Прокат металла в домашних условиях

Обновлено: 08.01.2025

Гнутье металла осуществляется различными методами. Часто используется сварка, однако температурное воздействие способно изменять форму и свойства готового изделия. Это снижает эксплуатационные свойства и точность изготовления.

Так как при гибке металла внешние слои металла растягиваются, а внутренние начинают сжиматься, то необходимо перегибать на заданный угол часть металлопроката относительно другого. Угол же можно отыскать с помощью расчетов.

Изделие деформируется на те значения, которые находятся в заданных пределах. Они зависят от следующих параметров:

Толщина металлического листа;
Сколько составляет угол перегиба;
Насколько прочен материал;
Скорость и время выполнения процедуры.

Именно от них будет зависеть показатель допустимой деформации. Следующим этапом является выбор типа гибки.

Гибка и фальцевание

Гибка — это техника механического формообразования. Незакаленная сталь, мягкая медь, латунь и мягкий алюминий, а также другие цветные металлы хорошо поддаются сгибанию в холодном виде. Закаленная сталь и твердые медь, латунь и алюминий очень плохо поддаются гибке и легко обламываются. Конечно, их можно согнуть, но для этого необходимо разогреть и изгибать в нагретом виде.

При гибке деталей на внешней стороне возникают растягивающие напряжения, в то время как на внутренней стороне сгиба материал сжимается. Чем меньше радиус сгиба по отношению к толщине детали, тем больше опасность того, что на внешней стороне сгиба образуются трещины и деталь сломается. Допустимый радиус сгиба составляет, например, 1У2 толщины детали для относительно мягкой стали St 37), 1У4 — для мягких алюминия, латуни и меди, 1У2— для твердых латуни и меди и 3-^4 для дюралюминия.

Фальцевание — это техника соединения металлических листов за счет отгиба и сжатия кромки на их бортах.

Отбортовка и фальцевание металлических листов

Выполнение закруглений, от-бортовки и односторонней разгонки прежде всего используют в художественных работах, подробное описание которых приведено в специальной литературе.

Прямая отбортовка и фальцевание. Вначале на металлическом листе острой чертилкой размечают линию сгиба (на алюминии эту линию рисуют

карандашом или краской, так как алюминиевый лист может сломаться по прочерченной разметочной линии).

На твердых (катаных) металлических листах во избежание разрыва линия сгиба должна быть перпендикулярна направлению проката листа. Если необходимо сделать два сгиба под прямым углом друг к другу, то каждый сгиб необходимо выполнять под углом 45° к направлению проката. Направление проката металла в любом случае производится параллельно продольной стороне металлического листа, и его легко узнать по следу в виде полос. Если направление прокатки металла узнать невозможно, то на куске металлического листа делают пробу, многократно сгибая и разгибая образец. Если сгиб пришелся на направление проката металла, то лист ломается быстрее.

Для прямого отгиба кромок на сложенных металлических листах их зажимают по всей длине сгиба между уголками в тисках или в самодельном устройстве для отбортовки (44), причем линия сгиба должна быть параллельна уголку и отстоять от зажимного устройства именно на то расстояние, которое точно соответствует толщине листа.

Типы гибки металлических изделий

Сгибание металла производится вручную и с применением автоматических устройств. В первом случае процесс будет достаточно трудозатратен, потребует использования пассатижей и молотка, в результате на эту процедуру уйдет немало времени.

Гораздо проще и качественнее будет механизация процесса с помощью станков и соответствующих приспособлений. Форму цилиндра изделию придают специальные вальцы. С их помощью создаются дымоходы, желоба, трубные изделия.

Развитие станкостроительного производства позволило достичь сгибания материала для изготовления самых сложных изделий. А быстрая замена рабочего инструмента позволяет максимально эффективно и ускоренно перенастроить станочное устройство.

Виды оборудования

Для современного процесса по сгибанию металла имеется немало вариантов новейших аппаратов. На производстве обычно применяются прессы, которые можно разделить на следующие виды:

Ротационные, гнущие металл с помощью перемещения между специальными валиками. Подходят для изготовления крупногабаритных изделий небольшими сериями.
Поворотные прессы сгибают пластины с помощью гибочных балок и двух плит. Стационарная плита располагается внизу, а наверху находится поворотная плита. Оптимальный вариант для обработки изделий из листового металла с простым рельефом и маленькими габаритами.
Стандартные прессы пневматические или гидравлические применяются для массовых или мелкосерийных изделий из нержавейки или другого металла. Сгибка производится между пуансоном и матрицей. За счет этого можно обрабатывать даже утолщенные изделия. При этом следует отметить, что гидравлические прессы применяются чаще, чем на пневматике, за счет более простой эксплуатации и стоимости.

Из всех вышеописанных видов оборудования наиболее современным является ротационное. Оно действует в автоматическом режиме, и рабочему не нужно заранее рассчитывать оптимальное значение усилия.

Автоматизированными считаются и поворотные прессы. Здесь отправляется один лист в устройство, который необходимо расположить его как необходимо по заданию. Чаще всего применяется на небольших предприятиях, где работают с металлическими деталями.

Как загнуть край металлического листа?

Гибка металла – это технологическая операция, при которой изделие принимает нужные размеры и форму с помощью сжатия внутренних и растяжения наружных слоев материала. В результате чего из заготовки плоской формы получают объемное изделие без сварных и иных швов и соединений.

«Гибка» звучит как простой процесс, но в действительности, он очень сложен. Значение гибки и в современном постиндустриальном мире трудно переоценить. Куда ни посмотреть – всюду конструкции из гнутого листового металла. Даже производители гибочных прессов удивляются, насколько сложные детали стали изготавливаться на разработанном ими оборудовании.

Всё это стало возможным благодаря активному внедрению ЧПУ, применению в технологии гибки нескольких управляемых осей, новейших систем гидравлики и измерительной электроники, а также широким использованием роботов. Основным же двигателем ускоренного развития высокоточной гибочной технологии явился повсеместный переход металлоoбрабатывающей промышленности на применение высокопроизводительных вырубных прессов и листовой лазерной резки.

