Ris. 1. Under rullesyklusen til det vertikale valsematingssystemet "bøyer" forkanten seg foran bøyevalsene. Den nykuttede bakkanten skyves deretter over forkanten, plasseres og sveises for å danne det rullede skallet.
Alle som jobber i metallindustrien er sannsynligvis kjent med valseverk, enten de er pre-nip-møller, dobbeltnip-tre-valser, tre-valser geometriske translasjonsmøller eller fire-valser. Hver av dem har sine begrensninger og fordeler, men de har en ting til felles: de ruller ark og plater i horisontal posisjon.
En mindre kjent metode involverer rulling i vertikal retning. Som andre metoder har vertikal rulling sine begrensninger og fordeler. Disse styrkene løser nesten alltid minst ett av to problemer. En av dem er effekten av tyngdekraften på arbeidsstykket under rulleprosessen, og den andre er ineffektiviteten til materialbehandling. Forbedringer kan både forbedre arbeidsflyten og til slutt øke konkurranseevnen til produsenten.
Vertikal rullende teknologi er ikke ny. Dens røtter kan spores tilbake til flere tilpassede systemer opprettet på 1970-tallet. På 1990-tallet tilbød noen maskinbyggere vertikale valseverk som en standard produktlinje. Denne teknologien har blitt tatt i bruk av ulike bransjer, spesielt innen tankbygging.
Vanlige tanker og beholdere som ofte produseres vertikalt inkluderer de som brukes i mat-, meieri-, vin-, bryggeri- og farmasøytisk industri; API oljelagringstanker; sveisede vanntanker for landbruk eller vannlagring. Vertikale ruller reduserer materialhåndteringen betydelig, gir ofte bedre bøyekvalitet og håndterer mer effektivt neste trinn med montering, justering og sveising.
En annen fordel vises der lagringskapasiteten til materialet er begrenset. Vertikal lagring av plater eller plater krever mindre plass enn lagring av plater eller plater på en flat overflate.
Tenk på en butikk der tankkropper med stor diameter (eller "lag") rulles på horisontale ruller. Etter rulling utfører operatører punktsveising, senker siderammene og forlenger det rullede skallet. Siden det tynne skallet henger under sin egen vekt, må det forsterkes med stivere eller stabilisatorer eller roteres til vertikal posisjon.
Et så stort volum av operasjoner – å mate planker fra horisontale til horisontale ruller bare for å ta dem av etter rulling og vippe dem for stabling – kan skape alle slags produksjonsproblemer. Takket være vertikal rulling eliminerer butikken all mellombehandling. Plater eller plater mates vertikalt og rulles, festes og løftes deretter vertikalt for neste operasjon. Ved heving motstår ikke tankskroget tyngdekraften, så det bøyer seg ikke under sin egen vekt.
Noe vertikal rulling skjer på maskiner med fire ruller, spesielt for mindre tanker (vanligvis mindre enn 8 fot i diameter) som vil bli sendt nedstrøms og behandlet vertikalt. Systemet med 4 ruller tillater omrulling for å eliminere ubøyde flater (der rullene griper arket), noe som er mer merkbart på kjerner med liten diameter.
I de fleste tilfeller utføres vertikal rulling av tanker på tre-rullemaskiner med dobbel klemgeometri, matet fra metallplater eller direkte fra spoler (denne metoden blir mer vanlig). I disse oppsettene bruker operatøren en radiusmåler eller mal for å måle gjerdets radius. De justerer bøyevalsene når de berører forkanten av banen, og deretter igjen når banen fortsetter å mate. Når spolen fortsetter å gå inn i det tett viklede indre, øker tilbakefjæringen av materialet og operatøren beveger spolen for å forårsake mer bøying for å kompensere.
Elastisiteten avhenger av materialets egenskaper og type spole. Den indre diameteren (ID) til spolen er viktig. Ellers er spolen 20 tommer. ID-en er viklet tettere og har mer sprett enn den samme spolen viklet opp til 26 tommer. IDENTIFIKASJON.
Figur 2. Vertikal rulling har blitt en integrert del av mange tankfeltinstallasjoner. Ved bruk av kran starter prosessen vanligvis i toppetasjen og jobber seg nedover. Legg merke til den eneste vertikale sømmen på det øverste laget.
Vær imidlertid oppmerksom på at rulling i vertikale kummer er veldig forskjellig fra rulling av tykk plate på horisontale ruller. I det siste tilfellet jobber operatørene iherdig for å sikre at kantene på arket passer nøyaktig på slutten av rullesyklusen. Tykke ark rullet til smale diametre er mindre bearbeidbare.
Ved forming av boksskall med rullematede vertikale ruller kan ikke operatøren bringe kantene sammen på slutten av rullesyklusen, fordi arket selvfølgelig kommer direkte fra rullen. Under valseprosessen har arket en forkant, men vil ikke ha en bakkant før den er kuttet fra rullen. Når det gjelder disse systemene, rulles rullen inn i en hel sirkel før rullen faktisk bøyes, og deretter kuttes etter fullføring (se figur 1). Den nykuttede bakkanten skyves deretter over forkanten, plasseres og sveises deretter for å danne et rullet skall.
