysokosci (dw ) zebra gotowego wyrobu konstru- kcyjnego (10), równoczesnie zgniata sie, za pomoca co najmniej jednego walca kolnierzowego w walcarce uniwersalnej, wysokosci (ds) kesiska (12, T12, C12) do wysokosci posredniej (dn), przy czym, tym co najmniej jednym walcem kolnierzowym zgniata sie pozostale czesci kesiska (12, T12, C12) i czesci kolnierzowe roz- mieszcza sie w kierunku prostopadlym do czesci zebrowej, przy- rostowo przemieszcza sie przynajmniej jeden walec zebrowy w kie- runku dalszego zmniejszenia grubosci (tn) i przyrostowo przemieszcza sie co najmniej jeden walec kolnierzowy w kierunku dalszego zmniejszenia wysokosci posredniej (dn) i równoczesnie zgniata sie kesisko (12, T12, C12) miedzy przeciwleglymi walcami zebrowymi i co najmniej jednym walcem kolnierzowym zmniej- szajac grubosci posrednie (tn) i wysokosci posrednie (dn), oraz rozmieszczajac czesci kolnierzowe w kierunku w zasadzie prosto- padlym do czesci zebrowej i powtarza sie przemieszczanie walców oraz zgniatanie kesiska (12, T12, C12) az do osiagniecia wyrobu konstrukcyjnego (10) o zadanych rozmiarach. Fig 3 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kołnierzowego wyrobu konstrukcyjnego, a zwłaszcza sposób wytwarzania belki konstrukcyjnej o przekroju H lub I, z kęsisk.

Z opisów patentowych USA 1 034 361,DE-C 162714iGB-A 16 479 znany jest sposób, w którym ponownie nagrzewa się wlewki ciągłe i kształtuje się kołnierzowy profil wstępny, przez zgrubne kształtowanie w zgniataczu. Otrzymywany półwyrób poddaje się następnie obróbce wykańczającej w walcarce uniwersalnej.

Z opisu patentowego USA nr 4 420 961 znany jest sposób, w którym rozszczepia się prostokątne kęsisko wzdłuż jego wzdłużnych krawędzi bocznych. Szczelinę pogłębia się stopniowo i poszerza, do utworzenia półwyrobu, z którego wytwarza się kształt H lub I po dodatkowym rozdzieleniu naciętego materiału krawędzi z utworzeniem kołnierzy. W tym patencie opisano kilka innych sposobów, w których kęsisko kształtowe jest w półwyrób wyrobu końcowego przez nacięcie wzdłuż krawędzi.

178 952

W tym sposobie wymagany jest tylko jeden etap nagrzewania podczas procesu walcowania od kęsiska do wyrobu gotowego. Jednakowoż we wszystkich przypadkach potrzebny jest oddzielny zgniatacz do dokonania nacięcia i kształtowania przed wprowadzaniem do walcarki uniwersalnej. Wydajność gotowego wyrobu zależy od kąta wierzchołkowego urządzeń nacinających, tak, że w przypadku nowych kształtów otrzymana duża wydajność produkcji odpowiedniego wyrobu nie jest w całości przewidywalna.

Z opisu patentowego EP 535 767 znany jest sposób, w którym walcuje się stal wstępnie w zgniatarce i otrzymuje się półwyrób, który następnie poddaje się obróbce wykańczającej w walcarce uniwersalnej.

Z francuskiego opisu patentowego nr 2 543 027 znany jest sposób polegający na tym, że kęsisko o kształcie prostopadłościanu najpierw walcuje się w kształt półwyrobu belki w zgniatarce, a następnie półwyrób poddaje się obróbce wykańczającej w walcarce uniwersalnej.

W miarę rozpowszechniania się stosowania walcowanych wyrobów kołnierzowych, przemysł budowlany wymagał wyrobów o coraz większej liczbie kształtów, rozmiarów i ciężarów jednostkowych. Przemysł stalowy spełniał te wymagania, i obecnie wytwarzany jest szeroki zakres różnych walcowanych wyrobów kołnierzowych, w walcowniach całego świata.

Stało się oczywiste, że koszty urządzeń, materiałów i czasu można zredukować przez bezpośrednie przekazywanie konkretnego profilu prostokątnego do walcarki uniwersalnej w celu wy walcowania w wyrób gotowy. Stwierdzono również, że jeżeli byłoby możliwe przekazywanie profilu prostokątnego do walcarki uniwersalnej, to istnieje możliwość pominięcia zgniatacza i zmniejszenia ilości oprzyrządowania i kosztów produkcji. Innymi słowy, celem stało się wytwarzanie wyrobów kołnierzowych przy wyj ściu od prostego geometrycznego kształtu przekroju, na przykład prostokątnego kęsiska metalu, i wykonanie całego kształtowania w walcarce uniwersalnej. Takie kęsiska mogłyby być doprowadzane bezpośrednio z urządzenia do odlewania ciągłego, w sposób znany, lub też proces walcowania można rozpoczynać z zimnymi kęsiskami dostarczonymi do walcowni uniwersalnej.

Dla oszczędności energii pożądane jest, aby kęsisko, zimne lub przeniesione bezpośrednio z urządzenia odlewającego, było doprowadzane do temperatury walcowania tylko raz podczas procesu, przed jego wejściem do walcarki uniwersalnej. Celem staje się również ustalanie proporcji przekroju danego kęsiska umożliwiające walcowanie wykańczające wyrobów gotowych o wielu różnych rozmiarach lub kształtach przy minimalnej liczbie różnych walców w walcarce uniwersalnej.

Ponadto walcowanie powinno się odbywać za pomocą konwencjonalnych walców poziomych i pionowych, dla umożliwienia szybkiego przeregulowywania między różnymi rozmiarami wyrobu.

Z powyższego omówienia w sposób oczywisty wynika, że podawanie kęsisk bezpośrednio do walcarki eliminuje potrzebę zatrzymywania walcarki i umożliwia prowadzenie obróbki metalu z pojedynczym dogrzewaniem.

Celem wynalazku jest opracowanie mniej czasochłonnego sposobu wytwarzania kołnierzowego wyrobu konstrukcyjnego z kęsisk o przekroju prostokątnym bezpośrednio z użyciem walcarki uniwersalnej bez wstępnego kształtowania wyrobu w zgniataczu i w ramach którego możliwe jest obliczenie z przewidywalnymi wynikami, nastaw regulacyjnych walców poziomych i pionowych walcarki uniwersalnej w czasie trwania pracy rzeczywistej.

Według wynalazku, sposób wytwarzania kołnierzowego wyrobu konstrukcyjnego o zadanych wymiarach, w którym wyrób kołnierzowy kształtuje się w walcarce uniwersalnej przez wielokrotne przemieszczanie go poprzez walce żebrowe i co najmniej jeden walec kołnierzowy aż do wykonania wyrobu o zadanych wymiarach, charakteryzuje się tym, że stosuje się kęsisko, w którym stosunek pola części środkowej do pola obszarów bocznych jest równy stosunkowi pola powierzchni żebra do pola A_f powierzchni kołnierza gotowego wyrobu konstrukcyjnego i mające prostokątny przekrój poprzeczny oraz zadaną grubość i wysokość, wprowadza się kęsisko bezpośrednio do walcarki uniwersalnej, zgniata się między zestawem przeciwległych walców żebrowych walcarki uniwersalnej żebrowej części kęsiska do grubości pośredniej t_n,

178 952 przy czym stosuje się co najmniej jeden walec żebrowy o szerokości walcowania równej wysokości d_w żebra gotowego wyrobu konstrukcyjnego, równocześnie zgniata się, za pomocą co najmniej jednego walca kołnierzowego w walcarce uniwersalnej, wysokości kęsiska do wysokości pośredniej d_n, przy czym, tym co najmniej jednym walcem kołnierzowym zgniata się pozostałe części kęsiska i części kołnierzowe rozmieszcza się w kierunku prostopadłym do części żebrowej, przyrostowo przemieszcza się przynajmniej jeden walec żebrowy w kierunku dalszego zmniejszenia grubości t_n i przyrostowo przemieszcza się co najmniej jeden walec kołnierzowy w kierunku dalszego zmniejszenia wysokości pośredniej d_n i równocześnie zgniata się kęsisko między przeciwległymi walcami żebrowymi i co najmniej jednym walcem kołnierzowym zmniejszając grubości pośrednie t_n i wysokości pośrednie d_n, oraz rozmieszczając części kołnierzowe w kierunku w zasadzie prostopadłym do części żebrowej i powtarza się przemieszczanie walców oraz zgniatanie kęsiska aż do osiągnięcia wyrobu konstrukcyjnego o zadanych rozmiarach.