Исторически эта технологическая операция возникла практически одновременно с литьём и ковкой – первичными этапами металлообработки. Научившись правильно гнуть заготовки из металла, люди решили огромное количество насущных бытовых и военных задач, начиная от создания сложных инструментов для охоты и сельского хозяйства, и заканчивая производством оружия.

«Лист» и «гибка» не очень ассоциируются с высокой технологией – high tech, однако для того чтобы гнуть «непослушный» лист металла необходимы специальные знания и огромный практический опыт. Объясните техническому специалисту, который не знаком с листовым металлом, что в нашем высокотехничном мире невозможно постоянно получать при гибке угол 90 градусов, не меняя параметров настройки.

Без изменения программы угол будет меняться, если, например, лист толщиной 2 мм сделан из нержавеющей стали или алюминия, если его длина – 500мм, 1000мм или 2000 мм, если гибка производится вдоль или поперёк волокон материала, если линия гибки находится в окружении пробитых или прорезанных лазером отверстий, если лист имеет различную упругую деформацию (горячекатаный прокат), если поверхностное упрочнение при самой деформации сильнее или слабее и т.д. и т.п.

Да, о гибке листового металла, как о профессиональной сфере металлообработки, можно говорить очень много, но, пожалуй, надо отметить самое главное.

1. Гибка листового металла – это высокопроизводительная, быстрая и высокоточная операция.

2. Замена сварки гибкой, как правило, очень выгодна при увеличении скорости производственного процесса и при обеспечении дополнительной прочности изделия за счёт так называемых рёбер жесткости.

3. Гибка металла редко является первичной операцией, как правило, — её задача максимально приблизить деталь к конечной форме (товарному виду).

4. Гибка сложных многопрофильных изделий из листового металла (в т.ч. плющение и изготовление петель) очень сильно зависит от применения редких специальных инструментов — узких, изогнутых пуансонов и ковочных оснасток.

5. Гибка заготовок из толстого (более 5 мм) листа сильно зависит от «тоннажности» станка, т.е. от такой характеристики как усилие балки, измеряемой в тоннах на метр.

6. Гибка малых бортов (отгибов) напрямую увязана с физическими характеристиками металла – его толщиной, жёсткостью и текучестью. Так, например, получить борт высотой в 2 мм из листа толщиной 1 мм гибкой технологически невозможно – нужно применять операцию штамповки.

7. Также стандартным холодным способом согнуть заготовку металла толщиной более 5 мм с внутренним угловым радиусом гиба менее толщины самого металла чревато разрывом внешней плоскости детали.

Самостоятельное изготовление станка

Иногда требуется сделать станок в домашних условиях. Это облегчит работу по сгибке металла и повысит производительность работы. Здесь потребуются уголок, металлическая балка, петли с болтами, струбцины, рукояти, стол и сварочный аппарат. Порядок действий следующий:

Делается основа из металла, подойдет двутавровый профиль.
Крепится кверху балки уголок с помощью болтов.
Сварочным аппаратом под уголок привариваются три петли.
Сгинаем алюминиевый лист поворотом уголка.
Плотное прижатие металла обеспечивают две струбцины.
Уголок необязательно убирать, можно приподнимать его. Кладете изделие промеж профиля и уголка. Затем по краю выравнивается металлический лист.

Проверьте болты, чтобы они крепко были закреплены. Траверсы поверните и согните таким образом, чтобы образовать нужный угол. Это позволит не тратить время на расчеты угла.

Каким бы ни были устройства, главные принципы остаются неизменными. Следуя им, можно получить изделия, соответствующие стандартам и пожеланиям заказчика.

В процессе строительства дома или дачи зачастую появляется необходимость в оборудовании водостоков, канализации, каркасов из металла.

При изготовлении подобных изделий необходимо придать плоской заготовке необходимую пространственную форму. Советы опытных мастеров, как загнуть лист металла в домашних условиях, позволят изготавливать конструкции хорошего качества, которые прослужат долгое время. Для работы не понадобится гибочный станок, обойдемся небольшим набором инструментов, которые есть в мастерской.

Существует простой способ сделать это и без специальных приспособлений наподобие листогиба.

Как согнуть листовой металл своими руками?

Листовой металл отличается высоким спросом в разных сферах строительства, промышленности и находит свое применение также и в быту. Купить металлический лист по выгодным ценам – еще не все, поскольку для дальнейшего использования нередко требуется дополнительная обработка, а именно изгиб.

Общая информация

Рассматривается вариант с нарезкой листового металла и последующей сваркой полос, что позволяет получить конструкции под нужным углом, однако такой метод не распространен, поскольку в местах соединений металл нередко подвергается коррозии.

Поэтому наилучший способ – это деформация холодным методом, которую можно без особых усилий выполнить в домашних условиях.

Однако следует обратить внимание, что легко гнется металл, изготовленный из низколегированной стали. Если же в качестве сырья применялась углеродистая сталь, то процесс изгибания более трудоемкий.

Технологии сгибания металла

Различают несколько технологий гибки листового металла, выбор которых зависит от конкретных задач использования материала:

радиусная;
одноугловая;
многоугловая;
П-образная.

Для гибки металла, в зависимости от технологии, требуется различное оборудование, преимущественно общего пользования. А если проявить смекалку, то можно смастерить целый станок для сгибания металла.

Разные варианты гибки металла в домашних условиях

Если необходимо согнуть металлическую полосу небольшой ширины, необходимо применить тиски и молоток. Этот метод подходит для получения одноуглового и П-образного изгиба. Полоса зажимается в тисках, а затем резиновым или деревянным молотком гнется и получается прямой уголок, после чего она снова зажимается в тисках, но уже с бруском и при помощи молотка получается П-образный изгиб.

Если же требуется согнуть лист большой ширины, подойдет деревянный брусок, к которому лист закрепляется струбцинами, а далее при помощи плоскогубцев и молотка гнется по всей длине. В результате получается прямой угол.

Для радиусного изгиба используется болванка, старая труба, к которой привариваются с двух торцов трубки, внутрь которых вставляют лом. Затем болванка кладется на край металлического листа, который на нее накручивают, при помощи лома. Шов полученной радиусной заготовки обрабатывается сваркой.

