Инструмент для развальцовки листового металла

Обновлено: 06.01.2025

Благодаря точности и удобству обработки, вальцевание металла и цилиндрических обечаек используется уже на протяжении нескольких сотен лет и всегда остается актуальным. Современные приспособления для вальцовки конусов и композита применяются как в промышленных масштабах, так и в домашнем хозяйстве. В зависимости от вида станка, обработку можно производить самостоятельно, если изучить все о вальцовке и разновидностях оборудования.

Что это такое?

Вальцовка, вальцевание – это технологическая операция или процесс деформации различного листового металла. Например, жести, меди, стали, а также ряда полимерных композитных материалов. В ходе вальцевания, путем пропускания через специальные вращающиеся ролики листовой материал равномерно сгибается и приобретает определенную форму. На выходе получаются цилиндрические, конусообразные и другие фигурные изделия, в зависимости от типа и настроек оборудования.

При вальцевании в большинстве случаев используют холодную штамповку, параллельный нагрев заготовки осуществляется, как правило, только при больших объемах или обработке толстых листов материала.

Реже термин «вальцевание» применяется в отношении технологической обработки металлических труб, когда производится деформация крайнего участка среза изделия для увеличения или уменьшения диаметра. После обработки одинаковые изначально по диаметру трубы соединяются между собой – плотно вставляются одна в другую. Например, при деформировании трубы по радиусу для ее прочного и герметичного закрепления в посадочном месте трубной решетки теплообменного аппарата. Расчет такой обработки производится по формуле: D' = D о + Δ + K×S, в которой:

D' – показатели внутреннего диаметра заготовки после обработки;
D о – внутренний диаметр крайнего среза до вальцевания;
Δ – диаметральный промежуток между трубой и трубной решеткой;
S – толщина стенок заготовки;
K – коэффициент вида теплообменного аппарата, показатель колеблется от 0,1 до 0,2.

Сложность данного вида вальцовки определяется двумя главными техническими характеристиками.

Диапазон – разница между изначальным внутренним диаметром заготовки и размерами, до которых она может быть радиально увеличена, то есть деформирована.
Глубина – длина отдельного участка заготовки, на которую допустимо производить деформацию.

Для полноценного же вальцевания листового материала согласно требованиям ГОСТ необходимо специальное оборудование – вальцовочные станки. От мощности и технических возможностей оснащения будет зависеть тип обработки, вид готовой продукции, скорость вальцовки, а также точность и другие конструкционные показатели изделий.

Вальцовка имеет важное преимущество перед другими аналогичными способами – процесс холодной деформации не влияет на свойства металла, материал сохраняет свои изначальные характеристики, не нарушается целостность его структурных соединений. Это особенно важно при обработке различных разнородных металлических сплавов.

Где применяется?

Данный вид деформации металла используют для обработки и производства различных изделий. Например, при подготовке готовой продукции к штамповке или как первичную переработку. Вальцеванию подлежит не только листовой металл или сплавы, но также трубы, прутки, профили, полимерные материалы из резиновых смесей, пластика или пластмасс. После вальцовки или холодной штамповки структура материала становится более плотной, существенно улучшаются его технические характеристики. В зависимости от типа и настроек станка, в ходе обработки получают изделия в форме:

С помощью вальцовочного оснащения сегодня производят широкий ряд изделий для различных областей и сфер деятельности:

цилиндрические обечайки;
композитные панели;
широкие ленточные пилы;
швеллера для кондиционеров;
профилированные металлические уголки;
декоративные строительные элементы.

Вальцевание необходимо не только для изготовления новой продукции, но и для различных предварительных, дополнительных и последующих видов обработки металла и композитов – уплотнения, сдавливания или сплющивания заготовок. На вальцовочном оборудовании поверхность заготовок приобретает равномерный лоск, убираются неровности, шероховатости, материал становится одинаковой толщины по всей плоскости. Учитывая, что заготовки могут иметь различные формы и конфигурации, для создания необходимой конструкции подача листа производится по одному из трех направлений.

Поперечная – при вальцевании длинных элементов незамкнутого трубного проката.
Продольная – для обработки коротких элементов и заготовок незамкнутых труб.
Винтовая – для производства изделий, не предполагающих последующую сварку стыка.

Благодаря развитию современных технологий, методику вальцевания используют как на предприятиях, так и в домашних условиях с помощью миниатюрных компактных ручных станков и специального инструмента. Оснащение при этом можно изготовить самостоятельно своими руками. В производственных же цехах для вальцовки материалов задействуют профессиональное крупногабаритное оборудование с электрическим или гидравлическим приводом.

Такие универсальные станки позволяют качественно обрабатывать листовые материалы больших размеров – до 12 метров длиной и до 10 миллиметров толщиной.

Обзор типов

Вальцевание применяется для обработки многих видов материалов, различных по своей форме и структуре. Поэтому и профильное оборудование может существенно отличаться типом конструкции, предназначением и техническими возможностями. Современные вальцовочные станки, как для профессионального промышленного, так и для домашнего использования классифицируются на четыре основных вида, в зависимости от устройства силового привода.

