Home - Rasfoiesc.com
Educatie Sanatate Inginerie Business Familie Hobby Legal
Meseria se fura, ingineria se invata. Telecomunicatii, comunicatiile la distanta, Retele de, telefonie, VOIP, TV, satelit


Aeronautica Comunicatii Constructii Electronica Navigatie Pompieri
Tehnica mecanica

Tehnica mecanica


Index » inginerie » Tehnica mecanica
» Utilajele tehnologice ale sectiilor de laminare


Utilajele tehnologice ale sectiilor de laminare


UTILAJELE TEHNOLOGICE

ALE SECTIILOR DE LAMINARE

1. Utilaje de taiere

Utilajele de taiere se utilizeaza la indepartarea zonelor de capat a semifabricatelor si a produselor finite, a marfurilor, tablelor si a benzilor, debitarea la lungime a acestora precum si la debitarea probelor.



Utilajele de taiere se clasifica in functie de tipul si dimensiunile materialului, de scopul in care se folosesc:

-foarfece;

-ferastraie;

-utilaje(metode) speciale - cu flacara oxiacetilenica;

                                         - cu plasma.

1.1.Foarfece

Foarfecele constituie o categorie de utilaje folosite, mai ales, in sectiile de laminoare pentru taierea, la cald sau la rece, a metalelor in timpul procesului de fabricatie sau in ajustaje.

Exista mai multe criterii de clasificare a foarfecelor:

-dupa forma cutitului: - cu muchii paralele;

                                    - cu muchii inclinate;

                                    - disc;

-dupa starea de miscare a materialului:- stationare;

                                                                - volante (mobile);

-dupa felul actionarii: - cu actionare electromecanica;

                                    - hidraulica;

-dupa tipul operatiei executate: - sutare capete;

                                                    - taiere transversala;

                                                    - debitare margini;

                                                    - fasiere;

-dupa amplasarea cutitelor fata de batiu: - tip inchis (cutitele sunt amplasate intre montantii masinii);

                                                                       - tip deschis (cutitele sunt amplasate de o parte a batiului).

In fig 1 se prezinta schemele proceselor de taiere la principalele tipuri de foarfece stationare.

Fig .1. Schema pozitiei cutitelor la foarfecele stationare.

Foarfecele stationare se utilizeza, in functie de tipul cutitelor, la:

-foarfecele cu cutite cu muchii paralele: taierea transversala a laminatelor cu grosimi mari, in general, la cald: blumuri, sleburi, brame, tagle, profile, table groase, profile finite (cand cutitele sunt fasonate dupa profil);

-foarfece cu cutite cu muchii inclinate: taierea transversala a laminatelor cu grosimi mai mici, la cald sau la rece: table, benzi;

-foarfece cu cutite disc: taierea marginilor tablelor si benzilor, fasierea benzilor de grosime mica.

Foarfecele volante se utilizeaza la taierea transversala, la cald sau la rece, a laminatelor in miscarea: benzi, profile…

a.Foarfece stationare cu cutite cu muchii paralele

Muchiile taietoare a cutitelor acestor tipuri de foarfece sunt paralele intre ele, cel mai des utilizate fiind cele ascutite la 900.

Fig.2. Schema procesului de taiere la foarfecele cu cutite paralele.

Procesul de taiere se desfasoara in doua faze:

-in prima faza: cutitele patrund in material; acesta se deformeaza, la inceput elastic, in continuare plastic, apoi se incovoaie si incepe sa fisureze.

Explicarea fenomenului: la patrunderea cutitelor in material, acesta incepe sa se roteasca datorita cuplului fortelor de taiere (F) de pe suprafata cutitelor: .

Rotirea semifabricatului determina aparitia unei forte de reactiune (T) pe fetele laterale care determina, la randul lor, un cuplu de semn contrar: .

Fig. 3. Schema modului de taiere la foarfece cu cutite cu muchii paralele: 1-zona de taiere; 2-zona de deformare elastica; 3-zona de rupere prin forfecare.

Rotirea semifabricatului are loc pana la echilibrarea celor 2 cupluri:

                                                                                                      (1)

ceea ce se intampla pentru un unghi a de cca.10-20 grade; inaltimea de patrundere a cutitelor, corespunzatoare unghiului maxim (a), este notata cu t.

-in faza a doua are loc ruperea materialului prin forfecare.

Explicarea fenomenului: la cresterea, in continuare, a fortelor aplicate cutitelor, efortul unitar in sectiunea de taiere atinge valoarea rezistentei la forfecare a materialului care se rupe pe restul sectiunii.

Constructia foarfecelor stationare cu cutite cu muchii paralele

Taierea poate avea loc:

-de sus in jos, - prin coborarea cutitului superior (cutitul superior mobil, cel inferior fix);

-de jos in sus:  - cutitul superior fix, cel inferior mobil.

                        - ambele cutite mobile.

Din analiza procesului de taiere, care poate fi considerat un proces complex de forfecare, incovoiere si intindere, pentru a realiza o buna taietura, fara bavuri si suprapuneri de material au rezultat diferite forme de cutite. De asemenea se iau in considerare unele masuri in privinta jocului dintre cutite, unghiul adecvat de taiere si forma muchiei.

Astfel, de exemplu, la proiectarea si reglarea foarfecelor, trebuie avut in vedere ca:

-un joc mic produce o uzura rapida a cutitelor si o suprafata neregulata a taieturii;

-un joc mare conduce la tocirea rapida a muchiilor, precum si la ruperea materialului dupa directia propagarii fisurii.

Parametrii cutitelor cu muchiile paralele sunt:

-unghiul de ascutire, b, care influenteaza calitatea taieturii si forta de taiere.

-unghiul de degajare, g, care influenteaza frecarea dintre cutit si material.

Fig.4. Parametrii constructivi si forme de cutite.

Forma constructiva a acestor foarfece difera in functie de tipul materialului, tipul actionarii si modul in care se deplaseaza cutitele (cu taiere de sus in jos, cu taiere de jos in sus sau simultan).

Foarfecele pentru taierea semifabricatelor, de tip inchis (cu cutitele amplasate intre montantii masinii) cu actionare electromecanica, pe la partea superioara, prin intermediul unui arbore excentric liber-flotant, cu ambele cutite mobile este prezentat in figura

Foarfecele are cutitul superior asezat pe o manivela a arborelui iar cutitul inferior este suspendat pe biele articulate, pe o alta manivela a aceluiasi arbore.

Fortele de taiere se inchid intre cele doua cutite prin intermediul bielelor articulate pe arborele excentric. Cutitul inferior se deplaseaza in ghidaje plasate in cutitul superior. Actionarea este electromecanica, continand motoare de actionare, frane, reductoare, transformarea miscarii de rotatie in miscare de translatie realizandu-se cu mecanisme biela-manivela. Pentru echilibrare se utilizeaza mecanisme cu contragreutati. Pentru fixarea semifabricatului in timpul taierii si pentru a micsora unghiul de rotire a acestuia se utilizeaza un sabot de presare, fixat elastic de cutitul superior.

Fig. Schema cinematica a unui foarfece stationar cu cutite paralele pentru taierea semifabricatelor: 1-cutit inferior mobil; 2-cutit superior mobil; 3-arbore cu doua manivele; 4-biela cutitului inferior; 5-biela cutitului superior; 6-biela dispozitivului de apasare; 7-echilibrari; 8-frana; 9-motor; 10-reductoare.

Lungimea de taiere se obtine prin deplasarea unui opritor. Foarfecele este dotat cu o masa basculanta pentru preluarea zonei debitate.

Calculul foarfecelor cu cutite cu muchii paralele

Principalele caracteristici tehnologice ale foarfecelor sunt: forta de taiere, lucrul mecanic de taiere si puterea necesara motorului de actionare.

Forta de taiere pe suprafata cutitului este:

F = p b x          [N]                                                                                           (2)

in care : p este efortul specific, in N/m2;

 b      -  latimea semifabricatului, in m;

 x      -  abcisa de patrundere a cutitului in material, in m.

