Английское колесо - English wheel
Английское колесо , в Великобритании также известный как езда на велосипеде машина , является металлообработка инструмента , который позволяет ремесленник с образованием соединения (двойная кривизна) кривыми из плоских листов металла , такие как алюминий или сталь .
Описание
Процесс использования английского колеса известен как колесо . Панели, произведенные таким способом, дороги из-за высококвалифицированного и трудоемкого метода производства, но у него есть ключевое преимущество, заключающееся в том, что он может гибко производить различные панели на одном и том же оборудовании. Это формовочная машина, работающая за счет растяжения поверхности и связанная с процессами штамповки панелей. Он используется там, где требуются небольшие объемы сложных изогнутых панелей; как правило, в кузовостроении , восстановлении автомобилей , гоночных автомобилях с шасси с космической рамой, которые соответствуют правилам, требующим металлических панелей, напоминающих автомобили массового производства ( NASCAR ), прототипов автомобилей и компонентов обшивки самолетов. Производство колес в Англии находится на пике в производстве небольших объемов спортивных автомобилей, особенно когда используется более легковоспламеняющийся алюминиевый сплав.
Если требуются большие объемы производства панелей, колесо заменяется штамповочным прессом, который имеет гораздо более высокие капитальные затраты на установку и более длительное время разработки, чем использование английского колеса, но каждая панель в производственном цикле может быть изготовлена в кратчайшие сроки. секунд. Эта стоимость покрывается за счет более крупного производственного цикла, но штамповочный пресс ограничен только одной моделью панели на комплект штампов. Показанная английская модель колес управляется вручную, но при использовании на более толстых металлических листах, таких как корпуса кораблей, машина может иметь привод и намного больше, чем показанная здесь.
Строительство
Машина имеет форму большой закрытой буквы «С». На концах буквы C два колеса. Верхнее колесо называется катящимся колесом , а нижнее колесо - наковальней . (Некоторые ссылки относятся к колесам по их положению: верхнее колесо и нижнее колесо .) Опорное колесо обычно имеет меньший радиус, чем катящееся колесо. Хотя существуют более крупные машины, катящееся колесо обычно имеет ширину 8 см (3 дюйма) или меньше и обычно 25 см (10 дюймов) в диаметре или меньше.
Катящееся (верхнее) колесо имеет плоское поперечное сечение, а опорное (нижнее) колесо имеет куполообразную форму.
Глубина С-образного каркаса называется горловиной . Самые большие машины имеют размер горловины 120 см (48 дюймов), в то время как меньшие машины имеют размер горловины около 60 см (24 дюйма). C стоит вертикально и поддерживается рамой. Размер горловины обычно определяет самый большой размер металлического листа, который оператор может разместить в машине и легко работать. На некоторых станках оператор может повернуть верхнее колесо и упор на 90 градусов к раме, чтобы увеличить максимальный размер обрабатываемой детали. Поскольку машина работает за счет некоторого давления между колесами через материал, и поскольку это давление изменяется по мере того, как материал становится тоньше, нижняя челюсть и опора рамы, которая удерживает опорный ролик, могут регулироваться. Он может перемещаться с помощью гидравлического домкрата на машинах, предназначенных для стального листа, или с помощью домкрата на машинах, предназначенных для листового металла. Поскольку материал истончается, оператор должен регулировать давление для компенсации.
