Правка металла круглого сечения. Способ и устройство для правки металлической полосы. Правка листового металла

Изобретение относится к металлургии, в частности к отделке полосового проката, и может быть использовано при правке стальных полос с периодическими продольными гофрами. Способ включает многократный упругопластический знакопеременный продольный изгиб полосы с одновременным ее поперечным изгибом за счет увеличения прогиба краевых по ширине полосы участков в сравнении с ее средней частью. Величину прогиба краевых участков делают больше величины прогиба средней части при первом изгибе, а при каждом последующем изгибе меньше, чем при предыдущем, при этом величину продольных изгибов последовательно уменьшают по ходу правки от заданной до нуля. Уменьшается износ роликов при обеспечении качественной правки. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2255825

Изобретение относится к отделке полосового проката и может быть использовано при правке стальных полос с периодическими продольными гофрами.

Технология правки полосового (листового) металла достаточно подробно описана в книге А.З.Слонина и А.Л.Сонина “Правка листового и сортового металла”. - М.: Металлургия, 1981. Для правки используются специальные роликовые машины, в которых осуществляется знакопеременный упругопластический продольный изгиб движущегося металла, например полосовой стали.

Листовые профили с периодически повторяющимися гофрами (профили высокой жесткости) изготавливают путем холодной локальной деформации; гофрированные полосы перед разрезкой на мерные длины подвергают правке на правильных машинах, содержащих ролики с калибрами для прохождения гофров, так как правка осуществляется только на плоских межгофровых участках этих полос.

Известен способ правки листового проката, преимущественно коробоватого, в многороликовой машине с несимметричным расположением секционных опорных роликов вдоль длины бочки рабочих роликов (см. пат. США кл. 153-86, №3078908, опубл. 26.02.63 г.). Известен также способ правки полосы, при котором для повышения качества правки стрелу изгиба полосы роликами и величину ее натяжения выбирают в зависимости от предела текучести и толщины металла (см. а.с. СССР №1469660, кл. В 21 D 1/02, опубл. 09.01.87 г.).

Недостатком известных способов правки полосового металла является неприменимость их для правки гофрированных полос с периодическими гофрами.

Процессу правки листовых профилей с периодическими (замкнутыми) гофрами присущ ряд особенностей, обусловленных как геометрией этих профилей, так и закономерностями формообразования замкнутых гофров. Их образование ведется за счет локальной вытяжки металла в зоне деформации, причем в эту зону, расположенную в середине ширины полосы, поступает металл и с плоских окологофровых участков, и (частично) с околокромочных участков заготовки.

В результате этого на участках расположения гофров образуется избыток металла, что приводит к образованию волнистости на середине ширины гофрированной полосы, т.е. коробоватости, а это ухудшает эксплуатационные качества профилей. Поэтому при правке гофрированных полос многократному изгибу роликами подвергают только, в основном, околокромочные участки полосы, чтобы за счет вытяжки уравнять их длину со средней по ширине заготовки частью либо делают вытяжку этих участков больше, чем у средней части.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ правки полосы по а.с. СССР №1532115, кл. В 21 D 1/02, опубл. в БИ №48, 1989 г.

Этот способ включает многократный упругопластический знакопеременный изгиб гофрированной полосы с одновременным ее поперечным изгибом за счет увеличения величины прогиба краевых по ширине полосы участков в сравнении с ее средней частью и характеризуется тем, что величина прогиба краевых участков больше на (3,18... 3,22), где S - толщина полосы.

Недостатком описанного способа правки является повышенный износ роликов правильной машины.

Действительно, при правке по этому способу величина перекрытия всех роликов правильной машины ( - см. чертеж) одинакова, т.е. величина f стрелы изгиба полосы остается постоянной по ходу ее движения. Но по мере увеличения числа изгибов полосы возрастает и ее упрочнение (наклеп), что неизбежно увеличивает давление металла на каждый последующий ролик машины. В результате этого износ каждого такого ролика больше, чем предыдущего, а максимальный износ - у последней (по ходу движения полосы) пары роликов, что вынуждает их замену при работоспособности первых роликов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является уменьшение износа роликов правильной машины при правке полос с периодически повторяющимися продольными гофрами.

