O máquina de laminação de chapas, A dobradeira de chapas, também conhecida como máquina de curvar chapas ou calandra, é um tipo de equipamento de conformação de chapas metálicas que utiliza rolos para dobrar e moldar chapas de metal. Esta máquina é capaz de produzir diversas formas, incluindo componentes cilíndricos e cônicos. Ela desempenha um papel crucial nos processos de dobra e conformação de chapas metálicas.
Definição de máquina de laminação de chapas
Uma máquina de calandragem de chapas é projetada para moldar diversas chapas metálicas em formatos arredondados ou cônicos. Ela serve como a ferramenta perfeita para pré-dobrar e laminar chapas metálicas.
As máquinas de curvatura de chapas são essenciais para a fabricação de componentes arredondados usados em plataformas de petróleo e gás, suportes de túneis, equipamentos de caldeiras, vasos de pressão, trocadores de calor e muito mais.
Na vanguarda da inovação, a BIT especializa-se em máquinas de curvatura de chapas de 3 ou 4 rolos, desenvolvendo ativamente tecnologia para atender às demandas futuras e superar as expectativas de clientes líderes do setor. As máquinas de curvatura de chapas impulsionam a produção em diversos setores, incluindo construção, transporte e logística, produção de energia, fabricação de máquinas e muito mais.
Na China, a BIT é reconhecida e comprova continuamente seu compromisso em desenvolver e produzir as laminadoras de chapas mais robustas do mercado.
As máquinas de laminação de chapas podem ser divididas em máquinas de dois rolos, de três rolos e de quatro rolos. As máquinas de laminação de chapas de três rolos podem ser divididas em dois tipos: simétricas e assimétricas.
Máquina de laminação de chapas de 2 rolos
A máquina de calandragem de chapas de 2 rolos é um tipo de equipamento que possui dois rolos: um rolo superior rígido de metal e um rolo inferior elástico. A chapa metálica passa entre os rolos e, quando uma força é aplicada, o metal adere à força, assumindo uma forma cilíndrica. É utilizada em metais finos para operações de alta produção (filtros, recipientes, etc.).
A máquina de laminação de chapas de 2 rolos é configurada com um rolo de poliuretano que, ao exercer pressão dinâmica, acelera o processo de conformação da chapa, garantindo a remoção da extremidade reta dos rolos produzidos e simplificando bastante as sequências de pré-dobra-laminação-pré-dobra típicas das máquinas de laminação de chapas de aço de 3 ou 4 rolos.
Máquina de laminação de chapas de 3 e 4 rolos
O princípio de funcionamento da máquina de calandragem de chapas é o mesmo da máquina de curvatura de perfis, baseado no princípio de três pontos formando um círculo. A mudança de posição relativa e o movimento rotacional da peça são utilizados para produzir a deformação plástica contínua da chapa. placa Para obter uma peça com formato predeterminado, é possível processar peças elípticas, curvas, cilíndricas e de outros formatos, de acordo com o movimento rotacional e as mudanças de posição de cilindros de trabalho de diferentes formatos.
Pré-curvatura estática e curvatura dinâmica
A pré-curvatura estática e a curvatura dinâmica são dois métodos distintos utilizados nos processos de curvatura de chapas.
A pré-dobra estática consiste em manter a chapa metálica imóvel enquanto um rolo sobe ao longo dela, dobrando a borda frontal. Este método caracteriza-se por manter a chapa fixa durante a operação de dobra.
Em contraste, a dobra dinâmica implica que a chapa ou folha esteja em movimento enquanto passa pela máquina de dobrar. O movimento contínuo da chapa facilita uma operação mais eficiente da máquina, resultando em maior capacidade de dobra em diferentes espessuras.
A curvatura dinâmica oferece vantagens em termos de eficiência e produtividade, uma vez que o movimento contínuo da chapa permite um processamento mais rápido e a possibilidade de curvar materiais mais espessos em comparação com a pré-curvatura estática.
Ambos os métodos têm suas respectivas aplicações e são escolhidos com base em fatores como tipo de material, espessura e características de dobra desejadas. A dobra dinâmica é frequentemente preferida em ambientes de produção de alto volume, onde velocidade e eficiência são cruciais, enquanto a pré-dobra estática pode ser adequada para aplicações de dobra de precisão que exigem controle rigoroso sobre o processo de dobra.
