Neue Technologien in der Walzproduktion. Rolltechnik. Rollender technologischer Prozess. Walzwerksdiagramm. Rollständer. Große Profil- und Schienen- und Trägerwalzwerke

In Kombination mit dem Freiwalzen (auf Freimaße) konnte so die Flexibilität des Produktionsprozesses erhöht werden. Die Einführung des Stranggusses von Trägerrohlingen mit Abmessungen nahe denen des fertigen Profils hat zu erheblichen Veränderungen im Prozess der Herstellung von Produkten mit großem Querschnitt geführt. Die Zahl der Walzstiche ist zurückgegangen, die Abmessungen der Walzwerke wurden reduziert, der Walzprozess wurde vereinfacht, die Wirtschaftlichkeit verbessert und der Energieverbrauch gesenkt. Darüber hinaus führten beim Walzen von Schienen und Trägern Maßnahmen wie Temperierung und Kühlung der Profile und beim Walzen von Schienen auch die Möglichkeit, diese in der Walzstraße zu verstärken, zu einer verbesserten Produktqualität.

Kombinierte Kleindrahtwalzwerke

In den letzten 25 Jahren ist die maximale Austrittsgeschwindigkeit von Drahtwalzwerken aufgrund technologischer Verbesserungen aufgrund von Produktivitätsanforderungen von 80 m/s auf 120 m/s gestiegen. Der wichtigste Schritt auf diesem Weg, einhergehend mit einer Steigerung der Produktionsflexibilität und Maßhaltigkeit der Walzprodukte, war die Einführung des thermomechanischen Walzverfahrens.

Darüber hinaus stieg das Gewicht der Walzdrahtrollen auf 2 Tonnen und mehr. Eine weitere Richtung zur Verbesserung des Walzdrahtwalzprozesses war die Ausweitung der Verwendung stranggegossener Knüppel. Da es aus metallurgischen Gründen wünschenswert ist, auch bei minimaler Geschwindigkeit am Walzwerkseingang Werkstücke mit maximalem Querschnitt zu verwenden, ist in diesem Fall eine Erhöhung der Ausgangsgeschwindigkeit erforderlich.

Die Verbesserung des Prozesses in den letzten 25 Jahren hat es ermöglicht, einzelne gewalzte Stränge in der Walzstraße zu kühlen und das thermomechanische Walzen von Walzdraht zu implementieren und dadurch Produkte zu erhalten, die stärker auf die Kundenanforderungen ausgerichtet sind, d. h. erreichen und kontrollieren die erforderlichen mechanischen Eigenschaften der Produkte bereits im Warmwalzstadium.

Trends auf dem modernen Markt, insbesondere auf dem Markt für hochwertige Stähle, äußern sich in einer Verringerung des Größenbereichs der Fertigprodukte im Walzwerksbereich und in einer größeren Vielfalt an Stahlsorten. Um diesen Trends gerecht zu werden, müssen unterschiedliche Walzstrategien angewendet werden. Die Produktivität eines Walzwerks hängt maßgeblich von der Dauer des Umrüstvorgangs ab, sei es beim Übergang zum Walzen eines anderen Fertigmaßes oder beim Wechsel der Walzstahlsorte.

Mehrlinien-Walztechnologie. Diese Technologie zur Steigerung der Produktivität und Produktionsflexibilität hochwertiger Drahtwalzwerke ermöglicht eine standardisierte Walzenkalibrierung bis hin zu den Fertigblöcken (Abb. 1). Dadurch entfallen die Stillstandszeiten der Crimpgerüste, Zwischengruppengerüste und Endbearbeitungsblöcke des Kleindrahtwalzwerks, die in traditionellen Betrieben beim Walzwerksnachjustieren im Zusammenhang mit dem Übergang zum Walzen einer anderen Größe zu beobachten sind.

Reis. 1. Mehrlinien-Walztechnologie mit einer Schlaufenvorrichtung: Walzoptionen auf einem Kleindrahtwalzwerk aus Acominas, Brasilien

Grundlage des Konzepts ist eine Kombination aus einer Schlaufenvorrichtung, einer achtgerüstigen Blockgruppe und einem FRS-Block (FlexibleReducing and Sizing) mit vier Gerüsten und einer Vorrichtung zur schnellen Handhabung (Abb. 2).

