Вальцовка металла: особенности, преимущества и тенденции технологии

Автор статьи

С-Лазер

Напишите нам:

Содержание статьи:

Вальцовка (вальцевание) – технологическая операция обработки листового металла и трубного проката, при которой листы деформируют по некоторому направлению или трубы подвергаются радиальной деформации. Вальцовка возможна не только для металлических изделий, но и резиновых, пластиковых смесей, но чаще всего подразумевается обработка именно металлов.

Трудно переоценить важность вальцовки для производства – с помощью специальной обработки из заготовок получают элементы с радиальным изгибом. Такие изделия широко используются в строительстве, промышленном оборудовании, мебельном производстве и других сферах. Вальцевание наряду с гибкой является одним из основных способов деформации металлических изделий.

Описание процесса вальцовки

Суть вальцевания заключается в пластическом деформировании металла, при котором заготовки проходят через вращающиеся валки. В основном применяется холодная деформация – листовой металл обрабатывают без нагрева, но в некоторых случаях требуется воздействие высокой температуры. Горячая деформация осуществляется для некоторых особо прочных сплавов, сплавов с низкой пластичностью, листов большой толщины (свыше 6 мм), при крупном серийном производстве деталей, вальцевании сплошного объемного проката (прутков) и др. В таком случае осуществляют предварительный нагрев заготовок до температуры порядка 250-300 °C. За счет безокислительной атмосферы минимизируется образование поверхностной окалины. Впрочем, при последующем воздействии давлением при малом радиусе гиба окалина осыпается.

Вальцовке подвергаются углеродистые, оцинкованные, некоторые марки нержавеющей стали, алюминий и другие металлы, сплавы. Стоит отметить, что под вальцеванием могут подразумеваться следующие операции холодного деформирования металлических заготовок:

Формирование из полосы труб круглого, квадратного, прямоугольного профиля.
Изменение отдельных параметров трубного проката – толщины стенок, диаметра, формы поперечного сечения.
Развальцовка – увеличение диаметра конца обрезанной трубы.
Завальцовка – уменьшение диаметра конца обрезанной трубы.
Гибка труб – получение на объемных сплошных изделиях изгибов.
Производство металлических изделий конической, овальной, цилиндрической формы.

Вальцы (вальцовочные станки) в зависимости от количества валков могут быть 2-х, 3-х или 4-хвалковыми. Диаметр валков и зазор между ними, скорость деформирования определяются исходя из сплава, металла и размеров обрабатываемой заготовки. Замена оснастки не занимает много времени, не требует специальных знаний, поэтому не требует участия квалифицированного персонала – выполнять переоснастку могут операторы вальцовочного станка.

Конструктивно все вальцовочные станки состоят из станины-основания, изготавливаемой, как правило, из чугуна или стального проката большой толщины, вала для установки нажимного валка, боковых стоек, нижних приводных валков, привода, редуктора (ременной передачи), защитного кожуха, системы управления валками. В классической вальцовочной машине с 3 валками вращаются от внешнего привода только 2 нижних валка, а верхний прижимной вращается за счет сил трения. По этой причине важно следить за поверхностью валков – при снижении шероховатости сила трения снижается. При постоянной работе станка требуется периодическая шлифовка поверхности валков – особенно это касается случаев обработки толстолистового, горячекатаного проката.

В зависимости от привода различают следующие станки

Ручные. Все работы по подаче заготовок, приложению усилий, поднятию валка для снятия готового изделия выполняются оператором вручную. Подходят для небольших частных мастерских при работе с листовым металлом небольшой толщины. Регулировка зазора между валками осуществляется с помощью храпового или винтового механизма на боковой стойке.
Электромеханические. Оснащаются электроприводом, позволяют работать с толстыми листовыми заготовками (4-6 мм), трубным прокатом, прутками. Возможно программное управление. Возможность обработки толстолистового проката из прочных сплавов с заданной скоростью деформации определяется мощностью электродвигателя.
Гидравлические. Предназначены для работы с толстым листовым металлом толщиной до 10 мм и объемным прокатом. Как правило, оснащаются программным управлением. Используются на крупных промышленных предприятиях, при крупных серийных производствах металлических изделий.