Korzystnie, przepuszcza się między walcami krawędziującymi w walcarce uniwersalnej kołnierzowe części kęsiska ułożone prostopadle do części żebrowej i kształtuje się części kołnierzowe do wymiarów ostatecznych odpowiadających szerokości gotowego wyrobu konstrukcyjnego.

Korzystnie, walcami krawędziującymi oddziaływuje się na kęsisko co najmniej w końcowym przejściu kęsiska, zgniatanego między przeciwległymi walcami żebrowym i co najmniej jednym walcem kołnierzowym.

Korzystnie, walce krawędziowe ustawia się równolegle względem walców żebrowych.

Korzystnie, przy każdej z przyrostowych zmian kęsiska, przeciwległe walce żebrowe i co najmniej jeden walec kołnierzowy ustawia się w zadanych punktach ustawczych utrzymujących stosunek pól żebra do pola kołnierza równy stosunkowi pola powierzchni żebra i pola A_f kołnierza gotowego wyrobu konstrukcyjnego.

Korzystnie, kęsisko przepuszcza się przez przeciwległe walce żebrowe i co najmniej jeden walec kołnierzowy na przemian w przeciwnych kierunkach.

Korzystnie dla każdego przyrostowego zmniejszenia grubości i wysokości kęsiska wykonuje się jedno przejście.

Korzystnie stosuje się kęsisko mające początkową grubość > 4^ i początkową wysokość 0,=(0.)(1 +2(A^A_f)-¹], gdzie

A.-(d.)(t»). ^a A,“MW d_w = wysokość, a b_f = szerokość kołnierza gotowego wyrobu konstrukcyjnego.

Korzystnie, dobiera się punkty ustawcze walców żebrowych, do przyrostowej regulacji przeciwległych walców żebrowych dla n kroków, i oblicza się odpowiednie punkty ustawcze walców kołnierzowych do przyrostowej regulacji dla każdego z n kroków, przez wyznaczenie pośredniego pola powierzchni żebra A_wn = (t_wn)(d_w), gdzie t^ = pośrednia grubość żebra dla kroku n, oraz wykorzystuje się wartość do obliczenia pośredniego pola powierzchni A_fn kołnierza w tym kroku n, przy czym A_& = A_wn (A^/Af)'¹.

Korzystnie, punkty ustawcze walca kołnierzowgo oblicza się dla każdego punktu ustawczego walca żebrowego, w którym t^ = A_fn/b_fn, gdzie:

t^ jest pośredniągrubością kołnierza, a b_fn jest pośrednią szerokością kołnierza i utrzymuje się stosunek pól powierzchni żebra i kołnierza w każdym kroku n równy stosunkowi pól powierzchni żebra i kołnierza gotowego wyrobu konstrukcyjnego.

Korzystnie, kęsisko przed zgniataniem ponownie nagrzewa się.

Korzystnie, podczas zgniatania przepuszcza się kęsisko między drugąparąprzeciwległych walców kołnierzowych, przy czym oś obrotu walców kołnierzowych tworzy kąt prosty z osiąobrotu walców żebrowych i zgniata się szerokość d_s kęsiska do szerokości pośredniej, podczas gdy pozostałe części kęsiska rozchodzą się w kierunku w zasadzie prostopadłym do kierunku przechodzenia kęsiska między walcami kołnierzowymi.

178 952

Korzystnie, przekrój kęsiska oblicza się za pomocą równań d_s = (d-2tf)[l + 2 (Aw/Af)·¹], gdzie d = wysokość gotowego wyrobu konstrukcyjnego t_f = grubość kołnierza gotowego wyrobu konstrukcyjnego ty = grubość żebra gotowego wyrobu konstrukcyjnego, oraz A_w = (d-2tf)(ty) A_f tyty

Korzystnie, po dobraniu punktów ustawczych dla poziomej pary walców, w każdym kroku n oblicza się odpowiednie punkty dla pionowej pary walców przez wyznaczenie pośredniego pola powierzchni przekroju żebra jako równego ty_n(d-2tf), przy czym ty,, jest pośredniągrubością żebra, i wykorzystanie obliczonej wartości A_wn w dalszych obliczeniach odpowiedniego pola powierzchni pośredniej kołnierza jako A_fn = A_wn (A^/Af)’¹.

Korzystnie, punkty dla pionowej pary walców oblicza się dla każdego punktu ustawczego walców poziomych tak, że ty = A_fn/h_fn, gdzie ty jest pośrednią wysokością kołnierza, i A_wn/h_fnutrzymuje się równe A^Af.

Zaletą sposobu według wynalazku jest uzyskanie wysokiej wydajności przy małym procencie braków i bez potrzeby ponownego nagrzewania materiału podczas procesu walcowania. Uzyskuje się te zalety dzięki wyeliminowaniu walcowania wstępnego, czyli dzięki doborowi wymiarów kęsiska i możliwości walcowania go bezpośrednio w walcarce uniwersalnej.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w rzucie ukośnym gotowy kształtownik kołnierzowy o kształcie przekroju H, fig. 2 przedstawia w rzucie ukośnym kęsisko prostokątne stosowane w sposobie według wynalazku do wytwarzania gotowego kształtownika kołnierzowego o kształcie przekroju H według fig. 1, fig. 3 w widoku czołowym przedstawia odkształcanie od kęsiska z fig. 2 do finalnego kształtu H wyrobu kołnierzowego zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, fig. 4 przedstawia w widoku podobnym do fig. 3 odkształcanie kęsiska w przykładowym czwartym punkcie regulacyjnym walców poziomych i pionowych walcarki uniwersalnej stosowanej w sposobie według niniejszego wynalazku, fig. 5 przedstawia w rzucie ukośnym podobnym do fig. 2 kęsisko prostokątne stosowane w sposobie według wynalazku do wytwarzania gotowego kształtownika kołnierzowego o kształcie przekroju T, fig. 6 przedstawia w widoku czołowym etapy odkształcania od kęsiska z fig. 5 do końcowego wyrobu w postaci kształtownika T zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, fig. 7 przedstawia wrzucie ukośnym podobnym do fig. 2 kęsisko prostokątne stosowane w sposobie według wynalazku do wytwarzania gotowego ceownika, czyli kształtownika kołnierzowego o kształcie przekroju C, fig. 8 przedstawia w widoku czołowym etapy odkształcania od kęsiska z fig. 7 do końcowego wyrobu w postaci kształtownika C zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku.

Sposób wytwarzania kołnierzowego wyrobu konstrukcyjnego 10 bezpośrednio z kęsisk według niniejszego wynalazku wykorzystuje wyłącznie walcarkę uniwersalną z napędzanymi walcami poziomymi, czyli żebrowymi i nie napędzanymi walcami pionowymi, czyli kołnierzowymi, które rozsunięte są na regulowaną odległość. Walce żebrowe mają stałą szerokość odpowiadającą wysokości (ty żebra wybranego wyrobu gotowego. Wymiary kęsiska 12 są określone z góry na podstawie wymiarów gotowego kołnierzowego wyrobu konstrukcyjnego 10 wyznaczonego do produkcji. W szczególności, wysokość d_s kęsiska 12 zależy od stosunku powierzchni żebrowej do powierzchni kołnierzowej wyrobu konstrukcyjnego 10.