Princípio de funcionamento da máquina de laminação de chapas simétrica de 3 rolos
A figura acima (a) é uma vista em corte dos rolos de uma máquina de curvatura simétrica de 3 rolos. Os rolos têm um determinado comprimento na direção axial, de modo que toda a largura da chapa seja curvada.
Existe um rolo superior 1 em posição simétrica no meio dos dois rolos inferiores. O rolo superior pode ser ajustado verticalmente para que a chapa 4, colocada entre os rolos superior e inferior, obtenha diferentes raios de curvatura. O rolo inferior 2 é ativo e está instalado em um mancal fixo. O motor gira no mesmo sentido e à mesma velocidade através de um redutor de engrenagens. O rolo superior é passivo e está instalado em um mancal que pode se mover para cima e para baixo. O ajuste dos rolos na calandra de chapas grandes é mecânico ou hidráulico, enquanto o ajuste manual é frequentemente utilizado na calandra de chapas pequenas.
Durante o processo, a folha de material é colocada entre os rolos superior e inferior, sendo o rolo superior pressionado para baixo, fazendo com que a folha se dobre entre os pontos de apoio. Quando os dois rolos inferiores giram, a folha se move devido à ação do atrito, de modo que toda a folha seja dobrada uniformemente.
De acordo com o princípio de dobra acima, o raio de curvatura necessário só pode ser alcançado quando parte do material da chapa estiver em contato com o rolo superior. Assim, as bordas de ambas as extremidades da chapa possuem um comprimento que não entra em contato com o rolo superior e não se dobra, denominado lado reto restante. O comprimento do lado reto restante é aproximadamente metade da distância entre os dois rolos inferiores.
Máquinas de curvatura de rolos de geometria variável
As máquinas de curvatura de 3 rolos com geometria variável oferecem versatilidade incomparável, permitindo a mais ampla gama de tipos e espessuras de materiais em relação ao tamanho do rolo superior. Essas máquinas se destacam em aplicações de curvatura de chapas médias e grossas.
O princípio de funcionamento da laminadora de três rolos com passo variável envolve a capacidade de movimento e inclinação dos três rolos. Enquanto o rolo superior opera no plano vertical, os rolos laterais movem-se horizontalmente. Durante o processo de laminação, o rolo superior aplica pressão na chapa metálica entre os dois rolos laterais. A variabilidade do projeto de três rolos permite a laminação de cilindros com diversas espessuras e diâmetros. Essas máquinas possuem um rolo superior de prensagem e dois rolos laterais de prensagem.
O movimento horizontal dos rolos laterais garante que a chapa permaneça na posição horizontal, facilitando uma pré-dobra rápida e eficiente. A configuração dos três rolos, com o rolo superior movendo-se ao longo do eixo vertical e os dois rolos inferiores movendo-se ao longo do eixo horizontal, permite o ajuste independente da distância entre os centros do rolo superior e de cada rolo inferior. Consequentemente, ao reduzir a distância entre os rolos inferiores e aplicar pressão com o rolo superior na parte inicial da chapa, a porção reta pode ser minimizada, obtendo-se uma pré-dobra perfeita.
Aumentar a distância entre os centros dos cilindros inferiores melhora significativamente a capacidade de laminação. Na máquina de curvatura de chapas com geometria variável de 3 cilindros, o cilindro superior é motorizado, enquanto os dois cilindros inferiores são livres e equipados com um sistema de frenagem automática que garante alta confiabilidade. Além disso, a máquina pode ser equipada com três cilindros de acionamento para curvar chapas mais finas. O paralelismo dos cilindros é meticulosamente controlado e gerenciado por um CLP (Controlador Lógico Programável), garantindo máxima precisão no posicionamento dos cilindros com tolerâncias mínimas.
Por exemplo, os rolos laterais desempenham um papel crucial na geração de vantagem mecânica. O ajuste dos rolos laterais permite diferentes graus de vantagem mecânica. Quando os rolos laterais estão totalmente abertos, a máquina atinge a vantagem mecânica máxima, enquanto fechá-los reduz essa vantagem. Assim, uma máquina capaz de laminar material com 5 cm de espessura com vantagem mecânica máxima pode lidar com materiais de até 1,2 cm de espessura, reduzindo a vantagem mecânica proporcionalmente. Além disso, o eixo independente de cada rolo contribui para a obtenção de uma dobra perfeita. O rolo traseiro, situado na extremidade oposta ao ponto de alimentação, serve como batente traseiro, garantindo o alinhamento correto da chapa e eliminando a necessidade de auxílio do operador.
