Tak naprawdę ta część wcale nie wygląda na wykonaną z blachy. Niektóre profile mają szereg nacięć lub rowków, które sprawiają, że część wygląda, jakby była kuta na gorąco lub wytłaczana, ale tak nie jest. Jest to profil wykonany w procesie formowania na zimno na maszynie do formowania rolkowego, technologię, którą europejskie przedsiębiorstwa Welser Profile udoskonaliły i opatentowały w USA i innych krajach. Swój pierwszy patent złożył w 2007 roku.
„Welser posiada patenty na pogrubianie, pocienianie i formowanie na zimno rowków w profilach” – powiedział Johnson. „To nie jest obróbka skrawaniem, to nie jest termoformowanie. Bardzo niewiele osób w USA to robi lub nawet próbuje”.
Ponieważ profilowanie jest bardzo dojrzałą technologią, wielu nie spodziewa się niespodzianek w tym obszarze. W FABTECH® ludzie uśmiechają się i kręcą głowami, gdy widzą niezwykle mocne lasery światłowodowe tnące z zawrotną prędkością lub zautomatyzowane systemy gięcia korygujące niedopasowania materiałów. Biorąc pod uwagę postęp w tych technologiach produkcyjnych w ostatnich latach, spodziewali się miłej niespodzianki. Nie spodziewali się, że formowanie bułek ich zaskoczy. Jednak, jak sugeruje oświadczenie inżynierów „pokaż mi kwiaty”, profilowanie w dalszym ciągu przekracza oczekiwania.
W 2018 roku Welser wszedł na rynek amerykański poprzez przejęcie firmy Superior Roll Forming w Valley City w stanie Ohio. Johnson stwierdził, że to posunięcie ma strategiczne znaczenie nie tylko ze względu na rozszerzenie obecności Welser w Ameryce Północnej, ale także dlatego, że firma Superior Roll Forming podziela wiele kulturowych i strategicznych wizji Welsera.
Obie firmy dążą do podboju wyspecjalizowanych obszarów rynku walcowania na zimno przy niewielkiej liczbie konkurentów. Obie organizacje pracują również nad zaspokojeniem zapotrzebowania branży na lżejsze modele. Części muszą działać więcej, być mocniejsze i mniej ważyć.
Superior koncentruje się na sektorze motoryzacyjnym; obie firmy obsługują szeroką gamę klientów, Welser koncentruje się na innych branżach, takich jak budownictwo, rolnictwo, energia słoneczna i regały. Lekkość w przemyśle motoryzacyjnym zawsze skupiała się na materiałach o wysokiej wytrzymałości, co również jest zaletą Superior. Stosunkowo prosta geometria giętego profilu pozostaje niezauważona, dopóki inżynierowie nie zobaczą wytrzymałości giętego materiału. Znakomici inżynierowie często opracowują programy części, wykorzystując materiały o wytrzymałości na rozciąganie 1400, a nawet 1700 MPa. To prawie 250 KSI. W Europie inżynierowie Welser Profile również zajęli się kwestią lekkości, ale oprócz zastosowania materiałów o wysokiej wytrzymałości zajęli się nią także skomplikowanym formowaniem.
Opatentowany proces formowania na zimno firmy Welser Profile nadaje się do materiałów o niskiej wytrzymałości, ale geometria utworzona przez maszynę do formowania rolkowego pomaga zmniejszyć ciężar całego zespołu. Geometria może pozwolić profilowi na pełnienie wielu funkcji przy jednoczesnej redukcji liczby części (nie wspominając o pieniądzach wydanych na produkcję). Na przykład profilowane rowki mogą tworzyć połączenia blokujące, które eliminują spawanie lub elementy złączne. Lub kształt profilu może sprawić, że cała konstrukcja będzie sztywniejsza. Być może najważniejsze jest to, że Welser może tworzyć profile, które są w niektórych miejscach grubsze, a w innych cieńsze, zapewniając wytrzymałość tam, gdzie jest to potrzebne, przy jednoczesnej redukcji masy całkowitej.