W przejściach walcowania, walce żebrowe mające szerokość odpowiadającą ostatecznej wysokości <ty żebra zgniatająkęsisko 12. Kęsisko 12 ma wysokość d_s większąod ostatecznej wysokości żebra 16, a jego grubość t_s zmniejszana jest między walcami żebrowymi. Równocześnie, walce kołnierzowe wywierają nacisk na powierzchnie krawędzi wzdłużnych kęsiska 12, przemieszczając materiał, który nie został zgnieciony przez walce żebrowe, w stronę środka kęsiska 12. Powtarzane przejścia między walcami powodują uniesienie powierzchni krawę

178 952 dziowych kęsiska ustawiając je ku górze, tak że grubość kęsiska przy krawędziach podczas procesu przekracza grubość w części środkowej, gdzie działają walce żebrowe.

W miarę postępu walcowania, walce są coraz bardziej zsuwane ku sobie. W każdym punkcie regulacji walców przekrój odkształconego kęsiska zachowuje stały stosunek rozmiarów obszarów żeber i kołnierzy, taki sam stosunek żebro/kołnierz, jak w gotowym wyrobie. Walce poziome i pionowe sąprzemieszczane obliczanymi z góry przyrostami aż do uzyskania przez kęsisko zadanego kształtu końcowego, wyrobu gotowego do wykorzystania w budownictwie.

Na figurze 1 i 2 kołnierzowy wyrób konstrukcyjny 10 jest wytwarzany sposobem według niniejszego wynalazku z kęsiska 12 o przekroju przedstawionym na fig. 2. Wyrób kołnierzowy 10 może mieć dowolny znany kształt łub rozmiar, spośród tych, które mogą być wytwarzane przez walcowanie w walcarce uniwersalnej sposobem według niniejszego wynalazku.

Na przykład fig. 1 przedstawia wyrób konstrukcyjny 10 w postaci kształtownika o profilu H, natomiast fig. 6 i 8 przedstawiają wyrób konstrukcyjny 10 w postaci teownika oraz ceownik. Wyrób konstrukcyjny 10 z fig. 1 zawiera parę kołnierzy 14 połączonych środkowym żebrem 16. Wyrób konstrukcyjny 10 ma ogólną wysokość 18 mierzoną wzdłuż żebra 16 i oznaczoną literą d oraz szerokość b_f kołnierza 14. Wyrób konstrukcyjny 10 ma grubość t_f kołnierza 14 i grubość Ę żebra 16.

Wyrób konstrukcyjny 10 wytwarza się z kęsiska 12 mającego wybraną długość L, grubość t_si wysokość 22 oznaczoną również na fig. 2 pierwotną wartością wysokości d_s. Długość L kęsiska 12 może się zmieniać, lecz zależy od urządzeń odlewającego, tnącego, pieca podgrzewaj ącego i ograniczeń długości w miej scu produkowania kołnierzowego wyrobu konstrukcyjnego.

Według niniejszego wynalazku, przed wprowadzeniem do walcarki uniwersalnej (nie przedstawiona) dokonuje się ponownego nagrzania kęsiska 12 w piecu nagrzewającym. Walcarka uniwersalna zawiera poziome walce żebrowe odpowiadające wysokości 24 gotowego żebra 16 wyrobu konstrukcyjnego 10. Walce żebrowe obrabiajączęść środkową26a górnej i dolnej powierzchni 26 kęsiska 12 leżącą między liniami przerywanymi 28. Równocześnie walce kołnierzowe walcarki uniwersalnej obrabiają przeciwległe powierzchnie krawędziowe 30 kęsiska 12. Jak wspomniano, walce żebrowe i walce kołnierzowe walcarki uniwersalnej działaj ąrównocześnie, a oś obrotu każdego skojarzonego walca żebrowego i kołnierzowego leży we wspólnej płaszczyźnie, która jest prostopadła do górnej i dolnej powierzchni 26 kęsiska 12.

Tak więc, część środkowa 26a powierzchni 26 kęsiska 12 ograniczona liniami przerywanymi 28, jest zgniatana do grubości pośredniej Ę mniejszej od pierwotnej grubości t_s kęsiska 12, a równocześnie kęsisko 12 zmniejszane jest w wysokości 22 od pierwotnej wartości d_s do nowej wartości d_n.

W miarę postępu walcowania, odstęp między walcami żebrowymi zmniejsza się przyrostowo w krokach n, tak że pośrednia grubość Ę kęsiska 12 w jego części środkowej 26a zmniejsza się od jej pierwotnej wartości t_s. W przypadku każdej przyrostowej zmiany odstępu walców żebrowych, walce kołnierzowe zbliża się do siebie, przyrostowo, tak że szerokość 22 jest w dalszym ciągu zmniejszana od jej pierwotnej wartości d_s.

Przy przechodzeniu kęsiska 12 tam i na powrót między walcami żebrowymi i kołnierzowymi, gorący metal w częściach zewnętrznych 26b rozciągających się między liniami przerywanymi 28 i zewnętrznymi powierzchniami krawędziowymi 30 odsuwany jest w przeciwnych kierunkach od płaszczyzny środkowej 32 kęsiska 12. Jak to przedstawiono za pomocą strzałki 33, gorący metal przemieszczany jest w takim kierunku, że szerokość obszaru 26b kęsiska 12, na skrajach zewnętrznych, przekracza w procesie obróbki kęsiska 12 grubość pośrednią t_n części środkowej 26a kęsiska 12.

Walce żebrowe i kołnierzowe przemieszcza się dalej przyrostowo do momentu, kiedy wytworzy się wyrób konstrukcyjny 10 o grubości Ę żebra 16, grubości Ę kołnierza 14, szerokości b_fkołnierza 14, oraz wysokości d. Walce krawędziujące (nie przedstawione) stosuje się w późniejszych etapach walcowania, w celu nadania szerokości 20 kołnierza 14 pożądanej wartości końcowej b_f. Walce krawędziujące naciskają na końce 34 kołnierza 14 w kierunkach przeciwnych, w sposób wskazany strzałkami 3 6, które sąrównoległe do sił wywieranych przez walce żebrowe.

178 952

Na figurze 3 przedstawiono przykładowo dziewięć przyrostowych regulacji czyli etapów wytwarzania wyrobu konstrukcyjnego 10 o profilu H przedstawionego na fig. 1.

Po każdym z dziewięciu etapów przyrostowych, przeciwległe powierzchnie krawędziowe 30 kęsiska 12 przemieszcza się przez zgniecenie kęsiska 12, kolejno do położeń 1,2,3,4, 5,6,7, 8. Równocześnie przeciwległe powierzchnie 26, górną i dolną, części środkowej 26a określonej szerokością walców żebrowych zgniata się kolejno do położeń Γ, 2', 3', 4', 5', 6', 7', 8'. Walcuje się symetrycznie na obu powierzchniach krawędziowych 3 0, i na powierzchniach 26, górnej i dolnej części środkowej 26a. W miarę postępu kształtowania i zmniejszania wysokości 22 kęsiska 12 od wielkości pierwotnej d_s, gorący materiał przemieszcza się pionowo w dwóch kierunkach na zewnątrz od płaszczyzny środkowej 32 kęsiska 12, co pokazano strzałką33. Tak więc ostateczne kontury kołnierzy 14 kształtuje się w krokach przyrostowych odpowiednio do punktów ustawczych walców żebrowych i kołnierzowych, które przyrostowo przemieszczają obszary kołnierzowe kolejno do położeń Γ, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.

