Технология вальцовки стальных труб

Операция вальцевания труб берет свое название от прокатных валиков – вальцов (валков). Данные приспособления позволяют придать заготовке необходимый радиус. Но сам термин «вальцевание» не ограничивается одной гибкой труб. Рассмотрим, что же включает в себя этот процесс.

Вальцовка, или же вальцевание, труб – это технологический процесс деформации изделия для получения заданной формы. Такая деформация позволяет сохранить материал, в отличие от операций токарной или фрезеровочной обработки. Само определение вальцевания включает в себя следующие операции:

• изменение поперечного сечения трубы;
• изгиб заготовки под углом или по радиусу;
• создание трубы из плоской или круглой заготовки;
• привальцовка – процесс исключения зазора между расширяемым краем заготовки и трубогибом;
• развальцовка – это увеличение одного конца трубки, выполняется для соединения двух труб телескопическим способом или для крепления к другому изделию;
• завальцовка – обратная операция с целью создания герметичного соединения двух труб;
• резка металла.

Список весьма обширный и включает самые разные операции. Такой охват позволяет применять вальцевание в различных отраслях.

Профильной отраслью, использующей процесс вальцевания, смело можно назвать металлообрабатывающую промышленность. Следующими в списке стоят все сферы, в которых применяются трубы и трубные соединения.

Вальцевание используется как при создании трубок кондиционера, гофрированных труб из нержавеющей стали или трубок теплообменника, так и для весьма сложных конструкций (типа барабана парового котла).

С помощью вальцевания удается выполнить подгонку трубопроводов по месту для нестандартных решений. Тем самым удается избежать трудностей с созданием новых узкоспециализированных изделий.

Вальцевание применяется не только в промышленности, но и в повседневной жизни. Данная процедура актуальна в следующих случаях:

• соединение блоков кондиционера при установке;
• прокладка газовых и сантехнических труб;
• при пайке медных трубок холодильных установок;
• замена трубок тормозной системы автомобиля.

Как и любая другая технологическая операция, вальцевание имеет свои ГОСТы и ОСТы, регулирующие и регламентирующие процесс и его параметры, например: контроль герметичности, калибровку, допуски на толщину стенок трубы. Также на предприятиях имеются собственные СТО для этих целей. Представим краткий список данных документов.

• ГОСТ 13954-74 (переиздан в январе 1988 г. с Изменениями №1, 2). Концы труб, развальцованные для соединений трубопроводов по наружному конусу. Конструкция и размеры.
• ГОСТ Р 55601-2013. Аппараты теплообменные и аппараты воздушного охлаждения. Крепление труб в трубных решетках.
• ГОСТ 28941.12-91. Соединения трубопроводов с развальцовкой трубы. Концы труб развальцованные.
• ОСТ 26-02-1015-85. Отраслевой стандарт. Крепление труб в трубных решетках. Министерство химического и нефтяного машиностроения.
• СТО 002203680014-2009. Крепление труб в трубных решетках кожухотрубчатых теплообменных аппаратов и АВО.

Стоит отметить, что СТО редко находятся в открытом доступе и относятся только к одному предприятию. Также стоит учитывать свойства материала, из которого изготовлена труба, поскольку именно от них зависят допустимые усилия при вальцовке.

В зависимости от температуры заготовки процесс вальцовки труб можно разделить на две большие группы.

• Горячее вальцевание. Используется при работе с материалами, обладающими высоким сопротивлением к деформации. Например, нагрев используется при вальцовке пластиковых труб по радиусу.
• Холодное вальцевание. Применяется для мягких материалов, таких как медь, алюминий, низкокачественная сталь и им подобные.

Оба типа обработки применяются как при ручном, так и при промышленном способе вальцовки труб.

Для самостоятельной работы потребуется приобрести экспандер или специальный набор, в который входят следующие предметы: труборез, штампы с отверстиями различного диаметра, зажим и сам труборасширитель. Он оснащается конусным расширителем.

Если конус черный и необработанный, то набор предназначен для сантехнических труб, в противном случае комплект можно применять при работе с кондиционерами.

При развальцовке различают три основных типа воронки.

• Обычная воронка. Самый просто вариант, встречается повсеместно.
• Евростандартный грибок. Подобный тип часто встречается на автомобилях европейского производства. Внешне напоминает автомобильную покрышку.
• Воронка с двойным сложением окраины. Воронки такого типа распространены в автомобилях американского производства.

Часто для расширения трубы собственными силами используется коническая заготовка с необходимым углом. Но при таком подходе велика вероятность, что материал трубы деформируется неравномерно, а возможно, произойдет разрыв трубы или ее загиб.

В промышленности список используемого оборудования и инструментов гораздо шире, поэтому рассмотрим его поподробнее.

В производстве процесс вальцевания выполняется не только с помощью обычных или пневматических ручных инструментов – для этого также применяют токарный станок, вальцовый трубогиб или прокатный станок. Использование подобных специализированных станков и инструментов обуславливается размерами заготовок и материалами, из которых они сделаны.

