Walcowanie blach na zimno i na gorąco – porównanie dwóch metod
Wyroby walcowane mogą być poddawane obróbce plastycznej przy udziale temperatury o wartości niższej lub wyższej temperatury rekrystalizacji materiału (czyli takiej, w której następują nieodwracalne zmiany strukturalne materiału). Mówimy wówczas o walcowaniu na zimno lub gorąco. Na czym polegają oba procesy i czym charakteryzują się ich produkty końcowe?
Interesuje Cię obróbka metali: walcowanie, gięcie blach, spawanie lub może wycinanie laserowe aluminium – jeśli tak
Walcowanie blach na zimno – na czym polega?
Walcowanie na zimno polega na poddaniu materiału naciskom odpowiedzialnym za wywołanie naprężeń uplastyczniających. Wówczas następuje spłaszczenie i wydłużenie fabrykatu. W tym przypadku proces odbywa się poniżej temperatury rekrystalizacji, która osiąga odrębną wartość dla różnego rodzaju materiałów. Dla stali wynosi ona około 400-700°C.
Walcowanie na zimno stosuje się do wyrobu cienkich blach, taśm i folii oraz rur wszędzie tam, gdzie liczy się dokładne odzwierciedlenie określonych parametrów w postaci wymiarów oraz doskonałej jakości powierzchni.
Sprawdź też: Blacha zimnowalcowana a gorącowalcowana – czym się różnią?
Jak przebiega walcowanie na zimno?
Walcowanie na zimno odbywa się przy użyciu specjalistycznych maszyn nazywanych walcarkami. Prowadzony na rolkach materiał zostaje wprowadzony pomiędzy obracające się, twarde walce, wywołujące silny nacisk na powierzchnię fabrykatu. W wyniku działania sił tarcia między metalem a narzędziami materiał jest wciągany między walce i odkształcany. Produktem końcowym jest blacha o grubości wynoszącej nawet do 0,1 mm.
Aby dokładnie zrozumieć, jakie zmiany powoduje walcowanie na zimno w strukturze materiału, należy skupić się na naprężeniach wywołanych przez siłę docisku tworzoną przez walce. Przyłożenie siły wywołuje powstanie naprężeń uplastyczniających. Przy niskiej temperaturze procesu mamy do czynienia z dużym oporem ruchu dyslokacji ziaren. W takiej sytuacji następuje umocnienie materiału, czyli znaczne zwiększenie granicy plastyczności obrobionego materiału.
Walcowanie na zimno – zalety i wady metody
Największą zaletą walcowania na zimno jest możliwość uzyskania produktu o precyzyjnych wymiarach, a także doskonałej jakości – powierzchnia jest gładka, błyszcząca, bez rys i plam, a grubość końcowego produktu może wynosić zaledwie 0,1 mm.
Materiał jest procesowany w zakresie temperatur, które nie mają negatywnego wpływu na jego właściwości fizyczne. Wręcz przeciwnie, umocnienie powoduje wzrost twardości i wytrzymałości na rozciąganie. Gotowy produkt ma wysokie własności eksploatacyjne – zwiększa się nośność, czyli zdolność do przenoszenia obciążeń, rośnie także wytrzymałość zmęczeniowa i odporność na ścieranie.
Jak każdy proces, walcowanie na zimno ma również wady. Jedną z nich jest ograniczenie wymiarów półwyrobów możliwych do kształtowania, dlatego też poddaje się mu przeważnie cienkie blachy. Wadą może być również obniżona odporność na korozję materiału obrobionego.
Walcowanie na gorąco – na czym polega?
Walcowanie na gorąco polega na poddaniu materiału naciskom odpowiedzialnym za wywołanie naprężeń przy obecności temperatury przekraczającej wartość momentu rekrystalizacji dla danego metalu. Dla stali ten rodzaj obróbki wykonuje się przeważnie w temperaturze wynoszącej 800-1200°C. Walcowanie na gorąco umożliwia obniżenie siły nacisku niezbędnego do kształtowania materiału. Ciepło powoduje bowiem zmniejszenie oporu plastycznego nawet o kilkanaście razy.
Metodę tę stosuje się przeważnie do wyrobu cienkich i grubych blach, szerokich płaskowników, prętów, walcówek, czy też rur w przypadkach, w których uzyskanie w efekcie końcowym dokładności wymiarowej lub nieskazitelnej powierzchni nie jest niezbędne. Proces walcowania na gorąco odbywa się przy użyciu specjalnych walcarek, podobnie jak ma to miejsce podczas procesowania na zimno. W tym przypadku jednak wsad zostaje ogrzany do odpowiednio wysokiej temperatury, a następnie jest kształtowany przez obracające się walce. Końcowym etapem walcowania na gorąco jest chłodzenie, mające wpływ na kurczenie się materiału i zmianę jego wymiarów. Wraz ze wzrostem temperatury maleją naprężenia uplastyczniające, zmniejsza się też opór ruchu dyslokacji, co powoduje przemieszczanie się granicy ziaren. Nie występuje tutaj zjawisko umocnienia. Walcowanie na gorąco jest jedną z najchętniej wybieranych metod obróbki plastycznej. Udział wysokiej temperatury znacznie zmniejsza siłę nacisku niezbędną do uzyskania efektu spłaszczenia produktu końcowego. Jednocześnie wzrasta zdolność materiału do odkształceń plastycznych bez utraty spójności. Metoda ta ma jednak swoje wady. Obecność ciepła powoduje utlenianie powierzchni wyrobu, co wiąże się ze stratami materiału. Przekroczenie temperatury rekrystalizacji powoduje również nieodwracalne zmiany w strukturze wewnętrznej, co skutkuje problemem z uzyskaniem gładkiej powierzchni. Dlatego tę metodę obróbki stosuje się do wyrobu produktów, od których nie wymaga się precyzyjnie określonych parametrów związanych z wymiarami oraz jakością uzyskanej powierzchni.Walcowanie na gorąco – zalety i wady tej metody