Máquina de curvatura de rolos de 3 rolos com dupla pinça
As máquinas de curvatura de três rolos com dupla pinça estão disponíveis em diversas capacidades, de leves a muito pesadas, oferecendo vantagens significativas em relação às máquinas de três rolos com pinça inicial. Ao contrário das máquinas de curvatura de três rolos com pinça inicial, elas eliminam a necessidade de os operadores removerem, virarem e tentarem esquadrejar a chapa uma segunda vez após a pré-curvatura. Isso ocorre porque os cilindros podem ser curvados até o diâmetro necessário imediatamente após a pré-curvatura, já que o material pode ser mantido dentro da máquina — uma característica impossível nas máquinas de curvatura de três rolos com pinça inicial.
Em uma máquina de curvatura de chapas, os rolos laterais são posicionados à direita e à esquerda do rolo superior e compartilham o mesmo eixo, contribuindo para o processo de curvatura. Além disso, o rolo traseiro serve como batente para esquadrejar a chapa e garantir o alinhamento correto, eliminando a necessidade de auxílio manual.
Para a laminação de cones em uma máquina de curvatura de 3 rolos com dupla pinça, os rolos laterais podem ser inclinados para estabelecer o ângulo de cone desejado, proporcionando versatilidade na conformação.
Na pré-dobra em uma máquina de laminação de chapas de 3 rolos, as chapas são inclinadas para baixo à medida que são alimentadas. Em contraste, em uma máquina de quatro rolos, as chapas são carregadas horizontalmente no nível de alimentação, permitindo o uso de mesas de rolos motorizadas horizontais para auxiliar na alimentação da chapa.
Princípio de funcionamento da máquina de laminação de chapas assimétrica de 3 rolos
A Figura 7-1(b) apresenta o diagrama do tambor de dobra da máquina de dobra de chapas assimétrica de três rolos. O rolo superior 1 está localizado acima do rolo inferior 2, e o outro rolo 3 está na lateral, sendo denominado rolo lateral. Os rolos superior e inferior são acionados pelo mesmo motor. O rolo inferior pode ser ajustado para cima e para baixo, e a distância máxima de ajuste é aproximadamente igual à espessura máxima da chapa de aço que pode ser dobrada. O rolo lateral 3 é passivo e pode ser ajustado na direção inclinada.
Durante a dobra, a chapa 4 é alimentada entre os rolos superior e inferior. O rolo inferior é então ajustado para comprimir a chapa, gerando uma força de atrito. Em seguida, a posição dos rolos laterais é ajustada. Quando os rolos superior e inferior são acionados pelo motor, a chapa é dobrada.
A vantagem desta máquina de curvatura de chapas assimétrica de três rolos é que as bordas em ambas as extremidades da chapa também podem ser curvadas, e o comprimento da borda reta restante é muito menor do que o da máquina de curvatura de chapas simétrica de três rolos, sendo seu valor inferior a duas vezes a espessura da chapa. Embora o material da chapa não possa ser curvado entre o rolo lateral e o rolo inferior, todo o processo de curvatura pode ser concluído desde que o material da chapa seja retirado da máquina de laminação, girado e curvado.
Máquina de curvatura de rolos de 3 pinos com pinça única
As máquinas de curvatura de chapas de 3 rolos com pinça simples/máquinas de calandragem de chapas de 3 rolos assimétricas normalmente exigem a inserção da chapa metálica duas vezes para pré-dobrar ambas as extremidades. No entanto, também existem modelos de pinça dupla disponíveis, que simplificam o processo de pré-dobra em ambas as extremidades, aumentando a eficiência, a velocidade e a precisão.
