Завдяки точності і зручності обробки, вальцевание металу і циліндричних обичайок використовується вже протягом декількох сотень років і завжди залишається актуальним. Сучасні пристосування для вальцювання конусів і композиту застосовуються як в промислових масштабах, так і в домашньому господарстві. Залежно від виду верстата, обробку можна проводити самостійно, якщо вивчити всі про вальцюванні і різновидах обладнання.
Що це таке?
Вальцювання, вальцевание - це технологічна операція або процес деформації різного листового металу. Наприклад, жерсті, міді, сталі, а також ряду полімерних композитних матеріалів. В ході вальцювання, шляхом пропускання через спеціальні обертові ролики листовий матеріал рівномірно згинається і набуває певну форму. На виході виходять циліндричні, конусоподібні і інші фігурні вироби, в залежності від типу та налаштувань обладнання.
При вальцюванні в більшості випадків використовують холодне штампування, паралельний нагрів заготовки здійснюється, як правило, тільки при великих обсягах або обробці товстих листів матеріалу.
Рідше термін «Каток» застосовується щодо технологічної обробки металевих труб, коли проводиться деформація крайнього ділянки зрізу вироби для збільшення або зменшення діаметра. Після обробки однакові спочатку по діаметру труби з'єднуються між собою - щільно вставляються одна в іншу. Наприклад, при деформації труби по радіусу для її міцного і герметичного закріплення в посадковому місці трубної решітки теплообмінного апарату. Розрахунок такої обробки здійснюється за формулою: D '= D про + Δ + K × S, в якій:
- D '- показники внутрішнього діаметра заготовки після обробки;
- D про - внутрішній діаметр крайнього зрізу до вальцювання;
- Δ - діаметральний проміжок між трубою і трубної гратами;
- S - товщина стінок заготовки;
- K - коефіцієнт виду теплообмінного апарату, показник коливається від 0,1 до 0,2.
Складність даного виду вальцювання визначається двома головними технічними характеристиками.
- Діапазон - різниця між початковим внутрішнім діаметром заготовки і розмірами, до яких вона може бути радіально збільшена, тобто деформована.
- Глибина - довжина окремого ділянки заготовки, на яку допустимо виробляти деформацію.
Для повноцінного же вальцювання листового матеріалу згідно з вимогами ГОСТ необхідне спеціальне обладнання - вальцювальні верстати. Від потужності і технічних можливостей обладнання буде залежати тип обробки, вид готової продукції, швидкість вальцювання, а також точність і інші конструкційні показники виробів.
Вальцювання має важливу перевагу перед іншими аналогічними способами - процес холодної деформації не впливає на властивості металу, матеріал зберігає свої початкові характеристики, не порушується цілісність його структурних з'єднань. Це особливо важливо при обробці різних різнорідних металевих сплавів.
Де застосовується?
Даний вид деформації металу використовують для обробки і виробництва різних виробів. Наприклад, при підготовці готової продукції до штампування або як первинну переробку. Вальцеванию підлягає не тільки листовий метал або сплави, але також труби, прутки, профілі, полімерні матеріали з гумових сумішей, пластика або пластмас. Після вальцювання або холодного штампування структура матеріалу стає більш щільною, істотно поліпшуються його технічні характеристики. Залежно від типу і налаштувань верстата, в ході обробки отримують вироби у формі:
- циліндра;
- овалу;
- конуса;
- квадрата.
За допомогою вальцювального оснащення сьогодні виробляють широкий ряд виробів для різних областей і сфер діяльності:
- циліндричні обичайки;
- композитні панелі;
- широкі стрічкові пили;
- швелера для кондиціонерів;
- профільовані металеві куточки;
- декоративні будівельні елементи.
Каток необхідно не тільки для виготовлення нової продукції, але і для різних попередніх, додаткових і наступних видів обробки металу і композитів - ущільнення, здавлювання або сплющивания заготовок. На вальцювальному обладнанні поверхню заготовок набуває рівномірний лиск, прибираються нерівності, шорсткості, матеріал стає однакової товщини по всій площині. З огляду на, що заготовки можуть мати різні форми і конфігурації, для створення необхідної конструкції подача листа проводиться по одному з трьох напрямків.
- Поперечна - при вальцюванні довгих елементів незамкнутого трубного прокату.
- Поздовжня - для обробки коротких елементів і заготовок незамкнутих труб.
- Гвинтові - для виробництва виробів, що не припускають подальшу зварювання стику.
Завдяки розвитку сучасних технологій, методику вальцювання використовують як на підприємствах, так і в домашніх умовах за допомогою мініатюрних компактних ручних верстатів і спеціального інструменту. Оснащення при цьому можна виготовити самостійно своїми руками. У виробничих же цехах для вальцювання матеріалів задіють професійне великогабаритне устаткування з електричним або гідравлічним приводом.
Такі універсальні верстати дозволяють якісно обробляти листові матеріали великих розмірів - до 12 метрів завдовжки і до 10 міліметрів товщиною.
огляд типів
Каток застосовується для обробки багатьох видів матеріалів, різних за своєю формою і структурі. Тому і профільне обладнання може істотно відрізнятися типом конструкції, призначенням і технічними можливостями. Сучасні вальцювальні верстати, як для професійного промислового, так і для домашнього використання класифікуються на чотири основних види, в залежності від пристрою силового приводу.
