Khắc phục sự cố xoắn biên dạng cán trong quá trình sản xuất

Trong số nhiều thách thức gặp phải trong sản xuất biên dạng kim loại, hiện tượng xoắn biên dạng vẫn là một trong những vấn đề gây khó chịu nhất vì nó thường phát triển dần dần chứ không xuất hiện ngay sau khi thiết bị khởi động. Dây chuyền sản xuất có thể hoạt động bình thường trong vài giờ trước khi người vận hành bắt đầu nhận thấy sự xoay nhẹ dọc theo biên dạng thành phẩm, khiến việc xác định nguyên nhân gốc rễ trở nên khó khăn.

Cho dù sản xuất các tiết diện kết cấu hình chữ C và Z, các bộ phận máng cáp, cột đứng giá đỡ kho, tấm lợp mái, máng dẫn nước nhà kínhhay các thanh định hình thoát nước, hiện tượng xoắn vặn của tiết diện đều có thể ảnh hưởng đến quá trình lắp ráp, hiệu quả đóng gói và tính nhất quán về kích thước ở các công đoạn tiếp theo. Vấn đề này không chỉ giới hạn ở một loại tiết diện hoặc mác vật liệu cụ thể. Thay vào đó, nó thường là kết quả của sự kết hợp giữa đặc tính vật liệu, điều kiện gia công và cài đặt sản xuất.

Đối với các nhà sản xuất sử dụng máy cán định hình như một phần của dây chuyền sản xuất liên tục, việc hiểu cách thức hình thành hiện tượng xoắn thường có giá trị hơn việc liên tục điều chỉnh con lăn mà không xác định được nguyên nhân gốc rễ.

Hiện tượng xoắn vặn trong quá trình cán định hình thường là kết quả của một số biến đổi nhỏ

Các kỹ thuật viên thường cho rằng hiện tượng xoắn vặn bắt nguồn từ một trạm gia công bị lệch. Mặc dù việc căn chỉnh biên dạng trong sản xuất kim loại rất quan trọng, nhưng kinh nghiệm sản xuất cho thấy vấn đề này thường mang tính tích lũy.

Những khác biệt nhỏ về tình trạng mép cuộn, dẫn hướng đầu vào, áp lực con lăn hoặc đặc tính vật liệu có thể không dễ nhận thấy khi xét riêng lẻ. Tuy nhiên, khi dải thép đi qua nhiều trạm tạo hình, ứng suất dư có thể tích lũy dần cho đến khi biên dạng bắt đầu xoay.

Dung sai độ dày vật liệu cũng cần được chú ý. Ngay cả khi thép đáp ứng các thông số kỹ thuật, sự thay đổi nhỏ về chiều rộng cuộn thép cũng có thể ảnh hưởng đến lực tạo hình trong quá trình vận hành lâu dài.

Trước khi điều chỉnh dụng cụ, nhiều nhà sản xuất giàu kinh nghiệm thường kiểm tra những điều sau trước tiên:

• Định tâm cuộn dây ở phần đầu vào
• Căn chỉnh thanh dẫn hướng bên
• Tính nhất quán về chiều rộng vật liệu
• Vệ sinh con lăn
• Tình trạng ổ trục
• Tình trạng bôi trơn

Những cuộc kiểm tra này thường giúp loại bỏ các nguyên nhân đơn giản trước khi cần đến những điều chỉnh cơ khí phức tạp hơn.

Trước tiên, cần đánh giá tính nhất quán của việc cấp liệu tự động

Một lỗi thường gặp khi khắc phục sự cố là chỉ tập trung vào khâu tạo hình mà bỏ qua khâu cấp liệu.

Nếu dải thép không đi vào trạm tạo hình đầu tiên một cách nhất quán, mỗi trạm phía sau sẽ bù đắp cho sự sai lệch đó. Trên hàng trăm mét sản xuất, hiệu ứng tích lũy có thể biểu hiện dưới dạng xoắn biên dạng hơn là sự mất ổn định rõ ràng trong quá trình cấp liệu.

Các dây chuyền sản xuất hiện đại ngày càng tích hợp hệ thống cấp liệu servo, dẫn hướng đầu vào chính xác và giám sát bằng bộ mã hóa để duy trì sự tiến triển ổn định của dải kim loại trước khi bắt đầu quá trình tạo hình.

