Valcovanie (tvárnenie)

Valcovanie je tvárnenie materiálu medzi dvoma valcami alebo kladkami otáčajúcimi sa proti sebe.^[1] Valcovanie patrí medzi technológie tvárnenia a rozdeľuje sa na ďalšie charakteristické operácie. Pri valcovaní sa prierez materiálu zmenšuje, prípadne tvaruje a materiál sa predlžuje.Valcuje sa zvyčajne za tepla. Výsledný výrobok – výtvarok sa nazýva vývalok.

Valcovanie sa podľa STN 22 6001 rozdeľuje na nasledovné operácie:^[2]

• Pozdĺžne valcovanie – osi polotovaru a valcov sú navzájom kolmé. Cieľom operácie je zmenšenie hrúbky polotovaru.
• Pozdĺžne tvarové valcovanie:
  • plynulé – priečny prierez vývalku je určený tvarom valca (kalibru), tento prierez sa po dĺžke vývalku nemení.
  • prerušované – valec/valce sú tvarované iba na časti obvodu, polotovar je tvárnený iba v dĺžke zodpovedajúcej obvodu tvarovanej časti valcov.
  • periodické – tvarom valca/valcov sa vytvára opakujúci sa tvar výrobku.
• Pozdĺžne tvarové valcovanie – osi valcov a polotovaru sú rovnobežné. Tvarové valce vytvárajú axiálnu silu, ktorou je materiál tvárnený v smere jeho osi.
• Kosé valcovanie – osi valcov a polotvaru sú mimobežné:
  • dierovanie kosým valcovaním – účinkom valcovania za súčasnej pomoci dierovacie tŕňa sa v osi vývalku vytvára a tvaruje dutina.
  • kosé periodické valcovanie – tvar vývalku určuje skrutkovicový kaliber na obvode valcov.
• Rozvalcovanie – dierovaný polotovar sa rozvalcuje pomocou prítlačného valca na požadovaný priemer.
• Vrúbkovanie – vytváranie rýh na povrchu rotačného vývalku.
• Valcovanie závitov – pomocou závitových tvarových valcov sa vytvorí na vývalku závit.

Základným nástrojom pre valcovanie sú valce, prípadne kladky ak je šírka valca menšia ako jeho dĺžka. Valce môžu byť hladké alebo tvarované:

• Hladké valce sú väčšinou rovnobežné, pre špeciálne operácie výroby bezšvových rúrok majú súdkovitý tvar (Mannesmanov spôsob) alebo tvar tupých kužeľovitých kotúčov (Stiefelov spôsob).
• Tvarované valce sa nazývajú aj kalibrované a tvar vytvorený na obvode valca sa nazýva kaliber. Kaliber môže byť vytvorený na povrchu valca rotačne symetricky, v skrutkovici alebo ako rotačne nesymetrický tvar (valce pútnickej stolice).

Valce sú pomocou čapov uložené v ložiskách stojana a tento celok vytvára valcovacou stolicu. Podľa počtu valcov sa stolice rozdeľujú nasledovne:^[1]

• Dvojvalcová stolica – duo: Valce sa otáčajú trvalo v rovnakom smere oproti sebe. Materiál prejde pomedzi valce z jedného stola na druhý, následne sa stoly nadvihnú a materiál sa pomocou rotácie horného valca, presunie späť na prvý stôl. Stoly sa spustia do pracovnej pozície, rozostup valcov sa zmenší a materiál prejde valcami znova. Postup sa opakuje, až kým sa nedosiahne požadovaný tvar vývalku. Nevýhodou je dlhší čas valcovania a väčšie ochladenie materiálu počas jeho presunu do východiskovej pozície.
• Vratná dvojvalcová stolica: Valce umožňujú zmenu zmyslu otáčania. Materiál prejde pomedzi valce z jedného stola na druhý.Rozostup valcov sa zmenší zmení sa zmysel ich otáčania a materiál prejde valcami znova v opačnom smere. Postup sa opakuje, až kým sa nedosiahne požadovaný tvar vývalku.
• Trojvalcová stolica – trio: Krajné valce sa otáčajú v rovnakom zmysle a stredný valec v opačnom. Stredný valec má rovnakú alebo o tretinu menšiu veľkosť ako krajné. Takáto stolica umožňuje prechod materiálu oboma smermi bez potreby zmeny zmyslu otáčania valcov.
• Univerzálna stolica: Je tvorená dvoma pármi valcov vo vodorovnom aj horizontálnom smere.

Viacero valcovacích stolíc usporiadaných za sebou alebo vedľa seba vytvára valcovaciu trať, ktorá sa nazýva aj poradie. Valcovacie trate sa podľa veľkosti predvalkov a vývalkov nazývajú. ťažké, hrubé, stredné a jemné.

Valcovaním sa vyrába:

• Tvarový materiál ako napríklad tyčová oceľ, tvarová oceľ, železničný materiál.
• Drôty s priemerom 5 mm a väčším.
• Plechy, pričom tenšie plechy sa valcujú tak, že sa prekladajú a valcuje sa viacero plechov uložených na sebe naraz.
• Bezšvové rúrky.