Ручные установки

Ручные станки в основном используются лишь в домашнем хозяйстве для бытовых целей, при единичном производстве или обработки материалов. Такие агрегаты просты в эксплуатации, для работы с ними не требуется специальных знаний, а главное – они автономны и не нуждаются в дополнительном питании. Благодаря компактным габаритам, высокой надежности и долговечности оборудование очень популярно среди домашних мастеров и в небольших цехах на предприятиях.

Существенный полюс ручных вальцовочных станков – низкая стоимость при высоком качестве обработки. Собрать установку можно своими руками и свети затраты к минимуму. Главный минус ручного оснащения – оно не позволяет обрабатывать материалы толщиной более 2 мм. Важным недостатком является и необходимость прилагать существенную физическую силу – положение подвижного рабочего вала регулируется вручную, процесс вальцевания, то есть подача материала, также осуществляется в ручном режиме.

Электрическое оборудование

В электрических аппаратах подача материала происходит за счет силового электромотора, от его мощности будут зависеть и возможности оборудования – скорость работы, типы обрабатываемых материалов, габариты самого вальцовочного оснащения. Электрические вальцовочные станки упрощают работу, но из-за необходимости подключения к сети снижается их мобильность. Как правило, такое оборудование устанавливается стационарно в просторных цехах, больших производственных помещениях предприятий. Электрические станки позволяют обрабатывать листовой материал толщиной 4-6 мм.

Из недостатков отмечают и значительные затраты на электроэнергию – чтобы сократить расходы производства, можно воспользоваться маломощным оборудованием до 20 кВт. Станок небольшой мощности справится с задачей не так быстро, но позволит сэкономить на электроэнергии и снизить себестоимость изделий. Электрические вальцовочные станки высокой мощности обычно используются лишь на крупных промышленных предприятиях, ориентированных на массовое производство или обработку крупногабаритных заготовок.

Гидравлические станки

Вальцовочное оборудование с гидравлическим приводом является самым мощным в своем роде – на таких станках обрабатываются материалы толщиной до 10 мм. Гидравлические станки относятся к тяжелому классу, они в несколько раз превосходят по мощности и возможностям ручные и электромеханические установки. Используются аппараты с гидравлическим приводом в основном на крупных производственных предприятиях – энергетических, машиностроительных или судостроительных комбинатах.

Практически все современные гидравлические станки оснащаются компьютерным программным управлением – ЧПУ. По сравнению с другими видами, агрегаты имеют и более сложную конструкцию, в которой задействовано большое количество рабочих элементов.

Кроме того, оснащение с гидроприводом обладает и крупными габаритами, станки устанавливаются только стационарно в просторных помещениях. Но зато они позволяют быстро и качественно вальцевать большие объемы продукции, сохраняя при этом высокую точность обработки.

Инструменты и приспособления

Главный рабочий узел любого вальцовочного оборудования – литая станина из прочных металлических сплавов или чугуна. На станину, размеры которой зависят от типа оснащения, монтируется специальное деформирующее устройство, состоящее из нескольких продольных валков. Два рабочих валка фиксируются намертво (являются неподвижными), а третий или четвертый элемент обеспечивают вращение заготовки в процессе работы. В некоторых станках подвижные валки могут также перемещать и по вертикали, позволяя производить более широкий ряд изделий, обрабатывать большее количество типов материалов.

Верхний валок монтируется на станине таким образом, чтобы при необходимости его можно было быстро снять или перенастроить для производства изделий с разным сечением. Его регулировка осуществляется специальным инструментом – единым винтом или механизмом храпового типа, а в автоматических вальцовочных станках это действие выполняется программно. Под регулировкой подразумевается изменение технологических характеристик оборудования – увеличение или уменьшение зазора между валками. Использование специальных валков с рабочими канавками на поверхности позволяет обрабатывать и сгибать не только листовой материал, но также металлические прутки или проволоку.

Ручные станки оснащаются, как правило, тремя валками, так как большее количество элементов затруднит процесс обработки. Если установить четвертый валок, то для гибки ряда материалов физической силы уже будет недостаточно. Количество валков на электромеханическом вальцовочном станке – от 3 до 4, все зависит от их размеров и мощности двигателя. Все профессиональные гидравлические агрегаты оснащаются четырьмя рабочими валами.

Никаких дополнительных инструментов для работы с вальцовочным оборудованием не требуется, лишь на некоторых станках для регулировки валков могут понадобиться гаечные ключи определенного размера.

Особенности техники

Независимо от типа вальцовочного оборудования, закругление материала или заготовки происходит за счет третьего подвижного рабочего валка. От его положения и зазора между ним и двумя ведущими элементами будет зависеть форма будущего изделия, его радиус – чем больше расстояние между валками, тем больше радиус заготовки. Если валки установлены на станке параллельно друг другу, то обрабатываемые детали приобретают цилиндрическую форму.

При размещении третьего вала под определенным углом форма изделий будет конусообразная. Четвертый же валок обеспечивает предварительную подгибку листового материала, на большинстве современных станков он оснащается дополнительным пневматическим приводом. При необходимости станки комплектуются валками с полированной, прорезиненной или особо твердой поверхностью.