Po dziewięciu przedstawionych przejściach między każdym punktem ustawienia zespołu walców, z kęsiska 12 powstaje wyrób konstrukcyjny 10 o profilu H przedstawiony na fig. 1 i 3. Po przej ściu kęsiska 12 przez ostatni punkt ustawienia walców żebrowych i kołnierzowych uzyskuj e się końcową grubość żebra 16, końcową grubość tf kołnierza 14 a walcami krawędziującymi (nie przedstawione) uzyskuje się końcową szerokość 20 o wartości b_f kołnierza 14. Wysokość 18 wyrobu konstrukcyjnego 10 określona jest szerokością walców żebrowych (nie przedstawione), którymi kształtuje się żebro 16, i grubością kołnierzy 14.

Ponieważ kołnierz 14 i żebro 16 obrabia się równocześnie, najczęściej udaje się uniknąć efektów asymetrycznych wpływających na ukształtowanie się wad, takich jak na przykład występy i wypływki powstające w operacjach walcowniczych w zgniataczu/walcarce wstępnej. Wyrób konstrukcyjny 10 jest gotowy do użytku w przemyśle. Natomiast „gładzenie”, bez zmian wymiarowych powierzchni wewnętrznych i zewnętrznych, poza końcami 34 kołnierzy 14, może odbywać się przed dostawą wyrobu.

Krawędziowanie, zwłaszcza we wczesnych etapach, może odbywać się z użyciem płasko lub stożkowo ukształtowanych walców krawędziowych służących do kierowania lokalnym rozmieszczaniem kołnierzy 14 w sąsiedztwie powierzchni roboczych walców kołnierzowych. Płaskiego walca krawędziowego można używać w połączeniu lub zamiast oddzielnego walca krawędziowego walcarki wykańczającej.

Według niniejszego sposobu, każdy wyrób konstrukcyjny 10 przyporządkowany jest do kęsiska 12 o konkretnym przekroju i kształcie prostokątnym. Każdy krok przyrostowy czyli punkt ustawczy walców żebrowych i kołnierzowych walcarki uniwersalnej jest wyliczony z góry, z zachowaniem stosunku powierzchni żebra 16 i kołnierzy 14 dla kęsiska 12 przetwarzanego w walcarce, w każdym etapie, takiego samego, jak w gotowym wyrobie konstrukcyjnym 10. Wyrób konstrukcyjny 10 na fig. 1 jest symetryczny. Zatem stosunek powierzchniowy można oprzeć na obliczeniach obejmujących jeden lub obydwa kołnierze 14. Natomiast w przypadku wyrobu konstrukcyjnego 10 o kształcie asymetrycznym, na przykład teownika przedstawionego na fig. 6, stosunek powierzchniowy odnosi się do pojedynczego kołnierza 14. Poniższe równania oparto na obszarze żebra 16 i obszarze pojedynczego kołnierza 14.

Figura 4 przedstawia widok czołowy kęsiska 12 ukazujący położenie czwartego punktu ustawczego, gdzie walce żebrowe znajdują się w punkcie ustawczym 4', a walce kołnierzowe znajdują się w swoim punkcie ustawczym 4. Można zauważyć, że przekroje są w zasadzie częściami prostokątów lub ściętych trójkątów. Zatem pole przekroju żebra 16 i pole przekroju tych części, które ostatecznie przechodzą w kołnierze 14 są łatwe do obliczenia przed rozpoczęciem procesu walcowania. Liczba kroków przy walcowaniu wyrobu kołnierzowego 10 z kęsiska 12 zależy od energii dostępnej w walcach i dopuszczalnego z tego powodu skoku regulacji odległości między punktami ustawienia walców w każdym kroku. Na fig. 4, ścięte części trójkątne stająsię kołnierzami 14 wyrobu konstrukcyjnego 10. Przy równoczesnej obróbce poziomej i pionowej za pomocą walców walcarki uniwersalnej długość kęsiska L wzrasta.

178 952

Tak więc, możliwe jest, przy wykorzystaniu znanych zależności geometrycznych wybranego wyrobu konstrukcyjnego 10 i przy dokonaniu obliczeń, wyznaczenie początkowej wysokości d_s kęsiska 12. Zatem na podstawie parametrów przeznaczonej do produkcji walcarki wyznacza się liczbę kroków, czyli punktów ustawczych stosowanych przy kształtowaniu wyrobu konstrukcyjnego 10. Można obliczyć wartości pośrednie d_n i odpowiadające im wartości pośrednie t_n, ponieważ te wymiary powstają z przetworzenia, odpowiednio, d_s w d i t_s w t^ Każdy odpowiedni krok, η, (η + 1, n + 2...) walców żebrowych i kołnierzowych obliczany jest tak, że stosunek pola powierzchni A_wn/A_fn kęsiska 12 jest zawsze taki sam, jak stosunek pola powierzchni A_w/A_f wyrobu konstrukcyjnego 10. Obliczenia wykonuje się możliwie dokładnie.

Krótko mówiąc, sposób obejmuje etapy wyboru właściwego przekroju kęsiska 12, a zwłaszcza jego wysokości 22 przy uwzględnieniu grubości kęsiska t_s produkowanego, lub mającego konkretne właściwości walcownicze. Mówiąc inaczej, grubość kęsiska nie jest zmienną dowolnie dobieraną przy stosowaniu sposobu według wynalazku. Wartość t_s wyznacza urządzenie do odlewania ciągłego. Grubość t_s kęsiska 12 powinna zwykle przynajmniej czterokrotnie przekraczać grubość Ή a idealnie powinna być > b_f.

Następnie wylicza się tablice odpowiednich punktów ustawczych dla walców żebrowych i kołnierzowych, oraz w etapach późniejszych dla walców krawędziowych ograniczających szerokość 20 kołnierzy 14, tak że pole powierzchni żebra 16 podczas walcowania zachowuje ten sam stosunek do pola powierzchni kołnierzy 14, co stosunek pola powierzchni żebra 16 do pola powierzchni kołnierzy 14 w gotowym wyrobie konstrukcyjnym 10.

Następnie, mając tabelę obliczonych wstępnie punktów ustawczych, kęsisko 12, w podwyższonej temperaturze, na przykład 1204°C (2200°F), walcuje się w walcarce uniwersalnej z dokonywaniem przej ścia w każdym z odpowiednich punktów ustawczych walców, aż do momentu, kiedy po przejściu przy końcowych punktach ustawczych powstaje gotowy wyrób konstrukcyjny 10. W tym momencie wyrób konstrukcyjny 10 chłodzi się do na przykład 777,7°C(1400°F).

W większości istniejących walcarek uniwersalnych napędzane są walce poziome, a pionowe nie. Korzystne jest, jeżeli napędzane są obie pary walców. Jest oczywiste, że przedstawiony sposób nie jest uzależniony od ukierunkowania. W sposobie według wynalazku, walce i kęsisko 12 mogą być ustawione do wytwarzania elementu z żebrem ustawionym pionowo.

Poniższy przykład oparto na danych technicznych dla kształtownika szerokokołnierzowego. Etapy sposobu wytwarzania gotowego wyrobu konstrukcyj nego 10 w postaci kształtownika H z fig 1 są następujące.

Etap 1). Obliczenie stosunku A^Af, pola powierzchni A^ żebra 16 do pola A_f powierzchni kołnierza 14 wyrobu konstrukcyjnego 10 (patrz fig. 1).