Reis. 2. FRS-Block

Das Gerät zur schnellen Übertragung des FRS-Blocks ermöglicht den Wechsel auf eine andere Rollgröße in 5 Minuten. Da nach der Handhabung nur ein minimaler Zeitaufwand für die Einrichtung erforderlich ist, ist es möglich, ein flexibles Programm zum Walzen von Produkten unterschiedlicher Größe aus unterschiedlichen Stahlsorten zu erstellen.

Das neue Walzwerkskonzept ermöglicht zudem den Wechsel vom traditionellen zum thermomechanischen Walzen per Knopfdruck am Bedienpult. Die Wahl einer Walzroute und der Richtung des Walzguts entlang einer Route, die mit ausfahrbaren Vorrichtungen zur Kühlung und zum Temperaturausgleich ausgestattet ist (siehe Abb. 1), ermöglicht den Wechsel auf eine andere Walzproduktgröße oder eine andere Stahlsorte entsprechend die angenommene Walzstrategie ohne Bedienereingriff und ohne manuelle Geräteeinstellungen. Dieses Konzept bedeutet auch eine deutliche Reduzierung der Ausfallzeiten der Geräte.

Das Gesamtkonzept wird ergänzt durch technologisches System kontrollierte Kühlung CCT (Controlled Cooling Technology), mit der Sie die Temperaturbedingungen beim Walzen, die Bildung einer Mikrostruktur und die erforderlichen mechanischen Eigenschaften simulieren können. Erst nach Abschluss der Simulation beginnt der eigentliche Walzprozess mit der Regelung seiner Parameter in der Walzstraße und der automatischen Regelung des Kühlmodus in den Kühlabschnitten.

Um den Anforderungen im Zusammenhang mit engeren Maßtoleranzen für warmgewalzte Profile und Walzdrähte gerecht zu werden, wurde das Drei- und Vierstrangwalzen aufgegeben und zu Walzwerken mit maximal zwei Strängen zurückgekehrt, die in Einstrang-Fertigungslinien aufgeteilt werden so früh wie möglich im Prozess.

In den letzten Jahren kam es auch verstärkt zum Einsatz von Präzisionswalzsystemen, um noch engere Maßtoleranzen bei Stäben und Walzdrähten zu erreichen.

Hydraulische Steuersysteme Querschnittsabmessungen von Walzprodukten. Profilwalzwerke nutzen hydraulische Größenregelungssysteme, wie zum Beispiel das ASC-System (Automatic Size Control), das als Ergänzung zu mechanischen Präzisionsgrößenregelungssystemen konzipiert ist. Diese Systeme (Abb. 3) verwenden nur zwei Gerüste in Walzwerken mit abwechselnden vertikalen und horizontalen Gerüsten und ermöglichen das Walzen der gesamten Produktpalette (Rund-, Flach-, Vierkant-, Sechskant- und Eckprofile) mit Toleranzen, die 1/4 der entsprechen DIN 1013-Norm.

Reis. 3. Präzisions-ASC-System zur Regulierung der Abmessungen langer Produkte

Beide Stände sind mit hydraulischen Pressvorrichtungen ausgestattet und bieten eine komplette Ausstattung automatisierte Steuerung Verwendung von Monitoren. Die Regelung gilt für die gesamte Länge des Walzprodukts. Für ein spannungsfreies Abrollen sorgt ein spezielles Messgerät, das zwischen den Ständern angebracht ist. Um auf eine andere Größe zu wechseln, genügt es, nur die Kassetten mit Rollen und Drähten aus der Walzstraße zu entnehmen und diese innerhalb von 5 Minuten mithilfe einer Schnelltransfervorrichtung durch andere zu ersetzen. Die Einstellung des Walzenspalts erfolgt vollautomatisch. Im Walzenvorbereitungsbereich werden lediglich Walzentrommeln und -drähte ausgetauscht.

Walztechnik in Dreiwalzengerüsten

Der industrielle Einsatz dieser Technologie begann beim Walzen von Langprofilen Ende der 1970er-Jahre und wurde seitdem stetig weiterentwickelt.

