Вальцовка листового металла это

Обновлено: 28.09.2024

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.

Способы вальцовки и развальцовки труб

Одним из методов деформирования металла в определенном, заданном направлении является вальцовка. Поговорим об основных способах процесса.

В процессе металлообработки изделие подвергают деформированию, изгибанию, скручиванию и т. д. Эти операции применяют как к листовому металлу, так и к трубным заготовкам. Результатом их выполнения является изменение первоначальной геометрии объекта для его дальнейшего использования — либо в составе сборной конструкции, либо в качестве обособленного элемента. Одним из методов деформирования металла в определенном, заданном направлении является вальцовка (или вальцевание).

Этот технологический процесс часто используют при изготовлении трубных заготовок из листового металла, но и уже готовые трубы также вальцуют, если возникает необходимость задать им новые параметры. Вальцовка труб — это деформирование их стенок без снятия металла. Наиболее распространенными вальцовочными операциями при работе с трубными изделиями (как круглыми, так и профильными) являются:

изгиб трубы вальцеванием;
развальцовка с целью увеличения сечения;
завальцовка как способ уменьшения сечения.

Изгиб трубы вальцеванием

Вальцовка труб является одним из способов холодной гибки. Один из самых распространенных типов профилегибочных станков, работающих по данному принципу — это классический трехроликовый вальцевый трубогиб, который способен управляться с профилями из любого материала:

жесть;
сталь, в том числе и коррозионностойкая (нержавеющая);
цветные металлы;
сплавы;
полимеры.

Основным действующим механизмом вальцовочного станка такого типа служит конструктивный узел из трех вращающихся роликов (валков). Из них ведущим может быть один средний, либо два крайних ролика. Цилиндрическая или профильная заготовка, заправленная в станок для вальцовки труб, последовательно прокатывается между валками и изгибается для получения необходимого радиуса кривизны (рис.1).

В ходе прокатки заготовки на таком станке можно согнуть небольшой отрезок трубы, а можно изготовить и длинный гнутый профиль, протяженностью 5 и более метров, что востребовано, например, в строительной отрасли. Путем перемещения через валки заготовка изгибается под определенным углом по всей заданной длине. Еще одним важным достоинством такого станка является возможность гнуть трубу на полный круг, то есть на угол 360 градусов.

Во время вальцовки трубы происходит процесс ее механического деформирования, который можно разделить на две стадии:

Сначала создается предварительный натяг для придания необходимого радиуса изгиба. Это реализуется созданием усилия центральным двигающимся роликом на трубу, упирающуюся в два других ролика, либо посредством прикладывания усилия к двум боковым двигающимся роликам на трубу, упирающуюся в неподвижный центральный ролик.
Собственно изгиб трубы происходит благодаря силе трения, возникающей между крутящими роликами станка и обрабатываемой трубой. Изделие, захватываемое усилием трения по ходу вращения крутящих роликов, гнется на величину предварительно установленного радиуса натяга трубы.

Если необходимый радиус изгиба не удается сформировать за один ход, то действия обеих стадий производятся повторно — до получения необходимой кривизны изгиба. Чем больше толщина стенки, тем большую кривизну изгиба можно реализовать. Для таких станков наименьший радиус гиба в единицах, кратных диаметру трубы, составляет:

для очень толстой стенки — 6;
для толстой стенки — 10;
для тонкой стенки — более 10.

От числа ведущих роликов, а также силы трения между ними и поверхностью стенки, зависит формирование усилия, возникающего в процессе изгиба трубы вальцеванием. Вальцовочный агрегат работает с высокой производительностью; он способен обрабатывать трубы квадратного, прямоугольного, овального и даже треугольного профиля.

Вальцовка профильной трубы — это, в сущности, ее деформация, при которой производится изгиб материала по некоторому направлению.

По этому признаку такую технологическую операцию можно отнести к одному из видов гибки металла. Поэтому отдельные специалисты заменяют словосочетание «вальцевание труб» термином «вальцевая гибка». Вальцы для профильной трубы при использовании данного типа профилегибов отличаются только формой (калибром) роликов или валков (рис.2).

