Walcowanie

Walcowanie to procesy obróbki plastycznej, w których pod wpływem nacisku wywieranego przez obracające się walce uzyskuje się zmiany wymiarów oraz kształtów przedmiotów walcowanych. Najprostszym przykładem tego typu procesów jest kształtowanie metalu pomiędzy dwoma walcami wirującymi w przeciwnych kierunkach (rys. 3.11). W średniowieczu do obróbki metali łatwo odkształcających się plastycznie używa­no walców napędzanych ręcznie. W ten sposób nadawano kształty wyrobom z cyny, ołowiu czy złota.

Pierwszy rysunek walcarki kwarto do walcowania na zimno wykonał Leonardo da Vinci w 1495 r. Historia rozwoju walcownictwa jest ściśle związana z rozwojem metod wytapiania metali, a zwłaszcza stali. Do czasów, gdy produkcja stali była niewielka, tj. do XVIII wieku, gdy stal wytapiano przy użyciu węgla drzewnego mogła ona być przerabiana za pomocą kucia,

Zastosowanie węgla kamiennego do produkcji stali spowodowało szybki rozwój przemysłu stalowniczego. Zostały wtedy wynalezione następujące metody: pudlarska Henry'ego Corta (1784), proces martenowski (1864) oraz procesy konwertorowe Bessemera (1856) i Thomasa (1877). Wprowadzenie tych bardzo wydajnych metod produkcji stali spowodowało potrzebę wynalezienia metody masowego przerobu stali. Metodą taką stało się walcowanie.

Dalsza intensyfikacja procesów wytwarzania stali na skutek zastosowania do jego wytapiania gazu ziemnego, tlenu oraz elektryczności wpłynęła na szybki rozwój walcownictwa.

Czynnikiem, który miał decydujący wpływ na budowę walcarek było udoskonale­nie urządzeń napędowych. Z tego względu można wydzielić etapy napędu ręcznego, kołem wodnym (XVII i XVIII w.), maszyną parową (XIX w.) oraz silnikami elektry­cznymi od końca poprzedniego wieku.

Najpierw - jak już wspomniano - były walcowane metale łatwo odkształcające się, potem opanowano walcowanie na gorąco żelaza, aż wreszcie zaczęto walcować blachy na zimno.

Walcowanie taśm stalowych na zimno zastosował po raz pierwszy Westwood w roku 1783 do wyrobu sprężyn do zegarków. Nieco później pojawiają się konstrukcje walcarek w układach trio i kwarto.

W końcu XVIII wieku Anglik Wilkinson zbudował walcarkę duo napędzaną maszyna parową do walcowania brył stali wytapianej w piecach pudlarskich. Był to początek rozwoju walcarek wstępnych, który doprowadził do dzisiejszych zgniata­czy.

Późniejsze lata spowodowały rozwój tego typu walcowni (tj. zgniataczy) ale wraz z rozwojem metod ciągłego odlewania stali nastąpił zmierzch zgniataczy i walcowni kęsów, ze względu na bardzo dużą energochłonność tych procesów.

Początki walcowania wyrobów profilowych sięgają 1783 r., gdy H. Cort opatentował metodę walcowania żelaza okrągłego, kwadratowego i o przekroju prostokątnym. W 1808 r. B. Cook wynalazł metodę produkcji rur stalowych walco­wanych, a kilkanaście lat później również Anglik, C. Whitehouse opatentował produkcję rur stalowych z odcinków taśm, czym zapoczątkował technologię otrzy­mywania rur metodą zgrzewania.

Nowoczesne metody produkcji rur pojawiły się w końcu XIX wieku, gdy bracia Mannesmann opatentowali walcarkę skośną do walcowania tulei z otworem z litego wsadu, a w 1891 r. walcarkę pielgrzymową do wydłużania tulei w rury. Zaczęto również produkować rury metodami ciągnienia.

Walcowanie jest obecnie podstawowym procesem obróbki plastycznej, w którym wytwarza się ok. 80—85% półwyrobów i wyrobów stalowych oraz znaczne ilości wyrobów z metali nieżelaznych. Przyczyną tak dużego udziału wyrobów walcowa­nych jest przede wszystkim znaczne zapotrzebowanie na wyroby walcowane, które po odpowiedniej obróbce mają dobre własności mechaniczne i plastyczne, a ponadto zaletą procesów walcowniczych jest ich duża wydajność.

Prawidłowo dobrane parametry walcowania umożliwiają uzyskanie wyrobów nie tylko o żądanym kształcie i odpowiedniej jakości powierzchni, ale również wymaga­nej strukturze metalu zapewniającej odpowiednie własności mechanicznej

Czynniki, które mają wpływ na proces walcowania przedstawiono na rys. 3.12.

---