Walcowanie na zimno i walcowanie na gorąco

Walcowanie na gorąco to proces obróbki metalu, który zachodzi powyżej temperatury rekrystalizacji materiału. Ziarna po odkształceniu podczas obróbki rekrystalizują, co utrzymuje równoosiową mikrostrukturę i zapobiega utwardzaniu się metalu na zimno. Materiałami wyjściowymi są zwykle duże kawałki metalu, takie jak półprodukty, płyty, kęsy i kęsy. Jeżeli produkt pochodzi z odlewania ciągłego, to najczęściej podawany jest bezpośrednio do walcarki w odpowiedniej temperaturze. W przypadku produkcji na mniejszą skalę surowce zaczynają się od temperatury pokojowej i muszą zostać podgrzane. Większe detale podgrzewane są w piecu wgłębnym opalanym olejem, gazem lub gazem ziemnym, mniejsze natomiast w elektrycznym piecu indukcyjnym. Gdy surowiec jest podgrzewany w piecu, należy monitorować jego temperaturę, aby upewnić się, że temperatura materiału jest wyższa od temperatury rekrystalizacji materiału metalowego. Aby zapewnić pewien współczynnik bezpieczeństwa, temperatura ogrzewania surowca musi być wyższa od temperatury rekrystalizacji; ta wartość temperatury jest zwykle o 50 do 100 stopni wyższa niż temperatura rekrystalizacji.

Metale walcowane na gorąco mają na ogół niewielką kierunkowość swoich właściwości mechanicznych i naprężeń szczątkowych spowodowanych odkształceniem. Jednakże w niektórych przypadkach wtrącenia niemetaliczne mogą nadawać pewną kierunkowość, a przedmioty obrabiane o grubości mniejszej niż 20 mm zwykle mają pewną kierunkowość. Ponadto nierównomierne chłodzenie może powodować duże naprężenia własne, które często występują w kształtach o niejednorodnych przekrojach poprzecznych, takich jak belki dwuteowe. Na powierzchni wyrobów walcowanych występuje kamień tlenkowy, będący tlenkiem powstającym w wysokiej temperaturze. Kamień jest zwykle usuwany poprzez trawienie lub procesy czyszczenia powierzchni. Tolerancje wymiarowe końcowego produktu walcowanego wynoszą zazwyczaj od 2 do 5% całkowitych wymiarów.

Wydaje się, że stal miękka walcowana na gorąco ma szerszy zakres zawartości węgla niż stal walcowana na zimno, co utrudnia kowalom kontrolę jakości gotowego produktu. Również w przypadku podobnych metali koszt wyrobów walcowanych na gorąco jest na ogół niższy niż wyrobów walcowanych na zimno.

Walcowanie na gorąco stosowane jest głównie do produkcji części z blachy lub wyrobów o prostych profilach, np. torów kolejowych. Inne typowe zastosowania metalu walcowanego na gorąco obejmują ramy ciężarówek, koła samochodowe, rury i rurki, podgrzewacze wody, sprzęt rolniczy, paski, wytłoczki, obudowy sprężarek, elementy taboru, felgi kół, metalowe konstrukcje architektoniczne, wagony samowyładowcze, drzwi, półki, Płyty CD, poręcze, tarcze sprzęgła samochodowe.

konstrukcja toczna

Walcarki dzieli się zazwyczaj na walcarki zgrubne, pośrednie i wykańczające. W procesie walcowania kształtowego średnica wyjściowego półfabrykatu (okrągłego lub kwadratowego), zwykle pomiędzy 100-140 mm, jest w sposób ciągły walcowana i odkształcana, w wyniku czego powstaje gotowy produkt o mniejszym rozmiarze przekroju poprzecznego i geometrii. Zaczynając od danego półfabrykatu, można przyjąć różne sekwencje w celu wytworzenia różnych produktów końcowych. Ponieważ jednak każda walcownia jest bardzo droga (do 2 milionów euro), typowym wymaganiem jest ilość kontraktowa lub walcowanie. Uzyskano pewne rozwiązania, m.in. wiedzę empiryczną, wykorzystanie symulacji modeli cyfrowych oraz technologię sztucznej inteligencji. Lambiase i in. wykorzystali model elementów skończonych (FE), aby przewidzieć ostateczny kształt walcowanej taśmy przechodzącej przez okrągłą płaską rolkę. Jednym z głównych problemów przy projektowaniu walcarki jest zmniejszenie liczby rolek; jednym z możliwych rozwiązań pozwalających spełnić ten wymóg jest podzielenie przejścia, zmniejszając stopień redukcji profilu każdego przejścia poprzez zwiększenie liczby rolek. Innym rozwiązaniem pozwalającym na zmniejszenie liczby przejść narzędzi w walcarce jest zastosowanie zautomatyzowanego systemu walcowania zaproponowanego przez Lambiase i Langella. Następnie Lambiase opracowało system automatyzacji oparty na sztucznej inteligencji, w szczególności system zintegrowany, obejmujący silnik wnioskowania oparty na algorytmach genetycznych, bazę wiedzy opartą na sztucznych sieciach neuronowych, trenowaną przy użyciu parametrycznego modelu elementów skończonych, oraz optymalizację i automatyzację walcownię. projekt.

Walcowanie na zimno przeprowadza się poniżej temperatury rekrystalizacji metalu (zwykle w temperaturze pokojowej). Walcowanie na zimno może zwiększyć wytrzymałość materiału nawet o 20% poprzez utwardzanie przez zgniot. Poprawia także wykończenie powierzchni i utrzymuje węższe tolerancje. Zazwyczaj produkty walcowane na zimno obejmują arkusze, paski, pręty i pręty; produkty te są zazwyczaj mniejsze niż ich odpowiedniki walcowane na gorąco. Ze względu na mały rozmiar obrabianego przedmiotu i jego większą wytrzymałość w porównaniu do walcowania na gorąco, konieczne jest zastosowanie młyna klastrowego lub wyższego niż czterowalcowy. Podczas walcowania na zimno grubość półwyrobu zmniejsza się w mniejszym stopniu przy walcowaniu pojedynczym wałkiem niż przy walcowaniu na gorąco. Arkusze i taśmy walcowane na zimno są dostępne w różnych stanach: całkowicie twarde, półtwarde, ćwierćtwarde i walcowane o wyglądzie. Całkowicie twarde walcowanie zmniejsza grubość o 50%, podczas gdy inne twardości zmniejszają grubość o mniej. Wyżarzanie stali walcowanej na zimno może zwiększyć ciągliwość. Walcowanie na zimno metodą wygładzania może spowodować minimalną redukcję grubości o: 0,5-1%. Służy do uzyskania gładkich powierzchni o jednolitej grubości i zmniejszenia zjawiska granicy plastyczności (zapobiegania tworzeniu się pasm Ludersa podczas późniejszej obróbki). Blokuje dyslokacje na powierzchni, ograniczając w ten sposób możliwość tworzenia się pasm Lüdersa. Aby uniknąć tworzenia się pasm Lüdersa, należy zwiększyć gęstość dyslokacji nieupiętych w osnowie ferrytowej. Służy również do rozbijania rozjaśniaczy w stali ocynkowanej. Walcowanie na zimno metodą Skin Pass jest często stosowane po walcowaniu na zimno, ponieważ gotowy produkt musi mieć dobrą ciągliwość. Inne kształty można walcować na zimno, jeśli przekrój poprzeczny jest stosunkowo jednolity, a wymiary poprzeczne są stosunkowo małe. Kształtowniki walcowane na zimno wymagają szeregu operacji kształtowania, zwykle wzdłuż linii wymiarowych, linii podziału, obróbki zgrubnej, półzgrubnej i wykańczającej. Gładsza, bardziej spójna stal o niższej zawartości węgla jest łatwiejsza w obróbce, ale jest również droższa w surowcach, jeśli jest obsługiwana przez kowala. Typowe zastosowania stali walcowanej na zimno obejmują meble metalowe, biurka, szafki na dokumenty, stoły, krzesła, rury wydechowe motocykli, szafki i sprzęt komputerowy, sprzęt gospodarstwa domowego i komponenty, półki, oprawy oświetleniowe, zawiasy, rury olejowe, bębny stalowe, kosiarki do trawy, szafy elektroniczne, podgrzewacze wody, pojemniki metalowe, łopatki wentylatorów, patelnie, zestawy do montażu na ścianie i suficie oraz różne produkty związane z budownictwem.