Rolling of Metals: Process og principper (med diagram)

Efter at have læst denne artikel vil vi lære om: - 1. Betydning af rulning 2. Rolling-processen 3. Principer 4. Belastnings- og effektkrav 5. Smøring 6. Mangler.

Betydning af rulning:

Processen med at forme metaller til halvfabrikata eller færdige former ved at passere mellem rullerne kaldes rullende. Rolling er den mest udbredte metaldannelsesproces. Det er ansat til at omdanne metalstænger til simple lagermedlemmer som blomstrer, billets, plader, plader, plader, strimler osv.

Ved rullning deformeres metallet plastisk ved at passere det mellem rullerne roterende i modsat retning. Hovedformålet med rulning er at formindske metalets tykkelse. Normalt er der ubetydelig stigning i bredden, således at faldet i tykkelsen resulterer i en stigning i længden.

Valseprocessen er vist i figur 2.1:

Rulning sker både varmt og koldt. Det er opnået i rullende møller. En valsemaskine er en kompleks maskine med to eller flere arbejdsruller, understøtningsruller, rullestativer, drivmotor, reduktionsgear, svinghjul, koblingsudstyr mv.

Ruller kan være glatte eller rillede afhænger af formen af det rullede produkt. Metalet ændrer sin form gradvis i den periode, hvor den er i kontakt med de to ruller.

Sortimentet af produkter, der kan produceres ved rullning, er meget stort. Rullning er en mere økonomisk metode til deformation end smedning, når metal kræves i lange længder af ensartet tværsnit.

Det er en af de mest anvendte blandt alle metalprocesser, på grund af sin højere produktivitet og lavere omkostninger. De almindeligt rullede materialer er stål, kobber, magnesium, aluminium og deres legeringer.

Rollingproces:

Rulleprocessen har tre trin for at færdiggøre produktet som vist i figur 2.2:

Figur 2.2. Sekvens af operationer involveret i fremstilling af rullede produkter.

(i) Primær rullning:

Primær rullning bruges til at omdanne metalbørster til simple lagermedlemmer som blomstrer og plader. Denne proces forædler strukturen af støbt gødning, forbedrer dens mekaniske egenskaber og eliminerer de skjulte indre defekter.

(ii) Hot Rolling:

Blomster og plader opnået fra primær rulning, omdannes til plader, plader, stænger og strukturformer ved varmvalsning.

(iii) Koldvalsning:

Koldvalsning er som regel en efterbehandling, hvor produkter fremstillet ved varmtvalsning får en endelig form. Disse processer giver god overfladefinish, tættere dimensionelle tolerancer og forbedrer materialets mekaniske styrke.

Stålet, som vi kommer fra gensmeltningshandler eller fra stålfabrikanter, er for det meste i form af ingots. Ingots har et groft kvadratisk tværsnit på 1, 5mx 1, 5m og vejer i tons.

Disse gødninger opvarmes først til ca. 1200 ° C i blødgøringsgrave og passeres derefter gennem ruller for at fremstille mellemliggende former som blomstrer. Blomsterne rulles til billets og billetsne til de ønskede sektioner som flade, firkantede, sekskantede, vinkler, jeg, u osv. Ovenstående medlem har følgende størrelser ca.

Støbte Ingots - 1, 5 mx 1, 5 m (rektangulært tværsnit)

Blomster - 150 mm til 400 mm kvadrat.

Plader- bredde: 500 til 1800 mm (rektangulært tværsnit) tykkelse: 50 til 300 mm

Billets - 30 mm til 150 mm kvadrat. (Mindre end blomstrer)

Plader - 6 mm eller over tykkelse, 1200-1400 mm bredde, 6000 mm lang.

Ark-0, 5 mm til 5, 0 mm tykkelse

Strip-Bredde: 750 mm eller mindre. (Smal plade eller plade).

Figur 2.3 viser de successive trin i reduktionen af en billet (100 x 100 mm) til en rund stang. Billetet drejes 90 ° efter hver passage.

Principer for rulning:

Rullingen er en proces, der består i at passere metalet gennem et mellemrum mellem rullerne roterende i modsat retning. Dette mellemrum er mindre end tykkelsen af den del der arbejdes med. Derfor ruller rullerne metalmetallet samtidig med at det forskydes fremad på grund af friktionen ved rulle-metalgrænsefladerne.

Når arbejdsstykket helt passerer gennem mellemrummet mellem rullerne, anses det for fuldt arbejde. Som følge heraf falder tykkelsen af arbejdet, mens længden og bredden øges.

Øget bredde er imidlertid ubetydelig og er normalt forsømt. Fig. 2.4 viser den enkle rulningsoperation af en plade. Faldet i tykkelse kaldes udkast, mens stigningen i længden betegnes som absolut forlængelse. Forøgelsen i bredden er kendt som absolut spredning.

To andre udtryk er det relative udkast, og forlængelseskoefficienten kan gives som følger:

Ovennævnte ligning (3) viser, at forlængelseskoefficienten er ugunstig proportional med forholdet mellem færdige til originale tværsnitsarealer af arbejdet. Ligeledes viser ligning (2), at forlængelseskoefficienten er proportional med forholdet mellem de endelige og originale længder af arbejdet.