Радиусному изгибу легче поддается листовой металл, полученный горячекатным способом, а для углового брать стоит листы, изготовленные холодным прокатом.

Этапы гибки металла

Чтобы получить необходимый профиль или трубу из листового металла, необходимо выполнять работы в несколько этапов:

Определение необходимой полосы листа и обрезание остатка.
Очистка поверхности от стружки, мусора, пыли, грязи.
Разметка поверхности листа.
Выполнение изгиба при помощи специальных инструментов.

Технология загиба листового материала

Процесс рассмотрим на примере изготовления крышки для коптильни. Толщина листа в нашем случае 2 мм.

Сделайте разметку на листе. На каждый изгиб предусмотрено 35 мм, для загиба рекомендуется вычесть из этого размера по 4 мм. Соответственно, на листе надо нарисовать прямоугольник 508×308 мм, изгибы получатся длиной по 31 мм. Под линейку проведите линии.

Чтобы лист можно было легко согнуть, необходимо прорезать небольшие канавки. Наденьте защитные очки или маску и болгаркой ровно пройдитесь по линиям, глубина резания примерно один миллиметр, но не более. Толщина диска 1 мм.

Поменяйте диск на 2,5 мм и еще раз пройдитесь по линиям. Пользоваться двумя дисками надо по двум причинам.

Вальцовка листового металла и изготовление вальцов своими руками

Такая технологическая операция, как вальцовка листового металла, остается распространенной уже на протяжении достаточно продолжительного времени. Конечно, вальцы, используемые для обработки листового металла, с момента своего изобретения претерпели серьезные изменения, но принцип их действия практически не изменился. Развитие современных технологий привело к тому, что сегодня на рынке можно без особых проблем найти оборудование, позволяющее выполнять такую сложную технологическую операцию, как вальцевание, даже в домашних условиях.

Вальцовка листового металла на электромеханическом станке

Особенности технологии

Вальцевание, которому могут подвергаться изделия не только из металла, но и из других пластичных материалов (резина, пластик и др.), представляет собой процесс, необходимый для придания листовым заготовкам требуемой конфигурации. Несмотря на то, что наиболее распространенной является вальцовка листового металла, подвергаться такой технологической операции может и трубопрокатная продукция.

При этом используется специальное оборудование, основными рабочими элементами которого являются валы, воздействующие на заготовку из листового проката. Если необходимо придать ей цилиндрическую форму, технологическая операция носит название вальцовки (или вальцевания). Когда же требуется увеличить диаметр трубы, процедуру называют развальцовкой.

Принцип работы 3-х валкового листогибочного станка

На промышленных предприятиях для выполнения операций вальцовки или развальцовки используют оборудование с электрическим или гидравлическим приводами, а в домашних условиях для этого применяют станки с ручным приводом, которые могут быть как серийными, так и самодельными. Высокой популярности таких технологических операций, как вальцевание и развальцовка, предполагающих деформирование металла в холодном состоянии, способствует несколько факторов.

Сталь или другой металл, из которого изготовлены обрабатываемые изделия, не подвергаются температурному воздействию и, соответственно, не изменяют своих первоначальных характеристик.
В структуре материала, который подвергнут такой обработке, не образуются внутренние трещины.
Обрабатываемое изделие деформируется равномерно по всей своей поверхности.
При помощи холодного деформирования, процесс которого можно контролировать, изготавливают изделия с максимально точными геометрическими параметрами.

Благодаря перечисленным преимуществам с помощью этих технологических операций выполняют обработку не только крупногабаритных, но и миниатюрных изделий из стали и других металлов (таких, например, как детали ювелирных украшений).

Используемое оборудование

Оборудование, которое используется для вальцевания, отличается не только своей универсальностью, но и простотой конструкции, поэтому его несложно изготовить своими руками. Конечно, самодельные станки для вальцевания оптимально подходят для домашнего использования, а для оснащения производственного цеха, где нагрузка на такое оборудование достаточно велика, лучше всего приобретать серийные модели вальцов, представленные на современном рынке в большом разнообразии.

Как серийные, так и самодельные модели станков, при помощи которых осуществляется вальцевание, работают по принципу обкатки листового материала вокруг основного валка, расположенного сверху. В таком процессе принимают участие и боковые валки, которые можно перемещать, регулируя тем самым диаметр формируемой обечайки.

Валки этого станка вращаются вручную, а приближение верхнего ролика производится с помощью двух рукояток

Важными характеристиками вальцов является радиус их рабочих элементов – валков, а также наибольшая толщина и ширина обрабатываемой детали. Радиус валков, в частности, оказывает влияние на такой параметр, как минимальный радиус изгиба заготовки. Чем валки больше в своем диаметре, тем, соответственно, больше значение минимального радиуса изгиба заготовки из листового металла. На величину минимального радиуса изгиба также оказывает влияние и толщина самого листа. Как правило, для вальцов минимальный радиус изгиба листовой заготовки должен быть 5-10-кратным ее толщине.

С учетом высоких нагрузок, которые испытывают в процессе работы валки, для их изготовления используют только высокопрочную сталь, что позволяет значительно улучшить их эксплуатационные характеристики. По количеству рабочих элементов различают двух-, трех- и четырехвалковые станки, причем наиболее популярными являются два последних вида.

Основные различия между 3-х и 4-х валковыми станками

Вальцы листогибочные 3-х валковые, рабочие элементы которых могут располагаться симметрично и ассиметрично, хотя и отличаются приемлемой ценой, обладают такими недостатками, как:

невысокая скорость вальцевания (не более 5 м/мин);
сложность выполнения обработки заготовок толщиной менее 6 мм, которые могут просто проскальзывать между валками;
отсутствие точных координат у точки зажима обрабатываемого изделия.

Всех подобных недостатков лишены вальцы, на которых установлен дополнительный – четвертый – вал. За счет надежного зажима листовая заготовка из металла в процессе обработки не проскальзывает между валками. При этом обеспечивается высокая скорость вальцевания – 6 м/мин и более.