Именно от свойств и параметров материала заготовки зависит, какой категории будет использоваться инструмент при обработке.

• Категория Т – используется при обработке трубок с внутренним диаметром от 5,6 до 12.5 мм. Глубина вальцевания ограничена.
• Категория СТ – применяется при вальцевании сварных изделий, внутренний диаметр которых равняется 6-11 мм. Так же, как и у инструментов группы Т, у СТ ограничена глубина использования.
• Категория Р – предназначена для изделий диаметром от 1,2 до 4 см. Максимальное значение развальцовки равняется 4,87см.
• Категория РТ – используется для видов с внутренним диаметром 0,55-1,29 мм.
• Категория СР – применяется для толстых трубных решеток, глубина развальцовки равняется 3,23 см.
• Категория 5Р – предназначена для трубок из нержавеющей стали с тонкими стенами.
• Категория К и КО – подходят для развальцовки котельных труб.

В свою очередь, прокатные станы по изготовлению бесшовных труб также имеют свое разделение.

• Непрерывно-удлинительные. Предназначены для производства изделий диаметром до 110 мм.
• Коротконаправочные. Используются при изготовлении изделий диаметром от 60 до 450 мм.
• Трехвалковые. Применяются для создания толстостенных труб сечением от 35 до 200 мм.
• Пилигримовые. Предназначены для получения бесшовных изделий диаметром от 400 до 700 мм.

Валковые трубогибы представляют собой систему, состоящую из нескольких валков, их количество варьируется от 2 до 3 (реже 4) штук. Два вращающихся нижних валка в такой системе прижимают заготовку к третьему, упорному, вокруг которого изгибается изделие.

В результате такой прокатки изменяется профиль внутреннего сечения трубы. Регулировка радиуса получаемого изделия осуществляется подбором диаметра валков и расстояния между нижними элементами.

В процессе обработки валки станка должны выдерживать высокие механические нагрузки, поэтому их изготавливают из высокопрочных сплавов стали.

Подобные трубогибы являются довольно универсальным оборудованием и позволяют выполнять вальцевание уголков. Также при помощи вальцов различного вида создаются профильные трубы. Наибольшей популярностью пользуются профильные трубы квадратного (прямоугольного) и овального сечений.

Подводя итоги, стоит еще раз отметить, что термин «вальцевание» включает в себя довольно объемный список технологических процессов. Для получения необходимого результата необходимо грамотно выбрать подходящий инструмент, оборудование и соблюдать условия технологического процесса.

Вальцовка К-45-47 и КО-45-47 представлена далее.

Способы вальцовки и развальцовки труб

В процессе металлообработки изделие подвергают деформированию, изгибанию, скручиванию и т. д. Эти операции применяют как к листовому металлу, так и к трубным заготовкам.

Результатом их выполнения является изменение первоначальной геометрии объекта для его дальнейшего использования — либо в составе сборной конструкции, либо в качестве обособленного элемента.

Одним из методов деформирования металла в определенном, заданном направлении является вальцовка (или вальцевание).

Этот технологический процесс часто используют при изготовлении трубных заготовок из листового металла, но и уже готовые трубы также вальцуют, если возникает необходимость задать им новые параметры. Вальцовка труб — это деформирование их стенок без снятия металла. Наиболее распространенными вальцовочными операциями при работе с трубными изделиями (как круглыми, так и профильными) являются:

• изгиб трубы вальцеванием;
• развальцовка с целью увеличения сечения;
• завальцовка как способ уменьшения сечения.

Изгиб трубы вальцеванием

Вальцовка труб является одним из способов холодной гибки. Один из самых распространенных типов профилегибочных станков, работающих по данному принципу — это классический трехроликовый вальцевый трубогиб, который способен управляться с профилями из любого материала:

• жесть;
• сталь, в том числе и коррозионностойкая (нержавеющая);
• цветные металлы;
• сплавы;
• полимеры.

Основным действующим механизмом вальцовочного станка такого типа служит конструктивный узел из трех вращающихся роликов (валков). Из них ведущим может быть один средний, либо два крайних ролика. Цилиндрическая или профильная заготовка, заправленная в станок для вальцовки труб, последовательно прокатывается между валками и изгибается для получения необходимого радиуса кривизны (рис.1).

В ходе прокатки заготовки на таком станке можно согнуть небольшой отрезок трубы, а можно изготовить и длинный гнутый профиль, протяженностью 5 и более метров, что востребовано, например, в строительной отрасли.

Путем перемещения через валки заготовка изгибается под определенным углом по всей заданной длине. Еще одним важным достоинством такого станка является возможность гнуть трубу на полный круг, то есть на угол 360 градусов.

Во время вальцовки трубы происходит процесс ее механического деформирования, который можно разделить на две стадии:

1. Сначала создается предварительный натяг для придания необходимого радиуса изгиба. Это реализуется созданием усилия центральным двигающимся роликом на трубу, упирающуюся в два других ролика, либо посредством прикладывания усилия к двум боковым двигающимся роликам на трубу, упирающуюся в неподвижный центральный ролик.
2. Собственно изгиб трубы происходит благодаря силе трения, возникающей между крутящими роликами станка и обрабатываемой трубой. Изделие, захватываемое усилием трения по ходу вращения крутящих роликов, гнется на величину предварительно установленного радиуса натяга трубы.

