Riso. 1. Durante il ciclo di laminazione del sistema di alimentazione a rulli verticale, il bordo anteriore “si piega” davanti ai rulli di piegatura. Il bordo d'uscita appena tagliato viene quindi fatto scivolare sopra il bordo d'attacco, posizionato e saldato per formare il guscio arrotolato.
Chiunque lavori nel settore della lavorazione dei metalli probabilmente avrà familiarità con i laminatoi, siano essi laminatoi pre-nip, laminatoi a tre rulli doppio nip, laminatoi a traslazione geometrica a tre rulli o laminatoi a quattro rulli. Ognuno di essi ha i suoi limiti e vantaggi, ma hanno una cosa in comune: arrotolano fogli e lastre in posizione orizzontale.
Un metodo meno conosciuto prevede lo scorrimento in direzione verticale. Come altri metodi, lo scorrimento verticale presenta limiti e vantaggi. Questi punti di forza risolvono quasi sempre almeno uno dei due problemi. Uno di questi è l'effetto della gravità sul pezzo durante il processo di laminazione e l'altro è l'inefficienza della lavorazione del materiale. I miglioramenti possono sia migliorare il flusso di lavoro che, in definitiva, aumentare la competitività del produttore.
La tecnologia di laminazione verticale non è nuova. Le sue radici possono essere ricondotte a diversi sistemi personalizzati creati negli anni '70. Negli anni '90 alcuni costruttori di macchine offrivano laminatoi verticali come linea di prodotti standard. Questa tecnologia è stata adottata da diverse industrie, soprattutto nel campo della costruzione di serbatoi.
I comuni serbatoi e contenitori spesso prodotti verticalmente includono quelli utilizzati nell'industria alimentare, lattiero-casearia, vinicola, della birra e farmaceutica; Serbatoi di stoccaggio dell'olio API; serbatoi d'acqua saldati per l'agricoltura o lo stoccaggio dell'acqua. I rulli verticali riducono significativamente la movimentazione dei materiali, spesso forniscono una migliore qualità di piegatura e gestiscono in modo più efficiente la fase successiva di assemblaggio, allineamento e saldatura.
Un altro vantaggio si manifesta laddove la capacità di stoccaggio del materiale è limitata. Lo stoccaggio verticale di lastre o lastre richiede meno spazio rispetto allo stoccaggio di lastre o lastre su una superficie piana.
Consideriamo un'officina in cui i corpi dei serbatoi (o "strati") di grande diametro vengono arrotolati su rulli orizzontali. Dopo la laminazione, gli operatori eseguono la saldatura a punti, abbassano i telai laterali ed estendono il guscio laminato. Poiché il guscio sottile si affloscia sotto il proprio peso, deve essere rinforzato con rinforzi o stabilizzatori o ruotato in posizione verticale.
Un volume di operazioni così elevato, ad esempio alimentare le assi da rotoli orizzontali a rotoli orizzontali solo per rimuoverle dopo la laminazione e inclinarle per impilarle, può creare ogni tipo di problema di produzione. Grazie allo scorrimento verticale lo store elimina tutte le lavorazioni intermedie. I fogli o i pannelli vengono alimentati verticalmente e arrotolati, fissati e quindi sollevati verticalmente per l'operazione successiva. Durante il sollevamento, lo scafo del serbatoio non resiste alla gravità, quindi non si piega sotto il proprio peso.
Alcuni laminazioni verticali si verificano su macchine a quattro rulli, soprattutto per serbatoi più piccoli (tipicamente inferiori a 8 piedi di diametro) che verranno spediti a valle e lavorati verticalmente. Il sistema a 4 rulli consente la rilaminazione per eliminare i piani non piegati (dove i rulli afferrano la lamiera), che è più evidente sulle anime di piccolo diametro.