Для решения этой задачи при многократном упругопластическом знакопеременном продольном изгибе полосы толщиной S с одновременным ее поперечным изгибом за счет увеличения прогиба краевых по ширине полосы участков в сравнении с ее средней частью величину прогиба краевых участков делают больше, чем у средней части полосы, при первом изгибе на величину а при каждом последующем изгибе меньше, чем при предыдущем в раз, где К=3,48... 3,52 для полос с пределом прочности В >465 МПа и К=2,98... 3,02 - с В >465 МПа, a n - число изгибов полосы при правке, при этом величину продольных изгибов последовательно уменьшают по ходу правки от заданной до нуля.

Приведенные математические соотношения получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в последовательном уменьшении величин как поперечных, так и продольных изгибов сформованной полосы. Кроме уменьшения нагрузки на ролики правильной машины (см. выше) уменьшение абсолютной величины продольного изгиба (т.е. его стрелы f) хорошо исправляет волнистость и коробоватость тонких листов (с S 4,9 мм; см. В.Ф.Зотов и В.И.Елин “Холодная прокатка металла”. - М.: Металлургия, 1988, с.121), к которым следует отнести и профили высокой жесткости с толщиной 2... 4,5 мм.

Кроме того, для обеспечения качественной правки величины первых поперечных изгибов полосы приняты несколько большими (с учетом их последующего уменьшения), чем по известному способу правки, взятому в качестве ближайшего аналога.

Предлагаемый способ правки может быть реализован на правильной машине, описанной в а.с. СССР №1532115, у которой все нижние ролики выполнены гладкими цилиндрическими, а верхние - с круговыми проточками для прохождения сформованных гофров.

Схема правки по заявляемому способу показана на чертеже (стрелка - направление движения полосы, римские цифры - порядковые номера изгибов); показана правка средней части по ширине полосы.

Верхние 1 и нижние 2 ролики правильной машины установлены в шахматном порядке, причем каждый ряд роликов - верхний и нижний, лежит на одной оси: 1 1 и 2 2 .

Величина перекрытия роликов уменьшается по ходу движения полосы таким образом, чтобы в плоскости уу величина стрелы продольного изгиба полосы f=0. Конструкция верхних роликов выбрана такой, чтобы одновременно с продольным изгибом, показанном на чертеже, происходил и поперечный изгиб полосы 3 с максимальной величиной при I изгибе и с постепенным уменьшением до его минимального значения в плоскости уу (V изгиб), где выправляемая полоса становится практически плоской.

Рекомендуемые величины и выбраны (опытным путем - см. ниже) такими, чтобы нагрузка на все ролики от упрочняющейся при каждом изгибе полосы была примерно одинаковой, что обеспечивает равномерность износа роликов и продление их рабочей кампании.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли на семироликовой правильной машине профилегибочного агрегата 1-5× 300-1650 ОАО “Магнитогорский меткомбинат”, предназначенного для производства листовых профилей высокой жесткости с продольными замкнутыми гофрами, часть сортамента которых приведена в справочнике под ред. И.С.Тришевского “Гнутые профили проката”. - М.: “Металлургия”, 1980, с.230-231.

С этой целью при правке профилей, изготовленных из сталей 3, 10кп, 09Г2 и 10ХНДП толщиной 2... 4,5 мм, варьировали величины поперечного изгиба полос, т.е. разницу величин прогибов краевых участков и средней части по ширине полосы. В опытах фиксировали качество правки (по величине неплоскостности профилей) и степень износа роликов правильной машины.

Наилучшие результаты (высота волн в пределах 2... 8 мм и отсутствие трещин в местах изгиба гофров при максимальной длительности рабочей кампании роликов) получены при реализации заявляемого способа. Отклонения от рекомендуемых параметров ухудшали эти показатели.

