13.01.2025
975
Завальцовка: технология и оборудование
О чем речь? Завальцовка – пластическое деформирование металлов, в результате которого меняются толщина и форма заготовки. Чаще всего используют для обработки труб.
На что обратить внимание? Завальцовку производят вручную, если нет особых требований к качеству работы, или механически на станке. Оборудование используют на промышленном производстве, где важны скорость и точность результата.
В статье рассказывается:
Понятие и задачи завальцовки
Вальцевание представляет собой совокупность технологических операций, направленных на пластическую деформацию металлов и отдельных видов материалов, включая композиционные. Обрабатываемые заготовки пропускаются через ряд вращающихся валков, благодаря чему они равномерно сгибаются или принимают заданную форму, такую, например, как конус, пластина, цилиндр и так далее.
Завальцовка заготовок из металла – это процесс, проводимый преимущественно без нагрева (технология пластического деформирования). Тем не менее при работе с широкими металлическими листами или в условиях массового выпуска изделий предполагается одновременное воздействие высоких температур.
Данный способ нередко применяется в ходе технологической обработки трубного проката. Метод позволяет изменять диаметр краев труб, обеспечивая плотное соединение вставленных друг в друга сегментов. Завальцовка, например, помогает надежно закрепить элемент теплообменника, который был подвергнут радиальной деформации.
Сложность данного типа вальцевания может варьироваться в зависимости от таких параметров, как:
- размерный диапазон или разница между первоначальным диаметром и тем, который требуется достичь в процессе развальцовки;
- длина участка трубы, который подвергается пластической деформации в процессе обработки.
Процесс завальцовки металла в промышленности проводится с применением специального оборудования, которое позволяет выполнять обработку согласно установленным межгосударственным стандартам, в том числе ГОСТам. Тип обработки, вид готовых изделий, точность и скорость вальцовки, а также конструкционные параметры производимых элементов и деталей зависят от технических характеристик, возможностей и мощности станков.
Популярность вальцевания труб и листовых материалов в различных отраслях объясняется многочисленными преимуществами данной технологии по сравнению с другими методами металлообработки. Ключевая особенность холодного деформирования заключается в том, что физико-химические свойства материала остаются неизменными, и он сохраняет все свои первоначальные характеристики.
Важно также, что данная технология не оказывает воздействия на целостность кристаллической решетки металла, что критично при вальцовке металлических сплавов с различным составом.
Технология завальцовки
Процесс можно рассмотреть на примере завальцовки труб, которая осуществляется двумя методами: вручную и с помощью специализированного оборудования.
Завальцовка трубы вручную
При выполнении завальцовки в домашних условиях часто прибегают к обжиму с использованием молотка.
Данная технология является грубой и примитивной, после ее применения внешние стенки изделий часто подвергаются деформации и повреждениям. Этот метод подходит для вальцевания трубчатых элементов с толщиной стенок минимум полтора–два миллиметра. Материал заготовок при этом должен быть достаточно пластичным.
Как провести завальцовку трубки в домашних условиях эффективно и быстро? Применение специальных клещей позволяет выполнить механическое обжимное вальцевание.
Стоимость таких клещей высока, однако их можно сделать самостоятельно. Для этого потребуется старый трубный ключ рычажного типа (ГОСТ 18981). Сначала удаляют губку подвижного рычага, а затем приваривают вставку для съемного полукольца. Чтобы увеличить универсальность будущего инструмента часто изготавливают сразу несколько полуколец для трубок различного диаметра. Полукольцо устанавливается на подвижный рычаг.
Важно! Необходимо строго соблюдать соосность полуколец при изготовлении клещей, иначе завальцовка не будет выполнена должным образом, и обе трубки, нуждающиеся в соединении, рискуют быть испорченными.
Далее процесс обжимки аналогичен применению трубного ключа для его основной функции:
- необходимо, чтобы зев клещей захватывал внешний диаметр трубы, охватывая не менее 50 % периметра обжимного кольца;
- затем подводим гайку максимально близко к поводку инструмента;
- далее поворачиваем подвижный рычаг, пока он полностью не охватит второй полупериметр трубки;
- хорошо сжимаем два рычага, проворачиваем клещи на угол, не превышающий 25–30°;
- повторяем все предыдущие переходы.
Выбор ключа зависит от диаметра труб: для трубок диаметром 10–36 мм используется ключ № 1, диаметром 20–50 мм — ключ № 2, а диаметром 30–63 мм — ключ № 3.
