Вальцовка листа: трёх- и четырёхвалковые вальцы, прямой участок, развёртка обечайки

Как работают вальцы

Лист проходит между валками, верхний или боковой валок прогибает его, и за один проход по всей длине получается дуга одного радиуса. Кривизну набирают постепенно, за несколько проходов, уменьшая радиус до нужного. В отличие от листогиба, где гиб один и сосредоточен в узкой зоне, здесь деформация распределена по всей длине заготовки.

Производители выпускают несколько схем:

Faccin, кроме того, выпускает двухвалковые машины с полиуретановым валком — для тонких и мелких деталей большими сериями.

Прямой участок и подгибка кромок

Изгибающий момент возникает только между точками опоры. Край листа, который ещё не дошёл до нижнего валка или уже вышел за него, не гнётся и остаётся плоским. На готовой обечайке это видно как «лыска» у стыка: окружность не замыкается, сварной шов лежит на прямом отрезке.

Чтобы убрать прямой участок, кромки подгибают до вальцовки: придают им радиус готовой детали, а потом вальцуют середину. На четырёхвалковых вальцах лист зажат между верхним и нижним валком, боковой валок поднимается и гнёт кромку рядом с точкой зажима. На трёхвалковых с переменной геометрией нижний валок подводят к кромке, и верхний давит на неё, как пуансон пресса. На симметричной пирамиде кромку к верхнему валку не прижать, поэтому края подгибают отдельно — например, на прессе по шаблону.

Кто оставляет самый короткий прямой участок, производители оценивают по-разному. Davi и автор статьи в The Fabricator Seravesi считают, что короче всего он у трёхвалковых машин с переменной геометрией: четырёхвалковой машине нужно держать край в зажиме, и часть его остаётся прямой. Jorgenson в той же The Fabricator пишет, что четырёхвалковая схема сводит прямой участок к минимуму за счёт жёсткого зажима. Для конкретной детали длину прямого участка считает программа производителя вальцов — например, её выдаёт симулятор HAEUSLER BENDIT вместе с пружинением и минимальным радиусом.

Минимальный диаметр и пружинение

Лист огибает верхний валок, поэтому внутренний диаметр обечайки не может быть меньше его диаметра. Seravesi приводит ориентиры: на четырёхвалковых вальцах — около 1,2 диаметра верхнего валка, на трёхвалковых с переменной геометрией — около 1,15 и в отдельных случаях меньше. Для малых диаметров выбирают машину с тонким верхним валком, но у тонкого валка ниже допустимая толщина и ширина листа.

После снятия нагрузки лист частично разгибается — это пружинение. Оно тем больше, чем выше предел текучести и чем больше радиус относительно толщины. Поэтому радиус набирают с перегибом за несколько проходов и проверяют шаблоном. Jorgenson напоминает, что даже толщина листа в пределах допуска проката заметно гуляет, поэтому настройки, подобранные на одном листе, на другой партии дают другой радиус.

Бочка и песочные часы

Валки под нагрузкой прогибаются, сильнее всего — посередине длины. Чтобы компенсировать прогиб, валкам дают бомбировку. Jorgenson пишет, что её обычно рассчитывают примерно на 75 % номинальной мощности машины. Если лист намного тоньше, бомбировка не выбирается, и обечайка в середине получается меньшего диаметра — форма песочных часов. При недостаточной бомбировке, наоборот, получается бочка: середина больше по диаметру, чем края.

Конусы

Для конуса валки наклоняют относительно друг друга, чтобы радиус менялся по длине образующей. Davi для трёхвалковых машин MAV указывает наклон до 100 мм на 3 м длины валка. Jorgenson отмечает, что на четырёхвалковых машинах наклоняют боковые валки, а нижний — чтобы зажать и вести широкий край конуса.

Заготовка конуса — не прямоугольник, а кольцевой сектор. Его размеры считают по средней линии стенки так же, как у обечайки: длина дуги сектора равна длине окружности соответствующего сечения конуса.

Развёртка обечайки

При вальцовке наружные волокна растягиваются, внутренние сжимаются, а средняя линия сохраняет длину. Для обечаек, где радиус во много раз больше толщины, нейтральный слой практически совпадает со средней линией. При малом отношении радиуса к толщине его смещение учитывают так же, как при гибке, — через K-фактор.

Если на чертеже задан внутренний диаметр d, формула меняется на L = π · (d + s).

Пример. Обечайка с наружным диаметром 1020 мм из листа 10 мм. Средний диаметр 1020 − 10 = 1010 мм, длина заготовки L = π · 1010 ≈ 3173 мм. Если посчитать по наружному диаметру, выйдет π · 1020 ≈ 3204 мм — на 31 мм длиннее, и стык не сойдётся.

Зазор под сварку, припуск на обрезку после подгибки и возможную калибровку после сварки добавляет технолог цеха — эти величины зависят от разделки кромок и оборудования. Массу заготовки удобно проверить в калькуляторе массы металла.

Профилегибы

Уголок, швеллер, трубу и полосу по радиусу гнут на профилегибочных вальцах — это те же три или четыре валка, но с ручьями и сменными роликами под профиль. MG описывает для своих профилегибов планетарное движение гибочных валков, чтобы сократить прямые участки, боковые направляющие, которые поддерживают профиль по ходу гибки, и нейлоновые ролики для алюминиевого профиля, чтобы не повредить поверхность. Для профиля важно, как он гнётся — полкой наружу, внутрь или стенкой, — от этого зависят и оснастка, и минимальный радиус.

Что написать в заявке

• Диаметр — и обязательно, какой: наружный, внутренний или по средней линии.
• Толщина, ширина листа (длина обечайки по оси) и марка.
• Допуск на форму: отклонение от круглости, прилегание к шаблону, допустимый прямой участок у стыка.
• Стык: разделка кромок, кто варит, нужна ли докатка после сварки.
• Конус: диаметры по торцам, высота, по какой поверхности заданы размеры.
• Поверхность: для нержавейки и алюминия — требования к следам валков; для деталей под покраску — чистота после вальцовки.