Вальцевание проката, труб и профиля: особенности технологии

Сегодня в условиях бурного роста и интенсивного развития промышленного производства практически не осталось областей человеческой деятельности, где активно не используются изделия из металлопроката. В определенном смысле различные металлы и их сплавы составляют основу современного мира.

Такие материалы в наш высокотехнологичный век используются, как при возведении гигантских циклопических сооружений, так и для изготовления разнообразных предметов ежедневного обихода. В данном аспекте совершенство технологий металлообработки имеет определяющее значение.В результате вальцевания лист металла приобретает форму равномерного цилиндра либо конуса.Одним из таких ключевых техпроцессов современного промышленного производства является вальцовка листового металла и профильной трубы.Технологическая операция вальцевания представляет собой процесс деформации листового либо профильного материала в строго заданном линейном или радиальном направлении. В крупном промышленном производстве для этой цели зачастую применяются специальные ковочные вальцы, что и дало название соответствующему технологическому процессу.

Такой вид обработки используется в отношении практически любых пластичных металлических материалов. Однако наиболее часто вальцеванию подвергаются заготовки, предварительно прошедшие процесс прокатки, готовые детали машин и механизмов, в которых требуется высокая степень точности, а также трубы сложного сечения.Напряжения изгиба должны превышать предел упругости, а деформация заготовки должна быть пластической. Только в этом случае заготовка сохранит приданную ей форму после снятия нагрузки.При осуществлении данной технологической операции листовой металл подвергается силовому деформирующему воздействию специального инструмента, что приводит к расширению обрабатываемого материала в пределах определенной, строго заданной, формы.

Вальцы, при помощи которых осуществляется гибка металла, имеют некоторые различия в своих технических параметрах, что напрямую зависит от их операционного предназначения. Как правило, эти различия заключаются в радиусе вальцовке и максимальной толщине обрабатываемого металла. Суть технологического процесса состоит в прокатывании листов материала между вальцовочными валами, в результате чего заготовка равномерно деформируется и приобретает цилиндрическую форму, пригодную для последующей станочной обработки.

Современное высокотехнологичное оборудование позволяет вальцевать нержавеющую и оцинкованную сталь, алюминиевые сплавы и прочие аналогичные материалы. В основу функционирования листогибочных вальцов положен принцип захвата и обработки листа металла специальными высокопрочными валами. Такое промышленное оборудование позволяет получать из плоского материала различные объемные изделия: трубы, конусы, обечайки, желоба круглого профиля, конического сечения и многое другое.

Для придания изделиям сложной геометрической формы служат специальные вальцовочные машины, оснащенные тремя или четырьмя валами.Процесс вальцовки трубного материала имеет несколько существенных отличий от операции деформации листового проката. Здесь главной задачей является увеличение диаметра обрабатываемого изделия с целью создания возможности герметичного контакта с иными элементами конструкции в тех ситуациях, когда соединения резьбового и сварного типа малоэффективны или попросту неприменимы, что часто случается на предприятиях, например, нефтехимической промышленности.Такая сложная с технологической точки зрения операция производится в несколько последовательных этапов. На первой стадии работ, называемой привальцовкой, труба закрепляется в специальном отверстии и подвергается деформации на расширение.

Затем увеличением усилия вальцов трубному отверстию придается необходимая форма для достижения надежного соединения. Главная сложность здесь заключается в точном расчете необходимого усилия. Иначе возможно истончение и разрывы материала.Поделитесь полезной статьей:Похожие статьи:

В первую очередь необходимо немного разобраться с основными понятиями. Вальцеванием называется обработка металлической заготовки давлением, в результате чего равномерно изменяется ее форма по всей длине.

Это неотъемлемый этап производства многих деталей. Проводят такую операцию специальным инструментом – вальцовкой. После подобной обработки получают готовые детали либо заготовки, которые поступают на штамповку.

Вальцевание металлической заготовки

Обечайка – это конический либо цилиндрический конструкционный элемент.

