Вальцовка листового металла и изготовление вальцов своими руками

Такая технологическая операция, как вальцовка листового металла, остается распространенной уже на протяжении достаточно продолжительного времени. Конечно, вальцы, используемые для обработки листового металла, с момента своего изобретения претерпели серьезные изменения, но принцип их действия практически не изменился. Развитие современных технологий привело к тому, что сегодня на рынке можно без особых проблем найти оборудование, позволяющее выполнять такую сложную технологическую операцию, как вальцевание, даже в домашних условиях.

Вальцовка листового металла на электромеханическом станке

Особенности технологии

Вальцевание, которому могут подвергаться изделия не только из металла, но и из других пластичных материалов (резина, пластик и др.), представляет собой процесс, необходимый для придания листовым заготовкам требуемой конфигурации. Несмотря на то, что наиболее распространенной является вальцовка листового металла, подвергаться такой технологической операции может и трубопрокатная продукция.

При этом используется специальное оборудование, основными рабочими элементами которого являются валы, воздействующие на заготовку из листового проката. Если необходимо придать ей цилиндрическую форму, технологическая операция носит название вальцовки (или вальцевания). Когда же требуется увеличить диаметр трубы, процедуру называют развальцовкой.

Принцип работы 3-х валкового листогибочного станка

На промышленных предприятиях для выполнения операций вальцовки или развальцовки используют оборудование с электрическим или гидравлическим приводами, а в домашних условиях для этого применяют станки с ручным приводом, которые могут быть как серийными, так и самодельными. Высокой популярности таких технологических операций, как вальцевание и развальцовка, предполагающих деформирование металла в холодном состоянии, способствует несколько факторов.

• Сталь или другой металл, из которого изготовлены обрабатываемые изделия, не подвергаются температурному воздействию и, соответственно, не изменяют своих первоначальных характеристик.
• В структуре материала, который подвергнут такой обработке, не образуются внутренние трещины.
• Обрабатываемое изделие деформируется равномерно по всей своей поверхности.
• При помощи холодного деформирования, процесс которого можно контролировать, изготавливают изделия с максимально точными геометрическими параметрами.

Благодаря перечисленным преимуществам с помощью этих технологических операций выполняют обработку не только крупногабаритных, но и миниатюрных изделий из стали и других металлов (таких, например, как детали ювелирных украшений).

Составные части вальцов

Вальцовочное оборудование бывает двух типов:

• станки с нажимным валиком, чаще всего расположенным посередине;
• установки с инструментом, размещенным эксцентрично.

Первый тип применяют для вальцовки толстого металла. Второй вариант используется при деформировании заготовок не более 2,5 мм.

В рассматриваемом оборудовании существенным различием является взаимное расположение валков: симметричное либо асимметричное. Более универсальными являются асимметричные машины. Они используются не только для свертки цилиндров, но и для разнообразного оформления кромки.

На практике чаще применяется схема с тремя симметрично расположенными валками, так как при обслуживании она более технологична. Такого типа вальцовочный станок с внешним приводом имеет следующие узлы:

• электродвигатель;
• клиномерную передачу или редуктор;
• вал с размещенным на нем основным валком;
• боковые стойки с узлами из подшипников: в быстроходных вальцах используют подшипники качения, а для мощности оборудования — скольжения;
• два приводных нижних валка;
• станина с двумя опорными стойками;
• защитный кожух для приемки полуфабриката при работе станка;
• система управления вальцами.

Регулируются технологические параметры оборудования изменением величины зазора между валками. В ручных моделях это выполняется с помощью винтового или храпового механизма, в автоматических станках — программно.

Используемое оборудование

Оборудование, которое используется для вальцевания, отличается не только своей универсальностью, но и простотой конструкции, поэтому его несложно изготовить своими руками. Конечно, самодельные станки для вальцевания оптимально подходят для домашнего использования, а для оснащения производственного цеха, где нагрузка на такое оборудование достаточно велика, лучше всего приобретать серийные модели вальцов, представленные на современном рынке в большом разнообразии.