Промышленные гибочные станки для труб по способу управления делятся на четыре группы:

ручные;
гидравлические;
электрические с механикой;
электрические с гидравликой.

Их выбор определяется производственными задачами, объемом серийно выпускаемой продукции и финансовым состоянием предприятия.

Развальцовка с целью увеличения сечения трубы

При монтаже сборных конструкций очень часто требуется достичь прочного соединения двух соседних фрагментов труб с разным диаметром. Чтобы плотно и без зазоров вставить одну трубу в другую, нужно либо расширить конец одного трубного отрезка, либо сузить конец другого. В вальцевании это называется «раздача торца наружу» и «торцевой обжим». После такой обработки изделий качество состыковки приближается к идеальному, что особенно важно при изготовлении котельного оборудования и трубопроводов различного назначения.

Еще одно широко распространенное применение развальцовки — это установка кондиционера, при которой приходиться сочленять одну медную трубу с другой без пайки, а затем присоединять полученную сборную конструкцию к внутреннему и внешнему блокам кондиционера. Для этого надо расширить конец одной трубы в виде «юбки». При подключении к кондиционеру перед развальцовкой на трубу надевают гайку, которую затягивают с юбочной частью к приемнику блока. Это можно сделать с применением инструмента для ручной вальцовки. Сам инструмент также принято называть «вальцовкой».

Простейшие инструменты–вальцовки состоят из струбцины со стандартными отверстиями для зажима трубы и упора в виде конуса, который при ввинчивании расширяет конец трубы, создавая так называемую «юбку». Существует несколько типов ручных вальцовок для труб из меди:

вальцовка с конусом без эксцентрики и струбциной с одним универсальным держателем под все типоразмеры труб и без трещотки;
вальцовка без трещотки и конусом без эксцентрики и струбциной с набором отверстий под стандартные сечения трубы;
вальцовка с конусом–эксцентриком, с трещоткой и струбциной с набором отверстий под стандартные сечения труб.

Наилучший результат производит реверсивная вальцовка труб с эксцентричным конусом и трещоточным механизмом (рис. 3).

Конус такой вальцовки устанавливается эксцентрично и действует по принципу валка, распределяя давление при прокатке равномерно по всей плоскости материала, давая на выходе практически зеркальную поверхность. Это позволяет по максимуму пригнать развальцованный фрагмент к отверстию штуцера или соединительной гайки, обеспечивая наивысшее качество соединения.

Стоит отметить, что благодаря эксцентричному конусу и наличию трещотки снижаются затраты на усилие при вальцовке, что облегчает и ускоряет работу мастера. Такой инструмент для обработки труб из меди рассчитан на диаметры 4–22 мм (или в дюймовом исчислении — от 3/16 до 3/4 дюйма). Применение этого устройства возможно и для тонкостенных алюминиевых и стальных труб, которые можно увидеть в спортинвентаре, в мебельных конструкциях и т. д.

С помощью еще одного приспособления (экстендера) можно расширить диаметр в одно действие. Это рычажный инструмент со сменными расширительными насадками различного диаметра (рис. 4). Это как патрон у дрели, только лапки такой головки расширяются, а не сжимаются. Усилие создается с помощью рычагов со значительным плечом.

Развальцовка широко используется в качестве способа сочленения труб с решетками теплообменных устройств, обеспечивая высокую прочность и герметичность соединений.

Инструмент, применяемый для этой операции, представляет собой полноценные вальцы — конусообразные валики, которые, катаясь по внутренней плоскости заготовки, проход за проходом, увеличивают ее сечение (рис. 5).

Приводом служат реверсивные машины. В них контроль крутящего момента автоматизирован, чтобы обеспечить стабильность качества соединений. Глубина вальцевания может быть фиксированной или регулируемой, в зависимости от исполнения вальцовки.

Завальцовка как метод уменьшения сечения

Необходимость уменьшать сечение требуется при изготовлении элементов трубопровода с целью их дальнейшего соединения. В этом случае приходится обжимать конец трубы, который вставляется в гильзу. Уменьшить диаметр концевой части бывает нужно перед тем, как ручным способом нарезать на ней резьбу, или создать неразъемное плотное соединение трубы со штуцером. Для этого могут применяться обыкновенные клещи, хотя нередко используются специальные тиски, сконструированные особым образом (рис. 6).

