PL225443B1 - Sposób otrzymywania kształtowników stalowych i kształtownik stalowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania kształtowników stalowych i kształtownik stalowy otrzymany tym sposobem.

Znany jest sposób wytwarzania cienkościennych kształtowników z odkształceniem powierzchniowym, w którym wyjściową taśmę metalową przemieszcza się ruchem postępowym między narzędziami obrotowymi wywierającymi moment gnący, kształtujący żądany profil i równocześnie z jej przeformowaniem na kształtownik lub w końcowej fazie tego przeformowania, wytłacza się rotacyjnie poprzeczne rowki usztywniające, lub na wybranych fragmentach powierzchni wytłacza się fakturę moletowaną w celu ułatwienia wkręcania blachowkrętów oraz stosuje się w wybranych fragmentach powierzchni, profilowanie wzdłużnych rowków usztywniających. Znany jest też sposób, w którym krawędzie formowanego kształtownika poddaje się przeginaniu tworząc zgrubienia krawędziowe, które usztywniają profil. Wymienione sposoby wytwarzania cienkościennych profili z powierzchniowymi odkształceniami zwiększającymi sztywność realizuje się na urządzeniach w postaci znanych profilarek, w których przeformowanie taśmy uzyskuje się między parą walców lub wielokrotnością tych par, przy czym rolki te mają gładką pobocznicę o odpowiednio dobranych kątach pochylenia i działają momentem gnącym tak, że powstaje kształtownik o wymaganym profilu. W końcowej fazie tego procesu lub jednocześnie z jego przebiegiem, występują rolki profilowe, które mając na pobocznicy miejscowe wypukłości lub wgłębienia, co najmniej na jednej z płaszczyzn kształtownika wytłaczają wzdłużne lub poprzeczne rowki, albo też zaginają jego krawędzie tworząc lokalne usztywnienia wytwarzanego prof ilu. Przedstawione sposoby wytwarzania cienkościennych kształtowników z powierzchniowym odkształceniem są procesami mało uniwersalnymi i mało ekonomicznymi, gdyż dla poszczególnych p arametrów wyrobu wymagają odpowiedniego doboru miejsca i rozmiarów formowanych odkształceń powierzchniowych. Tym samym niezbędne jest wytwarzanie narzędzi kształtujących i realizujących powierzchniowe odkształcenia dla każdej typowielkości kształtownika indywidualnie, co podraża kos zty produkcji. Jednocześnie znane kształtowniki uzyskane według wyżej opisanych sposobów i oprz yrządowania mają niezadowalającą sztywność, lokalnie zmienną, a ponadto przy montażu wymagają szczególnej staranności na złączach, gdzie przestawienia w strefie rowków powodują utrudnienia w montażu konstrukcji. W strefie rowków utrudnione jest również osadzanie elementów mocujących .

Niedogodności powyższych sposobów częściowo usuwa stosowanie rozwiązania, znanego z opisu wynalazku do polskiego patentu numer PL 183213 B1, w którym między rotacyjnymi narzędziami, wytwarza się z cienkiej taśmy zwłaszcza metalowej, którą poddaje się obróbce wstępnej. W czasie jej przemieszczania ruchem ciągłym, postępowym, prowadzi się gęste, napowierzchniowe wgniatanie punktowe na obu płaszczyznach, górnej oraz dolnej i jednocześnie przetłacza się ją miejscowo, korzystnie na całej powierzchni, bez zmiany grubości wyjściowej. Wgniatanie i przetłaczanie prowadzi się przeciwsobnie i przestawnie.

