Насправді ця деталь зовсім не виглядає, як зроблена з листового металу. Деякі профілі мають серію виїмок або канавок, які роблять деталь схожою на те, що вона була викована гарячим способом або екструдована, але це не так. Це профіль, виготовлений за допомогою процесу холодного формування на машині для формування валків, технології, яку європейські підприємства Welser Profile вдосконалили та запатентували в США та інших країнах. Він подав заявку на свій перший патент у 2007 році.
«Welser володіє патентами на потовщення, стоншення та холодне формування канавок у профілях», — сказав Джонсон. «Це не механічна обробка, це не термоформування. Дуже мало людей у США роблять це чи навіть намагаються».
Оскільки профілювання є дуже зрілою технологією, багато хто не очікує побачити в цій області сюрпризів. У FABTECH® люди посміхаються та хитають головами, коли бачать надзвичайно потужні волоконні лазери, що ріжуть із шаленою швидкістю, або автоматизовані системи згинання, які виправляють невідповідність матеріалів. З огляду на всі досягнення в цих виробничих технологіях за останні роки, вони очікували приємного сюрпризу. Вони не очікували, що формування рулонів їх здивує. Але, як свідчить заява інженерів «покажи мені квіти», профілювання все одно перевищує очікування.
У 2018 році компанія Welser вийшла на ринок США, придбавши компанію Superior Roll Forming у Веллі-Сіті, штат Огайо. Джонсон сказав, що цей крок є стратегічним не лише для розширення присутності Welser у Північній Америці, але й тому, що Superior Roll Forming поділяє багато культурних і стратегічних бачень Welser.
Обидві компанії прагнуть завоювати спеціалізовані сфери ринку холодного прокату з невеликою кількістю конкурентів. Обидві організації також працюють над тим, щоб задовольнити потреби промисловості у меншій вазі. Деталі повинні працювати більше, бути міцнішими та меншими.
Superior зосереджується на автомобільному секторі; Хоча обидві компанії обслуговують широкий спектр клієнтів, Welser зосереджується на інших галузях, таких як будівництво, сільське господарство, сонячна енергетика та стелажі. Легка вага в автомобільній промисловості завжди була спрямована на високоміцні матеріали, що також є перевагою Superior. Відносно проста геометрія гнутого профілю залишається непоміченою, поки інженери не побачать міцність гнутого матеріалу. Вищі інженери часто розробляють програми деталей, використовуючи матеріали з міцністю на розрив 1400 або навіть 1700 МПа. Це майже 250 KSI. В Європі інженери Welser Profile також вирішували питання легкості, але крім використання високоміцних матеріалів, вони також вирішували це за допомогою складного формування.
Запатентований процес холодного формування Welser Profile підходить для матеріалів з низькою міцністю, але геометрія, створена за допомогою машини для формування рулонів, допомагає зменшити вагу всієї збірки. Геометрія може дозволити профілю виконувати кілька функцій, зменшуючи при цьому кількість деталей (не кажучи вже про гроші, витрачені на виробництво). Наприклад, профільовані пази можуть створювати блокувальні з’єднання, які усувають зварювання або кріплення. Або форма профілю може зробити всю конструкцію більш жорсткою. Мабуть, найважливіше те, що Welser може створювати профілі, які в одних місцях товщі, а в інших – тонші, забезпечуючи міцність там, де це необхідно, одночасно зменшуючи загальну вагу.
Традиційні інженери та дизайнери дотримуються десятирічного правила технологічності: уникайте малих радіусів, коротких відгалужень, вигинів на 90 градусів, глибоких внутрішніх геометрій тощо. «Звичайно, у нас завжди були важкі 90-ті», — сказав Джонсон.
Профіль виглядає як екструзія, але насправді він холодноформований Welser Profile.
Звичайно, інженери вимагають, щоб машини для формування валків порушували ці правила технологічності, і тут вступають у гру інструменти та інженерні можливості валкового цеху. Чим далі інженери зможуть просунути процес (формуючи щільнішу 90-градусну, глибшу внутрішню геометрію), мінімізуючи витрати на інструменти та варіативність процесу, тим конкурентоспроможнішою буде машина для формування рулонів.