В качестве ручного инструмента для завальцовки труб из мягких металлов могут выступать клещи с увеличенным рычажным плечом или малоразмерные вальцы, сочлененные с винтовой подачей. Стоит отметить, что для завальцовки водопроводной трубы из стали до сих пор нередко используют уникальное по простоте устройство — обыкновенный молоток. Однако эта работа требует предельной аккуратности, так как по неопытности можно получить совсем не ту степень деформации, на который рассчитывали изначально.

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:

Виды вальцов для листового металла

В основном вальцы для гибки листового металла применяют для придания заготовкам форм: круглой, цилиндрической, овальной, конической, полицентрической.

Вальцовочные станки применяют для работы с металлопрокатом, осуществляя с их помощью контролируемую продольную или поперечную деформацию для изготовления широкого ассортимента изделий. В основном они используются, как вальцы для листового металла, но также могут обрабатывать практически все профильные заготовки с плоской формой поверхности.

В зависимости от типа и назначения, вальцовый станок способен сгибать заготовки с различными габаритами и большим диапазоном толщины исходного материала. Поэтому станки для вальцовки листового металла могут иметь конструкцию от самого простого ручного листогиба с двумя валами, до сложной прокатной машины с ЧПУ, в которой могут располагаться до девяти рабочих валов.

Сфера применения

В основном вальцы для гибки листового металла применяют для придания заготовкам следующих видов форм:

круглой,
цилиндрической,
овальной,
конической,
полицентрической.

Небольшой вальцегибочный станок, к примеру, может изготавливать из оцинкованной жести практически все элементы:

дымоходов,
воздуховодов,
вентиляционных систем,
водостоков.

Ограничения сферы использования вальцов для листового металла определяется только их техническими параметрами:

размеры и отношение диаметров основного и вспомогательных валов, которые непосредственно влияют на минимальный и максимальный радиус гиба;
длина рабочих валов, определяющая максимальную ширину обрабатываемого листа;
вид привода валов, от которого зависит величина толщины будущего изделия.

А также технологические возможности вальцегибочных станков определяют их конструктивные особенности. К примеру, изготовление изделий конической и полицентрической формы напрямую зависит от способности изменять местоположение рабочих валов относительно друг друга.

Виды вальцовочных станков

Основная классификация вальцегибочных станков для листового металла определяется в соответствии с их технологическими возможностями, что напрямую зависит от количества рабочих валов и их технических параметров. Так можно выделить три наиболее широко представленных на рынке металлообрабатывающего оборудования вида листогибочных станков, имеющих в своей основе вальцы:

двухвалковые,
трехвалковые,
четырехвалковые.

Еще различают вальцовый станок по виду привода на:

механические вальцы с ручным приводом,
вальцы электромеханические,
вальцы гидравлические.

Двухвалковые вальцы

Двухвалковые вальцы для изготовления простых цилиндрических форм изделий стали применять сравнительно не так давно и связано это, прежде всего, с конструктивными особенностями и технологическими новшествами, применяемыми при их изготовлении.

Двухвалковые листогибочные станки состоят из прочного каркаса и двух рабочих валов, расположенных параллельно один над другим строго по вертикали. Верхний представляет собой полированный стальной вал и имеет меньший диаметр. Нижний вал, как правило, вдвое большего диаметра, состоит из стального сердечника, на который нанесено относительно мягкое покрытие из износостойкой резины или полиуретана.

При работе нижний вал, способный перемещаться в вертикальной плоскости, прижимает с определенным усилием лист заготовки к верхнему валу и прокручивает его, тем самым и придает ему форму изгиба. Получается так, что минимальный радиус определяется диаметром верхнего вальца, а максимальный радиус гиба — усилием прижима нижнего вала.

Настройка такого станка заключается в механической регулировке силы прижатия валов, тем самым позволяя устанавливать необходимый размер радиуса цилиндрической формы готового изделия.

Двухвалковые вальцы имеют ряд существенных преимуществ таких, как:

простота конструкции;
при работе не повреждается материал заготовки;
возможность сгибать без лишней деформации листовой материал, имеющий на своей поверхности штамповку, гравировку или перфорацию;
способность обрабатывать от мягких до жестких листовых материалов;
отсутствие не загнутых прямых участков на краях готового изделия.