Для гибки труб в станках предусматриваются специальные гибочные зоны, характерные для трубогибов.

Вальцовочные машины также различаются по следующим показателям

По исполнению – с нажимным или эксцентрично размещенным валком.
По размещению валков – с горизонтальным размещением (подавляющее большинство валцовочных станков), с вертикальным размещением (компактные станки ограниченной функциональности).
По симметрии расположения валков – с симметричным (более технологическое, простое в обслуживании оборудование) или асимметричным расположением (функциональные машины, позволяющие получать различные свертки кромок при работе с листовыми заготовками).

При работе с листовым материалом возможны следующие варианты вальцовки

В продольном направлении. Подходит для изготовления длинных труб
В поперечном направлении. Применяется для производства коротких труб, профилей.
Спиральная подача. Используется для изготовления заготовок под трубы, не требующие сварки.

Типовые этапы вальцовки листового металла:

Подача заготовки (листа, трубы) в зону захвата – вручную или автоматически.
Выставление необходимых параметров – зазора между валками, скорости деформирования, смещения валка, если требуется получение конусообразных изделий.
Прокатка металлической заготовки между валками.
Извлечение изделия, закатка одной из кромок.

Обратите внимание, что при деформировании нагретого листа или листа толщиной свыше 4 мм перед вальцовкой необходима правка проката. При гибке некоторых сплавов заметно упругое пружинение, поэтому требуется повторная вальцовка заготовок.

Что касается характеристик вальцовки, то они зависят от марки и модели вальцовочного оборудования. Максимальная длина обрабатываемого металла может достигать 12000 мм, толщина – 60 мм, скорость – до 10 мм/мин.

Преимущества вальцовки металлических изделий

К основным плюсам вальцовки по сравнению с другими способами деформации металла или изготовления деталей определенной формы относится следующее:

Повышение прочности и долговечности деталей, изделий из металла. Известно, что термическое воздействие способствует изменению физико-химических свойств и структуры листового материала. При вальцевании не оказывается термическое воздействие, поэтому внутренняя структура металла сохраняется – важно лишь правильно рассчитать усилие.
Изготовление изделий сложной формы с высокой степенью точности. Посредством настройки параметров автоматизированного станка можно получить заготовки и детали с высокой точностью радиуса изгиба, толщины.
Экономические выгоды. При использовании вальцовки по сравнению с другими методами обработки и гибки снижение расхода металла в среднем составляет 35%, трудоемкости – 20%, а себестоимости – 30-35%. Практически отсутствуют затраты на замену рабочего инструмента – гладкая поверхность валков из особо прочной стали не деформируется при активном использовании вальцовочной машины. Переоснастка необходима лишь в случае установки валков иного диаметра.
Доступность. Для вальцовки листового металла малой толщины (до 2 мм) возможно применение механического станка с ручным приводом. Такое оборудование доступно по цене, обслуживанию и размещению не только на небольших производствах, но и ремонтным мастерским, СТО, частным мастерам.
Высокая стойкость прокатных валков, снижение стоимости их производства. При обработке деформирующее воздействие осуществляется не по всей контактной поверхности валка. При небольшом снижении производительности это способствует снижению удельных усилий – не требуется использование дорогих стальных сплавов для производства валков (инструментальной и др.). Усилие, оказываемое на заготовку, увеличивается плавно, отсутствуют ударные нагрузки. В целом, вальцовочная машина стоит дешевле того же гидравлического пресса при прочих равных условиях – как при покупке, так и в последующем обслуживании.
Снижение потерь от брака производства. В процессе вальцовки оператор контролирует основные параметры работы оборудования и может изменять скорость деформирования металлических изделий, что при других способах холодной штамповки не всегда возможно.

Еще одним преимуществом холодной штамповки посредством вальцовки относится высокое качество поверхностей получаемых заготовок и изделий – отсутствуют заусенцы, заломы и пр. Толщина металла остается равномерной по всей обрабатываемой длине.

