Прокатка шаров

Прокатка шаров: и наука, и искусство

Представьте, что вы держите в руках идеально круглый металлический шар. Этот совершенный объект создан при помощи особого производственного процесса - прокатки. За прокаткой шаров скрывается сложная технология, объединяющая инженерные расчеты и производственные этапы. А ее практическая часть связана с такой операцией, как обработка металла давлением.

Суть прокатки заключается в последовательном обжатии заготовки между вращающимися валками специальных станов. При этом объект постепенно принимает сферическую форму. Прокатке подвергаются заготовки из разных металлов и сплавов: стали, чугуна, латуни, бронзы, алюминия и других. Получаемые шары имеют высокую точность формы и размеров. Их диаметр может начинаться с миллиметров и заканчиваться метрами.

История прокатки шаров

прокатка шаров из нержавеющей стали с последующей полировкой

Производство металлических шаров этим способом насчитывает уже более 200 лет. Первый патент на технологию, правда, очень отдаленно напоминающую современную, был получен в Англии в 1808 году. А в 1829-м в этой стране заработал первый специализированный шаропрокатный стан.

Изначально для прокатки использовалась технология вальцевания шаров между двумя вращающимися цилиндрическими валками. Но такая схема позволяла получать продукцию невысокого качества. Переломным моментом стало изобретение в 1874 году трехвалковых станов, где шар деформировался одновременно с трех сторон коническими валками. Это позволило значительно повысить точность операции.

В дальнейшем станы совершенствовались. Стала применяться автоматизация процесса, в шаропрокатном стане появились клети, которые детализировали процесс. К концу XX века были достигнуты высочайшие стандарты качества. Сегодня в производство внедрены компьютерное моделирование и лазерный контроль, которые вывели эту технологию на новый уровень.

Особенности оборудования

Современные станы состоят из нескольких клетей, каждая из которых выполняет определенную операцию. Первая осуществляет осадку заготовки, придает ей приблизительно сферическую форму. Вторая, с валками конической формы, производит “превращение” заготовки в шар. Далее за работу берутся калибровочные клети, валки которых имеют специальный профиль, обеспечивающий высокую точность формы шара. Завершает процесс чистовая клеть, ответственная за качество поверхности.

Все эти элементы оснащены мощными приводами для вращения валков с большими усилиями. Да и в целом конструкция стана рассчитана на высокие нагрузки в процессе деформации металла.

С какими металлами работают шаропрокатные станы?

стан горячей прокатки шаров работает в непрерывном режиме

Заказать металлические шары можно практически из любых материалов, вплоть до титана. Но в зависимости от материалов свойства и сферы применения изделий могут отличаться.

Конструкционные стали выбирают для изготовления подшипниковых и прочих шаров, работающих в условиях высоких нагрузок. Здесь хорошо зарекомендовала себя шарикоподшипниковая сталь ШХ15. Инструментальные и быстрорежущие стали применяются для шаров, используемых в качестве деталей режущего инструмента. Комплектующие из таких сталей отличаются высокой износостойкостью. Нержавейку используют там, где нужна стойкость к коррозии: например, при производстве химического оборудования или в судостроении.

Из медных сплавов - латуни и бронзы - делают декоративные шары, а также элементы трубопроводной арматуры. Алюминиевые сплавы обладают малым весом, поэтому на хорошем счету в авиации. Прокатка шаров из титановых и никелевых сплавов востребована в аэрокосмической и химической промышленности.

Требования к производству металлических шаров

При оценке качества металлических шаров учитываются несколько параметров:

• точность контура. Отклонение от идеальной сферической формы должно быть минимальным, так как от этого зависит работоспособность шаров;
• шероховатость поверхности. Чем меньше на ней неровностей, тем выше качество. Шероховатость влияет на трение, износ, усталостную прочность;
• плотность металла. Прокатанные шары должны иметь высокую плотность, в их структуре не должно быть раковин и пор. Это обеспечивает прочность и долговечность изделий;
• твердость. Для шаров важна оптимальная твердость металла, обеспечивающая износостойкость;
• гладкость, чистота, внешний вид - имеют значение для всех шарообразных деталей, но в особенности для декоративных шаров.

Современные шаропрокатные станы позволяют получать шары с высочайшим качеством по всем этим параметрам.

Преимущества прокатки шаров по сравнению с другими технологиями

В промышленности есть и другие способы производства металлических шаров. При литье в кокиль расплавленный металл заливается в полусферические формы, после его застывания получаются отливки. Но эта методика оправдана в изготовлении крупных шаров.

При механической обработке шар вытачивают из цилиндрической заготовки на токарном станке и доводят до совершенства на фрезерном, но это долго, трудоемко и дорого. При электроэрозионной обработке шар формируется искровым разрядом, играющим роль “токаря”. Но это еще более сложный и дорогостоящий процесс.

Заказать металлические шары, выпущенные по технологии прокатки, намного выгоднее. От перечисленных способов она отличается:

• высокой производительностью процесса, возможностью организовать массовый выпуск;
• отличной точностью размеров и формы шаров, стабильным качеством;
• безупречными механическими свойствами изделий за счет их деформационного упрочнения;
• относительной простотой и низкой стоимостью оборудования по сравнению с другими станками;
• экономичностью процесса по сравнению с механической обработкой и литьем;
• экологичностью, отсутствием вредных выбросов в отличие от литейного производства.

Прокатка шаров: точность и изящество

прокатка шаров - мастерство, помноженное на современные технологии

Прокатка шаров объединяет в себе две, казалось бы, несовместимые вещи. С одной стороны, это сложный технологический процесс, требующий глубоких инженерных знаний. При выпуске каждой новой продукции необходимы точный расчет параметров деформации и математическое моделирование. В работе задействованы достижения металлургии, машиностроения, приборостроения.

С другой стороны, за этой наукой стоит настоящее искусство: чувство формы и умение восхищаться ею. Ведь прокатка создает из обычного куска металла “само совершенство”: геометрически правильную форму. Поэтому производство металлических шаров по праву можно назвать уникальным сплавом “физики и лирики” в обработке металлов.

Специалисты наших предприятий постигли это мастерство и готовы поделиться с вами результатами своей работы. Поручите им заказ - и вы убедитесь в их профессионализме!