Вирівнювання металу

Поради з безпеки праці

При виконанні операцій, пов’язаних з випрямленням металу, потрібно дотримуватися тих же правил техніки безпеки і охорони праці, що і при виконанні кування та згинання металу.

Особливу увагу слід звернути на такі моменти:

• Використовуйте тільки молотки з щільно прилягаючою рукояткою, яка повинна щільно притискатися до голівки молотка. З’єднання рукояті і головки має виключати будь-яке зміщення деталей і їх роз’єднання в процесі роботи. 
• Виберіть правильну опору для роботи з молотком. Опора повинна бути досить твердою і жорсткою, що не піддається деформації і витримує достатні навантаження.
• Заготовки повинні бути міцно зафіксовані в затискних пристроях – так, щоб удари молотка не змогли їх відірвати, змістити або відокремити від фіксуючих елементів.
• Під час роботи з пресами переконайтеся, що ви використовуєте засоби індивідуального захисту для рук, очей і голови.
• Робота зі зварювальним устаткуванням або паяльниками дозволяється тільки після проведеного інструктажу та отримання прямої вказівки керівника.
• Завжди звертайте увагу на дотримання правил пожежної безпеки. Підготуйте воду або сипучі матеріали для гасіння ймовірної пожежі, не користуйтеся поблизу легкозаймистих матеріалів і джерел відкритого вогню, не захищених належним чином.

1. Мета випрямлення

Металеві листи, труби або перетини, які стали звивистими, зігнутими або деформованими під час транспортування або експлуатації, можуть знайти первинний вигляд за допомогою різних методів.

Методи кування та згинання є основними для деформації і локального нагріву, який здійснюється для усунення напруги в матеріалах. Використання цих методів дає можливість:

• відновити вихідну форму металу; 
• усунути вигини, вм’ятини, заломи, інші деформації;
• відновити експлуатаційні характеристики деталі.

2. Інструменти, прилади та додаткове обладнання

Невеликі розрізи металевих листів, труб і перетинів можна акуратно випрямити вручну. При цьому обов’язково використовуються засоби індивідуального захисту для рук (рукавички), інакше ризик отримання травм при контакті з гострим краєм металевого листа буде дуже високим.

Для більших і міцних матеріалів використовують такі інструменти та прилади:

Молотки

Під час випрямних робіт з лещатами, на ковадлі і на правильній плиті застосовуються:

• слюсарні молотки
• рихтувальні молотки
• молотки з легкого металу
• киянки
• гумові молотки

Стяжки (рухливі гаки) і мітчики

Для вирівнювання скручених плоских, квадратних і кутових профілів матеріалу за допомогою лещат використовуються різні види стяжок і мітчиків.

Щипці і кліщі

Плоскогубці і круглогубці використовуються для редагування невеликих гнутих металевих листів і дрібних частин. Деталі, які вирівнюються за допомогою плоскогубців або круглогубців, розміщують в лещатах або тримають в руках.

Затискачі

Затискачі використовуються для фіксування або скручування деформованих металевих листів і профілів. Вони бувають різних видів і розмірів. Як правило, для дозування зусилля при фіксації або вирівнюванні затиск оснащується гвинтовою частиною. Широкі опорні пластини затискачів забезпечують більш рівномірний розподіл зусилля, що запобігає пошкодженню металу в місці контакту із затискачем.

Зварювальні пальники та інше високотемпературне обладнання

Киснево-ацетиленові зварювальні пальники або ковальські печі для випалення і відпалу використовуються для локального нагріву гнутих профілів або деформованих металевих листів. Підвищення температури металу робить його більш сприйнятливим до механічних впливів, що полегшує усунення деформацій і відновлення експлуатаційних характеристик пошкодженої деталі.

Гвинтові преси

Ручні гвинтові преси та гідравлічні преси з різними втулками і опорами використовуються для редагування гнутих перетинів і металевих листів з менш сильними вм’ятинами. Конструкцію преса і зусилля, який він створює, вибирають з урахуванням:

• Твердості металу.
• Його товщини.
• Конфігурації деталі.
• Характеристики пошкодження, яке потрібно усунути

  .

