PL211662B1 - Sposób kształtowania wzdłużnych elementów rurowych ze stopów aluminium, zwłaszcza na słupy lub maszty - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób kształtowania wzdłużnych elementów rurowych ze stopów aluminium, zwłaszcza na słupy lub maszty, w szczególności słupy lub maszty oświetleniowe.

Znany jest, na przykład z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku o numerze P-360803, sposób wytwarzania metalowego elementu rurowego o zmiennych przekrojach poprzecznych na całej jego długości. Sposób polegający na rozpęczaniu i przeciąganiu elementu rurowego charakteryzuje się tym, że rurę o określonej średnicy wyjściowej i długości wyjściowej umieszcza się w podporach urządzenia do kształtowania zmiennych przekroi poprzecznych rur, gdzie jedno czoło rury opiera się o element oporowy tego urządzenia, po czym drugi koniec tej rury poddaje się operacji rozpęczania, dokonując wciskania na żądaną długość siłą zewnętrzną głowicy roboczej rozpęczaka stanowiącego wyposażenie urządzenia, a następnie rozpęczoną na większą średnicę rurę odwraca się w podporach urządzenia, opierając czoło jej rozpęczonego odcinka o element oporowy, a wolny koniec tej rury formuje się w kształt stożka ściętego. Do jego wnętrza od strony rozpęczonego końca rury wprowadza się głowicę stożkową z jej trzpieniem walcowym uchwytu ciągowego urządzenia i mocuje się go do ścian uformowanego stożka ściętego tej rury, po czym na uchwyt ten wywiera się zewnętrzną siłę ciągnącą. Koniec rury o średnicy wyjściowej poddaje się operacji przeciągania aż do uzyskania żądanej kolejnej powiększonej średnicy na określonej długości rury. Odmienny sposób kształtowania rur metalowych poprzez rozpęczanie znany jest także z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku o numerze P-375719.

Dodatkowo znany jest, na przykład z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku o numerze P-347611, sposób kształtowania rur cylindryczno - zbieżnych, zwłaszcza z aluminium i jego stopów, w którym cylindryczną rurę wsadową nasadza się na trzpień i wprawia ruch obrotowy. Zewnętrzną powierzchnię rury kształtuje się na zimno poprzez poddanie jej regulowanemu naciskowi co najmniej dwóch nienapędzanych rolek kształtujących o średnicy zewnętrznej 2-6 razy większej od najmniejszej średnicy kształtowanego stożka, korzystnie umieszczonych w jednej płaszczyźnie i rozmieszczonych równomiernie na obwodzie rury. Rolki kształtujące są dociskane w sposób regulowany do zewnętrznej powierzchni rury i jednocześnie przesuwane wzdłuż osi rury, korzystnie z prędkością od 1 do 15 mm/obrót rury. Nacisk rolek kształtujących jest tak regulowany, że względna redukcja grubości ścianki rury w części walcowej i stożkowej wynosi od 0,00 do 0,30 i/lub odkształcenie względne średnicy zewnętrznej w części walcowej wynosi 0,02 do 0,10, a w części stożkowej 0,02 do 0,6.

Ponadto znany jest, na przykład z polskiego opisu zgłoszeniowego wynalazku o numerze P-372737 sposób kształtowania wzdłużnych elementów konstrukcyjnych o przekroju kołowym, zwłaszcza ze stopów aluminium. Zgodnie z przedmiotowym sposobem obracającą się rurę wsadową, uzyskaną metodą wyciskania z materiału, którego umowna granica plastyczności R0,2 mieści się w zakresie 70100 N/mm² oraz wydłużenie procentowe A wynosi przynajmniej 18%, poddaje się operacji odkształcania plastycznego na zimno za pomocą regulowanego, obwodowego docisku nienapędzanymi rolkami, przy czym rurę wsadową alternatywnie nakłada się na obracający trzpień bądź też obraca się ją bez trzpienia.

