Вальцовка металла: особенности, преимущества и тенденции технологии

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».