Правильні машини

Найчастіше для відновлення форми металевих виробів і для усунення деформацій листового металу використовуються роликові правильні машини. При правильній машини гнуті металеві листи, плоскі матеріали, труби або дріт проходять через систему роликів, завдяки якій вони стають плоскими або прямими.

Затискні пристрої та опори

На додаток до вищезазначених інструментів і пристроїв потрібні такі затискні пристрої та опори.

Лещата

В основному паралельні лещата використовуються для редагування матеріалів за допомогою молотків, щипців, стяжки і мітчика, а також для редагування без використання інструментів. Основне призначення – жорстка фіксація деталі, яка запобігає її зміщення при механічному впливі в процесі вирівнювання.

Ковадло

В якості опори для правильної роботи слюсарним молотком використовуються лиштва (плоска частина) або певна частина конічного рога ковадла. Масивне металеве ковадло має достатній запас міцності і стабільності – це дає можливість виконувати досить сильні механічні дії.

Правильні плити

При випрямних роботах з молотками в якості опори використовуються правильні плити з литої сталі. Переваги правильних плит аналогічні перевагам наковален, при цьому плита повинна розміщуватися на надійній основі. Фіксація правильної плити на підставі дозволяє уникнути зміщення при виконанні правильних робіт з великим зусиллям.

3. Процеси в матеріалах

У матеріалі деформованих, вигнутих або деформованих металевих листів, труб і перетинів спостерігаються осьові подовження і лінійні стиснення:

• На зовнішніх радіусах вигину розтягуючі напруги викликаються осьовим подовженням матеріалу
• На внутрішніх радіусах вигинів стискаючі напруги викликаються лінійним стисненням матеріалу.

Для більшості матеріалів характерна певна стійкість до деформуючих впливів. Якщо до матеріалу докласти лише невелику силу, його опір не буде подолано. Якщо матеріал повертається у вихідне положення, це означає, що натяг був пружним. Цей процес називається «пружним відновленням».

Якщо сила, яка діє на матеріал, перевищує опір, який він надає, відбувається пластична деформація. При цьому матеріал згодом повертається відповідно до ступеня своєї пружною деформації. Тому під час згинання і скручування завжди слід враховувати ступінь пружного відновлення.

У разі деформації або зігнутості деталей розтягуючі і стискаючі напруги в матеріалі повинні усуватися систематичною дією на нього сили. Це відбувається, якщо за допомогою відповідних інструментів і пристосувань діє інша сила, протилежна вихідної. Її можна помітити у напрямку деформації або вигину. Тут знову необхідно враховувати ступінь пружного відновлення матеріалу.

Коли металеві листи деформовані або пом’яті, напруга під час стискання і розтягування в основному виникає тільки в декількох місцях, де дію цієї сили не завжди можна побачити.

Така напруга матеріалу може бути усунута тільки протидією, яка ліквідовує початкову напругу.

Чим більше деформована деталь, тим більше внутрішні напруги в матеріалі.

Внутрішні напруги також можна усунути шляхом локального нагрівання або слабкого відпалу всієї заготовки:

• Сталеві деталі після нагрівання повинні повільно остигати на повітрі.
• Мідні деталі остигають шляхом гарту у воді відразу після нагрівання.

Часто при самостійному охолодженні шматків сталі або металевих листів після локального нагріву металеві деталі самі повертаються в своє правильне вихідне положення. Якщо цього не відбувається, вони деформуються бажаним чином в розпеченому стані.

Як правило, товсті шматки матеріалу і труби з товстими стінками слід випрямляти в розпеченому стані, оскільки опір матеріалу знижується при підвищенні температури до певної межі. Отже, потрібно менше зусиль, необхідних для вирівнювання. Знижується і крихкість вже деформованого матеріалу, що дозволяє уникнути тріщин переломів при майбутній деформації.