Станок с 4-х валками способен изготавливать, помимо цилиндрических, овальные и полицентрические заготовки

Вальцы данного типа, как правило, оснащаются автоматизированными системами управления, что положительно сказывается не только на их производительности, но и на точности выполняемой обработки. Большим и, пожалуй, единственным минусом такого устройства является его высокая стоимость.

Классификация вальцов по типу привода

По типу используемого привода оборудование для вальцовки заготовок из листового металла делят на следующие категории:

ручное;
электрическое;
гидравлическое.

Наиболее простыми по конструкции являются вальцы с ручным приводом, именно их домашние мастера чаще всего собирают своими руками для собственных нужд.

На простых трехвалковых вальцах зажим заготовки, вращение валов и формирование радиуса загиба выполняется вручную

Значимыми преимуществами такого устройства, которое не требует никакого дополнительного питания для своей работы, являются:

компактность и, соответственно, высокая мобильность;
надежность;
простота эксплуатации и обслуживания;
невысокая стоимость (особенно в том случае, если вальцы собраны своими руками).

Из минусов станков данного типа следует отметить:

невысокую производительность;
невозможность, особенно в случае с самодельными станками, выполнять вальцевание изделий из листового металла большой толщины (более 2 мм);
необходимость приложения значительных физических усилий для гибки листовых заготовок из стали.

Электромеханические двухсторонние вальцы с программным управлением

Более производительными и эффективными в работе являются станки, оснащенные электрическим приводом. Конечно, их стоимость, даже если они изготовлены своими руками, выше, чем цена ручных вальцов, зато они позволяют обрабатывать листовые изделия значительной толщины.

Самыми мощными являются вальцы, работающие от гидравлического привода. Возможности таких станков, которые отличаются большими габаритами, позволяют успешно выполнять вальцевание листовых заготовок из металла даже очень значительной толщины. Устройства данного типа, как правило, устанавливаются на промышленных предприятиях, где к мощности, надежности и функциональности оборудования предъявляются высокие требования.

Промышленные вальцы с гидравлическим приводом

Изготовление листогибочных вальцов своими руками

Благодаря простоте конструкции ручных вальцов изготовить их своими руками несложно. Естественно, чтобы собрать работоспособный самодельный станок, на котором будет выполняться обработка листового металла, надо обладать определенными навыками и иметь в своем распоряжении все необходимые инструменты и расходные материалы. Кроме знакомства с рекомендациями по выполнению такой процедуры, желательно посмотреть и видео на данную тему.

Чертеж самодельных ручных вальцов для прокатки широких заготовок (нажмите для увеличения)

Первое, что вам потребуется для изготовления своими руками вальцов, – это чертежи, которые можно найти в интернете или составить самостоятельно. Сделав чертежи, можно приступать к подготовке материалов и сборке конструктивных узлов, из которых будет состоять ваш самодельный станок. К таким узлам, в частности, относятся:

рама вальцов, на которой фиксируются все остальные их элементы;
боковые стойки, в подшипниковые узлы которых будут устанавливаться валки;
непосредственно сами валки, изготовленные из высокопрочной стали (количество и диаметры данных элементов зависят от того, какими техническими возможностями вы хотите наделить свое устройство);
рукоятка, которая будет приводить во вращение нижние валки;
приводной узел (цепной или зубчатый), обеспечивающий синхронное вращение нижних валков (следует иметь в виду, что вращаться такие валки должны в одну сторону);
нажимной узел пружинного типа, за счет которого обеспечивается прижатие верхнего валка к поверхности листовой заготовки из металла.

Компактные самодельные вальцы для обработки узких заготовок

Основные детали компактных вальцов

Сборка вальцов начинается с изготовления рамы, которую можно сварить своими руками из стальных заготовок большой толщины. Размеры данного элемента, естественно, необходимо сверять с имеющимся у вас чертежом. В качестве боковых стоек, которые также при помощи сварки фиксируются на раме, можно использовать мощные швеллеры из низкоуглеродистой стали.

Элементы приводного узла фиксируются на одной из стоек, для чего на ней предусматриваются специальные отверстия. После того как боковые стойки с приводным узлом полностью смонтированы, в их подшипниковые узлы устанавливаются сами валки, которые необходимо выставить на параллельность и только после этого выполнять окончательную фиксацию всех остальных узлов.

Вариант листогибочных вальцов, изготовленных своими руками

Перед началом работы на станке, который вы собрали своими руками, следует выполнить на нем пробную гибку, чтобы сразу обнаружить все имеющиеся недостатки и устранить их.

Выяснить, как правильно работать с вальцами, вам может помочь видео, но, в сущности, этот процесс не представляет больших сложностей. Вальцевание, на каком бы оборудовании оно ни выполнялось, осуществляется в следующей последовательности.

Закалка металла в домашних условиях: закаливаем сталь правильно

Если знать, как закалить металл правильно, то даже в домашних условиях можно повысить твердость изделий из него в два-три раза. Причины, по которым возникает необходимость в этом, могут быть самыми разными. Такая технологическая операция, в частности, требуется в том случае, если металлу надо придать твердость, достаточную для того, чтобы он мог резать стекло.

Закалка металла в домашних условиях

Чаще всего закалить надо режущий инструмент, причем выполняется термическая обработка не только в том случае, если надо увеличить его твердость, но также и тогда, когда данную характеристику требуется уменьшить. Когда твердость инструмента слишком мала, его режущая часть будет заминаться в процессе эксплуатации, если же она высока, то металл будет крошиться под воздействием механических нагрузок.

Немногие знают, что существует простой способ, позволяющий проверить, насколько хорошо закален инструмент из стали, не только в производственных или домашних условиях, но и в магазине, при покупке. Для того чтобы выполнить такую проверку, вам потребуется обычный напильник. Им проводят по режущей части приобретаемого инструмента. Если тот закалили плохо, то напильник будет как будто прилипать к его рабочей части, а в противоположном случае – легко отходить от тестируемого инструмента, при этом рука, в которой находится напильник, не будет чувствовать на поверхности изделия никаких неровностей.

