RU2386508C2

RU2386508C2 - Method for manufacturing of bent thin-wall welded section bars of channel type

Info

Publication number: RU2386508C2
Application number: RU2008114775/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Анатольевич Марковцев (RU); Владимир Анатольевич Марковцев; Иван Иванович Лазарев (RU); Иван Иванович Лазарев; Максим Валерьевич Илюшкин (RU); Максим Валерьевич Илюшкин; Амир Шакирзянович Мурасов (RU); Амир Шакирзянович Мурасов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ульяновский НИАТ"
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2010-04-20
Also published as: RU2008114775A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming, in particular to production of bent section bars from flat work or tape in rolls of profile-bending machine. Shelves are bent relative to section bar wall with simultaneous pressing in areas of bending, along edges of wall and parts of shelves adjacent to zones of bending. Positive longitudinal deformation is created along section bar with reduction of its value by height of shelves from maximum value in zone of bending till zero at the line of section bar section centre of rigidity.

EFFECT: costs are reduced in process of manufacturing, and section bar quality is improved as a result of longitudinal bending elimination.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, и может быть использовано при производстве гнутых тонкостенных профилей швеллерного типа в роликах из полосовой заготовки или ленты.The invention relates to the processing of metals by pressure, and can be used in the production of bent thin-walled profiles of the channel type in rollers from a strip blank or tape.

Известен способ изготовления гнутых профилей швеллерного типа (SU 1754267 А1, кл. В21D 5/06, опубл. 15.08.1992), в котором обеспечивается формование гнутого профиля из полосовой заготовки путем подгибки частей полок с последующими выпрямлением и окончательной подгибкой полок роликами в последних переходах.A known method of manufacturing bent profiles of the channel type (SU 1754267 A1, class B21D 5/06, publ. 08/15/1992), which provides for the formation of a bent profile from a strip blank by bending parts of the shelves with subsequent straightening and final bending of the shelves with rollers in the last transitions .

Недостатком данного способа является то, что при изготовлении гнутых профилей швеллерного типа из тонкостенной полосовой заготовки или ленты толщиной S с высотой полки Н=(50…100) S и шириной стенки В=(50…200) S образуются дефекты на поверхности полок по линии изгиба частей полок, а гнутый профиль обладает большим продольным прогибом.The disadvantage of this method is that in the manufacture of bent profiles of the channel type from a thin-walled strip billet or tape of thickness S with a shelf height of H = (50 ... 100) S and a wall width of B = (50 ... 200) S, defects are formed on the surface of the shelves along the line bending parts of the shelves, and the bent profile has a large longitudinal deflection.

Известен способ изготовления гнутых профилей швеллерного типа (RU 2220802 С2, кл. В21D 5/06, опубл. 10.01.2004), заключающийся в равномерной подгибке полок с удержанием их нормальной скользящей силой, приложенной к полкам в межклетьевом пространстве, и обжатие стенки профиля в предчистовом переходе на толщину 0,05 S с калибровкой профиля в чистовом переходе. Этот способ позволяет устранить вышеуказанные дефекты на полках профиля и сократить образование кромковой волнистости подгибаемых полок. Однако гнутые тонкостенные профили швеллерного типа, полученные данным способом, обладают значительным продольным прогибом с сохранением кромковой волнистости полок. Приложение нормальной скользящей силы к полкам в межклетьевом пространстве требует введения дополнительных механизмов в профилегибочный стан (межклетьевых проводок).A known method of manufacturing bent profiles of the channel type (RU 2220802 C2, class B21D 5/06, publ. 10.01.2004), which consists in uniformly bending the shelves with their normal sliding force applied to the shelves in the interstand space, and compressing the profile wall in pre-transition to a thickness of 0.05 S with calibration profile in the finishing transition. This method allows you to eliminate the above defects on the shelves of the profile and to reduce the formation of the edge waviness of the foldable shelves. However, the bent thin-walled channel-type profiles obtained by this method have significant longitudinal deflection while maintaining the edge waviness of the shelves. The application of normal sliding force to the shelves in the inter-stand space requires the introduction of additional mechanisms in the roll forming mill (inter-stand postings).