Так, увеличение до (3,53... 4,05) для сталей с В >465 МПа и до (3,03... 3,60) для сталей с В <465 МПа вызывали повышенный износ первых трех роликов машины, а на профилях из более прочной стали в отдельных случаях наблюдалось появление трещин у гофров. Уменьшение (ниже рекомендуемых величин) ухудшало геометрию полос (возрастала неплоскостность).

При уменьшении разности величин поперечных прогибов отдельных участков гофрированных полос, в основном, происходил неравномерный износ роликов с сокращением их рабочей кампании на 12... 45%.

Контрольная правка с использованием технологии по известному способу, взятому в качестве ближайшего аналога (см. выше), практически дала тот же уровень качества профилей, но длительность рабочей кампании роликов сократилась почти в 1,5 раза.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость заявляемого технического решения для выполнения поставленной задачи и его преимущества перед известным объектом.

По данным Центральной лаборатории контроля ОАО “ММК” использование найденного способа правки позволит продлить рабочую кампанию роликов правильной машины для правки профилей высокой жесткости не менее чем в 1,5 раза с соответствующим снижением затрат на производство.

Пример конкретного выполнения

1. Гофрированная полоса толщиной S=2 мм из стали с В >465 МПа правится с n=5 (т.е. в семироликовой правильной машине - см. чертеж). Величина перекрытия последовательно уменьшается с 1,9 мм до 0.

Параметры правки:

Различные заготовки и изделия имеют выпучины, волнистость, искривления и другие неровности. Рихтовка и правка исправляет обнаруженные дефекты.

Правка — это выравнивание незакаленных деталей, заготовок и листов. Относительно простой процесс, возможно выполнение в домашних условиях.

Перед началом правки проверяется кривизна заготовок и деталей. Делается это, прикладывая к детали металлическую линейку (на ребро) или на глаз. Края выгнутых мест отмечаются мелом.

Правка ведется на ровных надежных подкладках или на правильной плите. Нужно правильно выбрать места для нанесения ударов. Удары наносят с силой, соразмерной с величиной кривизны. Постепенно уменьшают силу удара при переходе от большего изгиба к меньшему.

Правка прутков и полосового металла выполняется в следующем порядке:

1. отмечаются границы изгибов с выпуклой стороны;
2. в правую руку берется молоток, на левую надевается суконная рукавица ();
3. прут или полоса кладется на наковальню или на правильную плиту вверх выпуклостью. Удары наносятся по выпуклости к средней части от краев изгиба. По мере исправления изгиба сила ударов уменьшается, при необходимости прут или полоса переворачивается. Если у них имеется несколько изгибов, то сначала выправляют изгибы, расположенные ближе к краям, а потом те, что в середине;
4. проверяются результаты правки — прикладыванием линейки или на глаз.

Правка металлических заготовок или листов

Правка металлических заготовок или листов нужна, когда на них имеется выпуклость или волнистость.

Порядок правки заготовок и листов с волнистостью следующий:

1. мелом обводятся границы участков волнистости;
2. заготовка или лист кладется на наковальню или на правильную плиту таким образом, чтобы не было свисания краев;
3. заготовка или лист прижимаются к наковальне или к правильной плите, и начинается правка;
4. удары наносят с помощью молотка к краю от середины. Силу ударов уменьшают при приближении к краю. Запрещается нанесение повторных ударов в одно и то же место.

Правка выпучин на металлических листах производится в следующей последовательности.

1. Мелом обводятся границы выпучин.
2. Заготовка или лист кладется на наковальню или плиту выпуклостью наружу, не допуская свешивания краев.
3. Правка начинается от ближайшей к краю выпучине.
4. После этого наносятся удары со второго края. Наносятся частые, но не сильные удары. Силу ударов под конец правки уменьшают. Запрещается нанесение нескольких ударов по одному месту.

Когда на металлическом листе рядом располагаются несколько выпучин, то выпучины с помощью молотка соединяются в одну, а после она правится по вышеописанной технологии.

