Выравнивание металла

Советы по безопасности труда

При выполнении операций, связанных с выпрямлением металла, нужно придерживаться тех же правил техники безопасности и охраны труда, что и при выполнении ковки и гибки металла.

Особое внимание следует обратить на следующие моменты:

• Используйте только молотки с плотно прилегающей рукояткой, которая должна плотно прижиматься к головке молотка. Соединение рукояти и головки должно исключать любое смещение деталей и их самопроизвольное разъединение в процессе работы.
• Выберите правильную опору для работы с молотком. Опора должна быть достаточно твердой и жесткой, не подвергающейся деформациям и выдерживающей достаточные нагрузки.
• Заготовки должны быть прочно зафиксированы в зажимных устройствах — так, чтобы удары молотка не смогли их оторвать, сместить или отделить от фиксирующих элементов.
• Во время работы с прессами убедитесь, что вы используете средства индивидуальной защиты для рук, глаз и головы.
• Работа со сварочным оборудованием или паяльниками разрешается только после проведенного инструктажа и получения прямого указания руководителя.
• Всегда обращайте внимание на соблюдение правил пожарной безопасности. Подготовьте воду или сыпучие материалы для тушения вероятного пожара, не работайте вблизи легковоспламеняющихся материалов и источников открытого огня, не защищенных должным образом.

1. Цель выпрямления

Металлические листы, трубы или сечения, которые стали извилистыми, согнутыми или деформированными во время транспортировки или эксплуатации, могут обрести первоначальный вид с помощью различных методов.

Методы ковки и гибки являются основными для деформации и локального нагрева, который осуществляется для устранения напряжения в материалах. Использование этих методов дает возможность:

• восстановить исходную форму металла;
• устранить изгибы, вмятины, заломы, другие деформации;
• восстановить эксплуатационные характеристики детали.

2. Инструменты, приборы и дополнительное оборудование

Небольшие разрезы металлических листов, труб и сечений можно аккуратно выпрямить вручную. При этом обязательно используются средства индивидуальной защиты для рук (перчатки), иначе риск получения травм при контакте с острым краем металлического листа будет очень высоким.

Для более крупных и прочных материалов используют следующие инструменты и приборы:

Молотки

Во время выпрямительных работ с тисками, на наковальне и на правильной плите применяются:

• слесарные молотки
• рихтовочные молотки
• молотки из легкого металла
• киянки
• резиновые молотки

Стяжки (подвижные крюки) и метчики

Для выравнивания скрученных плоских, квадратных и угловых профилей материала с помощью тисков используются различные виды стяжек и метчиков.

Щипцы и клещи

Плоскогубцы и круглогубцы используются для правки небольших гнутых металлических листов и мелких частей. Детали, которые выравниваются с помощью плоскогубцев или круглогубцев, размещают в тисках или держат в руках.

Зажимы

Зажимы используются для фиксирования или скручивания деформированных металлических листов и профилей. Они бывают различных видов и размеров. Как правило, для дозирования усилия при фиксации или выравнивании зажим оснащается винтовой частью Широкие опорные пластины зажимов обеспечивают более равномерное распределение усилия, что предотвращает повреждение металла в месте контакта с зажимом.

Сварочные горелки и другое высокотемпературное оборудование

Кислородно-ацетиленовые сварочные горелки или кузнечные печи для обжига и отжига используются для локального нагрева гнутых профилей или деформированных металлических листов. Повышение температуры металла делает его более восприимчивым к механическим воздействиям, что облегчает устранения деформаций и восстановление эксплуатационных характеристик повреждённой детали.

Винтовые прессы

Ручные винтовые прессы и гидравлические прессы с различными втулками и опорами используются для правки гнутых сечений и металлических листов с менее сильными вмятинами. Конструкцию пресса и усилие, который он создает, выбирают с учетом:

• Твёрдости металла.
• Его толщины.
• Конфигурации детали.
• Характеристики повреждения, которое нужно устранить.

Правильные машины

Чаще всего дал восстановления формы металлических изделий и для устранения деформаций листового металла используются роликовые правильные машины. При правильной машины гнутые металлические листы, плоские материалы, трубы или проволока проходят через систему роликов, благодаря которой они становятся плоскими или прямыми.

Зажимные устройства и опоры

В дополнение к вышеупомянутым инструментам и устройствам требуются следующие зажимные устройства и опоры.

Тиски

В основном параллельные тиски используются для правки материалов с помощью молотков, щипцов, стяжки и метчика, а также для правки без использования инструментов. Основное назначение — жесткая фиксация детали, которая предотвращает ее смещение при механическом воздействии в процессе выравнивания.

Наковальня

В качестве опор для правильной работы слесарным молотком используются наличник (плоская часть) или определенную часть конического рога наковальни. Массивная металлическая наковальня обладает достаточным запасом прочности и стабильности — это дает возможность выполнять достаточно сильные механические воздействия.

Правильные плиты

При выпрямительных работах с молотками в качестве опоры используются правильные плиты из литой стали. Преимущества правильных плит аналогичны преимуществам наковален, при этом плита должна размещаться на надежной основе. Фиксация правильной плиты на основании позволяет избежать е смещения при выполнении правильных работ с большим усилием.