Этот способ не подойдет для завальцовки трубок большего диаметра (можно попробовать, но для этого нужен рычажный удлинитель, чтобы повысить развиваемый клещами момент). Также технология не может быть использована для вальцевания труб с образованием дна на торце.
Механическое вальцевание труб
Для этого будет достаточно провести несложную доработку резцедержателя на стандартном токарном станке, при этом подойдет даже компактное настольное оборудование.
Для резцедержателя создается поворотная рукоятка, на одном конце которой размещается полукольцо с радиусом естественного изгиба. Для изготовления полукольца используется быстрорежущая сталь марки Р6М5 либо более качественной.
Грибовидная форма дна инструмента способствует более равномерному распределению среза и исключает возможный брак.
Как производится завальцовка станком?
- Для закрепления заготовки в патроне станка необходимо точно определить глубину установки, чтобы ход рукоятки соответствовал точке формирования глухого отверстия.
- После запуска станка рукоятку нужно подвести к трубе, и, нажав на заготовку, приступить к вальцеванию.
Необходимый ход рукоятки – минимум 1800, а чтобы достичь требуемого качества деформирования, резцедержатель должен быть оборудован фиксирующими отверстиями для штифтов (причем их число и расположение должны отвечать наиболее востребованным типоразмерам трубных заготовок).
Во время работы материал нагревается, что способствует уменьшению усилия и одновременно улучшает пластичность обрабатываемого изделия.
В процессе механизированного вальцевания можно наблюдать такие изменения:
- на стадии первичного вдавливания полукольца стенка трубы испытывает пластическую деформацию;
- сухое трение провоцирует интенсивный нагрев материала, в результате чего он утрачивает продольную устойчивость и начинает изгибаться в сторону приложенного деформационного усилия;
- при продолжении поворота ручки металл сжимается с противоположной стенкой, что приводит к кузнечной сварке двух частей;
- когда поворот завершается, грибковидное дно полукольца образует на завальцованной части заглушку в форме полусферы.
Оборудование для завальцовки труб
Метод вальцевания используется для обработки различных металлов уже на протяжении долгого времени.
Читайте также
«Виды механической обработки и их преимущества»Современные вальцовочные станки идеально подходят для множества видов работ. Они могут отличаться по типу приводов, мощности и ряду других технических характеристик и индивидуальных особенностей. Чтобы выбрать оптимальный вариант, следует изучить категории оборудования, доступного на текущий момент.
Ручные станки
Идеально подходят для вальцевания в домашних условиях. Они не позволяют осуществлять массовое производство деталей, однако отличаются повышенной надежностью и простотой эксплуатации.
Главное преимущество ручных станков заключается в том, что для работы с ними не требуются специализированные навыки и серьезный опыт. Мастер может начать работу с таким оборудованием сразу после его покупки. Оно отличается автономностью, нетребовательностью в частом обслуживании и долгим сроком эксплуатации.
Те, кто занимается металлообработкой в гараже или дома, выбирают именно ручные станки для завальцовки. Их цена невысока, однако такое оборудование позволяет изготавливать изделия довольно неплохого качества.
Агрегаты не лишены и недостатков:
- они не адаптированы для работы с листовым металлом, имеющим толщину более 2 мм;
- оборудование не многофункционально;
- аппараты имеют небольшой арсенал инструментов для работы.
Ручной станок будет отличным выбором для новичков и любителей домашней металлообработки, которым не нужно производить крупные партии деталей.
Электрическое вальцовочное оборудование
В отличие от ручных эти аппараты имеют более высокую мощность и предлагают больше вариантов работ. Силовой электромотор, установленный на электрическом оборудовании, приводит в действие механизмы устройства.
Производительность агрегата напрямую зависит от мощности электрического станка, следовательно, этот показатель крайне важен при выборе подходящей модели.
Основным преимуществом электростанков для завальцовки признан тот факт, что они значительно ускоряют процессы производства и обработки изделий.
Оборудование нуждается в непрерывном питании от электросети, поэтому мобильными их назвать сложно. Оно встречается в больших цехах или промышленных помещениях. В домашних условиях такие устройства почти не используются, так как достаточно габаритны и нуждаются в постоянном доступе к питанию.
Основным недостатком станка является высокое потребление электроэнергии. Для его уменьшения рационально приобретать аппараты, мощность которых не превышает 20 кВт. Из-за невысокой скорости электростанков они помогают достигать существенной экономии на затратах при расходе электроэнергии и стоимости самого оборудования.