La echilibru, cele doua unghiuri sunt egale:

F a = T c  si x =a,                                                                      (3)

in care: z este adancimea la patrunderea cutitelor, in m.

Rezulta:

                                                                                      (4)

Consideram ca presiunea este aceeasi pe fetele cutitelor:

                                                                                               (5)

dar:                                                                       (6)

Din relatiile (4) si (5) rezulta:

z = h tga sina                                                                                                 (7)

Deoarece a este foarte mic:

sina  tga      =>                                                         (8)

Forta de taiere devine:

                                                                                                  (9)

Relatia (9) arata o dependenta parabolica F = f(z) fata de variatia teoretica data de reprezentarea parabolica (curba 1, figura 6).

Fig.6. Dependenta F = f(z): 1- curba teoretica; 2 – curba reala.

In realitate (curba 2, figura 6), valoarea fortei creste numai pana la o valoare F = Fmax corespunzatoare valorii de patrundere a cutitelor in material z = zmax, cand se atinge rezistenta la forfecare a sectiunii verticale; pe masura forfecarii forta scade foarte repede, taierea producandu-se inainte ca, cursa cutitului sa atinga grosimea materialului.

Forta maxima de taiere se calculeaza cu relatia:

Fmax.= A tr       [N]                                                                                           (10)

in care: A este sectiunea verticala de taiere, in m2 ;

 tr    -  efortul unitar de rupere prin forfecare, in N/m2.

Calculul efortului unitar de rupere tr al unui material pentru care nu este determinata o diagrama t = f(e) se poate face in functie de un material de referinta pentru care se cunosc tr ret si s r ref, cu relatia:

                                                                                                           (11)

in care tr (tr ref) reprezinta efortul unitar de rupere prin forfecare, pentru materialul de taiat (respectiv, cel de referinta), in N/m2;

 sr (sr ref) – rezistenta la rupere pentru materialul de taiat (respectiv, cel de referinta), in N/m2.

Lucrul mecanic de taiere se calculeaza cu relatia:

   

          [Nm]                                                                            (12)

in care: zmax este adancimea maxima de patrundere a cutitelor in material, in m.

Dar:

            =>        z = e h             T        dz = hde                                  (13)

in care: er este adancimea relativa de patrundere a cutitelor, in %;

 h     -  grosimea materialului, in m.

Rezulta:

                                                                          (14)

Notand:          

in care:  este lucrul mecanic specific de taiere, in Nm/m3 care reprezinta suprafata de sub curba   t = f(e) (figura 7).

a.

b.

Fig.7.  Dependenta t = f(e) pentru otelul OL37: a. la rece; b. la cald: 1-la 7700C; 2-la 11500C.

Rezulta:

    [Nm]                                                                                        (15)

Puterea necesara actionarii foarfecelui:

         

         [kW]                                                                            (16)

in care:  tt este timpul de taiere, impus tehnologic (tt = 2- 15 s);

 ht    -  randamentul mecanic de actionare a foarfecelui.

Foarfece stationare cu cutite cu muchii inclinate

  

Procesul de taiere

In acest caz taierea are loc intre doua cutite, dintre care cel inferior este drept iar cel superior inclinat cu un unghi de max. 2-5 grade.

Fig.8. Schema procesului de taiere la foarfecele cu cutite cu muchii inclinate.

Spre deosebire de foarfecele cu cutite cu muchii paralele, la acest tip de foarfece, taierea are loc pe toata sectiunea laminatului, cursa cutitului superior mobil, fiind mai mare. Scade insa forta necesara taierii deoarece cutitul ataca progresiv sectiunea materialului.

Constructia foarfecelor stationare cu cutite cu muchii inclinate

Taierea poate avea loc in doua moduri:

-taiere de sus in jos: cutitul superior mobil;

-taiere de jos in sus: cutitul inferior mobil.

a.

b.

Fig.9. Scheme constructive de foarfece cu cutite inclinate: a.cu actionare mecanica: 1-ambreiaj;

2-volant; 3-frana; b.cu actionare hidraulica: 4-cilindru hidraulic; 5-parghii de deplasare a cutitului inferior; 6-cutit inferior mobil.

Din punct de vedere al actionarii cutitului mobil distingem doua tipuri de foarfece:

-cu actionare electromecanica cu mecanism biela-manivela;

-cu actionare hidraulica.

Foarfecele cu actionare electromecanica poate avea sistemul de actionare la nivelul solului (figura 9) sau pe batiu.

Foarfecele cu muchie inclinata, cu cutitul superior mobil, cu actionare electromecanica (figura 9,a) are cutitul inferior fix iar cel superior mobil, fiind actionat de un mecanism care cuprinde: motor (in general, asincron cu functionare continua), arbore cotit, ambreiaj cu frictiune montat pe arborele de iesire al reductorului. Pentru franare se utilizeaza frana, montata pe arborele cotit, pe arborele motor fiind montat un volant.

Mecanismul biela-manivela este cel care asigura deplasarea verticala a cutitului.

Calculul foafecelor cu cutit superior cu muchie inclinata

Forta de taiere pe suprafata cutitului

F = A t            [N]                                                                                           (17)

in care: A este aria sectiunii materialului, in m2;

 t      -  efortul de taiere, in N/m2.

Pentru o suprafata elementara h dx:

d Fx = t Ax = t h dx = qx dx                                                                          (18)

in care: qx este efortul unitar de taiere pe lungimea cutitului.

Adancimea relativa de patrundere a cutitelor:

                                          (19)

in care: t este adancimea de patrundere a cutitelor, in m;

 h    -  grosimea laminatului, in m.

Integrand relatia (25) si inlocuind, rezulta forta de taiere:

                                    (20)

Notam cu:

in care:  este lucrul mecanic specific de taiere, in Nm/m3.

Forta maxima de taiere:

          [N]                                                                               (21)

in care: h este grosimea laminatului, in m;

 a    -  unghiul de inclinare a cutitului superior, in grade.

Lucrul mecanic de taiere

    [Nm]                                                                                        (22)

in care: A este aria sectiunii laminatului, in m2.

Puterea motorului de actionare:

         [kW]                                                                            (23)

in care: tt este timpul de taiere, in s.

 ht   -  randamentul mecanismului.

c.Foarfece stationare cu cutite disc

Procesul de taiere

Caracteristic alegerii acestui mod de taiere o constituie faptul ca taierea este continua si are loc intre doua discuri care se rotesc in sens contrar deplasarii materialului. Limitarea grosimii de taiere se datoreaza unghiului de prindere a materialului intre discuri, care nu depaseste 10-15 grade.

Procesul de taiere este asemanator celui de la foarfece cu cutit superior cu muchie inclinata.

Taierea se face progresiv, pe masura patrunderii cutitelor in material.

Fig.10. Schema procesului de taiere la foarfecele cu cutite disc.

Sectiunea de rezistenta carese opune taierii este trapezul ABCD (figura 10) deoarece grosimea h a tablei este mica, arcele fiind asimilate cu coardele respective.

Forta de taiere

Efortul elementar de taiere este:

   dFx = qx   dx = t h dx                                                                                   (24)

in care: qx este forta de taiere elementara pe unitatea de lungime in proiectia orizontala, in N/m;

  h      -  grosimea materialului, in m;

  t      -  efortul de taiere, in N/m2.

Adancimea relativa de taiere (care este o functie de distanta x), considerand procesul pentru un disc ce realizeaza taierea materialului pe grosimea h/2, este determinat din relatia:

                                                                                  (25)

rezulta:

                                                                                                             (26)

Prin derivare si transformare, rezulta:

                                                                                                          (27)

Prin integrarea relatiei, luand in consideratie inlocuirile corespunzatoare, obtinem forta de taiere:




         [N]                                                                   (28)

in care: n este numar de perechi de discuri.

Lucrul mecanic

Lucrul mecanic de taiere a unui disc in unitate de timp:

       [Nm]                                                                (29)

in care: h este grosimea laminatului, in m

 vl    -  viteza liniara de inaintare a laminatului, in m/s.

Puterea motorului de actionare

Puterea necesara actionarii unui disc este:

P = M w          [kW]                                                                                        (30)

in care: M este momentul rezistent la rotirea discului, in Nm.

