Walcowanie blach na zimno i na gorąco - na czym polegają te popularne metody obróbki metali?

| Technika

W Polsce istnieje wiele firm świadczących usługi z zakresu ogólnych procesów technologicznych, mających na celu zmianę kształtów, wymiarów lub właściwości fizycznych i chemicznych metali. Ze względu na specyfikacje, pożądany efekt i właściwości metalu, możemy wyróżnić obróbkę mechaniczną skrawaniem, plastyczną, cieplną, chemiczną oraz cieplno-chemiczną.

Walcowanie blach na zimno i na gorąco - na czym polegają te popularne metody obróbki metali?

Jedną z najpopularniejszych metod obróbki metali w Polsce jest obróbka plastyczna, która polega na odkształceniach plastycznych, czyli walcowaniu blach. Obróbka plastyczna występuje w dwóch wariantach - zimnym oraz gorącym. Proces walcowania, poza oczywistą zmianą kształtu, powoduje również zmianę struktury metalu lub jego stopu.

Gdy walcowanie blachy przeprowadza się w temperaturze wysokiej, dochodzi do rekrystalizacji materiału, a nacisk potrzebny do jego odkształcenia jest relatywnie mały. Podczas tego procesu powstają głównie płaskie produkty, np. grube blachy. Walcowanie na zimno z kolei służy do wyrobu elementów płaskich i cienkich, taśm, folii, oraz rur i prętów o niewielkich średnicach, takich, w których znaczenie ma duża dokładność wymiarowo-kształtowa, a oprócz niej istotna jest również podwyższona wytrzymałość i gładka powierzchnia.

Przy walcowaniu blach metodą obróbki termicznej, możemy wyszczególnić dwie najpopularniejsze:

  • walcowanie na gorąco,
  • walcowanie na zimno.

O walcowaniu blach na gorąco

Stal walcowana na gorąco jest poddawana obróbce na prasie w bardzo wysokich temperaturach, sięgających rzędu 1700°F. Dzięki temu blacha jest bardziej plastyczna, łatwa w formowaniu, a jej efektem są produkty łatwe w obróbce.

Do procesu, jakim jest walcowanie blach na gorąco, wykorzystywane są duże sztaby metalu, które zostają podgrzane i wysyłane do wstępnego przetworzenia. Tam blacha jest spłaszczana, utrzymywana w wysokiej temperaturze, a rozpalona do białości jest przepuszczana przez serię rolek dociskowych w celu uzyskania gotowych wymiarów. W przypadku blachy producenci wprawiają stal walcowaną w zwoje i pozostawiają ją do ostygnięcia. W przypadku innych form, takich jak pręty i płyty, materiały są dzielone na części. Po procesie obróbki cieplnej stal jest chłodzona, przez co objętość lekko się kurczy. Stosowanie tego procesu powoduje, że mamy mniejszą kontrolę nad finalnym kształtem blachy. W konsekwencji proces walcowania na gorąco jest wykorzystywany w przypadku zapotrzebowania na blachy, których drobiazgowe wymiary nie są tak kluczowe - na przykład w torach kolejowych czy projektach budowlanych.

Cechy blachy walcowanej na gorąco:

  • wyskalowane powierzchnie,
  • lekko zaokrąglone krawędzie,
  • nieznaczne zniekształcenia w wyniku chłodzenia.

Zalety walcowania blach na gorąco:

  • niszczy organizację odlewniczą wlewków stalowych,
  • udoskonala ziarno stali i eliminuje wady mikrostruktury,
  • sprawia, że struktura stalowa jest gęsta i mechanicznie ulepszona.

Wady walcowania blach na gorąco:

  • niemetaliczne wtrącenia w stali są wciskane w cienkie plasterki i nakładają się,
  • stal pogarsza się wzdłuż kierunku grubości,
  • występują spore odkształcenia w procesie stygnięcia stali,
  • nierównomierne chłodzenie, czego konsekwencją są deformacje, niestabilność, zmęczenie materiału.

Na czym polega walcowanie blach na zimno?

Walcowanie blach na zimno to właściwie walcowanie na gorąco z dodatkową obróbką termiczną. Proces technologiczny zaczyna się tak, jak w przypadku walcowania na gorąco, jednak później blacha poddawana obróbce jest dodatkowo zwijana tak, aby uzyskać dokładniejsze wymiary i lepszą jakość powierzchni.

Biorąc pod uwagę aspekty techniczne, walcowane na zimno dotyczy tylko metalu, który ulega kompresji między rolkami. Natomiast pozostałe formy jak pręty czy rury są rysowane, a nie walcowane. Tak więc walcowane na gorąco pręty i rury, już po schłodzeniu, są przetwarzane na tak zwane rury i pręty wykończone na zimno.

Cechy blachy walcowanej na zimno:

  • gładsze, bardziej wykończone powierzchnie,
  • większa precyzja i dokładność wykonania,
  • dobrze zdefiniowane krawędzie i rogi,
  • większa koncentryczna jednolitość i prostoliniowość.

Zalety walcowania na zimno:

  • szybkość formowania,
  • większa wytrzymałość,
  • wysoka wydajność i brak uszkodzeń powłoki,
  • możliwość wykonania z uwzględnieniem różnych form przekroju,
  • wyższa granica plastyczności stali.

Wady walcowania na zimno:

  • mniejsza grubość blachy,
  • zmiana właściwości mechanicznych blachy,
  • większe zużycie energii podczas produkcji.

Skuteczne walcowanie zapewniają odpowiednie walcarki

Niezbędnym elementem przeprowadzania plastycznej obróbki metali są walcarki umożliwiające przeprowadzanie procesów, w których materiał obrabiany podlega zgnieceniu. Maszyny są łączone w kompleksowe zespoły walcownicze, które składają się z silnika, klatki walcowniczej oraz mechanizmu przekazującego moc silnika na walec.

Najpopularniejsze rodzaje walcarek to duo, trio, kwarto, walcarki o charakterze wielowalcowym. Aby zoptymalizować ich pracę, coraz więcej firm wykorzystuje w swoich procesach technologię CNC. Jest to system komputerowego sterowania urządzeniami numerycznymi, umożliwiający dokładne zaprogramowanie maszyn tak, aby wykonywana przez nie praca była precyzyjna i o wiele dokładniejsza. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie coraz mniejszych obiektów, które mogą być wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu.

Zastosowanie technologii CNC przyczyniło się do szybkiego rozwoju przemysłu, dzięki czemu możemy korzystać z takich produktów jak koła łańcuchowe, wałki, tuleje, śrubki, nakrętki i innego rodzaju akcesoria CNC. Znajdują one zastosowanie w coraz bardziej zaawansowanych i wielofunkcyjnych urządzeniach, z których na co dzień korzystamy lub będziemy korzystać w przyszłości.

Zobacz również