Але, як пояснює Джонсон, холодне формування на прокатному стані — це набагато більше. Цей процес дозволяє отримувати профілі деталей, які більшість інженерів навіть не розглядають за допомогою профілювання. «Уявіть смугу листового металу, яка пройшла процес прокатки, товщиною, можливо, 0,100 дюйма. Ми можемо зробити Т-подібний паз у нижній частині цього профілю. має бути гарячекатаним або обробленим залежно від допусків та інших вимог до деталей, але ми можемо легко прокатувати цю геометрію».
Деталі процесу є власністю компанії, і Welser не розголошує квітковий візерунок. Але Джонсон окреслює обґрунтування кількох процесів.
Розглянемо спочатку операцію тиснення на стемпінг-пресі. «Коли ви стискаєте, ви також розтягуєте або стискаєте. Таким чином, ви розтягуєте матеріал і переміщуєте його в різні області інструмента [поверхні], так само, як ви заповнюєте радіуси на інструменті. Але [у профілюванні] цей процес холодного формування] схожий на заповнення радіусів на стероїдах».
Холодна обробка зміцнює матеріал у певних областях, це може бути розроблено на користь дизайнера. Однак профільний верстат також повинен враховувати ці зміни властивостей матеріалу. «Ви можете побачити значне підвищення продуктивності, іноді до 30 відсотків», — говорить Джонсон, додаючи, що це підвищення має бути вбудовано в програму з самого початку.
Однак холодне формування Welser Profile може включати додаткові операції, такі як зшивання та зварювання. Як і у випадку звичайного профілювання, проколювання можна робити до, під час або після профілювання, але використовувані інструменти повинні враховувати вплив холодної обробки протягом усього процесу.
Холодноформований матеріал на європейському заводі Welser Profile далеко не такий міцний, як катаний високоміцний матеріал на його заводі в Суперіор, штат Огайо. Залежно від застосування компанія може виробляти матеріал холодного формування під тиском до 450 МПа. Але справа не тільки у виборі матеріалу з певною міцністю на розрив.
«Ви не можете зробити це з високоміцними низьколегованими матеріалами», - сказав Джонсон, додавши: «Ми часто любимо використовувати мікролеговані матеріали, які допомагають запобігти поломці. Очевидно, що вибір матеріалу є важливою частиною».
Щоб проілюструвати основи процесу, Джонсон описує конструкцію телескопічної труби. Одна трубка вставлена в іншу і не може обертатися, тому кожна трубка має ребристу канавку в певному місці по колу. Це не просто ребра жорсткості з радіусами, вони створюють певний обертальний люфт, коли одна труба входить в іншу. Ці трубки з жорстким допуском необхідно точно вставляти та плавно втягувати з невеликим обертальним люфтом. Крім того, зовнішній діаметр зовнішньої труби повинен бути точно таким же, без виступів опалубки на внутрішньому діаметрі. Для цього ці труби мають справжні канавки, які на перший погляд здаються екструдованими, але це не так. Виготовляються методом холодного формування на валкоформувальних машинах.
Щоб утворити канавки, прокатний інструмент стоншує матеріал у певних точках по колу труби. Інженери розробили процес так, щоб вони могли точно передбачити потік матеріалу з цих «тонких» канавок до решти кола труби. Необхідно точно контролювати потік матеріалу, щоб забезпечити постійну товщину стінки труби між цими канавками. Якщо товщина стінки труби непостійна, компоненти не будуть належним чином укладатися.
Процес холодного формування на європейських заводах Welser Profile дозволяє робити одні деталі тоншими, інші товщими, а канавки розташовувати в інших місцях.
Знову ж таки, інженер дивиться на деталь і може подумати, що це екструзія або гаряче кування, і це проблема будь-якої технології виробництва, яка суперечить загальноприйнятій думці. Багато інженерів не розглядали розробку такої деталі, вважаючи, що її виготовлення буде занадто дорогим або неможливим. Таким чином Джонсон і його команда поширюють інформацію не лише про можливості процесу, але й про переваги залучення інженерів Welser Profile до профілювання на ранніх стадіях процесу проектування.
Інженери-конструктори та інженери з валків працюють разом над вибором матеріалу, стратегічно обираючи товщину та покращуючи структуру зерна, частково керуючись інструментами, і саме там, де відбувається холодне формування (тобто потовщення та стоншення) у формуванні квітки. повний профіль. Це набагато складніше завдання, ніж просте з’єднання модульних частин роликового інструменту (профіль Welser використовує майже виключно модульні інструменти).