Примеры применения вальцовки

Вальцовка металла используется в следующих сферах:

Автомобильная промышленность. Вальцовка деталей неокрашенного кузова (двери, капот, багажник) с целью получения изделий требуемой формы, повышения жесткости для минимизации деформаций металла при столкновении. Завальцовка в автомобилестроении – соединение внутренних и внешних панелей навесных деталей автомобилей.
Строительство и архитектура. С помощью вальцевания получают различные металлические конструкции и элементы зданий – желоба, трубы водостоков, строительные металлоконструкции с изгибами, перила, винтовые лестницы и др. Не обойтись без вальцовки при изготовлении воздуховодов, вентиляционных каналов, сетей водоотведения
Мебельное производство. Изготовление кованой мебели и ее элементов, изогнутых штанг, полок, каркасов кроватей, стеллажей, радиальных направляющих шкафов-купе и др. Вальцовке подвергается трубный прокат при производстве домашней, офисной, садовой, уличной мебели – скамеек, столиков, беседок, остановочных комплексов, урн и пр.
Рекламные конструкции. Производство металлоконструкций с элементами с заданным радиусом изгиба – штендеров, рекламных щитов и пр.
Производство бытовой техники и электроники. Часто вальцовку используют для придания требуемой формы отдельным элементам профессиональной и бытовой техники, электроники – например, корпусам холодильников, электроплит, микроволновых печей, духовых шкафов и пр.
Крепеж. С помощью холодной деформации металла получают детали крепежных элементов и сами крепежи изогнутой формы – например, кровельных гвоздей, скоб и пр.

Любые металлические изделия, имеющие изгиб заданного радиуса, на практике могут быть получены посредством вальцовки – например, антенно-фидерные устройства, декоративные решетки и др.

Незаменима вальцовка в машиностроении, судостроении, станкостроении, космической отрасли.

Современные тренды

Автоматизация и роботизация вальцовки металлических изделий позволяет решит сразу несколько задач:

Повышение точности обработки и изготовления деталей.
Исключение человеческого фактора – выставление неправильных параметров станка и пр.
Ускорение производственного процесса без необходимости вмешательства оператора на каждом этапе.
Отсутствие необходимости контроля вальцовки – достаточно выбрать программу или внести в готовую программу необходимые изменения.
Использование готовых программ для массового производства типовых деталей и заготовок.

Автоматические вальцовочные станки с ЧПУ могут иметь программную память до 200 программ с 30 и более шагами. Подача заготовок может осуществляться вручную или автоматически, если станок с ЧПУ интегрирован в линию с приемным и передающим столами. Оборудование с PLK контроллером обычно комплектуется сенсорным экраном для удобного ввода значений при программировании, для контроля режимов.

Заказывайте вальцовку металла в компании «С-Лазер»

Вальцовка является одним из распространенных способов холодной деформации (штамповки) листового металла и трубного проката для получения изгибов заготовок и деталей. Вальцовочные станки часто используются для производства труб, обечаек, желобов, изделий сложной формы. При большой толщине металла, обработки заготовок из непластичных сплавов при вальцовке требуется предварительный нагрев заготовок – т.н. горячая вальцовка.

Вальцовка или вальцевание осуществляется на специальном оборудовании – вальцовочных станках (машинах, вальцах). Такие станки могут иметь ручной, электромеханический, гидравлический привод. Для автоматизации процесса, повышения точности обработки на производствах используют вальцовочные машины с ЧПУ. В оборудовании с ЧПУ можно использовать готовые программы, редактировать их, отслеживать все этапы обработки металла. Станки оснащаются PLK контроллером, удобным сенсорным экраном. Вальцовочные машины с электрическим или гидравлическим приводом с ЧПУ обычно устанавливают на крупных производственных, металлообрабатывающих предприятиях.

Просмотреть цены на вальцовку металла в Москве вы можете на нашем сайте, на странице «Вальцовка металла».

Вернуться назад