As máquinas de laminação de chapas de três rolos com prensa inicial única são geralmente mais adequadas para aplicações de baixa capacidade. Elas podem operar eletromecanicamente ou hidraulicamente, prensando a chapa plana entre dois rolos opostos verticalmente, enquanto o terceiro rolo de curvatura se move para cima para entrar em contato e curvar a chapa. Essas máquinas, geralmente de projeto mais antigo, normalmente exigem a remoção e reinserção da chapa para pré-curvar ambas as extremidades. Embora sejam econômicas, tendem a ser mais trabalhosas em um ambiente de produção em comparação com suas contrapartes modernas.
Princípio de funcionamento da máquina de laminação de chapas de 4 rolos
A Figura (c) mostra uma máquina de laminação de chapas de quatro rolos, que é basicamente semelhante à máquina de laminação de chapas assimétrica de três rolos, exceto pela adição de um rolo lateral 3. Isso elimina o problema de virar e dobrar a chapa na máquina de laminação assimétrica de três rolos.
As máquinas de curvatura de 4 rolos possuem um rolo superior, um rolo de pinçamento e dois rolos laterais, permitindo a produção de curvas com velocidade e precisão incomparáveis. Essas máquinas de curvatura de chapas são reconhecidas por sua eficiência.
A chapa metálica plana é posicionada dentro da máquina, geralmente de um lado, e passa por pré-dobra nesse mesmo lado. Os rolos laterais executam a dobra, enquanto o rolo de pressão segura a chapa firmemente no lugar. Com a chapa firmemente presa entre os rolos superior e inferior, os rolos laterais movem-se verticalmente para iniciar a dobra. À medida que o rolo inferior sobe para manter contato seguro com o rolo superior, o rolo lateral é elevado para realizar uma pré-dobra precisa, minimizando quaisquer zonas planas na borda da chapa.
A alimentação dos pratos em uma máquina de laminação de pratos de 4 rolos pode ocorrer por qualquer um dos lados. Quando alimentadas por apenas um lado, essas máquinas podem ser colocadas junto a uma parede, otimizando o aproveitamento do espaço.
Os rolos laterais estão posicionados à direita e à esquerda do rolo inferior, cada um operando em seu próprio eixo. Essa configuração de eixos independentes contribui para a obtenção de dobras perfeitas. Além disso, o rolo traseiro, localizado oposto ao ponto de alimentação, serve como batente traseiro, garantindo o alinhamento da chapa sem a necessidade de intervenção do operador.
A fixação constante e segura dos rolos superior e inferior mantém o esquadro da chapa sem deslizamento durante os processos de pré-dobra e laminação. Ao contrário das máquinas de pré-dobra com três rolos, as máquinas de dobra com 4 rolos eliminam a necessidade de os operadores removerem, virarem e esquadrejarem a chapa uma segunda vez após a pré-dobra, permitindo uma operação mais ágil. Além disso, um cilindro pode ser laminado até o diâmetro desejado imediatamente após a pré-dobra, pois o material permanece dentro da máquina.
A curvatura da borda traseira ocorre após a laminação do cilindro, permitindo uma operação unidirecional em uma única passagem. Para aplicações de laminação de cones, os rolos laterais podem ser inclinados para definir o ângulo do cone, enquanto o rolo inferior também pode ser inclinado para fixar e impulsionar a extremidade principal do cone.
As dobradeiras de chapas de 4 rolos oferecem versatilidade, permitindo a criação de peças retangulares, elípticas e quadradas, dobrando o metal com precisão em áreas específicas à medida que ele passa pela máquina.
curvatura de cone
A curvatura cônica é uma aplicação especializada da laminação de chapas, onde uma chapa metálica é moldada em uma estrutura cônica. Para isso, a chapa metálica deve ser cortada com precisão nas dimensões corretas antes da curvatura. Normalmente, uma chapa metálica plana com os raios interno e externo adequados é preparada para formar o cone desejado.
Durante o processo de curvatura, a chapa é alimentada na laminadora com um dos lados alinhado contra um dispositivo de laminação cônica. O raio interno da chapa é alimentado através da laminadora a uma velocidade menor em comparação com o raio externo. Esse processo meticuloso exige precisão e exatidão, resultando na fabricação demorada de cones.
Tanto as máquinas de laminação de chapas de três rolos quanto as de quatro rolos podem ser utilizadas para a curvatura de cones. Essas máquinas têm a capacidade de inclinar os rolos de conformação em um ângulo positivo e devem ser equipadas com uma matriz de contraste endurecida para regular e reduzir a velocidade do diâmetro menor.