Nella maggior parte dei casi, la laminazione verticale dei serbatoi viene effettuata su macchine a tre rulli con geometria a doppia chiusura, alimentate da piastre metalliche o direttamente da bobine (questo metodo sta diventando sempre più comune). In queste configurazioni, l'operatore utilizza un misuratore di raggio o una sagoma per misurare il raggio della recinzione. Regolano i rulli di piegatura quando toccano il bordo anteriore del nastro e poi di nuovo mentre il nastro continua ad avanzare. Mentre la bobina continua ad entrare nella sua parte interna strettamente avvolta, il ritorno elastico del materiale aumenta e l'operatore sposta la bobina per provocare una maggiore flessione per compensare.
L'elasticità dipende dalle proprietà del materiale e dal tipo di bobina. Il diametro interno (ID) della bobina è importante. A parità di altre condizioni, la bobina è di 20 pollici. L'ID è avvolto più stretto e ha un rimbalzo maggiore rispetto alla stessa bobina avvolta fino a 26 pollici. IDENTIFICATORE.
Figura 2. Lo scorrimento verticale è diventato parte integrante di molte installazioni sul campo dei serbatoi. Quando si utilizza una gru, il processo di solito inizia all'ultimo piano e prosegue verso il basso. Notare l'unica cucitura verticale sullo strato superiore.
Si noti, tuttavia, che la laminazione in vasche verticali è molto diversa dalla laminazione di lamiere spesse su rulli orizzontali. In quest'ultimo caso gli operatori lavorano diligentemente per garantire che i bordi della lamiera combacino esattamente alla fine del ciclo di laminazione. I fogli spessi laminati a diametri stretti sono meno rilavorabili.
Nella formazione dei gusci delle lattine con rulli verticali alimentati a bobina, l'operatore non può unire i lembi alla fine del ciclo di laminazione perché, ovviamente, la sfoglia proviene direttamente dal rotolo. Durante il processo di laminazione, il foglio presenta un bordo anteriore, ma non avrà un bordo posteriore finché non viene tagliato dal rotolo. Nel caso di questi sistemi, il rotolo viene arrotolato formando un cerchio completo prima che venga effettivamente piegato, e quindi tagliato una volta completato (vedere Figura 1). Il bordo d'uscita appena tagliato viene quindi fatto scivolare sopra il bordo d'attacco, posizionato e quindi saldato per formare un guscio arrotolato.
La pre-piegatura e la rilaminazione nella maggior parte delle macchine alimentate a bobina sono inefficienti, il che significa che spesso presentano rotture sui bordi anteriore e posteriore (simili ai piatti non piegati nella laminazione non alimentata a bobina). Queste parti vengono solitamente riciclate. Tuttavia, molte aziende vedono gli scarti come un piccolo prezzo da pagare per tutta l’efficienza nella movimentazione dei materiali offerta loro dai rulli verticali.
Tuttavia, alcune aziende desiderano ottenere il massimo dal materiale a loro disposizione, quindi optano per sistemi di livellamento a rulli integrati. Sono simili alle raddrizzatrici a quattro rulli delle linee di movimentazione rotoli, solo capovolte. Le configurazioni comuni includono piastre a 7 e 12 rulli che utilizzano una combinazione di rulli di avvolgimento, piastra e piegatura. La raddrizzatrice non solo riduce al minimo la perdita di ogni manica difettosa, ma aumenta anche la flessibilità del sistema, ovvero il sistema può produrre non solo pezzi laminati, ma anche lastre.
La tecnica di livellatura non può riprodurre i risultati dei sistemi di livellatura comunemente utilizzati nei centri servizi, ma può produrre materiale sufficientemente piatto da poter essere tagliato con un laser o un plasma. Ciò significa che i produttori possono utilizzare bobine sia per la laminazione verticale che per il taglio.
Immaginate che un operatore che arrotola un involucro per una sezione di una lattina riceva l'ordine di inviare il metallo grezzo a un tavolo da taglio al plasma. Dopo aver arrotolato le casse e averle inviate a valle, ha predisposto il sistema in modo che le raddrizzatrici non venissero alimentate direttamente nelle andane verticali. La livellatrice alimenta invece un materiale piatto che può essere tagliato a misura, creando una lastra per il taglio al plasma.
Dopo aver tagliato un lotto di pezzi grezzi, l'operatore riconfigura il sistema per riprendere l'avvolgimento delle maniche. E poiché il materiale rotola in orizzontale, la variabilità del materiale (compresi diversi livelli di elasticità) non è un problema.