M = F a                                                                                                           (31)

in care: a este bratul fortei F, in m (figura 10); ;

 D   -  diametrul discului, in m.

Rezulta, dupa inlocuire:

                                                                                                      (32)

Luand in consideratie viteza periferica a discului:

      [m/s]                                                                                        (33)

si viteza laminatului:

vl = vp cosa     [m/s]                                                                                        (34)

relatia 32 devine:

     [kW]                                        (35)

sau, in functie de lucrul mecanic de taiere pe unitatea de timp:

         [kW]                                                                            (36)

Obs. Pentru foarfecele cu mai multe discuri:

       [kW]                                                                            (37)

in care: k este coefecient ce tine seama de forta de incovoiere a marginii taiate si de efectul muchiei taietoare, k =1,2-1,4.

Constructia foarfecelor cu cutite disc

Un foarfece cu o pereche de cutite disc pentru debitarea marginilor are o schemaa cinematica de tipul celei prezentate in figura 11.

Fig.11. Foafece cu cutite disc pentru debitarea marginilor benzilor: 1-cutit superior; 2-cutit inferior;

3-excentric pentru reglarea distantei intre cutite; 4-bucsa cu lagar axial; 5-cutie de angrenare; 6-motor de actionare; 7-cuplaj; 8-reductor; 9-arbore; 10-surub de pozitionare; 11-batiu.

Pentru realizarea procesului de taiere se utilizeaza o serie de mecanisme:

-mecanismul de deplasare a cutitelor, care cuprinde: motor, reductor melc roata melcata, surub stanga-dreapta;

-mecanismul de actionare a cutitelor: motor, reductor cilindric, arbore motor, transmisie cu roti dintate cilindrice, bare de cuplare cuplate la axele discurilor;

-mecanismul de reglare a distantei intre axe cuprinde: un grup motor-reductor care actioneaza prin intermediul unor melci montati pe acelasi ax, rotile melcate ce deplaseaza bucsele excentrice in care sunt montate axele discurilor;

-mecanismul de reglare laterala a distantei dintre discuri: bucsele excentrice sunt filetate la exterior si montate in niste piulite deplasabile, actionate manual prin intermediul manivele si angrenaj melc-roata melcata;

-mecanismul de modificare a pozitiei relative a axelor discurilor (dezaxarea discului superior) care sunt montate intr-un batiu interior mobil, actionat manual printr-o manivela care roteste un melc ce angreneaza cu sectorul melcat al batiului interior.

d.Foarfece volante

Foarfecele volante realizeaza debitarea transversala a semifabricatelor si a laminatelor in miscare, ceea ce contribuie la cresterea productivitatii laminoarelor.

Taierea se poate executa:

-periodic - pentru lungimi mari;

-continuu - pentru lungimi mici.

La functionarea cu taiere in regim periodic (figura 12), comanda pornirii foarfecelui se face de catre laminat, printr-un dispozitiv (cotactor) sau senzor (celula fotoelectrica) instalat in spatele foarfecelui.

Fig 12. Schema taierii cu foarfece volant: 1-laminat; 2-cutit; 3-senzor.

Lungimea de taiere a laminatului este:

L= L0 +vl t       [m]                                                                                           (38)

t = t0 + tp         [s]                                                                                            (39)

in care: L este lungimea semifabricatului dupa debitare, in m.

 L0    -  distanta cutit –senzor, in m;

 vl      -  viteza semifabricatului, in m/s;

 t      -  timpul dintre emitere impulsului senzorului si taiere, in s;

 t0      -  perioada de timp in care semifabricatele parcurge distanta L0, in s;

 tp    -  timpul pauza, in s.

Modificarea lungimii de taiere se face prin instalarea unui releu de timp in circuitul senzorului care variaza timpul pauza.

La functionarea cu taiere in regim continuu, lungimea de taiere a laminatului este data de relatia:

            [m]                                                                   (40)

in care: t este perioada intre doua taieri consecutive, in s;

 Nc -  numarul curselor cutitelor permanent, in m

 k  -  numarul curselor intre doua taieri consecutive.

Realizarea unei lungimi constante a laminatului se face prin:

-mentinerea raportului: ve/Nc = const.

-sincronizarea vitezei laminatului cu viteza cutitelor prin conectarea, pe cale electrica sau mecanica, a foarfecelui de mecanismele din amonte.

Pentru obtinerea unei anumite lungimi a laminatului dupa debitare se actioneaza prin doua metode:

-variatia raportului ve/ Nc, ceea ce presupune ca, pentru v =const., se modifica numarul de curse pe min: n¹const.

-prin variatia numarului curselor intre doua taieri succesive: k¹const, ceea ce presupune obtinerea unor lungimi egale cu multipli ai lungimii de taiere de baza.

     Clasificarea foarfecelor volante se poate face:

Ø      din punct de vedere tehnologic:

-de sutare, pentru debitarea capetelor laminatelor;

-de interventie, pentru debitarea materialului in fluxul de laminare in caz de avarie la caje;

-de maruntire, pentru debitarea sutajelor;

-de debitare la lungime a laminatelor.

Ø      din punct de vedere constructiv:

-rotative, cu tambure de diametre egale sau inegale;

-cu manivele;

-pendulare;

-oscilante;

-cu disc;

-cu discuri.

Constructia si functtionarea foarfecelor volante rotative

La acest tip de foarfece, taierea se realizeaza intre doua sau mai multe cutite amplasate radial pe doua tobe (tambure) sau in jurul a doi arbori, la extremitatea unor brate ce se rotesc.

Viteza cutitelor este viteza periferica a miscarii de rotatie, alegandu-se in functie de viteza de deplasare a materialului (figura 13):

     [m/s]                                                                                        (41)

Fig.13. Schema procesului de taiere la foarfecele volante rotative cu tambur.

In cazul in care cele doua tobe de diametre egale au cate un cutit, taierea-pentru obtinerea lungimii de baza-se efectueaza la fiecare rotatie (la fiecare intalnire a cutitelor).

Practic, functionarea foarfecelor volante rotative se poate face prin mai multe metode, dintre care cea mai utilizata este cea prin care se mentine constanta viteza periferica a cutitelor la o valoare constanta, corespunzatoare vitezei materialului.

Viteza periferica a cutitelor este constanti si egala cu viteza:

 [m/s]                                                                                     (42)

in care: D este diametrul tablelor, in m;

 n      -  viteza de rotatie a cutitelor, in rot/min.

Lungimea de baza,obtinuta la fiecare rotatie:

Lb = p D          [m]                                                                                           (43)

Daca intre viteza de avans a laminatului si viteza periferica a cutitelor exista diferenta, viteza de avans a laminatului se exprima cu relatia:

            [m/s]                                                                            (44)

in care: D0 este diametrul rolelor de antrenare, in m;

 n0        -  viteza de rotatie a rolelor de antrenare, in rot/min.

Lungimea de baza este:

              [m]                                                                               (45)

in care: nb este viteza de rotatie a cutitelor, in rot/min.

Lungimea laminatului, ca multiplu a lungimii de baza, se obtine dupa un numar de rotatii:

L = k Lb                                                                                                           (46)

Obs. Ca metoda practica se utilizeaza variatia vitezei de rotatie a cutitelor.

Pentru a avea posibilitatea taierii la orice lungimi, fara a solicita prea mult cutitele sau a rupe materialul (din cauza vitezei), in practica se admite viteza de rotatie a cutitelor:

nc = (1/2 -2) nb                                                                                                (47)

Rezulta ca lungimile ce se pot obtine sunt date de relatiile:

L = ( 2…..1/2) k Lb                                                                                         (48)

Forma constructiva a acestor foarfece difera in functie de tipul materialului, tipul actionarii si modul in care se deplaseaza cutitele (cu taiere de sus in jos sau cu taiere de jos in sus).

Foarfecele pentru taierea semifabricatelor, de tip inchis (cu cutitele amplasate intre montantii masinii) cu actionare electromecanica, pe la partea superioara, prin intermediul unui arbore excentric liber-flotant, cu ambele cutite mobile este prezentat in figura 14.

