Já alguma vez se perguntou como é que uma placa de aço maciça é dobrada para ganhar forma? Neste artigo, exploramos a mecânica fascinante por detrás das máquinas de laminagem de chapas, revelando as forças e os cálculos que tornam possível este processo complexo. Prepare-se para descobrir os segredos da curvatura do aço com precisão e potência!
A empresa de construção e instalação da Laiwu Iron and Steel Co., Ltd. decidiu selecionar um motor para a máquina de laminagem de chapas para apoiar o concurso para a reconstrução e expansão do alto-forno de 750 m3 na Fábrica Geral de Ferro e Aço de Laiwu (Lai Steel). A máquina de laminagem de chapas, que esteve inativa durante muitos anos, será utilizada para preparar a produção do corpo do alto-forno e tem capacidade para laminar chapas de aço com 40 mm de espessura.
Com base no princípio de funcionamento de uma máquina de endireitar com vários rolos e tendo em conta os parâmetros de força e energia, o princípio de funcionamento e as fórmulas de cálculo dos parâmetros de força e energia para a máquina de laminagem de chapas foram deduzidos de forma lógica.
Os resultados do ensaio indicam que o motor selecionado tem potência de acionamento suficiente para cumprir os requisitos de capacidade de conceção da placa máquina laminadora.
A deformação por flexão de uma placa de aço numa máquina de laminagem de placas é um processo de flexão transversal. Como ilustrado na Figura 1, sob a influência do momento fletor M sob uma carga externa, as fibras longitudinais acima da camada neutra sofrem compressão, enquanto as fibras longitudinais abaixo da camada neutra sofrem deformação por tração.
Fig. 1 Diagrama de deformação por flexão de chapa de aço
De acordo com a magnitude do binário da carga externa, quando a tensão máxima na camada superficial da chapa de aço é inferior ao limite de elasticidade do material da chapa de aço, as fibras longitudinais em cada camada encontram-se num estado de deformação elástica. À medida que o momento fletor sob a carga externa aumenta, a deformação de cada camada de fibras de aço continua.
Quando a carga externa atinge um determinado ponto, a tensão sobre as fibras longitudinais na superfície da chapa de aço ultrapassa o limite de elasticidade do material e as fibras sofrem deformação plástica. Quanto maior for a carga, mais profunda é a zona de deformação plástica que se estende desde a camada superficial até à camada neutra.
Quando a tensão em todas as fibras longitudinais na secção transversal da chapa de aço excede o limite de elasticidade do material, todas as fibras entram num estado de deformação plástica e a processo de dobragem é concluída.
O máquina de laminagem de chapas tem dois parâmetros de funcionamento:
A seleção da relação de flexão inversa é fundamental para determinar se a chapa de aço pode atingir o resultado de flexão pretendido. Num processo de trêsplaca de rolos o rácio de flexão inversa é obtido pressionando o rolo de redução.
Podem ser obtidas diferentes curvaturas residuais ajustando a redução para produzir diferentes diâmetros de tubos laminados.
Os parâmetros de força e energia da máquina de laminagem de chapas referem-se à pressão (força de flexão) exercida sobre o rolo, ao binário de flexão e à potência de acionamento do motor da máquina de laminagem de chapas.
A pressão sobre o rolo pode ser calculada com base no momento necessário para dobrar a chapa de aço. Neste caso, a chapa de aço é considerada uma viga sob uma carga concentrada. A carga é a pressão exercida por cada rolo na placa de aço, como se mostra na Figura 2.
Fig. 2 Pressão (força de flexão) que actua sobre o rolo
No cálculo, o momento fletor da chapa de aço sob o segundo rolo é assumido como um momento fletor plástico puro Ms, ou seja, M2 = Ms (momento fletor plástico puro M é o momento fletor máximo que pode ser atingido na flexão elástico-plástica).
Na fórmula:
Desta forma, P1, P2, P3 pode ser calculado de acordo com a condição de equilíbrio da força externa na placa de aço sob o segundo rolo:
Pressão total:
O binário de flexão MK que actua sobre o rolo pode ser determinada de acordo com o princípio da igualdade de funções.
O trabalho de flexão AK produzido pelo binário de flexão no rolo deve ser igual ao trabalho AP para o plástico deformação do aço placa, ou seja, Ap = Ak (ilustrado na Fig. 3).
Fig. 3 Variação do momento fletor ao longo do comprimento da placa
O trabalho de deformação plástica Ap2 da chapa de aço sob o segundo rolo é:
Na fórmula:
Trabalho de flexão que actua sobre o segundo rolo:
Onde D2 é o diâmetro do rolo de trabalho.
Para fazer:
Para facilitar o cálculo, são assumidos os seguintes pressupostos:
A fórmula é a seguinte:
A potência do motor pode ser calculada de acordo com a seguinte fórmula:
Na fórmula:
De acordo com a fórmula de cálculo acima, a potência de acionamento do motor de 40 mm de espessura laminagem de chapas de aço A máquina é selecionada da seguinte forma:
Sabe-se que: h = 40 mm, D = 420 mm, t = 900 mm, a largura máxima da chapa de aço laminada b = 2500 mm, o diâmetro mínimo de laminação r = 1000 mm, d = 400 mm, v = 2 m/min.
Assim:
De acordo com o cálculo acima, a potência de acionamento do motor da máquina de laminagem de chapas de aço de 40 mm é selecionada como 25 kW.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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