WALCOWANIE

Celem ćwiczenia jest:

- zapoznanie się z procesem walcowania wzdłużnego,

-zapoznanie wad i zalet obróbki plastycznej przez walcowanie,

-zapoznanie metod walcowania,

-zapoznanie urządzeń do walcowania

Walcowanie - Sposób obróbki plastycznej polegający na odkształcaniu metali i ich stopów w wyniku nacisku wywieranego przez obracające się walce lub przemieszczające się szczęki. W wyniku walcowania poza zmianą kształtu, polegającą najczęściej na wydłużeniu materiału z jednoczesnym zmniejszeniem jego przekroju poprzecznego, następuje także zmiana struktury materiału, a tym samym jego właściwości mechanicznych i fizykochem. Zmiana stanu powierzchni oraz naprężeń wewnętrznych. Walcowanie najczęściej przeprowadza się na gorąco, tj. w temp. zapewniającej rekrystalizację materiału, a tym samym zmniejszenie nacisku jednostkowego niezbędnego do jego odkształcenia. Walcowanie na zimno (poniżej temp. rekrystalizacji) stosuje się przy wytwarzaniu wyrobów płaskich o bardzo małej grubości: blach, taśm, folii oraz prętów i rur o małych średnicach, co zapewnia dużą dokładność wymiarowo-kształtową, gładką powierzchnię i podwyższoną wytrzymałość wyrobów. Walcowanie należy do podstawowych procesów stosowanych w hutniczej przeróbce plastycznej metali: wlewki powstające w procesie odlewania stali walcuje się na zgniataczu i uzyskuje tzw. kęsiska. Kęsiska płaskie przerabia się przez walce na blachy grube w formie arkuszy oraz blachy cienkie w formie arkuszy, taśm i wstęg. Kęsiska o przekroju kwadratowym - w kolejnych procesach walcowania - przetwarza się na duże kształtowniki, pręty i rury oraz szyny kolejowe albo na kęsy przeznaczone do walcowania z nich średnich lub małych kształtowników i prętów, rur oraz walcówki i bednarki; z kęsisk przez walcowanie uzyskuje się także tzw. blachówki - grube płyty przeznaczone do walcowanej blachy w formie arkuszy. Metodami walcowania kształtuje się też koła wagonowe, obręcze kół, koła zębate, elementy z gwintem, kule oraz półwyroby do kucia w formie prętów o zmiennym przekroju. Jest to jedna z metod formowania wyrobów z proszków metali, w tym m.in. taśm bi- lub trimetalicznych. Czynność te przeprowadza się na walcarkach. Do podstawowych parametrów wpływających na technologię walcowania należą:

•   gniot,

•   poszerzenie,

•   wydłużenie,

•   wyprzedzenie.

Ze względu na rodzaj ruchu walcowanego materiału, kształt i ustawienie walców, rozróżnia się walcowanie: - wzdłużne w którym materiał wykonuje ruch postępowy, a walce o osiach wzajemnie równoległych obracają się w kierunkach przeciwnych - otrzymuje się głównie blachy, taśmy, pręty i kształtowniki;

- poprzeczne w którym materiał wykonuje ruch obrotowy, a walce o osiach równoległych obracają się w zgodnym kierunku – wykonuje się śruby, wkręty i koła zębate;

- skośne w którym materiał wykonuje ruch postępowo-obrotowy, a walce o osiach wzajemnie skośnych obracają się w zgodnych kierunkach – wytwarza się tuleje rurowe, kule itp.;

- okresowe w którym materiał wykonuje ruch postępowy lub postępowo-zwrotny, a walce o osiach równoległych (o przekrojach niekołowych) obracają się przeciwnych kierunkach – produkuje się tuleje rurowe, przedkuwki w formie prętów o zmiennym przekroju, wyroby ornamentowe, itp.;

- specjalne, które jest kombinacją omówionych sposobów walcowania - wykonuje się koła wagonowe i inne wyroby o złożonym kształcie.