Tradycyjni inżynierowie i projektanci zajmujący się kształtowaniem kierują się obowiązującą od dziesięciu lat zasadą przetwarzalności: unikaj małych promieni, krótkich odgałęzień, zagięć pod kątem 90 stopni, głębokich geometrii wewnętrznych itp. „Oczywiście zawsze mieliśmy trudne lata 90.” – powiedział Johnson.
Profil wygląda jak profil wytłaczany, ale w rzeczywistości jest formowany na zimno przez firmę Welser Profile.
Oczywiście inżynierowie wymagają, aby maszyny do formowania rolek łamały te zasady wykonalności i w tym miejscu wchodzą w grę możliwości narzędziowe i inżynieryjne walcowni. Im kolejni inżynierowie będą mogli przyspieszyć proces (tworząc gęstszą geometrię wewnętrzną pod kątem 90 stopni), minimalizując jednocześnie koszty narzędzi i zmienność procesu, tym bardziej konkurencyjna będzie maszyna do formowania rolkowego.
Jednak, jak wyjaśnia Johnson, formowanie na zimno w walcowni to znacznie więcej. Proces ten pozwala uzyskać profile części, których większość inżynierów nawet nie rozważyłaby przy użyciu profilowania. „Wyobraźmy sobie pasek blachy, który przeszedł proces walcowania, i ma grubość może 0,100 cala. W dolnej części tego profilu możemy wykonać rowek T. muszą być walcowane na gorąco lub obrabiane maszynowo, w zależności od tolerancji i innych wymagań części, ale możemy z łatwością walcować tę geometrię.
Szczegóły procesu są własnością firmy i Welser nie ujawnia wzoru kwiatowego. Johnson przedstawia jednak uzasadnienie kilku procesów.
Rozważmy najpierw operację wytłaczania na prasie tłoczącej. „Kiedy kompresujesz, rozciągasz się również lub kompresujesz. Rozciągasz więc materiał i przesuwasz go w różne obszary narzędzia [powierzchnia], tak jak wypełniasz promienie narzędzia. Ale [w profilowaniu] Ten proces formowania na zimno] przypomina wypełnianie promieni na sterydach.
Obróbka na zimno faktycznie wzmacnia materiał w niektórych obszarach, można to zaprojektować z korzyścią dla projektanta. Jednak maszyna profilująca musi uwzględniać również te zmiany właściwości materiału. „Widzi się znaczny wzrost wydajności, czasem nawet do 30 procent” – mówi Johnson, dodając, że ten wzrost powinien być wbudowany w aplikację od samego początku.
Jednakże formowanie na zimno profilu Welser może wymagać dodatkowych operacji, takich jak zszywanie i spawanie. Podobnie jak w przypadku konwencjonalnego profilowania, przekłuwanie można wykonać przed, w trakcie lub po profilowaniu, jednak stosowane narzędzia muszą uwzględniać wpływ obróbki na zimno w całym procesie.
Materiał formowany na zimno w europejskim zakładzie Welser Profile nie jest tak wytrzymały jak walcowany materiał o wysokiej wytrzymałości w zakładzie Superior w Ohio. W zależności od zastosowania firma może wyprodukować materiał do formowania na zimno pod ciśnieniem do 450 MPa. Ale nie chodzi tylko o wybór materiału o określonej wytrzymałości na rozciąganie.
„Nie da się tego osiągnąć w przypadku materiałów niskostopowych o wysokiej wytrzymałości” – powiedział Johnson, dodając: „Często lubimy używać materiałów mikrostopowych, które pomagają zapobiegać pęknięciom. Oczywiście wybór materiału jest ważną częścią.”