Как серийные, так и самодельные модели станков, при помощи которых осуществляется вальцевание, работают по принципу обкатки листового материала вокруг основного валка, расположенного сверху. В таком процессе принимают участие и боковые валки, которые можно перемещать, регулируя тем самым диаметр формируемой обечайки.

Валки этого станка вращаются вручную, а приближение верхнего ролика производится с помощью двух рукояток

Важными характеристиками вальцов является радиус их рабочих элементов – валков, а также наибольшая толщина и ширина обрабатываемой детали. Радиус валков, в частности, оказывает влияние на такой параметр, как минимальный радиус изгиба заготовки. Чем валки больше в своем диаметре, тем, соответственно, больше значение минимального радиуса изгиба заготовки из листового металла. На величину минимального радиуса изгиба также оказывает влияние и толщина самого листа. Как правило, для вальцов минимальный радиус изгиба листовой заготовки должен быть 5-10-кратным ее толщине.

С учетом высоких нагрузок, которые испытывают в процессе работы валки, для их изготовления используют только высокопрочную сталь, что позволяет значительно улучшить их эксплуатационные характеристики. По количеству рабочих элементов различают двух-, трех- и четырехвалковые станки, причем наиболее популярными являются два последних вида.

Основные различия между 3-х и 4-х валковыми станками

Вальцы листогибочные 3-х валковые, рабочие элементы которых могут располагаться симметрично и ассиметрично, хотя и отличаются приемлемой ценой, обладают такими недостатками, как:

• невысокая скорость вальцевания (не более 5 м/мин);
• сложность выполнения обработки заготовок толщиной менее 6 мм, которые могут просто проскальзывать между валками;
• отсутствие точных координат у точки зажима обрабатываемого изделия.

Всех подобных недостатков лишены вальцы, на которых установлен дополнительный – четвертый – вал. За счет надежного зажима листовая заготовка из металла в процессе обработки не проскальзывает между валками. При этом обеспечивается высокая скорость вальцевания – 6 м/мин и более.

Станок с 4-х валками способен изготавливать, помимо цилиндрических, овальные и полицентрические заготовки

Вальцы данного типа, как правило, оснащаются автоматизированными системами управления, что положительно сказывается не только на их производительности, но и на точности выполняемой обработки. Большим и, пожалуй, единственным минусом такого устройства является его высокая стоимость.

Изготовление оборудования своими руками

Сделать самостоятельно такое станочное оборудование сможет каждый.

Перед использованием станка для вальцовки металла следует посмотреть обучающее видео

Из каких стройматериалов и как можно это сделать:

1. Первым делом надо взять каркас из труб либо гнутый металлопрофиль, который будет играть роль станины.
2. Далее надо подготовить металлопрофиль П-формы (лучше всего для этого применить закаленную сталь) для создания вертикальной опоры станка.
3. Деформирующий узел агрегата для вальцовки необходимо установить в открытой (сверху) части металлопрофиля. Закрепить его можно при помощи струбцины, на которой имеется резьба.
4. Под станиной нужно закрепить низ металлопрофиля П.
5. Далее надо взять передаточную цепь, без которой станок не будет функционировать, и монтировать её на звёзды. Надо очень хорошо натянуть цепь и провести проверку легкости её хода.
6. Теперь надо монтировать ручку подачи и прикрепить к станине весь механизм, применив подшипники качения.

Станок готов. Важно правильно продумать в его конструкции особый механизм, который даст возможность проводить регулирование зазора между вальцами. Тогда получится обрабатывать металлы различной толщины. Можно сделать самостоятельно и наиболее сложные вальцы. Главное, подготовить чертежи станочного оборудования и соблюдать инструкцию.

Изучив чертежи самодельных станков, несложно сделать оборудование, которое идеальным образом подойдёт и поможет решить поставленные задачи.