О том, какие бывают вальцовки, смотрите в следующем видео.

Вальцы для листового металла

Вальцы для обработки листового металла были изобретены достаточно давно, и с тех пор их конструкция претерпела целый ряд различных изменений. Неизменным остался только принцип работы. На сегодня пользователь без особых проблем может найти всё необходимое для работы с листовым металлом не только в производстве, но и для домашней мастерской.

Особенности технологии

Вальцовка, или вальцевание, – работа, в ходе которой листовые заготовки приобретают необходимую в соответствии с задачей форму. Работа, строго говоря, идет не только с металлом. В качестве материала может послужить любой пластичный материал, начиная от резины и пластика и заканчивая железом или алюминием. Разного рода трубопрокатные изделия тоже подвергаются такой обработке.

Для того чтобы обработать профлист, используется специальное оборудование. Исходя из названия, легко можно сделать вывод, что основную роль в конструкции играют несколько валов. Процесс придания формы конуса или цилиндра в целом и называется вальцовкой. Если, например, нужно увеличить диаметр трубы в ширину без потери качества, тогда операция называется развальцовкой, но суть от этого изменится мало.

Оборудование для обработки оцинкованного листа металла на производстве обычно имеет электрический или гидравлический привод.

Для домашней мастерской будет достаточно и ручного. При правильном подходе устройство можно собрать и самостоятельно, работать оно будет с ничуть не меньшей эффективностью, чем его заводские аналоги. Это специальное оборудование для работы с металлом в холодном состоянии, объяснений его эффективности существует несколько.

В процессе металл не меняет своей температуры, а значит, сохраняет все свои первоначальные технические характеристики неизменными.
Структура не подвергается серьезным изменениям, помимо внешней деформации. Не образуется никаких дыр и трещин в заготовках.
Работа идет равномерно по всей поверхности изделия. Расчет толщины и радиуса воздействия учитывается заранее.
Процесс легко можно контролировать на всех этапах.

Благодаря точности обработки изделий можно работать с заданными геометрическими параметрами, не теряя ни миллиметра. Детали и габариты изделий в конечном итоге могут быть диаметрально разными, начиная от стальной заготовки и заканчивая частью небольшого ювелирного украшения.

Виды вальцов для листового металла

Листоправильные станки для работы с металлическими заготовками могут быть разными, сфера их применения зависит от технических характеристик и спектра предполагаемых к решению задач:

размеры и диаметр валов зависят от типа конструкции, в зависимости от этого будет меняться радиус возможного сгиба;
длина валов определяет ширину заготовки, с которой можно работать за один раз;
привод определяет толщину изделий, пригодных к обработке.

Многое будет зависеть и от конструкционных особенностей станков.

Например, для работы с изделиями необычных форм напрямую влияет возможность рабочих валов менять положение. Так что два одинаковых станка одной и той же фирмы могут быть диаметрально разными.

Станки разделяются между собой в зависимости от технологических возможностей и технических характеристик. Станки для работы с металлом можно разделить на несколько основных категорий:

двухвалковые;
трехвалковые;
четырехвалковые.

Первый тип самый простой. Основу их конструкции составляют два рабочих вала и жесткий каркас, валы располагаются параллельно друг под другом. Тот, что находится сверху, всегда вдвое меньше размером. Предпочтительнее в качестве материала для него использовать сталь.

Заготовка прижимается нижним валом и прокручивается, что и придает изделию нужную форму. Возможности сгиба металла формируются в зависимости от характера вращения валов, именно поэтому два одинаковых станка могут отличаться друг от друга с точки зрения эффективности. Регулируется станок механически, так что радиус изделия можно выставить заранее.

Чаще на таком станке обрабатываются цилиндрические конструкции, нежели конусные.

Второй тип можно разделить на симметричные и асимметричные. В работе предусматривается принцип обката листа заготовки вокруг одного из валов, который является основным в конструкции.

Электромеханические станки с тремя валами иногда носят название силовые, они более массивны по своей конструкции и имеют более высокий предел прочности в отличие от ручного привода. На таком оборудовании можно изготавливать изделия в масштабах промышленности. Для домашних мастерских такие конструкции подойдут для обработки меди или алюминия толщиной до 4 мм.

Четырехвалковые вальцовочные станки в конструкции предусматривают еще один вал в самом низу, который облегчает сгиб металла. Именно такой станок чаще всего используется для промышленной обработки. Здесь толщина заготовок может достигать 75 мм, форма может быть простой или геометрически сложной – точно воспроизвести получится одинаково и то и другое.

Числовое управление облегчает настройку и регулировку некоторых параметров в процессе производства изделия.

Это во всех отношениях профессиональный инструмент для работы с металлом.

Классификация оборудования по типу привода

Соответственно количеству валов каждый станок имеет свои конструкционные особенности и сложности. Также листогибочное оборудование можно разделить на категории и по типу привода:

механические – ручной привод;
электромеханические – в комплекте часто присутствует вычислительный блок ЧПУ;
гидравлические.