Aby zilustrować podstawy procesu, Johnson opisuje konstrukcję rury teleskopowej. Jedna rura jest włożona w drugą i nie może się obracać, dlatego każda rura ma żebrowany rowek w określonym miejscu na obwodzie. Nie są to tylko usztywnienia promieniowe, powodują one pewien luz obrotowy, gdy jedna rura wchodzi w drugą. Te rurki o wąskiej tolerancji muszą być dokładnie wkładane i płynnie wycofywane z niewielkim luzem obrotowym. Ponadto średnica zewnętrzna rury zewnętrznej musi być dokładnie taka sama, bez występów szalunkowych na średnicy wewnętrznej. W tym celu rurki te posiadają prawdziwe rowki, które na pierwszy rzut oka sprawiają wrażenie wytłaczanych, jednak tak nie jest. Produkowane są poprzez formowanie na zimno na maszynach do formowania rolek.
Aby utworzyć rowki, narzędzie do walcowania rozrzedza materiał w określonych punktach na obwodzie rury. Inżynierowie zaprojektowali proces w taki sposób, aby móc dokładnie przewidzieć przepływ materiału z tych „cienkich” rowków na pozostałą część obwodu rury. Przepływ materiału musi być precyzyjnie kontrolowany, aby zapewnić stałą grubość ścianki rury pomiędzy tymi rowkami. Jeśli grubość ścianki rury nie jest stała, komponenty nie zostaną prawidłowo zagnieżdżone.
Proces formowania na zimno w europejskich zakładach walcowania Welser Profile umożliwia wykonanie cieńszych części, innych grubszych oraz umieszczenie rowków w innych miejscach.
Ponownie inżynier patrzy na część i może pomyśleć, że jest to wytłaczanie lub kucie na gorąco, a to jest problem w przypadku każdej technologii produkcyjnej, która przeciwstawia się konwencjonalnej wiedzy. Wielu inżynierów nie rozważało opracowania takiej części, uważając, że byłaby ona zbyt kosztowna lub niemożliwa do wyprodukowania. W ten sposób Johnson i jego zespół rozpowszechniają informacje nie tylko o możliwościach procesu, ale także o korzyściach płynących z zaangażowania inżynierów Welser Profile w profilowanie na wczesnym etapie procesu projektowania.
Projektanci i inżynierowie zajmujący się walcowaniem współpracują nad wyborem materiału, strategicznie wybierając grubość i poprawiając strukturę ziaren, częściowo dzięki oprzyrządowaniu i dokładnie tam, gdzie zachodzi formowanie na zimno (tj. pogrubianie i przerzedzanie) podczas tworzenia kwiatów. pełny profil. Jest to znacznie bardziej złożone zadanie niż zwykłe łączenie modułowych części narzędzia tocznego (profil Welsera wykorzystuje prawie wyłącznie narzędzia modułowe).
Zatrudniając ponad 2500 pracowników i ponad 90 linii do formowania rolek, Welser jest jedną z największych rodzinnych firm na świecie zajmujących się obróbką walców, zatrudniającą dużą siłę roboczą zajmującą się narzędziami i inżynierami korzystającymi z tych samych narzędzi, które były używane dotychczas. przez wiele lat Biblioteka Die. Profilowanie ponad 22 500 różnych profili.
„Obecnie mamy w magazynie ponad 700 000 [modułowych] narzędzi rolkowych” – powiedział Johnson.
„Konstruktorzy zakładu nie wiedzieli, dlaczego prosiliśmy o określone specyfikacje, ale spełnili nasze wymagania” – powiedział Johnson, dodając, że te „niezwykłe dostosowania” w zakładzie pomogły firmie Welser ulepszyć proces formowania na zimno.
Jak długo Welzer pracuje w branży stalowej? Johnson uśmiechnął się. – Och, prawie zawsze. On tylko w połowie żartował. Założenie firmy datuje się na rok 1664. „Szczerze mówiąc, firma zajmuje się branżą stalową. Zaczęło się od odlewni, walcowanie i formowanie rozpoczęło się pod koniec lat pięćdziesiątych XX wieku i od tego czasu stale się rozwija.