3. Процессы в материалах

В материале деформированных, изогнутых или деформированных металлических листов, труб и сечений наблюдаются осевые удлинения и линейные сжатия:

• На внешних радиусах изгиба растягивающие напряжения вызываются осевым удлинением материала
• На внутренних радиусах изгибов сжимающие напряжения вызывается линейным сжатием материала.

Для большинства материалов характерна определенная устойчивость к деформирующим воздействиям. Если к материалу приложить лишь небольшую силу, его сопротивление не будет преодолено. Если материал возвращается в исходное положение, это значит, что натяжение было упругим. Этот процесс называется «упругим восстановлением».

Если сила, которая действует на материал, превышает сопротивление, которое он оказывает, происходит пластическая деформация. При этом материал впоследствии возвращается в соответствии со степенью своей упругой деформации. Поэтому во время сгибания и скручивания всегда следует учитывать степень упругого восстановления.

В случае деформации или изогнутости деталей растягивающие и сжимающие напряжения в материале должны устраняться систематическим действием на него силы. Это происходит, если с помощью соответствующих инструментов и приспособлений действует другая сила, противоположная исходной. Ее можно заметить по направлению деформации или изгиба. Здесь снова необходимо учитывать степень упругого восстановление материала.

Когда металлические листы деформированы или помяты, напряжение во время сжимания и растягивания в основном возникает только в нескольких местах, где действие этой силы не всегда можно увидеть.

Такое напряжение материала может быть устранено только противодействием, которое ликвидирует первоначальное напряжение.

Чем больше деформирована деталь, тем больше внутренние напряжения в материале.

Внутренние напряжения также можно устранить путем локального нагрева или слабого отжига всей заготовки:

• Стальные детали после нагрева должны медленно остывать на воздухе.
• Медные детали остывают путем закалки в воде сразу после нагрева.

Часто при самостоятельном охлаждении кусков стали или металлических листов после локального нагрева металлические детали сами возвращаются в свое правильное исходное положение. Если этого не происходит, они деформируются желаемым образом в раскаленном состоянии.

Как правило, толстые куски материала и трубы с толстыми стенками следует выпрямлять в раскаленном состоянии, поскольку сопротивление материала снижается при повышении температуры до определенного предела. Следовательно, нужно меньше усилий, необходимых для выравнивания. Снижается и хрупкость уже деформированного материала, что позволяет избежать трещин переломов при будущей деформации.

Таким образом, нагрев до высоких температур:

• Обеспечивает условия, необходимые для выравнивания металлического изделия.
• Снижает усилия, нужные для восстановления исходной формы деформированной детали.
• Ускоряет процесс выравнивания.
• Частично компенсирует потерю упругости и снижает хрупкость изделия, а значит — снижает риск его растрескивания при дальнейшей эксплуатации или обработке.

4. Методы выпрямления / рихтовка

В зависимости от интенсивности и вида деформации металлических листов, труб или форм сечений, применяются наиболее конструктивные и эффективные методы, в результате которых металл подвергается выпрямлению как в холодном, так и нагретом состоянии. Выбор метода зависит от толщины и плотности металла, его характеристик, размеров и конфигурации детали, а также от характера повреждения, которое нужно устранить. Кроме того, при выборе метода выравнивания металла учитывают имеющиеся в наличии ресурсы и оборудование.

4.1. Методы устранения изгибов и деформации

Длинные, слегка изогнутые, тонкие участки и тонкие трубы можно выпрямить вручную с помощью тисков. Для этого материалы прочно зажимаются в тисках и протягиваются в нужном направлении. Деформирована часть должна размещаться непосредственно у тисков — в этом случае вторичная деформация произойдет точно в нужном месте и компенсирует деформацию, возникшую при повреждении деталей.

Изгибы и прогибы на коротких отрезков материала и узких полосах металлических листов выравниваются при помощи простого закрепления этого материала в тисках. Для этого соответствующий материал зажимается непосредственно в тисках:

• Деталь размещается между зажимными пластинами.
• Тиски медленно зажимаются.
• При вращении рукояти нужно контролировать положение детали, предотвращая ее смещение.
• Зажимать тиски нужно до тех пор, пока деформация не будет полностью устранена.

Согнутые пряжкой части могут выпрямляться с помощью ручного винтового или гидравлического пресса. При этом необходимо использовать дополнительные приспособления (секционные пуансоны), которые позволяют устранить повреждения и избежать неконтролируемой деформации.

Гнутые или изогнутые тонкие плоские материалы и металлические листы можно выпрямить ударами молотка по них, когда они зажаты в тисках или под плоским пуансоном ручного винтового пресса.

Изогнутые или прогнутые более прочные плоские материалы равномерно обрабатываются лицевой стороной слесарного молотка по периметру всей деформации. Для мягких материалов используют молоток из дерева, резины или легкого металла. Выбор материала обусловлен тем, что стальной слесарный молоток при ударе по мягкому металлу не только устраняет деформацию, но и наносит дополнительные повреждения, которые затем сложно устранить. Наличие таких повреждений снижает прочность металлической детали и ухудшает ее внешний вид — для их устранения потребуется шлифовка, шпаклевка или обработка другим способом.

