Valjanje kovin
Valjanje je ključni postopek za industrijsko proizvodnjo nožev. Kaj se vozi? Zakaj valjanje? Prosimo, preverite spodaj.
Članek iz: https://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Rolling+(metalworking)
Rolling, Metal
sredstvo za tlačno oblikovanje kovin in kovinskih zlitin s stiskanjem kovin med vrtečimi valji. Valji, ki so v splošnem v obliki kroga, so bodisi gladki bodisi z vdolbinami (prehodi), ki tvorijo utore, ko se dva valja združita.
Zaradi neprekinjenega delovanja postopka je valjanje najučinkovitejša metoda za podajanje zahtevanih oblik. Med valjanjem je kovina na splošno podvržena pomembni plastični deformaciji stiskanja, ki vključuje uničenje prvotne lite strukture in tvorbo bolj ploske in tesnejše strukture; Kakovost kovine se s tem izboljša. Tako se valjanje ne uporablja samo za spremembo oblike kovine, ampak tudi za izboljšanje njene strukture in lastnosti.
Kot druge metode oblikovanja tlaka, valjanje temelji na duktilnosti kovin. Razlikujemo med vročim, hladnim in toplim valjanjem. Večina valjanih izdelkov (gredic, trgovskih in pločevinastih kovin, cevi, kroglic) se proizvaja z vročim valjanjem pri temperaturi 1000–1300 ° C za jeklo, 750–850 ° C za baker, 600 ° –800 ° C za medenino, \ t 350 ° –400 ° C za aluminij in njegove zlitine, 950 ° -1100 ° C za titan in njegove zlitine, in približno 150 ° C za cink. Hladno valjanje se uporablja predvsem za izdelavo listov in trakov, debelejših od 1,5–6 mm, in preciznih profilov in cevi. Vroče valjana kovina je kasneje hladno valjana, da se doseže gladka površina in boljše mehanske lastnosti. Hladno valjanje se uporablja tudi zaradi težavnosti ogrevanja in hitrega ohlajanja predmetov. Toplo valjanje, za razliko od hladnega valjanja, poteka pri nekoliko povišani temperaturi, da se zmanjša utrjevanje (hladna obdelava) kovine med deformacijo.
V posebnih primerih se kovine zavrtijo v vakuumu ali v nevtralnem ozračju, da zaščitijo površino kovine pred oksidacijo.
Tri glavne metode valjanja so vzdolžni, prečni in rotacijski (poševno) valjanje. Pri vzdolžnem valjanju (slika 1, a) se kovina deformira z valji, običajno med seboj vzporedno, ki se vrtita v nasprotnih smereh. Trenje med površinami ploščic in kovino potegne kovino skozi vrzel med zvitki, tako da se kovina plastično deformira. Dolgotrajno valjanje je veliko pogostejše kot druga dva načina.
Prečni valj (slika 1, b) in rotacijsko (poševno) valjanje (slika 1, c) se uporabljata le za obdelavo obračanja trdnih delcev. Med prečno valjanje je kovina podvržena rotacijskemu gibanju glede na svojo os in je tako obdelana v prečni smeri. V rotacijskem valjanju se poleg rotacijskega gibanja kovinskemu telesu na njegovi osi posreduje translacijsko gibanje skozi ležeče pozicioniranje valjev. Če je hitrost prenosa kovine manjša od obodne hitrosti vrtenja, se operacija krmiljenja imenuje prečna rotacijska valjanje; če je translacijska hitrost večja, se operacija imenuje vzdolžno valjanje. Prečni valj se uporablja za obdelavo zob orodja in drugih delov, rotacijsko valjanje pa se uporablja pri izdelavi brezšivnih valjanih cevi, krogel, osi in drugih trdnih delcev (slika 2). Vzdolžni rotacijski valj se uporablja za izdelavo svedrov za vrtanje.
Pri vzdolžnem premikanju se višina prečnega prereza kovine zmanjšuje, ko kovina prehaja med zvitki, pri čemer se njihova dolžina in širina povečata (slika 3). Razlika v višinah presekov kovine pred in po prehodu med zvitki se imenuje linearno (absolutno) zmanjšanje. Δh = h0 - h1. Razmerje med to vrednostjo in prvotno višino 0, izraženo kot odstotek 100Δ / h0, se imenuje odstotek zmanjšanja, ki je običajno od 10 do 60 odstotkov na prehod, vendar lahko znaša kar 90 odstotkov. Za povečanje dolžine kovine je značilno razmerje redukcije - razmerje med dolžino kovine po izstopu iz valjev do prvotne dolžine. Deformacija kovine glede na širino prečnega prereza se imenuje trosenje - razlika med širino prereza pred in po valjanju. Širjenje se poveča z zmanjšanjem premera valja in koeficientom trenja med kovinskim predmetom in površino valjev.
