На главную


§ 18. Прокатка и вальцовка

Прокатка — вид обработки металлов. Металл, проходя между вращающимися валками, под давлением изменяет форму и размеры. Прокатка — непрерывный процесс, т. е. профиль металла изменяется по всей длине проката. Профилем проката называют поперечное сечение прокатанного металла.
Вальцовка — это местная прокатка, т. е. прокатка ограниченного участка слитка или другого вида заготовки.
В производстве ювелирных изделий применяется только холодная листовая и профильная прокатка. На ювелирных заводах, фабриках и в мастерских используют двухвалковые прокатные вальцы с электрическим и ручным приводом, рассчитанные на сравнительно небольшие заготовки.
Для повышения пластичности слитков драгоценных металлов перед прокаткой их подвергают ковке, причем золотые и серебряные сплавы в холодном состоянии, платиновые — в горячем. Небольшие слитки проковывают вручную (молотком на наковальне), а слитки больших размеров — на ковочных прессах. После этого слитки отжигают.
В качестве прокатного оборудования используются вальцы. Это станок с двумя валками и устройствами, обеспечивающими вращение валков (навстречу друг другу) и регулировку зазора между ними. На вальцах с ручным приводом вальцуют и прокатывают мелкие заготовки и припой при индивидуальном изготовлении ювелирных изделий.
Вид выходящей заготовки зависит от формы валков. Валки цилиндрические с гладкой поверхностью (рис. 17) служат для прокатки листов, слитков в листы (ленты), прутков, проволоки на плоскость (расплющивание).

Валки профильные (рис. 18) представляют собой цилиндры с проточками (желобками) различных профилей по окружности валка. Каждая проточка называется ручей. Каждая пара профильных валков образует систему калибров. Калибром называют просвет, образованный двумя ручьями совмещенных валков. Правила последовательного расположения калибров на валках называют калибровкой валков. В производстве ювелирных украшений нашли применение два вида калибров: квадратный и сегментный (рис 19).

