Descrição do sistema de enrolamento e rebobinamento da máquina de corte e vinco de folhas para estampagem a quente

O sistema de enrolamento e desenrolamento da máquina de corte de folhas de estampagem a quente é o módulo central de todo o equipamento, que determina diretamente a qualidade do rolo acabado. A folha de estampagem a quente geralmente tem apenas 6 a 20 μm de espessura, com superfície lisa, baixa elongação e estruturas de revestimento frágeis. Sua sensibilidade a flutuações de tensão e contato mecânico é muito maior do que a de filmes de embalagem comuns. Não importa a velocidade de corte ou a afiação da lâmina, se o sistema de enrolamento e desenrolamento não conseguir enrolar cada metro de folha com a tensão adequada e faces finais uniformes, a precisão do processo anterior não poderá ser alcançada. Este artigo se concentra nos dois subsistemas de desenrolamento e desenrolamento, explicando sua composição funcional, lógica de controle e pontos-chave de ajustes comuns.

1. Sistema de desenrolamento: Firmeza é fundamental para um corte preciso.

A tarefa do sistema de desenrolamento pode parecer simples — soltar o rolo principal e alimentá-lo na área da lâmina de corte —, mas, na prática, ele desempenha a função crucial de isolar perturbações e estabelecer a tensão fundamental. De um rolo cheio a um núcleo oco, o diâmetro pode variar diversas vezes, causando uma mudança drástica na inércia rotacional. Se a extremidade de desenrolamento não puder ser adaptada em tempo real, as flutuações de tensão serão transmitidas diretamente à lâmina de corte, causando desvios dimensionais no corte ou rugas no material.

O atuador principal do mecanismo de desenrolamento geralmente é composto por um eixo de expansão a gás e um freio de pó magnético. O eixo de expansão a ar é responsável por fixar o núcleo da bobina. A pressão do ar é geralmente ajustada entre 0,4 e 0,6 MPa. Para bobinas de papel, utiliza-se um valor menor, enquanto para núcleos de plástico ou alumínio, pode-se utilizar um valor ligeiramente maior. Após a inflação, o desempenho de retenção de pressão deve ser verificado. Se a queda de pressão exceder 0,05 MPa em 5 minutos, isso indica vazamento, e o núcleo deslizará lentamente durante a operação, manifestando-se como uma tensão que "se estabiliza primeiro e depois oscila". Os freios de pó magnético fornecem o torque de resistência reversa, e a estabilidade do torque de saída determina diretamente se a tensão de desenrolamento é constante. Em condições de baixa corrente a longo prazo, as partículas magnéticas tendem a se aglomerar. Para freios utilizados por mais de um ano, recomenda-se aumentar a corrente ajustada em 10% a 15% para compensar a degradação do desempenho.

Em termos de estratégia de controle, a tensão constante não deve ser utilizada na extremidade de desenrolamento. À medida que o diâmetro da bobina diminui e o torque de frenagem permanece inalterado, a tensão interna no material torna-se gradualmente instável, fazendo com que a camada base da bobina grande fique propensa a estiramentos excessivos e ao aparecimento de estrias longitudinais quando desenrolada. A abordagem correta é habilitar o controle de conicidade reversa: o sistema de controle reduz automaticamente o torque de frenagem com base no diâmetro do rolo em tempo real, garantindo que a folha mantenha uma tensão superficial semelhante no momento em que o rolo mestre é removido. A tensão de referência depende da largura e da espessura. A folha de estampagem a quente geralmente se enquadra na faixa de 3N a 8N. Durante a operação em alta velocidade, a vibração lateral pode aumentar ligeiramente em 5% a 10%. Se aparecerem marcas de estiramento longitudinal, o sistema deve ser imediatamente reajustado.

Além disso, o desenrolamento e a correção de desvios são o primeiro passo para a precisão do corte longitudinal. O sensor fotoelétrico detecta a posição da borda do rolo-mãe, seja no modo de rastreamento de borda ou de linha, e o sinal de desvio aciona o movimento lateral do assento de desenrolamento. Se a resposta da correção for muito lenta, o desvio se acumulará antes de entrar na lâmina de corte; se a resposta for muito rápida, poderá introduzir novas oscilações em zigue-zague. Os equipamentos modernos normalmente desacoplam a execução da correção do controle de tensão para evitar interferências mútuas.

2. Sistema de coleta: Somente rolos completos são considerados completos.

O rebobinamento é a manifestação final da qualidade do corte. As manifestações de enrolamento irregular da folha de estampagem a quente variam — faces finais irregulares, rolos em forma de torre, saliências locais, bordas em forma de sino — mas as causas principais são altamente concentradas: controle instável da tensão e má condição dos rolos, representando mais de 80% do total. Portanto, a descrição do sistema de enrolamento deve girar em torno de duas linhas principais: rolos de tensão e rolos de pressão.

