Область застосування
Процес вальцювання листового металу являє собою спосіб деформації, який виробляють непрофілірованного обертовим інструментом. Це операція холодного штампування, при якій метал знаходить форму конуса. Після обробки таким способом структура заготовки стає щільніше, поліпшуються її основні властивості.
Деформацію металу застосовують у багатьох випадках і для різних матеріалів. Наприклад, вальцевание є підготовчим етапом для штампування готового виробу. Ця ж технологія використовується для первинної переробки заготовок.
Такий процедурі може піддаватися не тільки листовий метал, але і труби, прутки і інші профілі, вироби з гумових сумішей і пластмас. Важливо, щоб матеріал був в необхідній мірі пластичним.
Вальцовку металу часто застосовують для ущільнення, здавлювання та плющення заготовок, для додання їм рівномірного лиску і товщини. Процес може протікати і в холодному стані, і в нагрітому. Можливо нагрівання валків і зміна швидкості проходження заготовки.
Сьогодні гнуття металу займаються не тільки на виробництві, а й у домашніх умовах, для чого використовують спеціальний однойменний інструмент. На підприємствах це великі верстати з електро- і гідроприводу. Для ремонтних майстерень більш підходять прості конструкції, часто виготовлені своїми руками.
Технологічний процес деформації металу даними способом складається з декількох етапів:
- Готує устаткування - вальців.
- Прокатка бруска або листа.
- Проміжний отжиг.
- Обробка задирок і тріщин.
- Завершальний отжиг і прокатка.
Відсутність задирок і тріщин - одна з головних умов якісного вальцювання. Такі дефекти можуть з'явитися в разі надмірно сильного обтиску валками бруска або від нерівномірного напруги і відпалу. Виявляють дефекти і усувають їх на четвертому етапі роботи після проміжного відпалу. Якщо цього не зробити і продовжити прокатку, то тріщини будуть збільшуватися.
Усувають шлюб затиранням тріщин надфілем і відпилюванням, відкусуванням задирок. Потім, щоб зняти з металу напруга, заготівлю отжигают і продовжують прокатку металу. Утворилися поглиблення вирівнюються.
Характеристика процесу вальцювання
Принципова особливість вальцювання листового металу полягає в тому, що процес деформування відбувається по всій контактної поверхні. Це трохи знижує продуктивність, але підвищує стійкість прокатних робочих валиків. До переваг вальцювання металу можна віднести:
Зниження експлуатаційних витрат на оснащення та обладнання.- Збільшення експлуатаційного терміну інструментів і верстатів.
- Ефективне використання в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва.
- Зниження втрат від браку.
- Низьку вартість вальцювального машини в порівнянні з гідравлічним або механічним пресом. Витрати на її придбання окупаються протягом півроку активного використання.
В процесі виконання вальцювання оператор може змінювати швидкість деформування металу. При інших формувальних операціях штампування це не завжди можливо.
Вальцовку листа металу можна виконувати в декількох варіантах:
- в поперечному напрямку подачі заготовки;
- в поздовжньому напрямку;
- при гвинтовий подачі.
Перший варіант використовується для отримання коротких труб, другий - довгих.
Процес листової вальцювання характеризується наступними особливостями:
Деформування проводиться обертовим моментом, а не силою. Значення крутного моменту залежить від умов контактного тертя, діаметра робочих валиків і фізико-математичних характеристик матеріалу.- При виконанні операції швидкість вальцювання не впливає на енергетичні витрати, навпаки, при збільшенні показника робоче зусилля процесу знижується.
- Тертя між валками безпосередньо залежить від поверхні. Зниження шорсткості призводить до зниження тертя. Тому при постійній експлуатації вальцювальних машин необхідно періодично шліфувати поверхню оснастки.
При вальцюванні сталевого виробу до 6 мм завтовшки вихідний метал обробляється в холодному стані. Якщо працюють з деталями з товстолистового матеріалу, застосовують попередній підігрів. Вальцювального машину в таких випадках встановлюють біля печей з безокисного нагрівальної системою. Завдяки цьому процес утворення поверхневої окалини знижується.
Якщо виробляють деформацію гарячекатаного листового прокату, перед вальцюванням правлять лист. Це обумовлюється технічними вимогами ГОСТу.