Ручное

Ручной привод самый простой, здесь для обработки потребуется прикладывать определенное физическое усилие. Обычно это конструкция с двумя валами и жестким каркасом. Работать можно в домашней мастерской с максимальным комфортом из-за компактности этих моделей, но спектр задач у них достаточно узкий.

Электрическое

Электрический привод имеет в конструкции вычислительный блок, что может помочь автоматизировать часть операций и работать с более высоким уровнем точности. Спектр задач у таких моделей, как и сфера применения, значительно шире.

Гидравлическое

Гидравлические вальцы – очень габаритное оборудование, которое отличается и более высокими техническими характеристиками. Соответственно, оно имеет и широкий спектр задач. Это станки, предназначенные в основном для промышленных предприятий или достаточно большой домашней мастерской, чтобы была возможность вместить их и окупить производственные затраты.

Обзор современных моделей

«ВЭТ-1500» – одна из самых популярных недорогих моделей станков. Такие станки имеют широкий рабочий диапазон, на рынке представлены различные варианты готовых конструкций. Для домашней мастерской на первых этапах подойдут двухвалковые гидравлические станки, они с лихвой позволят реализовать широкий диапазон любительских и профессиональных задач в домашних условиях.

Вес и габариты такого станка минимальны, что дает ещё один плюс в пользу покупки этого устройства для дома.

Еще одним брендом, на который стоит обратить внимание, является DEGstm. Это иностранная фирма по производству станков самого разнообразного калибра, которая уже успела зарекомендовать себя качественными изделиями. Например, их четырехвалковые гидравлические станки могут обрабатывать заготовки длиной до 3100 мм включительно, диаметр которых составляет 680 мм.

За трехвалковыми станками с элетромеханическим или ручным приводом можно смело обращаться в фирму «Энкор» или Metal Master. На самом деле современный рынок предоставляет пользователям огромное количество оборудования, так что при правильном подходе каждый сможет подобрать то, что ему подойдет.

Как сделать станок самому?

Самодельные вальцы с ручным приводом имеют достаточно простую конструкцию, а работать в конечном итоге будут ничуть не хуже известных заводских аналогов.

Для сборки своими руками нужно подготовить чертеж, расходные материалы и инструменты.

Изготовление не потребует никакого сугубо профессионального опыта, разве что минимальных навыков обращения с инструментами.

Что касается конструкции, то у станка для работы с металлом есть несколько ключевых элементов.

Рама. Именно на ней будут держаться все остальные элементы конструкции. Рекомендуется использовать оцинкованную сталь или любой другой металл со схожими характеристиками.
Боковые стойки с прорезями для узлов подшипника.
Валки из прочной стали. Их диаметр будет зависеть от поставленной перед мастером задачи по обработке металла.
Рукоятка для вращения.
Приводной зубчатый узел, который будет обеспечивать синхронность во вращении валов.
Пружинный узел для прижатия заготовки между валками.

Первым этапом станет изготовление рамы. Её можно сварить из нескольких заготовок, размеры при этом нужно сверять с чертежом.

Боковые стойки также привариваются к раме, чаще всего это швеллеры. Тут в качестве материала подойдет углеродистая сталь.

Что касается узлов, то они фиксируются на боковых стойках в специальных отверстиях, валки устанавливаются в последнюю очередь. После сборки конструкции следует проверить, надежно ли зафиксированы все основные узлы.

Как пользоваться?

Перед началом работы стоит провести пробный этап. Гибка заготовки выполняется в целом легко. Для этого металлический лист укладывается на нижние валки и прижимается верхним. Заготовка должна без проблем фиксироваться, чаще всего правка конструкции требуется именно здесь: если изделие не будет прижато достаточно плотно, его можно испортить. Далее остается только попробовать вращать рукоятку и проверить результат своей работы.

О том, как сделать самодельные вальцы, смотрите далее.

Завальцовка: описание, особенности технологии, используемые инструменты

Завальцовка – метод холодной деформации, в результате которого материал не подвергается воздействию высоких температур. Следовательно, свойства и структура материала не изменяются, что является одним из преимуществ такой обработки.

Описание

Завальцовка кромок – это технологическая операция, в результате которой пластической деформации подвергаются края листовых материалов или концы труб и других цилиндрических заготовок. Данный процесс приводит к изменению геометрической формы, но никоим образом не влияет на свойства используемого материала. Операция завальцовки труб выполняется с целью уменьшения их исходного диаметра или подготовки концов трубок к дальнейшему соединению.

Процесс может осуществляться как с помощью ручного инструмента, так и на специальных станках. Метод позволяет получать качественно обработанные края за малый промежуток времени, а также трубы любого нужного диаметра, в том числе и нестандартных размеров.

Завальцевать кромки листового металла бывает необходимо, когда предусматривается его дальнейшее использование, например, в качестве кровельного материала. В этом случае по периметру листа выполняются одинарные или двойные фальцы путем завальцовки кромки. Фальцы служат для надежного соединения листов между собой. Так называемая фальцевая кровля применяется на малоэтажных зданиях различного назначения. При этом кровельный металл для предотвращения его коррозии покрывается специальным полимерным составом.