Известен способ изготовления гнутых тонкостенных профилей (RU 2059451 С1, кл. В21D 5/06, опубл. 10.05.1996) принятый в качестве прототипа, согласно которому производят последовательную подгибку полок в зонах изгиба по отношению к стенке в роликах, а в одном или двух переходах осуществляют подгибку полок с обжатием по толщине стенки и полок с вытяжкой профиля в продольном направлении. Рассмотренный способ может быть использован при изготовлении гнутого профиля из материалов с высокой пластичностью, например из алюминиевых сплавов, и сложен при изготовлении гнутого тонкостенного профиля из стальных полосовых заготовок или лент. Предлагаемое обжатие по толщине элементов профиля по периметру сечения, необходимое для устранения кромковой волнистости полок, на стальных заготовках приводит к значительным нагрузкам на ролики и профилегибочное оборудование, что сокращает их срок службы, снижает производительность и повышает затраты на производство гнутого тонкостенного профиля швеллерного типа.A known method of manufacturing bent thin-walled profiles (RU 2059451 C1, class B21D 5/06, publ. 05/10/1996) adopted as a prototype, according to which produce sequential folding of the shelves in the bending zones relative to the wall in the rollers, and in one or two transitions carry out the bending of shelves with compression along the thickness of the wall and shelves with the profile in the longitudinal direction. The considered method can be used in the manufacture of a bent profile from materials with high ductility, for example, from aluminum alloys, and is complicated in the manufacture of a bent thin-walled profile from steel strip blanks or tapes. The proposed compression of the thickness of the profile elements along the perimeter of the section, necessary to eliminate the edge waviness of the shelves on steel billets, leads to significant loads on the rollers and roll forming equipment, which reduces their service life, reduces productivity and increases the cost of producing a bent thin-walled channel profile type.

Технический результат от использования изобретения состоит в том, что предлагаемый способ позволяет, по сравнению с ближайшим аналогом, сократить нагрузки на ролики и профилегибочное оборудование, при этом повышается производительность и уменьшаются затраты при производстве гнутого профиля с сохранением высокого качества гнутого тонкостенного профиля швеллерного типа за счет устранения или сокращения его продольного изгиба.The technical result from the use of the invention is that the proposed method allows, in comparison with the closest analogue, to reduce the load on the rollers and roll forming equipment, while increasing productivity and reducing costs in the production of a bent profile while maintaining high quality bent thin-walled profile channel type due to eliminate or reduce its longitudinal bend.

Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления гнутого тонкостенного профиля швеллерного типа из полосовой заготовки или ленты толщиной S, включающем подгибку полок в зонах изгиба по отношению к стенке и обжатие по толщине стенки и полок в роликах по переходам, обжатие производят одновременно в зонах изгиба, по краям стенки и в частях полок, примыкающих к зонам изгиба на 0,04…0,08 S, создавая вдоль профиля положительную продольную деформацию с уменьшением ее величины до нуля по высоте полки профиля. Обжатие по краям стенки профиля выполняют на ширину (10…20) S от зоны изгиба, а обжатие полок производят от зоны изгиба до линии центра жесткости сечения профиля, при этом максимальное обжатие полок создается в зонах изгиба. Обжатие стенки и полок осуществляют в несколько переходов при подгибке полок профиля на 25…65°.The technical result is achieved due to the fact that in the method of manufacturing a bent thin-walled profile of the channel type from a strip blank or tape of thickness S, which includes folding the shelves in the bending zones with respect to the wall and compressing the thickness of the wall and shelves in the rollers by transitions, the crimping is performed simultaneously in bending zones, along the edges of the wall and in parts of the shelves adjacent to the bending zones by 0.04 ... 0.08 S, creating a positive longitudinal deformation along the profile with a decrease in its value to zero along the height of the profile shelf. The compression along the edges of the profile wall is performed at a width of (10 ... 20) S from the bending zone, and the compression of the shelves is carried out from the bending zone to the line of center of stiffness of the profile section, while the maximum compression of the shelves is created in the bending zones. The compression of the wall and shelves is carried out in several transitions when bending the shelves of the profile by 25 ... 65 °.

На фиг.1 приведен вид гнутого тонкостенного профиля швеллерного типа с продольным изгибом h. Сечение гнутого тонкостенного профиля после обжатия по толщине и гибки на угол 65° представлено на фиг.2, а на фиг.3 показано сечение готового гнутого тонкостенного профиля швеллерного типа, изготовленного по заявляемому способу. В фиг.2 и 3 h₁ и h₂ - расстояния от стенки до линии центра жесткости сечения профиля, которые составляют 0,2…0,4 высоты полок H.Figure 1 shows a bent thin-walled profile channel type with a longitudinal bend h. A section of a bent thin-walled profile after crimping in thickness and bending at an angle of 65 ° is shown in FIG. 2, and FIG. 3 shows a cross section of a finished bent thin-walled profile of a channel type made by the claimed method. In figures 2 and 3, h ₁ and h ₂ are the distances from the wall to the line of the center of stiffness of the profile section, which are 0.2 ... 0.4 of the height of the shelves H.

