Walcowanie

Walcowanie jest procesem obróbki plastycznej metali (głównie stali), polegającym na przepuszczeniu metalu przez szczelinę pomiędzy obracającymi się cylindrami (walcami), która jest mniejsza od grubości przerabianego wsadu. Walce zgniatają metal i - wskutek tarcia po­wstającego między powierzchniami walców i metalem - przesuwają jednocześnie wsad.

Podczas procesu walcowania zachodzi zmniejszenie grubości wsadu (gniot) przy jed­noczesnym zwiększeniu jego długości (wydłużenie) i szerokości (poszerzenie). Przy walco­waniu blach można nie uwzględniać wpływu poszerzenia.

Kształt poprzeczny wyrobu walcowanego nazywamy jego profilem. Można wymienić następujące zasadnicze grupy stalowych wyrobów walcowanych: wyroby walcowni bruzdowych (pręty i kształtowniki), blachy, rury .

Walcownia wyposażona jest w szereg maszyn i urządzeń służących do spełnienia na­stępujących zadań produkcyjnych:

a) nagrzewanie wsadu (tylko w walcowniach gorących), b) transport i podawanie materiałów do walców,

c) walcowanie,

d) chłodzenie gorących wytworów walcowni, e) wykończenie.

Obróbkę plastyczną na gorąco stosujemy zarówno do wstępnej przeróbki materiału odlanego w postaci wlewków, jak i do dalszej przeróbki wytworzonych półwyrobów. Do ob­róbki plastycznej na zimno z reguły używamy metalu o różnej postaci wsadowej, który u­przednio podlegał obróbce plastycznej na gorąco.

Zakres walcowania zimnego ograniczony jest wyłącznie do walcowania blach i taśm. Stosowanie walcowania zimnego jest spowodowane:

1) szybkim stygnięciem cienkich taśm i blach,

2) możliwością otrzymania bardzo dokładnych wymiarów grubości, 3) polepszeniem własności materiału dzięki zmianie struktury,

4) czystością i gładkością powierzchni wyrobów.

W czasie walcowania materiał samoczynnie przesuwa się między obracającymi się w przeciwnych kierunkach walcami, a to dzięki siłom tarcia powstałym między gniotącymi powierzchniami walców i materiałem. Warunkiem koniecznym do procesu walcowania jest, aby opór tarcia był większy od oporu, jaki przeciwstawia materiał walcowany w czasie zgnia­tania. Spełnienie tego warunku zapewniamy przez dobór odpowiedniej odległości między powierzchniami gniotącymi walców, zależnej od grubości materiału wprowadzanego między walce, oraz średnic walców.

Procesowi walcowania poddaje się w zasadzie stal o wartości do L,0% C, a tylko w szczególnych przypadkach, jeśli zachowa się nadzwyczajne środki ostrożności, zawartość węgla w stali walcowanej dochodzić może do 1,3% C. Im metal walcowany jest mniej pla­styczny, tym walcowanie odbywa się przy mniejszych prędkościach i ze stosowaniem małych gniotów. Jest to generalna zasada, której przy walcowaniu metali należy bezwzględnie prze­strzegać.

Zgrubne procesy walcowania grubych przekrojów wykonuje się z użyciem walców staliwnych. Aby otrzymać gotowy profil, należy wielokrotnie przepuścić materiał między walcami. Profilem nazywa się kształt poprzecznego przekroju materiału walcowanego. Każdorazowe przejście materiału między walcami nazywamy przepustem. W każdym przepuście materiał poddawany jest gniotowi, dzięki czemu zmniejsza swoje wymiary poprzeczne i jednocześnie wydłuża się.

Ażeby kształtowanie materiału biegło właściwie, dając w wyniku gotowy produkt, trzeba odpowiednio dobrać kształty i wymiary kolejnych przepustów oraz dopasować do nich kształty i wymiary walców. Powyższe czynności nazywamy kalibrowaniem, które ma podsta­wowe znaczenie w przebiegu walcowania. Walce bruzdowe służą do walcowania w wytoczo­nych na walcach wgłębieniach, czyli bruzdach. Dwa walce złożone razem współpracują przy walcowaniu. Materiał przechodzi jednocześnie przez dwie bruzdy, z których każda znajduje się w oddzielnym walcu. Dwie współpracujące bruzdy noszą nazwę wykroju.

Walce gładkie stosuje się zarówno do gorącego, jak i do zimnego walcowania blach i taśm. Ze względu na pożądaną dokładność wymiarów gotowych produktów beczki tych wal­ców nie zawsze są ściśle cylindryczne, lecz bywają nieco wypukłe lub wklęsłe. Przyczyną sto­sowania beczki wypukłej bywa konieczność zrównoważenia wpływu uginania się jej wskutek bardzo dużych nacisków, z jakimi spotyka się podczas walcowania zimnego i odwrotnie: pod­czas walcowania gorącego środek beczki, mający najgorsze warunki chłodzenia, najbardziej się rozgrzewa. Powoduje to na skutek rozszerzalności cieplnej wzrost średnicy części środko­wej. W celu otrzymania blachy równej grubości na całej jej szerokości należy walce takie wy­konać nieco wklęsłe.

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.

Ciągnienie

Wyciąganie

Wyciąganie nazywa się obróbkę plastyczną metali w stanie zimnym za pomocą ciągnienia, zwanego również przeciąganiem. Polega ono na ciągnieniu przez ciągadło materiałów otrzymanych za pomocą uprzedniego walcowania na gorąco. Wskutek ciągnienia materiał przeciska się przez otwór ciągadła. Rezultatem takiej operacji jest zmniejszenie się jego przekroju poprzecznego z jednoczesnym wzrostem długości.

W procesach tłoczenia ciągnieniem nazywamy głębokie kształtowanie wyrobu. Roz­różnia się dwie podstawowe operacje ciągnienia - wytłaczanie i przetłaczanie. Operacją wy­kańczającą po ciągnieniu jest dotłaczanie.

Wytłaczanie

Podczas wytłaczania z płaskiego krążka pod działaniem stempla tworzy się miseczka odpowiadająca kształtem kształtowi stempla. Podczas wytłaczania miseczki z blachy cienkiej należy stosować urządzenie przytrzymują­ce, które uniemożliwia powstawania fałd. Do chwili ostatecznego ukształtowania miseczki dociskacz dociska blachę do powierzchni matrycy i zapobiega uno­szeniu się obrzeży krążka oraz jego pofałdowaniu.

Aby zmniejszyć liczbę operacji ciągnienia podczas wytłaczania, staramy się otrzy­mać miseczkę o stosunkowo dużej wyso­kości i o małej średnicy denka.

Miseczki z blach grubych można wytłaczać w matrycach bez dociskacza. Kształt ma­trycy jest tak dobrany, że przez cały czas wytłaczania obrzeże tworzącej się mi­seczki przylega do matrycy. Nacisk materiału na matrycę zmniejsza w znacznym stopniu skłonność blachy do fałdowania się. Wytłaczaną miseczkę poddaje się operacji przetłaczania. Stosuje się ciągowniki z dociskaczem zapobiegającym tworzeniu się fałd. W przy­padku przedstawionym na rysunku zmianie ulega średnica miseczki i jej wysokość, nie następu­je natomiast zmiana grubości ścianki.

Dotłaczanie

Po operacjach przetłaczania wyrób o kształcie zbliżonym do ostatecznego poddaje się operacji końco­wej, zwanej dotłaczaniem. Ma ono na celu otrzymanie ostatecznego kształtu wyrobu, dokładnych wymiarów oraz odpowiednio gładkiej powierzchni. Powierzchnie robocze narzędzi do dotłaczania mają wymiary ściśle odpowiadające wymiarom gotowego wyrobu.

Rodzaje odkuwek

Podczas kucia matrycowego, prowadzonego we właściwym zakresie tem­peratur dla obróbki plastycznej na gorąco, można, uzy skuć bardzo duże odkształcenia.. Wykonywanie odkuwek o złożonych kształtach, szczególnie przy występowaniu elementów cienkościennych, wiąże się ze zjawiskiem sty­gnięcia materiału. Nadmierne obniżenie temperatury zwiększa opory plastycz­nego płynięcia materiału, co może być przyczyną niewypełnienia wykroju matrycy oraz nadmiernego jej obciążenia. W niektórych przypadkach mogą również pojawić się pęknięcia odkuwek kształtowanych z materiałów mniej plastycznych. Z tych względów odkuwki cienkościenne powinny być wyko­nywane przy jednym uderzeniu młota lub w jednym ruchu roboczym suwaka prasy. Jak to już wspomniano, tego rodzaju odkuwki powinny być kute na młotach szybkobieżnych.