Fig.14. Schema cinematica a unui foarfece stationar cu cutite paralele pentru taierea semifabricatelor: 1-cutit inferior mobil; 2-cutit superior fix; 3-arbore cu doua manivele; 4-biela cutitului inferior; 5-biela cutitului superior; 6-biela dispozitivului de apasare; 7-echilibrari; 8-frana; 9-motor; 10-reductoare.

Foarfecele are cutitul superior asezat pe o manivela a arborelui iar cutitul inferior este suspendat pe biele articulate, pe o alta manivela a aceluiasi arbore.

Fortele de taiere se inchid intre cele doua cutite, prin intermediul bielelor articulate pe arborele excentric. Cutitul inferior se deplaseaza in ghidaje plasate in cutitul superior.

Fig.1 Foarfece volante rotative cu tambure:  mecanism de sincronizare a vitezelor: 1-motor electric;

2-tambur superior; 3-cilindru pneumatic; 4-motor electric; 5-cuplaj cu moment limitat; 6-tambur inferior;

7-comandoaparat.

Actionarea este electromecanica, continand motoare de actionare, frane, reductoare, transformarea miscarii de rotatie in miscare de translatie realizandu-se cu mecanisme biela-manivela. Pentru echilibrare se utilizeaza mecanisme cu contragreutati. Pentru fixarea semifabricatului in timpul taierii si pentru a micsora unghiul de rotire a acestuia se utilizeaza un sabot de presare, fixat elastic de cutitul superior.

1.2.Ferastraie

Ferastraiele sunt utilaje de taiere, la cald sau la rece, a laminatelor cu sectiune complicata (sine, grinzi), a tevilor, a barelor sau pentru interventii.

Comparativ cu foarfecele, ferastraiele au avantajele:

-pot fi folosite la debitarea laminatelor cu sectiune complicata;

-folosesc aceeasi scula taietoare pentru intrega gama dimensionala;

-taieturile nu au bavuri, laminatele nu prezinta deformari.

Au, insa, dezavantajele:

-calitatea mai slaba a taieturii;

-consum de material.

Debitarea cu foarfecele se poate realiza:

            a.prin aschiere progresiva a materialului, cu disc rotitor cu dinti;

            b.prin topire locala cu disc rotitor abraziv.

In ambele cazuri, odata cu miscarea de rotatie, scula taietoare executa si o miscare de avans transversal.

Procesul de taiere

Fig.16. Schema pentru calculul fortei de taiere la ferastraie prin aschiere.

a.La retezarea prin aschiere se calculeaza forta de taiere ca forta periferica de desprindere a aschiilor in lungul arcului de contact disc – laminat, cu relatia :

Ft = p Sa nd                                                                                                      (49)

in care: p este presiune dinte-metal, necesara retezarii, in N/mm2;

 Sa   -  sectiunea aschiei desprinsa de un dinte, in m2, Sa = b g;

 b     -  inaltimea aschiei, in mm;

 g     -  grosimea aschiei (grosimea taieturii), in mm;

 nd    -  numarul de dinti pe arcul de lungime l, nd = l/a;

 l      -  lungimea arcului, in mm;

 a     -  pasul dintilor, in mm.

Rezulta:

                                                                                                (50)

Presiunea p depinde de proprietatile mecanice ale materialului supus taierii, temperatura de taiere, caracteristicile cinematice ale discului (viteza de rotatie, avans,..) si se determina din diagramele stabilite experimental, pentru diferite materiale, functie de temperatura.

Fig.17. Curba experimentala pentru determinarea presiunii in functie de temperatura la un otel OL 37.

In functie de parametrii de taiere, secttiunea de metal A retezata in unitatea de timp se calculeaza cu relatia:

                                                                              (51)

                Rezulta:

                       [N]                                                                               (52)

in care: v este viteza periferica a discului, in m/s;

 n     -  viteza de avans a discului, in m/s;

 h     -  inaltimea sectiunii, in m.

Puterea necesara motorului de actionare a discului este:

     [kW]                                                                (53)

in care: hd este randamentul mecanic de actionare a discului.

Forta de avans a discului in material se calculeaza din echilibrul fortelor de reactiune, ca diferenta a componentelor proiectate pe axa orizontala (figura 18).

Fig.18. Schema pentru calculul fortei de avans a discului ferastraielor.

Fa = N cosa - Ft sina                                                                                      (54)

in care: N este reactiunea normala a materialului, in N;

a          -  unghiul la inclinare, in grd; constructiv a = 40-45 grd.

Puterea necesara mecanismului de avans:

 [kW]                                                                                          (55)

b. La retezarea cu disc abraziv, fortele de frictiune generate prin aplicarea fortei de avans Fa si implicit a componentelor ei Fn (figura 19) dezvolta un lucru mecanic care se transforma, practic, integral in caldura.

Fig.19. Scheme pentru calculul fortelor la taierea cu disc abraziv.

Pentru acoperire se atribuie un plus de 20-30% pentru caldura dispersata in vecinatatea zonei de lucru.

Rezulta valorile fortelor normale Fn, respectiv, de frecare Ff pe fetele de lucru ale discului:

              [N]                     [N]                               (56)

in care: m este coeficient de frecare disc-material.

Puterea necesara mecanismului de avans, Pa, respectiv, pentru antrenarea discului Pd, se calculeaza cu relatiile:

              [N]                    [N]                               (57)

Constructia ferastraielor

Exista mai multe solutii constructive pentru ferastraie cu taiere prin aschiere: cu sanie; cu soc; volante; cu parghie; pendulare.

Atat pentru debitare la cald cat si pentru debitare la rece solutia constructiva preponderenta este cea cu sanie (figura 20).

     Fig.20 Ferastrau cu sanie: 1-sasiu mobil; 2-glisiere; 3-cremaliera; 4-pinion; 5-motor mecanism de deplasare; 6-reductor; 7-transmisie cu roti dintate conice; 8-sanie; 9-cremaliera; 10-pinion; 11-motor actionare disc; 12-disc; 13-transmisie cu curele; 14-laminat; 15-cale cu role.

Ferastraul are o sanie 8 care se deplaseaza pe glisierele 2, longitudinal fata de calea cu role 15 pe care se afla laminatul 14.

Mecanismul de deplasare a ferastraului are in componenta: motor 5, reductor 6, transmisie cu roti dintate conice 7, pinion – cremaliera 3-4.

Atacul discului se realizeaza prin deplasarea transversala (fata de calea cu role) a saniei 8, printr-un mecanism motor-reductor-pinion-cremaliera 9-10-11, amplasat la partea inferioara a saniei.

Un al treilea mecanism deplaseaza discul 12 cu un atul port-disc, prin actionarea de la motorul 11 a curelelor trapezoidale 13. Laminatul este fixat pe calea cu role prin inclemare.

Pentru taierea in lungime se utilizeaza opritoare mobile cu brat basculant ca la foarfece.

2.Masini de indreptare a laminatelor

Corectarea formei laminatelor din punct de vedere al linearitatii sau planeitatii se realizeaza cu masini de indreptat, care pot ameliora abaterile dimensionale pana la inscrierea acestora in valorile prevazute de standarde.

2.1. Aspecte privind calitatea laminatelor din punct de vedere al formei acestora

Dupa deformarea plastica a materialului, atat la cald cat si la rece, laminatele pot prezenta abateri de la forma corespunzatoare din punct de vedere al liniaritatii sau a planeitatii. Aceste abateri sunt reglementate prin standarde, fiind incadrade in categoria “ondulatii si denivelari”( defecte de laminare OL 211-212) din cadrul ”abaterilor geometrice, dimensionale si de masa”.

Forma si locul aparitiei ondulatiilor difera, fiind corelate cu cauzele care le genereaza (figurile 21 si 22).

Fig.21. Exemple de defecte de planeitate la table si benzi si eforturile corespunzatoare.

Fig.22. Schemele locurilor de aparitie a ondulatiilor pe table si benzi.

