завальцовка что это

Завальцовка — это технологическая операция пластической деформации кромки листового или тонкостенного изделия с образованием загиба (борта), «замка» или вальцованного шва, применяемая для соединения деталей без сварки, упрочнения края, герметизации и придания формы 🛠️. Процесс выполняется роликами, пуансонами или специальными клещами, в один или несколько проходов, на холоде или с подогревом. Завальцовка широко используется в жестяных изделиях, баночной таре, вентиляции, приборостроении, в корпусах подшипников и в тонкостенных трубных узлах.

Основные виды завальцовки и параметры

Разновидности выбирают по задаче: соединение, герметизация, усиление кромки, формование профиля. Ниже — типовые конфигурации, применяемые области и ключевые особенности.

Типы завальцовки и их характерные параметры

Тип операции	Область применения	Толщина материала	Оборудование/инструмент	Прочность/герметичность	Особенности
Одинарный вальцованный шов (180° борт)	Жестяные корпуса, кожухи, края крышек	0,2–1,5 мм	Ручные/станочные ролики, киянка, матрица	Средняя прочность, низкая герметичность	Усиливает кромку, снижает риск порезов
Двойной завальцованный шов	Тара, фильтродержатели, вентиляция	0,2–1,0 мм	Станки с парой роликов	Высокая прочность, средняя герметичность	Два прохода: предварительный загиб + дожим
Герметизирующий шов (с прокладкой)	Жестяные банки, аэрозоли, крышки	0,18–0,5 мм	Закаточные машины	Высокая герметичность	Используется уплотнительная лента/герметик
Отбортовка (фланцевание) кромки	Отверстия, штуцера, приборные панели	0,3–2,0 мм	Пуансон-матрица, вальцовочные головки	Усиление, без герметичности	Увеличивает жесткость отверстий и краев
Завальцовка подшипников/втулок	Машиностроение, электроинструмент	0,5–2,5 мм (обод)	Радиальная/орбитальная завальцовка	Высокая удерживающая способность	Точностная операция с контролем биения
Кромкозагиб с перекрытием (фальц)	Воздуховоды, кровельные элементы	0,5–1,0 мм	Фальцегибы, ручные шлицы, ролики	Достаточная прочность, герметичность средняя	Может дополнительно уплотняться мастикой
Вальцевание тонкостенных чаш	Корпуса приборов, кухонная посуда	0,3–1,0 мм	Профилирующие ролики	Прочность средняя	Улучшение эстетики и безопасности кромки
Комбинированная (завальцовка + клей)	Автокомпозиты, тонкие панели	0,3–1,2 мм	Прессы-склейщики, ролики	Высокая герметичность, демпфирование	Снижает требования к точности кромок

Физика процесса и ограничения

Завальцовка опирается на пластическую деформацию: кромка изгибается вокруг радиуса инструмента, волокна наружного слоя растягиваются, внутреннего — сжимаются. Важны три фактора: радиус гиба относительно толщины листа, местное упрочнение при деформации и проскальзывание материала по инструменту. Чрезмерно малый радиус повышает риск трещин и «апельсиновой корки», слишком большой — даёт слабый замок. Влияние направления прокатки не стоит недооценивать: при изгибе поперёк волокон риск трещинообразования ниже. Для чувствительных сплавов (например, 6xxx Al) иногда применяют подогрев для уменьшения пружинения.

Минимальный радиус изгиба обычно принимают не менее 1,0–1,5 толщины для алюминия и 1,5–2,0 толщины для углеродистой стали, если не предусмотрена термообработка или прерывистая калибровка.

Технологические параметры и подготовка

• Припуск на завальцовку рассчитывают по формуле гибочного припуска: BA = θ × (R + K × t), где θ — угол в радианах, R — внутренний радиус, t — толщина, K — коэффициент (обычно 0,33–0,5).
• Ширина полки (для 180° борта) — 3–6 толщин; для герметичных швов — до 7–8 толщин, в зависимости от стандарта.
• Шероховатость кромки — важный фактор: задиры инициируют трещины; кромку фаскообрабатывают, удаляют заусенцы.
• Смазка снижает усилия и риск задиров; для пищевой тары — только пищевые смазки.
• Скорость и число проходов: тонкие стали — 1–2 прохода, более жёсткие сплавы — 2–3 с промежуточным калиброванием.
• Совместимость покрытий: лак, цинк и краска не должны трескаться; выбирают радиусы и усилия под покрытие.

Если деталь имеет покрытие, радиус и давление роликов подбирают так, чтобы исключить микротрещины лака или цинка; при необходимости применяют подогрев и мягкие ролики.

