Rolvormen is een proces waarbij metalen platen op mechanische wijze in specifieke vormen worden gebracht. Gangbare toepassingen zijn de productie van ronde en conische onderdelen. Het potentieel van de rolvormingstechnologie gaat echter veel verder - door een nauwkeurig mechanisch ontwerp en procesoptimalisatie kunnen ook hoekige metalen structuren zoals rechthoekige en vierkante componenten efficiënt geproduceerd worden.
Moderne rolvormapparatuur is nu geïntegreerd met bombeersystemen, intelligente software en uiterst nauwkeurige besturingen, waardoor de vormnauwkeurigheid op millimeter- of zelfs micrometerniveau ligt en een stabiele en consistente productkwaliteit wordt gegarandeerd.
Dit flexibele en multifunctionele plaatbewerkingssysteem is uitgegroeid tot een van de belangrijkste onderdelen van de moderne productie. Van metalen behuizingen voor huishoudtoestellen tot precisiecomponenten voor de ruimtevaart, rolvormingstechnologie wordt op grote schaal gebruikt in verschillende productiescenario's, dankzij de efficiëntie, precisie en hoge mate van maatwerk.
Ondanks de complexiteit en diversiteit van plaatbuigtechnieken, volgt rolvormen (in deze context specifiek verwijzend naar het plaatrolproces) altijd een unieke omvormlogica. Dit artikel richt zich op de principes en toepassingen van de rolvormtechnologie.
Het werk principe van broodje die machine vormen
Rolvormingstechnologie gebruikt specifieke mechanische apparaten en processtromen om metalen platen geleidelijk in vooraf ingestelde geometrische vormen te buigen. Veel voorkomende producten zijn ronde (O-vormig), gegroefde (U-vormig) en schuine (hoekige) constructiedelen. Het belangrijkste werkingsprincipe is het gebruik van de relatieve beweging tussen rollen om een controleerbare buigkracht op het materiaal uit te oefenen om plastische vervorming te veroorzaken.
Traditionele plaatwalsmachines zijn meestal uitgerust met een boven- en onderrol als basisstructuur. De bovenste rol is verantwoordelijk voor de klem- en positioneerfunctie, fixeert het materiaal door middel van druk en zorgt voor stabiel transport; de onderste rol wordt gebruikt als actieve aandrijfeenheid om koppel te genereren door middel van een roterende beweging om het materiaal continu langs het walsoppervlak te laten buigen. Met de evolutie van de technologie hebben moderne plaatwalsmachines een verscheidenheid aan configuraties ontwikkeld met twee rollen, drie rollen en zelfs vier rollen, en hun mechanische structuur en bewegingslogica zijn ook geoptimaliseerd om te voldoen aan de behoeften van verschillende materiaaldiktes, buigradiussen en productie-efficiëntie.
Tijdens het vervormingsproces moet de metalen plaat meerdere cycli van buigen tussen de walsen ondergaan tot de gewenste vorm is bereikt. Voor complexe details (zoals randafrondingen) of speciale buigvereisten zijn meestal aanvullende processen of speciale apparatuur nodig voor aanvullende bewerkingen. De maatnauwkeurigheid en vormstabiliteit van het eindproduct worden beïnvloed door meerdere factoren, waaronder materiaaleigenschappen (zoals elasticiteitsmodulus, rekgrens), plaatdikte, walsspleet en drukverdeling, enzovoort, die dynamisch moeten worden aangepast door middel van nauwkeurige berekeningen en real-time monitoring.
Deze technologie is een belangrijke verwerkingsmethode geworden in de autofabricage, staalconstructiebouw, scheepsbouw, enz. vanwege de hoge efficiëntie, flexibiliteit en kostenvoordelen, en heeft aanzienlijke economische voordelen laten zien bij productie op grote schaal.
Systeem rolbuigmachine
Rolbuigmachines kunnen voornamelijk worden ingedeeld in mechanische en hydraulische types op basis van hun aandrijfmethoden. Voor meer informatie over de classificatie van rolbuigmachines op basis van constructief ontwerp (zoals het aantal rollen), kun je ons vorige gespecialiseerde artikel raadplegen.
Mechanische rolbuigmachine met drie rollen
Mechanische rolbuigmachines met drie rollen kunnen worden onderverdeeld in symmetrische en asymmetrische types op basis van de rolopstelling.
Symmetrisch ontwerp:
Twee parallelle rollen zijn onderaan geplaatst, met een derde rol verticaal en centraal erboven. De onderste rollen leveren de belangrijkste aandrijfkracht door te roteren, waardoor het materiaal continu tussen de rollen door wordt gebogen. Dit is geschikt voor het vormen van conventionele cilindrische of conische werkstukken.Asymmetrisch ontwerp:
De bovenste rol is de belangrijkste aandrijfrol en staat verticaal in het midden. Daaronder bevindt zich een parallelle rol en de derde rol is zijdelings verschoven. De zijwals speelt een belangrijke rol in de voorbuigfase en zorgt voor het nauwkeurig buigen van de plaatranden, waarvoor meestal hulpapparaten nodig zijn om vergelijkbare resultaten te bereiken in symmetrische ontwerpen.