Таким чином, нагрів до високих температур:

• Забезпечує умови, необхідні для вирівнювання металевого виробу.
• Знижує зусилля, потрібні для відновлення вихідної форми деформованої деталі.
• Прискорює процес вирівнювання.
• Частково компенсує втрату пружності і знижує крихкість виробу, а значить – знижує ризик його розтріскування при подальшій експлуатації або обробці.

4. Методи випрямлення / рихтування

Залежно від інтенсивності і виду деформації металевих листів, труб або форм перетинів, застосовуються найбільш конструктивні та ефективні методи, в результаті яких метал піддається випрямлянню як в холодному, так і нагрітому стані. Вибір методу залежить від товщини і щільності металу, його характеристик, розмірів і конфігурації деталі, а також від характеру пошкодження, яке потрібно усунути. Крім того, при виборі методу вирівнювання металу брати до уваги наявні в наявності ресурси і обладнання.

4.1. Методи усунення вигинів і деформації

Довгі, злегка зігнуті, тонкі ділянки і тонкі труби можна випрямити вручну за допомогою лещат. Для цього матеріали міцно затискаються в лещатах і простягаються в потрібному напрямку. Деформована частина повинна розміщуватися безпосередньо у лещат – в цьому випадку вторинна деформація відбудеться точно в потрібному місці і компенсує деформацію, що виникла при пошкодженні деталей.

Вигини і прогини на коротких відрізках матеріалу і вузьких смугах металевих листів вирівнюються за допомогою простого закріплення цього матеріалу в лещатах. Для цього відповідний матеріал затискається безпосередньо в лещатах:

• Деталь розміщується між затискними пластинами.
• Лещата повільно затискаються.
• При обертанні рукоятки потрібно контролювати стан деталі, запобігаючи її зміщення.
• Затискати лещата потрібно до тих пір, поки деформація не буде повністю усунена.

Зігнуті пряжкою частини можуть випрямлятися за допомогою ручного гвинтового або гідравлічного преса. При цьому необхідно використовувати додаткові пристосування (секційні пуансони), які дозволяють усунути пошкодження і уникнути неконтрольованої деформації.

Гнуті або вигнуті тонкі плоскі матеріали і металеві листи можна випрямити ударами молотка по них, коли вони затиснуті в лещатах або під плоским пуансоном ручного гвинтового преса.

Вигнуті або прогнуті міцніші плоскі матеріали рівномірно обробляються лицьовою стороною слюсарного молотка по периметру всієї деформації. Для м’яких матеріалів використовують молоток з дерева, гуми або легкого металу. Вибір матеріалу обумовлений тим, що сталевий слюсарний молоток при ударі по м’якому металу не тільки усуває деформацію, а й завдає додаткових пошкоджень, які потім складно усунути. Таке пошкодження знижує міцність металевої деталі і погіршує її зовнішній вигляд – для їх усунення буде потрібно шліфування, шпаклівка або обробка іншим способом.

Відповідними опорами є ковадло або правильна плита.

Зігнуті плоскі матеріали і тонкі куточки можна випрямити ударами молотка з одного боку, завдаючи рихтувальних ударів слюсарним молотком або столярним молотком. Удари наносяться рівномірно від початку до кінця стислого боку матеріалу. Відповідними опорами є ковадло або правильна плита. При виборі матеріалу молотка для рихтування потрібно керуватися тими ж міркуваннями, які наведені в попередньому пункті.

Більш товсті кутові профілі також можна випрямити шляхом місцевого нагрівання за допомогою зварювального пальника. Рівний матеріал швидко нагрівається зварювальним пальником, поки він не розжариться до червоного, все це охолоджується шматками тканини, які постійно залишаються вологими, щоб тримати тепло. Нагрітий матеріал стискається, так як не може розширюватися в сторони.

Вирівнювання із застосуванням цієї методики дозволяє усунути деформації практично без механічних впливів. Але при цьому працювати потрібно досить обережно, тому що при порушенні правил нагріву можливе істотне погіршення експлуатаційних характеристик металу або локальне підвищення його крихкості.