При изготовлении гнутых тонкостенных профилей швеллерного типа возникают положительные продольные деформации по полкам 1 с максимальными величинами по краям полок 1 по длине в результате подгибки полок 1 по отношению к стенке 2 в зонах изгиба 3 в роликах (см. фиг.2 и 3). В процессе формования гнутого тонкостенного профиля швеллерного типа стенка 2 практически не деформируется в продольном направлении и разница деформаций по полкам 1 и стенке 2 профиля швеллерного типа вызывает продольный прогиб h (см. фиг.1) профиля в вертикальной плоскости. Основные причины продольного прогиба профиля связаны с действием остаточных напряжений в полках профиля, вызывающие сжимающие и изгибающие деформации. Попытка устранения этого прогиба продольной деформацией профиля, как правило, приводит к возникновению кромковой волнистости на полках профиля.In the manufacture of bent thin-walled profiles of the channel type, positive longitudinal deformations occur along the shelves 1 with maximum values along the edges of the shelves 1 in length as a result of the folding of the shelves 1 with respect to the wall 2 in the bending zones 3 in the rollers (see Figs. 2 and 3). In the process of forming a bent thin-walled profile of the channel type, the wall 2 practically does not deform in the longitudinal direction and the difference in deformations along the shelves 1 and the wall 2 of the channel type profile causes a longitudinal deflection h (see Fig. 1) of the profile in the vertical plane. The main reasons for the longitudinal deflection of the profile are associated with the action of residual stresses in the flanges of the profile, causing compressive and bending deformations. An attempt to eliminate this deflection by longitudinal deformation of the profile, as a rule, leads to the appearance of edge waviness on the shelves of the profile.

Все это подтверждается проведенными в условиях производства экспериментальными работами. В ОАО «Ульяновский НИАТ» выполнено изготовление и исследование гнутых профилей швеллерного типа с геометрическими параметрами В×Н - 100×40 мм из стали 08пс с толщиной листа 0,45 мм на профилегибочном станке ГПС 350-М8. Согласно исследованиям установлено, что при изготовлении гнутых профилей швеллерного типа по традиционной технологии последовательной подгибки полок по отношению к стенке в роликах по переходам образуется продольный прогиб h=10…12 мм (см. фиг.1) в вертикальной плоскости при длине гнутого профиля L=2500…3000 мм. Введение обжатия стенки и зоны изгиба по толщине на 0,05 S, в соответствии с известным техническим решением (RU 2220802 С2, кл. В21D 5/06, опубл. 10.01.2004), приводит к сокращению продольного прогиба гнутого профиля швеллерного типа с ранее указанными параметрами до h=5…6 мм с сохранением кромковой волнистости полок. Опытное изготовление гнутого тонкостенного профиля по способу, предложенному в прототипе, с обжатием по толщине всех элементов профиля (полок и стенки) на 0,04…0,08 S уменьшило продольный прогиб профиля до h=2…3 мм, но при этом скорость прокатки профиля сократилась в 6-8 раз, наблюдался интенсивный износ роликов, участвующих в обжатии полок и стенки по толщине и дефекты на поверхностях профиля.All this is confirmed by experimental work carried out under production conditions. Ulyanovsk NIAT OJSC manufactured and researched bent profiles of channel type with geometrical parameters В × Н - 100 × 40 mm from 08ps steel with a sheet thickness of 0.45 mm on a GPS-350-M8 profile bending machine. According to studies, it was found that in the manufacture of channel-shaped bent profiles using the traditional technology of successive folding of shelves with respect to the wall in the rollers along the transitions, a longitudinal deflection of h = 10 ... 12 mm (see Fig. 1) in a vertical plane with a length of the bent profile L = 2500 ... 3000 mm. The introduction of compression of the wall and the bending zone in thickness by 0.05 S, in accordance with the known technical solution (RU 2220802 C2, class B21D 5/06, publ. 10.01.2004), reduces the longitudinal deflection of the bent channel profile type from earlier the specified parameters up to h = 5 ... 6 mm while maintaining the edge waviness of the shelves. The experimental production of a bent thin-walled profile according to the method proposed in the prototype, with compression in thickness of all elements of the profile (shelves and walls) by 0.04 ... 0.08 S, reduced the longitudinal deflection of the profile to h = 2 ... 3 mm, but the rolling speed profile decreased by 6-8 times, there was intense wear of the rollers involved in the compression of shelves and walls in thickness and defects on the surface of the profile.