Tak przygotowaną taśmę poddaje się znanemu procesowi profilowania na kształtownik o wymaganym przekroju w procesie plastycznego odkształcania. Do realizacji tego sposobu wykorzystuje się urządzenie mające w przestrzeni roboczej, po przeciwległych stronach, parami współpracujące narzędzia rotacyjne, których pobocznice robocze dostosowane są do zaginania właściwego profilu z możliwością wytłaczania rowków wzdłużnych i poprzecznych, którego istotę stanowi, na wejściu taśmy, stanowisko kształtowania powierzchniowego. Składa się ono korzystnie z jednej pary obrotowych walców, na pobocznicach których rozmieszczone są kolce w kształcie piramidy. Są one rozmieszczone równomiernie na całej powierzchni roboczej każdego z nich i mają kształt korzystnie ostrosłupa o podstawie kwadratowej. Uzyskany w procesie i na urządzeniu według wynalazku, cienkościenny kształtownik z powierzchniowymi odkształceniami zwiększającymi jego sztywność, o dowolnym przekroju poprzecznym ma, według wynalazku, równomiernie rozmieszczone korzystnie na całej swojej powierzchni, drobne przegięcia, tworzące drobną falistość wzdłużną i poprzeczną z siatką zagłębień punktowych. Przeformowania te, o małej wysokości, występują na całej powierzchni materiału kształtownika przybierając fakturę wafla. Powierzchnia kształtownika jest równomiernie karbowana wzdłużnie i poprzecznie. Rozwiązanie według wynalazku pozwala zwiększyć uniwersalność wytwarzania cienkościennych profili oraz podnieść ekonomiczność tego procesu, gdyż ukształtowanie materiału wyjściowego, zwiększające sztywność, pozwala na uformowanie dowolnego kształtownika, który będzie się charakteryzował zwiększoną sztywnością, wytrzymałością i użytecznością w montażu. Te bezsporne walory wynikają z uzyskanej waflowej faktury usztywniającej występującej w całej poPL 225 443 B1 wierzchni, powodując nieoczekiwanie polepszenie właściwości wytrzymałościowych w całym wyrobie równomiernie.

Z opisu wynalazku do polskiego patentu numer PL 198735 B1 znany jest sposób wytwarzania cienkościennego kształtownika, według którego ostateczny zarys wyrobu uzyskuje się w procesie przeróbki plastycznej między rotacyjnymi narzędziami kształtującymi, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że z dwóch niezależnych bębnów podaje się jednostajnym ruchem ciągłym równoległe taśmy materiału dla utworzenia półek kształtownika, które w oddzielającej je przestrzeni łączy się trwale poprzecznymi mostkami, oddalonymi od siebie o dystans wyznaczony warunkami wytrzymałościowymi. Tak ukształtowany półwyrób wprowadza się między rolki maszyny profilującej i nadaje mu się ostateczny kształt wyrobu. Jednocześnie na powierzchniach półek formuje się fakturę usztywniającą w postaci zasadniczo znanych, obustronnych zagłębień punktowych. W korzystnym rozwiązaniu wynalazku w trakcie formowania ostatecznego kształtu wyrobu jednocześnie formuje się punktową fakturę usztywniającą na powierzchniach półek oraz wykonuje się odkształcenia usztywniające w powierzchniach poprzecznych mostków. W innym korzystnym rozwiązaniu w trakcie formowania ostatecznego kształtu wyrobu jednocześnie formuje się punktową fakturę usztywniającą na powierzc hniach półek oraz poprzecznych mostków.

Z opisu wynalazku do polskiego patentu numer PL 183213 B1 znany jest cienkościenny kształtownik z powierzchniowymi odkształceniami zwiększającymi jego sztywność, o dowolnym przekroju poprzecznym ma, według wynalazku, równomiernie rozmieszczone korzystnie na całej swojej powierzchni, drobne przegięcia, tworzące drobną falistość wzdłużną i poprzeczną z siatką zagłębień punktowych. Przeformowania te, o małej wysokości, występują na całej powierzchni materiału kształtownika przybierając fakturę wafla. Powierzchnia kształtownika jest równomiernie karbowana wzdłużnie i poprzecznie. Rozwiązanie według wynalazku pozwala zwiększyć uniwersalność wytwarzania cienkościennych profili oraz podnieść ekonomiczność tego procesu, gdyż ukształtowanie materiału wyjściowego, zwiększające sztywność, pozwala na uformowanie dowolnego kształtownika, który będzie się charakteryzował zwiększoną sztywnością, wytrzymałością i użytecznością w montażu. Te bezsporne walory wynikają z uzyskanej waflowej faktury usztywniającej występującej w całej powierzchni, powodując nieoczekiwanie polepszenie właściwości wytrzymałościowych w całym wyrobie równomiernie. Tak więc specyfika faktury usztywniającej, według wynalazku, poprawia zdecydowanie walory sztywności kształtownika, co prowadzi do zwiększenia sztywności wykonywanych z nich konstrukcji bez zwiększania ich ciężaru. Jednocześnie ten kształtownik charakteryzuje się zwiększoną funkcjonalnością, gdyż siatka punktowych zagłębień stanowi dobrą bazę do osadzania elementów mocujących, przykładowo blachowkrętów, ułatwiając w ten sposób montaż konstrukcji.

