Wrzesień 12th, 2018
Walcarki rolkowe – przed 1950 rokiem
Autor Russell Barnshaws
Gięcie blach z żelaza kutego za pomocą przepuszczanie blachy przez zestaw walców datuje się na koniec XVIII wieku, kiedy to Henry Cort, angielski mistrz żelaza wywalcował obręcze do beczki w latach 80-tych tegoż wieku. Walcarki były początkowo niewielkie i były obsługiwane ręcznie lub w bardziej zaawansowanych walcarkach za pomocą ręcznie obsługiwanych przerzutek.
Wykorzystanie silnika parowego w produkcji przy walcowaniu blach było pierwszym dużym krokiem na przód. Silniki parowe za pomocą pędni przekazywały moc z silnika do maszyny. Zanim rozpowszechniono użycie silników parowych maszyny były zasilane przy pomocy pracy rąk ludzkich, zwierząt pociągowych lub wiatru.
Te nowe źródło mocy umożliwiło walcowanie grubszych blach niż dotychczas. Blachy mogły być również gięte za pomocą prasy hydraulicznej, którą w 1795 roku opatentował Joseph Bramah. Z wynalazku tego korzystali w dużej mierze w XIX wieku producenci kotłów.
Pierwsze silniki elektryczne zdolne do zasilania maszyn weszły do użytku w latach 30-tych XIX wieku, wypierając tym samym silniki parowe i ciśnienie hydrauliczne. Walcarki przystosowywano do użycie nowych silników elektrycznych, które początkowo zasilano za pomocą prądu stałego a następnie prądu przemiennego. Silnik szeregowy na prąd stały osiąga moment siły przy niskich obrotach. Tego typu silniki były używane do zasilania tramwajów. Użycie silników elektrycznych i systemów wykorzystywanych w tramwajach było kolejnym dużym krokiem na przód.
Wprowadzenie silników elektrycznych spowodowało iż początkowo walcarki rolkowe które uprzednio działały na silniki parowe były teraz przystosowywane do użycia nowych silników elektrycznych. Walcarki, które używały przekładni pasowej do zasilania pędni, zostały z czasem zmodernizowane i wyposażone w silniki elektryczne.
Duże walcarki miały zwykle kształt piramidy, jak na rysunku poniżej Rys.1 aczkolwiek budowano również cięższe maszyny innego typu.
Metoda gięcia wskazana na Rys.2 była stosowana w starszych modelach walcarek Rys.3. Walcarki te były powszechnie stosowane do gięcia ręcznego cienkich blach. Taki układ rolek stosowano już w XIX wieku.
Walcarek tych używano do produkcji kominów i przewodów powietrznych. Średnica wałów wynosiła przeważnie 80mm i zezwalała na walcowanie blach do 1mm grubości.
Do walcowania grubych blach używano przeważnie walcarek o ułożeniu rolek na kształt piramidy, a pozycja rolki górnej była dostosowywana ręcznie za pomocą śrubokręta. Z czasem zaczęto pozycjonować rolkę górną przy pomocy pędni wykorzystującej dźwignię do przenoszenia napędu a ostatecznie wprowadzono osobny silnik do pozycjonowania rolki górnej.
Warto nadmienić w tym miejscu że walcowane blachy znajdują głównie zastosowanie jako cylindry. Blacha zwinięta w cylinder, do której następnie dospawano wieko na jednym końcu tworzy zbiornik, do którego produkcji potrzeba o połowę mniej spawów niż do produkcji zbiorników prostokątnych.
Przed 1950 rokiem, zanim istniała możliwość spawania, zbiorniki scalano przy pomocy odpowiednich materiałów uszczelniających, zatem ograniczenie ilości krawędzi miało znaczny wpływ na obniżenie kosztów. Dla danej powierzchni blachy, zwinięty kształt zajmuje większą powierzchnię niż jakikolwiek inny kształt, co jest atutem przy produkcji zbiorników.
Głównym problemem walcarek typu piramidowego jest płaska część na każdym z końców blachy, która wynika z odległości pomiędzy rolkami dolnymi. Długość tych płaskich końców odpowiada mniej więcej odległości pomiędzy rolką dolną i rolką górną i jest większa gdy blacha jest walcowana na większą średnicę i mniejsza gdy blacha jest walcowana na mniejszą średnicę. Dlatego podczas walcowania odcinano płaski koniec blachy i po ponownym włożeniu blachy do walcarki kontynuowano walcowanie cylindra.
Problemy wynikające z tej metody obejmują:
- Koszty wynikające z odcinania naddatku oraz straty materiałowe. Po odcięciu naddatku należało ponownie umieścić blachę w walcarce.
- Końce blachy, które miały około 200mm długości każda (8 cali) nie mogły być wygięte na mniejszą średnicę, nadając walcom gruszkowaty kształt jak na Rys.4.
Firmy świadczące usługi gięcia musiały jakoś obejść ten problem. Wymyślono że po zespawaniu końców cylindra można go ponownie przewalcować nadając mu wymagany kształt. Ten proces nie zajmuje dużo czasu ale musi być brany pod uwagę jako dodatkowa usługa wydłużająca całościowy czas gięcia.
Końce blachy mogą być wygięte na prasach krawędziowych przed procesem walcowania przy pomocy prasy w kształcie litery „V” tak jak na Rys. 5a i 5b. Takie rozwiązanie można zastosować pamiętając, że końce blachy muszą być wygięte na większy promień niż promień cylindra, gdyż podczas procesu walcowania zostaną one jeszcze dogięte na walcarce.
Inna metoda to użycie prowadnic. Prowadnice to ciężkie blachy, które były walcowane lub gięte na wąski promień tak jak na Rys. 6a i 6b.
Będąc w pozycji jak na rysunku prowadnica jest wywalcowane na długości około 300mm, gdy rolka górna zaczyna walcować blachę na kształt odpowiadający kształtem prowadnicy, dzięki czemu końce blachy są wygięte na wymiar.
Dwie lub trzy prowadnice będą wstępnie wygięte na inny promień żeby ostatecznie dopasować się do wymaganej średnicy cylindra. Ta metoda była dość szybka, szybsza niż użycie prasy na kształt litery „V” i wymagała niewielkiego dostosowania krzywizny końców blachy. Prowadnica, która jest znacznie grubsza niż walcowana blacha nie ulega gięciu ale przemieszcza się na walcarce zgodnie z kierunkiem walcowania, prowadząc jednocześnie walcowaną blachę. Ta z kolei jest gięta poprzez rolkę górną, która dopasowuje cieńszą blachę do kształtu grubszej prowadnicy.
Tak wyglądało gięcie przed 1950 rokiem zanim wynaleziono hydraulikę i zanim rozpoczęła się nowa era w gięciu blach…