Figur 2.5 viser deformationszonen, stressstilstand, kontaktvinkel i rulleprocessen. Metalet er deformeret i det skraverede område, kendt som deformationszone. Metalet undergår ikke nogen deformation før og efter deformationszonen.

Det kan også ses, at metallet, der gennemgår deformation, er i kontakt med hver af rullen langs buen AB. Bue-AB hedder kontaktbue. Dens tilsvarende vinkel (α) kaldes kontaktvinklen, eller vinklen.

Fra tegningens geometri og ved anvendelse af simpel trigonometri kan bidsvinklen gives som:

Ovennævnte ligning (4) giver forholdet mellem rullingsprocessens geometriparametre, bithvinklen, udkastet og rullens radius.

For at sikre, at metallet forskydes ved friktion, skal kontaktvinklen (α) være mindre end friktionen (β), hvor tan β = μ (friktionskoefficienten mellem rulleoverfladen og metal).

Den maksimale tilladte værdi af kontaktvinkel (α) afhænger af andre faktorer som:

(i) Materiale af rullerne.

(ii) Arbejdsmateriale, der rulles.

(iii) Rulningstemperatur.

(iv) hastighed på ruller mv

Tabel angiver den anbefalede maksimale bithvinkel (α) til forskellige rullingsprocesser:

Belastning og kraftbehov for rulning:

Deformationszonen, stressstilstand og kontaktvinkel ved rulning er vist i figur 2.4 (simpel rulning af en plade). Hovedspændingssystemet produceret i deformationszonen er tri-aksial kompression. Maksimal eller hovedspænding virker normalt i retning af rulning.

Det deformerede metal udøver en lige og modsat kraft på hver af rullerne for at tilfredsstille ligevægtsbetingelserne.

Derfor er denne kraft, der er normal i retning af rulning, vigtig faktor, der betragtes til udformning af rullerne og møllelegemet. Denne kraft (F) er også vigtig for at bestemme strømforbruget i en rulleproces.

Desværre er den nøjagtige bestemmelse af rullelast og strømforbrug en typisk opgave og kræver et godt kendskab til teorien om plasticitet og calculus.

Ikke desto mindre kan en første tilnærmelse af rullelasten gives ved hjælp af følgende ligning:

Denne ligning (2) forsømmer friktionen ved rullearbejdsgrænsefladen og giver derfor lavere estimering af rullelasten.

Baseret på eksperimenterne anvendes en multiplikationsfaktor på 1, 2 i modificeret ligning for at overveje friktioner er:

Strømforbruget i rulningsprocessen kan heller ikke opnås let; Imidlertid er et groft estimat, (ved lav friktion) givet af:

De forskellige metoder til at reducere separeringskraften (F) følger:

(a) Mindre rullediameter (som reducerer kontaktarealet).

(b) Nedre friktion.

(d) Tag 'bitevinkel' lille (derved reducerer kontaktområdet).

Smøring i rullende proces:

Smøring anvendes i rulleprocessen for at reducere friktionen mellem ruller og metal, der skal rulles. Friktion spiller en meget vigtig og nyttig rolle i rullende proces.

Faktisk er det ansvarligt for at skifte arbejdet fremad mellem rullerne og bør derfor ikke elimineres eller reduceres under et passende niveau. Dette er en vigtig overvejelse, mens du vælger et smøremiddel til en rulleproces.

Ved koldvalsning af stål anvendes flydende smøremidler med lav viskositet, paraffin er egnet til ikke-jernholdige materialer som aluminium, kobber og dets legeringer for at undgå farvning under efterfølgende varmebehandlingsproces, mens varmvalsning ofte udføres uden smøremidler, men med en flod af vand for at generere damp og bryde op dannede skalaer, anvendes. Nogle gange anvendes en emulsion af graferet fedt som smøremiddel.

Defekter i valsede produkter:

En række fejl i de rullede produkter opstår under rullningsprocessen. En særlig fejl er normalt ankommet med en bestemt proces og opstår ikke i andre processer.

Nogle af de almindelige mangler i rullede produkter er angivet nedenfor:

(i) Edge Cracking:

Kantspring forekommer almindeligvis i rullede ingots, plader eller plader. Dette skyldes enten begrænset bearbejdelighed af arbejdsmetallet eller ujævn deformation, især ved kanterne.

(ii) Folds:

Folds er en defekt forekommer generelt i pladerulling. Dette skyldes, at reduktionen pr. Pass er for lille.

iii) Alligatorering:

Alligatorering er defekten, forekommer sædvanligvis ved rullning af plader (især aluminium og legeringer). I denne mangel opdeles arbejdsstykket langs et vandret plan ved udgangen med top og bund. Denne fejl opstår altid, når forholdet mellem pladetykkelse og kontaktlængde falder inden for intervallet 1, 4 til 1, 65. Fig. 2.15. Viser fejlen i Alligatoring.