Почему важна разнотолщинность листового проката и как ее контролировать

01.07.2025

Разнотолщинность влияет на прочность соединений, жесткость каркаса, точность посадки элементов в узлах. При обработке сваркой возникает риск прожога тонкого участка, а при гибке — разрушение перегруженной зоны.

Нередко при изгибе по короткой стороне толщина определяет минимальный радиус, и различие по сечению вызывает локальные напряжения, приводящие к растрескиванию.

В случаях, где применяется холодная штамповка, даже перепад 0,05 мм может изменить поведение металла в матрице и повлиять на форму готовой детали.

Для контроля параметров используется микрометр с нониусом или рычажно-зубчатый толщиномер. Стандартное допусковое поле определяется по ГОСТ 19903–2015, где регламентировано предельное отклонение от номинала в зависимости от ширины, марки, состояния и способа прокатки.

Например, при толщине 3 мм холоднокатаного проката по категории Н9 допустим перепад ±0,09 мм. Более жесткие условия прописаны для автомобильной промышленности, где требования DIN EN 10131 задают допуск ±0,04 мм при толщине 2 мм.

Прокат с переменной толщиной применяется для снижения массы конструкции без потери прочностных характеристик. Для грузовых платформ, кузовов, подкосов используют материал с градиентным распределением по длине.

В зоне соединений предусматривают утолщение на 0,5–0,8 мм для компенсации ослабления от болтов или сварки. При производстве таких заготовок важно соблюдать не только линейный профиль, но и стабильность в поперечном направлении, иначе может возникнуть коробление при нагреве или деформация в готовом изделии.

Изменение толщины по ширине особенно критично при профилировании. На станах с неподвижными валками разница 0,2 мм между кромкой и серединой приводит к неравномерной нагрузке, смещению центра давления и нарушению симметрии профиля.

Для снижения разброса в сечении на лист подают натяжение с обратным изгибом и используют корректирующие ролики, подбираемые по диаметру с учетом конкретной кривизны. Для проверки равномерности толщины по всей ширине применяют оптические измерители или лазерные сканеры с дискретностью не хуже 0,01 мм.

В производстве корпусных деталей разнотолщинность вызывает проблемы при сварке встык. При различии в 0,15 мм образуется ступенька, усложняющая проплавление по всей глубине. Для устранения применяют фрезеровку кромки под 45° или подкладку компенсационного элемента из меди, чтобы выровнять тепловой режим.

Кроме того, неравномерное распределение массы по площади приводит к перекосу при механической фиксации, что критично для высокоточных конструкций.

Для контроля предпочтительно проводить выборочную проверку в 7–10 точках по диагонали. При этом следует избегать участков возле кромки, отступив не менее 20 мм. Рекомендуется строить карту распределения, особенно при длине свыше 2500 мм. На производстве применяют калибровочные шаблоны, позволяющие быстро выявлять отклонения от допустимого поля в условиях цеха.

Для автоматизации контроля используется система ультразвуковой толщинометрии с цифровым анализом. Частота сигнала от 10 до 25 МГц обеспечивает точность 0,02 мм на глубине до 10 мм.

При обработке на листогибочных станках перепад более 0,1 мм влияет на равномерность угла по длине гиба. Это связано с тем, что усилие, необходимое для пластической деформации, пропорционально толщине в кубе. То есть при изменении толщины на 10% усилие возрастает почти на 30%, что приводит к разнице в геометрии при постоянной настройке оборудования. Поэтому перед серийной гибкой проводят контрольный прогиб и корректировку положения пуансона, исходя из фактической толщины в каждом участке.

На практике рекомендуется маркировать участки с отличающимися характеристиками. В условиях крупносерийного производства это делается путём цветового кодирования или нанесения лазерной метки.

Если прокат имеет двустороннюю разницу в толщине, то при монтаже его ориентируют так, чтобы усиленный край приходился на зону максимальных нагрузок. При сварке автоматизированным способом вводится адаптивная система изменения тока в зависимости от текущей толщины, измеренной контактным датчиком.

Для профилей, используемых в опорных элементах, неоднородность в толщине более 0,1 мм приводит к нарушению устойчивости при осевом сжатии. Расчеты по формуле критической силы (π² * E * I / L²) становятся некорректными при изменяющемся моменте инерции.

В такой ситуации вместо постоянной толщины вводится функция, описывающая изменение сечения, и рассчитывается интегральным методом. Это требует точных данных по каждой зоне, которые можно получить только при многоточечном измерении.

В случае с прессованием труб из листов даже небольшое расхождение в толщине вызывает смещение линии сварки и неплотное прилегание краёв, что снижает герметичность. Чтобы избежать подобных дефектов, используют предварительное выравнивание проката на роликовых установках с микрорегулировкой.

Оптимально использовать 5–7 роликов с различной жесткостью и регулируемым усилием, чтобы компенсировать неравномерную кривизну. В рабочих условиях на производстве применяют толщиномеры с щупом 0,02 мм и цифровой индикацией, что позволяет контролировать перепады в режиме реального времени.

При изготовлении штампованных корпусов для приборов разница в 0,07 мм между участками одного изделия вызывает различие в усилии выталкивания детали из пресс-формы. Это снижает производительность и увеличивает износ матриц. На практике используют заготовки с гарантированным полем допусков по классу точности В или А по ГОСТ 17066–94.

В условиях серийного производства рекомендуется хранение листов с одинаковыми характеристиками в отдельной зоне склада и маркировка по номеру партии.

С учётом требований DIN EN 10140 при приемке материала контролируется не только номинальное значение, но и отклонения по всей длине, в том числе шаг волнистости. При наличии градиента более 0,05 мм на 500 мм длины лист отклоняется от плоскости, и деталь теряет геометрическую стабильность.

При формировании пакетов для резки лазером разнотолщинные листы вызывают неравномерную фокусировку и нестабильную глубину реза. В таких случаях рекомендуется предварительное разделение материала на партии с идентичными характеристиками.

При использовании горячекатаного материала границы неоднородности часто совпадают с зоной перехода по ширине валка, и если не учитывать это при резке, то одна заготовка может содержать сразу два участка с различными характеристиками.

В рабочих условиях это решается выбором зоны резки на центральной части рулона. При нестабильных результатах рекомендуется переход на прокат с уменьшенной шириной рулона, обеспечивающий более однородное распределение параметров по всей поверхности.

Рассказать друзьям:

Комментарии

Пока нет комментариев