Если необходимый радиус изгиба не удается сформировать за один ход, то действия обеих стадий производятся повторно — до получения необходимой кривизны изгиба. Чем больше толщина стенки, тем большую кривизну изгиба можно реализовать. Для таких станков наименьший радиус гиба в единицах, кратных диаметру трубы, составляет:

• для очень толстой стенки — 6;
• для толстой стенки — 10;
• для тонкой стенки — более 10.

От числа ведущих роликов, а также силы трения между ними и поверхностью стенки, зависит формирование усилия, возникающего в процессе изгиба трубы вальцеванием. Вальцовочный агрегат работает с высокой производительностью; он способен обрабатывать трубы квадратного, прямоугольного, овального и даже треугольного профиля.

Вальцовка профильной трубы — это, в сущности, ее деформация, при которой производится изгиб материала по некоторому направлению.

По этому признаку такую технологическую операцию можно отнести к одному из видов гибки металла. Поэтому отдельные специалисты заменяют словосочетание «вальцевание труб» термином «вальцевая гибка». Вальцы для профильной трубы при использовании данного типа профилегибов отличаются только формой (калибром) роликов или валков (рис.2).

Промышленные гибочные станки для труб по способу управления делятся на четыре группы:

• ручные;
• гидравлические;
• электрические с механикой;
• электрические с гидравликой.

Их выбор определяется производственными задачами, объемом серийно выпускаемой продукции и финансовым состоянием предприятия.

Развальцовка с целью увеличения сечения трубы

При монтаже сборных конструкций очень часто требуется достичь прочного соединения двух соседних фрагментов труб с разным диаметром.

Чтобы плотно и без зазоров вставить одну трубу в другую, нужно либо расширить конец одного трубного отрезка, либо сузить конец другого. В вальцевании это называется «раздача торца наружу» и «торцевой обжим».

После такой обработки изделий качество состыковки приближается к идеальному, что особенно важно при изготовлении котельного оборудования и трубопроводов различного назначения.

Еще одно широко распространенное применение развальцовки — это установка кондиционера, при которой приходиться сочленять одну медную трубу с другой без пайки, а затем присоединять полученную сборную конструкцию к внутреннему и внешнему блокам кондиционера.

Для этого надо расширить конец одной трубы в виде «юбки». При подключении к кондиционеру перед развальцовкой на трубу надевают гайку, которую затягивают с юбочной частью к приемнику блока. Это можно сделать с применением инструмента для ручной вальцовки.

Сам инструмент также принято называть «вальцовкой».

Простейшие инструменты–вальцовки состоят из струбцины со стандартными отверстиями для зажима трубы и упора в виде конуса, который при ввинчивании расширяет конец трубы, создавая так называемую «юбку». Существует несколько типов ручных вальцовок для труб из меди:

• вальцовка с конусом без эксцентрики и струбциной с одним универсальным держателем под все типоразмеры труб и без трещотки;
• вальцовка без трещотки и конусом без эксцентрики и струбциной с набором отверстий под стандартные сечения трубы;
• вальцовка с конусом–эксцентриком, с трещоткой и струбциной с набором отверстий под стандартные сечения труб.

Наилучший результат производит реверсивная вальцовка труб с эксцентричным конусом и трещоточным механизмом (рис. 3).

Конус такой вальцовки устанавливается эксцентрично и действует по принципу валка, распределяя давление при прокатке равномерно по всей плоскости материала, давая на выходе практически зеркальную поверхность. Это позволяет по максимуму пригнать развальцованный фрагмент к отверстию штуцера или соединительной гайки, обеспечивая наивысшее качество соединения.

Стоит отметить, что благодаря эксцентричному конусу и наличию трещотки снижаются затраты на усилие при вальцовке, что облегчает и ускоряет работу мастера.

Такой инструмент для обработки труб из меди рассчитан на диаметры 4–22 мм (или в дюймовом исчислении — от 3/16 до 3/4 дюйма).

Применение этого устройства возможно и для тонкостенных алюминиевых и стальных труб, которые можно увидеть в спортинвентаре, в мебельных конструкциях и т. д.

С помощью еще одного приспособления (экстендера) можно расширить диаметр в одно действие. Это рычажный инструмент со сменными расширительными насадками различного диаметра (рис. 4).

Это как патрон у дрели, только лапки такой головки расширяются, а не сжимаются. Усилие создается с помощью рычагов со значительным плечом.

Развальцовка широко используется в качестве способа сочленения труб с решетками теплообменных устройств, обеспечивая высокую прочность и герметичность соединений.

Инструмент, применяемый для этой операции, представляет собой полноценные вальцы — конусообразные валики, которые, катаясь по внутренней плоскости заготовки, проход за проходом, увеличивают ее сечение (рис. 5).