Forbøying og omrulling i de fleste rullematede maskiner er ineffektiv, noe som betyr at de ofte har brudd ved for- og bakkant (ligner på ubøyde flater i ikke-valsematet valsing). Disse delene resirkuleres vanligvis. Imidlertid ser mange bedrifter på skrot som en liten pris å betale for all materialhåndteringseffektiviteten som vertikale valser gir dem.
Noen bedrifter ønsker imidlertid å få mest mulig ut av materialet de har, så de velger innebygde systemer for utjevning. De ligner på firerulls rettetangene på rullehåndteringslinjer, bare snudd på hodet. Vanlige konfigurasjoner inkluderer 7-ruller og 12-ruller rettetang som bruker en kombinasjon av oppsamlings-, rette- og bøyeruller. Rettemaskinen minimerer ikke bare utfallet av hver defekt hylse, men øker også fleksibiliteten til systemet, dvs. systemet kan produsere ikke bare rullede deler, men også plater.
Nivelleringsteknikken kan ikke gjenskape resultatene av nivelleringssystemene som vanligvis brukes i servicesentre, men den kan produsere materiale flatt nok til å kuttes med laser eller plasma. Dette betyr at produsenter kan bruke spoler for både vertikal rulling og slisse.
Tenk deg at en operatør som ruller et hylster for en del av en boks mottar en ordre om å sende grovt metall til et plasmaskjærebord. Etter at han rullet sammen koffertene og sendte dem nedstrøms, satte han opp systemet slik at rettemaskinene ikke ble matet direkte inn i de vertikale rankene. I stedet mater nivelleren et flatt materiale som kan kuttes i lengde, og skaper en plasmaskjærende plate.
Etter å ha kuttet et parti emner, rekonfigurerer operatøren systemet for å gjenoppta rullingen av hylsene. Og fordi den ruller horisontalt materiale, er materialvariasjon (inkludert ulike nivåer av elastisitet) ikke et problem.
I de fleste områder innen industriell og strukturell produksjon ønsker produsenter å øke antall fabrikkgulv for å forenkle fabrikasjon og montering på stedet. Denne regelen gjelder imidlertid ikke når det gjelder produksjon av store lagertanker og lignende store strukturer, hovedsakelig fordi slikt arbeid innebærer utrolige vanskeligheter med å håndtere materialer.
Den rullematede vertikale skåren som brukes på stedet forenkler materialhåndtering og optimerer hele tankfabrikasjonsprosessen (se fig. 2). Det er mye lettere å transportere metallruller til arbeidsplassen enn å rulle en serie enorme profiler på verkstedet. I tillegg betyr rulling på stedet at selv tanker med største diameter kan produseres med kun én vertikal sveis.
Å ha en equalizer på stedet gir mer fleksibilitet for driften på stedet. Det er et vanlig valg for tankfabrikasjon på stedet, der den ekstra funksjonaliteten gjør det mulig for produsenter å bruke utrettede spoler for å fremstille tankdekk eller tankbunner på stedet, noe som eliminerer transport mellom butikk og byggeplass.
Ris. 3. Noen vertikale ruller integrert i tankproduksjonssystemet på stedet. Jekken løfter den tidligere opprullede banen uten bruk av kran.
Noen operasjoner på stedet integrerer vertikale skår i et større system, inkludert skjære- og sveiseenheter kombinert med unike jekker, noe som eliminerer behovet for kraner på stedet (se figur 3).
Hele reservoaret bygges fra topp til bunn, men prosessen starter fra bunnen av. Slik fungerer det: Rullen eller arket mates gjennom vertikale ruller bare noen få centimeter fra der tankveggen skal være. Veggen mates deretter inn i føringer som bærer arket når det passerer rundt hele tankens omkrets. Den vertikale rullen stoppes, endene kuttes av, stanges og en enkelt vertikal søm sveises. Deretter er elementene i ribbene sveiset til skallet. Deretter løfter jekken det sammenrullede skallet opp. Gjenta prosessen for neste kake nedenfor.
Det ble laget omkretsveis mellom de to rullede seksjonene, og deretter ble tanktaket laget på stedet - selv om strukturen forble nær bakken, ble bare de to øverste skallene produsert. Når taket er ferdig, løfter jekker hele strukturen som forberedelse til neste skall, og prosessen fortsetter – alt uten kran.
Når operasjonen når sitt laveste nivå, kommer plater inn. Noen felttankprodusenter bruker plater som er 3/8 til 1 tomme tykke, og i noen tilfeller enda tyngre. Platene leveres selvfølgelig ikke i ruller og er begrenset i lengde, så disse nedre seksjonene vil ha flere vertikale sveiser som forbinder seksjonene av det valsede arket. Uansett, ved hjelp av vertikale maskiner på stedet, kan dekkene losses på én gang og rulles på stedet for direkte bruk i tankkonstruksjon.