Wynalazek dotyczy sposobu kształtowania wzdłużnych elementów rurowych ze stopów aluminium, zwłaszcza na słupy lub maszty, w którym przygotowaną cylindryczną rurę wsadową wprowadza się w ruch obrotowy, a następnie jej zewnętrzną powierzchnię poddaje się regulowanemu naciskowi co najmniej dwóch przesuwanych wzdłuż cylindrycznej rury wsadowej rolek. Istota wynalazku polega na tym, że cylindryczną rurę wsadową napędza się obrotowo z co najmniej jej jednego końca i poddaje działaniu dwóch rolek kształtujących usytuowanych naprzeciwko siebie. Jednocześnie podtrzymuje się obracającą się rurę wsadową na jej nieodkształconej części w rejonie rolek kształtujących co najmniej dwoma zespołami podtrzymującymi zlokalizowanymi naprzeciwko siebie tak, że wypadkowa oś każdego zespołu podtrzymującego znajduje się w płaszczyźnie przechodzącej przez oś obrotu rury wsadowej i prostopadłej do płaszczyzny wyznaczonej przez osie obrotu rolek kształtujących.

W odmianie sposobu według wynalazku rurę wsadową ze stopu aluminium przed jej kształtowaniem poddaje się wstępnej obróbce cieplnej tak, że jej umowna granica plastyczności R0,2 wynosi co najmniej 140 N/mm², a podczas kształtowania rurę wsadową podgrzewa się w rejonie rolek kształtujących do temperatury wybranej z przedziału od 160 do 500°C w zależności od rodzaju stopu aluminium i umownej granicy plastyczności R0,2. W tym wykonaniu rurę wsadową poddaje się plastycznemu kształtowaniu na gorąco, co umożliwia ponad dwukrotne zmniejszenie średnicy kształtowanego wzdłużnego elementu rurowego bez naruszenia jego spójności.

W korzystnym wykonaniu rurę wsadową napędza się synchronicznie z dwóch jej końców.

PL 211 662 B1

Równie korzystnym jest, gdy rurę wsadową podczas jej kształtowania podpiera się wewnątrz trzpieniem, na który jest ona nasadzana przed kształtowaniem.

Dodatkową korzyść osiąga się poprzez równoczesne rozciąganie kształtowanej rury wsadowej regulowaną siłą osiową przy jednoczesnym podparciu jej drugiego wolnego końca w napędzanym bądź nienapędzanym uchwycie.

Sposób według wynalazku pozwala na skuteczne plastyczne kształtowanie na zimno bądź na gorąco wzdłużnych elementów rurowych wykonanych ze stopów aluminium w celu nadania dowolnego żądanego wzdłużnego kształtu elementu rurowego przeznaczonego na słupy lub maszty, zwłaszcza oświetleniowe, a także zapewnienia im stosownej wytrzymałości. Rura wsadowa odkształcana jest z wykorzystaniem dwóch rolek kształtujących usytuowanych naprzeciw siebie, które wzajemnie równoważą siłę odkształcenia, przy jednoczesnym podtrzymywaniu obracającej się rury wsadowej w rejonie działania tych rolek kształtujących, przez co stabilizuje się oś obrotu kształtowanego elementu rurowego w kierunku prostopadłym do działania rolek kształtujących. Ponadto w przypadku rozciągania rury wsadowej z regulowaną siłą osiową uzyskuje się możliwość płynnego i dokładnego regulowania końcową grubością ścianki kształtowanego elementu rurowego. Napędzanie rury wsadowej obrotowo z dwóch jej końców w sposób synchroniczny eliminuje niepożądane skręcanie kształtowanej rury i odciążenie skręcania strefy odkształ cenia rury wsadowej. Dodatkowo sposób kształ towania z rozcią ganiem osiowym pozwala na wykonanie z jednej rury wsadowej dwóch odcinków wzdłużnych elementów rurowych o dowolnym poprzecznym kształcie, przez co zmniejsza się czasochłonność procesu kształtowania i tym samym obniża koszty produkcji.

Poza tym wskazanym jest, gdy kształtowaną rurę wsadową podtrzymuje się zespołami podtrzymującymi, z których każdy ma postać co najmniej jednej rolki.