O princípio fundamental do controle da tensão de enrolamento é a tensão de conicidade. Durante o processo de enrolamento, o diâmetro aumenta de oco para cheio, com uma relação de diâmetro de 5:1 ou até maior. Se a tensão constante for mantida, o material externo exerce compressão excessiva sobre a camada interna, causando um leve deslizamento nas extremidades e uma compressão severa do núcleo, formando rugas em forma de margarida. A lógica do controle de conicidade é a seguinte: à medida que o diâmetro da bobina aumenta, a tensão de enrolamento diminui de acordo com uma proporção predefinida. Para materiais finos, como folhas de estampagem a quente, recomenda-se definir a taxa de conicidade entre 60% e 80%, o que significa que a tensão total da bobina deve cair para 60% a 80% do valor inicial. Uma solução mais refinada utiliza o controle segmentado: a seção inicial (0% a 20% do diâmetro da bobina) garante um núcleo liso e adequado com menor tensão; mantém-se uma pressão intercamadas estável na seção de tensão constante (20% a 70%); a seção de redução da conicidade (70% a 100%) reduz gradualmente a tensão para compensar o efeito de compressão extra causado pelo próprio peso do anel externo. O valor de referência da tensão pode começar em 2 a 4 N por milímetro de largura, iniciando com um teste com uma tensão ligeiramente inferior. Se houver deslizamento entre camadas na face final, aumente em 5% a 10%.

O próprio eixo de enrolamento geralmente utiliza um eixo de expansão a gás ou um eixo deslizante. O eixo de expansão a gás é adequado para o corte longitudinal convencional, enquanto o eixo deslizante permite uma ligeira diferença de velocidade entre os rolos quando vários rolos são enrolados simultaneamente, compensando a espessura ou tensão desigual entre as tiras de corte. Cada eixo de enrolamento é normalmente acionado por um servomotor independente, garantindo uma tensão consistente em rolos de diferentes diâmetros.

O papel do rolo de pressão é frequentemente subestimado. Não se trata apenas de "pressionar o rolo", mas sim de expelir uniformemente o ar entre as camadas, ajudando a estabelecer o atrito intercamadas e suprimindo o deslizamento axial da folha. O paralelismo entre o eixo do rolo e o eixo do enrolador é de suma importância, e o erro deve ser controlado dentro de 0,05 mm/m. Se uma extremidade do rolo de pressão estiver apertada e a outra solta, cada rotação do rolo de filme estará sujeita a um empuxo axial, resultando no empenamento do rolo. Os ajustes de pressão também devem variar de acordo com o diâmetro da bobina: no estágio inicial do enrolamento, o diâmetro é pequeno e o ar entre as camadas é facilmente expelido, exigindo uma pressão de contato maior; no estágio posterior do enrolamento, à medida que o diâmetro aumenta, a pressão deve diminuir gradualmente; caso contrário, podem surgir marcas transversais na superfície da folha ou até mesmo causar a ruptura da tira. A dureza superficial do rolo de pressão deve estar entre HS 60 e 75. A excessiva maciez causa facilmente deformações e distribuição irregular da pressão, enquanto a excessiva dureza não consegue se adaptar a pequenas variações na espessura da folha.

3. Coordenação do enrolamento e desenrolamento e da interface geral da máquina

O desenrolamento e o enrolamento não operam de forma independente. A área onde a lâmina de corte está localizada deve formar uma seção de transição com tensão relativamente "neutra", para que a folha não sofra tensão longitudinal excessiva ao entrar no ponto de cisalhamento; caso contrário, a lâmina circular será cortada por rasgo em vez de cisalhamento puro, resultando em rebarbas nas bordas. As máquinas de corte modernas geralmente separam a tensão de desenrolamento, a tensão de tração e a tensão de enrolamento em zonas de controle independentes. Através de rolos flutuantes ou sensores de tensão, cada segmento é monitorado e o CLP coordena os valores definidos para cada segmento, permitindo que a folha siga uma curva de tensão suave do rolo mestre ao rolo acabado.

Na parte operacional, a tela sensível ao toque define centralmente parâmetros como tensão de referência de desenrolamento, tensão inicial de enrolamento, taxa de conicidade e curva de pressão do rolo de compressão, além de exibir o diâmetro atual do rolo e os valores reais de tensão em tempo real. Tanto a função de dosagem automática quanto a de desligamento por comprimento fixo dependem do feedback do encoder para enrolamento e desenrolamento, garantindo um comprimento consistente para cada rolo. Durante o rebobinamento, a plataforma receptora trabalha em conjunto com a emenda da bobina principal ou o desenrolamento do produto acabado. O sistema de enrolamento e desenrolamento entra em modo de espera ou de baixa velocidade e, após a nova bobina estar posicionada, a tensão é restabelecida e acelerada até a velocidade de trabalho.

Conclusão

O sistema de enrolamento e desenrolamento da máquina de corte de folhas para estampagem a quente resolve uma contradição: a extremidade de desenrolamento deve ser "puxada firmemente", a extremidade de enrolamento deve ser "rolada uniformemente" e o material da folha que foi cortado no meio não deve afrouxar nem apertar. Ao compreender a verificação da pressão de retenção do eixo de expansão, a compensação de corrente do freio magnético a pó, o ajuste segmentado do cone de enrolamento e a lógica do paralelismo e da ligação da pressão, os operadores podem determinar rapidamente se o problema reside na seção de desenrolamento ou enrolamento, e se é necessário ajustar parâmetros ou inspecionar o equipamento quando ocorrem anormalidades na face final. Uma vez que este sistema esteja otimizado, a base da qualidade para o corte de folhas para estampagem a quente pode ser verdadeiramente estabelecida.