Valcovanie za tepla aj valcovanie za studena sú procesy na tvarovanie oceľových plechov alebo profilov a majú významný vplyv na štruktúru a vlastnosti ocele.
Pri valcovaní ocele sa používa hlavne valcovanie za tepla, zatiaľ čo valcovanie za studena sa zvyčajne používa len na výrobu malých{0}}oceľových a tenkých plechov a iných oceľových materiálov vyžadujúcich presné rozmery.
I. Valcovanie za tepla
Podľa definície sa oceľové ingoty alebo predvalky ťažko deformujú pri izbovej teplote a nie je ľahké ich spracovať. Na valcovanie sa vo všeobecnosti zahrievajú na 1100-1250 stupňov; tento proces valcovania sa nazýva valcovanie za tepla.
Konečná teplota valcovania za tepla je zvyčajne 800-900 stupňov , po ktorej sa zvyčajne ochladí na vzduchu. Preto je stav valcovaný za tepla ekvivalentný normalizačnému spracovaniu.
Väčšina oceľových materiálov sa valcuje metódou valcovania za tepla. Oceľ dodávaná v stave valcovanom za tepla-má na svojom povrchu vrstvu oxidov železa v dôsledku vysokej teploty, čím poskytuje určitý stupeň odolnosti proti korózii a umožňuje skladovanie vonku.
Táto vrstva oxidov železa však tiež robí povrch ocele valcovanej za tepla-drsným a rozmery značne kolíšu. Preto sa oceľ vyžadujúca hladký povrch, presné rozmery a dobré mechanické vlastnosti musí vyrábať valcovaním za studena s použitím za tepla -valcovaných polotovarov- alebo hotových výrobkov ako surovín.
Výhody:
Vysoká rýchlosť tvarovania, vysoký výkon a žiadne poškodenie povlaku. Môže byť vyrobený do rôznych tvarov prierezu-, aby vyhovoval potrebám rôznych aplikácií; valcovanie za studena môže spôsobiť výraznú plastickú deformáciu ocele, čím sa zvýši medza klzu ocele.
Nevýhody:
1. Hoci počas procesu tvárnenia nedochádza k žiadnemu horúcemu plastickému stláčaniu, v priereze stále existuje zvyškové napätie, ktoré nevyhnutne ovplyvňuje celkové a lokálne deformačné charakteristiky ocele;
2. Za studena-valcované oceľové profily sú vo všeobecnosti otvorené profily, výsledkom čoho je nízka tuhosť prierezu vo voľnom krute-. Sú náchylné na skrútenie pri ohybe a náchylné na ohybové-torzné vybočenie pri stlačení, čo má za následok nízku torznú odolnosť;
3. Oceľ valcovaná za studena- má menšiu hrúbku steny a v rohoch, kde sú dosky spojené, nedochádza k žiadnemu zhrubnutiu, čo má za následok slabú odolnosť voči lokalizovanému sústredenému zaťaženiu.
II. Valcovanie za studena
Valcovanie za studena sa vzťahuje na metódu valcovania, ktorá využíva tlak valcov na stlačenie ocele pri izbovej teplote, čím sa mení tvar ocele. Hoci proces spracovania spôsobuje aj zahrievanie oceľového plechu, stále sa to nazýva valcovanie za studena. Presnejšie povedané, valcovanie za studena využíva ako surovinu oceľové zvitky valcované za tepla-. Po morení, aby sa odstránil vodný kameň, sa podrobí tlakovému spracovaniu, výsledkom čoho je hotový výrobok nazývaný zvitok valcovaný za studena-.
Oceľ valcovaná za studena-, ako sú pozinkované a farebne{1}}potiahnuté oceľové plechy, vo všeobecnosti vyžaduje žíhanie, takže má lepšiu plasticitu a ťažnosť a je široko používaná v automobilovom priemysle, domácich spotrebičoch a hardvéri. Plechy valcované za studena- majú určitý stupeň hladkosti povrchu a na dotyk sú relatívne hladké, najmä vďaka procesu morenia. Plechy valcované za tepla-vo všeobecnosti nespĺňajú požadovanú hladkosť povrchu, takže za tepla-valcované oceľové pásy musia byť valcované za studena-. Najtenší oceľový pás valcovaný za tepla-má vo všeobecnosti hrúbku 1,0 mm, zatiaľ čo pri valcovaní za studena možno dosiahnuť hrúbku 0,1 mm. Valcovanie za tepla sa valcuje nad teplotou kryštalizácie, zatiaľ čo valcovanie za studena sa valcuje pod teplotou kryštalizácie.
Valcovanie za studena mení tvar ocele kontinuálnou deformáciou za studena. Vytvrdzovanie za studena spôsobené týmto procesom zvyšuje pevnosť a tvrdosť zvitku valcovaného za studena- a zároveň znižuje jeho húževnatosť a ťažnosť.
V prípade konečných{0}}aplikácií valcovanie za studena zhoršuje lisovacie vlastnosti, vďaka čomu je produkt vhodný pre diely s jednoduchou deformáciou.
