Вальцовочные станки, их спецификации и производительность определяют ключевые параметры процесса обработки материала. В частности, это настройки скорости прокатки и тип деталей, которые необходимо произвести.
Вальцевание: обзор технологий и сфер применения
Вальцовка представляет собой популярный процесс металлообработки, широко используемый при работе с листовым металлом и трубами, и предназначен для придания изделиям желаемых размеров и форм. Каждое конкретное применение вальцовки имеет свои уникальные характеристики, которые могут существенно влиять на процесс обработки и стоимость конечного продукта.
Данная технология может находить применение не только в промышленности, но и в быту. В этой статье мы подробно объясним, что такое прокатка, как осуществляется процесс вальцовки труб и листов, а также ознакомим с ценами на данный вид металлургической обработки.
Определение вальцевания металла
Прокатка — это технологический процесс, в ходе которого листы различных металлов, таких как медь, сталь, а также жесть и полимерные композиты, подвергаются деформации. Когда заготовка проходит между специальными вращающимися валками, она равномерно изгибается и принимает определённую форму, будь то коническая, цилиндрическая или другая, в зависимости от особенностей используемого оборудования и его настроек.
В большинстве случаев прокатка осуществляется с использованием холодной штамповки. Параллельный нагрев заготовок вводится только при обработке толстых листов или если необходимо произвести значительное количество продукции.
Вальцовка также служит технологическим методом для обработки металлических труб, когда края заготовок поддаются деформации с целью изменения их диаметра, будь то уменьшение или увеличение. Такой подход позволяет надежно соединять изделия, вставляя их друг в друга, что критично, например, при креплении радиально деформированных трубок к седлу трубной решетки в теплообменных устройствах.
Сложность выполнения вальцовки зависит от различных технических параметров, таких как:
- Размерный диапазон, то есть разница между начальными размерами заготовок и теми, до которых они могут быть радиально изменены.
- Глубина деформации, т.е. длина участка изделия, на который будет нанесена деформация.
Для полного соответствия процесса прокатки актуальным стандартам и требованиям ГОСТ необходимо специальное оборудование. Характер обработки, скорость прокатки, вид конечного изделия, точность и другие параметры производства продукции зависят от возможностей и технического потенциала таких машин.
Прокатка труб и листов, в отличие от других методов обработки, обладает рядом преимуществ. Во-первых, холодная штамповка минимально воздействует на физические свойства материала, что позволяет ему сохранять свои первоначальные качества. Во-вторых, это гарантирует отсутствие нарушений в целостности структурных соединений, что особенно критично при работе с гетерогенными металлическими сплавами.
Сферы применения изделий, подвергнутых вальцеванию
Процесс вальцовки находит применение как в производстве изделий, так и при их механической обработке. Это может быть начальная обработка или подготовка к дальнейшей штамповке конечного продукта. Вальцовке могут подвергаться разнообразные материалы, включая сплавы, листы, прутки, трубы, профили, а также разные виды пластмасс и резинокомпозитов.
Важно отметить, что после вальцевания структура материала становится более плотной, а его технические свойства значительно улучшаются. В зависимости от требуемой формы для обработки выбирается соответствующий вид станка с необходимыми настройками, что позволяет получать различные модели:
- овальной;
- цилиндрической;
- конусной;
- квадратной.
Современные вальцовочные станки используются для создания широкой гаммы продукции, которая находит применение в самых различных секторах и отраслях промышленности:
- композитные панели;
- цилиндрические обечайки;
- швеллеры для кондиционеров;
- широкие ленточные пилы;
- металлические уголки профильные;
- строительные элементы, используемые в декоративных целях.
Столь же важно отметить, что вальцовка применяется не только для создания новых изделий, но и для дополнительной или подготовительной обработки как композитов, так и различных металлов, например, для их выравнивания, прессования или уплотнения. В результате такие детали получают идеально гладкую поверхность без неровностей и с равномерным блеском, а также толщину материала, которая становится равномерной по всей плоскости детали.
В наши дни, благодаря развитию технологий, вальцовку можно выполнять не только на производственных предприятиях, но и в домашних условиях с использованием специализированных инструментов и компактного, переносного станка, который можно изготовить самостоятельно. Для более крупного промышленного производства применяется профессиональное оборудование с гидравлическим или электрическим приводом.
Такое универсальное оборудование позволяет обрабатывать листовые заготовки длиной до 12 м и толщиной до 10 мм.
Характеристика процесса вальцевания
Одной из существенно важных особенностей формовки листового металла является то, что процесс формовки происходит по всей поверхности соприкосновения. Это может несколько снижать производительность, но, тем не менее, значительно укрепляет прочность валков, которые выполняют обработку. К позитивным аспектам прокатки листового металла относят:
- Снижение эксплуатационных затрат на необходимую оснастку и само оборудование.