Выпучины и волнистость тонких металлических листов и заготовок правятся киянками, свинцовыми, латунными или медными молотками. Очень тонкие листы кладутся на ровную плиту и выглаживаются деревянными или металлическими брусками.

Во время правки деталей, заготовок и металлических листов нужно соблюдать требования техники безопасности. Надевают рукавицы, чтобы избежать травм от ударов. Обрабатываемые детали, заготовки и листы нужно крепко удерживать на наковальне или правильной плите, чтобы избежать их соскакивания.

Правка – это операция по выпрямлению изогнутого или покоробленного металла, который можно подвергать только пластичные материалы: алюминий, сталь, медь, латунь, титан.

Различают два вида правки металла: правка в холодном состоянии и в горячем. Правку осуществляют

На специальных правильных плитах, которые изготавливают из чугуна или стали.

Правку мелких деталей можно производить на кузнечных наковальнях. Правка

металлов выполняется молотками различных типов в зависимости от состояния

поверхности и материала детали, подвергаемой правке.

При правке заготовок с необработанной поверхностью используют молотки с

круглыми бойками массой 400г. Круглый боек оставляет на поверхности меньшие следы, чем квадратный.

При правке заготовок с обработанной поверхностью используют молотки, имеющие бойки с мягкими вставками (из меди, алюминия), которые не оставляют следов на поверхности. При правке листового материала используют деревянные молотки-киянки, а очень тонкие листы правят деревянными или металлическими брусками –гладилками.

Правку осуществляют несколькими способами: изгибом, вытягиванием и выглаживанием.

Правку изгибом применяют при выправлении круглого (прутки) и профильного материала, которые

имеют достаточно большое поперечное сечение. В этом случае пользуются молотками со стальными бойками. Заготовка располагается на правильной плите изгибом вверх и удары наносят по выпуклым местам, изгибая заготовку в сторону, противоположную имеющемуся изгибу. По мере выправления заготовки силу удара уменьшают.

Правку вытягиванием используют при выправлении листового материала, имеющего выпуклости

или волнистость. Производят такую правку молотками с бойками из мягких металлов или киянками. В этом случае заготовку укладывают на правильную плиту выпуклостями вверх и наносят частые несильные удары, начиная от границы выпуклости, по направлению к краю заготовки. Сила ударов постепенно уменьшается. При этом металл вытягивается к краям заготовки и выпуклость за счет этого вытяжения выправляется.

Правку выглаживанием применяют в тех случаях, когда заготовка имеет очень малую толщину. Выглаживание осуществляют деревянными или металлическими брусками. Заготовку выглаживают на правильной плите, вытягивая материал при помощи гладилок от края неровности к краю заготовки, и за счет вытягивания материала добиваются выравнивания поверхности заготовки.

Инструменты и приспособления, применяемые при правке

Правильные плиты изготавливают из серого чугуна с рабочими поверхностями

1,5×5,0; 2,0×2,0; 1,5×3,0; 2,0×4,0м. На таких плитах правят профильные заготовки и

заготовки из листового и полосового материала, а также прутки из черного и цветного

Рихтовальные бабки применяют для правки рихтовки заготовок из

металлов высокой твердости или предварительно закаленных металлов.

Рихтовальные бабки изготавливают из стальных заготовок диаметром

200..250мм, их рабочая часть имеет сферическую или цилиндрическую форму.

Молотки при правке применяют для приложения силового

усилия в месте правки. В зависимости от физико-механических

свойств обрабатываемой заготовки и ее толщины выбирают

Различные типы молотков. При правке заготовок из пруткового и

полосового материала применяют молотки с квадратным и круглым

Для правки обработанных поверхностей применяются молотки с мягкими

вставками из алюминия и его сплавов или меди.

Кувалды представляют собой молотки большой массы (2,0…5,0кг) и

используются для правки круглого и профильного проката большого поперечного

сечения в тех случаях, когда сила удара наносимого обычным слесарным молотком,

недостаточна для выправления деформированной заготовки.