Приводом служат реверсивные машины. В них контроль крутящего момента автоматизирован, чтобы обеспечить стабильность качества соединений. Глубина вальцевания может быть фиксированной или регулируемой, в зависимости от исполнения вальцовки.

Завальцовка как метод уменьшения сечения

Необходимость уменьшать сечение требуется при изготовлении элементов трубопровода с целью их дальнейшего соединения. В этом случае приходится обжимать конец трубы, который вставляется в гильзу.

Уменьшить диаметр концевой части бывает нужно перед тем, как ручным способом нарезать на ней резьбу, или создать неразъемное плотное соединение трубы со штуцером.

Для этого могут применяться обыкновенные клещи, хотя нередко используются специальные тиски, сконструированные особым образом (рис. 6).

В качестве ручного инструмента для завальцовки труб из мягких металлов могут выступать клещи с увеличенным рычажным плечом или малоразмерные вальцы, сочлененные с винтовой подачей.

Стоит отметить, что для завальцовки водопроводной трубы из стали до сих пор нередко используют уникальное по простоте устройство — обыкновенный молоток.

Однако эта работа требует предельной аккуратности, так как по неопытности можно получить совсем не ту степень деформации, на который рассчитывали изначально.

Вальцовка труб как часть процесса формовки металлических изделий

Вальцовка труб – необходимая часть процесса частичного изменения формы труб, благодаря чему полым изделиям из металла придают требуемую конфигурацию или расширяют диаметр.

Трубы можно вальцевать в разных направлениях, в зависимости от предполагаемого результата. Процесс изменения диаметра производится на станках в цеху или в домашних условиях – с помощью простейших приспособлений.

При помощи метода вальцовки также доступно формирование изделий из металлического листа.

Для изменения первоначальной формы трубы применяют операцию вальцевания

Особенности процесса вальцовки

Вальцевание – доступный процесс изготовления всевозможных деталей из металла или отрезков труб необходимого формата. Каждое приспособление для развальцовки трубок имеет свою специфику, но этот процесс используется и для других целей – обработка металлического прута или тонкого листового металла.

Название процесса происходит от примитивного приспособления – специальные вальцы довольно просты по конструкции и в работе, зато дают обширный радиус закругления заготовок. Промышленное производство предполагает использование ковочных вальцов (валков), через которые проходит отрезок металла.

Правильное использование инструмента гарантирует качественную и равномерную деформацию по заданной окружности или под определенным углом. Например, можно получить заготовку правильной цилиндрической формы или завиток для кованых ворот, используя вальцы для профильной трубы своими руками.

Вальцы подбирают по толщине металлического изделия, нередко требуется вальцы большого радиуса. Не только сталь становится пластичной при обработке указанными выше приспособлениями. Подобным способом деформируют пластмассу, полимерные материалы и некоторые прутковые и листовые и металлы:

• алюминий;
• черный металл;
• мягкие сплавы;
• оцинковка.

Вальцовкой также называют прокатку трубы на специальном станке с целью получения гнутой заготовки

Внимание! Сегодня гибка труб и вальцевание – распространенная услуга, но этот процесс можно освоить самостоятельно при наличии удобного в использовании приспособления. Такие навыки применимы в разных народных сферах и промышленном производстве, при изготовлении сварных конструкций – лестниц, ворот, мебели.

Наиболее распространенные способы формовки металлических изделий после прокатки профильной трубы:

• растяжение;
• гнутьё;
• наматывание;
• развальцовка отверстий.

Процесс предполагает закрепление трубы в просвете, используя расширение, и диаметр трубы должен быть меньше отверстия. Для надежности соединения применяется вальцовочное оборудование. Но это понятие подразумевает разные процессы:

1. Вальцовку как способ изменения ширины входного отверстия, просвета или диаметра трубы при термической обработке и сварке.
2. Вальцевание изгибов труб.
3. Завальцовка как метод уменьшения диаметра.
4. Вальцовка отрезка бесшовного трубопровода.
5. Развальцовка заготовки для изменения диаметра трубы (увеличение).

Внимание! Без опыта вальцовка труб – непростая задача, и при чрезмерном усилии металл потеряет пластичность и может треснуть, появятся другие признаки разрушения.

Вальцовочные инструменты

Вальцовка труб и листовой заготовки не только отличается, но и производится на другом оборудовании. Чаще всего используют листогибочные или ковочные вальцы – листовой металл прокатывают между вальцами для равномерной обработки и получения отрезка в форме цилиндра.

Вручную браться за такой процесс нецелесообразно – это требует много времени и опыта, даже если это просто вальцы для трубогиба.

Станочным способом деформировать изделия проще, поэтому имеет смысл обратиться в цех, если нет навыков и своего оборудования, а легированная сталь сложна в работе.

Вальцовка труб из стальных листовых заготовок производится на специальном оборудовании, ручном или автоматическом

Прокатка листового металла между валками дает изгиб определённой формы. Вальцы и станочное оборудование имеет предел толщины и радиуса проводимого металла. Увеличение радиуса дает уменьшение радиуса гибки при формовке тонкого металлического листа на загибочных вальцах.