Z opisu wynalazku do polskiego patentu numer PL 198735 B1 znany jest kształtownik cienkościenny mający postać kształtownika składanego, który posiada nośne półki o przekroju ceowym, trwale złączone w oddzielającej je przestrzeni za pomocą poprzecznych mostków. Na powierzchniach półek jest utworzona punktowa faktura usztywniająca. Mostki są oddzielone od siebie przelotowymi oczkami dystansowymi. Mostki mają powierzchniowe odkształcenia usztywniające w postaci punktowej faktury usztywniającej. W innym rozwiązaniu mostki mają powierzchniowe odkształcenia usztywniające w postaci wzdłużnych rowków.

Celem wynalazku jest rozwiązanie umożliwiające zmniejszenie kosztów wytworzenia kształto wników stalowych wykonanych na zimno zwłaszcza z blach stalowych konstrukcyjnych oraz z blach stalowych powlekanych ogniowo.

Istota sposobu otrzymywania kształtowników stalowych, w którym według wynalazku taśmę stalową poddaje się obróbce wstępnej, po czym tak przygotowaną taśmę stalową w procesie plastyczn ego odkształcania profiluje się w sposób ciągły, między rotacyjnymi narzędziami kształtującymi, na kształtownik o wymaganym przekroju, charakteryzuje się tym, że w trakcie obróbki wstępnej, za pomocą obrotowych narzędzi formujących, na jednej z płaszczyzn taśmy stalowej wykonuje się symetrycznie oddalone od jej osi wzdłużnej rzędy przetłoczeń powierzchniowych, przy czym usytuowane w sąsiadujących ze sobą rzędach przetłoczenia powierzchniowe rozmieszcza się względem siebie naprzemiennie, ponadto za pomocą obrotowych narzędzi formujących w miejscach przetłoczeń powierzchniowych doprowadza się do zmiany grubości taśmy stalowej, przy czym przepływ wygniatan ego materiału taśmy stalowej orientuje się w kierunku od jej osi wzdłużnej do krawędzi zewnętrznych, aż do momentu uzyskania założonej wcześniej szerokości taśmy stalowej. Według innej, korzystnej cechy wynalazku w trakcie obróbki wstępnej jako obrotowe narzędzia formujące wykorzystuje się n arzędzia o zębach, których przekroje płaszczyzną przechodzącą przez oś obrotu obrotowego narzędzia

PL 225 443 B1 formującego mają kształt trapezu. Według kolejnej, korzystnej cechy wynalazku w trakcie obróbki wstępnej jako obrotowe narzędzia formujące wykorzystuje się narzędzia o zębach, których przekroje płaszczyzną przechodzącą prostopadle do osi obrotu obrotowego narzędzia formującego mają kształt trapezu.

Istota konstrukcji kształtownika stalowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na leżących na przeciw siebie fragmentach powierzchni wewnętrznej albo na leżących naprzeciw siebie fragmentach powierzchni zewnętrznej ma rozmieszczone, symetrycznie względem jego osi wzdłużnej rzędy przetłoczeń powierzchniowych, przy czym usytuowane w sąsiadujących ze sobą rzędach przetłoczenia powierzchniowe rozmieszcza się względem siebie naprzemiennie, poza tym w przetłoczeniach powierzchniowych występuje zmiana grubości taśmy stalowej. Według innej, korzystnej cechy wynalazku w przekroju poprzecznym miejscowe przetłoczenia mają kształt trapezu.