Pe tablele si benzile late pot aparea denivelari cu frecventa periodica, caracterizate, in general, prin forma de tip curba inchisa, eliptica, a zonei deformate (figura 23).

Fig.23. Denivelari cu frecventa periodica pe produsele plate, late, laminate.

Ondulatiile se caracterizeaza prin lungimea undelor si sageata denivelarilor, marimea admisibila a acestora fiind reglementata prin standarde si norme.

Pentru o apreciere obiectiva a ondulatiilor se utilizeaza relatii de tipul:

                                                                                                                (58)

in care: hi este inaltimea ondulatiei i, in mm (figura 24);

 li     -  lungimea ondulatiei i, in mm.

 

Fig.24. Parametrii de calcul ai ondulatiilor unui laminat.

Ondulatiile si denivelarile se produc din cauza ca materialul dintr-o anumita zona a suferit deformatii diferite (mai mari sau mai mici) decat cele din zonele adiacente (invecinate).

Defectele din aceasta categorie pot fi definite ca: ondulare unilaterala, ondulare bilaterala, ondulare in partea centrala, denivelare sub forma de albie.

Principalele cauze care conduc la aparitia ondulatiilor si a denivelarilor sunt:

-deformarea elastica, reglajul sau forma necorespunzatoare a cilindrilor de laminare (uzura);

-tensiunile interne ale materialului, generate de conditiile neuniforme de racire sau de ungere;

-forma sectiunii semifabricatelor, nerespectarea succesiunii rationale a formatelor laminatelor in cadrul ciclului de laminare;

-conturul calibrului delimitat de tabliile cilindrilor are profil necorespunzator;

-temperatura mai scazuta la sfarsitul deformarii plastice;

-viteza prea mare de laminare.

Tabliile cilindrilor produc, prin forma pe care o are profilul lor la trecerea materialului pritre cilindri, ondulatii, din cauza presiunii neuniforme pe care o exercita asupra laminatului (figura 25).

a.

b.

c.




         Fig.2 Influenta presiunii de laminare asupra formarii ondulatiilor: a.la preiuni uniforme nu se produc ondulatii; b.presiuni mai mari la mijloc produc ondulatii la mijloc; c.presiuni mai mari la margini produc ondulatii la margini.

Cilindri cu uzura pronuntata sau laminarea cu pozitie deplasata lateral a acestora au influenta asupra formarii ondulatiilor ca si a formei laminatului (figurile 26 si 27).

a.

b.

Fig. 26.  Influenta cilindrilor cu uzura pronuntata si a laminarii in pozitie deplasata a acestora.

Fig.27. Influenta sectiunii laminata unilateral in pana.

      

 Forma sectiunii semifebricatelor din care se lamineaza tablele si benzile poate conduce in unele cazuri la aparitia ondulatiilor pe produsul laminat (figura 28).

Fig.28. Influenta formei sectiunii semifabricatelor asupra formei tablelor si a benzilor laminate.

2.2. Bazele teoretice ale procesului de indreptare

In cadrul procesului de indreptare, materialul este supus actiunii unor forte exterioare care conduc la aparitia unor tensiuni interne. Pentru a putea avea loc indreptarea, tensiunile trebuie sa ajunga in domeniul plastic, peste limita de curgere, conform diagramei tensiune-deformatie (figura 29).

Fig.29. Diagrama tensiune-deformatie (curba caracteristica) pentru un anumit tip materile de indreptat.

Pentru calculele procesului de indeptare se iau in consideratie urmatoarele ipoteze:

-limitele de curgere ale materialului la intindere si compresiune sunt egale;

-in timpul procesului de indreptare materialul nu se ecruiseaza;

-deformatiile remanente sunt nesemnificative;

-sectiunile transversale ale laminatului raman plane si se respecta legea lui Hooke: tensiunile sunt proportionale cu deformatile, fiind cu atat mai mari cu cat sunt mai departate de axa neutra.

Cand deformarea atinge o anumita valoare, tensiunea in fibrele exterioare depaseste limita de elasticitate (figura 30).

                                                         a.                      b.

Fig.32.  Tensiunile in material, la incovoiere: a.incovoiere elastica; b.incovoiere elasto-plastica.

Pentru indreptarea unui laminat cu raza de curbura initiala r la o raza de curbura r1 se va efectua o indoire in sens contrar, pana la o curbura 0, care dispare prin deformare elastica, materialul revenind la o curbura 1/r1 (figura 31).

Fig.31. Schema pentru indreptarea unui laminat.

Deformatia totala la distanta z de axa neutra este:

e = ep + ee                                                                                                        (59)

in care: ep este deformarea plastica;

 ee     -  deformarea elastica.

Deformatia plastica, la o distanta oarecare de axa neutra se calculeaza ca deformatie relativa din raportul alungirii fibrei extreme fata de lungimea acesteia (figura 32).

Fig.32.  Schema pentru calculul deformatiilor.

           

                                                                               (60)

in care: z este distanta pana la axa neutra, in m.

Asemanator, deformatia elastica este:

                                                                                                    (61)

Tinand cont ca:

Dl = r Dj                                                                                                         (62)

deformatia totala va fi:

                                                                 (63)

Pentru a indrepta complet un laminat (r1= ¥) si Dj0 = - Dj0, (figura 33) deformatia relativa la distanta z de axa neutra va fi:

                                                                                            (64)

Fig.33.  Schema pentru indreptarea completa a unui laminat.

        Efectuand calculele pentru elementul considerat Dl, pentru o contraincovoiere de raza j0:

                                                    (65)

de unde rezulta:

                                                                  (66)

sau, in conditia z<< g:

                                                                               (67)

Din aceste relatii rezulta cele doua componente ale deformatiei totale:

-deformatia plastica:

                                                                                                            (68)

-deformatia elastica:

                                                                                                         (69)

Pentru z = z0 (limita dintre zona deformata plastic si cea deformata elastic):

                                                                                        (70)

in care: E este modulul de elasticitate al materialului, in N/m2.

Egaland momentul fortelor interioare rezultate din deformarea elastica cu  momentul de incovoiere al laminatului la indreptare, rezulta ca j0 este o marime constanta care nu depinde de deformatia laminatului ce trebuie indreptat:

                                                                                                       (71)

in care: I este momentul de inertie al sectiunii, in m4.

Fig.34. Epura deformatiillor si a tensiunilor la incovoiere.

Momentul de incovoiere al laminatului (figura 34) este dat de relatia:

                                                                                     (72)

Deoarece:

                                                                                                        (73)

pentru incovoierea in domeniul elasto-plastic:

                                    (74)

in care: b este latimea laminatului, in m;

 h     -  inaltimea laminatului, in m;

 -  modulul de rezistenta al zonei deformate elastic, in m3;

  -  dublul momentului elastic al suprafetei zonei plastice al unui semisectiuni, fata de axa neutra, .

In cazul unei sectiuni dreptunghiulare:

-pentru deformare elastica z0 = h/2:

                                                                     (75)

-pentru deformare plastica (z0 = 0):

                                                                       (76)

in care: W este modulul de rezistenta la incovoiere elastica;

 S      -  modulul de rezistenta la incovoiere plastica.

Pentru calculul deformatiilor (figura 34) se considera ca materialul, initial in sectiunea I-I, prin incovoiere elstoplastica ajunge in sectiunea II-II iar dupa descarcare in sectiunea III-III.

Distantele orizontale dintre segmentul AB si sectiunea II-II reprezinta deformarile la incovoiere.

Indreptarea este realizata cand sectiunea III-III este in echilibru.

Rezulta:

                                                                                          (77)

in care:  este tensiunea maxima, in fibra extrema, in N/m2.

Tensiunea in fibra extrema se calculeaza din considerentul ca, prin tncovoiere, aceasta ajunge la o valoare peste limita elastica.

Pentru fibra extrema(z = h/2), deformatia va fi:

                                                                       (78)

2.3. Utilaje pentru indreptarea laminatelor

Pentru corectarea formei laminatelor exista mai multe metode si solutii constructive, specifice diferitelor tipuri de laminate (tabel 1).