Зависимость твердости стали от режима термобоработки

Если все же так вышло, что в вашем распоряжении оказался инструмент, качество закалки которого вас не устраивает, переживать по этому поводу не стоит. Решается такая проблема достаточно легко: закалить металл можно даже в домашних условиях, не используя для этого сложного оборудования и специальных приспособлений. Однако следует знать, что закалке не поддаются малоуглеродистые стали. В то же время твердость углеродистых и инструментальных стальных сплавов достаточно просто повысить даже в домашних условиях.

Технологические нюансы закалки

Закалка, которая является одним из типов термической обработки металлов, выполняется в два этапа. Сначала металл нагревают до высокой температуры, а затем охлаждают. Различные металлы и даже стали, относящиеся к разным категориям, отличаются друг от друга своей структурой, поэтому режимы выполнения термической обработки у них не совпадают.

Режимы термообработки некоторых цветных сплавов

Термическая обработка металла (закалка, отпуск и др.) может потребоваться для:

его упрочнения и повышения твердости;
улучшения его пластичности, что необходимо при обработке методом пластической деформации.

Закаливают сталь многие специализированные компании, но стоимость этих услуг достаточно высока и зависит от веса детали, которую требуется подвергнуть термической обработке. Именно поэтому целесообразно заняться этим самостоятельно, тем более что сделать это можно даже в домашних условиях.

Если вы решили закалить металл своими силами, очень важно правильно осуществлять такую процедуру, как нагрев. Этот процесс не должен сопровождаться появлением на поверхности изделия черных или синих пятен. О том, что нагрев происходит правильно, свидетельствует ярко-красный цвет металла. Хорошо демонстрирует данный процесс видео, которое поможет вам получить представление о том, до какой степени нагревать металл, подвергаемый термической обработке.

В качестве источника тепла для нагрева до требуемой температуры металлического изделия, которое требуется закалить, можно использовать:

специальную печь, работающую на электричестве;
паяльную лампу;
открытый костер, который можно развести во дворе своего дома или на даче.

Закалка ножа на открытых углях

Выбор источника тепла зависит от того, до какой температуры надо нагреть металл, подвергаемый термической обработке.

Выбор метода охлаждения зависит не только от материала, но также от того, каких результатов нужно добиться. Если, например, закалить надо не все изделие, а только его отдельный участок, то охлаждение также осуществляется точечно, для чего может использоваться струя холодной воды.

Технологическая схема, по которой закаливают металл, может предусматривать мгновенное, постепенное или многоступенчатое охлаждение.

Быстрое охлаждение, для которого используется охладитель одного типа, оптимально подходит для того, чтобы закаливать стали, относящиеся к категории углеродистых или легированных. Для выполнения такого охлаждения нужна одна емкость, в качестве которой может использоваться ведро, бочка или даже обычная ванна (все зависит от габаритов обрабатываемого предмета).

Охлаждение заготовки ножа в масле

В том случае, если закалить надо стали других категорий или если кроме закалки требуется выполнить отпуск, применяется двухступенчатая схема охлаждения. При такой схеме нагретое до требуемой температуры изделие сначала охлаждают водой, а затем помещают в минеральное или синтетическое масло, в котором и происходит дальнейшее охлаждение. Ни в коем случае нельзя использовать сразу масляную охлаждающую среду, так как масло может воспламениться.

Для того чтобы правильно подобрать режимы закалки различных марок сталей, следует ориентироваться на специальные таблицы.

Режимы термообработки быстрорежущих сталей

Режимы термической обработки легированных инструментальных сталей

Режимы термической обработки углеродистых инструментальных сталей

Как закалить сталь на открытом огне

Как уже говорилось выше, закалить сталь можно и в домашних условиях, используя для нагрева открытый костер. Начинать такой процесс, естественно, следует с разведения костра, в котором должно образоваться много раскаленных углей. Вам также потребуются две емкости. В одну из них надо налить минеральное или синтетическое масло, а в другую – обычную холодную воду.

Для того чтобы извлекать раскаленное железо из костра, вам понадобятся кузнечные клещи, которые можно заменить любым другим инструментом подобного назначения. После того как все подготовительные работы выполнены, а в костре образовалось достаточное количество раскаленных углей, на них можно уложить предметы, которые требуется закалить.

По цвету образовавшихся углей можно судить о температуре их нагрева. Так, более раскаленными являются угли, поверхность которых имеет ярко-белый цвет. Важно следить и за цветом пламени костра, который свидетельствует о температурном режиме в его внутренней части. Лучше всего, если пламя костра будет окрашено в малиновый, а не белый цвет. В последнем случае, свидетельствующем о слишком высокой температуре пламени, есть риск не только перегреть, но даже сжечь металл, который надо закалить.

Цвета каления стали

За цветом нагреваемого металла также необходимо внимательно следить. В частности, нельзя допустить, чтобы на режущих кромках обрабатываемого инструмента появлялись черные пятна. Посинение металла свидетельствует о том, что он сильно размягчился и стал слишком пластичным. Доводить до такого состояния его нельзя.

После того как изделие прокалится до требуемой степени, можно приступать к следующему этапу – охлаждению. В первую очередь, его опускают в емкость с маслом, причем делают это часто (с периодичностью в 3 секунды) и как можно более резко. Постепенно промежутки между этими погружениями увеличивают. Как только раскаленная сталь утратит яркость своего цвета, можно приступать к ее охлаждению в воде.

Цвета побежалости стали

При охлаждении водой металла, на поверхности которого остались капельки раскаленного масла, следует соблюдать осторожность, так как они могут вспыхнуть. После каждого погружения воду необходимо взбалтывать, чтобы она постоянно оставалась прохладной. Получить более наглядное представление о правилах выполнения такой операции поможет обучающее видео.

Есть определенные тонкости при охлаждении закаливаемых сверл. Так, их нельзя опускать в емкость с охлаждающей жидкостью плашмя. Если поступить таким образом, то нижняя часть сверла или любого другого металлического предмета, имеющего вытянутую форму, резко охладится первой, что приведет к ее сжатию. Именно поэтому погружать такие изделия в охлаждающую жидкость необходимо со стороны более широкого конца.