A_w ⁼ (d-2tf) (t^,) A_f= bjtf

A_w= [60,299-(2 -(l,499)](l,092) A_f = (17,881) (1,499)

A_w = (62,587) A_f- (26,800)

A^Af = 2,336

A_w ⁼ (d-2tf) (t^ A_f = bftf

A_w - [23,74-(2-(0,590)](0,430) A_f= (7,040) (0,590)

A_w = 9,701 A_f= 4,154

A^A_f = 2,336

Etap 2). Obliczenie początkowej szerokości d_s oznaczonej odnośnikiem 22 z zastosowaniem następującego równania, zakładając, że ζ jest wielkościąznanądla konkretnego urządzenia odlewniczego. Grubość t_s powinna być > 4^ wyrobu gotowego, i idealnie > b_f (patrz fig. 2).

d_s ⁼ dws⁺ t_s = 20,320 (8) .·. d = (d-2tf) [1+ 2(A_W/A_f)-¹] d_s = (60,300-2 · 1,499) [1+2(2,336)⁴] d_s-(57,302) [1+2(5,933)⁴] d_s - 57,302+114,604(5,933)-¹ d_s = 57,302+49,070 = 106,373

178 952 d_s = (23,740-2 0,590) [1+2(2,336)⁴] d_s = (22,560)(1+2(2,336)⁴] d_s = 22,560+45,120(2,336)⁴ d_s = 22,560+19,319=41,879

Przy pomocy tego równania można określić początkowe pole powierzchni między liniami przerywanymi 28 i początkowe pola obszarów bocznych rozciągających się między liniami przerywanymi 28 a powierzchniami brzegowymi 30. Na przykład, wiedząc, że ety.. = 57,302 cm (22,560*) a ty = 56,962 cm (22,426), początkowy stosunek A_ws/A_fe pól żebra 16 i pól kołnierzy 14, to znaczy stosunek pola A_ws części środkowej 26a kęsiska 12 do pola Ag obszarów bocznych kęsiska 12 oblicza się następująco.

A_ws ~ (^)(^) Ag = (ty )(bf_s)

A_ws = (57,302)(21,320) A_fs= (25,536)(21,320)

A_ws = 1164,385 A_fs = 498,554

A_ws/Ag = 1164,385/498,554 = 2,336

A_ws ~ (d_ws)(t_s) Ag — (ty )(bg)

A_ws = (22,560)(8) A_fe = (9,660)(8)

A_ws= 180,480 Ag = 77,276

A_ws/Ag =180,480/77,276 = 2,336

Jak widać z przykładu, początkowa wysokość 22 kęsiska 12 jest dobrana dla zapewnienia początkowego stosunku A_ws/Ag równego końcowemu stosunkowi A^Af przedstawionemu w etapie 1). Zatem początkowy stosunek równa się stosunkowi końcowemu A^/Af niezależnie od wartości grubości t_s kęsiska 12.

Etap 3). Obliczenie tabeli standardowych punktów ustawczych dla każdego przejścia miedzy walcami żebrowymi walcarki uniwersalnej. Każde przejście zmniejsza grubość t_skęsiska 12 w stopniu (n+1 n+8) aż do osiągnięcia grubości ty potrzebnego w kołnierzowym wyrobie konstrukcyjnym 10 (patrz fig. 3 i tabela A poniżej).

Skok żebrowy = (t_s-ty)/n

Skok żebrowy = (20,320-1,092)/9

Skok żebrowy = 2,136

Skok żebrowy = (t_s-ty)/n

Skok żebrowy = (8-0,430)/9

Skok żebrowy = 0,841

Liczba przejść i skok przy każdym przejściu dobrane są odpowiednio do dysponowanej mocy walcarki oraz rodzaju wyrobu/wymagań termicznych, w sposób znany.

Etap 4). Obliczenie pośredniego pola powierzchni A_wn żebra 16 w każdym wybranym poziomym punkcie ustawczym (n+l....n+8) z wykorzystaniem poniższego równania. W niniejszym przykładzie punkt ustawczy n+4. (Patrz fig. 4 i tabela A poniżej).

Aw4 ^—

A_w4 = (11,775)(57,302)

A_w4 = 674,695

Aw4 ~ Cw4Xdw)

A_w4 = (4,636)(22,560)

A_w4 = 104,578

Etap 5). Obliczenie pośredniego pola powierzchni A_fn kołnierza 14 w każdym wybranym poziomym punkcie ustawczym (n+1 ....n+8) z wykorzystaniem poniższego równania. W niniejszym przykładzie przyjęto punkt ustawczy n+4. (patrz fig. 4 i tabela A poniżej).

Af4 (A_w4)( A_w/A_f)¹

A_f4 = (265,628)(2,336)⁴

A_f4 = 288,829

A_f4 = (A_w4)(A_w/A_f)‘¹

A_f4 = (104,578)(2,336)-¹

A_f4 = 44,7686

178 952

Etap 6). Obliczenie tabeli pośrednich szerokości b_fn kołnierza 14 dla każdego przejścia (n+l....n+8), od grubości t_s kęsiska do szerokości b_f wyrobu konstrukcyjnego 10 i

Etap 7). Obliczenie tabeli punktów ustawczych walców kołnierzowych dla każdego kroku (n+1 ....n+8), przez podzielenie A_fn przez b_fn dla każdego przejścia.

Etap 6 bfn = (t_s-b_f)/n b_fn = (20,320-17,882)/9 b_fn - 0,272 zmiana w każdym punkcie .·. b_fo = 20,320-(0,272 x 4) b_fn = 19,235 b_fn = (8-7,040)/9 b_fn = 0,107 zmiana w każdym punkcie .·. b_fh = 8-(0,107 x 4) bf_n-7,573

Etap 7 tf₄=A_f4/bf₄tf₄ = 100,406/20,036 tf₄= 12,728 tf₄ = 39,53/7,888 tf₄ = 5,011

Poniższa tabela A przedstawia powyższe informacje dotyczące 7 kroków ustawiania punktów walcowania obliczone do wytwarzania kształtownika szerokokołnierzowego walcowanego z kęsiska 12 aż do kołnierzowego wyrobu konstrukcyjnego 10 w dziewięciu przejściach.

Kęsisko 12 podaje się następnie do walcarki uniwersalnej z walcami żebrowymi i kołnierzowymi rozmieszczonymi odpowiednio do powyżej obliczonych punktów ustawczych przedstawionych w tabeli A. Kęsisko 12 następnie walcuje się w szeregu przejść odpowiadających n zespołom punktów ustawczych, i wynikiem końcowym po wykonaniu wszystkich przejść jest szerokokołnierzowy wyrób konstrukcyjny 10 przedstawiony na fig. 1. Wyrób konstrukcyjny 10 wykonuje się bez dodatkowego podgrzewania po wprowadzeniu nagrzanego kęsiska 12, na przykład z procesu odlewniczego, do walcarki.

Każdy z kształtowników rodziny wyrobów kształtowych ma tę samą wewnętrzną wysokość żebra cfy. Na przykład do rodziny kształtowników szerokokołnierzowych może należeć dwanaście kształtowników o różnych masach w zakresie rozmiarów od najmniejszego kształtownika do największego. Każdy z dwunastu różnych kształtowników ma tę samą wysokość d_w żebra 16 wynoszącą 57,302 cm (22,560). Taka rodzina kształtowników może być walcowana w wyroby gotowe z użyciem tych samych walców żebrowych i kołnierzowych w walcarce uniwersalnej.

Niektóre walcarki uniwersalne mają stożkowe walce kołnierzowe. W takich walcarkach powierzchnia krawędziowa 30 części żebrowej kęsiska 12 może wykazywać lekką wklęsłość wzdłuż płaszczyzny środkowej 32, jak to pokazano na fig. 3 i 4. Obwodową część kołnierzową należy brać pod uwagę przy obliczaniu stosunku powierzchni żebra 16 i kołnierzy 14 dla różnych punktów ustawczych tego sposobu walcowania.