Пошаговая схема выполнения

1. Разметка и резка заготовки с припуском на завальцовку и технологическими отгибами.
2. Подготовка кромки: снятие заусенцев, легкая притупка, очистка от масла и окалины.
3. Предварительный загиб на 30–60° ручным или станочным инструментом для выравнивания линии будущего шва.
4. Калибровочный проход роликами: доведение до 90–120°, с контролем равномерности ширины полки.
5. Финишная завальцовка до 180° или до требуемого профиля, с дозированным усилием.
6. Дожим/прокатывание для уплотнения и снятия пружинения; при герметизирующем шве — добавляют прокладку.
7. Контроль: визуальный осмотр, измерение ширины/высоты шва, при необходимости — испытание на герметичность.

Критично обеспечить постоянную ширину полки и повторяемый радиус по всей длине шва — это напрямую влияет на прочность и плотность соединения.

Оборудование и оснастка 🏭

Для единичных работ применяют ручные клещи, кромкогибы, киянки и наборы роликовых головок. Настольные завальцовочные станки позволяют точно дозировать усилие и радиус, имеют сменные ролики под разные профили. В серийном производстве используют автоматические закаточные машины (для тары), а также орбитальные и радиальные завальцовщики — они равномерно «раскатывают» кромку даже на сложных узлах, как, например, обода корпусов подшипников. В вентиляции и кровле распространены фальцегибы и ручные шлицевые приспособления для длинных прямолинейных швов. Для малых радиусов и трудноформуемых материалов применяют прогретые ролики или локальный индукционный подогрев.

Качество, дефекты и контроль

Базовые параметры качества: ширина и высота шва, равномерность, отсутствие трещин, складок и задиров, отсутствие зазоров (для герметичных замков), стабильность размера и биения (для узлов, работающих на вращение). Контроль включает визуально-измерительный контроль, проход щупом, тесты подкрашивающим пенетрантом, испытания давлением/вакуумом и разделительные пробы при разработке технологии.

• Складчатость: причина — лишний металл, большой припуск, недостаточный предварительный загиб; лечится калибровкой и уменьшением припуска.
• Задиры и трещины: слишком малый радиус, насечка на кромке, сухая прокатка; решение — увеличить R, улучшить чистоту кромки, применить смазку.
• Неполная завальцовка: недостаток усилия/проходов; добавляют дожим и корректируют профиль ролика.
• Перепрессовка: «пережатый» шов с разрушением покрытия и волнистостью; снижают давление, подбирают более мягкий ролик.
• Разностенность/биение (в оправах): корректируют соосность узла и профиль контактной дорожки ролика.

Безопасность и эргономика ⚠️

Острые кромки и сжатие в зоне роликов — основные риски. Используйте перчатки, очки и придерживайтесь безопасного зазора пальцев. При работе со станками обязателен исправный защитный кожух, кнопка аварийной остановки и фиксация детали. Шум и вибрации при серийной вальцовке требуют антифонов и контроля экспозиции. Если применяются герметики или клеи — обеспечьте локальную вытяжку и совместимость материалов с покрытием и содержимым (для тары). Обязательно исключайте контакт пищевой продукции с несоответствующими смазками.

Сравнение с альтернативными методами соединения

Со сваркой завальцовка конкурирует там, где важна минимальная термонагрузка, отсутствие окалины и сохранение покрытия. По сравнению с пайкой завальцовка быстрее и дешевле в серийном производстве, но герметичность часто уступает и требует прокладок. Заклёпки сопротивляются отслоению, однако требуют дополнительных деталей и могут создавать концентрацию напряжений; завальцовка распределяет напряжения по протяжённой линии. Резьбовые соединения обслуживаемы, но тяжелее и дороже. Клеевые узлы отличает хорошая герметичность и демпфирование, но они требуют подготовки поверхностей, выдержки и чувствительны к температуре.

Материалы и совместимость

Стали (оцинкованные, холоднокатаные), алюминиевые и магниевые сплавы, латунь и медь хорошо поддаются завальцовке при правильном выборе R/t и смазки. Нержавеющие стали требуют больших радиусов и усилий, возможно применение роликов с упрочнённой поверхностью. Для биметаллических и покрытых листов учитывают риск растрескивания покрытия и гальванической коррозии; по возможности создают барьер (краска, герметик). В пищевых и фармацевтических изделиях допускаются только сертифицированные смазки и прокладки. Полимерные листы и ламинаты завальцовывают с подогревом и ограниченными радиусами, чтобы избежать беления и трещин.