Eine Besonderheit dieser Technologie ist die Kombination von Crimp- und Kalibrierdurchgängen in einem Gerüstblock (im Fertigblock beim Walzen von Stäben und im Vorblock bei der Walzdrahtherstellung). Dieser Block wird RSB (Reducing and Sizing Block) genannt. Entsprechend der Technologie wurde das Walzen mit freien Abmessungen eingeführt, das es ermöglichte, mit einer einzigen Kalibrierung der Walzen und nur durch Anpassen der Position der Walzen ein breites Spektrum an Endproduktgrößen mit relativ engen Toleranzen zu erhalten. Mit einem Endlehrensystem ermöglicht der RSB-Block die Herstellung von Produkten mit einer Maßgenauigkeit innerhalb von 1/4 Toleranzen der DIN 1013-Norm (Abb. 4).

Reis. 4. Fünfständerblock RSB (370 mm)

Endloses Rollen

Das ECR-Verfahren (Endless Casting Rolling) (Abb. 5) kombiniert Stranggieß- und Walzprozesse in einer Produktionslinie mithilfe eines Tunnelofens. Durch die Integration der thermischen Ausrüstung in einen einzigen Produktionskomplex beträgt die Dauer des technologischen Prozesses vom flüssigen Stahl bis zum fertigen Produkt nicht mehr als 4 Stunden. Das ECR-Verfahren kann in Walzwerken zum Walzen von Knüppeln und Formprofilen eingesetzt werden sowie auf Walzwerken für Walzgüten und Walzdraht. Die ECR-Linie umfasst eine Stranggießmaschine, einen Rollenherdofen, ein Walzwerk mit Vor-, Zwischen- und Endgruppen von Gerüsten, einen Kühlschrank und eine Sektion Wärmebehandlung, Ausrüstung zum Schneiden, Oberflächenqualitätskontrolle, Verpackung (Beutel formen und binden).

Reis. 5. Endloser Langabschnitt-Gieß- und Walzprozess (ECR).

In einem Rollenherdofen wird die Temperatur des Metalls ausgeglichen und auf Walztemperatur erhitzt. Darüber hinaus fungiert der Ofen als Puffereinrichtung bei Störungen im Walzwerk.

Die Walzlinie ist mit rahmenlosen Ständern und einer hydraulischen Vorrichtung für den schnellen Transfer ausgestattet, sodass dieser Vorgang vollständig automatisiert werden kann. Das Ändern der Form oder Größe des gerollten Produkts kann in wenigen Minuten erfolgen. Ein hochrangiges computergestütztes Steuerungssystem berechnet und stellt die Sollparameter des Walzprozesses vor. Auf der Ausgangsseite der Zwischen- und Endgruppe sind Triangulationslasersensoren installiert, die die Form und Abmessungen des Walzprodukts messen. Die Messergebnisse werden an den Monitor des Mühlenbetriebsleitsystems gesendet, um Korrektureffekte auf die Prozessparameter zu berechnen. Ein hochmodernes computergestütztes Kontrollsystem sammelt ein Archiv von Produktionsinformationen, um Produkte mit garantierter Qualität zu erhalten.

Am Ausgang der Produktionslinie befinden sich Anlagen zur Wärmebehandlung im Walzwerk, zum Warm- und Kaltrichten sowie zum Spulenwickeln. Die gesamte Linie (von der Gießeinheit bis zur Wärmebehandlung und Endbearbeitung) wird von einem automatisierten System gesteuert.

Im Jahr 2000 wurde die erste ECR-Anlage zum Endloswalzen von Langprodukten aus Spezialstählen in Betrieb genommen.

Das Know-how und die Ausrüstung der Endloswalzanlage dienten als Grundlage für den Bau von Profilwalzwerken mit hoher Produktivität und erhöhter Ausbeute. Auf der EBROS-Anlage (Endless Bar Rolling System – endloses Walzen von Profilprofilen) werden erhitzte Werkstücke durch Stumpfschweißen verbunden. Nach dem Entgraten der Schweißnaht gelangt der „endlose“ Barren in die Walzgerüste. Da durch den Arbeitszyklus Leerlaufzeiten und Schnittreste vermieden werden, erhöht sich die Produktivität der Anlage um 10–15 % und der Ertrag um 2–3 %.