W najkorzystniejszym wykonaniu kształtowaną rurę wsadową podtrzymuje się zespołami podtrzymującymi, z których każdy ma postać dwóch rolek zlokalizowanych symetrycznie względem płaszczyzny prostopadłej do płaszczyzny wyznaczonej przez osie obrotu rolek kształtujących, co zapewnia optymalną stabilizację obrotu kształtowanej rury.

Równie korzystnym jest, gdy kształtowaną rurę wsadową podtrzymuje się zespołami podtrzymującymi w postaci ślizgów.

W przypadku kształtowania na gorąco kształtowaną rurę wsadową podgrzewać można z wykorzystaniem palnika płomieniowego, nagrzewnicy indukcyjnej bądź też oporowo.

Wynalazek został bliżej objaśniony w poniższych przykładach wykonania, które opisują jedynie kilka z możliwych wykonań i nie ograniczają zakresu ochrony wyznaczonego przez załączone zastrzeżenia patentowe.

Rura wsadowa wykonana jest ze stopu aluminium EN-AW 6060 i ma długość 4600 mm, średnicę 180 mm i grubość ścianki 4 mm. Taką rurę wsadową wprowadza się w ruch obrotowy poprzez jej uprzednie obustronne zamocowanie w uchwytach, które są synchroniczne wprowadzane w ruch obrotowy, co zapewnia równomierny obrót rury na jej całej długości bez efektu dodatkowego skręcania. Alternatywnym wykonaniu możliwe jest napędzanie rury wyłącznie z jej jednego końca, przy czy wówczas drugi koniec rury osadza się w obrotowym, nienapędzanym uchwycie. Następnie zewnętrzną powierzchnię rury poddaje się regulowanemu naciskowi dwóch rolek kształtujących o średnicy 300 mm, usytuowanych naprzeciwko siebie tak, że osie obrotu tych rolek oraz wzdłużna oś rury wyznaczają płaszczyznę poziomą. Przedmiotowe rolki mogą mieć również inną średnicę, przykładowo wybraną z przedziału od 200 do 700 mm. Ponadto rolki kształtujące mogą być napędzane obrotowo bądź też wprawiane w ruch obrotowy wyłącznie poprzez ruch obrotowy kształtowanego elementu rurowego. Dodatkowo obracającą się rurę wsadową podtrzymuje się na jej nieodkształconej części w rejonie rolek kształtujących dwoma zespołami podtrzymującymi zlokalizowanymi naprzeciwko siebie tak, że wypadkowa oś każdego zespołu podtrzymującego znajduje się w płaszczyźnie przechodzącej przez oś obrotu rury wsadowej i prostopadłej do płaszczyzny wyznaczonej przez osie obrotu rolek kształtujących. Pojedynczy zespół podtrzymujący może mieć postać ślizgu, pojedynczej rolki o osi obrotu zlokalizowanej w płaszczyźnie przechodzącej przez oś obrotu rury wsadowej i prostopadłej do płaszczyzny wyznaczonej przez osie obrotu rolek kształtujących, bądź większej ilości rolek. W prezentowanym przykładzie wykonania każdy z dwóch zespołów podtrzymujących ma postać dwóch rolek o osiach obrotu oddalonych o jednakową odległość od płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu rury wsadowej i prostopadłej do płaszczyzny wyznaczonej przez osie obrotu rolek kształtujących.

Obracającą się rurę rozciąga się jednocześnie z siłą od 5 do 100 kN w zależności od wybranej kształtowanej końcowej średnicy, a rolki kształtujące przesuwają się wzdłuż rury z prędkością od 3 do mm/obrót kszta ł towanego elementu rurowego.

PL 211 662 B1

W wyniku działania rolek kształtują cych na całej długości rury otrzymuje się wzdłużny element rurowy, przykładowo o kształcie stożkowym o długości 5500 mm, średnicy większej 176 mm, średnicy mniejszej 90 mm, grubości ścianek 4,0 mm i umownej granicy plastyczności R0,2 180 N/mm².

