Rolling of Metals: Process och Principer (med diagram)

Efter att ha läst den här artikeln kommer vi att lära oss om: - 1. Betydelse av rullande 2. Rolling-process 3. Principer 4. Last och kraftkrav 5. Smörjning 6. Defekter.

Betydelse av rullande

Processen att forma metaller till halvfabrikat eller färdiga former genom att passera mellan rullar kallas rullande. Rolling är den mest använda metallen formningsprocessen. Det är anställt att konvertera metallbitar till enkla aktiemedlemmar som blomningar, plånböcker, plattor, lakan, tallrikar, remsor etc.

Vid rullning deformeras metallen plastiskt genom att passera den mellan rullar som roterar i motsatt riktning. Huvudsyftet med rullning är att minska metallets tjocklek. Vanligtvis är det obetydlig ökning i bredd, så att minskningen i tjocklek resulterar i en ökning i längd.

Rullningsprocessen visas i figur 2.1:

Rullning sker både varmt och kallt. Det åstadkommes i rullverk. En vals är en komplex maskin som har två eller flera arbetsrullar, stödvalsar, rullställ, drivmotor, reduktionsväxel, svänghjul, kopplingsutrustning etc.

Rullar kan vara vanliga eller grovade beror på formen på den rullade produkten. Metallen ändrar sin form gradvis under den period i vilken den kommer i kontakt med de två rullarna.

Sortimentet av produkter som kan produceras genom att rulla är mycket stort. Rullning är en mer ekonomisk metod för deformation än smide när metall krävs i långa längder av likformigt tvärsnitt.

Det är en av de mest använda bland alla metallprocesser, på grund av sin högre produktivitet och lägre kostnad. Materialet som vanligen rullas är stål, koppar, magnesium, aluminium och deras legeringar.

Process av rullande:

Rullande process har tre steg för att slutföra produkten som visas i figur 2.2:

Fig. 2.2. Sekvens av verksamhet som är involverad i tillverkning av rullade produkter.

(i) Primärrullning:

Primärrullning används för att omvandla metallbens till enkla lagermedlemmar som blommor och plattor. Denna process förfinar strukturen hos gjuten göt, förbättrar dess mekaniska egenskaper och eliminerar de dolda inre defekterna.

(ii) Hot Rolling:

Blom och plåtar erhållna från primärvalsning, omvandlas om till plattor, plåtar, stavar och konstruktionsformer, genom varmvalsning.

(iii) kallrullning:

Kallvalsning är vanligtvis en slutbehandling där produkter som tillverkas genom varmvalsning ges en slutlig form. Dessa processer ger god ytfinish, närmare dimensionstoleranser och förbättrar materialets mekaniska styrka.

Stålet som vi får från återsmältningsaffär eller från stålverk är mestadels i form av ingots. Ingots har ett grovt kvadratiskt snitt av 1, 5mx 1, 5m och väger i ton.

Dessa ingots upphettas först till ca 1200 ° C i blötläggningar och passerar sedan genom rullar för att producera mellanliggande former som blomningar. Blommorna rullas till billets och billetsna till de önskade sektionerna som platt, kvadratisk, hexagonal, vinkel, jag, u, etc. Ovan nämnda medlem har följande storlekar ungefär.

Gjutna ingots - 1, 5 mx 1, 5 m (rektangulärt tvärsnitt)

Blooms - 150 mm till 400 mm kvadrat.

Plattbredd: 500 till 1800 mm (rektangulär tvärsnitt) tjocklek: 50 till 300 mm

Billets - 30 mm till 150 mm kvadrat. (Mindre än blommor)

Plattor - 6 mm eller över tjocklek, 1200-1400 mm bredd, 6000 mm lång.

Skivor-0, 5 mm till 5, 0 mm tjocklek

Strip-Bredd: 750 mm eller mindre. (Smal plåt eller plåt).

Fig. 2.3 visar de successiva stegen i minskningen av en korg (100 x 100 mm) till en rund stång. Billetet roteras 90 ° efter varje passering.

Principer för rullande:

Rullningen är en process som består av att passera metallen genom ett mellanrum mellan rullar som roterar i motsatt riktning. Detta gap är mindre än tjockleken på den del som bearbetas. Därför komprimerar rullarna metallen samtidigt som den förskjuts framåt på grund av friktionen vid rull-metallgränssnitten.

När arbetsstycket passerar helt igenom gapet mellan rullarna anses det vara fullt bearbetat. Som ett resultat minskar arbetets tjocklek medan dess längd och bredd ökar.

Ökningen i bredd är emellertid obetydlig och vanligtvis försummad. Fig. 2.4 visar den enkla rullningsoperationen hos en platta. Minskningen i tjocklek kallas utkast, medan ökningen i längden benämnes absolut längd. Ökningen i bredd är känd som absolut spridning.