Рамочные конструкции - важнейший элемент этого простого устройства. По большей части колеса очень мало изменились с 19 века. Ранние английские машины (в отличие от американских версий), такие как Эдвардс, Кендрик, Браун, Боггс, Ранала и др., Имели чугунные рамы. Эти колеса, изготовленные в 19 веке, имели подшипники скольжения из металла Баббита , что затрудняло их проталкивание и протягивание металла при работе под высоким давлением. Позже, когда вошли шариковые подшипники, машины стали больше подходить для твердых и толстых материалов, таких как сталь 1/8 дюйма. Несмотря на преимущества чугуна, он имеет менее половины жесткости ( модуля Юнга ) стали, и иногда его необходимо заменять сталью, когда требуется более жесткая рама. Стальные рамы, изготовленные из сплошных листов, вырезанных пламенем, или рамы, составленные из сварных и разрезных пластин, являются обычными конструкциями. Стальные трубы, как правило, квадратного сечения, использовались для колесных рам машин в течение последних 30 лет, особенно в США, где профилирование листового металла стало хобби, а также бизнесом. Машины с трубчатым каркасом имеют разумные цены и доступны в виде комплектов или могут быть легко собраны по чертежам. Самые жесткие трубчатые рамы имеют полностью триангулированную внешнюю распорную ферму . Они наиболее эффективны для обработки более тонких или мягких материалов, таких как сталь 20 ga или алюминий 0,063 дюйма. Машины с литой рамой, подобные изображенному на фотографии, все еще доступны.
Правильно оснащенная машина имеет набор опорных колес. Колеса с наковальней, такие как тележки, используемые с молотками для обработки панелей (которые также известны как наковальни), должны использоваться для соответствия желаемой коронке или кривизне обрабатываемой детали.
Операция
Оператор машины пропускает листовой металл между опорным колесом и катящим колесом. Этот процесс растягивает материал и делает его тоньше. По мере того как материал растягивается, он образует выпуклую поверхность над опорным колесом. Эта поверхность известна как «корона». Высокая поверхность коронки сильно изогнута, низкая поверхность коронки слегка изогнута. Жесткость и прочность поверхности детали обеспечивается высокими зонами гребня. Радиус поверхности после обработки зависит от степени растяжения металла в середине заготовки относительно ее края. Если середина слишком сильно растягивается, оператор может восстановить форму, вращая край детали. Вращение края имеет тот же эффект при исправлении неправильной формы из-за чрезмерного растяжения в середине, как и сжатие непосредственно на чрезмерно растянутой области за счет использования термоусадки или усадки типа Экольда . Это потому, что край удерживает форму на месте. Усадка кромки перед вращением способствует формированию формы во время вращения и уменьшает количество растяжения и утонения, необходимых для достижения окончательной формы. Процессы усадки уменьшают площадь поверхности за счет утолщения листового металла. Усадку вручную выполнять труднее и медленнее, чем растягивание с использованием инструментов для взбивания панелей или вальцовки, из-за этого ее следует использовать только в случае крайней необходимости. Алюминиевый лист должен быть отжигают перед тем езда на велосипеде , потому что прокатки на мельнице в процессе его производства работ твердеет его.
Прочность и жесткость также обеспечивается обработкой кромок, такой как отбортовка или разводка, после получения правильного контура поверхности. Фланец настолько важен для формы готовой поверхности, что некоторые панели можно изготавливать путем сжатия и растяжения только фланца без использования растяжения поверхности.
Корректирование
Давление в зоне контакта, которое изменяется в зависимости от радиуса купола на опорном колесе и давления регулировочного винта, и количество проходов вращения определяют степень растяжения материала. Некоторые операторы предпочитают ножной регулятор, чтобы они могли поддерживать постоянное давление на листах различной толщины для сглаживания, при этом обе руки свободны для манипуляций с обрабатываемой деталью. Этот стиль регулятора также полезен для смешивания краев более тонких областей с высокой коронкой с относительно нерастянутыми низкими областями коронки. Недостатком регулятора ноги является то, что он может мешать очень продольно изогнутым панелям, таким как крылья велосипедного типа (крылья / крылья ), используемые на мотоциклах, спортивных автомобилях до Второй мировой войны и современных открытых колесных автомобилях, таких как Lotus. / Caterham 7 .