- Увеличение срока службы инструментов и станков благодаря оптимизированным процессам обработки.
- Эффективность использования в условиях единичного и мелкосерийного производства, что позволяет уменьшить временные затраты.
- Минимизация потерь от бракованной продукции, что делает процесс более рентабельным.
- Низкие затраты на приобретение вальцовочных машин по сравнению с гидравлическими или механическими прессами — стоимость их окупается в течение полугода активного использования.
В ходе вальцовки оператор может варьировать скорость формовки металла, что не всегда возможно при других технологиях обработки.
Листы можно сворачивать в рулоны с использованием различных методов:
- по поперечному направлению подачи заготовки;
- по продольному направлению;
- при использовании винтовой подачи.
Первый метод оптимален для производства коротких труб, в то время как второй подходит для более длинных труб.
Процесс вальцовки листового материала имеет определённые характеристики:
- Деформация происходит за счет крутящего момента, а не прямого усилия. Параметр величины крутящего момента зависит от условий трения в контакте, диаметра рабочих валиков и физических характеристик обрабатываемого материала.
- На эффективность операции скорость прокатки не оказывает значительного влияния на энергетические затраты; напротив, увеличение скорости приводит к снижению рабочего усилия при процессе.
- Трение между валками зависит от их поверхности. Понижение шероховатости поверхности приводит к соответствующему снижению трения. Именно поэтому при длительном использовании вальцовочного оборудования необходимо периодически проводить шлифование поверхностей оснастки.
При прокатке стальных изделий толщиной до 6 мм используется холодная штамповка. Если же материал представляет собой толстые листы, то перед вальцовкой производится их предварительный нагрев. В таких случаях плиты размещаются рядом с печами, применяющими неокислительную систему нагрева. Это помогает минимизировать образование поверхностных загрязняющих солей.
При обработке горячекатаных листов перед вальцовкой они проходят процесс выпрямления, который строго регламентируется соответствующими техническими условиями ГОСТа.
Типы вальцовочных станков
Оборудование, используемое для вальцовки, отличается своей простотой и гибкостью, что дает возможность применять его как в производственных условиях, так и в домашнем хозяйстве. Производственные линии сегодня наполняются серийными моделями валков, среди которых существует множество различных вариантов.
В зависимости от количества валков, все машины делятся на четырехвалковые, трехвалковые и двухвалковые установки. Трехвалковые агрегаты бывают как симметричными, так и асимметричными. Четырехвалковые машины, в свою очередь, обладают дополнительным валком, который значительно упрощает процесс прокатки. Все элементы, состоящие в конструкции, тщательно соединены для минимизации соскальзывания листов и увеличения скорости обработки.
В зависимости от типа привода вальцы могут быть:
- гидравлическими;
- ручными;
- электрическими.
Вальцы с ручным приводом имеют простую конструкцию, которая не требует дополнительной энергии для работы. К их преимуществам можно отнести:
- надежность и долговечность;
- компактные размеры и мобильность;
- доступная стоимость;
- простота обслуживания и эксплуатации.
Однако стоит отметить и недостатки данного вида оборудования:
- невозможность производить вальцовку изделий из металла толщиной более 2 мм;
- низкая производительность по сравнению с другими типами станков;
- для гибки листовой заготовки потребуется приложить больше физических усилий.
Электрические машины обеспечивают более высокую эффективность, так как способны обрабатывать гораздо более толстые металлические изделия.
Гидравлические машины считаются самыми мощными и, как правило, имеют значительные размеры. Это оборудование чаще всего устанавливается на крупных промышленных предприятиях, где требуется высокая производительность.
Составные части вальцов
Различают два типа цилиндров:
- станки с нажимным валиком, чаще всего расположенным по центру;
- установки с эксцентрично расположенным инструментом.
Первый тип обычно используется для обработки толстых металлов, в то время как второй — для деформации материалов, не превышающих 2,5 мм в толщину.
Важной характеристикой таких машин является взаимное расположение валков: оно может быть симметричным или асимметричным. Асимметричные машины более универсальны; они подходят не только для намотки, но также для оформления различных кромок деталей.
На практике наиболее распространенной является система с тремя валками, расположенными симметрично, так как она технически более усовершенствована для эксплуатации. Этот тип машин с внешним приводом включает в себя следующие элементы:
- электродвигатель;
- клиномерная передача или редуктор;
- Один основной вал с установленным на нем валком;
- боковые стойки с подшипниковыми узлами: для быстроходных вальцев используются подшипники качения, а для мощных машин — скользящие;
- два приводных нижних валка;
- недискриминирующая станины с опорными стойками;
- защитный кожух для приема полуфабриката в процессе работы станка;
- система управления для вальцов.
Технологические параметры системы регулируются путем изменения зазора между валками. В ручных моделях данный процесс выполняется с помощью винтового или храпового механизма, в автоматизированных машинах — посредством специализированного программного обеспечения.