Jednakowoż powyższy przykład dotyczy produkcji szerokokołnierzowego gotowego wyrobu konstrukcyjnego 10 z zastosowaniem etapów według niniejszego wynalazku. Na przykład fig. 5 i 6 przedstawiają wytwarzanie kołnierzowego wyrobu konstrukcyjnego 10 w postaci teownika z wykorzystaniem walcowania według niniejszego wynalazku.

Wyrób konstrukcyjny 10 w postaci teownika wytwarzany jest z kęsiska Tl2 o pierwotnej wybranej długości L, grubości t_s i wysokości T22 oznaczonej na fig. 5 również jako pierwotna wartość wysokości d_s kęsiska Tl2.

Jak poprzednio, kęsisko T12 przed wprowadzeniem do walcarki uniwersalnej jest podgrzewane do właściwej temperatury walcowania. Walcarka uniwersalna zawiera poziome walce żebrowe odpowiadające wysokości d^, żebra gotowego wyrobu konstrukcyjnego 10 w postaci teownika. Walce żebrowe obrabiaj ąpowierzchnie T26 gómąi dolną kęsiska Tl 2 w obszarze żebra znajdującym się między liniąprzery wanąT28a biegnącą wzdłuż jednej z krawędzi kęsiska Tl 2 a drugą linią przerywaną T28. Równocześnie pionowym walcem kołnierzowym obrabia się powierzchnię krawędziową T30 kęsiska T12 w sąsiedztwie linii przerywanej T28, a walcem

178 952 krawędziowym, (nie przedstawiony) obrabia się krawędź T30a w celu kierowania miejscowego rozgrzanego materiału wyciskanego wzdłuż krawędzi T30a i utrzymywania właściwej wysokości d_w żebra między liniami przerywanymi T28ai T28. Część żebrową kęsiska Tl 2 ograniczoną liniami przerywanymi T28a i T28 zgniata się do grubości pośredniej mniejszej od grubości pierwotnej t_s, równocześnie w kęsisku Tl2 zmniejsza się wysokość T22 od pierwotnej wartości d_swysokości kęsiska Tl2.

W trakcie dalszego obrabiania kęsiska Tl 2, odstępy między walcami zmniejsza się przyrostowo w n krokach, tak że pośrednia grubość Ę kęsiska T12 w jego części centralnej jest w dalszym ciągu zmniejszana od wartości wstępnej t_s. W przypadku każdej zmiany przyrostowej odstępu między walcami, walec kołnierzowy przy linii T28 dosuwany jest bliżej do części żebrowej w n krokach przyrostowych tak że następuje dalsze zmniejszenie wysokości T22 od pierwotnej wartości d_s.

Przy przechodzeniu tam i z powrotem kęsiska T12 między walcami żebrowymi i kołnierzowymi gorący metal w obszarze 26b znajdujący się w obszarach znajdujących się między linią przerywaną T28 a zewnętrzną powierzchnią brzegową T30 wypychany jest w przeciwległych kierunkach na zewnątrz płaszczyzny środkowej T32 kęsiska T12. Jak to pokazano strzałka T33, gorący metal wyciskany jest w takim kierunku, że grubość obszaru T26b przekracza pierwotną grubość t_s kęsiska Tl2.

Walce żebrowe i kołnierzowe są w dalszym ciągu przemieszczane aż do wytworzenia wyrobu konstrukcyjnego 10 mającego grubość żebra i grubość Ę kołnierza Tl4, jak pokazano na figurze 6. Walce krawędziujące (nie przedstawione) w późniejszych etapach walcowania służą do nadania szerokości b_f kołnierza T14 pożądanej wartości końcowej. Walce krawędziuj ące naciskająna końce kołnierza T14 w przeciwnych kierunkach, (jak to pokazano strzałkami 36 na fig. 1), które są równoległe do sił wywieranych przez walce żebrowe.

Na figurze 6 przedstawiono dziewięć przyrostowych regulacji czyli kroków wykorzystywanych przy wytwarzaniu teownika z kęsiska Tl 2 w sposób przedstawiony na fig.5. Również i tu jest to tylko jeden z możliwych wielu przykładów. Liczba przyrostowych kroków może być większa lub mniejsza, niż przedstawiono. Odstęp (odległość) między punktami regulacji walców jest, ogólnie biorąc, ograniczoną energią dostępną w walcach podczas walcowania kształtu.

Po każdym z dziewięciu kroków przyrostowych, powierzchnia krawędziowa T30 kęsiska T12 została przemieszczona przez zgniecenie kęsiska T12, do położeń Tl, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8. Równocześnie przeciwległe powierzchnie T26a, górna i dolna wewnątrz obszaru żebrowego określone szerokością walców żebrowych i oznaczone na fig. 5 liniami przerywanymi T28a i T28, zgniatane są odpowiednio do wymiarów Tl', T2', T3', T4', T5', T6', T7', T8'. Przy wytwarzaniu przekroju T oddziaływania walcownicze są asymetryczne na powierzchniach krawędziowych T30a i T30, a symetryczne na powierzchniach T26a, górnej i dolnej. W miarę postępu kształtowania i zmniejszania szerokości T22 kęsiska Tl2 od rozmiaru pierwotnego d_s, gorący materiał przemieszcza się pionowo w dwóch kierunkach na zewnątrz od płaszczyzny środkowej T32 kęsiska Tl 2, co pokazano strzałkąT3 3. Tak więc ostateczne kontury kołnierza T14 kształtowane są w krokach przyrostowych odpowiednio do punktów ustawczych walców żebrowych i kołnierzowych, które przyrostowo przemieszczająprzyrostowe obszary kołnierzowe kolejno do wymiarów ΤΓ, T2, T3, T4*, T5, T6, T7, T8. Kęsisko T12 pojedynczo przechodzi przez walce w każdym punkcie ustawczym, a w cytowanym przykładzie dokonuje się dziewięciu takich przejść.

Po dziewięciu przedstawionych przejściach między każdym punktem ustawienia zespołu walców, z kęsiska Tl2 powstaje teownik przedstawiony na fig. 6. Ostatni punkt ustawienia w przypadku walców żebrowych i kołnierzowych daje końcową grubość t^, żebra, końcową grubość Ę kołnierza T14, a walce krawędziujące (nie przedstawione) dają szerokość kołnierza T14 o wartości b_f. Wysokość końcowego elementu konstrukcyjnego 10 określona jest szerokością walców żebrowych, które ukształtowały żebro, i grubością kołnierzy Tl 4, a punkty ustawcze walców oblicza się podobnie, jak w powyższym przykładzie dla wyrobu konstrukcyjnego 10 w postaci kształtki H.

178 952

Następny przykład wyrobu gotowego nadającego się do wytwarzania z zastosowaniem etapów według niniejszego wynalazku przedstawiono na fig. 7 i 8. Figury przedstawiają wytwarzanie ceownika, czyli wyrobu konstrukcyjnego 10 z kęsiska Cl2 o pierwotnej wybranej długości L, grubości t_s i wysokości C22 oznaczonej na fig. 7 również jako pierwotna wartość wysokości d_s kęsiska Cl2.

Jak poprzednio kęsisko C12 przed wprowadzeniem do walcarki uniwersalnej jest podgrzewane do właściwej temperatury walcowania. Walcarka uniwersalna zawiera walce poziome, czyli żebrowe, odpowiadające wysokości d_w żebra gotowego ceowego. Walce żebrowe obrabiają powierzchnie C26, gómąi dolną kęsiska C12 w obszarze żebra znajdującym się między liniami przerywanymi C28. Równocześnie walec kołnierzowy obrabia krawędziowe powierzchnie C30 kęsiska C12 w sąsiedztwie linii przerywanych C28. Część żebrową kęsiska C12 ograniczoną liniami przerywanymi C28 zgniata się walcem żebrowym do grubości pośredniej mniejszej od grubości pierwotnej Ę, równocześnie w kęsisku C12 zmniejsza się wysokość C22 od pierwotnej wartości d_s wysokości kęsiska C22.