Для термической обработки особых сортов стали и плавки цветных металлов возможностей открытого костра не хватит, так как он не сможет обеспечить нагрев металла до температуры 700–9000. Для таких целей необходимо использовать специальные печи, которые могут быть муфельными или электрическими. Если изготовить в домашних условиях электрическую печь достаточно сложно и затратно, то с нагревательным оборудованием муфельного типа это вполне осуществимо.

Самостоятельное изготовление камеры для закаливания металла

Муфельная печь, которую вполне возможно сделать самостоятельно в домашних условиях, позволяет закалить различные марки стали. Основным компонентом, который потребуется для изготовления этого нагревательного устройства, является огнеупорная глина. Слой такой глины, которой будет покрыта внутренняя часть печи, должен составлять не более 1 см.

Схема камеры для закалки металла: 1 — нихромовая проволока; 2 — внутренняя часть камеры; 3 — наружная часть камеры; 4 — задняя стенка с выводами спирали

Для того чтобы придать будущей печи требуемую конфигурацию и желаемые габариты, лучше всего изготовить форму из картона, пропитанного парафином, на которую и будет наноситься огнеупорная глина. Глина, замешанная с водой до густой однородной массы, наносится на изнаночную сторону картонной формы, от которой она сама отстанет после полного высыхания. Металлические изделия, нагреваемые в таком устройстве, помещаются в него через специальную дверцу, которая тоже изготавливается из огнеупорной глины.

Камеру и дверцу устройства после просушки на открытом воздухе дополнительно просушивают при температуре 100°. После этого их подвергают обжигу в печи, температуру в камере которой постепенно доводят до 900°. Когда они остынут после обжига, их необходимо аккуратно соединить друг с другом, используя слесарные инструменты и наждачную шкурку.

Глиняный нагреватель с замурованной нихромовой спиралью

На поверхность полностью сформированной камеры наматывают нихромовую проволоку, диаметр которой должен составлять 0,75 мм. Первый и последний слой такой намотки необходимо скрутить между собой. Наматывая проволоку на камеру, следует оставлять между ее витками определенное расстояние, которое тоже надо заполнить огнеупорной глиной, чтобы исключить возможность короткого замыкания. После того как слой глины, нанесенный для обеспечения изоляции между витками нихромовой проволоки, засохнет, на поверхность камеры наносится еще один слой глины, толщина которого должна составлять примерно 12 см.

Готовая камера после полного высыхания помещается в корпус из металла, а зазоры между ними засыпаются асбестовой крошкой. Для того чтобы обеспечить доступ к внутренней камере, на металлический корпус печи навешиваются дверцы, отделанные изнутри керамической плиткой. Все имеющиеся зазоры между конструктивными элементами заделываются при помощи огнеупорной глины и асбестовой крошки.

Готовая самодельная камера

Концы нихромовой обмотки камеры, к которым необходимо подвести электрическое питание, выводятся с задней стороны ее металлического каркаса. Чтобы контролировать процессы, происходящие во внутренней части муфельной печи, а также замерять температуру в ней при помощи термопары, в ее передней части необходимо выполнить два отверстия, диаметры которых должны составлять 1 и 2 см соответственно. С лицевой части каркаса такие отверстия будут закрываться специальными стальными шторками. Самодельная конструкция, изготовление которой описано выше, позволяет в домашних условиях закаливать слесарные и режущие инструменты, рабочие элементы штампового оборудования и др.

Самостоятельное изготовление такой печи (как и закалочного оборудования другого типа) позволяет не только получить в свое распоряжение устройство, полностью соответствующее вашим потребностям, но и хорошо сэкономить, так как серийные модели стоит достаточно дорого.

Прокатный станок для листового металла

Сложно назвать отрасль промышленности, где не применяется металл и изделия из него, для производства которых активно используется прокатный стан. Металлургические предприятия сегодня предъявляют достаточно высокие требования к оборудованию. Именно поэтому современные промышленные машины, в частности прокатные станы, значительно отличаются от моделей, которые выпускались ранее.

Прокатный стан для производства профнастила

Для чего необходимо это оборудование

Потребность в таком прочном и надежном материале как металл постоянно растет, что приводит к необходимости открытия новых металлургических предприятий и модернизации уже работающих. Список отраслей промышленности, в которых без применения металла просто не обойтись, можно продолжать до бесконечности. Это машиностроение, автомобиле- и судостроение, строительная сфера и многие другие.

Для того чтобы металлическая руда превратилась в металлопрокат определенной марки, необходимо выполнить массу основных и вспомогательных операций, для каждой из которых используется специальное оборудование. Одним из основных типов металлургического оборудования, на котором в результате пластической деформации из раскаленной заготовки получается лист металла, является прокатный стан. Именно на нем производится основной объем работ, выполнением которых занимаются металлургические предприятия.

Разновидности прокатных станов

Как мы уже выяснили, прокатный стан — это оборудование, на котором за счет последовательно выполняемых операций металлическая заготовка превращается в сортовой прокат с требуемыми геометрическими параметрами. В зависимости от параметров конечного продукта, эти машины могут быть нескольких типов. Заготовочные и обжимные (слябинги и блюминги) предназначены для получения из крупного слитка металла заготовки, которая поступает для дальнейшей обработки на специальное прокатное устройство. К оборудованию последнего вида, на котором уже получают металлический прокат требуемой конфигурации, относятся сортовые, трубные и проволочные станы.

К категории сортовых станов относится оборудование для производства различных видов проката. Так, это могут быть станы для производства листовой стали, уголков, швеллеров, рельсов и др. В зависимости от своих функциональных возможностей, такие станы могут быть крупно- и среднесортными, рельсопрокатными и категории MPS, на которых получают профили различного сечения. Листовые прокатные станы, способные обрабатывать заготовки методом холодного или горячего деформирования, используются для получения металлических плит (толщина 50–350 мм), листового металла (3–50 мм) и полос (1,2–20 мм). Готовые изделия после производства сматываются в рулоны массой до 50 тонн.