Hydraulische rolbuigmachine
De bovenste rol van hydraulische rolbuigmachines heeft de vorm van een trommel en maakt gebruik van een hydraulisch systeem om verticaal op te tillen. Dit kenmerk verbetert het aanpassingsvermogen van de machine aan verschillende materiaaldiktes aanzienlijk en garandeert de rechtheid van de randen van het materiaal. De flexibiliteit van hydraulische aandrijving en afstelling maakt de machine voordeliger voor het verwerken van complexe vormen of hoge precisievereisten.
Beide soorten rolbuigmachines hebben hun respectieve voordelen in verschillende toepassingen: mechanische rolbuigmachines staan bekend om hun eenvoudige structuur en gemakkelijk onderhoud, waardoor ze geschikt zijn voor grootschalige gestandaardiseerde productie; hydraulische rolbuigmachines, met een hoge nauwkeurigheidscontrole en flexibiliteit, zijn meer geschikt voor verwerking op maat of industrieën die hoge eisen stellen aan de oppervlaktekwaliteit.
Procesverschillen tussen koud buigen en warm buigen
Op het gebied van plaatbuigen zijn er verschillende buigprocessen waaruit je kunt kiezen. Maar voordat je een specifiek walsplan voor een werkstuk opstelt, is het essentieel om eerst een onderscheid te maken tussen de twee kernprocédés: warmbuigen en koudbuigen.
Koud buigproces
Koudbuigen verwijst naar het directe buigproces zonder het materiaal voor te verwarmen. De belangrijkste voordelen van koud buigen zijn de hoge verwerkingsefficiëntie (geen opwarm-/koelcycli nodig) en lage kosten (geen energieverbruik of oxidatieverlies), waardoor het bijzonder geschikt is voor het regelmatig vervormen van dunne en middeldikke platen. Door de beperkte plasticiteit van het materiaal bij kamertemperatuur vereist koud buigen echter een hoge stijfheid van de apparatuur en een hoge vormnauwkeurigheid, en het is moeilijk om materialen met een hoge sterkte of werkstukken met een complexe doorsnede te verwerken. Als u van plan bent een rolbuigmachine aan te schaffen, moet u de toepasbaarheid van het koudbuigproces uitgebreid evalueren op basis van de grootte van de productpartij, materiaaleigenschappen en nauwkeurigheidseisen.
Warm buigproces
Bij warm buigen wordt het werkstuk plaatselijk verwarmd tot boven de herkristallisatietemperatuur, waardoor de plasticiteit van het materiaal aanzienlijk wordt verhoogd, de vervormingsweerstand wordt verminderd en de maatnauwkeurigheid wordt verbeterd. De technische voordelen van warmbuigen zijn onder andere:
Hoge precisie vervormen: Met warm buigen kunnen complexe doorsnedevormen en werkstukken met een grote krommingsstraal stabiel worden verwerkt.
Brede materiaalcompatibiliteit: Vooral geschikt voor materialen die moeilijk te vormen zijn door koud buigen, zoals staal met hoge sterkte, titaniumlegeringen en andere.
Potentiële energiebesparing: Vergeleken met koud buigen kan warm buigen het benodigde vermogen van de aandrijfsystemen van de apparatuur verminderen. Het is echter belangrijk op te merken dat bij warm buigen de opwarmtemperatuur, de wachttijd en de afkoelsnelheid nauwkeurig moeten worden geregeld om te voorkomen dat de prestaties van het materiaal afnemen of het oppervlak oxideert.
Warm buigproces (hybride proces)
Warm buigen is een compromis tussen koud buigen en warm buigen. Het werkstuk wordt verwarmd tot een gemiddelde temperatuur (meestal onder de herkristallisatietemperatuur), wat de vormweerstand vermindert en tegelijkertijd de warmte-beïnvloede zone minimaliseert. De voordelen van warm buigen zijn onder andere:
Betere vervormbaarheid: Vermindert terugvering en verbetert de maatvastheid.
Verminderde interne stress: Vergeleken met koud buigen worden de resterende interne spanningen in het materiaal aanzienlijk verminderd.
Matige uitrustingskosten: Vereist geen volledige omgeving op hoge temperatuur, waardoor de apparatuur minder hittebestendig is. Bij warm buigen moet het energieverbruik voor verwarming echter worden afgewogen tegen de efficiëntie van het vervormen en kunnen er lokale prestatieverschillen optreden door temperatuurgradiënten.