Dette tankbyggesystemet er et eksempel på materialhåndteringseffektivitet oppnådd (i det minste delvis) ved vertikal rulling. Selvfølgelig, som enhver annen metode, er vertikal rulling ikke egnet for alle applikasjoner. Dens anvendelighet avhenger av behandlingseffektiviteten den skaper.
Anta at en produsent installerer et vertikalt skår uten mating for en rekke bruksområder, hvorav de fleste er foringsrør med liten diameter som krever forhåndsbøying (bøying av arbeidsstykkets for- og bakkant for å minimere ubøyde flater). Disse arbeidene er teoretisk mulig på vertikale ruller, men forbøying i vertikal retning er mye vanskeligere. I de fleste tilfeller er vertikal rulling av store mengder, som krever forbøying, ineffektiv.
I tillegg til problemer med materialhåndtering, har produsenter integrert vertikal rulling for å unngå tyngdekraften (igjen, for å unngå å bøye store ikke-støttede skall). Men hvis operasjonen bare innebærer å rulle et ark som er sterkt nok til å beholde formen under hele valseprosessen, er det ingen vits i å rulle dette arket vertikalt.
Også asymmetriske jobber (ovaler og andre uvanlige former) dannes vanligvis best på horisontale skår, med toppstøtte hvis ønskelig. I disse tilfellene forhindrer støttene ikke bare henging på grunn av tyngdekraften, de styrer arbeidsstykket under rullesyklusen og bidrar til å opprettholde den asymmetriske formen til arbeidsstykket. Kompleksiteten ved å manipulere slikt arbeid vertikalt kan oppheve alle fordelene med vertikal rulling.
Den samme ideen gjelder for kjeglerulling. Roterende kjegler er avhengige av friksjon mellom valser og trykkforskjell fra den ene enden av valsen til den andre. Rull kjeglen vertikalt og tyngdekraften vil legge til kompleksitet. Det kan være unntak, men for alle hensikter er en vertikalt rullende kjegle upraktisk.
Bruken av en trerullsmaskin med translasjonsgeometri i vertikal posisjon er også vanligvis upraktisk. I disse maskinene beveger de to nederste rullene seg side til side i begge retninger, mens topprullen kan justeres opp og ned. Disse justeringene gjør at maskinene kan bøye komplekse geometrier og rulle materiale av forskjellige tykkelser. I de fleste tilfeller økes ikke disse fordelene ved vertikal rulling.
Ved valg av arkruller er det viktig å gjennomføre en nøye og grundig undersøkelse og ta hensyn til tiltenkt produksjonsbruk av maskinen. Vertikale skår har mer begrenset funksjonalitet enn tradisjonelle horisontale skår, men gir viktige fordeler når det kommer til riktig bruk.
Vertikale platevalsemaskiner har generelt mer grunnleggende design, ytelse og designegenskaper enn horisontale platevalsemaskiner. I tillegg er rullene ofte for store for applikasjonen, noe som eliminerer behovet for å inkludere kronen (og tønne- eller timeglasseffekten som oppstår i arbeidsstykket når kronen ikke er riktig justert for jobben som gjøres). Når de brukes sammen med avviklere, danner de tynt materiale for hele verkstedstanker, vanligvis opptil 21'6 tommer i diameter. Det øverste laget av en feltinstallert tank med mye større diameter kan ha bare én vertikal sveis i stedet for tre eller flere plater.
Igjen, den største fordelen med vertikal rulling er i situasjoner der tanken eller fartøyet må bygges oppreist på grunn av tyngdekraftens innvirkning på tynnere materialer (opp til 1/4″ eller 5/16″ for eksempel). Horisontal produksjon vil kreve bruk av forsterkende ringer eller stabiliseringsringer for å fikse den runde formen på de valsede delene.
Den virkelige fordelen med vertikale valser ligger i effektiviteten av materialhåndtering. Jo mindre manipulasjon du trenger å gjøre med kroppen, jo mindre sannsynlig er det at den blir skadet og omarbeidet. Vurder den høye etterspørselen etter tanker i rustfritt stål i farmasøytisk industri, som er travlere enn noensinne. Grov håndtering kan føre til kosmetiske problemer eller enda verre, skade på passiveringslaget og produktforurensning. Vertikale ruller fungerer sammen med skjære-, sveise- og etterbehandlingssystemer for å redusere sjansen for manipulasjon og forurensning. Når dette skjer, kan produsentene dra nytte av det.
FABRICATOR er Nord-Amerikas ledende magasin for stålproduksjon og forming. Magasinet publiserer nyheter, tekniske artikler og suksesshistorier som gjør det mulig for produsenter å gjøre jobben sin mer effektivt. FABRICATOR har vært i bransjen siden 1970.
Full digital tilgang til FABRICATOR er nå tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Full digital tilgang til The Tube & Pipe Journal er nå tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Full tilgang til The Fabricator en Español digital utgave er nå tilgjengelig, og gir enkel tilgang til verdifulle industriressurser.
Jordan Yost, grunnlegger og eier av Precision Tube Laser i Las Vegas, blir med oss for å snakke om hans...
Innleggstid: mai-07-2023