Mühlen zur Herstellung von Langprodukten

Wie bei der Herstellung von Walzdraht werden in Profilwalzwerken derzeit ausschließlich stranggegossene Knüppel verwendet. Aufgrund von Überlegungen zur Maßhaltigkeit von Walzprodukten geht beim Walzen langer Profile der Trend dahin, auf Mehrgewindewalzwerke zu verzichten. Die überwiegende Mehrheit der modernen Profilwalzwerke ist als Einfadenwalzwerk mit abwechselnd horizontalen und vertikalen Gerüsten konzipiert und arbeitet auch dort.

Um eine hohe Produktivität beim Walzen von Verstärkungsprofilen und die Einhaltung der erforderlichen engen Toleranzen bei den Abmessungen von Langprodukten aus hochwertigen und korrosionsbeständigen Stählen zu gewährleisten, wird das Walzen dieser Art von Metallprodukten derzeit separat durchgeführt. Wie bei der Herstellung von Walzdrähten wurden in den letzten 25 Jahren auch bei der Herstellung von Langprodukten das technologische Walzen mit kontrollierter Temperatur und das thermomechanische Walzen eingeführt. Derzeit können Garrett-Wickler fertige Profile mit einem Durchmesser von bis zu 70 mm zu Spulen wickeln.

Um Engpässe im Produktionsprozess zu vermeiden, werden bei der Herstellung von Profilen sowohl in geschnittenen Längen als auch in Rollen die Endbearbeitungen auf kontinuierlichen Linien durchgeführt. Um die Qualität zu kontrollieren und ihr hohes Niveau sicherzustellen, werden Lasersensoren und Wirbelstrom-Fehlerdetektoren eingesetzt, um die Abmessungen zu kontrollieren und Oberflächenfehler von warmgewalztem Stahl zu identifizieren.

Große Profil- und Schienen- und Trägerwalzwerke

Das Hauptziel von Großwalzwerken ist die kostengünstige Herstellung qualitativ hochwertiger Produkte. Bei der Herstellung großer Profile können Sie sich an einem von zwei Konzepten orientieren: Das erste sind kontinuierliche Mühlen, das zweite sind Reversiermühlen mit aufeinanderfolgender Gerüstanordnung und einem Fertigkalibriergerüst. Auf kontinuierlichen Mühlen kann das ECR-Verfahren angewendet werden.

Walztechnik auf Reversier-Tandemwalzwerken

Diese Technologie eignet sich für die Herstellung von mittleren und großen Profilen, Trägern bis 1000 mm Höhe (mit einer Flanschbreite bis 400 mm), Winkeln, Sonderprofilen und Schienen.

Tandem-Reversierwalzwerke umfassen ein Doppelwalzen-Bördelgerüst, eine Gruppe von drei identischen Universal-/Doppelwalzengerüsten in Reihe, ein Endbearbeitungs-Universal-/Doppelwalzengerüst und eine Endbearbeitungslinie mit Kühler, Richtmaschine, Schere, Stapler und Verpackungsmaschinen .

Gegenüber einem Konzept ohne freistehendes Fertiggerüst bietet diese Mühlenkonfiguration folgende Vorteile:

• kompaktes Layout Leihausrüstung– ein Crimpständer, eine Zwischengruppe von Tandemständern und ein separater Endbearbeitungsständer;
• ein im kontinuierlichen Betrieb arbeitendes Kalibriergerüst am Ausgang des Walzwerks ermöglicht es, relativ enge Toleranzen bei den Abmessungen der Walzprodukte zu erreichen und den Walzenverschleiß deutlich zu reduzieren;
• die Anzahl der Walzgerüste wird reduziert und der Einsatz von Walzen und Drähten verbessert;
• die Flexibilität der angewandten Walzenkalibrierung wird durch den Einsatz identischer, austauschbarer Universal-/Doppelwalzenständer erhöht;
• das Angebot an Ersatzteilen und Ersatzteilen wird durch die identische Gestaltung der Ständer reduziert;
• rahmenlose Ständer mit hydraulischen, unter Last betreibbaren Pressvorrichtungen (SCC – Stand Core Concept); Zusätzlich zum Standardsystem zur automatischen Steuerung der Profilabmessungen ist es möglich, übergeordnete Steuerungssysteme mit Ausgabe an einen Monitor zu verwenden, der an einen in der Walzstraße installierten triangulometrischen Lasersensor angeschlossen ist, um das gewalzte Profil zu messen.
• kurze Zeit zum Umstellen der Mühle bei Umstellung auf Walzen einer anderen Größe (20 min).