Удачность сочетания простоты и технологичности сделало возможным изготавливать на базе двухвалковой конструкции универсальные станки с ЧПУ. Это, в свою очередь, позволило полностью автоматизировать процесс регулировки и центровки сжимания рабочих валов. Таким образом, современные технологии в сочетании с программным обеспечением на двухвалковых листогибочных станках с ЧПУ сделали возможным массовый выпуск широкого ассортимента сложных конических и полицентрических форм готовых изделий.

Как работает двухвалковый листогибочный станок можно посмотреть на данном видео:

Трехвалковые вальцы

Трехвалковые вальцы наиболее массово из всех моделей представлены на рынке листогибочного оборудования. Причем они, в свою очередь, делятся на:

Вальцы ручные трехвалковые имеют, как правило, простую и легкую конструкцию, работающую по симметричной схеме. Поэтому их часто применяют для изготовления элементов вентиляции или водостоков непосредственно на месте монтажа.

Работает трехвалковый вальцегибочный станок по принципу обкатки заготовки вокруг верхнего валка. Он является основным рабочим валом и его диаметр определяет минимальный радиус гиба. Настройка и максимальный диаметр радиуса цилиндрического изделия производится регулировкой высоты верхнего вала относительно нижних вальцов. Последние располагаются статически при симметричной схеме, то есть закреплены на одинаковых расстояниях относительно основного вала.

По такой же схеме работают вальцы трехвалковые электромеханические, с той лишь разницей, что их конструкция более массивна и способна, в отличие от ручного оборудования, обрабатывать листовой металлопрокат с пределом прочности свыше 50 кг/мм2, позволяя изготавливать изделия промышленных масштабов.

Ручные вальцы трехвалковые используют для обработки медных и алюминиевых листов, а также оцинкованной жести или тонколистовых материалов с максимальной предельной прочностью до 50 кг/мм2.

При всех своих достоинствах конструкция как серийных, так и самодельных моделей трехвалковых гибочных станков имеет один существенный недостаток — при обкатке на краях заготовки остаются пусть и не очень большие, но прямые участки. Если на относительно маленьких по размерам станках это можно нивелировать, подкладывая в место разрыва дополнительную полоску жести, то на больших гибочных станках для листового металла приходиться прокатывать заготовку.

Отчасти, чтобы свести к минимуму имеющийся недостаток, а также для того, чтобы расширить ассортимент выпускаемой продукции, и стали применять несимметричную схему расположения нижних боковых вальцов. Есть более простые конструкции трехвалковых гибочных станков с одним регулируемым нижним валом, а есть достаточно сложные в устройстве с двумя подвижными нижними валами. Конструктивной особенностью такой схемы является то, что нижний вал может смещаться относительно основного рабочего вала под определенным углом к вертикальной и горизонтальной плоскостям. Такая схема регулировки позволяет за счет неравномерной регулировки нижнего вала получать детали с конической формой.

Стоит отметить, что в основном народные умельцы как раз самостоятельно изготавливают именно ручной вальцовочный станок по симметричной схеме с тремя валами. Как устроен и как работает самодельный трехвалковый листогибочный станок можно на следующем видео:

Четырехвалковые вальцы

Четырехвалковые вальцовочные станки имеют в своей конструкции нижний дополнительный вал, который не только упрощает гибочные процессы и позволяет выпускать весь ассортимент продукции, но и лишен недостатков трехвалкового предшественника.

В основном, применяются вальцы четырехвалковые гидравлические для промышленной обработки металлопроката толщиной от 1,5 мм до 75 мм, при этом, независимо от толщины листа, возможно изготовление как простых цилиндрических и овальных форм, так и сложных полицентрических изделий.

Все современные четырехвалковые вальцовочные станки оснащены числовым программным управлением, поэтому все рабочие процессы, а также регулировки и настройки, полностью автоматизированы, что практически лишает их производственных недостатков.

Работу четырехвалкового вальцовочного станка можно посмотреть, открыв видео:

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.

Читайте также: