Прокатать лист металла на вальцах

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.
Читайте также:  С какими металлами реагирует оксид меди

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:

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.

Читайте также:  Гост на огнезащиту по металлу

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.

  • Лист металла, который должен быть подвергнуть обработке, укладывается на два нижних валка.
  • При помощи верхнего валка, оснащенного нажимным узлом, лист прижимается к нижним рабочим органам.
  • За счет вращения рукоятки станка начинает выполняться вальцевание.

Источник

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:

  1. Снижение эксплуатационных расходов на оборудование и оснастку.
  2. Повышение долговечности инструмента и станков.
  3. Сокращение времени на переналадку.
  4. Возможность эффективного использования в условиях мелкосерийного и единичного производства.
  5. Упрощение регламентных и ремонтных работ.
  6. Управление производительностью оборудования.
  7. 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.

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

  1. В продольном направлении подачи заготовки.
  2. В поперечном направлении подачи заготовки.
  3. 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.

Читайте также:  Марки металлов для контейнеров

Типовой процесс вальцовки листового металла включает в себя следующие переходы:

  1. Подачу листа в захватную зону рабочего инструмента.
  2. Выставление значений рабочего зазора между валками.
  3. Прокатку плоской заготовки между инструментом в заданном направлении деформирования.
  4. 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).

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:

  1. Длина вальцуемого проката, мм — до 12000.
  2. Толщина, мм — до 60.
  3. Частота вращения рабочих валков (для приводного оборудования), мин -1 — до 40.
  4. Практически достигаемая скорость непрерывной вальцовки, м/мин — до 8…10.
  5. 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

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:

  1. Электродвигатель (для особо мощных типоразмеров применяются приводы на основе двигателей постоянного тока).
  2. Редуктор или клиноременную передачу (применительно к вальцам с регулируемой скоростью вращения в схему дополнительно встраивается вариатор).
  3. Вал, на котором размещается основной (нажимной) валок.
  4. Боковые стойки с подшипниковыми узлами. Для мощного оборудования используются подшипники скольжения, а в быстроходных вальцах — качения.
  5. 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.
  6. Станину, на которой устанавливаются две опорные стойки.
  7. Защитный кожух, который при работе станка выполняет также функцию приемки полуфабриката, выходящего из технологического зазора между валками.
  8. Систему управления вальцами.

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:

Источник

Поделиться с друзьями
Металл