Используют также специальные машины под развальцовку труб и стального проката. Универсальный инструмент прост в применении, позволяет формовать изделия необходимой формы.

Обкатка листовых заготовок проводят через окружность верхнего валика, но он может делать и обратное движение.

После обработки листовой стали вальцами длина изделия немного увеличивается, а поперечное сечение становится чуть меньше, благодаря термической и механической обработке.

Наиболее востребованный инструмент для вальцевания:

• станок серии Р (изделия с диаметром до 40 мм);
• оборудование РТ (изделия с диаметром до 5,50-11,5мм);
• оборудование серии Т (изделия с диаметром в пределах 6-11мм);
• вальцы СТ (изделия с диаметром 6-11мм);
• оборудование серии СР (части толстых трубных решеток);
• инструментом серии 5Р (тонкостенные изделия).

Нередко для изменения изгиба трубы достаточно бытового трубогиба, управляемого посредством рукояти. При этом радиальная форма изделия формуется посредством регулирующего ролика при прокатывании.

Важно! Чтобы труба не уплощалась в месте ее изгиба, нужно в нее засыпать песок перед деформированием, чтобы максимально сохранить естественную форму стенок.

Трехваликовый трубогиб также подходит для вальцевания металлопроката. Его предназначение – работа с изделиями из нержавейки прямоугольной и квадратной формы. Этот инструмент хорошо сгибает такие заготовки в дугу. Трубогиб прорабатывает изделие с обеих сторон.

Трехвалковым трубогибом легко обрабатывать профильные трубы — квадратные или прямоугольные

Развальцовка трубок ручным инструментом производится по алюминию и меди, поскольку это самые мягкие металлы. Ограничивающий фактор у промышленного оборудования – мощность и толщина стенок, на которые рассчитано то или иное приспособление.

Совет! Не стоит использовать тонкостенные трубы для водопровода в частном доме. Получится несложная развальцовка и стыковка, но прослужит недолго – из-за коррозии металла.

Специфическая терминология разных методов вальцовки

Понятие «вальцовка труб» немного неверно с точки зрения лингвистических норм. Под этим термином кроется 2 противоположные операции, а части деформирования заготовок производится без вальцов.

Обобщая терминологию, стоит упомянуть, что вальцовка – это:

• изменение формы трубы (превращение в круглую, квадратную, овальную форму);
• гибка под углом или по радиусу;
• формование круглой или плоской заготовки в изделие в форме трубки;
• расширения торца или увеличение одного конца трубы, чтобы подготовить к стыковке с деталью или фрагментом трубопровода;
• обжим концовки конца трубы, чтобы создать герметичную состыковку (уменьшение диаметра);
• резка металла с приданием концовке трубы другой формы и диаметра.

Привальцовка. Начало процесса расширения после того, как труба вставлена в отверстие для формовки. При этом устраняется зазор между краями отверстия и трубогибом. Далее требуется применить усилие, чтобы запустить процесс деформации при более плотном сочленении.

Для развальцовки труб из мягких металлов используются ручные инструменты

Развальцовка стальных труб – наиболее распространенный способ деформации трубопровода и других изделий.

Это метод расширения диаметра одного из фрагментов трубопровода – для качественного сочленения отрезков.

После такой обработки участки коммуникации состыкуются телескопическим методом – концовка одной трубы максимально плотно входит в последующий фрагмент.

Часто используется развальцовка труб из меди при монтаже водопроводов и систем кондиционирования. Такая операция (как и для всех прочих металлических труб) производится таким оборудованием:

• зажим (экспандер);
• трещётка (регулирует силу нажатия);
• конус или воронка (меняет диаметр на большее значение).

Внимание! Конусообразное оборудование используется для податливых и пластичных металлов.

Завальцовка– обратный развальцовке процесс, уменьшение входного отверстия трубопровода. Нередко для сужения диаметра используют простейшие приспособления, такие как тиски и молоток. Также краям можно придать другую форму – по типу профилированных труб. Таким методом еще и устраняют дефекты на краях трубок, возникшие при нарезке.

Особенности вальцевания в домашних условиях

В быту вальцовка изделий из меди, алюминия, оцинковки и нержавейки выполняют на универсальных гибочных вальцах, способных заменить станки, трубогибы и специальное оборудование. Качество работ зависит от толщины стенок и соответствия оборудования поставленной задаче.

Качественный свой инструмент для вальцовки достаточно надежен, не требует ремонта, им пользуются многие годы. Для работы в домашних мини-цехах используют компактные станки группы РТ, Р, Т, СР, 5Р и СТ (упомянуты выше). Вальцовку профильной трубы сложнее делать, чем трансформировать заготовку округлой формы.

Совет! Многие изделия проще гнуть в домашних условиях после прогрева паяльной лампой – для большей пластичности.

При вальцовке медных или алюминиевых труб своими руками важно не спешить и следить за процессом деформирования. При чрезмерном давлении возможно расширение отверстия больше, чем требуется, и обратно «заделать» его весьма проблематично. Разрывы наиболее вероятны на медных и стальных трубах, поэтому все этапы требуется делать по технологии.

