Вальцевание: особенности технологии

Что это такое? Вальцевание – это довольно популярная процедура обработки металла. Она часто применяется для придания определенных размеров и формы листовому металлическому материалу и трубам. Любой из этих способов отличается своими особенностями, влияющими на процесс и стоимость конечного продукта.

В чем суть технологии? Вальцевать можно сплавы и «чистый» листовой металл, прутки и т. д. Процедура может применяться не только в промышленных масштабах, но и в быту. Для этого необходимы специальное оборудование и желание.

Суть вальцевания металла

Вальцевание – общее название технологических процессов, суть которых заключается в пластическом деформировании металла и некоторых других, например, композиционных материалов. Проходящие обработку заготовки проходят через определенное количество вращающихся валков, равномерно сгибаясь и/или приобретая заданную форму (конус, цилиндр, пластина и т. д.).

Вальцевание металлических заготовок чаще всего производится без нагрева (холодное пластическое деформирование), однако обработка листового металла большой ширины, крупносерийное производство изделий и т. п. требуют параллельного воздействия высокой температуры.

Этот метод часто используется при технологической обработке трубного металлопроката. С его помощью можно уменьшать или увеличивать диаметр краев труб, создавая плотные соединения, в которых сегменты вставляются один в другой. К примеру, к вальцовке прибегают для того, чтобы надежно зафиксировать подвергшийся радиальной деформации элемент решетки теплообменника.

Данный вид вальцовки может быть более или менее сложным, что зависит от таких параметров как:

• диапазон или разность между исходным диаметром и тем, который необходимо получить в ходе развальцовки;
• глубина обработки – длина отрезка трубы подлежащего пластической деформации.

Вальцевание металла в промышленности осуществляют с помощью специального оборудования, позволяющего производить обработку в соответствии с требованиями соответствующих межгосударственных стандартов – ГОСТов. Технические характеристики, возможности и мощность станков являются определяющими факторами типа обработки, вида готовых изделий, точности, скорости выполнения вальцовки и конструкционных показателей производимых элементов и деталей.

Широкое применение вальцевания труб и листовых материалов в различных областях промышленности обусловлено рядом преимуществ этой технологии перед другими видами металлообработки. Важная особенность заключается в том, что при холодном деформировании не изменяются физико-химические свойства материала – он полностью сохраняет изначальные характеристики. Кроме того, данный метод не нарушает целостности и не повреждает кристаллическую решетку металла, что особенно важно, когда вальцовке подвергаются разнородные металлические сплавы.

Сферы применения изделий, подвергнутых вальцеванию

Вальцеванием широко пользуются как при производстве деталей, конструктивных элементов и изделий, так и для различных видов обработки, включая восстановление первоначальной геометрии. Кроме того, эта технология используется для того, чтобы подготовить листовой материал к последующей штамповке. Вальцовке могут быть подвергнуты листы, прутки, трубы, профиль из разных металлов и их сплавов. Также часто данным методом пользуются при обработке заготовки из композиционных материалов, включающих в себя различные полимеры, в том числе – пластмассы или резину.

Вальцевание позволяет также уплотнить материал и улучшить его механические характеристики. В зависимости от типа и настроек оборудования полученные детали могут иметь различную форму:

• овальную;
• цилиндрическую;
• конусовидную;
• квадратную (прямоугольную).

В современном производстве вальцеванием пользуются для изготовления:

1. композитных панелей;
2. цилиндрических и конических обечаек;
3. швеллеров и других профилей для кронштейнов, подвесных потолков и т. д.;
4. широких полотен для ленточных пил;
5. профилированных металлических уголков;
6. декоративных строительных элементов и множества других изделий.

Помимо производства готовых изделий, элементов конструкций и деталей, вальцеванием обрабатывают заготовки из композиционных материалов и металла, сплющивая, сдавливая или уплотняя их. Пластическое деформирование с помощью валков позволяет сделать поверхность более гладкой, избавиться от мелких дефектов и придать фабрикатам дополнительную внешнюю привлекательность. Также вальцовка используется для того, чтобы выровнять толщину заготовки.

Вальцевание кромок листового металла позволяет подготовить его к дальнейшему использованию, например, для изготовления кровельных материалов. В ходе обработки происходит формирование по периметру листа одинарных или двойных фальцев, которые дают возможность надежно соединять детали при монтаже. Фальцевые кровли используют при сооружении крыш различных зданий, чаще всего малой этажности. Элементы крыши покрываются защитным покрытием из полимеров, которое предохраняет металл от коррозии и механических повреждений.

Технология завальцовки

Развитие технологии вальцевания привело к тому, что она стала доступна не только в промышленных условиях, но и в быту. В специализированных магазинах можно найти соответствующие инструменты и приспособления, а небольшие ручные станки многие мастера изготавливают самостоятельно. Промышленное оборудование приводится в действие с помощью гидравлических или электроприводов.