Классификация прокатных станов, на которых производятся различные виды бесшовных труб, разделяет их на следующие категории:

непрерывно-удлинительные, на которых производят трубы сечением до 110 мм;
короткоправочные станы, необходимые для производства труб диаметром 60–450 мм;
оборудование трехвалкового типа — для изготовления толстостенных труб диаметром 35–200 мм (трубы, получаемые на таком оборудовании, отличаются пониженной степенью разностенности);
пилигримовые станы, используемые для изготовления бесшовных труб значительного диаметра (400–700 мм).

Прокатная клеть листопрокатного стана

На современных предприятиях применяются также станы деталепрокатного или специального типа. Используются они для производства профильных и трубных заготовок, длина которых не превышает 3 метров. Кроме того, возможности такого оборудования позволяют изготавливать с его помощью заготовки в виде шаров, гнутых профилей, зубчатых колес, винтов, труб с ребристым сечением и др. Доработка заготовок осуществляется уже на предприятиях, которые используют их для производства своей продукции.

Составные элементы прокатного стана

Конструкция любого прокатного стана включает в себя три основных элемента: так называемые рабочие клети, передаточные устройства и приводные электродвигатели. Валки, по которым перемещается листовой или профильный металл, входят в состав рабочих клетей. Также они включают в себя установочные механизмы, станины, плитовины и проводки. Движение всех рабочих частей прокатного стана обеспечивают мощные электродвигатели, которые соединяются с ними посредством элементов передаточного устройства: муфт, шпинделей и шестерен.

Следует знать, что основной характеристикой прокатных станов заготовочного и обжимного типа является диаметр рабочего валка. Если же в процессе обработки заготовки используется сразу несколько рабочих клетей, то в качестве такой характеристики используется диаметр валка, на котором выполняется финишная операция.

Сортовой прокатный стан, где получают изделия сложной формы и с достаточно точными геометрическими параметрами, включает в себя сразу несколько клетей, через которые прокат проходит последовательно в процессе своей обработки.

На современных предприятиях сегодня применяют универсальные прокатные станы, оснащенные 3-мя или 5-ю рабочими клетями. Часть валков таких станов (2–3) имеет диаметр 1350 мм, остальные — 800 мм. Оборудование для получения листового проката значительной толщины, как правило, оснащается одной или двумя рабочими клетями. Рабочая ширина таких станов, формируемая длиной валков, находится в диапазоне 3,5–5,5 метров. Стан для листового металла, чаще всего, оснащается дополнительными рабочими клетями с вертикальными валками, которые обеспечивают обжатие боковых кромок формируемого листа металла. Листовой металл в виде полос производится на устройстве, оснащенном 10–15 рабочими клетями, оборудованными горизонтальными валками с длиной 1,5–2,5 метров и вертикальными валками для обжимания торцов.

У прокатного стана, как видно из его конструкции, может быть значительная длина. Наиболее примечательно в этом плане трубопрокатное оборудование, в состав которого включено одновременно три стана. На первом из них выполняется прошивка отверстия в металлической заготовке, на втором — вытяжка заготовки в трубу, на третьем — калибровка, которая осуществляется для придания готовому изделию требуемого диаметра. На деталепрокатных станах заготовка подвергается как винтовой, так и поперечной обработке.

Устройство прокатного стана

Изготовление прокатного стана своими руками

Если вам необходим маломощный прокатный стан для использования в домашней мастерской, то его вполне возможно сделать своими руками. Использовать такое оборудование, несмотря на простоту его конструкции, можно для выполнения различных видов работ. Так, с его помощью получится самостоятельно изготавливать проволоку различного диаметра, рихтовать или резать листовой металл, толщина которого не превышает 0,5 мм.

Для того чтобы изготовить такое прокатное оборудование, понадобятся следующие конструкционные элементы: две мощные стойки, стальной прут диаметром 5 см, верхняя плита, болты с гайками (М10), две шестерни и зубчатое колесо, бронзовые втулки и подшипники, пружины и упоры.

Собирается конструкция такого самодельного прокатного стана в следующей последовательности:

из стоек и стальной плиты путем их соединения при помощи болтов и гаек создается подобие клети;
на стойках монтируют два рабочих вала, которые предварительно вытачивают из стального прутка и закаляют для придания им повышенной твердости;
нижний вал устанавливается между стоек при помощи втулок с подшипниками, а верхний вал, являющийся подвижным, монтируется на специальные ползуны, движение которых вверх ограничивается упорами;
постоянное сжатие двух рабочих валов обеспечат пружины, которые следует закрепить одновременно на плите-основании и верхнем валу.

Вариант исполнения ручного прокатного стана

Для того чтобы такой прокатный стан работал, необходимо обеспечить синхронное вращение рабочих валов. Решается эта задача за счет зубчатой передачи, которая передает крутящий момент от шестерни, закрепленной на нижнем валу, к шестеренке, установленной на одной оси с верхним валом. Чтобы привести в движение весь механизм, необходимо прокрутить рукоятку, жестко соединенную с нижней шестерней. Что удобно, зазор между рабочими валами такого стана можно регулировать.

Универсальность такого оборудования обеспечивается за счет установки на него валов разной конструкции. Так, использование валов в виде дисковых ножей дает возможность резать листовой металл, а рабочие элементы с канавками требуемого размера позволяют производить проволоку. Можно использовать такое несложное оборудование и для того, чтобы формировать ребра жесткости на заготовке. Для этого необходимо установить на него рабочие валы, которые будут соприкасаться своими поверхностями по принципу «паз-гребень».

Особенности эксплуатации прокатных станков

В металлургической промышленности широкого применяются различные металлические изделия. Многие детали производят в результате обработки сырья повышенным давлением после нагрева, для этого применяют прокатный станок.

Прокатный станок

Предназначение

Металлопрокатные станки — механические установки, предназначенные для создания металлических изделий при помощи деформирования сырья в валковых приспособлениях. Оборудование позволяет изготавливать изделия различного типа:

Сортового проката. К ним относятся прутки и полосы разной геометрической формы, а также фасонные детали, рессорные и ромбические.
Профиль специального назначения. Металлические изделия в виде уголков, швеллеров, двутавров, а также комбинированные заготовки с меняющимся сечением.
Прокат в форме тонкого листа до 4 мм, а также толстого листа более 4 мм.
Трубный профиль с соединением при помощи сварки и бесшовных стыков.

