Grundprinzipien und Logik
Dieser Prozess nutzt den mechanischen Druck, der durch rotierende Walzen erzeugt wird, in Verbindung mit den plastischen Verformungseigenschaften des Materials, um das Material durch eine Reihe von Walzdurchgängen schrittweise in eine voreingestellte Form zu bringen. Konkret lässt sich der Prozess in die folgenden Phasen unterteilen:
Kraftübertragung: Ein Motor treibt die Rollen zum Drehen an; Wenn das Material in den Spalt zwischen den Walzen eintritt, wird es sowohl radialen Druckkräften als auch Reibungskräften ausgesetzt.
Plastische Verformung: Unter Druck übersteigt die Spannung des Materials seine Streckgrenze, was zu einer irreversiblen Formänderung führt.
Kontinuierliche Formung: Das Material wird kontinuierlich vorwärts transportiert, während sich die Walzen drehen; Durch die sequentielle Bearbeitung durch mehrere Walzensätze wird schließlich das gewünschte Querschnittsprofil erreicht.
Wichtige operative Elemente
Rollensystem: Der Kern der Form- und Druckkontrolle
Rollendesign:
Die Oberflächen der Rollen sind mit speziellen konvexen und konkaven Rillen versehen, um dem angestrebten Querschnittsprofil zu entsprechen (bei der Herstellung von C--Kanalstahl müssen die Rollenkonturen beispielsweise genau dem erforderlichen Kanalprofil entsprechen). Mehrere Rollensätze sind nach dem Prinzip der „progressiven Umformung“ angeordnet. - Frühere Rollen führen die anfängliche Biegung durch, während nachfolgende Rollen die Abmessungen und Winkel schrittweise verfeinern, um die endgültige Form zu erreichen.
Druckeinstellung:
Zur Einstellung des Spalts zwischen den Walzen werden hydraulische oder mechanische Mechanismen eingesetzt, wodurch die Größe des ausgeübten Drucks gesteuert wird. Unzureichender Druck führt zu einer unvollständigen Umformung, während zu hoher Druck zu Materialrissen oder beschleunigtem Walzenverschleiß führen kann.
Materialzufuhr- und Übertragungssystem
Fütterungsmethode:
Das Material (z. B. Stahlbänder, Aluminiumbleche) wird über eine Zuführeinrichtung (z. B. Rollenbahn oder Förderband) mit konstanter Geschwindigkeit dem Walzenspalt zugeführt. Die Vorschubgeschwindigkeit muss mit der Rotationsgeschwindigkeit der Walzen synchronisiert werden (normalerweise im Bereich von 0,5 bis 10 Metern pro Minute, je nach Materialstärke und Umformkomplexität angepasst).
Kraftübertragung:
Ein Motor treibt die Walzen über Komponenten wie Untersetzungsgetriebe und Getriebe an und sorgt so für eine stabile Rotationsgeschwindigkeit (mit einer Toleranz von weniger als oder gleich 1 %), um Maßabweichungen im geformten Produkt aufgrund von Geschwindigkeitsschwankungen zu verhindern.
Führungs- und Positionierungsgeräte Einlassführung:
Am Einlass werden ausgestellte Leitbleche oder verstellbare Leitwalzen eingesetzt, um sicherzustellen, dass das Material präzise in die Mitte des Walzenspalts gelangt und so Schräglagen oder Verwerfungen verhindert werden.
Beitrag-Positionierung bilden:
Um zu verhindern, dass sich das geformte Profil durch Spannungsabbau verformt, werden am Auslaufende Stützrollen oder Richtvorrichtungen installiert.
Schritt-für-Analyse des Umformprozesses
Am Beispiel der C--Profilstahlumformung kann der Arbeitsablauf in vier Phasen unterteilt werden:
Erste Fütterungsphase
Flaches Blattmaterial wird durch einen Zuführmechanismus dem ersten Rollensatz zugeführt, der einen ersten Druck ausübt, um den Vorbiegewinkel für die Seitenflansche festzulegen (z. B. 15–30 Grad).
Progressive Formungsphase
Das Material durchläuft nacheinander die Rollensätze 2 bis 8 (abhängig von der erforderlichen Präzision); Jeder Rollensatz erhöht den Flanschwinkel schrittweise (z. B. um 10–15 Grad pro Durchgang) und steuert gleichzeitig die Höhe und Ebenheit der Bahn (des zentralen vertikalen Abschnitts).
Endbearbeitungs- und Dimensionierungsphase
Der letzte Walzensatz übt eine Präzisionspresse auf den Querschnitt aus, korrigiert alle Winkelfehler (auf weniger als oder gleich 1 Grad genau), stellt die Rechtwinkligkeit der Flansche relativ zur Bahn sicher und beseitigt gleichzeitig kleinste Oberflächenfalten.
Schneid- und Entladephase
Das geformte Langprofil wird mit einer fliegenden Schere oder Sägevorrichtung auf die vorgegebene Länge zugeschnitten und anschließend über ein Förderband abtransportiert, wodurch die Produktion des fertigen Produkts abgeschlossen ist.
Erweiterte Anwendung der Prinzipien: CNC-Rollformtechnologie
Moderne Rollformmaschinen integrieren Computer Numerical Control (CNC)-Systeme, um die Präzision des Formprozesses durch die folgenden Methoden zu verbessern:
Echtzeit-Parameteranpassung: Sensoren überwachen kontinuierlich die Materialdicke und die Temperatur in Echtzeit, sodass das CNC-System den Rollenabstand und den Rollendruck automatisch feinabstimmen kann.
Mehrachsige koordinierte Steuerung: Bei komplexen Querschnitten (z. B. variablen Profilen) treiben Servomotoren mehrere Rollensätze so an, dass sie koordiniert arbeiten und so eine dreidimensionale Formgebung ermöglichen.
Virtuelle Simulation und Vor{0}}-Visualisierung: Mithilfe von CAD/CAM-Software wird der gesamte Umformprozess simuliert. Dies ermöglicht die Vor{1}Optimierung von Walzenanordnungen und Prozessparametern, was dazu beiträgt, den mit physischen Probeläufen verbundenen Materialabfall zu minimieren.