Nella maggior parte dei settori della produzione industriale e strutturale, i produttori stanno cercando di aumentare il numero di piani degli stabilimenti per semplificare la fabbricazione e l’assemblaggio in loco. Tuttavia, questa regola non si applica quando si tratta della fabbricazione di grandi serbatoi di stoccaggio e di strutture simili di grandi dimensioni, soprattutto perché tali lavori comportano incredibili difficoltà nella movimentazione dei materiali.
L'andana verticale alimentata a rullo utilizzata in cantiere semplifica la movimentazione dei materiali e ottimizza l'intero processo di fabbricazione del serbatoio (vedere fig. 2). È molto più semplice trasportare rotoli di metallo sul luogo di lavoro che arrotolare una serie di enormi profili in officina. Inoltre, la laminazione in cantiere consente di produrre anche i serbatoi di diametro maggiore con una sola saldatura verticale.
Avere un equalizzatore in loco offre maggiore flessibilità per le operazioni del sito. Si tratta di una scelta comune per la fabbricazione di serbatoi in loco, dove la funzionalità aggiunta consente ai produttori di utilizzare bobine raddrizzate per fabbricare i piani o i fondi dei serbatoi in loco, eliminando il trasporto tra l'officina e il cantiere.
Riso. 3. Alcuni rulli verticali integrati nel sistema di produzione di serbatoi in loco. Il martinetto solleva il manto precedentemente arrotolato senza l'ausilio della gru.
Alcune operazioni in loco integrano le andane verticali in un sistema più ampio, comprendente unità di taglio e saldatura combinate con martinetti unici, eliminando la necessità di gru in loco (vedere Figura 3).
L'intero serbatoio viene costruito da cima a fondo, ma il processo inizia da zero. Ecco come funziona: il rotolo o il foglio viene alimentato tramite rulli verticali a pochi centimetri dal punto in cui dovrebbe trovarsi la parete del serbatoio. La parete viene quindi inserita in guide che trasportano il telo mentre percorre tutta la circonferenza della vasca. Il rotolo verticale viene fermato, le estremità vengono tagliate, tranciate e viene saldata un'unica cucitura verticale. Quindi gli elementi delle nervature vengono saldati al guscio. Successivamente, il jack solleva il guscio arrotolato. Ripeti il procedimento per la torta successiva qui sotto.
Sono state effettuate saldature circonferenziali tra le due sezioni laminate, quindi è stato fabbricato in loco il tetto del serbatoio: sebbene la struttura sia rimasta vicino al suolo, sono stati fabbricati solo i due gusci superiori. Una volta completato il tetto, i martinetti sollevano l'intera struttura in preparazione per il guscio successivo, e il processo continua, il tutto senza gru.
Quando l'operazione raggiunge il livello più basso, entrano in gioco le lastre. Alcuni produttori di serbatoi da campo utilizzano piastre spesse da 3/8 a 1 pollice e in alcuni casi anche più pesanti. Naturalmente le lamiere non vengono fornite in rotoli e hanno una lunghezza limitata, quindi queste sezioni inferiori presenteranno diverse saldature verticali che collegano le sezioni della lamiera laminata. In ogni caso, utilizzando macchine verticali in cantiere, le lastre possono essere scaricate in un unico passaggio e rullate in cantiere per l'utilizzo diretto nella realizzazione di vasche.
Questo sistema di costruzione di serbatoi è un esempio di efficienza nella movimentazione dei materiali ottenuta (almeno in parte) mediante la laminazione verticale. Naturalmente, come qualsiasi altro metodo, lo scorrimento verticale non è adatto a tutte le applicazioni. La sua applicabilità dipende dall'efficienza di elaborazione che crea.
Supponiamo che un produttore installi un'andana verticale senza alimentazione per una varietà di applicazioni, la maggior parte delle quali sono involucri di piccolo diametro che richiedono la pre-piegatura (piegatura dei bordi anteriore e posteriore del pezzo per ridurre al minimo le superfici piane non piegate). Questi lavori sono teoricamente possibili su rulli verticali, ma la pre-piegatura in senso verticale è molto più difficile. Nella maggior parte dei casi, la laminazione verticale di grandi quantità, che richiede la pre-piegatura, è inefficiente.