ручні установки
Ручні верстати в основному використовуються лише в домашньому господарстві для побутових цілей, при одиничному виробництві або обробки матеріалів. Такі агрегати прості в експлуатації, для роботи з ними не потрібно спеціальних знань, а головне - вони автономні і не потребують додаткового живлення. Завдяки компактним габаритам, високій надійності і довговічності обладнання дуже популярно серед домашніх майстрів і в невеликих цехах на підприємствах.
Істотний полюс ручних вальцювальних верстатів - низька вартість при високій якості обробки. Зібрати установку можна своїми руками і світи витрати до мінімуму. Головний мінус ручного оснащення - воно не дозволяє обробляти матеріали завтовшки більше 2 мм . Важливим недоліком є і необхідність докладати істотну фізичну силу - положення рухомого робочого вала регулюється вручну, процес вальцювання, тобто подача матеріалу, також здійснюється в ручному режимі.
Електричне обладнання
В електричних апаратах подача матеріалу відбувається за рахунок силового електромотора, від його потужності будуть залежати і можливості обладнання - швидкість роботи, типи оброблюваних матеріалів, габарити самого вальцювального оснащення. Електричні вальцювальні верстати спрощують роботу, але через необхідність підключення до мережі знижується їх мобільність. Як правило, таке обладнання встановлюється стаціонарно в просторих цехах, великих виробничих приміщеннях підприємств. Електричні верстати дозволяють обробляти листовий матеріал товщиною 4-6 мм.
З недоліків відзначають і значні витрати на електроенергію - щоб скоротити витрати виробництва, можна скористатися малопотужним обладнанням до 20 кВт. Верстат невеликої потужності впорається із завданням не так швидко, але дозволить заощадити на електроенергії і знизити собівартість виробів. Електричні вальцювальні верстати високої потужності зазвичай використовуються лише на великих промислових підприємствах, орієнтованих на масове виробництво або обробку великогабаритних заготовок.
гідравлічні верстати
Вальцювальні обладнання з гідравлічним приводом є найпотужнішим у своєму роді - на таких верстатах обробляються матеріали товщиною до 10 мм. Гідравлічні верстати відносяться до важкого класу, вони в кілька разів перевершують за потужністю і можливостями ручні і електромеханічні установки. Використовуються апарати з гідравлічним приводом в основному на великих виробничих підприємствах - енергетичних, машинобудівних або суднобудівних комбінатах.
Практично всі сучасні гідравлічні верстати оснащуються комп'ютерним програмним управлінням - ЧПУ. У порівнянні з іншими видами, агрегати мають і більш складну конструкцію, в якій задіяна велика кількість робочих елементів.
Крім того, оснащення з гідроприводом володіє і великими габаритами, верстати встановлюються тільки стаціонарно в просторих приміщеннях. Але зате вони дозволяють швидко і якісно вальцювати великі обсяги продукції, зберігаючи при цьому високу точність обробки.
Інструменти і пристосування
Головний робочий вузол будь-якого вальцювального обладнання - лита станина з міцних металевих сплавів або чавуну. На станину, розміри якої залежать від типу оснащення, монтується спеціальне деформуюче пристрій, що складається з декількох подовжніх валків. Два робочих валка фіксуються намертво (є нерухомими), а третій або четвертий елемент забезпечують обертання заготовки в процесі роботи. У деяких верстатах рухливі валки можуть також переміщати і по вертикалі, дозволяючи виробляти ширший ряд виробів, обробляти більшу кількість типів матеріалів.
Верхній валок монтується на станині таким чином, щоб при необхідності його можна було швидко зняти або переналаштувати для виробництва виробів з різним перетином. Його регулювання здійснюється спеціальним інструментом - єдиним гвинтом або механізмом храпового типу, а в автоматичних вальцювальних верстатах це дія виконується програмно. Під регулюванням мається на увазі зміна технологічних характеристик обладнання - збільшення або зменшення зазору між валками. Використання спеціальних валків з робочими канавками на поверхні дозволяє обробляти і згинати не тільки листовий матеріал, але також металеві прутки або дріт.
Ручні верстати оснащуються, як правило, трьома валками, так як більша кількість елементів ускладнить процес обробки. Якщо встановити четвертий валок, то для гнучкі ряду матеріалів фізичної сили вже буде недостатньо. Кількість валків на електромеханічному вальцювальному верстаті - від 3 до 4, все залежить від їх розмірів і потужності двигуна. Всі професійні гідравлічні агрегати оснащуються чотирма робочими валами.
Ніяких додаткових інструментів для роботи з вальцювальних обладнанням не потрібно, лише на деяких верстатах для регулювання валків можуть знадобитися гайкові ключі певного розміру.
особливості техніки
Незалежно від типу вальцювального обладнання, закруглення матеріалу або заготовки відбувається за рахунок третього рухомого робочого валка. Від його положення і зазору між ним і двома провідними елементами буде залежати форма майбутнього виробу, його радіус - чим більше відстань між валками, тим більше радіус заготовки. Якщо валки встановлені на верстаті паралельно один одному, то оброблювані деталі набувають циліндричну форму.
При розміщенні третього валу під певним кутом форма виробів буде конусоподібна . Четвертий же валок забезпечує попередню подгибку листового матеріалу, на більшості сучасних верстатів він оснащується додатковим пневматичним приводом. При необхідності верстати комплектуються валками з полірованої, прогумованої або особливо твердою поверхнею.
Про те, які бувають вальцювання, дивіться в наступному відео.