Guiar o diâmetro menor e inclinar os rolos são etapas essenciais para a laminação bem-sucedida de um cone. Esse processo cria um cenário atípico para a operação de laminação. No entanto, em uma máquina de laminação de três rolos com dupla pinça, onde todos os três rolos são acionados, torna-se um desafio para a matriz de contraste retardar efetivamente a rotação do diâmetro menor enquanto, simultaneamente, move o diâmetro maior a uma velocidade maior.
Em contrapartida, uma máquina de quatro rolos equipada com rolos de conformação inclináveis e uma matriz de contraste endurecida é mais adequada para a laminação de cones. O controle adicional proporcionado pelos rolos inclináveis e pela matriz de contraste aumenta a precisão e a eficiência do processo de curvatura do cone, resultando em uma fabricação de cones superior em comparação com uma máquina de três rolos.
Raio de curvatura
A máquina de laminação de chapas normalmente consiste em três rolos de aço paralelos dispostos em formação triangular. À medida que a chapa metálica passa entre os rolos superior e inferior, ela sofre uma transformação, desenvolvendo uma curvatura conhecida como raio de curvatura. Esse raio depende das posições relativas dos três rolos.
Na laminação de chapas, o raio de curvatura refere-se à curvatura formada quando uma chapa metálica é dobrada em um formato cilíndrico ou cônico. Ele representa a distância do centro da curva até a borda externa da chapa laminada. O raio é influenciado por fatores como espessura da chapa, largura, diâmetro do rolo e o processo de dobramento utilizado. Um raio menor resulta em uma dobra mais acentuada, enquanto um raio maior cria uma curvatura mais suave.
Para obter o raio desejado, é necessário um controle preciso do processo de curvatura, incluindo o ajuste das posições dos rolos, da pressão e das taxas de alimentação. As máquinas de curvatura modernas geralmente apresentam geometria ou posições de rolos ajustáveis para atender a uma variedade de raios para diferentes necessidades.
Análise da deformação no processo de flexão
De acordo com as características da deformação por laminação, o processo de laminação de chapas Pode ser dividida em estágios de deformação elástica, deformação elastoplástica e deformação plástica pura.
Na fase inicial da curvatura do tarugo do cano, o momento fletor externo não é grande, o valor da tensão interna é menor que o limite de escoamento σs do material e ocorre apenas deformação elástica no interior do tarugo, o que é chamado de fase de deformação elástica. Quando o valor do momento fletor externo continua a aumentar, a tensão interna excede o limite de escoamento e a deformação na zona de deformação do tarugo transita da deformação elástica para a deformação elastoplástica e, finalmente, para a deformação plástica pura.
Análise de Deformação
Como pode ser observado na figura acima, a tensão na seção transversal da chapa passa da tensão de tração externa para a tensão de laminação interna, e deve haver uma camada de metal no meio, cuja tensão tangencial é zero, chamada de camada neutra de tensão, e seu raio de curvatura é representado por ρσ. De forma semelhante, a distribuição da deformação passa da deformação de tração da camada externa para a deformação de compressão da camada interna, e deve haver uma camada de metal com deformação zero entre elas, ou seja, quando a bobina é deformada, sua espessura permanece inalterada, chamada de camada neutra de deformação, e seu raio de curvatura é representado por ρε. Esta é a base para o cálculo preciso da dimensão da chapa desenrolada. Quando a deformação é pequena, ρσ = ρε = r + t/2, ou seja, a camada neutra de tensão e a camada neutra de deformação se sobrepõem, e no meio da espessura da chapa, quando a deformação é grande, a camada neutra de tensão e a camada neutra de deformação se opõem. O deslocamento interno e o deslocamento da camada neutra de tensão são maiores que o deslocamento da camada neutra de deformação, ou seja, ρε>ρσ. Na produção de chapas enroladas, a seguinte fórmula empírica pode ser usada para determinar a posição da camada neutra de deformação:
ρε=r+xt (7-1)
Na fórmula: ρε——raio de curvatura da camada neutra de deformação, mm; r——raio do círculo de involução, mm; x——coeficiente relacionado ao grau de deformação, considere x=0,33; t——espessura do material, mm.