Oltre ai problemi di movimentazione dei materiali, i produttori hanno integrato lo scorrimento verticale per evitare la gravità (ancora una volta, per evitare di flettere grandi gusci non supportati). Tuttavia, se l’operazione prevede solo l’arrotolamento di un foglio abbastanza resistente da mantenere la sua forma durante l’intero processo di laminazione, non ha senso arrotolare quel foglio verticalmente.
Inoltre, i lavori asimmetrici (ovali e altre forme insolite) sono generalmente meglio formati su andane orizzontali, con il supporto superiore se lo si desidera. In questi casi, i supporti non solo prevengono cedimenti dovuti alla gravità, ma guidano il pezzo durante il ciclo di laminazione e aiutano a mantenere la forma asimmetrica del pezzo. La complessità della manipolazione di questo tipo di lavoro in verticale può annullare tutti i vantaggi dello scorrimento verticale.
La stessa idea si applica al rotolamento del cono. I coni rotanti si basano sull'attrito tra i rulli e sulla differenza di pressione da un'estremità all'altra del rullo. Fai rotolare il cono verticalmente e la gravità aggiungerà complessità. Potrebbero esserci delle eccezioni, ma a tutti gli effetti un cono a scorrimento verticale non è pratico.
Anche l'uso di una macchina a tre rulli con geometria traslatoria in posizione verticale è solitamente poco pratico. In queste macchine, i due rulli inferiori si muovono lateralmente in entrambe le direzioni, mentre il rullo superiore è regolabile su e giù. Queste regolazioni consentono alle macchine di piegare geometrie complesse e arrotolare materiale di vari spessori. Nella maggior parte dei casi, questi vantaggi non aumentano con lo scorrimento verticale.
Nella scelta dei rotoli di lamiera è importante condurre una ricerca attenta ed approfondita e tenere conto della destinazione produttiva della macchina. Le andane verticali hanno funzionalità più limitate rispetto alle tradizionali andane orizzontali, ma offrono vantaggi chiave in termini di corretta applicazione.
Le macchine per laminazione di lastre verticali hanno generalmente design, prestazioni e caratteristiche di progettazione più fondamentali rispetto alle macchine per laminazione di lastre orizzontali. Inoltre, i rulli sono spesso troppo grandi per l'applicazione, eliminando la necessità di includere la corona (e l'effetto a botte o a clessidra che si verifica nel pezzo in lavorazione quando la corona non è regolata correttamente per il lavoro svolto). Se utilizzati insieme agli svolgitori, formano materiale sottile per interi serbatoi di officina, in genere fino a 21'6″ di diametro. Lo strato superiore di un serbatoio installato sul campo di diametro molto maggiore può avere solo una saldatura verticale invece di tre o più piastre.
Ancora una volta, il vantaggio maggiore del rotolamento verticale si riscontra nelle situazioni in cui il serbatoio o il recipiente devono essere costruiti in posizione verticale a causa dell'effetto della gravità su materiali più sottili (ad esempio fino a 1/4″ o 5/16″). La produzione orizzontale richiederà l'uso di anelli di rinforzo o stabilizzatori per fissare la forma rotonda delle parti laminate.
Il vero vantaggio dei rulli verticali risiede nell'efficienza della movimentazione dei materiali. Meno manipolazioni devi fare con il corpo, meno è probabile che venga danneggiato e rielaborato. Considera l’elevata domanda di serbatoi in acciaio inossidabile nell’industria farmaceutica, che è più attiva che mai. Una manipolazione brusca può portare a problemi estetici o, peggio ancora, a danni allo strato di passivazione e contaminazione del prodotto. I rulli verticali lavorano in tandem con i sistemi di taglio, saldatura e finitura per ridurre la possibilità di manipolazione e contaminazione. Quando ciò accade, i produttori possono trarne vantaggio.
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Orario di pubblicazione: 07 maggio 2023