Стандартные профильные трубы квадратного или прямоугольного сечения, благодаря высокой прочности на изгиб при малом весе широко применяются в строительстве. В случаях превышения допустимых значений нагрузки, которые возникают при сильных изгибах, изделия деформируются и разрываются. Исключить негативные последствия позволяет применение труб с усиленным профилем.

Классификация вальцов по типу привода

По типу используемого привода оборудование для вальцовки заготовок из листового металла делят на следующие категории:

• ручное;
• электрическое;
• гидравлическое.

Наиболее простыми по конструкции являются вальцы с ручным приводом, именно их домашние мастера чаще всего собирают своими руками для собственных нужд.

На простых трехвалковых вальцах зажим заготовки, вращение валов и формирование радиуса загиба выполняется вручную

Значимыми преимуществами такого устройства, которое не требует никакого дополнительного питания для своей работы, являются:

• компактность и, соответственно, высокая мобильность;
• надежность;
• простота эксплуатации и обслуживания;
• невысокая стоимость (особенно в том случае, если вальцы собраны своими руками).

Из минусов станков данного типа следует отметить:

• невысокую производительность;
• невозможность, особенно в случае с самодельными станками, выполнять вальцевание изделий из листового металла большой толщины (более 2 мм);
• необходимость приложения значительных физических усилий для гибки листовых заготовок из стали.

Электромеханические двухсторонние вальцы с программным управлением

Более производительными и эффективными в работе являются станки, оснащенные электрическим приводом. Конечно, их стоимость, даже если они изготовлены своими руками, выше, чем цена ручных вальцов, зато они позволяют обрабатывать листовые изделия значительной толщины.

Самыми мощными являются вальцы, работающие от гидравлического привода. Возможности таких станков, которые отличаются большими габаритами, позволяют успешно выполнять вальцевание листовых заготовок из металла даже очень значительной толщины. Устройства данного типа, как правило, устанавливаются на промышленных предприятиях, где к мощности, надежности и функциональности оборудования предъявляются высокие требования.

Промышленные вальцы с гидравлическим приводом

Правила усиления профильной трубы

Без такого устройства, как оборудование для вальцовки труб, почти не обойтись в тех случаях, когда необходимо самостоятельно провести ремонт, при выполнении которого нужно будет использовать изогнутые трубы.

Для этого необходимо приобрести агрегат подобного типа или использовать самодельные профилегибы, конструкция которых довольно несложная.

Вопросом о том, как сделать станок для гибки металла, есть смысл задаться ещё и потому, что магазинные изделия дорогостоящие, поэтому их покупка (в особенности если они нужны только для использования дома) не всегда рациональна. Для того чтобы высококачественно сделать самодельные вальцовки, можно изучить теорию, просмотреть видеоролик на данную тему, но основное – прислушаться к советам тех, кто уже добился отличных результатов.

При использовании станка следует соблюдать правила техники безопасности

Естественно, чтобы соорудить свои вальцы, нужно:

• Обладать соответствующими знаниями;
• Иметь определенные навыки изготовления и применения различных техустройств;
• Подготовить чертежи и материалы.

Вальцы своими руками могут создаваться даже из подручных стройматериалов, которые почти всегда есть в любом гараже или мастерской дома. При этом такое оборудование, если все выполнить с учётом всех рекомендаций, будет работать не хуже, чем изделия из магазина.

Технические характеристики вальцов

Во время проектирования самодельных ручных вальцов трехвалковых необходимо учитывать требуемые эксплуатационно-технические качества. В качестве основы для анализа можно взять характеристики подходящей заводской модели. Но при этом ее параметры необходимо адаптировать под фактические характеристики самодельной конструкции.

Прежде всего учитываются габариты станка. Они зависят от длины валов и влияют на максимальную ширину обрабатываемых листов. Нужно помнить, что в качестве привода будет использоваться ручной механизм, который необходимо сделать своими руками. Поэтому обычно рабочая ширина вала не превышает 1,2 м. Масса самодельной конструкции скажется только на возможности ее транспортировки.