Aanbevelingen voor selectie
Koud buigen: Geschikt voor dunne platen, serieproductie en werkstukken met lagere precisievereisten.
Warm buigen: Het beste voor materialen met een hoge toegevoegde waarde, complexe doorsneden of moeilijk te bewerken materialen.
Warm buigen: Ideaal voor scenario's waarbij hoge maatnauwkeurigheid en materiaalprestaties vereist zijn.
Het wordt aanbevolen om de haalbaarheid van het proces uitgebreid te evalueren op basis van het specifieke werkstukmateriaal, de vorm van de dwarsdoorsnede, de productiebatch en het kostenbudget, in combinatie met de technische ondersteuningsmogelijkheden van de leverancier van de apparatuur.
Analyse van voorbuigproces
Bij de verwerking van metalen platen wordt de buigdruk alleen uitgeoefend op het contactgebied van de rollen, wat betekent dat het grootste deel van de "effectieve lengte" van het materiaal geen vervorming ondergaat. Het niet-vervormde deel wordt de "rechte rand" genoemd. De aanwezigheid van een rechte rand kan de volgende problemen veroorzaken:
Krimp en vervorming: De rechte rand is gevoelig voor terugveren of kromtrekken tijdens de daaropvolgende bewerking, wat de nauwkeurigheid van het werkstuk beïnvloedt.
Materiaal Afval: De rechte rand kan niet effectief worden benut, waardoor er meer materiaal wordt verspild.
Voorbuigen, als een belangrijk voorbereidend proces, kan de risico's van krimp en vervorming tijdens de daaropvolgende verwerking aanzienlijk verminderen door de rechte rand vooraf plaatselijk plastisch te vervormen. Het kernprincipe is om de mate van voorvervorming te controleren en een overgangszone te creëren tussen het buiggebied en het rechte randgebied, waardoor de spanningsverdeling in evenwicht wordt gebracht.
Theoretische basis van het voorbuigproces
Voorbuigparameters (zoals voorbuighoek en druk) moeten nauwkeurig berekend worden op basis van het buigtype (symmetrisch/unsymmetrisch) en de plaatdikte.
Symmetrisch buigen: De lengte van de richtkant is meestal positief gecorreleerd met de plaatdikte en de voorbuighoeveelheid wordt bepaald door formuleafleiding of empirische waarden.
Onsymmetrisch buigen: Als gevolg van ongelijke krachten is het rechthoekige gebied gevoelig voor verplaatsing en moeten de voorbuigparameters worden berekend door de laterale krachten te compenseren.
Implementatiemethoden van het pre-buigproces
Op basis van de procesvereisten kan de operator kiezen uit de volgende technische oplossingen:
Buigen: Er wordt verticale druk uitgeoefend op de rechte rand met behulp van een mechanische pers om lokale plastische vervorming te bereiken.
Sjabloonrol buigen: Aangepaste mallen in combinatie met rollen worden gebruikt om de rechte rand progressief te buigen.
Segmentrol buigen: Een gesegmenteerde rolstructuur wordt gebruikt om druk uit te oefenen in secties om de rechte rand voor te buigen.
Bufferblok Hydraulisch buigen: Hydraulische bufferapparaten gebruiken om regelbare vloeistofdruk op de rechte rand uit te oefenen, geschikt voor zeer nauwkeurige verwerking.
Belangrijkste controlepunten van het pre-buigproces
Tijdens het walsproces moet het werkstuk nauwkeurig worden gecentreerd om de volgende problemen te voorkomen:
Draaien: Verkeerde uitlijning van het werkstuk kan leiden tot vervorming van de dwarsdoorsnede, wat de assemblagenauwkeurigheid beïnvloedt.
Afwijking: Ongelijke zijwaartse krachten kunnen schommelingen veroorzaken in de buigradius.
Methoden voor besturingscentrering:
Zijwaartse centreerrol: Dynamisch aanpassen van de positie van het werkstuk met behulp van zijrollen.
Groeven aan de zijkant: Geleidingsgroeven frezen op het zijwalsoppervlak om zijdelingse beweging van het werkstuk te beperken.
Schuin centreren: Door gebruik te maken van schuine rollen helpt de zwaartekracht het werkstuk te centreren.
Het voorbuigproces optimaliseert de spanningsverdeling in het rechte randgebied, waardoor de vormnauwkeurigheid en het materiaalgebruik van metalen platen aanzienlijk verbeteren. In praktische toepassingen is het noodzakelijk om de voorbuigmethode en parameterbesturingsstrategieën uitgebreid te selecteren op basis van de structuur van het werkstuk, de materiaaleigenschappen en de mogelijkheden van de apparatuur om efficiënte en stabiele verwerkingsresultaten te verkrijgen.