Вальцовка труб. Технология вальцовки. Ручная вальцовка труб

Содержание

• Принцип действия вальцовки.
• Виды вальцовок.
• Вальцовка труб видео.

Процесс вальцовки заключается в холодной раздаче труб в гнездах трубной доски. Вальцовка труб производится роликами специального прибора, называемого вальцовкой или труборасширителем.

Вальцовка необходима для прочного соединения труб с трубной доской или другими конструкциями. Оно способно выдерживать нагрузки возникающие под действием давления и сил тяжести.

Принцип действия вальцовки.

Принцип действия вальцовки заключается в следующем. В одну общую обойму заключены три стальных закаленных ролика между которыми находится коническое веретено.

Вращение веретена вызывает вращение роликов, которые катаются по внутренней поверхности трубы.

Постепенно увеличивая конической частью веретена расстояние между роликами, производят давление ими на стенки трубы и расширяют их или, как говорят, развальцовывают.

Увеличение или уменьшение с помощью конуса веретена расстояния между роликами осуществляется от руки нажимной гайкой или автоматически.

Осевое давление веретена на ролики переходит в радиальное давление роликов на стенки трубы. Под давлением роликов труба вначале расширяется до соприкосновения со стенками отверстия, а затем давление передается и на стенки отверстия. Металл грубы и трубной решетки деформируется.

Стенки отверстия решетки препятствуют дальнейшему увеличению наружного диаметра трубы. Поэтому внутренний диаметр трубы имеет возможность продолжать увеличиваться только за счет уменьшения толщины стенок трубы. Металл, как говорят, «течет» и заполняет все промежутки между поверхностями стенок отверстия и трубы, обеспечивая необходимую плотность соединения.

• Радиальное давление роликов вальцовки в значительной степени поглощается стенками трубы, поэтому тело стенки отверстия получает только упругую деформацию и после удаления вальцовки стремится вернуться в первоначальное положение, обеспечивая этим необходимую прочность соединения.
• Надежность вальцовочного соединения зависит от ряда факторов:
• — от количества роликов в вальцовке;
• — от диаметра развальцовки;
• — от величины зазора между стенками отверстия и трубой;
• — от состояния поверхностей стенки отверстия и трубы;
• — от скорости при которой происходит вальцовка;
• — от способа вальцовки.
• Отсутствие кольцевых трещин в местах развальцовки трубы подтверждает правильность выполнения процесса.
• Обычная вальцовка представляет собой конус с упорным кольцом, роликами, нажимной втулкой и веретеном.
• В основном количество роликов в вальцовке составляет от 3 до 5.

В зависимости от проводимой операции в корпус вальцовки устанавливаются вальцовочные или вместе — вальцовочные и бортовочные ролики. Бортовочные ролики располагаются «вразмет» (рис. 1, а), или «гуськом» друг за другом (рис. 1, б).

Рис. 1. Положение роликов в вальцовке.

Расположение роликов вразмет целесообразнее, чем расположение гуськом, потому что при таком расположении нет деформации внутренней поверхности трубы, в месте стыка вальцовочного и бортовочного роликов. А также, взаимное перекрытие вальцовочного и бортовочного роликов делает возможным плавный заход бортовочных роликов в трубу при поступательных движениях вальцовки.

Виды вальцовок.

Вальцовки подразделяются по способу подачи конуса (веретена) на винтовые и самоподающие, а по способу вращения конуса (веретена) —на ручные и механические.

Винтовая вальцовка (рис. 2) имеет установочное кольцо с упором в трубную решетку, поэтому легко устанавливается в правильное положение независимо от длины выступающих концов труб и независимо от выполнения операции закрепления труб. По конструкции винтовая вальцовка сложнее других вальцовок.

Рис. 2. Винтовая вальцовка:

1 — корпус; 2 — ролик; 3 — упорное кольцо; 4 — нажимная втулка с нарезкой; 5 — веретено.

У винтовых вальцовок конус подается нажимной втулкой по мере ослабления давления роликов на стенку трубы. Таким образом, винтовая вальцовка характерна переменным давлением роликов.

Для массовой ручной вальцовки труб применять винтовую вальцовку не рекомендуется, так как затрата времени, потребного на поджатие винта подающего конуса, и времени, необходимого на развальцовку одного конца трубы, значительно больше, чем у самоподающей вальцовки (рис. 3).

Инструмент для вальцовки труб.

 

Рис. 3. Крышечная вальцовка (самоподающая):

1 — веретено (стержень); 2 — крышка; 3— ролики.

Самоподающие вальцовки иногда неправильно называют ударными вальцовками. Самоподающие вальцовки имеют некоторую косину окон для роликов (перекос по отношению корпуса).

1. Конус ручной вальцовки вращается обычным воротком, надетым на квадрат головки конуса.
2. Основные особенности корпусов вальцовки различных типов заключаются в наличии упорной плоскости или специального упорного кольца, а также в способе выполнения окон для роликов и их косине.
3. Упорная плоскость имеет назначение дать возможность правильно установить вальцовку (винтовые вальцовки) или ограничить поступательное движение корпуса вальцовки в процессе вальцевания (самоподающие вальцовки).