Różnorodność kształtów odkuwek,, jest bardzo duża. Klasyfikacja ich może być przeprowadzona według różnych kryteriów. Ze względu na orientację kierunku ruchu narzędzia w stosunku do osi materiału wyjściowego, odkuwki można podzielić na czo­łowe i wydłużone.

Przed wykonywaniem odkuwek czołowych materiał ustawia się w ten sposób; że jego oś jest równoległa do kierunku ruchu narzędzia, które wywiera­

nacisk na czołową powierzchnię materiału. Największą grupą odkuwek czo­łowych są bryły obrotowe lub takie, który cli przekrój poprzeczny jest wielo­kątem foremnym. Znacznie rzadziej są to odkuwki o poprzecznym przekroju niesymetrycznym lub w kształcie krzyża.

Ze względu na geometrię, odkuwki czołowe można podzielić na cztery grupy 1) tarczowe, 2)pierścieniowe, 3)naczyniowe, 4) z trzonkiem

Odkuwki wydłużone są wykonywane z materiału, który podczas kucia ustawia się w ten sposób, że jego oś jest prostopadla do kierunku rucha narzę­dzia. Odkuwki wydłużone można orientacyjnie podzielić na trzy grupy: proste, wygięte i rozgałęzione

Własności wyrobów. Odkuwki matrycowe, podobnie jak inne przedmioty kształtowane metodami obróbki plastycznej, charakteryzują się korzystnym układem włókien, co wpływa dodatnio na ich własności wytrzymałościowe.

Własności mechaniczne poszczególnych części odkuwki mogą być różne. Największe różnice występują w odkuwkach stalowych o znacznej zawartości

węgla.. Aby uzyskać jednorodne własności mechaniczne od­kuwek stalowych, po zakończonym procesie kształtowania poddaje się je często obróbce cieplnej.

Gładkość powierzchni odkuwek zależy ód zastosowanego procesu techno­logicznego.

Dokładność wymiarowa odkuwek zależy od bardzo wielu czynników, takich

jak rodzaj materiału i sposób jego nagrzewania oraz kształtowania, masa i zwar­tość kształtu odkuwki, przebieg powierzchni podziału, stan maszyn i urządzeń, a także zastosowane operacje wykańczające. Mamy 4 klasy dokładności odkuwek: Z - zwykłej, P - podwyższonej, D - dokładnej, BD - bardzo do­kładnej.

KONSTRUKCJA ODKUWEK

kształt i wymiary odkuwki powinny być tak dobrane aby uzyskać pół­wyrób najbardziej zbliżony do, przedmiotu gotowego. .Różnice. kształtu między gotowym wyrobem a odkuwką będą tym mniejsze im w większym stopniu ­konstrukcja części gotowej uwzględni wymagania poprawnie przebiegającego procesu kucia. Do podstawowych wymagań należą:

1. Zapewnienie takiego płynięcia materiału aby nastąpiło całkowite wy­pełnienie wykrojów matrycy bez powstawania zaprasowań i pęknięć przy mo­żliwie niskich naciskach jednostkowych.

2. Umożliwienie łatwego wyjmowania odkuwki z matrycy

3: Właściwy dobór płaszczyzny podziału matryc jest związane i rodza­jem maszyny kuźniczej. ­

Aby zaprojektować poprawnie odkówke należy najpierw ustalic rodzaj maszyny kuźniczej na której będzie wykonywana. Następnie ustalamy położenie powierzchni matryc. Pzy kuciu na prasach i młotach powierzchnia ta przebiega przez największą powierzchnię przekroju odkuwki. Później dobieramy kąty pochylenia ścianek ich grubość, promienie zaokrągleń oraz naddatki na obróbkę.

Wady odkuwek: a) wadliwa konstrukcja odkuwki b)wady materiału wyjściowego -rysy, drobne pęknięcia, łuski, rozwarstwienia, wtrącenia niemetaliczne, c)wady powstałe przy nagrzewaniu- przegrzanie materiału, d)wady powstałe w samm procesie odkucia -wgniecenia, zawinięcia, wykrzywienia itp.

---