Большие промышленные станки позволяют производить вальцевание листов до 12 000 мм длиной и до 10 мм толщиной. Для вальцовки используются специальные матрицы разного профиля. В ходе обработки оператору необходимо правильно выбирать соответствующие приспособления, сверяясь с рабочими чертежами.

Помимо завальцовки краев листовых заготовок с помощью специальных приспособлений, ручного оборудования или станков с электро- или гидроприводом, широко применяется и более простая технология, когда для создания фальцев используются специальные оправки и киянки. Оправка и листовая заготовка зажимаются в тисках, кромка с помощью ударов киянки сгибается на 90°. Затем, уложив деталь на ровную поверхность, завальцовывают кромку на 180°.

Для гибки краев заготовки также часто пользуются специальными клещами, с помощью которых отгибается кромка для дальнейшей завальцовки ударами киянки. Ручной метод не используют для работы с заготовками большой длины. К недостаткам этого способа также относится недостаточная ровность загнутых краев, трудоемкость и низкая производительность.

В промышленном производстве для вальцевания используются специальные станки. Кромка загибается в ходе проката через вальцы, изготовленные из закаленного особым образом, высокопрочного стального сплава. С помощью такого оборудования обрабатывают заготовки любой длины и получают завальцованные края строго заданной ширины.

Обработка производится в два этапа:

• заправка края листового или рулонного металла в направляющие с заранее отрегулированной шириной;
• включение подачи.

Подгибка и завальцовка полоски нужной ширины производится с помощью вальцов, имеющих соответствующую конфигурацию. В результате подобной обработки получаются заготовки с ровными кромками, подготовленные для дальнейшей отделки.

Особенности технологии завальцовки

Для изготовления шиферных гвоздей применяется жесткая завальцовка. Шляпка изготавливается из тонколистовой оцинкованной стали. В ходе вальцовки из нее формируются колпачки, нижняя поверхность которых способна повторять неровности кровельного материала, в том числе и волнообразного, обеспечивая герметичность в точке крепления.

С помощью вальцовки – пластического деформирования торцевых частей тонких труб – формируются неразъемные заглушки. Эта технология широко применяется для ремонта трубок теплообменников в бытовых холодильниках и кондиционерах. Глухой торец образуется при обжимке и последующей завальцовке краев, которая может заключаться либо в уменьшении диаметра, либо в загибе кромки внутрь с помощью ручного инструмента или специального оборудования.

Также широко применяется вальцевание тормозных трубок, которое обеспечивает надежное и герметичное крепление. Лучше всего обработке поддаются заготовки из меди, алюминия, латуни и низкоуглеродистых стальных сплавов. Технологический процесс требует соблюдения определенных условий:

1. Край трубки, подлежащий вальцовке, следует разогреть, чтобы сделать металл более пластичным. Это позволяет значительно уменьшить вероятность появления трещин и избежать упрочнения в ходе пластического деформирования.
2. Если для развальцовки конца металлической трубки используется специальный станок, то в начале обработки, пока металл не начал остывать, необходимо производить ее на больших скоростях. Далее скорость нужно постепенно понижать, чтобы не допустить разрыва остывающего материала.

На шланг с вставленным внутрь пресснипелем надевают металлическую муфту, для обжатия которой на гидравлическом оборудовании используется специальная матрица. После того как место обжима помещено между губок станка, приводится в действие насос, создающий необходимое для вальцовки давление.

Наиболее широко используемые технологии:

• Сплошная завальцовка, позволяющая предотвратить радиальные разрывы металла, к которым приводит его смещение. Перед обработкой на трубке формируются кольцевые V-образные канавки, глубину и угол которых выбирают в зависимости от диаметра наружной обоймы подшипника. Для обжимки используются кольцевые пуансоны.
• Вальцовка с помощью шариков, помещенных в V-образную канавку. Материал подлежащей обжимке части подвергается пластическому деформированию в ходе обкатки с приложением соответствующей нагрузки. При этом подшипник завальцовывается. Такая технология широко применяется при изготовлении авиационных двигателей.

Вальцовка также широко применяется при изготовлении автомобильных дверей. Эта несложная технология заключается в надежном соединении отдельных элементов конструкции, при котором их края загибаются и завальцовываются.

Многочисленные преимущества вальцовки делает ее одной из наиболее широко применяемых в современных производственных процессах технологий металлообработки. Когда речь идет об изготовлении сложных и ответственных конструкций, не следует пытаться осуществить вальцевание самостоятельно. Для быстрого и качественного изготовления нужных вам изделий следует доверить его квалифицированным специалистам.