Вальцовочные станки, их тип и производительность определяют важнейшие параметры обработки материала. В частности, скорость, с которой должен осуществляться процесс прокатки, и детали, которые должны быть произведены.
Вальцевание: обзор технологий и сфер применения
Вальцовка — это востребованный процесс металлообработки, часто используемый для листов и труб, который придает детали желаемые размеры и конфигурацию. Каждое из этих применений имеет свои особенности, которые влияют на процесс и стоимость конечного продукта.
Этот процесс можно использовать не только в промышленности, но и в домашнем хозяйстве. В нашей статье мы объясним, что такое прокатка, как она выполняется на трубах и листах, а также расскажем о ценах на этот вид металлургии.
Определение вальцевания металла
Прокатка — это технологический процесс, в ходе которого деформируются листы меди, жести, стали и некоторых полимерных композитов. Когда материал проходит через специальные вращающиеся валки, он равномерно изгибается и приобретает форму (коническую, цилиндрическую и т.д.), в зависимости от типа оборудования и его настроек.
В большинстве случаев для прокатки используется холодная штамповка, а параллельный нагрев заготовок применяется только при обработке толстых листов или большого количества продукции.
Вальцовка также используется для технологической обработки металлических труб, когда срезаемая кромка заготовки деформируется для уменьшения или увеличения диаметра. Впоследствии изделия можно прочно соединить, вставив их друг в друга. Процесс осуществляется, например, когда радиально деформированная трубка должна быть плотно и прочно прикреплена к седлу трубной решетки теплообменного устройства.
Сложность этого вида прокатки зависит от следующих технических характеристик:
- Диапазона, то есть разницы между изначальными размерами и диаметром заготовок и теми, до которых они могут быть радиально увеличены (деформированы).
- Глубины длины участка изделия, на которую может производиться деформация.
Для того чтобы процесс прокатки был полным и соответствовал требованиям ГОСТа, требуется специальное оборудование. Тип обработки, скорость прокатки, вид конечного продукта, точность и другие параметры изготовления продукции зависят от их технических возможностей и потенциала.
Трубная (листовая) прокатка, в отличие от других подобных процессов, имеет ряд преимуществ. Во-первых, холодная штамповка не влияет на свойства материала, он сохраняет свои первоначальные свойства, а во-вторых, не нарушается целостность его структурных соединений. Это особенно важно при обработке гетерогенных металлических сплавов.
Сферы применения изделий, подвергнутых вальцеванию
Прокатка используется как при изготовлении изделий, так и при механической обработке. Этот вид деформации используется либо в качестве начальной обработки, либо в качестве подготовки к штамповке конечного продукта. Вальцеванию могут подвергаться сплавы, листы, прутки, трубы, профили, пластмассы, резиновые смеси или пластики.
Следует отметить, что после этого процесса структура материала становится более плотной, а технические свойства улучшаются. Для обработки изделий выбирается тип станка с определенными настройками, чтобы можно было получить различные формы:
- овальной;
- цилиндрической;
- конусной;
- квадратной.
Вальцовочные станки сегодня используются для производства широкого спектра продукции, которая применяется в различных секторах и отраслях промышленности:
- композитные панели;
- обечайки цилиндрические;
- швеллеры для кондиционеров;
- широкие ленточные пилы;
- металлические уголки профилированные;
- строительные элементы, использующиеся для декоративных целей.
Следует отметить, что прокатка используется не только для изготовления изделий, но и для (дополнительной, подготовительной, последующей) обработки композитов и металлов, например, выравнивания, прессования, уплотнения деталей. В результате металлическая поверхность получается идеально гладкой, без неровностей и с равномерным блеском. Кроме того, толщина материала становится равномерной по всей плоскости детали.
Сегодня, с развитием технологий, вальцевание можно производить не только на предприятиях, но и дома с помощью специальных инструментов и компактного, переносного станка, который вы легко можете сделать своими руками. Профессиональные большие машины с гидравлическим или электрическим приводом используются для промышленной вальцовки.
С помощью этого универсального оборудования можно обрабатывать листы длиной до 12 м и толщиной до 10 мм.
Характеристика процесса вальцевания
Существенной особенностью формовки листового металла является то, что процесс формовки происходит по всей поверхности контакта. Это несколько снижает производительность, но увеличивает прочность рабочих валков. Преимущества прокатки листового металла включают:
- Снижение эксплуатационных расходов на оснастку и оборудование.
