Walzen verstehen: Wie Walzwerkprozesse Metall formen

Walzen wird auf einem Walzwerk durchgeführt und kann in zwei Arten ausgeführt werden: Warm- und Kaltprozess. Das Walzwerk besteht aus zwei oder mehr Arbeitswalzen, Stützwalzen, Walzgestellen, Antriebsmotor, Schwungrad, Getriebe, Kupplung etc. Die Walzen können glatt oder gerillt sein, abhängig von der Form des gewalzten Produkts.

Heute betrachten wir die Funktionsweise des Walzens in der Metallverarbeitung und ihre verschiedenen Prozesse.

Funktionsprinzip des Walzprozesses:

Die Funktionsweise des Walzens ist recht interessant, erfordert aber einen geschickten Bediener. Der Prozess wird erreicht, indem Metall zwischen rotierenden Walzen in entgegengesetzter Richtung eingeklemmt wird. Der Spalt zwischen den Walzen ist kleiner als die Dicke des zu bearbeitenden Teils. Das Metall wird von den Walzen komprimiert, während es gleichzeitig durch die Reibung an den Walzenkontaktflächen nach vorne geschoben wird. Sobald das Werkstück die Walzen passiert hat, ist der Vorgang vollständig abgeschlossen. Das heißt, die Dicke des Werkstücks nimmt ab, während Länge und Breite zunehmen.

Der Zuwachs in der Breite ist unbedeutend und wird meist vernachlässigt. Die Zunahme der Länge wird als absoluter Längenzuwachs bezeichnet, während eine Zunahme der Breite als absoluter Breitenzuwachs bekannt ist. Die Abnahme der Dicke wird als Einzug bezeichnet.

Walzen in Walzwerken können glatt oder gerillt sein, abhängig von der Form des gewalzten Produkts. Metalle verändern ihre Form allmählich, sobald sie mit den zwei Walzen in Kontakt kommen.

Walzmaschinenprozesse:

Nachfolgend sind die Prozesse aufgeführt, die an einer Walzmaschine durchgeführt werden können:

Rundbiegen (Roll Bending):

Der Rundbiegprozess wird verwendet, um zylindrisch geformte Produkte aus Platten oder Stahlmetallen herzustellen.

Rollformprozess, Rundbiegen oder Plattenwalzoperation ist ideal für die Herstellung von Teilen mit großer Länge oder in großen Mengen. Es ist ein kontinuierlicher Biegeprozess, der durch Führen eines langen Metallstreifens durch einen aufeinanderfolgenden Satz von Walzen durchgeführt wird, die nur den inkrementellen Teil des Biegens unterstützen.

Flachwalzen (Flat Rolling):

Flachwalzen ist die grundlegendste Form des Walzens und bietet dem Start- und Endmaterial einen rechteckigen Querschnitt. Das Material wird zwischen zwei entgegengesetzt rotierenden Walzen geführt, und der Spalt zwischen den Walzen ist kleiner als die Dicke des Ausgangsmaterials. Dies verursacht Verformung, und die Verringerung der Materialdicke führt zur Streckung des Materials. Die während des Prozesses an der Grenzfläche zwischen Material und Walzen entstehende Reibung bewirkt, dass das Material hindurchgeschoben wird.

Ringwalzen (Ring Rolling):

Dieser Walzvorgang ist eine spezialisierte Art des Warmwalzens, die die Vergrößerung eines Ringdurchmessers unterstützt. Das Ausgangsmaterial ist ein dickwandiger Ring, und das Werkstück wird zwischen zwei Walzen platziert: einer inneren Leerlaufrille und einer angetriebenen Walze. Die angetriebene Walze drückt den Ring von außen. Bei diesem Walzprozess verringert sich die Wanddicke und der Durchmesser nimmt zu, während das Walzen erfolgt.

Der Ringwalzvorgang wird häufig für Eisenbahnräder, Lager, Getriebe, Raketen, Turbinen, Flugzeuge, Druckbehälter und Rohre durchgeführt. Dies liegt daran, dass die resultierende Kornstruktur umlaufend ist, was bessere mechanische Eigenschaften bietet.

Kontrolliertes Walzen (Controlled Rolling):

Kontrolliertes Walzen ist eine thermomechanische Verarbeitung, die kontrollierte Verformung und Wärmebehandlung integriert. Die Wärmebehandlung wird durch die Wärme erreicht, die das Werkstück über die Rekristallisationstemperatur bringt, was jede nachfolgende Wärmebehandlung überflüssig macht. Die verschiedenen Wärmebehandlungen umfassen die Erzeugung feinkörniger Strukturen; Kontrolle der Größe, Zähigkeit, Art und Verteilung verschiedener Umwandlungsprodukte wie Ferrit, Perlit, Austenit, Bainit und Martensit in Stahl. Sowie das Erzeugen von Ausscheidungshärtung und Zähigkeitskontrolle.

All dies wird durch Überwachung und Steuerung des gesamten Prozesses auf extrem hohem Niveau erreicht. Die Steuerung umfasst die Zusammensetzung und Struktur des Ausgangsmaterials, die Temperaturen der verschiedenen Stufen, Verformungsgrade und Abkühlbedingungen. Dieser Prozess spart Energie und bietet bessere mechanische Eigenschaften.

Schmiedewalzen (Forge Rolling):

Der Schmiedewalzprozess ist ein Längswalzverfahren, das die Reduzierung des Querschnitts eines erhitzten Stabs oder Blocks unterstützt. Dies wird erreicht, indem sie zwischen zwei gegeneinander rotierenden Walzensegmenten geführt werden. Der Prozess wird hauptsächlich durchgeführt, um eine optimierte Materialverteilung für nachfolgende Gesenkschmiedeprozesse bereitzustellen. Dies ermöglicht eine bessere Materialausnutzung, geringere Prozesskräfte sowie eine bessere Oberflächenqualität der Teile, die in Gesenkschmiedeprozessen erreicht werden können.

Eine weitere Option für schmiedbare Metalle ist das Schmiedewalzen, das hauptsächlich für langmaßstäbliche Blöcke durch gezielte Massenverteilung für Teile wie Pleuelstangen, Fahrzeugachsen, Kurbelwellen, Lenkköpfe verwendet wird.

Einige Merkmale des Schmiedewalzens:

• Hohe Produktivität und hohe Materialausnutzung
• Gute Oberflächenqualität der schmiedewalzenden Werkstücke
• Verlängerte Werkzeugstandzeit
• Kleine Werkzeuge und niedrige Werkzeugkosten
• Verbesserte mechanische Eigenschaften durch optimierten Faserverlauf im Vergleich zu rein gesenkgeschmiedeten Werkstücken

Das war es für diesen Artikel „Funktionsprinzip des Walzens und seine Prozesse“. Ich hoffe, das Wissen wurde vermittelt. Falls ja, kommentieren und teilen Sie.