Также метод завальцовки широко применяется для обработки кромок керамической плитки, керамогранита и других отделочных материалов. Он позволяет сгладить углы и острые грани, которые неизбежны при резке плитки. Специальное оборудование позволяет качественно и быстро обработать кромку любой конфигурации, тем самым обеспечив безопасность выполнения плиточных работ.

Матрица оборудования, предназначенного для завальцовки, может иметь различный профиль. Поэтому важно не только правильно подобрать приспособление для обработки заготовки или готового изделия, но и тщательно изучить рабочий чертеж, в котором указан уже непосредственно профиль завальцовки. Соединение деталей способом развальцовки получило широкое применение в области приборостроения.

Она позволяет получить повышенную прочность и герметичность готовых изделий, а также придать им современный внешний вид, что также немало важно.

Гвозди используются для крепления различных материалов. Но стоит обратить внимание на конструкцию шиферного гвоздя, верхний колпачок которого изготавливается методом жесткой завальцовки. Материалом для колпачка служит тонколистовая, имеющая оцинкованное покрытие, сталь. В результате нижний край колпачка способен четко повторить очертания поверхности волнообразного материала, обеспечив герметичность в точке его установки.

Завальцовка тонких труб – это процесс пластической деформации ее торцевой части, направленный на получение неразъемной заглушки. Такая операция особенно востребована при ремонте трубок бытовых холодильников и кондиционеров. Технология выполнения заключается в образовании глухого торца с уменьшением или без изменения диаметра трубки путем загиба ее кромки внутрь. Загнутый край обжимается, а затем завальцовывается вручную или на специальных станках.

Проще всего выполнять завальцовку тонкостенных труб, изготовленных из пластичных материалов, таких как медь, алюминий или низкоуглеродистая сталь. Но процедура предусматривает ряд технологических особенностей.

Участок трубы, подвергаемый завальцовке, необходимо слегка подогреть. Это позволит увеличить пластичность материала, существенно снизить риск его разрыва, а также исключить упрочнение металла.
Если операция выполняется на станке, то следует увеличить скорость деформирующего инструмента на начальном этапе, пока заготовка горячая, и постепенно снижать ее по мере остывания материала трубы.

В домашних условиях завальцовку труб проводят, используя обычный молоток. Это грубая операция, которая способна привести к повреждению металла и деформации заготовки. Она возможна лишь при толщине стенки трубы от 1,5 до 2,0 мм. Технология завальцовки шлангов высокого давления предусматривает использование специальных приспособлений и оборудования.

Прессниппель плотно вставляется внутрь шланга, поверх надевается металлическая муфта, обжатие которой происходит при помощи гидравлического станка или матрицы. Шланг местом обжима вставляется в губки станка, подкачивается ручка насоса. Метод шарнирной завальцовки подшипника в корпус широко используется в машиностроении. Процесс может осуществляться с применением различных технологий, из которых наиболее распространены такие.

Сплошная завальцовка позволяет избежать разрыва металла по окружности при его смещении. Перед тем, как приступить непосредственно к процессу, на корпусе выполняют кольцевые канавки V-образной формы, глубина и угол которых зависят от диаметра наружной обоймы подшипника. Сама операция выполняется кольцевым пуансоном.
Завальцовка шариками, помещенными в V-образную канавку. Шарики совершают обкат по канавке под нагрузкой, при этом металл корпуса переходит в пластическое состояние, легко деформируясь и завальцовывая подшипник. Именно этот метод применяется в производстве двигателей для авиационной промышленности.

Для завальцовки кромок автомобильных дверей существует множество приспособлений. Технология здесь довольно проста и часто применяется при выполнении ремонтных работ: отдельные элементы дверной конструкции надежно соединяются между собой путем загибания их краев.

Используемое оборудование

Токарный станок используется для завальцовки труб, изготовленных из пластичных материалов. Для выполнения этой операции станок снабжается специальными вальцами небольшого размера и патроном для закрепления заготовки. Также на токарном станке завальцовывают кромки листового металла, плитки.

В домашних условиях для развальцовки труб удобно использовать такое приспособление, как специальные клещи. Их можно приобрести готовыми в торговой сети или сделать самостоятельно, взяв за основу старый трубный ключ.

Также создано немало разновидностей приспособлений для завальцовки автомобильных дверей.

Машина для завальцовки алюминиевых туб действует по принципу закаточной машинки для консервирования. Внешне она чем-то похожа на кофемолку, состоит из двух цилиндрических картриджей и ручки.

Инструмент для завальцовки:

механический завальцовщик обеспечивает хорошее качество, обрабатывая трубу одновременно несколькими валиками из легированной стали;
миниатюрные вальцы с винтовой подачей;
простые клещи с увеличенным плечом рычага;
аппарат ручной для завальцовки спрея позволяет осуществлять процесс непосредственно на флаконе;
наконечник троса для троссового привода – уникальное приспособление, применяемое в автомобильной промышленности.

Завальцовка края трубки на токарном станке представлена в видео далее.

Вальцовка листового металла – что происходит во время работы на станке?

Вальцовка листового металла – технологическая операция, которая используется человечеством уже на протяжении многих веков. Безусловно, за весь период существования она стала более совершенной, да и появились новые инструменты, способные максимально облегчить процесс. Сегодня каждый может произвести вальцовку своими руками.