Сильно або злегка зігнуті короткі ділянки труб можна випрямити, заповнивши трубу дрібнозернистим піском і щільно закривши її з обох сторін. Потім трубчасту деталь відгинають в холодному стані в лещатах або випрямляють в теплому стані після нагрівання зварювальним пальником, в каміні або печі. Заповнення піском запобігає нову деформацію труби в місці вигину – пісок запобігає заломи металу і робить вирівнювання більш контрольованим і передбачуваним.

4.2. Методи усунення скручувань

Скорочені плоскі матеріалу меншого розміру можна випрямити за допомогою щипців / кліщів вручну – якщо міцність матеріалу дозволяє відновити форму деталі за рахунок мускульної сили. Такі шматки матеріалу також можна помістити між лещат і випрямити методом затиску. Також можна використовувати ручний гвинтовий прес.

Більший скручений плоский матеріал затискається в лещатах і повертається в нормальну форму за допомогою стяжки. Місце деформації повинно розташовуватися безпосередньо поруч з лещатами, тому стяжка також встановлюється близько до лещат і використовується для усунення скручування шляхом впливу на метал в протилежному напрямку.

Скручені квадратні секції меншого розміру можна випрямити за допомогою відповідної стяжки за аналогічною технологією:

• Деталь фіксується в лещатах. 
• Місце деформації розміщується якомога ближче до краю місця затиску.
• Стяжкою профільована секція вирівнюється до повного усунення пошкодження.

Матеріали з великою площею випрямляються на токарному верстаті, який забезпечує обертання в надійному напрямку. Скручений куточок і Т-подібні профілі можна випрямити за допомогою фіксації в лещатах.

4.3. Методи усунення вм’ятин і рифлень на металевих листах

Невеликі вм’ятини на металевих листах усувають ударами молотка прямо по вм’ятині. Важливо, що поверхня молотка повинна більше, ніж поверхня вм’ятини – в цьому випадку при достатньому зусиллі площина робочої поверхні молотка і площина металу будуть збігатися.

Більш дрібні вм’ятини можна виправити плоским пуансоном на ручному гвинтовому пресі. Також використання плоского пуансона дозволяє одночасно усунути кілька окремих вм’ятин невеликого розміру, розташованих близько один до одного.

Більші вм’ятини в металевих листах усуваються шляхом нанесення ударів лицьовою стороною слюсарного молотка, рихтувальним молотком, киянки або молотком з легкого металлу, а удари наносяться по напрямку від краю вм’ятини назовні. За її межами удари потрібно наносити удари все щільніше і щільніше.

Великі вм’ятини також можна виправити шляхом точного місцевого нагріву металевого листа за допомогою паяльної трубки.

Хвилясті металеві листи випрямляють вручну, завдаючи ударів молотком від краю до центру. При цьому удари молотка повинні бути спрямованими ближче до центру, щоб матеріал в цьому місці більше розтягувався.

Випрямлений лист металу повинен лежати рівно і не деформуватися при невеликому згинанні вперед або назад. В якості основи використовується ідеально рівна правильна плита, яка не повинна зміщуватися при рихтуванні металу. Бажано, щоб габарити плити дозволяли розмістити на ній всю заготовку цілком – це полегшить вирівнювання і дозволить уникнути трудомістких маніпуляцій з матеріалом.

Хвилясті і деформовані листи металу і металеві профілі можна випрямляти на роликовій правильній машині. Протяжка через ролики, закріплені з певним зазором, дозволяє усунути більшість деформацій і отримати на виході максимально рівну заготовку. Ця ж методика може використовуватися і при вирівнюванні сталевих або алюмінієвих смуг.

Зверніть увагу!

Обробка методом нанесення ударів із застосуванням різних інструментів збільшує щільність матеріалу, одночасно збільшуючи його твердість і відповідно – підвищуючи крихкість. Якщо згодом ці деталі доведеться зігнути, це може привести до тріщин або надломити, тому роботи потрібно виконувати з обережністю.