Для решения этой проблемы в некоторых колесных машинах есть ручной регулятор, расположенный близко под ярмом наковальни (также известный как держатель колеса), поэтому такие панели могут беспрепятственно изгибаться под ним. Этот тип машины обычно имеет диагональную нижнюю С-образную раму, которая изгибается ниже к полу, с ручным регулятором рядом с держателем упорного колеса вместо горизонтального и длинного вертикального ручного регулятора, показанного на рисунке выше. Третий тип регулятора перемещает верхнее колесо вверх и вниз, при этом нижнее упорное колесо остается неподвижным.
Формирование
На каждом этапе изготовления оператор должен постоянно ссылаться на форму, которую он хочет воспроизвести. Это может включать использование шаблонной бумаги, шаблонов сечений (изготовленных из бумаги или тонкого листового металла), станционных баксов, форм, профильных датчиков, шаблонов профилей и, конечно же, оригинальной панели. Колесные машины с быстроразъемным рычагом, который позволяет оператору опустить упорное колесо в сторону от верхнего колеса, чтобы заготовку можно было быстро вынуть и вставить без потери настройки давления, значительно экономят время на этой части процесса. .
Оператор должен иметь кропотливое терпение, чтобы сделать много проходов по области на листе, чтобы правильно сформировать область. Они могут делать дополнительные проходы с разными колесами и в разных направлениях (например, под углом 90 градусов для простой формы с двойной кривизной) для достижения желаемой формы. Использование правильного давления и соответствующей формы опорного колеса, а также точных узких схем перекрытия проходов вращения (или фактически перекрытия с низкими наковальнями) делает использование машины чем-то вроде искусства. Слишком большое давление приводит к тому, что деталь становится волнообразной, поврежденной и напряженной, в то время как слишком слабое давление заставляет работу затягиваться.
Локальный перекат одной части панели может привести к неправильной форме в соседних областях. Поднятие или растяжение области приводит к опусканию смежных областей, а исправление этого может повлиять на области, расположенные дальше от исходной панели. Это связано с тем, что напряжения в панели, вызванные растяжением, влияют на форму панели дальше, чем можно было бы вообразить. Это означает, что оператор должен работать на большой площади панели, устраняя эти побочные эффекты, одновременно вызывая больше побочных эффектов, которые также необходимо устранить.
Ключ к созданию правильной формы - это наличие правильного количества растянутой металлической поверхности на этой более широкой площади. Если это будет достигнуто, можно «сдвинуть» металл с минимальным дополнительным растяжением, заполнив низкие места металлом с высоких мест. Это сглаживание почти похоже на строгание с использованием умеренного давления, но все же тяжелее, чем при строгании. Это трудоемкий и кропотливый итеративный процесс, который является одной из самых сложных и умелых частей вилинга. По мере увеличения размера панели / секции непропорционально возрастает объем работы и уровень сложности. Это также причина того, что очень большие панели может быть очень сложно сделать и делаются секциями. Панели / секции с высоким венцом могут нуждаться в отжиге из-за наклепа металла, что делает его хрупким, непригодным для обработки и склонным к разрушению.
После достижения правильной основной формы с правильным количеством металла в нужных местах рабочий должен совместить края областей с высокой короной с областями с низкой короной, чтобы контур поверхности плавно переходил от одного к другому. После этого заключительный этап вращения включает в себя очень легкое вращение под давлением, чтобы выровнять поверхность и придать ей гладкую, когерентную форму. На этом этапе металл не растягивается, а перемещается уже растянутый металл, поэтому очень важно использовать минимальное давление на опору и как можно более широкую опору для формы панели.
Обычно только небольшие панели с высоким венцом (например, ремонтные секции) или большие панели с низким венцом (например, крыши) изготавливаются как одно целое. Для больших панелей с низкой короной требуются два опытных мастера, чтобы выдержать вес панели.