1 Что такое вальцевание?

В первую очередь следует разобраться, что же собой представляет вальцевание. Это один из способов деформирования металла, в результате чего последний обретает необходимый рельеф, а именно форму конуса. Причем такой процедуре подвергается не только листовой металл, но и прутки, трубы и иные профили. Кроме этого материала можно обрабатывать пластмассы, резиновые смеси, главное, чтобы исходный образец был достаточно пластичен.

Делается эта операция посредством специального одноименного инструмента – вальцовки. На производстве используются громоздкие станки с гидро- и электроприводом, а вот для домашнего применения сойдут и более простые ручные конструкции, часто сделанные своими руками. Листовой металл пропускают через валки, в результате чего он обретает цилиндрическую форму. Если обработке подвергаются трубы, то такая операция носит название – развальцовка. С ее помощью можно увеличить диаметр полого элемента.

Почему этот вид обработки столь востребован в современном мире? Все благодаря неоспоримым преимуществам. Прежде всего это холодная деформация, т.е. материал не подвергается воздействию высоких температур, как при сварочных работах. А значит, и свойства его остаются неизменными. Также можно избежать таких нежелательных дефектов, как холодные и горячие трещины, поры, непровары и т. д. Отдав предпочтение этой обработке, вы можете рассчитывать на равномерное деформирование изделия по всей поверхности. Благодаря такой операции изготавливают точные заготовки, готовые детали и декоративные элементы. Еще стоит отметить, что вальцовка нашла широкое применение еще и в ювелирном деле.

2 Оборудование – схемы устройств и особенности

Станки для вальцевания в основном универсальны и очень просты в управлении. Да и при желании можно собрать такую машину своими руками. Конечно, если речь идет о производстве, то лучше потратиться и купить профессиональное оборудование, а вот в быту такой самодельный станок станет незаменимым помощником без ощутимых финансовых затрат. Рабочие элементы делаются только из высокопрочных материалов, что положительно сказывается на их эксплуатационном сроке.

Принцип работы этих машин основывается на процессе "обкатки" листового материала вокруг валка, расположенного сверху, а за счет перемещения боковых валков можно регулировать диаметр обечайки.

Стоит отметить, что абсолютно все вальцы имеют минимальный радиус и ограничение по толщине обрабатываемого металла. Причем чем толще будет лист, тем меньший радиус изгиба получится на выходе. Увеличив радиус самих валков, нужно быть готовым к тому, что при обработке тонколистовой заготовки на этом оборудовании уменьшится минимальный радиус гиба.

В зависимости от количества валков станки делятся на двух-, трех- и четырехвалковые. Наибольшей популярностью пользуются последние два вида. Трехвалковые вальцы бывают симметричными и асимметричными. В этом случае скорость обработки не превышает 5 м/мин, а лист толщиной менее 6 мм может проскользнуть между рабочими инструментами. Кроме того, точка зажима не имеет точных координат. К достоинствам такого оборудования следует отнести приемлемую стоимость.

Четырехвалковые станки имеют дополнительный вал, что значительно упрощает вальцевание. Скорость обработки может превышать даже 6 м/мин, а вероятность выскальзывания листового материала сводится к минимуму, так как все элементы обеспечивают надежное сцепление между собой. Благодаря полной автоматизации процесса роль оператора незначительна, в его обязанности входит всего лишь ввести нужные параметры. Но, правда, стоимость такого оборудования несколько завышена.

3 Типы вальцов и отличия в их работе

Здесь мы более подробно остановимся на классификации вальцов в зависимости от типа привода. Для единичного производства и бытовых целей отлично подойдет оборудование с ручным приводом. Оно просто в работе и не нуждается в дополнительном питании, т. е. автономно. Компактность, надежность, долговечность и низкая стоимость сделали эти станки весьма популярными. К тому же вы сможете собрать их своими руками и свести затраты к минимуму. Но в этом случае возможна вальцовка листа толщиной не более 2 мм. Да и приготовьтесь к тому, что работая на таком оборудовании, вам придется прилагать немалые усилия. Поэтому если планируете наладить серийное производство, то следует отдать предпочтение электрическим либо гидравлическим станкам.

Первые оснащены электрическим моторчиком, за счет которого можно значительно увеличить производительность и толщину обрабатываемого материала. Но автономным это оборудование уже не назовешь, ведь оно работает только от сети. К тому же его цена значительно выше прочих моделей, да и несколько возрастают затраты на обработку элементов, так как придется платить дополнительно за потраченную электроэнергию. Поэтому следует отдавать предпочтение маломощным станкам. Конечно, оборудование на 20 кВт справится с поставленной задачей значительно быстрее, но при этом израсходует огромное количество дорогостоящей электроэнергии.

Гидравлические вальцы не нуждаются в питании, при этом они отличаются высокой мощностью. С их помощью можно обрабатывать заготовки, толщина которых достигает 8 мм. Это оборудование в основном оснащено программным управлением, что сводит участие человека к минимуму. К недостаткам следует отнести лишь габариты.