Кроме этих показателей необходимо учитывать следующие параметры, которыми должны обладать вальцы трехвалковые ручного типа:

• диаметр рабочих валов. Этот показатель влияет на максимально возможный радиус кривизны обрабатываемого материала;
• степень удаленности верхнего вала от нижних направляющих;
• расстояние между нижними валами;
• скорость подачи материалов.

При выборе определенной модели вальцов листогибочных трехвалковых следует точно рассчитать жесткость конструкции. Несмотря на то, что давление в основном оказывается на валы — станина тоже испытывает определенные механические нагрузки. Поэтому к выбору материалов изготовления и схемы этой модели станка необходимо подойти с особой тщательностью.

Наличие трех валов в конструкции является оптимальным. При установке дополнительных компонентов увеличивается степень нагрузки на ручной механизм привода, что является крайне нежелательным для самодельных моделей.

Вальцы: принцип работы

Ключевой рабочий механизм приспособления – это вращающийся цилиндр, через который пропускаются раскаленные пласты металла и сгибаются. Вальцовочные станки могут быть оснащены цилиндрами от 2 до 5 штук, но чаще всего используются трехвалковые и четырехвалковые изделия.
Детали изгибаются посредством действия третьего заднего вала, а радиус закрепления зависит от расстояния между верхним и задним валом.

Иногда вальцы для металла ломаются и требуют замены. Станок при работе с железом нужно постоянно греть, а пласты железа после вальцов идут в печь, их там раскаляют, а потом вновь прокачивают. После этого они опять идут на станок.

После обработки вальцами поперечное сечение металла уменьшается, и он становится длиннее под воздействием высокой температуры металла и степени давления.

Чтобы получить цилиндрическое изделие, задний вал должен быть настроен параллельно переднему, а чтобы сделать конус, задний вал устанавливается под углом относительно переднего.

Существуют модели вальцов, с помощью которых можно обрабатывать металл прямо на столе, но они не слишком функциональны. Работу с ними можно упростить с помощью крепежей. Стоимость вальцов зависит от их габаритов. А если вы решили сделать станок своими руками, то вы значительно сэкономите.

Функции современных вальцовочных станков, самодельных и заводских, трехвалковых и четырехвалковых, такие:

• возможность сгибать трубы до 160 градусов;
• работа с металлическими трубами;
• деформация труб независимо от их диаметра.

Виды вальцов для листового металла

Листоправильные станки для работы с металлическими заготовками могут быть разными, сфера их применения зависит от технических характеристик и спектра предполагаемых к решению задач:

• размеры и диаметр валов зависят от типа конструкции, в зависимости от этого будет меняться радиус возможного сгиба;
• длина валов определяет ширину заготовки, с которой можно работать за один раз;
• привод определяет толщину изделий, пригодных к обработке.

Многое будет зависеть и от конструкционных особенностей станков.

Например, для работы с изделиями необычных форм напрямую влияет возможность рабочих валов менять положение. Так что два одинаковых станка одной и той же фирмы могут быть диаметрально разными.

Станки разделяются между собой в зависимости от технологических возможностей и технических характеристик. Станки для работы с металлом можно разделить на несколько основных категорий:

• двухвалковые;
• трехвалковые;
• четырехвалковые.

Первый тип самый простой. Основу их конструкции составляют два рабочих вала и жесткий каркас, валы располагаются параллельно друг под другом. Тот, что находится сверху, всегда вдвое меньше размером. Предпочтительнее в качестве материала для него использовать сталь.

Заготовка прижимается нижним валом и прокручивается, что и придает изделию нужную форму. Возможности сгиба металла формируются в зависимости от характера вращения валов, именно поэтому два одинаковых станка могут отличаться друг от друга с точки зрения эффективности. Регулируется станок механически, так что радиус изделия можно выставить заранее.