Območje med zvitki, kjer obdelovanec pride v neposreden stik z valji, se imenuje območje deformacije; da je kovina zmanjšana. Majhna območja, ki mejijo na obe strani deformacijskega območja, se imenujejo nekontaktne deformacije; v teh conah je kovina le rahlo deformirana. Območje deformacije je sestavljeno iz dveh večjih segmentov: območja zamika ali območja zdrsa na vstopni strani, pri katerem je hitrost kovine manjša od horizontalne komponente obodne hitrosti zvitkov in območja prednapenjanja ali območja na strani za dostavo, pri čemer je hitrost kovine relativno večja. Tako je izhodna hitrost obdelovanca iz valjev za 2 do 6 odstotkov večja od obodne hitrosti valjev. Meja med temi conami se imenuje nevtralni prerez. V mejni zoni so torne sile iz valjev, ki delujejo na obdelovanec, v smeri izhoda, medtem ko so v prednapenjalnem pasu nasproti smeri izhoda.
Zajemanje kovine z valji in stabilnost postopka sta posledica trenja, ki nastane na kontaktni površini med kovino in valji. Da pride do zajemanja, tangens kota ugriza α - kot med sevalniki, ki segajo od osi zvitka do točk A in B (glej sliko 3), ne sme presegati koeficienta trenja: tan α ≤ μ. Kadar ni potrebna nikakršna gladka površina, se zvitkom doda površinska hrapavost, da se poveča kot ugriza in s tem vlek.
V praksi so koti ugriza 20 ° –26 ° v vročem valjanju z gladkimi valji, 27 ° –34 ° v vročem valjanju z zarezanimi površinami in 2 ° –6 ° v hladnem valjanju z mazivom.
Sila na zvitke med valjanjem se določi tako, da se površina stične površine pomnoži s povprečno specifično silo P = F × pm. Specifična sila je porazdeljena po kontaktnih površinah neenakomerno: maksimum je v bližini nevtralnega prereza
in se zmanjšuje v smereh vstopa in izstopa. V valjih s pravokotnim prerezom se kontaktna površina izračuna po formuli 
, kjer je r polmer zvitka. Pri hladnem valjanju trakov je dejanska površina velike zaradi elastičnega stiskanja valjev na točkah stika s kovino.
Povprečna specifična sila, ki se imenuje tudi normalna napetost ležaja, je odvisna od mnogih dejavnikov in se lahko izrazi s formulo pm = n1n2n3σ. Kjer je n1 koeficient stanja napetosti kovine, ki je odvisen predvsem od razmerja med dolžino loka ugriza - lokom med točkama A in B na obodu prereza valja (slika 3) - do srednja debelina in širina valjanega traku, koeficient trenja in raztezanje valjane kovine (raztezanje se široko uporablja pri hladnem valjanju); n2 je koeficient, ki upošteva učinek hitrosti valjanja; n3 je koeficient, ki upošteva učinek hladne obdelave kovine; in σ je meja tečenja (odpornost proti deformaciji) kovine pri temperaturi, ki se uporablja v postopku valjanja. Koeficient n1 je najpomembnejši in se močno razlikuje - od 0,8 do 8 - odvisno od zgoraj navedenih dejavnikov. Ta koeficient se poveča z naraščanjem tornih sil na kontaktnih površinah in zmanjšanjem debeline obdelovanca. Pri praktičnih izračunih se n3 upošteva kot 1 pri vročem valjanju, n2 pa kot 1-valjno valjanje.
Za ogljična jekla je povprečna specifična sila v območju 100–300 newtonov na m2 (10–30 kilogramov-sile na mm2) pri vročem in v območju 800–1,500 newtonov na m2 (80–150 kilogramov-sile na mm2). v hladnem valjanju. Nastale sile na valjih pod najpogostejšimi pogoji valjanja so usmerjene vzporedno s črto, ki povezuje osi valjev, to je vertikalno (slika 4).
Razmerje med silo P in trenutkom M, ki je potrebno za vrtenje vsakega zvitka, je podano s formulo M = P (a + ρ), kjer je a roka sile P, ki je v območju (0,35–0,5). 
, in ρ je polmer tornega oboda kotalnih ležajev, ki je enak koeficientu trenja ležaja, pomnoženemu s polmerom ležajnega trčenja. Sila, ki jo zavija v valjanih jeklenih in jeklenih trakovih, se giblje od 200 do 1000 kilonewtons (kN), to je od 20 do 100 ton sile; moč v valjanih pločevinah širokih od 2 do 2,5 m doseže 30 do 60 MN (3.000 do 6.000 ton). Trenutek, ki je potreben za premikanje obeh valjev v valjani jekleni žici in majhnih delih, se giblje od 40 do 80 kN-m (od 4 do 8 ton-m), trenutek, potreben za valjanje plošč in širokih listov, pa znaša 6.000–9.000 kN-m (600) –900 ton-m-m).