Правка металла

Правку применяют в тех случаях, когда нужно устранить искажение формы заготовки – волнистость, коробление, вмятины, искривления, выпучивания и т. д. Металл можно править как в холодном, так и в нагретом виде. Нагретый металл правится легче, что справедливо и в отношении других видов его пластического деформирования, например гибки.

В домашних условиях правку нужно производить на наковальне или массивной плите из стали или чугуна. Рабочая поверхность плиты должна быть ровной и чистой. Чтобы шум от ударов был менее громким, плиту следует устанавливать на деревянном столе, с помощью которого, кроме того, можно выравнивать плиту, чтобы она находилась в горизонтальном положении.

Для правки необходим специальный слесарный инструмент. Нельзя производить ее любым молотком, который есть под рукой, металл может не только не выправиться, но и получить еще большие дефекты. Молоток должен быть изготовлен из мягкого материала – свинца, меди, дерева или резины. Кроме того, нельзя править металл молотками с квадратным бойком: он будет оставлять на поверхности следы в виде забоин. Боек молотка должен быть круглым и отполированным.

Кроме молотков, применяются деревянные и металлические гладилки и поддержки. Они используются для правки тонкого листового и полосового металла. Для правки закаленных деталей с фасонными поверхностями существуют правильные бабки.

Не стоит, наверное, напоминать, что правку (рихтовку) металла нужно производить в рабочих рукавицах независимо от того, сложная работа или нет, большая заготовка или маленькая и сильно ли она искривлена.

Чтобы проверить кривизну заготовки, нужно уложить ее на гладкую плиту той поверхностью, которая после правки должна представлять собой плоскость. Зазор между плитой и заготовкой покажет степень искривленности, которую нужно устранить. Изогнутые места необходимо отметить мелом – так гораздо легче наносить удары молотком, чем при ориентировке только на заметную глазом кривизну.

Правка полосового металла, изогнутого в плоскости, – это наиболее простая операция. Изогнутую заготовку нужно расположить таким образом, чтобы она имела две точки соприкосновения с наковальней. Удары молотком или кувалдой нужно наносить по наиболее выпуклым местам и уменьшать силу ударов по мере того, как выпуклости становятся меньше. Не следует наносить удары только с одной стороны заготовки – металл может выгнуться в обратную сторону. Чтобы этого не случилось, заготовку нужно время от времени переворачивать. По той же причине не стоит наносить несколько ударов подряд по одному и тому же месту.

Если имеется несколько выпуклостей, сначала необходимо выправить края заготовки, а затем ее середину.

Правка круглого металла. Этот вид работы в основном похож на правку полосового металла. Для этого нужно отметить неровные места мелом и расположить заготовку выпуклостью вверх, удары наносить по выпуклой части от краев изгиба к середине выпуклости. Когда основное искривление окажется выправленным, силу ударов нужно уменьшить и периодически поворачивать металлический прут вокруг его оси, чтобы не допустить искривления в обратную сторону.

Металлические пруты квадратного сечения нужно править в такой же последовательности.

Правка металла, скрученного по спирали, производится методом раскручивания. Для того чтобы выпрямить кривизну, нужно один конец скрученного металла зажать в большие тиски на слесарном столе, другой – в ручные тисочки. Раскрутив металл до той степени, которую можно проконтролировать на глаз, нужно продолжить правку на гладкой выверенной плите обычном методом, контролируя кривизну на просвет.

Правка листового металла

Сложность правки листового металла зависит от того, какого типа дефект имеет лист – волнистость кромки, или выпуклость, или вмятину в середине листа, или то и другое одновременно (рис. 15).

Рис. 15. Приемы правки листового металла: а – при деформированной середине листа; б – при деформированных краях листа; в – с использованием деревянной гладилки; г – с использованием металлической гладилки.

Во время правки выпуклости нужно наносить удары, начиная от края листа по направлению к выпуклости (рис. 15 а, б).