Korzystne skutki stosowania wynalazku to zmniejszenie kosztów wytworzenia kształtowników stalowych wykonanych na zimno zwłaszcza z blach stalowych konstrukcyjnych oraz z blach stalowych powlekanych ogniowo, uzyskane dzięki zmniejszeniu szerokości taśmy wsadowej potrzebnej do uz yskania wymaganych wymiarów przekroju poprzecznego w kształtownikach stalowych wykonanych na zimno przy zwiększeniu lub co najmniej utrzymaniu na tym samym poziomie wytrzymałości statycznej w kształtownikach stalowych wykonywanych na zimno w stosunku do zmniejszonej masy.

Sposób według wynalazku zostanie bliżej wyjaśniony za pomocą przykładowej jego realizacji, zilustrowanej rysunkiem, na którym Fig. 1 i Fig. 2 stanowią przekroje poprzeczne kształtowników, Fig. 3 stanowi schemat przejść obrotowych narzędzi formujących stanowiących etapy realizacji przetłoczeń powierzchniowych, a Fig. 4 ukazuje schematycznie proces oddziaływania obrotowych narzędzi form ujących na taśmę stalową, natomiast Fig. 5 jest schematem etapów formowania kształtownika z taśmy stalowej poddanej wcześniej obróbce wstępnej.

P r z y k ł a d 1

W przykładowej realizacji sposobu według wynalazku taśmę stalową 1, stanowiącą materiał wejściowy do procesu, rozwija się ze szpuli rozwijarki i poddaje się obróbce wstępnej, gdzie w przebiegającym w sposób ciągły procesie odkształcania plas tycznego na walcarce (profilarce) za pomocą obrotowych narzędzi formujących 2 na jednej z płaszczyzn taśmy stalowej 1 wykonuje się symetrycznie oddalone od jej osi wzdłużnej z rzędy przetłoczeń powierzchniowych 3, przy czym usytuowane w sąsiadujących ze sobą w rzędach przetłoczenia powierzchniowe 3 rozmieszcza się względem siebie naprzemiennie, dzięki czemu za pomocą obrotowych narzędzi formujących 2, w miejscach przetłoczeń powierzchniowych 3, doprowadza się do zmiany grubości taśmy stalowej 1 oraz do wzrostu twardości materiału taśmy stalowej 1 w miejscach walcowanych. Przepływ wygniatanego materiału taśmy stalowej 1 orientuje się w kierunku od jej osi wzdłużnej z do krawędzi zewnętrznych, a obróbkę prowadzi się aż do momentu uzyskania założonej wcześniej szerokości taśmy stalowej 1. Jako obrotowe narzędzia formujące 2 wykorzystuje się narzędzia o zębach, których przekroje płaszczyzną przechodzącą przez oś obrotu obrotowego narzędzia formującego 2 oraz przekroje płaszczyzną przechodzącą prostopadle do osi obrotu obrotowego narzędzia formującego 2 mają kształt trapezu. Rzędy przetłoczeń powierzchniowych 3 wykonuje się etapami, aż do uzyskania efektu założonego poszerzenia taśmy 1. Fig. 4 ukazuje schematycznie proces oddziaływania obrotowych narzędzi formujących na taśmę stalową 1, gdzie proces zaczyna się od wytłaczania w dwu osiach symetrycznie v1.1 oraz v1.2 z tym że tłoczenie i wypychanie taśmy stalowej 1 następuje w kierunku od osi głównej z do zewnętrznych brzegów taśmy, zwiększając w tym miejscu szerokość taśmy o wartość x1. W kolejnym etapie w kolejnej sekcji profilującej to druga oś wyciskanych zębów v2.1 i v2.2 oraz kolejna wartość poszerzenia w tym miejscu taśmy stalowej x2 kolejne sekcje wyciskania zębów v3.1 i v3.2 to kolejna wartość uzyskanego poszerzenia x3. Liczbę sekcji przetłoczeń ustala się na taką by w całkowitym poszerz eniu taśmy stalowej 1 uzyskać wynik potrzebny do wykonania właściwych rozmiarów przekroju kształtownika. Po uzyskaniu odpowiedniej szerokości taśmy stalowej 1 potrzebnej do wykonania kształtownika, taśmę stalową 1 podaje się w sposób ciągły do profilarki, gdzie w procesie form owania na zimno ostatecznie nadaje się niezbędne wymiary przekroju poprzecznego profilu.