4 Собираем станок и учимся на нем работать

Сейчас мы подробно остановимся на том, как сделать вальцы своими руками и обработать на них лист металла. Задача это несложная, но чтобы получить работоспособное оборудование, следует обладать некими навыками и производить сборку в определенном порядке.

Прежде всего следует составить чертеж будущего станка, а затем подготовить необходимые элементы. Первой собирается станина, чаще всего она состоит из чугуна либо стали. Далее нам понадобится П-образный профиль, который послужит вертикальной опорой. В верхней части этого элемента следует установить деформирующий узел. Сборка вальцевого механизма идет посредством цепи и звездочек. Ручку устанавливаем только после того, как цепь будет находиться в натянутом состоянии. Остается зафиксировать вальцы к станинам, делается это посредством подшипников качения.

Когда вы собрали станок своими руками, следует узнать пару слов и об особенностях работы на таком оборудовании. Вальцовка листового металла состоит всего из нескольких этапов. Сначала подготовленный лист металла зажимают между двумя валками (крайним и средним) посредством рукоятки. Затем необходимо прижать заготовку с помощью третьего вала. Теперь просто вращаем ручку, если речь идет о простейшем оборудовании, либо запускаем двигатель.

Что такое вальцовка металла

Вальцовка листового металла - это формоизменяющая операция холодной штамповки, которая производится вращающимся непрофилированным инструментом.

Вальцовка листового металла (реже упоминается термин «вальцевание») относится к числу формоизменяющих операций холодной штамповки, которая производится вращающимся непрофилированным инструментом. Для вальцевания сплошного объемного проката используется предварительный нагрев заготовок, в остальных случаях деформирующей обработке подвергается холодный металл.

Область применения листовой вальцовки

Вальцовка листовой стали — удобный и малоэнергоемкий способ получения пространственных изделий типа конусов или незамкнутых цилиндров из плоских исходных заготовок. По сравнению с иными технологиями производства изделий типа тел вращения (в частности, прессованием или вытяжкой) процессы вальцовки листового металла обеспечивают:

Снижение эксплуатационных расходов на оборудование и оснастку.
Повышение долговечности инструмента и станков.
Сокращение времени на переналадку.
Возможность эффективного использования в условиях мелкосерийного и единичного производства.
Упрощение регламентных и ремонтных работ.
Управление производительностью оборудования.
Резкое снижение потерь от брака.

Внедрение процессов вальцовки металла с использованием в качестве исходных заготовок листа или полосы доступно не только небольшим производствам, но даже ремонтным мастерским, а также домашним мастерам. Как будет показано далее, кинематические схемы и конструкция вальцовочных станков для обработки листового материала весьма просты, а для их привода в некоторых случаях не требуется наличие внешних источников энергии.

Принципиальной особенностью вальцовки листового металла является то, что деформирование происходит не одновременно по всей контактной поверхности инструмента. Это хоть и вызывает некоторое снижение производительности оборудования, на самом деле способствует повышению стойкости рабочих прокатных валков. Дело в том, что во время вальцовки деформирующее усилие концентрируется не в точке или прямой (как, например, при вытяжке), а равномерно распространяется по всей поверхности соприкосновения валков с металлом. Поэтому удельные усилия процесса весьма невелики, а для изготовления инструмента не требуется применения дорогих инструментальных сталей.

Любая вальцовочная машина по стоимости существенно меньше гидравлического или механического пресса, а потому окупается уже в течение полугода своего активного использования. Одновременно увеличивается и долговечность: усилие вальцовки нарастает плавно и постепенно, по мере вхождения в зону деформации все новых и новых участков заготовки. Поэтому ударного характера возникновения рабочих нагрузок при вальцовке (даже в холодном состоянии) не наблюдается.

В практике эксплуатации вальцовочных станков никогда не возникает проблем с износом инструмента, поскольку поверхность валков имеет гладкий характер. Соответственно переналадка может сводиться лишь к замене валков на оснастку с иным значением диаметра.

Важно, что в процессе выполнения вальцовки оператор может изменять скорость деформирования металла, что не всегда возможно при других формовочных операциях листовой штамповки. Такое изменение снижает потери от брака.

Таким образом, вальцовка — это экономически выгодная технология обработки давлением листовых заготовок из высокопластичных металлов и сплавов.

Основные характеристики процесса

В продольном направлении подачи заготовки.
В поперечном направлении подачи заготовки.
При винтовой (спиральной) подаче.

Соответственно, в первом случае вальцовка металла применяется для получения длинных незамкнутых труб, а во втором — коротких. Результатом винтовой вальцовки является свертка труб, не требующих впоследствии сварной герметизации стыка.

Вальцовка стальных изделий исходной толщиной до 4…6 мм обычно производится без нагрева исходного металла. Однако при формообразовании деталей из толстолистового материала, а также сплавов с низкой пластичностью (в частности, на основе титана), применяется предварительный подогрев до температур 250…300 0 С. В таких случаях вальцовочная машина устанавливается рядом с нагревательной печью. Нагревательная атмосфера в таких печах — безокислительная, что снижает процессы образования поверхностной окалины. Впрочем, при малых радиусах вальцовки окалина частично осыпается уже в процессе деформирования на вальцовочном оборудовании.