Наиболее распространенная ошибка заключается в том, что самые сильные удары наносятся по тому месту, где выпуклость наибольшая, а в результате на выпуклом участке появляются небольшие вмятины, которые еще более осложняют неровную поверхность. Кроме того, металл в таких случаях испытывает очень сильную деформацию на разрыв. Поступать нужно как раз наоборот: удары должны становиться слабее, но чаще, по мере того как правка приближается к центру выпуклости. Лист металла нужно постоянно поворачивать в горизонтальной плоскости, чтобы удары равномерно распределялись по всей его поверхности.

Если лист имеет не один выпуклый участок, а несколько, нужно сначала свести все выпуклости в одну. Для этого наносят удары молотком в промежутках между ними. Металл между выпуклостями растягивается, и они объединяются в одну. Затем нужно продолжать правку обычным способом. Если середина листа ровная, а края искажены волнами, то последовательность ударов при правке должна быть противоположной: их следует наносить, начиная от середины, продвигаясь к изогнутым краям (рис. 15, б). Когда металл в середине листа растянется, волны на его краях исчезнут.

Очень тонкие листы невозможно править даже молотками из мягкого материала: они не только оставят вмятины, но могут и порвать тонкий металл.

В этом случае для правки применяют бруски-гладилки из металла или дерева, которыми лист выглаживают с обеих сторон, периодически его поворачивая. Качество правки можно проконтролировать с помощью металлической линейки.

Тот, кто брался за правку стального листа, знает, что это работа достаточно трудная: пока выправляешь один изгиб, на листе появляются другие. Однако этого можно избежать и тем существенно облегчить работу. Стальной лист нужно уложить для правки не на гладкую плиту, как это обычно делается, а на плиту-подкладку со множеством мелких затупленных бугорков, равномерно расположенных на ее поверхности. В этом случае качество работы должно повыситься, а трудоемкость – снизиться. Металл под ударами резинового молотка будет как бы сам искать свое место. При этом на листе образуются едва заметные волны, при шпатлевке и покраске они станут заполняться и способствовать тому, что шпатлевка и краска будут держаться на металле очень крепко. Неровности после покрытия металла совершенно незаметны. Единственная сложность – как изготовить требующуюся плиту-подкладку. В домашних условиях ее действительно изготовить трудно: бугорки обычно получают, прорезая на гладкой плите большое число взаимно пересекающихся и расположенных близко одна от другой канавок. Сделать это можно на строгальном или фрезерном станке, поэтому, если есть такая возможность, лучше ею воспользоваться.

Правка закаленного металла (рихтовка)

Для правки закаленного металла (рихтовки) мягкие правочные молотки непригодны. Необходим специальный молоток с бойком из закаленного металла или с закругленной узкой стороной. Рихтовочный молоток можно изготовить самому. Для этого в узком бойке молотка необходимо сделать прорезь и плотно запрессовать в нее заточенную под радиусом 0,1–0,2 мм пластинку из твердого сплава ВК6 или ВК8.

Закаленный металл правится методом от обратного: удары нужно наносить не по выпуклому, а по вогнутому участку заготовки: она начнет выпрямляться вследствие того, что металл на вогнутой стороне будет растягиваться (рис. 16).

Рис. 16. Правка закаленного металла (рихтовка): а – полос; б, в – угольников.

Рихтовку удобнее производить не на плоской плите, а на специальной рихтовочной бабке, которая имеет выпуклую поверхность, перемещая по ней заготовку вверх и вниз.

Неразрешимой задачей неопытному слесарю представляется правка плоского угольника, у которого угол изменился и стал больше или меньше 90°. Такие угольники уже не годятся для контроля прямых углов, и, как правило, их выбрасывают. Между тем угольник из закаленного металла можно выпрямить. Если прямой угол уменьшился и составляет менее 90°, то удары молотком нужно наносить по плоскости угольника у вершины внутреннего угла. Если угол увеличился и превышает 90°, удары следует наносить у вершины внешнего угла.

После того как металл выправлен, можно приступать к его дальнейшей обработке.