Výhody:
Môže zničiť štruktúru odlievania oceľového ingotu, zjemniť zrnitosť ocele a odstrániť mikroštrukturálne defekty, čím sa oceľová štruktúra zahustí a zlepší sa jej mechanické vlastnosti. Toto zlepšenie sa prejavuje hlavne v smere valcovania, takže oceľ už nie je do určitej miery izotropná; bubliny, praskliny a pórovitosť vznikajúce počas odlievania môžu byť tiež zvarené pri vysokej teplote a tlaku.
Nevýhody:
1. Po valcovaní za tepla sa ne-kovové inklúzie (hlavne sulfidy a oxidy, ako aj kremičitany) vo vnútri ocele lisujú do tenkých plechov, čo vedie k delaminácii. Delaminácia výrazne zhoršuje ťahové vlastnosti ocele v smere hrúbky a môže spôsobiť roztrhnutie medzivrstvy počas zmršťovania zvaru. Lokálne napätie vyvolané zmršťovaním zvaru často dosahuje niekoľkonásobok predĺženia medze klzu, ktoré je oveľa väčšie ako napätie spôsobené zaťažením;
2. Zvyškové napätie spôsobené nerovnomerným chladením. Zvyškový stres je vnútorný stres, ktorý sa vyrovná -bez vonkajšej sily. Všetky za tepla-valcované oceľové profily rôznych prierezov-majú tento typ zvyškového napätia. Vo všeobecnosti platí, že čím väčšia je veľkosť prierezu ocele, tým väčšie je zvyškové napätie. Zvyškové napätie, aj keď sa vyrovná-, má stále určitý vplyv na výkon oceľových komponentov pri vonkajších silách. Napríklad môže mať nepriaznivé účinky na deformáciu, stabilitu a odolnosť proti únave.
III. Zhrnutie:
Hlavným rozdielom medzi valcovaním za studena a valcovaním za tepla je teplota procesu valcovania. „Studená“ označuje izbovú teplotu a „horúcu“ označuje vysokú teplotu.
Z metalurgického hľadiska by sa mala hranica medzi valcovaním za studena a valcovaním za tepla rozlišovať podľa teploty rekryštalizácie. To znamená, že valcovanie pod teplotou rekryštalizácie je valcovanie za studena a valcovanie nad teplotou rekryštalizácie je valcovanie za tepla. Teplota rekryštalizácie ocele je 450-600 stupňov.
Hlavné rozdiely medzi oceľou valcovanou za tepla-a za studena-valcovanou sú:
1. Vzhľad a kvalita povrchu:
Keďže plechy -valcované za studena sa získavajú z plechov valcovaných za tepla- po procese valcovania za studena a valcovanie za studena zahŕňa aj určitú povrchovú úpravu, plechy valcované za studena- majú lepšiu kvalitu povrchu (napríklad drsnosť povrchu) ako plechy- valcované za tepla. Preto, ak sú vysoké požiadavky na kvalitu následného lakovania a povrchovej úpravy výrobku, vo všeobecnosti sa volia plechy valcované za studena-. Plechy valcované za tepla-ďalej delíme na morené a nemorené plechy. Morené plechy majú normálnu kovovú farbu v dôsledku morenia, ale keďže nie sú valcované za studena-, ich povrchová kvalita nie je taká vysoká ako pri plechoch{10}}valcovaných za studena. Nemorené plechy majú zvyčajne na povrchu vrstvu oxidu, ktorá pôsobí matne alebo má čiernu vrstvu oxidu železa. Zjednodušene povedané, vyzerajú ako vykúrené a ak sa skladujú v zlom prostredí, zvyčajne budú mať nejakú hrdzu.
2. Výkon: Vo všeobecnosti sa mechanické vlastnosti plechov valcovaných za tepla -a za studena- valcovaných v strojárskych aplikáciách považujú za rovnaké, hoci plechy valcované za studena- prechádzajú určitým pracovným spevnením počas procesu valcovania za studena (to však nevylučuje situácie, keď existujú prísne požiadavky na mechanické vlastnosti, v takom prípade je potrebné s nimi zaobchádzať inak). Plechy valcované za studena- majú zvyčajne o niečo vyššiu medzu klzu a tvrdosť povrchu ako plechy-valcované za tepla. Konkrétne hodnoty závisia od stupňa žíhania plechu valcovaného za studena-. Bez ohľadu na proces žíhania je však pevnosť plechov valcovaných za studena -vyššia ako pevnosť plechov{11}}valcovaných za tepla.
3. Výkon pri tvárnení: Keďže výkon plechov valcovaných za studena-a za tepla-valcovaných je v zásade podobný, faktory ovplyvňujúce výkon pri tvárnení závisia od rozdielov v kvalite povrchu. Pretože kvalita povrchu za studena-valcovaných plechov je vo všeobecnosti lepšia, pre oceľové plechy z rovnakého materiálu, za studena{5}}valcované plechy majú lepší výkon pri tvárnení ako za tepla-valcované plechy.
