Вальцовка листового металла

Термин «вальцовка» появился от слова «вал». Деформация листового металла с помощью дисков или цилиндров – распространенная операция при производстве металлических изделий. Кроме обработки вращающимся инструментом, к вальцовке относят и деформацию края листового изделия давлением, например, формирование фланца у трубки. Также вальцовкой называют операцию, при которой из объемной заготовки делают плоский лист. 

Для работы хорошо подходит большая часть металлов и цветных сплавов, которые имеют высокую пластичность. Если материал критично хрупкий, то применяют предварительный нагрев зоны обработки. В статье рассмотрим особенности вальцовки листового металла и сплавов.

Технологии вальцевания

Из тонкого листа часто необходимо сделать цилиндрические или конусообразные полые изделия: бочки, воздуховоды, воронки. Это достигается деформацией листа между тремя валами. Два опорных вала являются ведущими и протягивают заготовку. Верхний прижимной вал чаще всего не имеет привода и за счет прижатия придает заготовке необходимый диаметр. Если у правой и левой точек вала разное расстояние до осей ведущих вальцов, то на выходе получают конусную деталь. Последующая операция – это формирование замка или сварочная стыковка сходящихся концов листа. 

Похожие процессы проводят и с листами большей толщины. При этом оборудование будет массивней. В некоторых случаях требуется предварительный нагрев заготовки до температур пластичности. 

Другой тип вальцевания – деформация кромок под различные задачи. Например, чтобы изготовить бочку, делают цилиндрическую трубу по технологии, описанной выше. Для присоединения доньев необходимо сделать замок. На внешней поверхности жестяной трубы создают ребра жесткости, увеличивающие прочность изделия. Эти операции проводят специальными роликами, которые растягивают или сжимают металл в узкой полосе. Далее происходит опрессовка мест соединения. В зависимости от сложности оборудования процесс может проходить за один, два или более этапов.

Отдельная технология – это вальцевание труб. Часто требуется уменьшить или увеличить диаметр трубы в местах стыковки или сформировать фланец. Для этого применяют специальное оборудование: или станок движется по краю изделия, или сама труба вращается вокруг оси. Ручную вальцовку применяют при монтаже трубопроводов малого диаметра, например, в холодильном оборудовании, водоснабжении, топливопроводах. Приспособление представляет собой колодку под разные диаметры с конусными воронками. Развальцовку проводят давлением винтового пресса на край зажатой в колодку трубки. 

Преимущества вальцовки 

Вальцовка – очень распространенный метод обработки. Это объясняется тем, что:

• Процесс проходит без высоких энергетических затрат, что позволяет применять оборудование низкой потребляемой мощности.
• Большая часть операции производится без нагрева. 
• Вращающиеся вальцы минимально деформирует поверхность изделия. Поэтому не требуется последующей шлифовки и других видов доработки. 
• При соблюдении технологий не нарушается внутренняя структура металла. Соответственно, изделие сохраняет заранее заданные характеристики. 
• При вальцовке используют оборудование, не требующее сложных операций по настройке и обслуживанию.

Работа с нержавеющими сталями 

Деформация низкоуглеродистых сталей не представляет никакой сложности, так как металл пластичен и легко поддается воздействию. 

Высоколегированные стали, в том числе и нержавеющие, требуют более сложного подхода. Но при этом операция очень распространена, потому что изделия из нержавейки востребованы и имеют долгий срок эксплуатации. 

Особенности вальцевания нержавеющих сталей:

• Для операции используют аустенитные виды сплавов, такие как AISI 304, AISI 316, AISI 321. 
• Более хрупкие марки, склонные к появлению внутренних дефектов, предварительно нагревают до 800 градусов. 
• Материал после температурного воздействия приобретает цвета побежалости. Поэтому при необходимости требуется последующая полировка. 
• Большое значение имеет контроль за температурным режимом, так как перегрев приводит к изменениям свойств стали. При недостаточном нагреве образуются трещины и микроразрывы. 
• Для сохранения эстетического вида внешней поверхности и для предотвращения истирания изделия и оборудования требуется использование специальных водных эмульсий из полиэфиров.

Сделанные по такой технологии дымоходы, воздуховоды и прочие конструкции не имеют внутренних очаговых напряжений. Благодаря этому изделия выдерживают вибрационные нагрузки и имеют длительный срок эксплуатации.

Работа с цветными металлами

Цветной прокат – это очень широкая категория сплавов, часто с противоположными свойствами. К каждому материалу требуется индивидуальный подход. Рассмотрим нюансы работы с наиболее распространенными металлами. 

Особенности вальцовки меди

Медь в чистом виде – пластичный и податливый материал. Медные листы и трубки подвергаются деформирующим операциям с минимальными ограничениями. Например, не рекомендуется делать конус на трубе с расширением более чем 120 градусов. Превышение данного параметра может привести к разрыву стенок. 

Поверхность легко травмируется более твердым инструментом, поэтому необходимо следить за состоянием вальцов. Они должны быть отполированными до нужного уровня. 

В исключительных случаях применяют локальный нагрев зоны деформации. В изделии не остается остаточных напряжений, которые могли бы спровоцировать разрушения при эксплуатации. 

Особенности вальцовки бронзы и латуни

Видов медных сплавов огромное количество, часть из них твердые, но при этом хрупкие. Вальцовка таких материалов применяется крайне редко и требует нагрева. Бронзовые листы с достаточной пластичностью поддаются деформированию со значительно большими ограничениями, чем чистая медь. 

Для обработки вальцами хорошо подходит медно-цинковый сплав. Листы латуни имеют ярко выраженный желтый цвет. Металл вязкий и не склонный к растрескиванию в холодном состоянии. Для вальцевания используют латуни с низким содержанием цинка, так как при увеличении количества этого металла податливость заготовки снижается. 

Особенности вальцовки алюминия и дюраля

Алюминиевые листы – это самый лучший материал для деформирования. Легкость и пластичность металла позволяют создавать изделия со сложной геометрией. Чем чище металл, тем легче он деформируется. Некоторые ограничения накладывает оксидная пленка, которая возникает на поверхности при контакте с атмосферным кислородом. Поэтому рекомендуется использовать лист, не прошедший операцию старения. При изготовлении вальцовкой изделий из алюминия не требуется предварительный нагрев. В продукции не остается напряжений и не меняется внутренняя структура металла. 

Значительно труднее проводить вальцевание на сложных сплавах алюминия. Дюралевые листы, содержащие магний в качестве присадки, становятся твердыми и одновременно менее пластичными. Силумины, алюминиево-кремниевые сплавы, не поддаются деформации без нагрева.

Особенности вальцовки титана

Металл прочный, но поддается вальцеванию на холодную при толщине листа до 5 мм. При этом степень деформации ограничена, например, нельзя загнуть лист более чем на 80 градусов. При более глубокой деформации кромку нагревают до 150-200 градусов. Перегрев нежелателен, так как металл начинает вступать в химическую реакцию с атмосферой и меняет свои свойства. 

Особенности вальцовки никеля

Из-за высокой цены в чистом виде этот материал обрабатывают редко, но по своим характеристикам он близок к меди и отлично подходит для всех видов холодной деформации. Толстые никелевые листы допускают вальцовку с нагревом, так как металл устойчив к воздействию высоких температур. 

Вальцовка листового металла широко применяется в промышленных и кустарных производствах. Операцию часто проводят как при создании больших объектов, так и в маленьких мастерских по ремонту транспорта. Технология появилась одновременно с освоением человека металлов и будет оставаться актуальной долгое время.