W miarę dalszej obróbki, odstępy między walcami zmniejszają się przyrostowo w n krokach, tak że pośrednia grubość t_n kęsiska C12 w j ej części centralnej jest w dalszym ciągu zmniej szana od wartości wstępnej t_s W przypadku każdej zmiany przyrostowej odstępu między walcami, walce kołnierzowe przy linii C28 dosuwa się bliżej do części żebrowej w n krokach przyrostowych tak że następuje dalsze zmniej szenie wysokości C22 od pierwotnej wartości d_s.

Przy przechodzeniu tam i z powrotem kęsiska C12 między walcami żebrowymi i kołnierzowymi gorący metal w obszarze C26b znajdujący się w obszarach znajdujących się między liniami przerywanymi C28 a zewnętrznymi powierzchniami krawędziowymi C30 wypychany jest w przeciwległych kierunkach na zewnątrz płaszczyzny środkowej C32 kęsiska C12. Jak to pokazano strzałkąC33, gorący metal wyciskany jest w takim kierunku, że grubość obszaru C26b przekracza pierwotną grubość Ę kęsiska Cl2.

Walce żebrowe i kołnierzowe w dalszym ciągu przemieszcza się aż do wytworzenia wyrobu konstrukcyjnego 10 o kształcie ceownika mającego grubość żebra i grubość t_f kołnierza, jak pokazano na fig. 8. Walce krawędziujące (nie przedstawione) w później szych krokach walcowania służą do nadania szerokości kołnierza pożądanej wartości końcowej b_f i do podtrzymania i ukierunkowania rozchodzącego się metalu w kierunku ku górze. Walce krawędziuj ące naciskaj ą na końce kołnierza w przeciwnych kierunkach, (j ak to pokazano strzałkami 3 6 na fig. 1), które są równoległe do sił wywieranych przez walce żebrowe.

Na figurze 8 przedstawiono dziewięć przyrostowych regulacji czyli kroków wykorzystywanych przy wytwarzaniu ceownika z kęsiska C12 w sposób przedstawiony na fig. 7. Również i tu jest to tylko jeden z możliwych wielu przykładów. Liczba przyrostowych kroków może być większa lub mniejsza, niż przedstawiono. Odstęp (odległość) między punktami regulacji walców jest, ogólnie biorąc, ograniczona energią dostępną w walcach podczas walcowania kształtu.

Po każdym z dziewięciu kroków przyrostowych, przeciwległe powierzchnie krawędziowe C30 kęsiska C12 zostały przemieszczone przez zgniecenie kęsiska C12, do kolejnych położeń C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8. Równocześnie górna powierzchnia C26a wewnątrz obszaru żebrowego C26a określona szerokością walca żebrowego zgniatana jest odpowiednio do kolejnych położeń Cl', C2', C3', C4', C5', C6', C7', C8'. Równocześnie dolny walec krawędziowy działa na całej wysokości C22 kierując znajdujący się tu gorący metal wyciskany wzdłuż dolnej powierzchni C26. Przy wytwarzaniu przekroju C oddziaływania walcownicze są symetryczne na powierzchniach krawędziowych C30, a mogą być asymetryczne na powierzchniach C26a i C26, górnej i dolnej. W miarę postępu kształtowania i zmniejszania wysokości C22 kęsiska C12 od rozmiaru pierwotnego d_s, gorący materiał przemieszcza się pionowo w jednym kierunku na zewnątrz od płaszczyzny środkowej C32 kęsiska C12, co pokazano strzałkąC33. Tak więc ostateczne kontury kołnierzy C14 kształtuj e się w krokach przyrostowych odpowiednio do punktów ustawczych walców żebrowych i kołnierzowych, które przyrostowo przemieszczają przyrostowe obszary kołnierzowe do kolejnych położeń Cl, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8. Kęsisko C12 dokonuje

178 952 pojedynczego przejścia przez walce w każdym punkcie ustawczym, a w cytowanym przykładzie dokonuje się dziewięciu takich przejść.

Po dziewięciu przedstawionych przejściach między każdym punktem ustawienia zespołu walców, z kęsiska C12 powstaje wyrób konstrukcyjny 10 w postaci ceownika, przedstawiony na fig. 8. Ostatni punkt ustawienia w przypadku walca żebrowego i walców kołnierzowych daje grubość żebra, grubość t_f kołnierza C14 a walce krawędziuj ące (nie przedstawione) daj ą szerokość b_f kołnierza C14. Wysokość końcowego elementu konstrukcyjnego 10 określona jest szerokością walca żebrowego, który ukształtował żebro, i grubością kołnierzy Cl 4, a punkty ustawcze walców oblicza się podobnie, jak w powyższym przykładzie dla kształtownika H.

Tak więc wyroby szerokokołnierzowe wytwarzane sąbezpośrednio z prostokątnych kęsisk z użyciem wyłącznie konwencjonalnych urządzeń walcowniczych, które mogąsię ograniczać do walcarki uniwersalnej i walców krawędziowych. Przez regulację wysokości d_s kęsiska umożliwia się wytwarzanie na danym zestawie walców żebrowych produkcję szerokiej gamy wyrobów, przy czym wyroby gotowe majątę samą wysokość 24 wewnętrzną żebra. Zmniejszają się wymagania w odniesieniu do oprzyrządowania. Dzięki pojedynczemu nagrzewaniu półwyrobu przed pierwszym etapem walcowania oszczędza się energię i uzyskuje się wysoko wydajną produkcję wyrobu o małej ilości wad, gotowego do wykorzystania przemysłowego.

178 952

Tabela A Kształtownik szerokokołnierzowy W24Lx62

c <	(2,336)	(2,336)	(2,336)	(2,336)	(2,336)	(2,336)	(2,336)	(2,336)	I (2,336)	(2,336)
,e	(cali)	(77,260)	(69,138)	(61,016)	00 CM*	(44,772)	(36,641)	(28,519) j	(20,397)	(12,275)	(4,153)
	cm	iri co' o	446,051	393,651	341,251	288,851	236,393	[183,993	131,593	79,193	26,793
	(cali)	θ' co o CO	(161,507)	(142,534) \|	(123.561)	(104,588)	(85,953)	(66,620)	(47,647)	co co' CM^	(9.701)
cm	1164,385	1041,979	919,572	797,166	674,760	554,534	429,806	307,399	co CD O CO	62,587
.c	(cali)	(9,658)	(8.759)	(7,836)	(6,887)	(5,912)	(4,907)	(3.875)	(2,812)	S	(0,590)
	cm	24,531	22,248	19,903 I	I 17,493 ¹ ____¹___1	15,016	s cm	9,843	CM	TT co CD TT	1,499
c	(cali)	(8,000)	(7,893)	I (Ml)	(7,680)	(7,573)	co TT	I (7.360)	CO* CM	(9H'Z)	(7,140)
	cm	20,320	20,048	119,779	19,507	19,235	18,966	T? en co co	18,423	18,151	18,136
	(cali)	(8,000)	(7,159)	(6,318)	(5,477)	(4,636)	(3.794)	(2.953)	(2,112)	CM	(0,430)
cm	20,320	18,184	16,048	13,912	11,755	9,637	7,501	5,364	3,228	1,092
llMp	(cali)	(22,560)	(22,560)	(22,560)	(22,560)	(22,560)	(22,560)	1(22,560).	(22,560)	(22,560)	(22,560)
cm		57,302	57,302 \|	157,302	57,302	57,302	i ! 57,302	1 57,302	57,302	57,302
TO*	(cali)	(44,879)	(40,079)	(38,231)	(36,335)	(34,384)	(32,374)	(30,310)	co co' CM	(25,995)	θ' TT co' CM
cm	113,993	101,801 j	97,107	i 92,291	87,335	82,230	76,980	1 71.587	66,027	60,300
Przejście lub krok		KĘSISKO n	n+1	CM c	n+3	c	n+5	n+6	c	co c	n+9