Beim Walzen mittelschwerer Profile (HE 100-260, IPE 100-550, Winkel 100-200) sind folgende Vorteile des Walzens auf reversierbaren Tandemwalzwerken gegenüber dem herkömmlichen Walzen auf einem Walzwerk ohne separates Kalibriergerüst festzustellen:

• die geplante Ausfallzeit im Zusammenhang mit dem Rollentransfer wird auf 40 % reduziert;
• die Arbeitsintensität und die Kosten im Zusammenhang mit der Übertragung von Rollen und dem Austausch der Eingangs- und Ausgangsverkabelung werden auf 20 % reduziert;
• Abhängig vom fertig gewalzten Profil reduzieren sich die Walzkosten um 40-60 %.

Walztechnik auf Universalmühlen und HH-Mühlen

Entsprechend den Haupttrends auf dem Weltmarkt für große Profile werden zunehmend Profilwalzwerkstätten mit verkürztem Technologiezyklus und niedrigen Produktionskosten nachgefragt. Durch die Beherrschung des Gießens von Trägerrohlingen und die Kombination von Gussrohlingen in der Größenordnung des fertigen Profils mit anschließendem Walzen wurden die Voraussetzungen für die Kombination der Gieß- und Walzprozesse in einer integrierten Linie zur Herstellung einer breiten Palette von Großprofilen geschaffen Profile, darunter auch die begehrten Nut-Feder-Profile.

Beim Walzen von Großprofilen hat sich der Einsatz moderner Universalgerüste als Teil einer reversierbaren Tandemstraße (CN-Walztechnik) durchgesetzt (Bild 6). Beim Walzen kommen in jedem Stich alle drei Gerüste zum Einsatz, wobei das erste Universalgerüst eine Kalibrierung nach dem X-Schema und das zweite Universalgerüst, das als Fertiggerüst fungiert, eine Kalibrierung nach dem H-Schema aufweist, entsprechend das fertige Profil.

Reis. 6. Reversible Walzwerksgruppe mit aufeinanderfolgender Gerüstanordnung (Tandem) zum Walzen nach dem XN-Schema

Auf Großprofil- und Schienen-Träger-Walzwerken wird das Walzen in einer reversierbaren Gruppe von Universal-Tandemgerüsten nicht nur zur Herstellung von Trägern und anderen Großprofilen (Kanäle, Winkel, Profile für den Schiffbau, Sonderprofile und Zungen) eingesetzt, sondern auch auch als kompakte Gerüstgruppe zur wirtschaftlichen Herstellung von Schienen für den Einsatz unter stark belasteten und Hochgeschwindigkeitsstrecken (Abb. 7). Diese Technologie ermöglichte die Herstellung von Schienen mit erhöhter Maßhaltigkeit, verbesserter Oberflächenqualität und geringerem Verschleiß der Walzen.

Reis. 7. Großes Profil- und Schienen- und Trägerwalzwerk mit Wärmebehandlungs- und Endbearbeitungslinien

Merkmale der Schienenproduktion

Schienen– Dabei handelt es sich um Walzprodukte, an die extrem hohe Anforderungen gestellt werden. Spezifikationen für physikalische Eigenschaften und geometrische Parameter wie Krümmung, Maßtoleranzen, Oberflächenbeschaffenheit, Mikrostruktur und Eigenspannungen sind von größter Bedeutung. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden gewalzte Schienen in der Endbearbeitung mit horizontalen und vertikalen Richtmaschinen bearbeitet. Auch bei der Herstellung großformatiger Profile kommt die Horizontalrichtmaschine zum Einsatz. Derzeit ist es möglich, Schienen mit einer Länge von bis zu 135 m herzustellen und zu versenden. Schienen, die für schwere Betriebsbedingungen bestimmt sind, werden einer speziellen Wärmebehandlung unterzogen, um ihren Köpfen über die gesamte Schienenlänge eine besondere Verschleißfestigkeit zu verleihen.

In mittelschweren Walzwerken (Abb. 8) werden sowohl Universal- als auch Zweiwalzengerüste zum Walzen von Stahlkonstruktionsprofilen – Träger, Kanäle, Winkel, Bandstahl und Sonderprofile – eingesetzt.

