Ris. 1. Under valscykeln för det vertikala valsmatningssystemet "böjs" framkanten framför bockningsvalsarna. Den nyklippta bakkanten skjuts sedan över framkanten, placeras och svetsas för att bilda det rullade skalet.
Alla som arbetar inom metalltillverkningsindustrin är sannolikt bekanta med valsverk, oavsett om de är pre-nip-kvarnar, dubbelnip tre-valsverk, tre-vals geometriska translations-kvarnar eller fyra-valsverk. Var och en av dem har sina begränsningar och fördelar, men de har en sak gemensamt: de rullar ark och plåtar i horisontellt läge.
En mindre känd metod innefattar rullning i vertikal riktning. Liksom andra metoder har vertikal rullning sina begränsningar och fördelar. Dessa styrkor löser nästan alltid minst ett av två problem. En av dem är effekten av gravitationen på arbetsstycket under rullningsprocessen, och den andra är ineffektiviteten av materialbearbetning. Förbättringar kan både förbättra arbetsflödet och i slutändan öka tillverkarens konkurrenskraft.
Vertikal rullningsteknik är inte ny. Dess rötter kan spåras tillbaka till flera anpassade system skapade på 1970-talet. På 1990-talet erbjöd vissa maskintillverkare vertikala valsverk som en standardproduktlinje. Denna teknik har antagits av olika industrier, särskilt inom tankbyggnadsområdet.
Vanliga tankar och behållare som ofta produceras vertikalt inkluderar de som används inom livsmedels-, mejeri-, vin-, bryggeri- och läkemedelsindustrin; API oljelagringstankar; svetsade vattentankar för jordbruk eller vattenförvaring. Vertikala rullar minskar materialhanteringen avsevärt, ger ofta bättre bockkvalitet och hanterar nästa steg av montering, uppriktning och svetsning mer effektivt.
En annan fördel visas där materialets lagringskapacitet är begränsad. Vertikal förvaring av plattor eller plattor kräver mindre utrymme än att lagra plattor eller plattor på en plan yta.
Tänk på en butik där tankkroppar med stor diameter (eller "lager") rullas på horisontella rullar. Efter rullning utför operatörer punktsvetsning, sänker sidoramarna och förlänger det rullade skalet. Eftersom det tunna skalet sjunker av sin egen vikt måste det förstärkas med förstyvningar eller stabilisatorer eller roteras till vertikalt läge.
En så stor mängd operationer – att mata plankor från horisontella till horisontella rullar bara för att ta av dem efter rullning och luta dem för stapling – kan skapa alla möjliga produktionsproblem. Tack vare vertikal rullning eliminerar butiken all mellanbehandling. Plåtar eller skivor matas vertikalt och rullas, säkras och lyfts sedan vertikalt för nästa operation. Vid hävning motstår inte tankskrovet gravitationen, så det böjer sig inte under sin egen vikt.
Viss vertikal rullning förekommer på maskiner med fyra valsar, särskilt för mindre tankar (vanligtvis mindre än 8 fot i diameter) som kommer att transporteras nedströms och bearbetas vertikalt. Systemet med 4 rullar tillåter omrullning för att eliminera oböjda platta (där rullarna greppar plåten), vilket är mer märkbart på kärnor med liten diameter.
I de flesta fall utförs den vertikala rullningen av tankar på trevalsmaskiner med dubbel klämgeometri, matad från metallplattor eller direkt från spolar (denna metod blir allt vanligare). I dessa inställningar använder operatören en radiemätare eller mall för att mäta stängslets radie. De justerar bockningsrullarna när de vidrör banans framkant, och sedan igen när banan fortsätter att matas. När spolen fortsätter att gå in i sitt hårt lindade inre, ökar återfjädringen av materialet och operatören flyttar spolen för att orsaka mer böjning för att kompensera.
Elasticiteten beror på materialets egenskaper och typen av spole. Spolens innerdiameter (ID) är viktig. Allt annat lika är spolen 20 tum. ID:t är lindat tätare och har mer studs än samma spole lindad upp till 26 tum. IDENTIFIERARE.
Figur 2. Vertikal rullning har blivit en integrerad del av många tankfältinstallationer. När man använder en kran börjar processen oftast på översta våningen och jobbar sig ner. Lägg märke till den enda vertikala sömmen på det översta lagret.
Observera dock att rullning i vertikala tråg skiljer sig mycket från att rulla tjock plåt på horisontella rullar. I det senare fallet arbetar operatörerna flitigt för att se till att plåtens kanter matchar exakt i slutet av valscykeln. Tjocka plåtar rullade till smala diametrar är mindre omarbetbara.
Vid formning av burkskal med rullmatade vertikala rullar kan operatören inte sammanföra kanterna i slutet av rullningscykeln eftersom plåten naturligtvis kommer direkt från rullen. Under rullningsprocessen har plåten en framkant, men kommer inte att ha en bakkant förrän den skärs från rullen. I fallet med dessa system rullas rullen till en hel cirkel innan rullen faktiskt böjs och skärs sedan efter att den är färdig (se figur 1). Den nyklippta bakkanten skjuts sedan över framkanten, placeras och svetsas sedan till ett rullat skal.