Квадратный калибр — образован двумя прямоугольными равнобедренными треугольниками (при совмещении валков). Квадратная калибровка валков обеспечивает прокатку слитков до проволоки нужного сечения. Сегментная калибровка образована профильным валком с ручьями овального профиля (разных радиусов) и гладким валком (без ручьев). Сегментная калибровка позволяет получить заготовку для обручальных колец различной ширины и заготовку для деталей других колец.
При прокатке металл, проходя между двумя валками, подвергается деформации, которая заключается в уменьшении высоты полосы, уширении полосы (для листовой прокатки) или в уменьшении профиля (для профильной прокатки). И в том и в другом случае изменяется форма проката и увеличивается его длина. В валки металл втягивается силами трения, которые создаются на поверхности соприкосновения металла с валками под влиянием давления, возникающего при обжатии полосы по высоте. Но металл деформируется не одновременно по всей длине полосы, а только в том участке, где происходит обжатие. Этот участок называется зоной деформации и определяется объемом между площадью начального касания металла валков и площадью, проходящей по продольной оси валков по линии центров. Из продольного сечения зоны деформации по вертикали (рис. 20, а) видно, что происходит постоянное обжатие полосы по толщине от начальной Н до конечной h. А из продольного сечения зоны деформации по горизонтали (рис. 20, б) — как происходит уширение полосы от начального размера ВП до конечного В2. Дуга АВ1, по которой металл соприкасается с валком, называется дугой захвата, а угол а, образованный АО и ОВ и опирающийся на дугу захвата, — углом захвата. После прохождения заготовкой дуги захвата наступает установившийся процесс прокатки.
Деформация металла при прохождении его между валками неравномерна и зависит от степени обжатия (разницы между толщиной полосы и зазором между валками). При малых степенях обжатия наблюдается только поверхностная пластическая деформация, вследствие чего поверхностные слои металла имеют большую напряженность и скорость растекания их меньше скорости растекания средних слоев.
При прокатке с сильным обжатием деформация проникает на всю глубину металла и средние слои его имеют большую напряженность, а следовательно, меньшую скорость течения. Разница в скоростях растекания разных слоев прокатываемого металла вызывает неравномерность напряжений, а значит, и неравномерность деформации. Неравномерность деформации наблюдается и по ширине полосы — на боковых гранях полоса деформации менее глубока, чем посередине.
Разность напряжений, а следовательно, скорость течения металла, может привести к боковым надрывам, складкам, к разрыву полосы с конца (образованию «усов»). Разность напряжений снимается отжигом заготовки.
Прокатка слитков, прутков, лент и других заготовок на электромеханических вальцах требует определенной подготовки. Убедившись в исправности станка, отрегулировав опорный стол и, при надобности, боковые направляющие (щечки), регулируют зазоры между валками. В современных универсальных вальцах имеется делительный диск, по которому можно определить расхождение валков. В вальцах более ранней конструкции и в вальцах с ручным приводом регулировка зазора определяется на глаз, с некоторым запасом в большую сторону. Если валки покрыты временной антикоррозионной смазкой, ее снимают и вальцы включают. Если заготовка короткая, ее кладут на опорный стол целиком, если заготовка длинная — на опорный стол помещают головной конец ее. Подавать заготовку малых размеров к валкам рукой чрезвычайно опасно, поэтому для подачи используют деревянный клиновидный упор. Большие заготовки подаются рукой, на безопасном расстоянии, до захвата их варками. Дальнейшее движение заготовки обеспечивают сами валки. Если после первого прохода заготовка имеет горизонтальное искажение, значит, регулировка параллельности валков недостаточна, вальцы выключают и регулируют. А если видимых горизонтальных искажений нет — процесс продолжают.
В большинстве случаев нужные размеры получают после многократных прохождений заготовки между валками, но если есть возможность достичь заданных размеров за один проход, то предварительно запускают небольшой (пробный) участок заготовки, по которому определяют необходимый размер. В процессе прокатки постоянно просматривают ребра заготовки и, если замечают тенденцию к растрескиванию, ее подвергают дополнительному отжигу.
Прокатка прутковой заготовки в проволоку в профильных валках квадратного калибра производится вращением прутка после каждого прохода на 90° вокруг продольной оси. Таким образом, стороны квадрата (заготовки) попеременно попадают под вертикальное обжатие валками. При этом обжатие должно быть таким, чтобы на ребрах, находящихся в данный момент в горизонтальном положении, не образовался облой (слой металла, выступающий за пределы контура полуфабриката); в противном случае заготовка отходит в брак, который можно исправить только опиливанием облоя.
Прокатка в профильных валках фасонной (сегментной, прямоугольной, рисунчатой) калибровкой по чистовому размеру проводится всегда за один проход. Заготовку для нее предварительно прокатывают до определенного сечения.
Вальцовку осуществляют только на вальцах с ручным приводом. Кстати, в ювелирной практике нет резкого разграничения между процессами прокатки и вальцовки, и все операции, производимые на вальцах с ручным приводом, называют вальцовкой. Несмотря на то что вальцовка — процесс заготовительный, выполняется он уже в монтировочном цикле изготовления ювелирных изделий непосредственно ювелирами. Заготовка, предназначенная для вальцовки, нарезана поштучно, и на ней отмечены участки, форма которых должна быть изменена. Зазор между валками устанавливается по сечению заготовки; нужное обжатие задается постепенно поджатием валка штурвалом. Если участок должен быть расширен — задается большее обжатие, если удлинен — меньшее. При приближении размера провальцованного участка к заданному заготовку промеряют после каждого обжатия.
К работе на вальцах допускаются лица, -знающие правила пользования данным станком и правила безопасности труда. Особую опасность представляют вальцы с электрическим приводом. При работе на них категорически запрещается сопровождать руками заготовку вплоть до валков, исправлять на ходу перекосившуюся на выходе заготовку. Рукава халата вальцовщика должны быть плотно застегнуты или закатаны. Во избежание порезов рук не разрешается пользоваться рукой как направляющей, пропускать через нее заготовку с острыми ребрами. Для изменения положения заготовки или при обнаружении неполадок в станке его обязательно выключают.


предыдущая страница оглавление следующая страница