Он может быть выполнен в виде обода, кольца, недлинной трубы или барабана. Используются эти элементы при изготовлении котлов, различных резервуаров, баков, а также в иных металлоконструкциях. Для изготовления обечаек используют цветные, черные металлы и их сплавы.

В зависимости от геометрических размеров детали и прочностных характеристик металла вальцовка проводится с подгибом либо без подгиба листа.

Также на эти параметры обращают внимание и при выборе оборудования. Изготавливаются обечайки следующих размеров: толщина находится в пределах от 3 до 100 мм, длина элемента 30–3100 мм, а их диаметр по наружной стороне колеблется от 20 до 280 см. Во время такой деформации напряжения в металле достигают своих предельных значений.

Состоит эта операция из двух стадий – гибки и непосредственно вальцовки.

Отличие последней – перемещение гибки по всему периметру обрабатываемой детали. При этом сначала металл подвергается упругой, а затем пластической деформации. С уменьшением радиуса загибания будут возрастать усилия, а все из-за увеличения слоя металла, принимающего участие в волочении.

Гибка по всему периметру детали

После вальцевания обечаек в металле могут возникнуть внутренние напряжения, которые существуют трех видов.

Между отдельными зонами сечения и частями детали появляются зональные. Они наиболее опасны, так как способствуют возникновению различных дефектов, таких как коробление и трещины. Зависят они от градиента температур, возникающего между разными частями детали во время температурного воздействия.

Напряжения второго рода или, как их еще называют, структурные можно наблюдать среди зерен и внутри них.

Возникает подобное явление из-за неодинаковых коэффициентов линейного расширения. Кроме того, способствует появлению напряжений второго рода и образование новых фаз различных объемов. Напряжения третьего рода возникают внутри объема нескольких ячеек кристаллической решетки.

Все эти напряжения имеют различную природу образования, при этом одинаковые последствия – искажение кристаллической решетки и возникновение упругих деформаций.

Искажение кристаллической решетки

Устранить проблемы можно с помощью термообработки, так как в результате нагрева и охлаждения изменяется характер этих явлений.

Например, во время повышения температуры поверхностные слои расширяются, а вот непрогретая сердцевина препятствует подобному. В результате возникают напряжения сжатия. При охлаждении все процессы происходят в обратном порядке.

Поверхностные слои имеют меньшую температуру, в отличие от более глубоких, и подвержены напряжениям растяжения. После окончательного охлаждения температура выравнивается во всем объеме металла, но это вовсе не означает, что эти явления будут устранены. В детали могут сохраниться еще некоторые напряжения, они называются остаточными.

Чем еще полезна термическая обработка, такая как отпуск? Особенно потребность в ней испытывают закаленные стали, которым свойственно структурно-напряженное состояние.

После повышения температуры материал становится более пластичным. С увеличением температуры должна быть более длительной и сама операция. При этом снимаются напряжения в большей степени.

Вальцевание цилиндрических элементов возможно только при использовании специальных прессовили машин. Ручным способом проводить гибку обечаек недопустимо. Также чтобы получить высококачественную деталь, необходимо строго придерживаться технологии вальцовки обечаек.

Вальцовка цилиндрических элементов

Для изготовления этих конструкционных элементов на производстве огромной популярностью пользуются трехвалковые вальцы. Они могут быть как ручными, так и иметь механический либо электрический привод.

В основном встречается расположение валков в виде треугольника: один сверху и два снизу. В зависимости от необходимых параметров готовой обечайки различаются диаметры валков. Отличаются они еще и длиной вальцевания, она может быть как 340, так и 2000 мм.

Трехвалковые вальцы

Естественно, на электрическом оборудовании работать значительно проще, однако и его стоимость на порядок выше, поэтому если в ваши планы не входит постоянное производство обечаек, то приобретать столь дорогостоящие машины нет смысла.

Еще существуют устройства с одним плавающим валком. В этом случае вальцовка будет относительно этого элемента, который служит оправкой для получения обечаек заданного диаметра. Главный недостаток таких машин – необходимость постоянно перенастраивать и сменять рабочий инструмент, если нужно получить деталь иного размера.

Источники:

• experttrub.ru
• tutmet.ru