В процессе опытной проверки предлагаемого способа изготавливался гнутый профиль швеллерного типа с ранее приведенными геометрическими параметрами за 8 переходов. Обжатие производилось на 3, 4 и 5 переходах (см. фиг.2) по краям стенки 2 на ширину 7…8 мм и в зонах изгиба 3 на величину 0,03…0,04 мм. По высоте полок 1 обжатие по толщине выполнялось с уменьшением величины обжатия от 0,03…0,04 мм в зоне изгиба 3 до нуля на высоте 12…14 мм соответствующей линии центра жесткости сечения профиля. Изменяя величину и распределение обжатия полок 1 по толщине при изготовлении гнутого профиля в роликах, обеспечивался «разгиб» профиля в вертикальной плоскости вплоть до отрицательных значений продольного прогиба h (см. фиг.1) гнутого профиля швеллерного типа. Незначительная площадь контакта роликов при обжатии по толщине стенки 2, зон изгиба 3 и полок 1 (не более 25% сечения профиля) и величина обжатия S-S₁ (см. фиг.2 и 3) позволяют производить гнутый тонкостенный профиль швеллерного типа с низкой нагрузкой на ролики и высокой производительностью профилегибочного оборудования (скорость проката 25÷30 м/мин).In the process of experimental verification of the proposed method, a bent channel profile was manufactured with the previously given geometric parameters for 8 transitions. Compression was performed at 3, 4 and 5 junctions (see Fig. 2) along the edges of wall 2 to a width of 7 ... 8 mm and in bending zones 3 by 0.03 ... 0.04 mm. According to the height of the shelves 1, the reduction in thickness was performed with a decrease in the reduction from 0.03 ... 0.04 mm in the bending zone 3 to zero at a height of 12 ... 14 mm of the corresponding line of the center of stiffness of the profile section. By changing the size and distribution of the compression of the shelves 1 in thickness during the manufacture of the bent profile in the rollers, the profile was “bent” in the vertical plane up to negative values of the longitudinal deflection h (see FIG. 1) of the bent profile of the channel type. The insignificant contact area of the rollers during compression over the thickness of the wall 2, bending zones 3 and flanges 1 (no more than 25% of the profile cross-section) and the compression ratio SS ₁ (see FIGS. 2 and 3) make it possible to produce a bent thin-walled channel-type profile with a low load on rollers and high performance roll forming equipment (rolling speed 25 ÷ 30 m / min).

Введенное в процессе изготовления гнутого тонкостенного профиля швеллерного типа обжатие по толщине стенки 2, зонам изгиба 3 и полкам 1 до линии центра жесткости сечения профиля (см. фиг.3) не отражается на механических характеристиках профиля, т.к. небольшое уменьшение толщины S₁ (см. фиг.2 и 3) в отдельных частях элементов профиля компенсируется упрочнением материала при обжатии и правильными геометрическими формами получаемого гнутого тонкостенного профиля. Предлагаемое техническое решение может быть использовано при изготовлении гнутых профилей с гофрами жесткости в стенке и несимметричных профилей.The compression introduced along the thickness of the wall 2, the bending zones 3 and the shelves 1 to the line of the center of stiffness of the profile section (see Fig. 3), introduced during the manufacturing of the bent thin-walled channel-type profile of the channel type, does not affect the mechanical characteristics of the profile, because a slight decrease in the thickness S ₁ (see FIGS. 2 and 3) in some parts of the profile elements is compensated by the hardening of the material during compression and the correct geometric shapes of the resulting bent thin-walled profile. The proposed technical solution can be used in the manufacture of bent profiles with stiff corrugations in the wall and asymmetric profiles.

Claims

1. A method of manufacturing a thin-walled channel-type profile from a strip blank or tape of thickness S, comprising folding the shelves in the bending zones with respect to the wall and compressing the thickness of the wall and the shelves in the rollers along the transitions, characterized in that the crimping is performed simultaneously in the bending zones along the edges walls and in parts of the shelves adjacent to the bending zones by 0.04 ... 0.08 S, with the creation of a positive longitudinal strain along the profile and reducing its value to zero along the height of the profile shelf.

2. The method according to claim 1, characterized in that the compression along the edges of the profile wall is performed at a width of 10 ... 20 S from the bending zones, and the compression of the shelves is carried out from the bending zone to the center of stiffness section of the profile, while the maximum compression of the shelves is created in the zones bending.

3. The method according to claim 2, characterized in that the compression of the bending zones, walls and shelves is carried out in several transitions when bending the shelves of the profile by 25 ... 65 °.