Rolling of Metals: Process and Principles (With Diagram)

Na het lezen van dit artikel zullen we leren over: - 1. Betekenis van Rolling 2. Rolling proces 3. Principes 4. Load en Power vereiste 5. Smering 6. Defecten.

Betekenis van Rolling:

Het proces van het vormen van metalen tot halffabrikaten of afgewerkte vormen door tussen walsen te gaan, wordt rollen genoemd. Rollen is het meest gebruikte metaalvormproces. Het wordt gebruikt om metalen ingots om te zetten in eenvoudige stambladen zoals bloemen, knuppels, platen, platen, stroken, stroken enz.

Bij het walsen wordt het metaal plastisch vervormd door het te voeren tussen rollen die in tegengestelde richting roteren. Het belangrijkste doel van rollen is om de dikte van het metaal te verminderen. Gewoonlijk is er een verwaarloosbare toename in breedte, zodat de afname in dikte resulteert in een toename in lengte.

Het walsproces wordt getoond in figuur 2.1:

Rollen wordt zowel warm als koud gedaan. Het is volbracht in walserijen. Een walserij is een complexe machine met twee of meer werkende rollen, ondersteunende rollen, rolsteunen, aandrijfmotor, reductiedrijfwerk, vliegwiel, koppelingsuitrusting enz.

Rollen kunnen effen of gegroefd zijn, afhankelijk van de vorm van het opgerolde product. Het metaal verandert geleidelijk van vorm in de periode waarin het in contact is met de twee rollen.

Het assortiment producten dat kan worden geproduceerd door te walsen is erg groot. Rollen is een meer economische vervormingsmethode dan smeden als metaal nodig is in lange lengten met een uniforme dwarsdoorsnede.

Het is een van de meest gebruikte metaalbewerkingsprocessen, vanwege de hogere productiviteit en lagere kosten. De gewoonlijk gewalste materialen zijn staal, koper, magnesium, aluminium en hun legeringen.

Rolling proces:

Het walsen heeft drie stappen om het product te voltooien zoals weergegeven in Afb. 2.2:

Fig. 2.2. Volgorde van bewerkingen die betrokken zijn bij de productie van gewalste producten.

(i) Primair rollen:

Primair rollen wordt gebruikt om metalen ingots om te zetten in eenvoudige stambladen zoals bloemen en platen. Dit proces verfijnt de structuur van gegoten ingots, verbetert de mechanische eigenschappen en elimineert de verborgen interne defecten.

(ii) Heet rollen:

Bloei en plakken verkregen door primair walsen, opnieuw omgezet in platen, vellen, staven en structuurvormen, door warmwalsen.

(iii) Koudwalsen:

Koudwalsen is meestal een afwerkingsproces waarbij producten gemaakt door warmwalsen een definitieve vorm krijgen. Deze processen zorgen voor een goede oppervlakteafwerking, nauwere dimensionale toleranties en verbeteren de mechanische sterkte van het materiaal.

Het staal dat we krijgen van re-smelten winkel of van staal fabrieken is meestal in de vorm van blokken. Ingots hebben een ruwweg vierkante doorsnede van 1, 5 x 1, 5 m en wegen in tonnen.

Deze gietblokken worden eerst verwarmd tot ongeveer 1200 ° C in dompelputten en vervolgens door rollen gevoerd om tussenvormen zoals bloemen te produceren. De bloemen worden gerold tot knuppels en de knuppels naar de gewenste secties zoals vlak, vierkant, zeshoekig, hoek, I, U, etc. Het bovengenoemde lid heeft de volgende afmetingen ongeveer.

Gegoten staven - 1, 5 mx 1, 5 m (rechthoekige doorsnede)

Bloeit - vierkant van 150 mm tot 400 mm.

Platen- Breedte: 500 tot 1800 mm (rechthoekige doorsnede) dikte: 50 tot 300 mm

Knuppels - 30 mm tot 150 mm in het vierkant. (Kleiner dan bloeit)

Platen - 6 mm of groter, 1200-1400 mm breed, 6000 mm lang.

Vellen - 0, 5 mm tot 5, 0 mm dikte

Strip- Breedte: 750 mm of minder. (Smalle plaat of plaat).

Fig. 2.3 toont de opeenvolgende stappen in de reductie van een knuppel (100 x 100 mm) tot een ronde staaf. De staaf wordt na elke passage 90 ° gedraaid.

Principes van Rolling:

Het rollen is een proces dat bestaat uit het passeren van het metaal door een opening tussen rollen die in tegengestelde richting draaien. Deze opening is kleiner dan de dikte van het werkstuk. Daarom comprimeren de rollen het metaal terwijl ze tegelijkertijd naar voren worden verschoven vanwege de wrijving op de rollen metaalinterfaces.

Wanneer het werkstuk volledig door de opening tussen de rollen gaat, wordt het als volledig bewerkt beschouwd. Als gevolg hiervan neemt de dikte van het werk af, terwijl de lengte en breedte ervan toenemen.

De toename in breedte is echter niet significant en wordt meestal verwaarloosd. De Fig. 2.4 toont de eenvoudige roloperatie van een plaat. De afname in dikte wordt tocht genoemd, terwijl de toename in lengte wordt aangeduid als absolute verlenging. De toename in breedte staat bekend als absolute spreiding.

Twee andere termen zijn de relatieve diepgang en de verlengingscoëfficiënt kan als volgt worden gegeven:

De bovenstaande vergelijking (3) laat zien dat de coëfficiënt van de verlenging evenredig is met de verhouding van de uiteindelijke tot de oorspronkelijke dwarsdoorsnede van het werk. Vergelijking (2) laat ook zien dat de verlengingscoëfficiënt evenredig is aan de verhouding van de uiteindelijke oorspronkelijke lengte van het werk.