Типовой процесс вальцовки листового металла включает в себя следующие переходы:

Подачу листа в захватную зону рабочего инструмента.
Выставление значений рабочего зазора между валками.
Прокатку плоской заготовки между инструментом в заданном направлении деформирования.
Извлечение полуфабриката из рабочих валков и закатку одной из кромок обрабатываемой заготовки (выполняется для того, чтобы значение радиуса кривизны детали было одинаковым по всему ее диаметру).

При деформации горячекатаного листового проката перед вальцовкой производится правка листа. Это связано с увеличенными значениями допусков на неплоскостность поверхности такого металлопроката, что специально оговаривается техническими требованиями ГОСТ 16523. Правка обязательна также для холоднокатаного проката, если его толщина превышает 4 мм.

Силовые характеристики процесса листовой вальцовки определяются следующими особенностями:

Деформирование производится не усилием, а крутящим моментом, значения которого зависят от физико-механических характеристик обрабатываемого материала, диаметра рабочих валков и условий контактного трения;
Скорость вальцовки практически не оказывает влияние на энергетические затраты при выполнении операции; более того, повышение скорости вращения валков даже несколько снижает рабочее усилие процесса.;
Трение между валками зависит от состояния их поверхности: при снижении шероховатости оно также снижается. Поэтому при постоянной эксплуатации вальцовочных машин требуется периодическая шлифовка поверхности оснастки (особенно, если вальцуется горячекатаный прокат, либо толстолистовые изделия);
Вальцевание высокоуглеродистых сталей, а также сплавов алюминия с марганцем часто сопровождается явлением упругого пружинения материала. Относительно вальцовки оно не так заметно, как при гибке, однако во многих случаях требует повторного деформирования.

Диапазон технологических возможностей листовой вальцовки следующий:

Длина вальцуемого проката, мм — до 12000.
Толщина, мм — до 60.
Частота вращения рабочих валков (для приводного оборудования), мин -1 — до 40.
Практически достигаемая скорость непрерывной вальцовки, м/мин — до 8…10.
Диаметр рабочих валков, мм — до 500.

Возможности вальцовочных станков с ручным приводом скромнее, но также достаточны для единичного производства операций свертки листа по необходимым значениям радиусов готовых деталей.

Машины для листовой вальцовки

Практическое применение нашли два исполнения вальцовочного оборудования — станки с нажимным валком (он обычно располагается посредине) и с эксцентрично размещенным инструментом. Первый тип применяется для толстолистовой вальцовки, а второй — для ротационного деформирования заготовок толщиной не более 2…2,5 мм.

Конструктивно такие станки различаются также по количеству рабочих валков. Обычно они устанавливаются горизонтально, хотя в некоторых неприводных моделях для деформирования небольших по размеру заготовок возможны и вертикальные машины, не требующие много места для своей установки.

Существенным различием в рассматриваемом оборудовании является и взаимное расположение рабочих валков: оно может быть симметричным и асимметричным. Асимметричные вальцовочные машины считаются более универсальными, поскольку с их помощью можно получать не только свертку цилиндров, но и разнообразное оформление их кромок (в частности, изгиб краев у детали). Именно на листогибочных вальцах с симметрично размещенными валками деформируют толстолистовые заготовки. Тем не менее, схема с тремя симметрично расположенными валками более технологична при обслуживании, а потому на практике применяется чаще.

Такой вальцовочный станок с внешним приводом включает в себя следующие узлы:

Электродвигатель (для особо мощных типоразмеров применяются приводы на основе двигателей постоянного тока).
Редуктор или клиноременную передачу (применительно к вальцам с регулируемой скоростью вращения в схему дополнительно встраивается вариатор).
Вал, на котором размещается основной (нажимной) валок.
Боковые стойки с подшипниковыми узлами. Для мощного оборудования используются подшипники скольжения, а в быстроходных вальцах — качения.
Два нижних приводных валка. При симметричной схеме их оси с торца образуют с осью нажимного валка равносторонний треугольник, при асимметричной схеме ось одного из нижних валков располагается с небольшим смещением относительно оси верхнего валка, а нижняя устанавливается на расстояние, несколько превышающее межосевое. Этим исключается прогиб заготовки при ее вальцевании.
Станину, на которой устанавливаются две опорные стойки.
Защитный кожух, который при работе станка выполняет также функцию приемки полуфабриката, выходящего из технологического зазора между валками.
Систему управления вальцами.

Регулировка технологических параметров оборудования для вальцовки листов производится изменением величины зазора между валками. В автоматических станках это выполняется программно, в процессе предварительной настройке, а в ручных моделях — при помощи храпового или винтового механизма, смонтированного в одной из боковых стоек.

Любая вальцовочная машина отечественного производства, предназначенная для работ с листовым металлом, маркируется начальной буквой И, и четырьмя цифрами. Две первые указывают на тип привода подвижного валка (механический или гидравлический), а две вторых — на основные технологические параметры оборудования: ширину и толщину листа.

Основные технические характеристики некоторых типоразмеров данного оборудования сведены в таблицу:

Читайте также: