Valcovanie za studena a valcovanie za tepla

Valcovanie za tepla je proces spracovania kovu, ktorý sa vyskytuje nad teplotou rekryštalizácie materiálu. Zrná po deformácii počas spracovania rekryštalizujú, čo zachováva rovnoosú mikroštruktúru a zabraňuje vytvrdzovaniu kovu za studena. Východiskovým materiálom sú zvyčajne veľké kusy kovu, ako sú polotovary odliatku, dosky, predvalky a predvalky. Ak výrobok pochádza z kontinuálneho liatia, výrobok sa zvyčajne privádza priamo do valcovne pri vhodnej teplote. Pre menšie výrobné rozsahy sa suroviny začínajú pri izbovej teplote a musia sa zahriať. Väčšie obrobky sa ohrievajú v prehrievacej peci poháňanej ropou, plynom alebo zemným plynom, zatiaľ čo menšie obrobky sa ohrievajú v elektrickej indukčnej peci. Keď sa surovina zahrieva v peci, musí sa monitorovať jej teplota, aby sa zabezpečilo, že teplota materiálu je nad teplotou rekryštalizácie kovového materiálu. Aby sa zabezpečil určitý bezpečnostný faktor, teplota ohrevu suroviny musí byť vyššia ako teplota rekryštalizácie; táto hodnota teploty je všeobecne o 50 stupňov až 100 stupňov vyššia ako teplota rekryštalizácie.

Kovy valcované za tepla majú vo všeobecnosti malú smerovosť vo svojich mechanických vlastnostiach a zvyškových napätiach spôsobených deformáciou. Avšak v niektorých prípadoch môžu nekovové inklúzie prepožičiavať určitú smerovosť a obrobky s hrúbkou menšou ako 20 mm majú zvyčajne určitú smerovosť. Okrem toho môže nerovnomerné chladenie vyvolať veľké zvyškové napätia, ktoré sa často vyskytujú v tvaroch s nerovnomernými prierezmi, ako sú I-nosníky. Na povrchu valcovaných výrobkov sú oxidové usadeniny, čo je oxid vznikajúci pri vysokej teplote. Vodný kameň sa zvyčajne odstraňuje morením alebo procesom čistenia povrchu. Rozmerové tolerancie na konečnom valcovanom výrobku sú zvyčajne 2 až 5 % celkových rozmerov.

Zdá sa, že mäkká oceľ valcovaná za tepla má širší rozsah obsahu uhlíka ako oceľ valcovaná za studena, čo sťažuje kováčom kontrolu kvality hotového výrobku. Aj v prípade podobných kovov sú náklady na výrobky valcované za tepla vo všeobecnosti nižšie ako náklady na výrobky valcované za studena.

Valcovanie za tepla sa používa hlavne na výrobu plechových dielov alebo výrobkov s jednoduchými profilmi, ako sú koľajnice. Medzi ďalšie typické použitia kovu valcovaného za tepla patria rámy nákladných automobilov, kolesá automobilov, potrubia a rúrky, ohrievače vody, poľnohospodárske zariadenia, remene, výlisky, skrine kompresorov, komponenty koľajových vozidiel, ráfiky kolies, architektonické kovové konštrukcie, železničné násypky, dvere, police, CD, zvodnice, spojkové lamely auta.