Корпуса вальцовок выполняются с крышкой (рис. 3.) являюшейся упором с передвижным установочным упорным кольцом.

Если сравнивать некоторые конструкции вальцовок, можно отметить, что упорная плоскость правильно будет работать только в том случае, если она получит необходимый упор в трубную решетку. Важно отметить, что все выпирающие торцы вальцуемой трубы должны быть обрезаны по одинаковой высоте.

Вальцовка труб видео.

В данное время применяется автоматическая вальцовка с помощью машины. Такой способ значительно уменьшает время вальцовки и трудоемкость работ, а в следствии увеличивается производительность. Вальцовки с применением машинного привода имеют следующие преимущества:

• а) скорость расширения трубы за один оборот корпуса вальцовки не ограничена какими-либо пределами;
• б) окончание процесса развальцовки определяется ограничителем вальцовки автоматически, по величине усилия на конусе вальцовки;
• в) процесс вальцовки протекает равномерно и плавно.
• Пример такой вальцовки вы можете посмотреть на видео ниже.

 

Вальцовка (вальцевание) труб и металла: особенности технологии

Вальцовка, или вальцевание, как еще называют эту технологическую операцию, подразумевает пластическую деформацию металлических заготовок для формирования из них изделий требуемой конфигурации.

При этом может выполняться как вальцовка труб (для изменения формы их поперечного сечения), так и обработка листового металла, в процессе которой создаются изделия цилиндрической, конической и овальной конфигурации.

Формовка профиля на трехвалковом станке

Вальцовка выполняется на специальном оборудовании, оснащенном валками, которые и отвечают за пластическую деформацию заготовок из металла в нужном направлении, поэтому данная технологическая операция и получила такое название.

Проходя прокатку между вальцами, размеры и расстояние между которыми подбираются в зависимости от геометрических параметров заготовки и готового изделия, обрабатываемая деталь приобретает требуемые размеры и форму. В отдельных случаях вальцевание металла может предполагать не только прокатку заготовок из него, но и их ковку.

Вальцевать можно не только заготовки, изготовленные из металла, но и изделия из полимерных материалов и резиновых смесей, которые также отличаются высокой пластичностью. Если говорить о металле, то вальцовке можно подвергать заготовки, изготовленные из:

• отдельных марок нержавеющей стали;
• меди, алюминия и сплавов данных металлов;
• углеродистых стальных сплавов;
• оцинкованной стали.

Кроме вальцовки, различают такие технологические операции, как развальцовка и завальцовка кромок, в результате которых пластической деформации (и, соответственно, изменению геометрической формы) подвергаются концы трубок, изготовленных из различных металлов.

Для этого используется инструмент, в конструкции которого вальцы могут отсутствовать. С помощью развальцовки и завальцовки выполняется подготовка концов трубок для их дальнейшего соединения.

Рабочие вальцы миниатюрного размера можно увидеть в инструменте, который используется для завальцовки трубы, то есть уменьшения ее изначального диаметра.

Завальцевать трубу можно и с помощью токарного станка. Видео с примером выполнения такой операции можно посмотреть ниже.

Основные инструменты

Хотя это и не совсем верно, под понятием вальцовки металла часто подразумевают целый перечень технологических операций, при помощи которых осуществляют изменение формы металлической заготовки. К таким операциям, в частности, относятся:

• формирование из узкой металлической полосы трубного изделия круглого, квадратного или прямоугольного профиля (при помощи данного метода производят трубопрокат сварного типа; по похожей технологии выполняется вальцовка металлического уголка);
• изменение формы поперечного сечения, наружного диаметра и толщины стенок готового трубного изделия – вальцовка труб (по такой технологии обработке могут подвергаться как бесшовные, так и сварные трубные изделия);
• формирование на отдельных участках трубного изделия изгибов с требуемыми параметрами – гибка труб;
• изготовление из листового металла изделий цилиндрической (вальцовка обечаек), конической (вальцовка конусов) и овальной формы;
• увеличение диаметра (расширение) обрезанного конца металлической трубы – развальцовка (при помощи данной технологии выполняется подготовка металлических изделий к их соединению между собой; в частности, именно таким образом подготавливают к монтажу трубки для кондиционеров);
• уменьшение диаметра (сужение) обрезанного конца трубного изделия – завальцовка труб.

Вальцовка профильной трубы на трубогибочном станке

Для завальцовки мягких медных трубок могут быть использованы обычные клещи, а для их развальцовки – инструмент, рабочим органом которого является конусный элемент, разжимающий конец трубы на требуемую величину. На самом деле называться вальцовкой могут только те технологические операции, которые выполняются при помощи оборудования и инструмента, в конструкции которых присутствуют вальцы.

В зависимости от типа заготовки и результата, которого необходимо добиться, для выполнения вальцовки может использоваться различное оборудование и инструменты, которые чаще всего являются достаточно универсальными.