- Увеличение эксплуатационного срока инструментов и станков.
- Эффективное использование в условиях единичного и мелкосерийного производства.
- Снижение потерь от брака.
- Низкую стоимость вальцовочной машины в сравнении с гидравлическим или механическим прессом. Затраты на ее приобретение окупаются в течение полугода активного использования.
Во время прокатки оператор может изменять скорость, с которой формируется металл. Это не всегда возможно при других процессах формования.
Листы можно сворачивать в рулоны различными способами:
- в поперечном направлении подачи заготовки;
- в продольном направлении;
- при винтовой подаче.
Первый вариант используется для производства коротких труб, второй вариант — для производства длинных труб.
Процесс прокатки листа имеет следующие характеристики:
- Деформирование производится крутящим моментом, а не усилием. Значение крутящего момента зависит от условий контактного трения, диаметра рабочих валиков и физико-математических характеристик материала.
- При выполнении операции скорость вальцовки не влияет на энергетические затраты, напротив, при увеличении показателя рабочее усилие процесса снижается.
- Трение между валками напрямую зависит от поверхности. Снижение шероховатости приводит к снижению трения. Поэтому при постоянной эксплуатации вальцовочных машин необходимо периодически шлифовать поверхность оснастки.
При прокатке стального изделия толщиной до 6 мм исходный металл подвергается холодной штамповке. При обработке материала из толстых листов происходит предварительный нагрев. В этих случаях плиты устанавливаются рядом с печами с неокислительной системой нагрева. Это уменьшает образование поверхностных солей.
При деформации горячекатаных листов перед прокаткой лист выпрямляется. Это определяется в соответствии с техническими условиями ГОСТа.
Типы вальцовочных станков
Оборудование, используемое для прокатки, простое и гибкое, поэтому его можно использовать в домашних условиях. Производственные линии оснащены серийными моделями валков, которых на рынке сегодня представлено большое разнообразие.
В зависимости от количества валков все машины делятся на четырехвалковые, трехвалковые и двухвалковые. Трехвалковые машины бывают симметричными или асимметричными. Четырехвалковые машины имеют дополнительный валок, который упрощает процесс прокатки. Все элементы надежно соединены, чтобы минимизировать соскальзывание листов и увеличить скорость обработки.
В зависимости от типа привода, ролики могут быть
- гидравлические;
- ручные;
- электрические.
Вальцы с ручным приводом имеют очень простую конструкцию. Такое устройство не требует дополнительной энергии для своей работы и обладает такими преимуществами:
- надежность;
- компактность и мобильность;
- невысокая стоимость;
- простота обслуживания и эксплуатации.
Недостатками этого типа оборудования являются:
- невозможность использования при вальцевании изделия из металла более 2 мм толщиной;
- невысокая производительность;
- для гибки листовой заготовки понадобится приложить значительные физические усилия.
Машины с электрическим приводом более эффективны. Они могут обрабатывать изделия из листового металла значительной толщины.
Гидравлические цилиндры являются самыми мощными. Этот тип машин имеет большие размеры. Этот тип оборудования обычно устанавливается на промышленных предприятиях.
Составные части вальцов
Существует два типа цилиндров:
- станки с нажимным валиком, чаще всего расположенным посередине;
- установки с инструментом, размещенным эксцентрично.
Первый тип используется для прокатки толстых металлов. Второй тип используется для деформации деталей, не превышающих 2,5 мм.
Важным отличием этих машин является взаимное расположение валков: симметричное или асимметричное. Асимметричные машины более гибкие. Они используются не только для намотки, но и для оформления различных кромок.
На практике чаще всего используется система с тремя симметрично расположенными роликами, так как она технически более совершенна в эксплуатации. Этот тип ножниц с внешним приводом состоит из следующих компонентов:
- электродвигатель;
- клиномерную передачу или редуктор;
- вал с размещенным на нем основным валком;
- боковые стойки с узлами из подшипников: в быстроходных вальцах используют подшипники качения, а для мощности оборудования — скольжения;
- два приводных нижних валка;
- станина с двумя опорными стойками;
- защитный кожух для приемки полуфабриката при работе станка;
- система управления вальцами.
Технологические параметры системы регулируются путем изменения зазора между валками. В ручных моделях это делается с помощью винтового или храпового механизма, в автоматических машинах — с помощью программного обеспечения.