Proces walcowania może odbywać się na gorąco lub na zimno. W przypadku stali węglowej temperatura walcowania na gorąco wynosi ok. 100-1500 C poniżej linii solidusu. Walcowanie wzdłużne jest najprostszym przypadkiem walcowania. W czasie takiego procesu walcowania zmniejsza się przekrój poprzeczny materiału, a wzrasta jego długość. Proces walcowania składa się na ogół z wielu przepustów, których liczba zależy od kształtu i wielkości przekroju poprzecznego materiału wsadowego i gotowego wyrobu po walcowaniu. W procesie walcowania tylko niewielka część materiału, poddana naciskowi walców, jest odkształcana plastycznie. Obszar zawarty między walcami nazywa się kotliną walcowniczą

Gniot, w obróbce plastycznej, ubytek przekroju ciągnionego lub walcowanego materiału od h₀ do h (gdzie: h₀ - wymiar przed odkształceniem, h - wymiar po odkształceniu). Rozróżnia się: gniot bezwzględny, gniot względny, gniot rzeczywisty.

Podstawowymi urządzeniami do walcowania są walcarki i urządzenia pomocnicze, tworzące razem tzw. zespoły walcownicze. Walcarką nazywamy urządzenie złożone zwykle z trzech zasadniczych zespołów: klatki walcowniczej, silnika napędowego oraz mechanizmu przenoszącego ruch obrotowy silnika na walce. Do walcowania wzdłużnego stosuje się dwa rodzaje walców: gładkie służce do walcowania blach i taśm oraz bruzdowe stosowane do walcowania kształtowników, prętów i rur.

Schemat walcarki do walcowania wzdłużnego.

Schemat walcarki do walcowania gwintu.

Tabela przedstawiająca wymiary materiału po procesie walcowania.

Wymiary początkowe [mm]: Długość 112; Szerokość 39,6; Grubość 11

	1 walcowanie	2	3	4	5	6	7	8	9
Długość	12	143	165	200	254	337	515	1070
Szerokość	40	40,3	40,6	41	41,3	41,6	42	42,5	43
Grubość	9,8	8,5	7,4	6,1	4,9	3,5	2,5	1,4	0,2

Materiały nadające się do walcowania:

• Wszystkie metale, które cechują się wydłużeniem względnym min 6%,  ich wytrzymałość na rozciąganie nie przekracza 1300 N/mm2.

• Stale wysokostopowe, nierdzewne i kwasoodporne

• Stopy specjalne aluminium.

• Mosiądz o jakości nitów.

• Stopy miedzi.

• Na korpusach drążonych i rurach gwinty można walcować tylko przy dostatecznej grubości ścianek

• Te grubości ścianek zależą od rodzaju i głębokości profilu, jaki ma być nawalcowany

Materiały nienadające się do walcowania:

• Materiały skrajnie kruche, jak Ms58, żeliwo itd.

• Materiały skrajnie miękkie, jak ołów

• Tworzywa sztuczne

Wady i zalety obróbki plastycznej za pomocą walcowania.

Zalety:

-oszczędność materiałowa

-oszczędność robocizny

-oszczędność narzędzi

-wyższa jakość przerobionego materiału

możliwość nadawania dowolnych kształtów , które w innych technologiach są nieosiągalne

Wady:

- Do najczęściej spotykanych wad materiałowych należy zaliczyć: łuski, naderwania, pęknięcia, rysy, wtrącenia niemetaliczne, nieodpowiedni skład chemiczny oraz za niskie wła­sności mechaniczne. Najczęstszą wadą walcowania jest nieprawidłowy profil wyrobu zarówno pod względem kształtu oraz dokładności wymiarów, jak również pod względem jakości po­wierzchni. Często źródłem wad w wyrobach walcowanych mogą być wady występujące we wlewku. Skutek złego obcięcia głowy jamy skurczowe, pęcherze, rzadzi­zny, likwacje itp.

Wnioski:

W procesie walcowania przedmiot uzyskuje zamierzony kształt w wyniku odkształcenia plastycznego metalu między obracającymi się twardymi walcami, tarczami lub rolkami. Walce są to elementy konstrukcyjne decydujące o przebiegu procesu kształtowania, mają one różne wymiary i kształty. Mogą być gładkie lub bruzdowe. Walec składa się z beczki stanowiącej środkową część walca czopów do osadzania walca w łożyskach oraz rozet które służą do połączenia z mechanizmem napędowym. Walce bruzdowe różnią się od gładkich kształtem części roboczej, na której odwzorowany jest profil wyrobu wytwarzanego. Najprostsze walcarki składają się z dwóch walców, taki układ nazywa się duo.