Två andra termer är det relativa utkastet och förlängningskoefficienten kan ges enligt följande:

Ovannämnda ekvation (3) visar att förlängningskoefficienten är negativt proportionell mot förhållandet mellan arbetets slutliga och ursprungliga tvärsnittsareor. Likaså visar ekvation (2) att förlängningskoefficienten är proportionell mot förhållandet av slutliga ursprungliga längder av arbetet.

Fig. 2.5 visar deformationszonen, spänningsstatus, kontaktvinkel vid rullande process. Metallen deformeras i det skuggade området, känd som deformationszon. Metallen genomgår ingen deformation före och efter deformationszonen.

Det kan också ses att metallen som genomgår deformation är i kontakt med var och en av rullen längs bågen AB. Båg-AB kallas kontaktbågen. Dess motsvarande vinkel (a) kallas kontaktvinkeln, eller bithöjden.

Från teckningens geometri och genom att tillämpa enkel trigonometri kan bettvinkeln ges som:

Ovannämnda ekvation (4) ger förhållandet mellan rullningsprocessens geometriska parametrar, bitens vinkel, utkastet och rullarnas radie.

För att säkerställa att metallen kommer att förskjutas genom friktion måste kontaktvinkeln (α) vara mindre än friktionen (β), där tan β = μ (friktionskoefficienten mellan rulleytan och metall).

Det maximala tillåtna värdet av kontaktvinkeln (α) beror på andra faktorer som:

(i) Material av rullarna.

(ii) Material av arbete som rullas.

(iii) Vridningstemperatur.

(iv) Rullhastighet etc.

Tabell anger den rekommenderade maximala bithöjden (α) för olika rullande processer:

Last och kraftbehov för rullning:

Deformationszonen, spänningsstatus och kontaktvinkel vid rullning visas i figur 2.4, (enkel rullning av en platta). Huvudspänningssystemet som produceras i deformationszonen är triaxial kompression. Den maximala eller huvudspänningen verkar normalt mot rullningsriktningen.

Den deformerade metallen utövar en lika och motsatt kraft på var och en av rullarna för att tillfredsställa jämviktsförhållandena.

Därför är denna kraft som är normal mot rullningsriktningen viktig faktor betraktad för utformning av rullarna och kvarnkroppen. Denna kraft (F) är också viktig för att bestämma effektförbrukningen i en rullande process.

Tyvärr är den exakta bestämningen av rullbelastningen och strömförbrukningen en typisk uppgift och kräver en bra kunskap om teori om plasticitet och kalkyl.

Ändå kan en första approximation av rullbelastningen ges genom följande ekvation:

Denna ekvation (2) försummer friktionen vid rullarbetsgränssnittet och ger därför en lägre uppskattning av rullbelastningen.

Baserat på experimenten används en multiplikationsfaktor av 1, 2 i modifierad ekvation, för att överväga friktioner är:

Dessutom kan strömförbrukningen i rullande process ej erhållas enkelt; En grov uppskattning (i lågfriktionsvederlag) ges emellertid av:

De olika metoderna för att minska separeringskraften (F) följer:

(a) Mindre rulldiameter (vilket minskar kontaktytan).

(b) Lägre friktion.

(d) Ta "liten bit av bit" liten (därigenom minska kontaktytan).

Smörjning i rullande process:

Smörjning används i rullande process för att minska friktionen mellan rullar och metall som rullas. Friktion spelar en mycket viktig och användbar roll i rullande process.

Det är faktiskt ansvaret för att flytta arbetet framåt mellan rullarna och bör därför inte elimineras eller minskas under en lämplig nivå. Detta är ett viktigt övervägande när du väljer ett smörjmedel för en rullande process.

Vid kallvalsning av stål används flytande smörjmedel med låg viskositet, paraffin är lämplig för icke-järnhaltiga material som aluminium, koppar och dess legeringar för att undvika färgning under efterföljande värmebehandlingsprocess, medan varmvalsning ofta utförs utan smörjmedel men med en vattenflod för att generera ånga och bryta upp de vågar som bildas, används. Ibland används en emulsion av grafitfett som ett smörjmedel.

Defekter i valsade produkter:

Ett antal defekter i de rullade produkterna uppkommer under rullande process. En särskild defekt kommer vanligtvis med en viss process och uppstår inte i andra processer.

Några av de vanliga defekterna i rullade produkter anges nedan:

(i) Edge Cracking:

Kantsprickning förekommer vanligen i valsade grytor, plattor eller plattor. Detta beror på, antingen begränsad duktilitet hos arbetsmetall eller ojämn deformation, särskilt vid kanterna.

(ii) Vikningar:

Fällor är en defekt uppträder vanligtvis vid plattrullning. Detta orsakas om minskningen per pass är för liten.

iii) Alligatorering:

Alligatorering är defekten, vanligen förekommer i rullning av plattor (särskilt aluminium och legeringar). I denna defekt delas arbetsstycket längs ett horisontellt plan vid utgången, med topp och botten. Denna defekt uppträder alltid när förhållandet mellan tjocklek och kontaktlängd ligger inom intervallet 1, 4 till 1, 65. Fig. 2.15. Visar defekten av Alligatoring.