Маючи понад 2500 співробітників і понад 90 ліній формування рулонів, Welser є однією з найбільших сімейних компаній у світі, що займається формуванням рулонів, з великою робочою силою, присвяченою інструментам, і інженерам, які використовують ті самі інструменти, які використовувалися досі. протягом багатьох років бібліотеки Die. Профілювання понад 22 500 різних профілів.
«Зараз ми маємо на складі понад 700 000 [модульних] роликових інструментів, — сказав Джонсон.
«Будівельники заводу не знали, чому ми вимагали певних специфікацій, але вони задовольнили наші вимоги», — сказав Джонсон, додавши, що ці «незвичайні коригування» на заводі допомогли Welser покращити процес холодного формування.
Отже, як довго Вельцер працює в сталеливарному бізнесі? Джонсон посміхнувся. «О, майже завжди». Він лише наполовину пожартував. Заснування компанії датується 1664 роком. «Чесно кажучи, компанія займається сталеливарним бізнесом. Він починався як ливарний цех і почав прокатувати та формувати наприкінці 1950-х років і з тих пір розвивається».
Сім'я Welser керує бізнесом протягом 11 поколінь. «Головним виконавчим директором є Томас Велсер», — сказав Джонсон. «Його дідусь заснував профільну компанію, а його батько фактично був підприємцем, який розширив розмір і масштаби бізнесу». Сьогодні річний дохід у всьому світі перевищує 700 мільйонів доларів.
Джонсон продовжив: «Поки батько Томаса створював компанію в Європі, Томас справді захоплювався міжнародними продажами та розвитком бізнесу. Він відчуває, що це його покоління, і йому час вивести компанію на глобальний рівень».
Придбання Superior було частиною цієї стратегії, іншою частиною було впровадження технології холодного прокату в США. На момент написання статті процес холодного формування відбувається на європейських підприємствах Welser Profile, звідки компанія експортує продукцію на світові ринки. Жодних планів впровадження технології в США не було оголошено, принаймні поки. Джонсон сказав, що, як і все інше, прокатний завод планує розширювати потужності на основі попиту.
Квітковий візерунок традиційного рулонного профілю показує етапи формування матеріалу під час його проходження через прокатну станцію. Оскільки деталі процесу холодного формування Welser Profile є запатентованими, він не створює квіткових візерунків.
Welser Profile і його дочірня компанія Superior пропонують традиційне профілювання, але обидві спеціалізуються в областях, де специфікації не потрібні. Для Superior - це високоміцний матеріал, для Welser Profile - погонаж складної форми, яка в багатьох випадках конкурує не з іншими прокатними машинами, а з екструдерами та іншим спеціальним виробничим обладнанням.
Справді, Джонсон сказав, що його команда дотримується стратегії виробництва алюмінієвих екструдерів. «На початку 1980-х алюмінієві компанії вийшли на ринок і сказали: «Якщо ви можете про це мріяти, ми можемо це вичавити». Вони дуже добре надавали інженерам варіанти. Якщо ви можете лише мріяти про це, ви платите невелику плату за інструменти. Ми можемо виготовити його за окрему плату. Це звільняє інженерів, оскільки вони можуть буквально намалювати будь-що. Зараз ми робимо щось подібне – тільки тепер із профілюванням.
Тім Гестон є старшим редактором журналу FABRICATOR і працює в металургійній промисловості з 1998 року, розпочавши свою кар’єру в журналі Welding Magazine Американського зварювального товариства. Відтоді він керував усім процесом виробництва металу, від штампування, згинання та різання до шліфування та полірування. Приєднався до FABRICATOR у жовтні 2007 року.
FABRICATOR — провідний журнал про штампування та виготовлення металу в Північній Америці. Журнал публікує новини, технічні статті та історії успіху, які дозволяють виробникам виконувати свою роботу ефективніше. FABRICATOR працює в галузі з 1970 року.
Тепер доступний повний цифровий доступ до FABRICATOR, що забезпечує легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Тепер доступний повний цифровий доступ до Tubing Magazine, що дає вам легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
Тепер доступний повний цифровий доступ до The Fabricator en Español, що забезпечує легкий доступ до цінних галузевих ресурсів.
З моменту заснування Detroit Bus Company у 2011 році Енді Дідороші продовжує працювати без перерв…
Час публікації: 22 серпня 2023 р