Fig. 2.5 toont de vervormingszone, de spanningstoestand, de contacthoek tijdens het walsen. Het metaal is vervormd in het gearceerde gebied, de zogenaamde vervormingszone. Het metaal ondergaat geen vervorming voor en na de vervormingszone.

Het is ook te zien dat het metaal dat deformatie ondergaat in contact is met elk van de rollen langs de boog AB. De boog-AB wordt de contactboog genoemd. De bijbehorende hoek (α) wordt de contacthoek of de hoek van de beet genoemd.

Uit de geometrie van de tekening en door eenvoudige trigonometrie toe te passen, kan de hoek van de beet worden gegeven als:

De bovenstaande vergelijking (4) geeft de relatie tussen de geometrieparameters van het walsproces, de hoek van de beet, de diepgang en de radius van de rollen.

Om ervoor te zorgen dat het metaal door wrijving wordt verschoven, moet de contacthoek (α) kleiner zijn dan de hoek van wrijving (β), waarbij tan β = μ (de wrijvingscoëfficiënt tussen walsoppervlak en metaal).

De maximaal toegestane waarde van contacthoek (α) hangt af van andere factoren, zoals:

(i) Materiaal van de rollen.

(ii) Materiaal van het gerolde werk.

(iii) Roltemperatuur.

(iv) Snelheid van rollen, etc.

Tabel geeft de aanbevolen maximale hoek van bite (α) aan voor verschillende walsprocessen:

Laad- en stroomvereisten voor rollen:

De vervormingszone, de spanningstoestand en de contacthoek bij het rollen worden getoond in Fig. 2.4 (eenvoudig rollen van een plaat). Het belangrijkste spanningssysteem geproduceerd in de vervormingszone is drie-assige compressie. De maximale of hoofdspanning werkt normaal in de richting van het rollen.

Het vervormde metaal oefent een gelijke en tegenovergestelde kracht uit op elk van de rollen om te voldoen aan de evenwichtscondities.

Daarom is deze kracht die normaal is voor de richting van het walsen een belangrijke factor die wordt overwogen voor het ontwerpen van de rollen en het molenlichaam. Deze kracht (F) is ook belangrijk bij het bepalen van het energieverbruik in een walsproces.

Helaas is de exacte bepaling van de rolbelasting en het energieverbruik een typische taak en vereist een goede kennis van de theorie van plasticiteit en calculus.

Niettemin kan een eerste benadering van de rolbelasting worden gegeven door de volgende vergelijking:

Deze vergelijking (2) verwaarloost de wrijving op het raakvlak en geeft daarom een lagere schatting van de walsbelasting.

Op basis van de experimenten wordt een vermenigvuldigingsfactor van 1, 2 gebruikt in aangepaste vergelijking, om te overwegen wrijvingen zijn:

Ook kan het energieverbruik tijdens het walsen niet eenvoudig worden verkregen; echter, een ruwe schatting, (in lage frictie overweging) wordt gegeven door:

De verschillende methoden voor het verminderen van de scheidingskracht (F) zijn de volgende:

(a) Kleinere roldiameter (die contactoppervlak vermindert).

(b) Lagere wrijving.

(d) Neem een kleine 'hoek van beet' (waardoor contactoppervlak wordt verkleind).

Smeren in het rolproces:

Smeren wordt gebruikt in het walsproces om de wrijving tussen rollen en te walsen metaal te verminderen. Wrijving speelt een zeer belangrijke en nuttige rol bij het walsen.

In feite is het verantwoordelijk voor het verschuiven van het werk tussen de rollen en zou daarom niet onder een geschikt niveau moeten worden geëlimineerd of verminderd. Dit is een belangrijke overweging bij het kiezen van een smeermiddel voor een walsproces.

Bij het koud walsen van staal worden vloeibare smeermiddelen met een lage viscositeit gebruikt, paraffine is geschikt voor non-ferro materialen zoals aluminium, koper en zijn legeringen om vlekken tijdens het daaropvolgende warmtebehandelingsproces te voorkomen, terwijl heet walsen vaak wordt uitgevoerd zonder smeermiddelen maar met een stroom water om stoom te genereren en de gevormde schubben te verbreken, worden gebruikt. Soms wordt een emulsie van grafietvet als smeermiddel gebruikt.

Defecten in gerolde producten:

Een aantal defecten in de opgerolde producten treedt op tijdens het walsen. Een bepaald defect wordt meestal bereikt met een bepaald proces en komt niet voor in andere processen.

Enkele van de voorkomende gebreken in gewalste producten worden hieronder weergegeven:

(i) Edge Cracking:

Kraken aan de rand treedt meestal op in gerolde gietelingen, platen of platen. Dit komt door beperkte ductiliteit van het werkmetaal of ongelijke vervorming, vooral aan de randen.

(ii) Plooien:

Plooien zijn meestal een defect bij het rollen van platen. Dit wordt veroorzaakt als de verlaging per pas te klein is.

(iii) Alligatoring:

Alligatoring is het defect, treedt meestal op bij het rollen van platen (in het bijzonder aluminium en legeringen). Bij dit defect splitst het werkstuk langs een horizontaal vlak bij de uitgang, met de boven- en onderkant. Dit defect treedt altijd op als de verhouding van de plaatdikte tot de lengte van het contact binnen het bereik van 1, 4 tot 1, 65 valt. Fig. 2.15. Toont het defect van Alligatoring.