Pe baza proprietatilor elastoplastice ale materialelor laminatelor se realizeaza indreptarea prin trei metode: intindere, incovoiere sau intindere-incovoiere (tabel 1).

Tabel 1. Procedee si utilaje specifice pentru indreptarea laminatelor.

Tipul laminatului

Procedeu de indreptare

Utilaj utilizat

Semifabricat, table groase, profile

incovoiere

prese

Table

incovoiere

masini cu role drepte

Tevi si profile

incovoiere

masini cu role profilate in consola sau pe lagare

Table si benzi

intindere

masini cu bacuri de prindere

Benzi

intindre-incovoiere

instalatii de intindere-incovoiere

Aspecte privind calitatea laminatelor

Precizia dimensionala a laminatelor reprezinta o problema de importanta deosebita. Laminatele nu au intotdeauna o forma corecta dupa terminarea procesului de deformare, racire si transport.

Corectarea formei din punct de vedere al liniaritatii sau planeitatii se realizeaza prin operatia de planare, care poate ameliora abaterile dimensionale pana la inscrierea lor in valorile prevazute de standarde sau de cerintele consumatorilor.

Unele din cauzele care conduc la aparitia deformatiilor la laminatele plate sunt:

-laminarea cu deformatii pe centru sau pe margini datorata deformatiei elastice a cilindrilor;

-bombament necorespunzator;

-tensiuni interne de laminare;

-cilindri uzati;

-conditii neuniforme de racire-ungere in spatiul dintre cilindri;

-incalzirea neuniforma a materialului de laminat.

Indreptarea are loc prin incovoiere sau intindere. Indreptarea prin incovoiere consta din curbarea laminatului in sens opus abaterii pana la crearea unei deformatii permanente, care sa anuleze pe cat posibil, abaterea.

Indreptarea prin intindere se realizeaza prin stabilirea unei stari de tensiune in acelasi plan cu deformarea ce trebuie corectata, pana la o valoare putin peste limita de curgere. Cele doua procedee au la baza  proprietatile elasto-plastice ale materialelor laminate.

a.Prese de indreptare

Indreptarea semifabricatelor sau a tablelor groase pe prese se realizeaza prin incovoierea laminatului, asezat pe doua reazeme, in sens contrar deformatiei ce trebuie corectati, pana cand acesta ajunge la forma corecta.

Presele de indreptare se clasifica dupa:

-tipul laminatului: - prese pentru semifabricate;

      - prese pentru table groase;

      - prese pentru profile;

-pozitia in care se realizeaza indreptarea: - orizontale;

       - verticale;

-tipul actionarii: - cu actionare mecanica;

                           - cu actionare hidraulica.

Presa orizontala de indreptare a semifabricatelor groase cu actionare mecanica are schema constructiva de principiu redata in figura 3

Fig.3 Schema de principiu a presei orizontale, de indreptare a semifabricatelor groase,

cu actionare mecanica: I, II-grinzi; A-proeminente fixe, B- tampon mobil; 1-mecanism surb-piulita;

2-mecanism biela-manivela.

 

Fig 36. Presa verticala pentru table groase: 1-carucior cu tampon; 2-cadru; 3-cale cu role;

4-reazeme escamotabile.

Semifabricatul de indreptat este introdus intre proeminentele fixe A ale grindelor I si II, care serveste drept reazeme.Grinda I are o cursa fixa in timpul lucrului, realizata cu mecanismul cu surub-piulita 1. Tampoanele mobile B se aseaza in zona in care laminatul prezinta ondulatia. Grinda II preseaza laminatul, fiind deplasata cu mecanismul de tip biela manivela.

Presa verticala de indreptare a tabelelor groase, cu actionare hidraulica are schema constructiva de principiu in figura 36.

Pe cadrul 1 al masinii se deplaseaza un carucior 2 cu un cilindru hidraulic care actioneaza un tampon de presare. Intre canalele cadrului se afla o masa cu grinzi suport pentru rezemarea tablei. Tabla este deplasata pe rolele masinii pentru pozitionarea cu zona curbata in dreptul tamponului. Acesta este adus in dreptul deformatiei, suportii se ridica si tamponul preseaza tabla pana cand se inlatura deformatia.

b. Masini de indreptat cu role drepte pentru table si benzi

Masina are un numar impar de role, asezate intr-o pozitie defazata, in plan vertical, cu un pas constant t/2.

Particularitatile procesului de indreptare, pentru aceasta solutie constructiva, sunt:

-indreptarea se realizeaza printr-un mecanism de incovoieri alternative, in sensuri opuse;

-incovoierea maxima ce poate fi aplicata pentru realizarea unei contracurburi este in functie de raza rolelor masinii.

Bazele procesului de indreptare

Metalul supus unor forte exterioare este solicitat  de tensiuni interne, care se dezvolta pe cele trei directii  principale. Pentru indepartarea tensiunilor trebuie  sa se ajunga in domeniul  plastic, conform diagramei tensiune-deformatie, adica dincolo de limita de curgere.

La indreptare este important  ca anizotropia caracteristicilor fizice, pe directia transversala a tablei, sa fie cat mai mica. Pentru calcule se fac urmatoarele ipoteze:

-limitele de curgere ale materialului la intindere si compresiune sunt egale;

-nu apare ecruisarea materialului;

-deformatiile remanente sunt mici;

-repartizarea lineara a deformatiei la incovoierea elastica se mentine si la deformarea dupa domeniul de elasticitate.

Se considera ca, prin incovoierea plastica si elastica sectiunile transversale ale laminatelor se pastreaza plane, deformatiile in sectiune sunt proportionale cu distanta de la axa neutra iar tensiunile  proportionale cu deformatiile.

Pentru  a se efectua indreptarea de la o raza “r” la o raza “r1” trebuie sa se execute o incovoiere contrara pana la o raza  “r0”, dupa care materialul,  eliberat de  fortele de incovoiere, sa  se destinda pana la raza “r1”.

Consideram, in diagrama tensiune-deformatie, ca tensiunile variaza liniar transversal pe grosimea tablei (figura 37).

Conform diagramei, tensiunile evolueaza astfel:

-zona A-B: tensiunile cresc liniar pana la limita de curgere a materialului;

-zona B-C: tensiunile raman constante in timp;

-zona C-D: anuland tensiunea aplicata, materialul revine elastic (CD1); prin curbarea in sens invers se aplica tensiuni negative care cresc pana la limita de curgere (DD1);

-zona DE: tensiunile raman constante in timp, dupa care ciclul se reia.

Deformatia  totala  la distanta “y” de axa neutra este:

e = ep + ee                                                                                                        (79)

in care: ep este deformatia plastica (ep=y/r);

 ee      -  deformatia elastica (ee=y/r0).

Fig. 37. Diagrama simplificata tensiune-deformatie pentru succesiunea de incovoieri la care este supus materialul tablei.

Limita  dintre zonele deformate elastic si cele deformate plastic,”y0”, se determina din relatia:

                                                                             (80)

                                                                                        (81)

in care: E este  modulul de elasticitate al laminatului;

Rp0,2  -  limita de curgere a materialului.

Pentru determinarea lui “r0  se considera ca momentul fortelor interioare, rezultate din deformatia elastica, trebuie sa echilibreze momentul “M” de incovoiere la indreptare:

                                                                                                          (82)

in care: I este momentul de inertie al sectiunii.

Se observa ca “r0” este o marime constanta, care nu depinde de deformatia produsului de indreptat.

Curbura insumata la incovoiere este:

                                                                                             (83)

in care: ri este curbura produsa de incovoiere;

rrez   -  curbura ramasa dupa incovoiere.

Daca se incovoaie materialul astfel incat ri = rels, se obtine:

                                                                                          (84)

Deformatia maxima in fibra extrema se determina stiind ca tensiunea maxima ajunge la o valoare peste limita elastica:

                                                                       (85)

Marimea si tipul deformarilor care se cauta sa se realizeze prin indreptare sunt functie de curburile si  neplaneitatea laminatului si de alungirea  la limita de elasticitate sau de curgere a acestuia. Pentru cazul general al indreptarii, raportul dintre deformarea maxima emax a laminatului si alungirea  la limita de curgere ec se considera: emax/ec < 8.