Типи вальцювальних верстатів
Що використовується при вальцюванні обладнання відрізняється простотою і універсальністю, тому для домашнього використання його можна виготовити власноруч. Виробничі цехи оснащують серійними моделями вальців, які сьогодні на ринку представлені у великому асортименті.
Всі верстати в залежності від кількості валків ділять на чотири-, три- або двохвалкові. Тривалкові бувають симетричними і асиметричними. У четирехвалкових верстатів є додатковий вал, що спрощує процес вальцювання. Всі елементи надійно зчеплені між собою, що зводить до мінімуму ймовірність вислизання листового матеріалу і збільшує швидкість обробки.
За типом використовуваного приводу вальці бувають:
- гідравлічні;
- ручні;
- електричні.
Вальці з ручним приводом дуже прості за конструкцією. Такий пристрій не вимагає додаткового живлення для роботи і має такі переваги:
- надійність;
- компактність і мобільність;
- невисока вартість;
- простота обслуговування і експлуатації.
До мінусів обладнання цього типу можна віднести:
- неможливість використання при вальцюванні вироби з металу понад 2 мм завтовшки;
- невисока продуктивність;
- для гнучкі листової заготовки знадобиться докласти значні фізичні зусилля.
Верстати, оснащені електричним приводом, більш ефективні. На них можна обробляти листові металеві вироби значної товщини.
Вальці, що працюють від гідравлічного приводу, найпотужніші. Пристрій такого типу відрізняється великими габаритами. Як правило, таке обладнання встановлюють на промислових підприємствах.
Складові частини вальців
Вальцювальні обладнання буває двох типів:
- верстати з натискним валиком, найчастіше розташованих посередині;
- установки з інструментом, розміщеним ексцентрично.
Перший тип застосовують для вальцювання товстого металу. Другий варіант використовується при деформації заготовок не більше 2, 5 мм.
В даному обладнанні істотною відмінністю є взаємне розташування валків: симетричне або асиметричне. Більш універсальними є асиметричні машини. Вони використовуються не тільки для згортки циліндрів, а й для різноманітного оформлення кромки.
На практиці частіше застосовується схема з трьома симетрично розташованими валками, так як при обслуговуванні вона більш технологічна. Такого типу вальцювальний верстат із зовнішнім приводом має наступні вузли:
електродвигун;- кліномерную передачу або редуктор;
- вал з розміщеним на ньому основним валком;
- бічні стійки з вузлами з підшипників: в швидкохідних вальцах використовують підшипники кочення, а для потужності обладнання - ковзання;
- два приводних нижніх валка;
- станина з двома опорними стійками;
- захисний кожух для приймання напівфабрикату при роботі верстата;
- система управління вулицями.
Регулюються технологічні параметри обладнання зміною величини зазору між валками. У ручних моделях це виконується за допомогою гвинтового або храпового механізму, в автоматичних верстатах - програмно.
Виготовлення листозгинального обладнання власноруч
Щоб зібрати верстат для обробки листового металу, необхідна наявність певних навичок, видатковий матеріал і інструменти.
Перше, що знадобиться - скласти самостійно або знайти в інтернеті креслення. Далі можна приступити до підготовки матеріалів і до збірки конструктивних вузлів, до яких відносяться:
рама вальців;- бічні стійки;
- сталеві валки (їх діаметр і кількість залежить від того, якої потужності буде пристрій);
- рукоятка, яка веде нижні валки в рух;
- приводний вузол (зубчастий або ланцюгової), який забезпечує синхронне обертання нижніх валків;
- нажімной вузол пружинного типу.
Починають збірку вальців з виготовлення рами. Її можна зварити з товстих сталевих заготовок відповідно до розмірів, зазначених у кресленнях. Для бічних стійок підійдуть потужні швелери з низьковуглецевої сталі, які кріпляться до рами за допомогою зварювання.
На одній зі стійок фіксуються елементи приводного вузла, для чого передбачені спеціальні отвори. Після монтування бічних стійок в підшипникові вузли встановлюються валки. Їх необхідно паралельно виставити і остаточно зафіксувати інші вузли.
Каток широко затребуване завдяки своїм незаперечним перевагам. Так як це метод холодної деформації, в процесі обробки матеріал не схильний до дії високої температури. Така особливість залишає без змін властивості матеріалів. Операція вальцювання дає можливість отримати точну заготовку, повноцінну деталь або декоративний елемент.