Ограничения
Пять основных ограничений машины:
- Толщина листа, которую может обрабатывать машина
- Установка заготовки на глубину «горловины» станка
- Размер обрабатываемой детали, с которой оператор / операторы могут физически справиться
- Риск чрезмерного растяжения / истончения слишком большой панели или секции с высокой короной
(нет смысла иметь правильный контур, если металл слишком тонкий и непрочный). - По мере увеличения размера панели или секции непропорционально возрастает объем работы и уровень сложности.
Эти ограничения являются причинами, по которым большие панели с высокой короной, такие как крылья и крылья, часто изготавливаются из нескольких частей. Затем детали сваривают вместе, как правило, одним из двух способов. Сварка TIG (вольфрамовый инертный газ) вызывает меньшую тепловую деформацию, но дает более твердый и хрупкий сварной шов, что может вызвать проблемы при полировке / полировке вручную или в колесном станке. Кислородно-ацетиленовые сварочные соединения лишены этого недостатка при условии, что им дают остыть на воздухе до комнатной температуры, но они вызывают больше тепловых искажений. Соединение панелей может быть достигнуто с помощью автогенной сварки, то есть сварки без присадочного прутка ( кислородно-ацетиленовые или TIG- процессы), это полезно при окончательной сглаживании сварных швов, поскольку снижает количество необходимых опилок / шлифовки / полировок или почти полностью исключает их. Это также, что более важно, уменьшает тепловую деформацию контура поверхности, которую необходимо исправлять на колесе или с помощью молотка и тележки.
Отделка
Окончательный процесс изготовления панели после достижения правильного контура поверхности - это некоторая обработка кромок , такая как отбортовка (листовой металл) или проволочная кромка . Это завершает и укрепляет кромку. Обычно во фланце слишком много или слишком мало металла, из-за чего панель теряет форму после поворота фланца, поэтому ее необходимо растягивать или сжимать, чтобы исправить форму поверхности. Проще всего это сделать с помощью усадки и растяжения Экколда, но можно сделать и с помощью термоусадки или холодной усадки , заправляя и вдавливая в себя загнутый металл, или с помощью молотка и тележки для холодной усадки. Для растяжения или сжатия фланца требуется молоток и тележка с правильным профилем. Молоток и тележка должны соответствовать желаемой форме фланца в точке соприкосновения фланца (известного как кольцо тележки) с молотком. Сильная усадка или растяжение приводит к упрочнению фланца и может вызвать трещины и разрывы. Хотя их можно сваривать, гораздо лучше отжечь металл до того, как это произойдет, чтобы восстановить его обрабатываемость.
Английское колесо является лучшим инструментом для квалифицированного мастера для низкого краун приложений , чем вручную ковкий . Строгание вручную с использованием тележек и напильников или строгального молотка после штамповки с помощью молотка является очень трудоемким процессом. Использование молотка грушевидной формы и мешка с песком для растягивания листового металла ( опускание ) или подъем на кол, ускоряет изготовление более высоких секций коронки. (Кол - это тележка, которая может быть намного больше ручной тележки, обычно с литой под ней сужающимся квадратным поперечным сечением. Она предназначена для установки в тисках или подходящем женском отверстии в наковальне для клюва, как это используют кузнецы. и кузнецы.) Пневматический или механический молот еще быстрее. Английское колесо очень эффективно при использовании для строгания (для чего оно было первоначально запатентовано в Англии) до гладкой окончательной отделки после этих процессов.
использованная литература
дальнейшее чтение
- Взгляд американца на английское колесо Кента Уайта.
- Продвинутые техники английского колеса Кента Уайта.
- Рон Фурнье (1990). Справочник изготовителя металла . ISBN 0-89586-870-9.
- Рон Фурнье (1989). Справочник листового металла . ISBN 0-89586-757-5.
- Тим Ремус (1999). Превосходное производство листового металла . ISBN 0-9641358-9-2.
- Тим Ремус (2003). Расширенное производство листового металла . ISBN 1-929133-12-X.
- А. Робинсон, В. А. Ливси (2006). Ремонт кузовов автомобилей . ISBN 978-0-7506-6753-1.