Daca momentul de incovoiere M<Mc, in fibrele marginale  vor avea loc numai deformari elastice; daca M>Mc, apar si zone deformate permanent cu o grosime:

 k=h/2-y0                                                                                                         (86)

Momentul fortelor interioare la incovoierea elasto-plastica este:

                                                 (87)

Exprimand s prin limita de curgere, se obtine:

                (88)



in care: u este ordonata curenta;

b,h    -  latimea si  inaltimea laminatului;

Mc    -  momentul incovoietor, corespunzator limitei de curgere;

Mep   -  momentul elasto-plastic;

W’    -  modulul de rezistenta al zonei deformate elastic;

S’    -  dublul momentului static al suprafetei zonei plastice al unei semisectiuni fata de axa neutra.

Pentru y0=h/2:

                                                                     (89)

Pentru y0=0:

                                                                    (90)

in care: W este modulul de rezistenta la incovoierea elastica;

 S      -  modulul plastic de rezistenta.

Procesul de indreptare

Indreptarea se realizeaza printr-o succesiune de incovoieri in sensuri opuse, mai accentuate la primele role si mai mici la ultimele role. In timpul unei  incovoieri de indreptare se aplica unei curburi k=1/r un moment de incovoiere in sens opus pana la 1/r0, dupa care, prin revenire, sub actiunea fortelor elastice, metalul devine drept (figura 38).

In functie de marimea ondulatiei, momentul de incovoiere variaza intre Me si Mc=Mpl (figura 39), iar tensiunile conform figurii 38.

Fig.38 .Schema indreptarii pe masini cu role.

Fig39.Evolutia momentelor incovoietoare.

Considerand o tabla de grosime h, cu raza d curbura r:

-deformatia de la suprafata:

                                                                                                          (91)

-tensiunea la suprafata sub limita de curgere:

                                                                                               (92)

-momentul de incovoiere:

                                                                                (93)

Prin continuarea incovoierii, creste deformatia si, la suprafata, apare fenomenul de curgere (figura 39):

                                                                      (94)

Fig. 40. Distributia tensiunilor si a deformatiilor in sectiunea unei table incovoiate.

Incovoierea in sens opus se face tot in doua etape, pana la aparitia unor tensiuni egale sau mai mici ca limita de curgere:

                                                           (95)

                                                                     (96)

                                                              (97)

Pentru calculul fortelor pe rolele masinii se tine cont de faptul ca presiunea maxima se exercita pe rolele 2,3 si 4.

Momentele de incovoiere a materialului vot fi date din relatiile:

                                            (98)

 

Eficacitatea indreptarii  se mareste prin cresterea numarului de role sau aplicarea  de deformari  mai puternice la rolele 2 si  3.

Coeficientul Kp de penetrare a deformarii plastice - Kp = 1-2y/h - indica raportul dintre inaltimea zonei plastice si grosimea laminatului. Pentru indreptare este necesar sa se atinga  limita de curgere in cel putin 80¸85 % din grosimea tablei.

Considerand r1=r2=(23)R, rezulta pentru Kp o valoare maxima Kpmax = 0,75¸0,26 (pentru materiale moi Kp are limita superioara iar pentru materiale rezistente limita inferioara).

In ipoteza ca  deformarea straturilor superficiale ale laminatului, de la a doua spre  penultima rola evolueaza linear:

Kpi =K2 [1-(i-2)/(n-3)]                                                                                     (99)

in care: K2 este valoarea maxima a lui Kp la rola a doua;

 r1        -  raza de curbura initiala a tablei;

 r2      -  raza de curbura la care se incovoaie tabla.

Rezulta ca momentul elasto-plastic de incovoiere, la rola de ordinul “i” este:

                                           (100)

 

Din aceste relatii se deduc fortele pe role (figura 41).

Fortele de presare pe role

Fortele care actioneaza asupra rolelor (in plan vertical) se determina in functie de repartizarea nivelelor de deformare a laminatului pe diferite role la trecerea acestuia prin masina corelat cu sistemul de reglare a pozitiei rolelor.

Astfel, la sensul de deplasare a laminatului (tablei groase), de la stanga la dreapta, se considera ca deformarea maxima (pe cca. 85 % din grosimea acestuia) se produce pe rolele de indreptare 2, 3, 4 (deformare plastica). Urmeaza rolele 5, 6, 7, 8, 9 ce produc o deformare elasto-plastica iar pe ultimile role se produce o deformare elastica (netezire) a laminatului.

Momentele de incovoiere ale materialului, considerat cu sectiune dreptunghiulara sunt:

M1 = 0                                                            

M2 = M3 = M4 = Rp0,2  ×  Wp = Rp0,2 ×                                                       (101)

M5 = M6 = M7 = M8 = M9 = M10 = Rp0,2 × We = Rp0,2 ×              

M11 = 0                                                                                                           

in care: Rp0,2 este limita de curgere a materialului;

 Wp          -  modulul de rezistenta la incovoiere plastica;

 We       -  modulul de rezistentaa la incovoiere elastica.

Din aceste momente se determina fortele in fiecare sectiune:

F1 × = M2

F1 =   × M2 = 1/2 × Rp0,2 ×

F1 × t - F2 ×  = - M3

F2 =  =  (2M2 + M3) = 3/2 Rp0,2 ×

F1 × 3/2 ×  t - F2 × t + F3 ×  = M4

F3 =  (M4 + 2M3 + M2) = 2Rp0,2 ×

F1 × 2t - F2 × 3/2 × t + F3 × t - F4  ×  = - M5

F4 =  (M5 + 2M4  + M3) = 11/6× Rp0,2 ×

F5 =  (M6 + 2M5  + M4) = 3/2 × Rp0,2 ×                                                (102)

F6 =  (M7 + 2M6 + M5 ) = 4/3 × Rp0,2 ×

F7 =  (M8 + 2M7 + M6) = 4/3 × Rp0,2 ×

F8 =  (M9 + 2M8 + M7) = 4/3 · Rp0,2 ·

F9 =  (M10 + 2M9 + M8) =4/3 · Rp0,2 ·

F10 =  (M11 + 2M10 + M9) =  (0 + 2M10 + M9) = Rp0,2 ·

F11 =  (M12 + 2M11 + M10) = 1/3 · Rp0,2 ·

Diagrama fortelor de planare pe toata lungimea activa a masinii este prezentata in figura 41.

In cazul masinii de indreptat (planat) la cald rolele 1 si 11 fiind role de ghidare, ele produc o deformare elastica a materialului si, ca urmare, asupra lor actioneaza o forta data de relatia:

F1,11 ·  = Rp0,2 · T F1,11 =  ·  Rp0,2 · , [daN]                          (103)

Deformarea plastica a materialului realizandu-se pe rolele 2, 3, 4, solicitarea maxima este suportata de aceste role. Din acest motiv rolele 4, 5, 6, 7, 8, 9 se dimensioneaza functie de valoarea maxima a efortului, valoare determinata ca o rezultanta a eforturilor pe rolele 1, 2, 3.

Fig.41. Diagrama fortelor de planare.

Astfel:

F3,4,5,6,7,8,9 = Fmax. = F1 - F2 + F3 = 1/2 · Rp0,2 ·  - 3/2 ·  Rp0,2 ·  + 2 Rp0,2 ·  =  Rp0,2 ·                                                                                                 (104)

Fmax. = Rp0,2 · , [daN]                                                                             (105)

 

Pentru calculul puterii motoarelor de antrenare se calculeaza momentul total rezistent ca suma a momentelor de indreptare aplicate rolelor, a momentelor de frecare intre role si material si a momentelor de frecare in lagarele rolelor:

                                                                                              (106)

Momentul de indreptare:

                                                                (107)

Momentul de frecare intre role si material:

                                                                                              (108)

Momentul de frecare intre in lagarele rolelor:

                                                                                         (109)

in care: f este coeficient de frecare la rostogolire, tinand cont si de frecarea de alunecare ce apare la indreptarea laminatului:

             - f =   

 d     -  diametrul fusului rolei, in m;

 μ     -  coeficient de frecare in lagare:

           

Puterea motoarele necesare antrenarii se calculeaza cu relatia:

   [kW]                                                                                        (110)

in care: n este viteza de rotatie, in rot./min;

   -  randamentul total al mecanismului.