Подходящими опорами являются наковальня или правильная плита.

Согнутые плоские материалы и тонкие уголки можно выпрямить ударами молотка с одной стороны, нанося рихтовальные удары слесарным молотком или столярным молотком. Удары наносятся равномерно от начала до конца сжатой стороны материала. Подходящими опорами являются наковальня или правильная плита. При выборе материала молотка для рихтовки нужно руководствоваться теми же соображениями, которые приведены в предыдущем пункте.

Более толстые угловые профили также можно выпрямить путем местного нагрева с помощью сварочной горелки. Ровный материал быстро нагревается сварочной горелкой, пока он не раскалится докрасна, все это охлаждается кусками ткани, которые постоянно остаются влажными, чтобы держать тепло. Нагретый материал сжимается, так как не может расширяться в стороны.

Выравнивание с применением этой методики позволяет устранить деформации практически без механических воздействий. Но при этом работать нужно достаточно осторожно, потому что при нарушении правил нагрева возможно существенное ухудшение эксплуатационных характеристик металла или локальное повышение его хрупкости.

Сильно или слегка изогнутые короткие участки труб можно выпрямить, заполнив трубу мелкозернистым песком и плотно закрыв ее с обеих сторон. Затем трубчатую деталь отгибают в холодном состоянии в тисках или выпрямляют в теплом состоянии после нагрева сварочной горелкой, в камине или печи. Заполнение песком предотвращает новую деформацию трубы в месте изгиба — песок предотвращает заломы металла и делает выравнивание более контролируемым и предсказуемым.

4.2. Методы устранения скручиваний

Скрученные плоские материала меньшего размера можно выпрямить с помощью щипцов/клещей ручную — если прочность материала позволяет восстановить форму детали за счет мускульной силы. Такие куски материала также можно поместить между тисков и выпрямить методом зажима. Также можно использовать ручной винтовой пресс.

Более крупный скрученный плоский материал зажимается в тисках и возвращается в нормальную форму с помощью стяжки. Место деформации должно располагаться непосредственно рядом с тисками, поэтому стяжка также устанавливается близко к тискам и используется для устранения скручивания путем воздействия на металл в противоположном направлении.

Скрученные квадратные секции меньшего размера можно выпрямить с помощью подходящий стяжки по аналогичной технологии:

• Деталь фиксируется в тисках.
• Место деформации размещается как можно ближе к краю места зажима.
• Стяжкой профилированная секция выравнивается до полного устранения повреждения.

Материалы с большой площадью выпрямляются на токарном станке, который обеспечивает вращение в надёжном направлении. Скрученный уголок и Т-образные профили можно выпрямить при помощи фиксации в тисках.

4.3. Методы устранения вмятин и рифлений на металлических листах

Небольшие вмятины на металлических листах устраняют ударами молотка прямо по вмятине. Важно, что поверхность молотка должна больше, чем поверхность вмятины — в этом случае при достаточном усилии плоскость рабочей поверхности молотка и плоскость металла будут совпадать

Более мелкие вмятины можно выправить плоским пуансоном на ручном винтовом прессе. Также использование плоского пуансона позволяет одновременно устранить несколько отдельных вмятин небольшого размера, расположенных близко друг к другу.

Более крупные вмятины в металлических листах устраняются путем нанесения ударов лицевой стороной слесарного молотка, рихтовочным молотком, киянки или молотком из легкого металлаю удары наносятся по направлению от края вмятины наружу. За ее пределами удары нужно наносить удары все плотнее и плотнее.

Большие вмятины также можно исправить путем точного местного нагрева металлического листа с помощью паяльной трубки.

Волнистые металлические листы выпрямляют вручную, нанося удары молотком от края к центру. При этом удары молотка должны быть направленными ближе к центру, чтобы материал в этом месте больше растягивался.

Выпрямленный лист металла должен лежать ровно и не деформироваться при небольшом сгибании вперед или назад. В качестве основы используется идеально ровная правильная плита, которая не должна смещаться при рихтовке металла. Желательно, чтобы габариты плиты позволяли разместить на ней всю заготовку целиком — это облегчит выравнивание и позволит избежать трудоёмких манипуляций с материалом.

Волнистые и деформированные листы металла и металлические профили можно выпрямлять на роликовой правильной машине. Протяжка через ролики, закрепленные с определенным зазором, позволяет устранить большинство деформаций и получить на выходе максимально ровную заготовку. Эта же методика может использоваться и при выравнивании стальных либо алюминиевых полос.

Обратите внимание!

Обработка методом нанесения ударов с применением различных инструментов увеличивает плотность материала, одновременно увеличивая его твердость и соответственно — повышая хрупкость. Если впоследствии эти детали придется согнуть, это может привести к трещинам или надломам, потому работы нужно выполнять с осторожностью.