P r z y k ł a d 2

Kształtownik stalowy według jednej z wielu możliwych jego realizacji ma na leżących na przeciw siebie fragmentach powierzchni wewnętrznej rozmieszczone, symetrycznie względem jego osi wzdłużnej z rzędy przetłoczeń powierzchniowych 3, przy czym usytuowane w sąsiadujących ze sobą rzędach przetłoczenia powierzchniowe 3 rozmieszcza się względem siebie naprzemiennie, poza tym

PL 225 443 B1 w przetłoczeniach powierzchniowych 3 występuje zmiana grubości taśmy stalowej 1. W przekroju poprzecznym miejscowe przetłoczenia 3 mają kształt trapezu.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób otrzymywania kształtowników stalowych, w którym taśmę stalową poddaje się obróbce wstępnej, po czym tak przygotowaną taśmę stalową w procesie plastycznego odkształcania profiluje się w sposób ciągły, między rotacyjnymi narzędziami kształtującymi, na kształto wnik o wymaganym przekroju, znamienny tym, że w trakcie obróbki wstępnej, za pomocą obrotowych narzędzi formujących (2), na jednej z płaszczyzn taśmy stalowej (1) wykonuje się sym etrycznie oddalone od jej osi wzdłużnej (z) rzędy przetłoczeń powierzchniowych (3), przy czym usytuowane w sąsiadujących ze sobą rzędach przetłoczenia powierzchniowe (3) rozmieszcza się względem siebie naprzemiennie, ponadto za pomocą obrotowych narzędzi formujących (2) w miejscach przetłoczeń powierzchniowych (3) doprowadza się do zmiany grubości taśmy stalowej (1), przy czym przepływ wygniatanego materiału taśmy stalowej (1 orientuje się w kierunku od jej osi wzdłużnej (z) do krawędzi zewnętrznych, aż do momentu uzyskania założonej wcześniej szerokości taśmy stalowej (1).
2. 2. Sposób otrzymywania kształtowników stalowych, według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie obróbki wstępnej jako obrotowe narzędzia formujące (2) wykorzystuje się narzędzia o zębach, których przekroje płaszczyzną przechodzącą przez oś obrotu obrotowego narzędzia formującego (2) mają kształt trapezu.
3. 3. Sposób otrzymywania kształtowników stalowych, według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w trakcie obróbki wstępnej jako obrotowe narzędzia formujące (2) wykorzystuje się narzędzia o zębach, których przekroje płaszczyzną przechodzącą prostopadle do osi obrotu obrotowego narzędzia formującego (2) mają kształt trapezu.
4. 4. Kształtownik stalowy, znamienny tym, że na leżących na przeciw siebie fragmentach powierzchni wewnętrznej albo na leżących na przeciw siebie fragmentach powierzchni zewnętrznej ma rozmieszczone, symetrycznie względem jego osi wzdłużnej (z) rzędy przetłoczeń powierzchniowych (3), przy czym usytuowane w sąsiadujących ze sobą rzędach przetłoczenia powierzchniowe (3) rozmieszcza się względem siebie naprzemiennie, poza tym w przetłoczeniach powierzchniowych (3) występuje zmiana grubości taśmy stalowej (1).
5. 5. Kształtownik stalowy, według zastrz. 4, znamienny tym, że w przekroju poprzecznym miejscowe przetłoczenia (3) mają kształt trapezu.