Практические советы 💡

• Делайте пробные образцы для подбора радиуса ролика и усилия — это быстрее, чем исправлять серию.
• Проверяйте направление прокатки: сгибайте поперёк волокон на критических участках.
• Следите за чистотой роликов — частицы абразива легко создают борозды и трещины.
• Для длинных швов используйте направляющие и калибраторы ширины полки.
• В герметичных узлах фиксируйте рецептуру и толщину прокладок, поддерживая стабильную высоту шва.

Расчётные ориентиры

Для 180° борта ориентируйтесь на ширину полки 4–6 t для стали и 3–5 t для мягких алюминиевых сплавов. Припуск рассчитывайте как BA = θ × (R + K × t), где θ = π для 180°, а K выбирают по справочникам (0,33 — мягкие сплавы, 0,5 — жёсткие). Для двойных швов суммируйте припуски отдельных этапов и учитывайте уплотнение материала. Проверяйте влияние пружинения — в ряде случаев целесообразно «перегибать» на 5–10° с последующим дожимом. Учитывайте, что фактическая плотность шва зависит от толщины, радиуса и давлений в точке контакта ролика; технологический допуск должен включать вариацию партии металла.

Области применения

В машиностроении завальцовка удерживает обоймы подшипников и формирует буртики на корпусах. В вентиляции и кровле — создаёт фальцевые швы для сборки и уплотнения воздуховодов и доборных элементов. В пищевой и аэрозольной таре — формирует герметичные закаточные замки с эластомерными прокладками. В приборостроении — упрочняет тонкие кромки, исключает порезы и улучшает внешний вид. В мебельной и бытовой технике — защищает отделочные кромки и снижает вибрации.

Частые вопросы (FAQ) ❓

Чем завальцовка отличается от развальцовки и фальцовки?

Завальцовка — это загиб кромки с формированием борта, «замка» или шва, чаще по линии края или отверстия. Развальцовка — расширение кромки, как правило, наружу, для образования фланца на трубах или отверстиях, часто под 37–45° или 90°. Фальцовка — разновидность замкового соединения листов с перекрывающимися кромками, часто применяемая в кровле и воздуховодах. В быту термины пересекаются, но в технологии различают цели: удержание и герметизация (завальцовка/фальц) против формирования опорной полки (развальцовка). В документации полезно придерживаться терминологии, принятой в конкретной отрасли, чтобы избежать путаницы. Некоторые операции комбинируют методы, например, фальц с последующим вальцеванием для уплотнения.

Можно ли «разобрать» завальцовку без повреждения детали?

Это зависит от типа шва и материала. Одинарный борт часто можно аккуратно развернуть, если материал пластичен и кромка не упрочнена чрезмерно; используют плоские лопатки, нагрев и мягкие накладки. Герметичные швы банок и двойные замки, как правило, рассчитаны на нерazборность — их вскрывают с разрушением части кромки или прокладки. В узлах с подшипниками обратная операция приводит к потерям точности и не рекомендуется. Если разборка критична, рассматривайте альтернативы: резьбовые кольца, защёлки, клеи обратимого действия. При разработке изделия заранее планируйте сервисопригодность и испытайте сценарии ремонта.

Как рассчитать припуск и выбрать радиус для новой детали?

Начните с материала и толщины: выберите минимальный радиус R не ниже 1,5 t для стали и 1,0–1,5 t для алюминия, затем скорректируйте по результатам проб. Рассчитайте гибочный припуск по формуле BA = θ × (R + K × t), приняв K из справочника или по данным поставщика материала. Для 180° борта θ = π, для 90° — π/2. Добавьте технологический запас на пружинение и калибровку (обычно 3–10% по ширине полки). Проведите 2–3 пробных образца с разными R и усилиями, измерьте ширину, высоту и плотность шва, оцените состояние покрытия. По результатам зафиксируйте карту режима и профиль ролика.

Чем завальцовка жестяных банок отличается от фальца воздуховодов?

Закатка банок — высокоточная операция с применением эластомерной прокладки, жёсткими допусками по высоте и ширине замка и обязательными испытаниями герметичности. Материал тонкий, скорость высокая, инструменты специализированные и строго профилированные. Фальц воздуховодов допускает больший разброс размеров, часто не требует прокладки, а герметизация достигается мастикой или лентами при монтаже. Условия эксплуатации также различаются: тара должна выдерживать давление и химическую инертность, а воздуховоды — циклические нагрузки и вибрации. Поэтому требования к смазкам, покрытиям и контролю качества у этих отраслей существенно отличаются, как и стандарты на швы.