Гидравлические установки
Для массового производства и обработки металлоконструкций в больших объемах гидравлический вальцовочный станок является наилучшим выбором. Это мощное оборудование, которое позволяет эффективно и быстро обрабатывать толстые листы и металлические пластины.
Такие устройства классифицируются как тяжелое промышленное оборудование. Эти станки значительно опережают ручные и электрические модели по мощности и скорости работы.
Сегодня большинство гидравлических вальцовочных установок оснащены ЧПУ для автоматизации процесса. После настройки параметров и алгоритмов инженером станок осуществляет обработку быстро и с идеальной точностью.
Гидравлическое вальцовочное оборудование особенно ценится за способность эффективно справляться со сложными конструкциями и изделиями нестандартных форм.
Ошибки при завальцовке
Неправильный инструмент
Используя неподходящий или низкокачественный инструмент для завальцовки, вы рискуете деформировать или вообще испортить заготовку. Эффективной обработки можно достичь только при условии подбора инструмента в соответствии с материалом и диаметром обрабатываемого изделия.
Недостаточная подготовка труб
Подготовка труб перед завальцовкой требует особого внимания и является неотъемлемым этапом работы.
Если не очистить трубы от грязи и ржавчины и не обрезать их края, вальцевание может быть выполнено с дефектами или ослаблением. Не менее важно убедиться в отсутствии повреждений и трещин.
Некорректно отрегулированное оборудование
Для равномерного распределения давления по трубе вальцовочный станок должен быть точно настроен. Если он отрегулирован неверно, это может привести к перегибу или ухудшению герметичности соединения.
Избыточное давление при вальцевании
Использование чрезмерной силы может привести к повреждению трубы или сильному сжатию, что ослабит соединение и повысит вероятность протечек. Контроль усилия и соблюдение установленных параметров вальцовки имеют критически важное значение.
Неверно выбранный угол вальцевания
Один из важнейших аспектов завальцовки – это правильный угол.
Читайте также
«Фрезерование детали: методы, этапы, оборудование»В противном случае вы рискуете столкнуться с искривлением или с разрывом обрабатываемого изделия, что неизменно ведет к ухудшению надежности соединения.
Неравномерное давление при вальцовке
Качественный результат завальцовки обеспечивается одинаковым давлением по всей поверхности заготовки. Если оно не будет распределяться равномерно, все усилия по обеспечению герметичности соединения окажутся напрасными.
Неподходящий материал труб
Не все виды материалов подходят для вальцевания. Использование непригодных или несовместимых материалов часто приводит к деформации и разрывам. Необходимо учитывать их характеристики, чтобы предотвратить такие проблемы.
Соблюдая меры предосторожности и избегая приведенных ошибок, можно значительно улучшить качество и надежность завальцовки кромок и изделий в целом.
Правильное выполнение процесса вальцовки важно, но также необходимо тщательно подготовить и настроить каждый этап, чтобы свести к минимуму риски возникновения проблем.
Часто задаваемые вопросы о завальцовке
В чем достоинства вальцевания?
К основным плюсам вальцовки относятся:
- прочность и долгий срок службы соединений;
- гарантия абсолютной герметичности;
- исключение использования дополнительных материалов, таких как клеевые составы или припой.
Как выбрать вальцовочный станок?
Точные геометрические размеры ламелей играют ключевую роль. Для этого оборудование снабжается высококачественными калибрами и валками. Важно, чтобы станок мог обрабатывать металл необходимой толщины – как правило, 0,4–0,5 мм.
Для серийного производства скорость выпуска продукции имеет решающее значение. На современных установках можно получить 10–20 пог. м профиля в минуту. Лучше проконсультироваться с поставщиком и выбрать подходящую модель, ориентируясь на предполагаемые объемы работы.
Необходимо убедиться, что станок подходит для работы с полимерными покрытиями, так как прокат может повредить некоторые виды окрашенного металла.
Какие факторы определяют стоимость завальцовки листового металла?
Их несколько: количество и вид материала, сроки обработки.
Технология вальцевания получила широкое применение благодаря своим преимуществам в обработке и производстве различных металлических изделий. Если требуется изготовить сложную конструкцию для ответственного использования, лучше не заниматься завальцовкой ее элементов самостоятельно.
Чтобы обеспечить высокое качество и скорость производства, рекомендуется доверить вальцовку квалифицированным подрядчикам, имеющим подходящее оборудование.
Изображение в шапке статьи: photosaint / Freepik
Читайте также