Đối với các dây chuyền sản xuất tích hợp đột dập thủy lực, tính nhất quán của quá trình cấp liệu trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Sự không đồng bộ giữa quá trình cấp liệu và đột dập có thể tạo ra ứng suất cục bộ, ảnh hưởng đến sự thẳng hàng của biên dạng trong quá trình tạo hình sau này.

Mặc dù hiện tượng xoắn có thể dễ nhận thấy gần cuối dây chuyền sản xuất, nhưng nguồn gốc của nó thường nằm ở giai đoạn sớm hơn nhiều trong quy trình sản xuất.

Sự mài mòn dụng cụ có thể dần dần làm thay đổi đặc tính của biên dạng

Thông thường, khuôn cán không bị hỏng đột ngột, nhưng khi hỏng, độ ổn định của quá trình cán định hình nguội sẽ bị phá hủy.

Thay vào đó, hiện tượng mài mòn con lăn diễn ra dần dần, đặc biệt là ở các nhà máy chế biến thép mạ kẽm với sản lượng lớn hoặc vật liệu kết cấu nặng hơn.

Sự mài mòn không đều của con lăn có thể tạo ra những khác biệt nhỏ về áp suất tạo hình giữa hai bên trái và phải của biên dạng. Ban đầu, những thay đổi này rất khó phát hiện chỉ bằng mắt thường.

Việc đo kích thước thường xuyên của sản phẩm hoàn thiện cung cấp thông tin hữu ích hơn so với việc chờ đến khi hiện tượng xoắn vặn trở nên rõ ràng.

Nhiều nhà sản xuất thiết lập lịch bảo trì phòng ngừa dựa trên số giờ sản xuất thay vì chờ đến khi xuất hiện hư hỏng dụng cụ. Việc kiểm tra định kỳ các ổ bi, độ cứng trục, vòng đệm và bề mặt con lăn giúp duy trì điều kiện tạo hình ổn định trong suốt các chu kỳ sản xuất kéo dài.

Phương pháp này cũng hoàn toàn có thể áp dụng cho việc sản xuất các cấu kiện định hình, chẳng hạn như các cấu kiện hình chữ C và Sigma, hệ thống máng cáp, thanh ray lắp đặt tấm pin mặt trời và các bộ phận giá đỡ lưu trữ.

Cấu hình thiết bị ảnh hưởng đến sự ổn định lâu dài

Thiết kế thiết bị cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu sự biến đổi về hình dạng.

Khung máy chắc chắn, trục được gia công chính xác, hệ thống truyền động đáng tin cậy và các trạm tạo hình được cân bằng đúng cách tạo nên nền tảng ổn định cho sản xuất liên tục.

Thiết bị xếp chồng tự động và hệ thống xả liệu được kiểm soát cũng góp phần vào điều này. Các biên dạng dài rời khỏi khu vực tạo hình mà không có sự hỗ trợ đầy đủ có thể bị xoắn ngay cả khi quá trình tạo hình thực tế vẫn ổn định.

Dây chuyền sản xuất điển hình được thiết kế cho các cấu kiện kết cấu có thể bao gồm máy tháo cuộn thủy lực, hệ thống làm phẳng, bộ phận cấp liệu servo, bộ phận đột dập (nếu cần), máy cán định hình, hệ thống cắt thủy lực và thiết bị xếp chồng tự động. Mỗi bộ phận đều góp phần duy trì tính nhất quán về kích thước trong suốt quá trình sản xuất.

Đối với các nhà sản xuất có kế hoạch sản xuất liên tục các sản phẩm chuyên dụng, các nhà cung cấp thiết bị có thể hợp tác trong quá trình kiểm định dụng cụ và sản xuất thử nghiệm. Sự hợp tác này thường phù hợp với các chương trình sản xuất ổn định với nhu cầu sản xuất nhất quán hơn là các đơn đặt hàng ngắn hạn.

Các hướng dẫn kỹ thuật do Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế và Hiệp hội Thép Châu Âu cung cấp thông tin tham khảo có giá trị về chất lượng sản xuất, vật liệu thép và kiểm soát kích thước, hỗ trợ cải tiến quy trình liên tục.

Hiện tượng xoắn biên dạng hiếm khi là kết quả của một điều chỉnh duy nhất. Khắc phục sự cố thành công thường đến từ việc đánh giá toàn bộ quy trình sản xuất—từ khâu đưa cuộn thép vào đến khâu xử lý biên dạng thành phẩm—thay vì chỉ tập trung vào một công đoạn duy nhất.

Câu hỏi thường gặp