Устройство и принцип работы

Прокатный пресс состоит из трех основных частей:

Клеть рабочая. В конструкцию данных элементов входят прокатные валки, плиты установки, станина основания, а также проводка.
Двигатели электрические для передачи движения рабочим элементам.
Механизмы распределения и преобразования движения. Состоят из шпинделя, муфт и шестерней.

Агрегаты различаются по количеству клетей и размеров рабочих валков:

Станки для толстого металла имеют в конструкции до двух рабочих отсеков с валками длиной от 3 м до 5,5 м. При этом дополнительно могут быть установлены вертикальные валки, которые служат для обработки боковых кромок.
Широкополосное оборудование содержит до 15 клетей, валки имеют длину до 2,5 м.
Универсальные прокатные прессы состоят из 5 отсеков, а длина валов до 1,5 м.

В промышленности выделяют три метода обработки металлического сырья до приобретения им необходимой геометрической формы:

В первом случае на литейный агрегат устанавливают приспособление для проката, получают начальный контур детали до полной кристаллизации. Недостатком способа считают необходимость сохранения высокой температуры до окончания обработки, а также дополнительная точная обкатка.
В результате проката через печи с температурой внутри камеры до 1350 С происходит самостоятельное сваривание краев. На выходе из оборудования получают готовый трубный профиль.
Третий способ подразумевает изготовление деталей при температуре заготовки соответствующей окружающей среде. Для предотвращения брака, в агрегатах применяют большое количество валков, которые вращаются в противоположном направлении.

Технические характеристики

Прокатные станки имеют характеристики, которые отличают их от аналогов:

вид изготавливаемого профиля на определенной установке может быть трубный, сортовой, а также тонко- и толстолистовой;
диапазон толщины металла, предназначенного для проката— от 0,4 мм до 200 мм;
необходимое сырье для проката;
показатель производительности, от данного фактора зависит выбор станка перед покупкой, а также подготовка сырья;
количество рабочих клеток с валками для необходимого профиля;
диаметр рабочих валов для проката, а также их полезная длина;
номинальное напряжение — 220 В/ 380 В;
показатель мощности применяемого электродвигателя — от 2,2 кВт и выше;
размеры установки в сборе;
полная масса всего оборудования в комплексе;
наличие реверсирования в прокатном стане.

Станок прокатный

Разновидности

По количеству расположенных в рабочей клети валков и их размещению станки проката делятся на такие типы:

двухвалковые — в конструкции имеют парные механизмы для прессования, которые могут вращаться в разные стороны;
трехвалковые — содержат по три вала в каждой клети;
четырехвалковые — состоят из двух пар рабочих деталей;
многовалковые — имеют в конструкции от 4 и более валков, а в универсальных их используют в вертикальном положении, иногда их устанавливают в промежутках между горизонтальными;
валки, смонтированные под углом к поверхности металлической заготовки.

Прокатные прессы различают по расположению клетей:

оборудование с расположением рабочих механизмов в одну линию называют линейными;
в ступенчатых установках клети устанавливают в несколько линий параллельно основному потоку;
оборудование для непрерывного и полунепрерывного проката, с помощью таких станков в промышленности добиваются высокой производительности.

В зависимости от типа продукции, которую выпускают в процессе прессования заготовок установки делятся на такие разновидности:

Обжимное оборудование. Позволяют изготавливать слитки из стали весом до 25 тонн. Из рабочих клетей выходит деталь квадратного или прямоугольного сечения.
Станки непрерывного прессования для заготовительного материала. В результате эксплуатации таких механизмов дорабатывают плиты из стали в специальный профиль и листы.
Рельсобалочные прокатывают блюмы в рельсы, швеллера и балки больших размеров. В промышленности применяют станы ступенчатого и последовательного вида.
Сортовые станки используют для производства металлических деталей разного сорта.
В процессе изготовления проволоки в цехе устанавливают проволочные станы, они делятся на ступенчатые, полунепрерывные и непрерывные.
При помощи листопрокатного станка обрабатываются слябы. Применяются толстолистовые, широкополосовые, а также с моталками.
Трубопрокатное оборудование производит бесшовные и сварные трубы. В процессе проката применяют два уровня обработки. Первоначально из круглого бруска производят пустотелую гильзу, далее из нее изготавливают трубу необходимого диаметра.

Принцип выбора

При покупке оборудования обращают внимание на следующее:

Производительность выпуска готовой продукции, автоматизация процесса, надежность и качество профиля.
Применение дополнительных установок, для обеспечения автоматического проката.

Преимущества и недостатки

К достоинствам метода проката относят:

повышенную производительность;
широкий ассортимент готовой продукции;
использование программного управления для автоматизации процесса.

Среди отрицательных показателей стоит отметить:

Использование прокатных станков требует затрат на сырье и электроэнергию, а также обслуживание оборудования.
После проката необходима дополнительная обработка.
Для прессования заготовки следует разогревать.

Повышенная производительность

Производители и цена

На металлургических предприятиях применяют оборудование от зарубежных и отечественных производителей. Российские компании стараются не уступать иностранным конкурентам. Цена прокатных станов зависит от изготовителя. Стоимость начинается от нескольких тысяч и доходит до 5–6 миллионов рублей. На цену также влияют производительность, тип готового профиля, а также количество клетей и валков.

Эксплуатация

Для обеспечения безопасной эксплуатации оборудования необходимо:

устанавливать автоматическую систему контроля за процессом проката;
перед запуском проверять исправность установки;
движущиеся части и механизмы следует ограждать;
проводить обслуживание подшипниковых соединений и роликов;
зоны подверженные действию высоких температур снабжать дополнительной вентиляцией.

Соблюдение требований безопасности при эксплуатации оборудования предупредит возможные травмы и несчастные случаи. В результате проката на исправных станках потребитель получает материал высокого качества.

Читайте также: