Prostowanie blach - dlaczego powinno się to robić
Jakie są metody prostowania?
Młot i ogień
Jest to klasyczna metoda prostowania. Obrabiany element jest podgrzewany i „wyrównywany” młotem. Ten sposób prostowania jest bardzo czasochłonny i wymaga dużego doświadczenia.
Walcarki do blach
Niektórzy specjaliści od obróbki blachy używają zwijarek walcowych w celu usunięcia większych błędów płaskości. Jest to rozwiązanie kompromisowe, które przynosi wprawdzie widoczne ulepszenia, jednakże nie zapewnia należytego wyeliminowania naprężeń wewnętrznych materiału. Manipulowanie szerokimi elementami blaszanymi jest trudne i nierzadko na jedną część trzeba poświęcić ponad 25 minut.
Prasy do prostowania
Metoda jest podobnie pracochłonna jak zastosowanie giętarek obrotowych. Jest ona często stosowana przy elementach blaszanych o grubości ponad 60 mm. Również w tym przypadku nakład czasu potrzebny na jeden element często wynosi nawet 20 minut.
Prostowarki walcowe
Prostowarki walcowe umożliwiają szybkie i nieutrudnione prostowanie blach. Maszyny te stosuje się często w przypadku elementów wypalanych i obrabianych laserowo o grubości od 0,5 do 60 mm.
Mechaniczne prostowarki walcowe umożliwiają szybkie uzyskanie pożądanego efektu przy elementach, których prostowanie nie jest utrudnione. Bardziej skomplikowane prostowanie wymaga 5- do 6-krotnego przelotu elementów blaszanych przez maszynę.
Serwo-hydrauliczne prostowarki precyzyjne
Serwo-hydrauliczne prostowarki precyzyjne – na przykład FlatMaster® firmy ARKU – umożliwiają bardziej skomplikowane prostowanie. Walce prostujące są znakomicie podparte, a odległość między nimi jest niewielka. Zintegrowana regulacja szczeliny prostującej pozwala na zachowanie stałej szczeliny podczas całego procesu prostowania także w przypadku zmiennych przekrojów elementów. Nawet skomplikowane elementy można w ten sposób wyrównać i pozbawić prawie wszystkich naprężeń w ciągu kilku minut. Więcej informacji na ten temat znajdziecie Państwu tutaj
Jak działa prostowarka precyzyjna?
Podczas prostowania walcowego blacha poddawana jest kilkukrotnym, następującym po sobie naprzemiennym zgięciom. Walce prostujące są rozmieszczone z przesunięciem od wlotu do wylotu maszyny. Dzięki temu walec wchodzi zawsze między obydwa leżące naprzeciw walce prostujące. Zgięcia naprzemienne są mocne na pierwszych walcach prostujących, a potem coraz słabsze im bliżej wylotu. W efekcie przebieg zgięć jest podobny do opadającej sinusoidy. Dzięki elastyczno-plastycznym zgięciom naprzemiennym i coraz mniejszemu odkształcaniu powstaje równy i – co ważniejsze – pozbawiony naprężeń element blaszany.
Jakie korzyści przynosi prostowanie walcowe w porównaniu z innymi metodami?
Prostowanie walcowe jest w porównaniu z innymi metodami szybkim i prostym sposobem na precyzyjne uzyskanie płaskich elementów, blach lub taśm. Prostowanie ręczne było dawniej zastrzeżone dla doświadczonych pracowników z najdłuższym stażem pracy. Prostowania metodą walcową może nauczyć się każdy w szybki i prosty sposób.
Przykład: Oszczędność czasu podczas prostowania wypalanych elementów o grubości blachy do 35 mm. Przykład niemieckiego zakładu.
| Obliczenie nakładu czasu | Metoda 1: prostowanie ręczne |
Metoda 2: prostowanie z użyciem prostowarki walcowej FlatMaster® 120 |
|---|---|---|
| Liczba prostowanych części rocznie | 30.000 | 30.000 |
| Nakład czasu na prostowanie jednego elementu | 20 | 2 |
| Wymagana liczba godzin w roku (ogółem) | 10.000 | 1.000 |
| Obliczenie stawek godzinowych | Metoda 1: prostowanie ręczne |
Metoda 2: prostowanie z użyciem prostowarki walcowej FlatMaster® 120 |
|---|---|---|
| Pracownicy przypadający na jedną maszynę i zmianę | 2 | 2 |
| Stawka godzinowa (koszty całkowite) w euro | 65,-- | 150,-- |
| Roczne koszty prostowania w euro (ogółem) | 650.000,-- | 150.000,-- |
Prostowarka walcowa pozwala zaoszczędzić około 500.000 euro rocznie.
Uwaga! Powyższe obliczenie w uproszczonej formie sporządzono za pomocą narzędzia ARKU do obliczania opłacalności prostowarek precyzyjnych. Zapytania w sprawie indywidualnych obliczeń prosimy kierować do nas.
Czy ilość walców prostujących ma wpływ na jakość prostowania?
Prostowany w maszynie materiał jest poddawany naprzemiennym zgięciom. Siła zgięć ulega redukcji w kierunku wylotowym maszyny. Ilość zgięć naprzemiennych zwiększa się wraz ze wzrastającą ilością walców. Generalnie można powiedzieć, że im więcej wygięć, tym lepszy jest rezultat prostowania. Aby uzyskać jakikolwiek efekt, potrzeba przynajmniej pięciu walców Zapewnia to jednak tylko podstawową płaskość. Cieńszy materiał wymaga zasadniczo większej ilości walców prostujących niż grubszy. Doświadczenia pokazują, że prostowarki powinny być wyposażone w przynajmniej 11-13 walców, aby uzyskać dobre tolerancje.
Dlaczego cięcie laserowe, plazmowe lub tłoczenie wymagają późniejszego prostowania?
Cięcie z wykorzystaniem termicznych metod produkcyjnych jak cięcie laserowe, gazowe i plazmowe powoduje, że przy promieniu cięcia do materiału przedostaje się duża ilość ciepła. W wyniku tego w materiale powstaje ogromna różnica temperatur i dochodzi do naprężeń i utwardzeń na krawędziach. W konsekwencji elementy/blachy wykazują po cięciu skrzywienie. Podczas procesu tłoczenia dochodzi do odkształcenia elementu i uwolnienia wewnętrznych naprężeń materiału.
Czy wszystkie materiały można prostować?
W zasadzie można prostować wszystkie metale charakteryzujące się minimalnym wydłużeniem przy zerwaniu 5% i wyraźną granicą plastyczności. Jeśli wartości te są nieznane, zdatność do prostowania można określić na podstawie prób prostowania. Zgodnie z ogólnie przyjętą zasadą można prostować wszystko co się zgina. W razie wątpliwości prosimy o kontakt.
Czy można prostować również materiały utwardzone?
Tak i nie. Jeśli po procesie utwardzania materiał charakteryzuje się wydłużeniem przy zerwaniu, można przyjąć, że w pewnym stopniu nadaje się on do prostowania. Jednakże odkształcenie takich elementów wymaga użycia dużych sił i małych średnic walców. Zastosowanie materiału bez wydłużenia przy zerwaniu wiąże się z niebezpieczeństwem powstawania pęknięć lub złamania materiału. Możliwość i oczekiwany wynik prostowania można ustalić jedynie na podstawie prób prostowania.
Czy podczas prostowania zmieniają się właściwości materiału?
Praktyka pokazuje, że przy metalach żelaznych z reguły nie dochodzi do żadnych zmian właściwości mechanicznych jak granica plastyczności lub wymiary. Inaczej zachowują się metale szlachetne, które po kilkukrotnym prostowaniu wykazują tendencję do utwardzania się. Niekoniecznie dotyczy to metali nieżelaznych. Szczególnie przy miękkich metalach jak aluminium i magnez istnieje jednak niebezpieczeństwo ścierania materiału lub redukcji granicy plastyczności.
Z czym wiąże się obróbka niewyprostowanych blach i detali po cięciu?
Krawędziowanie/gięcie
Podczas krawędziowania powstają błędne odchylenia kątowe, które zwiększają nakład prac wykończeniowych i ilość odpadów.
Spawanie
Przygotowanie niewyprostowanego materiału do spawania jest zasadniczo bardzo kosztowne. Zastosowanie robotów spawalniczych ma negatywny wpływ na funkcjonowanie procesów produkcyjnych i wydłuża czas spawania, co podwyższa koszty i zwiększa działanie ciepła. Pod wpływem ciepła następuje uwolnienie naprężeń wewnętrznych materiału, co powoduje jego odkształcenie. W efekcie wymaga to dodatkowego prostowania i wydłużenia cyklu produkcyjnego.
Dlaczego niwelować naprężenia wewnętrzne i nierówności kręgów?
Najczęściej występujące błędy płaskości kręgów to ich skrzywienie i wybrzuszenie poprzeczne. Wady zwojów powstają najczęściej w wyniku walcowania podczas produkcji lub późniejszych procesów rozdzielania.
Do skrzywienia zwoju dochodzi przy plastycznym odkształcaniu podczas procesu zwijania. Wybrzuszenia poprzeczne są spowodowane nierównomiernym chłodzeniem walcowanego materiału w poprzek zwoju (naprężenia resztkowe) lub dzieleniem wzdłużnym.
Z czym wiąże się obróbka niewyprostowanych kręgów?
Prasowanie i tłoczenie
Nierówności i naprężenia wewnętrzne zwoju utrudniają precyzyjny proces odkształcania. W efekcie może dojść do uszkodzenia narzędzia i obniżenia jakości produktu końcowego. Nierówności w materiale wyjściowym mogą spowodować zatrzymanie całej instalacji, co prowadzi do zmniejszenia jej dyspozycyjności.
Przycinanie
Procesy rozdzielania mogą uwalniać naprężenia wewnętrzne materiału wyjściowego i prowadzić do widocznych odkształceń. Nierówności w zwojach uniemożliwiają wykonywanie precyzyjnych przycięć. Równe przycięcia stanowią decydujące kryterium jakości, ponieważ z reguły podlegają one dalszej obróbce w kolejnych procesach.
Profilowanie
Podczas profilowania blacha taśmowa jest odkształcana kołowo w kilku następujących po sobie procesach. Naprężenia wewnętrzne i nierówności materiału wyjściowego uniemożliwiają precyzyjne i dopasowane odkształcenie blachy. Profilowanie odbywa się przy dużych prędkościach, dlatego nierówności w zwoju znacznie ograniczają należyte funkcjonowanie tego procesu.
Źródło artykułu: https://www.arku.com/pl/przyczyny-prostowania/