rolovací dizajn

Valcovacie stolice sa zvyčajne delia na hrubovanie, medzispracovanie a dokončovanie. V procese tvarového valcovania sa priemer počiatočného polotovaru (okrúhly alebo štvorcový), zvyčajne medzi 100-140 mm, nepretržite valcuje a deformuje, výsledkom čoho je hotový výrobok s menšou veľkosťou prierezu a geometriou. Počnúc daným polotovarom je možné prijať rôzne sekvencie na výrobu rôznych konečných produktov. Keďže je však každá valcovňa veľmi drahá (do 2 miliónov eur), typickou požiadavkou je zmluvné množstvo alebo valcovací priechod. Boli získané niektoré riešenia, vrátane empirických poznatkov, využitia simulácií digitálnych modelov a technológie umelej inteligencie. Lambiase a kol. použili model konečných prvkov (FE) na predpovedanie konečného tvaru valcovaného pásu prechádzajúceho cez okrúhly plochý valec. Jedným z hlavných problémov pri navrhovaní valcovne je zníženie počtu valcov; jedným z možných riešení na splnenie tejto požiadavky je rozdeliť priechod, čím sa zníži miera zmenšenia profilu každého priechodu zvýšením počtu valcov. Ďalším riešením na zníženie počtu prechodov nástrojom vo valcovacej stolici je použitie automatizovaného valcovacieho systému, ktorý navrhli Lambiase a Langella. Následne Lambiase ďalej vyvinula automatizačný systém založený na umelej inteligencii, konkrétne integrovaný systém, vrátane inferenčného motora založeného na genetických algoritmoch, znalostnej databázy založenej na umelých neurónových sieťach, trénovanej pomocou parametrického modelu konečných prvkov a optimalizácie a automatizácie valcovňa. dizajn.

Valcovanie za studena sa vykonáva pod teplotou rekryštalizácie kovu (zvyčajne pri izbovej teplote). Valcovanie za studena môže zvýšiť pevnosť materiálu až o 20% prostredníctvom vytvrdzovania. Zlepšuje tiež povrchovú úpravu a zachováva užšie tolerancie. Typicky za studena valcované produkty zahŕňajú plechy, pásy, tyče a prúty; tieto produkty sú zvyčajne menšie ako ich náprotivky valcované za tepla. Vzhľadom na malé rozmery obrobku a jeho väčšiu pevnosť v porovnaní s valcovaním za tepla je potrebné použiť klastrovú alebo vyššiu ako štvorvalcovú frézu. Pri valcovaní za studena sa hrúbka polotovaru pri valcovaní s jedným valcom znižuje menej ako pri valcovaní za tepla. Plechy a pásy valcované za studena sú dostupné v rôznych podmienkach: plne tvrdé, polotvrdé, štvrťtvrdé a vzhľadovo valcované. Plne tvrdé valcovanie znižuje hrúbku o 50 %, zatiaľ čo iné tvrdosti zmenšujú hrúbku o menej. Žíhanie ocele valcovanej za studena môže zvýšiť ťažnosť. Valcovanie za studena povrchovým prechodom môže dosiahnuť minimálne zníženie hrúbky: 0.5-1 %. Používa sa na výrobu hladkých povrchov, rovnomernej hrúbky a na zníženie javov medze klzu (zabránenie vzniku Ludersových pásov počas následného spracovania). Uzamyká dislokácie na povrchu, čím znižuje možnosť tvorby Lüdersových pásov. Aby sa predišlo vytvoreniu Lüdersových pásov, musí sa vo feritovej matrici zvýšiť hustota nepripnutých dislokácií. Používa sa tiež na rozbíjanie zjasňovačov v pozinkovanej oceli. Povrchové valcovanie za studena sa často používa po valcovaní za studena, pretože hotový výrobok musí mať dobrú ťažnosť. Iné tvary môžu byť valcované za studena, ak je prierez relatívne jednotný a priečne rozmery sú relatívne malé. Tvary valcované za studena vyžadujú sériu tvarovacích operácií, zvyčajne pozdĺž kótovacích čiar, deliacich čiar, hrubovania, polohrubovania a dokončovania. S hladšou, konzistentnejšou oceľou s nižším obsahom uhlíka sa ľahšie pracuje, ale ak s ňou manipuluje kováč, stojí aj viac surovín. Medzi typické použitia ocele valcovanej za studena patrí kovový nábytok, kancelárske stoly, kartotéky, stoly, stoličky, výfuky motocyklov, počítačové skrine a hardvér, domáce spotrebiče a komponenty, regály, svietidlá, pánty, olejové potrubia, oceľové bubny, kosačky na trávu, elektronické skrine, ohrievače vody, kovové nádoby, lopatky ventilátorov, panvice, montážne súpravy na stenu a strop a rôzne produkty súvisiace so stavbou.