Förböjningen och omvalsningen i de flesta rullmatade maskiner är ineffektiv, vilket innebär att de ofta har avbrott vid fram- och bakkanten (liknande oböjda platta i icke rullmatade valsningar). Dessa delar återvinns vanligtvis. Men många företag ser skrot som ett litet pris att betala för all materialhanteringseffektivitet som vertikala rullar ger dem.
Vissa företag vill dock få ut det mesta av materialet de har, så de väljer inbyggda rullsystem. De liknar fyrrullsriktarna på rullhanteringslinor, bara vända upp och ner. Vanliga konfigurationer inkluderar 7-rullar och 12-rullar plattångar som använder en kombination av upptagnings-, uträtnings- och bockningsrullar. Riktningsmaskinen minimerar inte bara bortfallet av varje defekt hylsa, utan ökar också systemets flexibilitet, dvs systemet kan producera inte bara rullade delar, utan även plattor.
Nivelleringstekniken kan inte återskapa resultaten av de avvägningssystem som vanligtvis används i servicecenter, men den kan producera material som är tillräckligt platt för att skäras med laser eller plasma. Detta innebär att tillverkare kan använda spolar för både vertikal valsning och slitsning.
Föreställ dig att en operatör som rullar ett hölje för en del av en burk får en order om att skicka grov metall till ett plasmaskärbord. Efter att han rullat ihop lådorna och skickat dem nedströms satte han upp systemet så att riktningsmaskinerna inte matades direkt in i de vertikala strängarna. Istället matar utjämnaren ett plant material som kan skäras i längd, vilket skapar en plasmaskärplatta.
Efter att ha kapat en sats ämnen, konfigurerar operatören om systemet för att återuppta rullningen av ärmarna. Och eftersom den rullar horisontellt material är materialvariabilitet (inklusive olika nivåer av elasticitet) inget problem.
Inom de flesta områden av industri- och strukturtillverkning vill tillverkare öka antalet fabriksgolv för att förenkla tillverkning och montering på plats. Denna regel gäller dock inte när det gäller tillverkning av stora lagringstankar och liknande stora konstruktioner, främst för att sådant arbete innebär otroliga svårigheter att hantera material.
Den rullmatade vertikala strängen som används på plats förenklar materialhanteringen och optimerar hela tanktillverkningsprocessen (se fig. 2). Det är mycket lättare att transportera metallrullar till arbetsplatsen än att rulla en serie enorma profiler i verkstaden. Dessutom innebär valsning på plats att även tankar med största diameter kan tillverkas med bara en vertikal svets.
Att ha en equalizer på plats ger mer flexibilitet för driften på platsen. Det är ett vanligt val för tanktillverkning på plats, där den extra funktionaliteten gör det möjligt för tillverkare att använda rätade spolar för att tillverka tankdäck eller tankbottnar på plats, vilket eliminerar transport mellan butik och byggarbetsplats.
Ris. 3. Några vertikala rullar integrerade i tankproduktionssystemet på plats. Domkraften lyfter den tidigare upprullade banan utan användning av kran.
Vissa operationer på plats integrerar vertikala strängar i ett större system, inklusive skär- och svetsenheter i kombination med unika domkrafter, vilket eliminerar behovet av kranar på plats (se figur 3).
Hela reservoaren är byggd uppifrån och ner, men processen börjar från början. Så här fungerar det: Rullen eller arket matas genom vertikala rullar bara några centimeter från där tankväggen ska vara. Väggen matas sedan in i styrningar som bär plåten när den passerar runt hela tankens omkrets. Den vertikala rullen stoppas, ändarna skärs av, sticks och en enda vertikal söm svetsas. Sedan svetsas elementen i revbenen till skalet. Därefter höjer domen det hoprullade skalet. Upprepa processen för nästa tårta nedan.
Omkretssvetsar gjordes mellan de två valsade sektionerna, och sedan tillverkades tanktaket på plats - även om strukturen förblev nära marken, tillverkades bara de två översta skalen. När taket är klart lyfter domkrafter hela strukturen som förberedelse för nästa skal, och processen fortsätter – allt utan kran.
När driften når sin lägsta nivå kommer plattor in i bilden. Vissa fälttanktillverkare använder plattor som är 3/8 till 1 tum tjocka, och i vissa fall till och med tyngre. Naturligtvis levereras plåtarna inte i rullar och är begränsade i längd, så dessa nedre sektioner kommer att ha flera vertikala svetsar som förbinder sektionerna av den rullade plåten. Hur som helst, med hjälp av vertikala maskiner på plats, kan plattorna lossas på en gång och rullas på plats för direkt användning i tankkonstruktion.