Rodzina Welserów prowadzi firmę od 11 pokoleń. „Dyrektorem naczelnym jest Thomas Welser” – powiedział Johnson. „Jego dziadek założył firmę zajmującą się profilowaniem, a jego ojciec był właściwie przedsiębiorcą, który rozszerzył rozmiar i zakres działalności”. Dziś roczny dochód na całym świecie przekracza 700 milionów dolarów.
Johnson kontynuował: „Podczas gdy ojciec Thomasa budował firmę w Europie, Thomas naprawdę zajmował się sprzedażą międzynarodową i rozwojem biznesu. Czuje, że to jego pokolenie i nadszedł czas, aby przenieść firmę na rynek globalny”.
Częścią tej strategii było przejęcie firmy Superior, drugą częścią było wprowadzenie technologii walcowania na zimno do USA. W chwili pisania tego tekstu proces formowania na zimno odbywa się w europejskich zakładach Welser Profile, skąd firma eksportuje produkty na rynki światowe. Nie ogłoszono żadnych planów wprowadzenia tej technologii do Stanów Zjednoczonych, przynajmniej na razie. Johnson powiedział, że podobnie jak wszystko inne, walcownia planuje zwiększać moce produkcyjne w zależności od popytu.
Kwiatowy wzór tradycyjnego profilu rolki przedstawia etapy tworzenia się materiału przechodzącego przez stację walcowania. Ponieważ szczegóły procesu formowania na zimno Welser Profile są zastrzeżone, firma nie produkuje wzorów kwiatowych.
Welser Profile i jego spółka zależna Superior oferują tradycyjne profilowanie, ale obie specjalizują się w obszarach, w których nie jest wymagana specyfikacja. W przypadku Superior jest to materiał o dużej wytrzymałości, w przypadku Welser Profile wypraska ma złożony kształt, który w wielu przypadkach konkuruje nie z innymi walcarkami, ale z wytłaczarkami i innym specjalnym sprzętem produkcyjnym.
Johnson powiedział, że jego zespół realizuje strategię dotyczącą wytłaczarki aluminium. „Na początku lat 80. producenci aluminium weszli na rynek i powiedzieli: «Jeśli możesz o tym marzyć, my możemy to wycisnąć». Byli bardzo dobrzy w dawaniu inżynierom opcji. Jeśli możesz tylko o tym pomarzyć, płacisz niewielką opłatę za oprzyrządowanie. Możemy go wyprodukować za opłatą. To uwalnia inżynierów, ponieważ mogą dosłownie narysować wszystko. Teraz robimy coś podobnego – tylko teraz z profilowaniem.
Tim Heston jest starszym redaktorem magazynu FABRICATOR i pracuje w branży obróbki metali od 1998 roku, rozpoczynając karierę w magazynie Welding Magazine American Welding Society. Od tego czasu zajmował się całym procesem wytwarzania metalu, od tłoczenia, gięcia i cięcia po szlifowanie i polerowanie. Dołączył do FABRICATOR w październiku 2007 roku.
FABRICATOR to wiodący magazyn poświęcony tłoczeniu i obróbce metali w Ameryce Północnej. Magazyn publikuje aktualności, artykuły techniczne i historie sukcesów, które umożliwiają producentom wydajniejszą pracę. FABRICATOR działa w branży od 1970 roku.
Dostępny jest teraz pełny cyfrowy dostęp do FABRICATOR, zapewniający łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Dostępny jest teraz pełny cyfrowy dostęp do Tubing Magazine, zapewniający łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Dostępny jest teraz pełny cyfrowy dostęp do The Fabricator en Español, zapewniający łatwy dostęp do cennych zasobów branżowych.
Od założenia Detroit Bus Company w 2011 roku Andy Didoroshi nieprzerwanie działa…
Czas publikacji: 22 sierpnia 2023 r