Чаще на таком станке обрабатываются цилиндрические конструкции, нежели конусные.

Второй тип можно разделить на симметричные и асимметричные. В работе предусматривается принцип обката листа заготовки вокруг одного из валов, который является основным в конструкции.

Электромеханические станки с тремя валами иногда носят название силовые, они более массивны по своей конструкции и имеют более высокий предел прочности в отличие от ручного привода. На таком оборудовании можно изготавливать изделия в масштабах промышленности. Для домашних мастерских такие конструкции подойдут для обработки меди или алюминия толщиной до 4 мм.

Четырехвалковые вальцовочные станки в конструкции предусматривают еще один вал в самом низу, который облегчает сгиб металла. Именно такой станок чаще всего используется для промышленной обработки. Здесь толщина заготовок может достигать 75 мм, форма может быть простой или геометрически сложной – точно воспроизвести получится одинаково и то и другое.

Числовое управление облегчает настройку и регулировку некоторых параметров в процессе производства изделия.

Это во всех отношениях профессиональный инструмент для работы с металлом.

Классификация станков

По методу сгибания вальцы бывают:

• сегментными, где трубы сгибаются под действием одного вытягивающего сегмента;
• дорновыми, которые деформируют тонкостенные трубы;
• пружинными. Благодаря наличию пружины, пластик сгибается без деформации;
• арбалетными, которые предназначены для труб того или иного диаметра.

• Ручные. Такие станки самые удобные и практичные, их не нужно подключать в сеть. На их основной станине крепят струбцины и подающие вальцы, имеющие цепную передачу. Ручные профильные станки долговечны, надежны, компакты, удобны в плане регулировки и имеют доступную цену. Ручные вальцы имеют подкатегорию ювелирных, их применяют для вальцовки и прокаток заготовок ювелирных изделий;
• Гидравлические. Гидроприводные приборы с большой мощностью, которые отличаются высокой производительностью. Их недостаток – габариты, переместить своими руками без труда такой агрегат не получится;
• Электрические. Высокая производительность достигается за счет работы элекромотора, хотя принцип работы станка не отличается от ручного. Чаще всего их используют в промышленных масштабах, поскольку такие вальцы имеют немалую цену.

Если вы приобретаете или изготавливаете станок своими руками для домашних мелких нужд, то желательно, чтобы он имел такие характеристики:

• мобильность и маловесность;
• компактность;
• экономичность в плане расхода энергии, поскольку мощный аппарат может повредить домашнюю проводку.

Принцип работы станка для вальцовки металла

Главный узел станочного оборудования – литая станина. Она может быть стальной или чугунной. На станину устанавливается специальный деформационный механизм, который состоит из 3-4 вальцов. Обычно применяются трехвалковые. Два вальца не двигаются, вращение в процессе работы совершает третий.

Подвижные валы, помимо этого, могут двигаться по вертикали.

Валок сверху фиксируется на станине по схеме, которая позволяет быстро убрать его при надобности либо быстро настроить для изготовления труб с различным сечением. Регулирование этого элемента конструкции производится единым винтом «барашек».

Станок для вальцовки металла обладает длительным сроком службы

Если на рабочих вальцах есть канавки, на них можно гнуть:

Ручное станочное оборудование для гиба металла традиционно имеет 3 вальца, но есть вид трубогиба с 4 валками. А вот гидравлические станки всегда создаются с 4 валками.

Изготовление труб на любом агрегате достаточно простое:

1. Зажим листа специальной рукояткой на станочном оборудовании между валом в середине и с краю.
2. Прижим третьим валиком заготовки.
3. Вращение валки вручную либо запуск двигателя.

Проходя через вальцы с определенной скоростью, металлическая заготовка гнется под требуемыми углами. Чтобы соорудить в домашних условиях трубы или желоба, надо использовать ручной агрегат. По большому счёту его даже нет надобности приобретать (хотя их цена низкая), так как можно собрать самодельный станок и пользоваться им для усиления профильной трубы.