Detta tankbyggnadssystem är ett exempel på materialhanteringseffektivitet som uppnås (åtminstone delvis) genom vertikal valsning. Naturligtvis, som alla andra metoder, är vertikal rullning inte lämplig för alla applikationer. Dess tillämpbarhet beror på bearbetningseffektiviteten den skapar.
Antag att en tillverkare installerar en vertikal sträng utan matning för en mängd olika applikationer, varav de flesta är höljen med liten diameter som kräver förböjning (böja arbetsstyckets främre och bakre kanter för att minimera oböjda plana ytor). Dessa arbeten är teoretiskt möjliga på vertikala valsar, men förböjning i vertikal riktning är mycket svårare. I de flesta fall är vertikal valsning av stora kvantiteter, som kräver förböjning, ineffektiv.
Förutom materialhanteringsproblem har tillverkare integrerat vertikal rullning för att undvika gravitation (igen, för att undvika att böja stora skal utan stöd). Men om operationen endast innefattar valsning av en plåt som är tillräckligt stark för att behålla sin form under hela rullningsprocessen, är det ingen idé att rulla plåten vertikalt.
Asymmetriska jobb (ovaler och andra ovanliga former) formas vanligtvis bäst på horisontella strängar, med toppstöd om så önskas. I dessa fall förhindrar stöden inte bara hängning på grund av gravitationen, de styr arbetsstycket under rullningscykeln och hjälper till att bibehålla arbetsstyckets asymmetriska form. Komplexiteten i att manipulera sådant arbete vertikalt kan förneka alla fördelar med vertikal rullning.
Samma idé gäller för konrullning. Roterande koner är beroende av friktion mellan valsar och tryckskillnad från ena änden av valsen till den andra. Rulla konen vertikalt och gravitationen kommer att öka komplexiteten. Det kan finnas undantag, men för alla ändamål är en vertikalt rullande kon opraktisk.
Användningen av en trevalsmaskin med translationsgeometri i vertikalt läge är också vanligtvis opraktisk. I dessa maskiner rör sig de två nedre rullarna sida till sida i båda riktningarna, medan den övre rullen är justerbar upp och ner. Dessa justeringar gör att maskinerna kan böja komplexa geometrier och rulla material av olika tjocklekar. I de flesta fall ökar inte dessa fördelar genom vertikal rullning.
Vid val av plåtrullar är det viktigt att göra en noggrann och grundlig forskning och ta hänsyn till maskinens avsedda produktionsanvändning. Vertikala strängar har mer begränsad funktionalitet än traditionella horisontella strängar, men erbjuder viktiga fördelar när det kommer till korrekt applicering.
Vertikala plåtvalsmaskiner har i allmänhet mer grundläggande design, prestanda och designegenskaper än horisontella plåtvalsmaskiner. Dessutom är rullarna ofta för stora för applikationen, vilket eliminerar behovet av att inkludera kronan (och trum- eller timglaseffekten som uppstår i arbetsstycket när kronan inte är korrekt justerad för jobbet som utförs). När de används i kombination med avrullare bildar de tunt material för hela verkstadstankar, vanligtvis upp till 21'6 tum i diameter. Det översta lagret på en fältinstallerad tank med mycket större diameter kan bara ha en vertikal svets i stället för tre eller flera plattor.
Återigen, den största fördelen med vertikal rullning är i situationer där tanken eller fartyget måste byggas upprätt på grund av gravitationens inverkan på tunnare material (upp till 1/4″ eller 5/16″ till exempel). Horisontell produktion kommer att kräva användning av förstärkningsringar eller stabiliseringsringar för att fixera de rullade delarnas runda form.
Den verkliga fördelen med vertikala valsar ligger i effektiviteten av materialhantering. Ju mindre manipulation du behöver göra med kroppen, desto mindre sannolikt är det att den skadas och omarbetas. Tänk på den höga efterfrågan på tankar av rostfritt stål inom läkemedelsindustrin, som är livligare än någonsin. Grov hantering kan leda till kosmetiska problem eller ännu värre, skador på passiveringsskiktet och produktkontamination. Vertikala rullar arbetar tillsammans med skär-, svets- och efterbehandlingssystem för att minska risken för manipulation och kontaminering. När detta händer kan producenterna dra nytta av det.
FABRICATOR är Nordamerikas ledande magasin för ståltillverkning och formning. Tidningen publicerar nyheter, tekniska artiklar och framgångshistorier som gör det möjligt för tillverkare att göra sitt jobb mer effektivt. FABRICATOR har varit i branschen sedan 1970.
Fullständig digital tillgång till FABRICATOR är nu tillgänglig, vilket ger enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Fullständig digital tillgång till The Tube & Pipe Journal är nu tillgänglig, vilket ger enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Full tillgång till The Fabricator en Españols digitala utgåva är nu tillgänglig, vilket ger enkel tillgång till värdefulla industriresurser.
Jordan Yost, grundare och ägare av Precision Tube Laser i Las Vegas, går med oss för att prata om hans...
Posttid: maj-07-2023