178 952

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania kołnierzowego wyrobu konstrukcyjnego o zadanych wymiarach, w którym wyrób kołnierzowy kształtuje się w walcarce uniwersalnej przez wielokrotne przemieszczanie go poprzez walce żebrowe i co najmniej jeden walec kołnierzowy aż do wykonania wyrobu o zadanych wymiarach, znamienny tym, że stosuje się kęsisko (12, T12, C12), w którym stosunek pola (A_ws) części środkowej (26a) do pola (A_fs) obszarów bocznych jest równy stosunkowi pola (A_w) powierzchni żebra (16) do pola (A_f) powierzchni kołnierza (14, T14, C14) gotowego wyrobu konstrukcyjnego (10) i mające prostokątny przekrój poprzeczny oraz zadaną grubość (t_s) i wysokość (d_s), wprowadza się kęsisko (12, T12, C12) bezpośrednio do walcarki uniwersalnej, zgniata się między zestawem przeciwległych walców żebrowych walcarki uniwersalnej żebrowej części kęsiska (12, T12, C12) do grubości pośredniej (t_n), przy czym stosuje się co najmniej jeden walec żebrowy o szerokości walcowania równej wysokości (d_w) żebra gotowego wyrobu konstrukcyjnego (10), równocześnie zgniata się, zapomocąco najmniej jednego walca kołnierzowego w walcarce uniwersalnej, wysokości (d_s) kęsiska (12, T12, C12) do wysokości pośredniej (d_n), przy czym, tym co najmniej jednym walcem kołnierzowym zgniata się pozostałe części kęsiska (12, T12, C12) i części kołnierzowe rozmieszcza się w kierunku prostopadłym do części żebrowej, przyrostowo przemieszcza się przynajmniej jeden walec żebrowy w kierunku dalszego zmniejszenia grubości (t_n) i przyrostowo przemieszcza się co najmniej jeden walec kołnierzowy w kierunku dalszego zmniejszenia wysokości pośredniej (d_n) i równocześnie zgniata się kęsisko (12, T12, C12) między przeciwległymi walcami żebrowymi i co najmniej jednym walcem kołnierzowym zmniejszając grubości pośrednie (t_n) i wysokości pośrednie (d_n), oraz rozmieszczając części kołnierzowe w kierunku w zasadzie prostopadłym do części żebrowej i powtarza się przemieszczanie walców oraz zgniatanie kęsiska (12, T12, C12) aż do osiągnięcia wyrobu konstrukcyjnego (10) o zadanych rozmiarach.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przepuszcza się między walcami krawędziującymi w walcarce uniwersalnej kołnierzowe części kęsiska (12, T12, C12) ułożone prostopadle do części żebrowej i kształtuje się części kołnierzowe do wymiarów ostatecznych odpowiadających szerokości (b_f) gotowego wyrobu konstrukcyjnego (10).
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że walcami krawędziującymi oddziaływuje się na kęsisko (12, T12, C12) co najmniej w końcowym przejściu kęsiska (12, T12, C12) zgniatanego między przeciwległymi walcami żebrowym i co najmniej jednym walcem kołnierzowym.
4. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że walce krawędziowe ustawia się równolegle względem walców żebrowych.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy każdej z przyrostowych zmian kęsiska (12, T12, C12), przeciwległe walce żebrowe i co najmniej jeden walec kołnierzowy ustawia się w zadanych punktach ustawczych utrzymujących stosunek pól (A_wn) żebra do pola (A_fn) kołnierza równy stosunkowi pola (A_w) powierzchni żebra (16) i pola (Aj) kołnierza (14, T14, C14) gotowego wyrobu konstrukcyjnego (10).
6. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 5, znamienny tym, że kęsisko (12, T12, C12) przepuszcza się przez przeciwległe walce żebrowe i co najmniej jeden walec kołnierzowy na przemian w przeciwnych kierunkach.
7. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 5, znamienny tym, że dla każdego przyrostowego zmniejszenia grubości i wysokości kęsiska (12, T12, C12) wykonuje się jedno przejście.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się kęsisko (12, T12, C12) mające początkową grubość >4 t_w, i początkową wysokość d_s = (d_w) [1+2(A_W/A_f)·¹], gdzie A_w = (d_w)(t_w), a A_f= (t_f)(bf), d_w = wysokość, a b_f= szerokość kołnierza (14, T14, C14) gotowego wyrobu konstrukcyjnego (10).

178 952
9. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że dobiera się punkty ustawcze walców żebrowych, do przyrostowej regulacji przeciwległych walców żebrowych dla n kroków, i oblicza się odpowiednie punkty ustawcze walców kołnierzowych do przyrostowej regulacji dla każdego z n kroków, przez wyznaczenie pośredniego pola powierzchni żebra A_wn = (t_wn)(d_w), gdzie t_wn = pośrednia grubość żebra dla kroku n, oraz wykorzystuje się wartość A_wn do obliczenia pośredniego pola powierzchni A_fn kołnierza (14, T14, C14) w tym kroku n, przy czym Af_n — A_wn (A_w/A_f) .
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że punkty ustawcze walca kołnierzowego oblicza się dla każdego punktu ustawczego walca żebrowego, w którym t_fn = A_fn/b_fn, gdzie: t_fnjest pośrednią grubościąkołnierza (14, T14, C14), a b_fn jest pośredniąszerokościąkołnierza (14, T14, C14) i utrzymuje się stosunek pól A_wn/A_fn powierzchni żebra (16) i kołnierza (14, T14, C14) w każdym kroku n równy stosunkowi pól A^Af powierzchni żebra (16) i kołnierza (14, T14, C14) gotowego wyrobu konstrukcyjnego (10).
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kęsisko (12, T12, C12) przed zgniataniem ponownie nagrzewa się.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas zgniatania przepuszcza się kęsisko (12, T12, C12) między drugąparąprzeciwległych walców kołnierzowych, przy czym oś obrotu walców kołnierzowych tworzy kąt prosty z osią obrotu walców żebrowych i zgniata się szerokość d_s kęsiska (12, T12, C12) do szerokości pośredniej (d_n), podczas gdy pozostałe części kęsiska (12, T12, C12) rozchodząsię w kierunku w zasadzie prostopadłym do kierunku przechodzenia kęsiska (12, T12, C12) między walcami kołnierzowymi.
13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przekrój kęsiska (12, T12, C12) oblicza się za pomocą równań d_s = (d-2tf)[l + 2 (Aw/Af)'¹], gdzie d = wysokość gotowego wyrobu konstrukcyjnego (10), t_f = grubość kołnierza gotowego wyrobu konstrukcyjnego (10), t_w = grubość żebra gotowego wyrobu konstrukcyjnego (10) oraz A_w = (d-2tj)(t_w), A_f =
14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że po dobraniu punktów ustawczych dla poziomej pary walców, w każdym kroku n oblicza się odpowiednie punkty dla pionowej pary walców przez wyznaczenie pośredniego pola A_wn powierzchni przekroju żebra (16) jako równego t_wn(d-2tf), przy czym t_wn jest pośrednią grubością żebra (16), i wykorzystanie obliczonej wartości A_wn w dalszych obliczeniach odpowiedniego pola powierzchni pośredniej kołnierza (14, T14, C14) jako A_fn = A^A^AJ-¹.
15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że punkty dla pionowej pary walców oblicza się dla każdego punktu ustawczego walców poziomych tak, że t_fn = A_fn/h_fn, gdzie t_fn jest pośrednią wysokością kołnierza (14, T14, C14), i A_wn/h_fn utrzymuje się równe A_w/A_r « * *