Fig.42. Elemente constructive ale unei masini de indreptat cu role.

Constructia masinilor de indreptat cu role difera functie de modul de utilizare.

Solutiile constructive pot fi clasificate dupa mai multe criterii:

-sensul de functionare: - reversibile;

                                     - nereversibile;

-modul de sprijinire a rolelor de lucru: - cu role de sprijin;

                                                              - fara role de sprijin;

-modul de reglare a rolelor superioare: - masini cu reglare independenta;

                                                               - masini cu reglare totala;

                                                               - masini cu reglarea sirului de role (forma de pana);

                                                                - masini cu reglare in grup;

-temperatura laminatului: - masini de indreptat la cald;

                                           - masini de indreptat la rece.

Schema constructiva a unei masini de indreptat cu role este prezentata in figura 42.

Actionarea se face cu motoare electrice prin intermediului unui reductor de rotatie, a unei caje de antrenare (cutie de distributie) si a barelor de cuplare care transmit miscarea de rotatie la rolele masinii.

Rolele inferioare sunt asezate in lagare fixe iar cele superioare pot fi reglate, pe verticala, pentru a se putea realiza o deformare diferentiata.

Pentru a se putea realiza o deformare mai puternica la intrarea in masina si din ce in ce mai mica, pana la o presare nula la iesire, exista mai multe sisteme de reglare.

a.

b.

c.

      Fig.43. Masini de indreptat reversibile - bisens (schema): a.role superioare reglabile individual; b.role superioare reglabile in grup (9 role); c.role superioare reglabile in grup, role de capat sprijinite elastic.

In cazul tipului de reglaj prezentat in figura 43,a, rolele superioare sunt asezate in lagare individuale, rolele putand fi reglate separat.

In cazul b rolele superioare sunt asezate pe o grinda comuna; axele acestora creeaza o forma de pana pentru a se putea realiza deformarea diferentiata.

In cazul c rolele de la intrare si iesire pot fi reglate in grup, indreptarea realizandu-se cu rolele de capat avand rol de oprire pentru  indreptarea curburii remanente.

Reglajul pozitiei rolelor se poate realiza fie mecanic, cu suruburi de presiune si piulite actionate de reductoare melcate, fie, cu o precizie mai buna, prin actionare hidraulica.

Pentru cresterea rigiditatii, rolele de lucru ale masinilor de indreptat pot fi sustinute cu role de sprijin (2-9 randuri) asezate in acelasi plan sau in plane diferite (figura 44).

Fig.44. Masini de planat cu role, cu role de sprijin.

Deoarece la indreptarea la rece tensiunile sunt de aprox. 10 ori mai mari, comparativ cu cele de la indreptarea la cald, la masinile respective sunt prevazute mai multe role de sprijin (in general 4-6). Cresterea numarului de role conduce la micsorarea fortelor pe fiecare rola si reducerea tensiunilor remanente se face mai lent.

La masinile de indreptat la cald, rolele sunt racite cu apa la interior sau la exterior; eventual, pentru indreptarea tunderului care ar putea provoca deteriorarea rolelor sau a laminatului se prevede o stropire suplimentara cu jeturi de apa.

Principalii parametri constructivi ai masinilor  de indreptat cu role sunt:

-numarul de role: intre 5 si 29 (numar impar) in functie de caracteristicile dimensionale ale materialelor si tipul acestuia;

-pasul rolelor (distanta dintre rezemele pe care se efectueaza contraincovoierea laminatului) se calculeaza in functie de grosimea materialului, diametrul rolelor, presiunea admisibila de contact. Cu cat pasul rolelor este mai mic, la aceeasi sageata de contraincovoiere, curbura este mai mare, deci, indreptarea mai eficienta. Dar, reducand pasul creste presiunea pe role, astfel incata limitarea pasului este data de presiunea admisibila de contact.

-diametrul rolelor de lucru se calculeaza in functie de grosimea materialului, rezistenta la deformare plastica aacestuia,Diametrul rolelor se determina din ecuatiile deformarii plastice; in principiu, din punct de vedere al planeitatii, rolele ar trebui sa aiba diametrul cat mai mic (la diametre mari nu apar deformatii plastice care sa conduca la indreptarea laminatului) iar pentru a realiza o viteza mare (si implicit productivitatea mare), diametre cat mai mari.

-viteza de indreptare este functie de caracteristicile fluxului tehnologic, temperatura de indreptare, dimensiunile si tipul materialului laminatului.

c. Masini de indreptat table prin intindere

Masina de indreptat prin iintindere (figura 45) este prevazuta cu niste bacuri (1, 3) pentru prinderea tablei, montate pe un batiu 2.

Fig. 4 Schema de principiu a unei masini de indreptat table prin intindere: 1, 3- bacuri de prindere; 2-tabla; 4-mecanism tip surub-piulita pentru reglare pozitie bacuri; 5-cilindru hidraulic pentru reglare pozitie bacuri.

Bacul 1 se pozitioneaza functie de lungimea tablei printr-un mecanism cu surub si piulite 4, cu actionare de la un motor electric.

Bacul 2 este utilizat la crearea tensiunii de intindere, fiind deplasat prin actiunea unui cilindru hidraulic

Forta necesara pentru intindere pana la limita de curgere este:

                                                                                                 (111)

in care: A este aria sectiunii tablei, in m2;

 Rp0,2       -  este limita de curgere a materialului tablei, in N/m2.

d.Instalatii de indreptat benzi prin intindere

O linie de indreptare continua a benzilor (figura 46) are in componenta doua blocuri cu role asezate in forma de „S” (6, 7) care au rolul de a introduce starea de tensiune de banda. Reglajul intinderii benzii se realizeaza cu mecanisme care produc o variatie a vitezei de rotatie intre cele doua blocuri de role. Instalatia se utilizeaza pentru benzi cu grosimi de 0,1-3,5 mm (maxim 10 mm).

Fig.46. Schema de principiu a unei masini de indreptat benzi prin intinderere:

A-bloc de role de intrare; B-bloc de role de iesire.

e.Instalatii de indreptat prin intindere-incovoiere

O instalatie de indreptare prin intindere-incovoiere (figura 47) are in componenta doua masini:

-o masina constituita din doua blocuri de role in forma de „S” (3-bloc pentru franare la intrare si 4-bloc de role de tractiune la iesire) care realizeaza intinderea;

-o masina clasica cu role 4 care realizeaza incovoierea.

Fig.47. Masini de indreptat benzi prin intindere-incovoiere: 1-bloc de tensionare la intrare; 2-bloc de tensionare la iesire; 3-grup de role de incovoiere.

In rest, linia cuprinde elementele unui proces continuu pentru benzi: derulor, masina de capsat, masa de inspectie, rulor.

Tensiunea intre blocurile de tensionare poate fi realizata prin cresterea progresiva a diametrelor rolelor la grupul de intrare, respectiv, prin dimminuarea progresiva la rolele de iesire sau, similar, a vitezei periferice a rolelor.






Politica de confidentialitate


Copyright © 2019 - Toate drepturile rezervate

Tehnica-mecanica


Auto
Desen tehnic


Alte procedee de sudare cu electrozi de carbune
Arborele cotit - constructia arborelui cotit
PLAN DE OPERATIE
Masina de frezat universala
PROIECT MECANICA - Sa se proiecteze transmisia prin curele reglabile a unui ventilator montat in peretele unei hale in care se degaja o cantitate de s
Miscarile masinilor unelte si clasificarea acestora
LUBRIFIANTI FOLOSITI LA UNGEREA SISTEMELOR TEHNICE
ALIAJE FIER CARBON
Frane cu banda
TENSIUNI ( ASPECTUL STATIC AL PROBLEMELOR DE REZISTENTA MATERIALELOR )