Промышленная вальцовочная машина способна изгибать листовой материал больших размеров с высокой точностью

Процесс вальцевания металлических листов, в результате которого из них формируют изделия цилиндрической, конической или овальной формы, осуществляется на специальном оборудовании, оснащенном двумя, тремя или даже четырьмя рабочими валками.

Обработка на станке трехвалкового типа заключается в том, что металлический лист, прижимаясь к двум вращающимся нижним валкам третьим – упорным, также начинает вращаться вокруг него, постепенно превращаясь в изделие цилиндрической формы.

Регулировать радиус изгиба металлического листа при вальцовке позволяет подбор валков соответствующего диаметра, а также расстояния между нижними рабочими элементами.

Поскольку валки в процессе работы испытывают значительные механические нагрузки, для их изготовления используют высокопрочные сорта стальных сплавов.

Для гибки труб, которую часто называют вальцовкой, применяется оборудование, также оснащенное системой валков. Огибаясь вокруг рабочих валков в процессе вращения, изделие приобретает требуемый угол или радиус изгиба. На таком оборудовании, которое отличается высокой универсальностью, можно также выполнять вальцовку уголка.

Станок трехвалковый предназначен для вальцовки профильных труб по дуге любого радиуса

Назначение и методы

Обработка трубопроката методом вальцовки, как уже говорилось выше, может выполняться с целью изменения формы профиля поперечного сечения, а также для того, чтобы изменить начальные параметры готовой трубы – наружный и внутренний диаметры, толщину стенки, форму конечной части. Для изменения формы поперечного сечения выполняют прокатку через систему валков специального оборудования, которые, оказывая значительное давление на стенки трубы, формируют требуемый профиль.

В предназначенном для вальцовки оборудовании используются различные типы валков, которые формируют заданную форму и определенный размер заготовки

Если для расширения конечной части мягких трубок для кондиционеров эффективны простейшие приспособления, то для вальцовки трубных изделий, изготовленных из стальных сплавов, необходимо применение специальных инструментов. Последние в зависимости от параметров и материала изготовления трубопроката, который необходимо подвергнуть вальцовке, делятся на следующие категории:

1. Т – для обработки труб с внутренним диаметром в диапазоне 5,6–12,5 мм (особенностью инструмента данной серии является то, что с его помощью вальцевать можно на ограниченную глубину);
2. СТ – для вальцовки сварных изделий, внутренний диаметр которых находится в интервале 6–11 мм (также имеет ограниченную глубину вальцевания);
3. Р – для обработки трубопроката диаметром 1,2–4 см (максимальная величина развальцовки при использовании такого инструмента составляет 4,87 см);
4. РТ – для работы с трубами диаметром 0,55–1,15 см (при этом увеличиваться внутренний диаметр изделия может до 1,29 см);
5. СР – для вальцовки на более значительную глубину (максимальная величина развальцовки инструментами данной серии составляет 3,23 см);
6. 5Р – для обработки тонкостенного трубопроката из нержавеющих стальных сплавов.

Фотографии некоторых моделей инструмента для развальцовки

На современном рынке представлено еще несколько серий инструмента для вальцовки, но мы перечислили наиболее популярные из них.

Специализированный инструмент для выполнения развальцовки труб чаще всего используется при монтаже теплообменников, в которых устанавливаются трубные решетки. Рабочий орган такого приспособления, который и оказывает механическое воздействие на стенки трубы, подвергается специальной обработке, позволяющей наделить его высокой прочностью.

Развальцовка труб при монтаже теплообменного оборудования

Монтаж труб в теплообменных системах, выполняемый при помощи вальцовочной операции, является достаточно распространенной процедурой, поэтому лучше познакомиться с ней более подробно. Использование такой технологии и качественного инструмента позволяет получить надежные соединения труб со стенками отверстий, выполненных в трубном барабане.

Схема вальцовки трубы роликовым инструментом: 1 – веретено с рабочим конусом; 2 – обойма с подшипником; 3 – ролики; 4 – труба; 5 – решетка трубная

Итак, необходимо выполнить следующие действия.

• Отрезок трубы устанавливают в отверстие, диаметр которого меньше, чем ее наружный диаметр.
• Рабочий орган инструмента вводят во внутреннюю часть трубы и начинают выполнять ее расширение. Ее диаметр под действием пластической деформации начинает увеличиваться, и зазор между ее наружной стенкой и стенкой отверстия, в которое она вставлена, исчезает. После выборки зазора деформироваться начинают и стенки отверстия в трубном барабане, на которые оказывает давление расширяющаяся труба. Таким образом, формируется плотное и надежное соединение.
• Когда вальцуешь при помощи такого инструмента, следует быть очень аккуратным и следить за тем, чтобы стенки трубы под воздействием значительного давления не разрушились. Это может произойти, если ее диаметр увеличивается выше допустимого технологией предела. Избежать таких негативных последствий позволяет не только строгое следование технологическим рекомендациям, но и правильный выбор инструмента.

Итак, под вальцовкой подразумевается достаточно большой перечень технологических операций, для качественного выполнения которых необходимо правильно подбирать соответствующие инструменты и оборудование.