W odmianie wynalazku rurę wsadową ze stopu aluminium EN-AW 6060 przed jej kształ towaniem poddaje się wstępnej obróbce cieplnej tak, że jej umowna granica plastyczności R0,2 wynosi co najmniej 140 N/mm². W opisywanym przypadku jest to stan T6 lub T66. Podczas kształtowania rury zgodnie ze sposobem opisanym powyżej podgrzewa się rurę w rejonie rolek kształtujących do temperatury wybranej z przedziału od 160 do 500°C w zależności od rodzaju stopu aluminium i umownej granicy plastyczności R0,2. W tym wykonaniu rurę wsadową podgrzewa się do temperatury około 250°C z wykorzystaniem palnika płomieniowego, niemniej możliwym jest alternatywne zastosowanie nagrzewnicy indukcyjnej bądź też podgrzewania oporowego.

W prezentowanych przykładach wykonania rurę wsadową kształtuje się bez wykorzystania trzpienia podpierającego, niemniej wynalazek obejmuje swoim zakresem również takie wykonanie, w którym rurę wsadową podczas jej kształtowania podpiera się trzpieniem, na który jest ona nasadzana przed kształtowaniem i który obraca się wraz z kształtowaną rurą.

Claims (11)

1. Sposób kształtowania wzdłuż nych elementów rurowych ze stopów aluminium, zwłaszcza na słupy lub maszty, w którym przygotowaną cylindryczną rurę wsadową wprowadza się w ruch obrotowy, a następnie jej zewnętrzną powierzchnię poddaje się regulowanemu naciskowi co najmniej dwóch przesuwanych wzdłuż cylindrycznej rury wsadowej rolek w celu jej kształtowania, znamienny tym, że cylindryczną rurę wsadową napędza się obrotowo z co najmniej jej jednego końca i poddaje działaniu dwóch rolek kształtujących usytuowanych naprzeciwko siebie, przy czym jednocześnie podtrzymuje się obracającą się rurę wsadową na jej nieodkształconej części w rejonie rolek kształtujących co najmniej dwoma zespołami podtrzymującymi zlokalizowanymi naprzeciwko siebie tak, że wypadkowa oś każdego zespołu podtrzymującego znajduje się w płaszczyźnie przechodzącej przez oś obrotu rury prostopadłej do płaszczyzny wyznaczonej przez osie obrotu rolek kształtujących.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rurę wsadową ze stopu aluminium przed jej kształtowaniem poddaje się wstępnej obróbce cieplnej tak, że jej umowna granica plastyczności R02 wynosi co najmniej 140 N/mm², a podczas kształtowania rurę wsadową podgrzewa się w rejonie rolek kształtujących do temperatury wybranej z przedziału od 160 do 500°C w zależności od rodzaju stopu aluminium i umownej granicy plastyczności R0,2.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kształtowaną rurę wsadową napędza się obrotowo z dwóch jej końców w sposób synchroniczny.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że rurę wsadową podczas jej kształtowania podpiera się wewnątrz trzpieniem, na który jest ona nasadzana przed kształtowaniem.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kształtowaną rurę wsadową rozciąga się równocześnie regulowaną siłą osiową przy jednoczesnym podparciu jej drugiego wolnego końca w napę dzanym bą d ź nienapę dzanym uchwycie.

6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kształtowaną rurę wsadową podtrzymuje się zespołami podtrzymującymi, z których każdy ma postać, co najmniej jednej rolki.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że kształtowaną rurę wsadową podtrzymuje się zespołami podtrzymującymi, z których każdy ma postać dwóch rolek zlokalizowanych symetrycznie względem płaszczyzny prostopadłej do płaszczyzny wyznaczonej przez osie obrotu rolek kształtujących.

8. Sposób, według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kształtowaną rurę wsadową podtrzymuje się zespołami podtrzymującymi w postaci ślizgów.

9. Sposób wedł ug zastrz. 2, znamienny tym, ż e kształ towaną rurę wsadową podgrzewa się z wykorzystaniem palnika pł omieniowego.

10. Sposób, według zastrz. 2, znamienny tym, że kształtowaną rurę wsadową podgrzewa się z wykorzystaniem nagrzewnicy indukcyjnej.

11. Sposób, według zastrz. 2, znamienny tym, że kształtowaną rurę wsadową podgrzewa się oporowo.