Reis. 8. Aufbau einer mittelschweren Mühle

Walzen von Trägern und Profilen aus Trägerrohlingen

Als das Stranggießen dünnwandiger Trägerrohlinge möglich wurde, wurden Reduzierungen und Walzkräfte reduziert.

Das Beispiel in Abb. 9 zeigt, dass ein Trägerrohling mit einer Wandhöhe von ca. 810 mm und einer Dicke von 90 mm am Eingang des Universalfertiggerüsts auf die zulässigen Abmessungen komprimiert werden kann. Die Anzahl der Rippendicken richtet sich nach dem Verformungsgrad des Trägerrohlings, der zum Walzen in einem Universalgerüst erforderlich ist. Ein mögliches Schema zum Komprimieren eines Beam Blanks ist in Abb. dargestellt. 9 .

Reis. 9. Maximale und minimale Änderung der Form von Flanschen und Wänden beim Walzen von Trägern aus Trägerrohlingen

Außerdem werden die maximalen und minimalen Kompressionsgrenzen für den Profilflansch und die Wand angezeigt. In allen vier Fällen sind die Ziehverhältnisse, bei denen das größte Balkenprofil (mit der größten Wandhöhe) erhalten wird, und die Kompressionsverhältnisse bei vertikalen (Kanten-)Walzen, um ein Profil mit minimaler Größe (mit minimaler Querschnittsfläche) zu erhalten. sind illustriert.

Nach der Beherrschung des Walzens von Beam Blanks und der Einführung der Kompaktträgerfertigungstechnologie CBP (CompactBeamProduction) stellte sich die Frage, ob (und wie genau) Beam Blanks bei der Herstellung von Spundwandprofilen eingesetzt werden können.

Rollenkalibrierung dargestellt in Abb. 10 stellt den Prozess des Walzens von Larsen-Spundbohlen (trogförmig) auf einem Walzwerk mit einem Universalgerüst dar, wobei zwei Durchgänge in horizontalen Walzen vorgesehen sind, um ein Universalträgerprofil zu erhalten, und zwei Durchgänge in vertikalen Walzen (Kantenwalzen) einer Gruppe reversibler Tandemwalzen Ständer, um ein Profil mit der Form und den Abmessungen zu bilden, die für den Einlauf in den Endbearbeitungskäfig erforderlich sind.

Reis. 10. Walzen von Spundwandprofilen (Larsen-Profil) aus Balkenrohlingen

Derzeit werden Trägerprofile, wie oben erwähnt, nach dem CN-Technologieschema aus Rohlingen gewalzt. Darüber hinaus werden Trägerrohlinge für die Herstellung von Larsen-Spundbohlen und -Schienen verwendet. Aus nur vier Größen stranggegossener Trägerrohlinge kann das gesamte Spektrum an Standard-Trägerprofilen gewalzt werden. Die weitere Optimierung des Trägerwalzprozesses erfolgte auf dem Weg der Adaption der bekannten Compact Strip Production (CSP)-Technologie auf die Trägerproduktion. Durch diesen CBP genannten Prozess konnte die Anzahl der Walzstiche deutlich reduziert werden.

Darüber hinaus ist es möglich, Vignelle-Schienen (mit flacher Basis) aus Trägerrohlingen zu walzen, wie in Abb. 11. In diesem Fall wird die Anzahl der Stiche im Vergleich zum klassischen Schema der Walzschienen in Zweiwalzengerüsten deutlich reduziert.

Reis. 11. Kalibrierung von Walzen zum Walzen von Vignelle-Schienen aus Trägerrohlingen

In der Schienenproduktion sind Kopfhärten und Inline-Wärmebehandlung zu traditionellen Vorgängen geworden, um Produkte in der erforderlichen Qualität zu erhalten.

Hydraulische Schubsysteme

Moderne Knüppel- und Langprofilwalzwerke mit Universal-/Doppelwalzgerüsten sind mit automatisierten hydraulischen Presssystemen ausgestattet, die das Walzen der Fertigprodukte mit sehr engen Toleranzen ermöglichen. Das Bett auf der Bedienerseite ist beweglich und kann zusammen mit den Rollen (die unterschiedliche Trommellängen haben können) und Drähten ausgefahren werden (Abb. 12). Das Einrichten des Walzwerks bei der Umstellung auf Walzen einer anderen Größe dauert nur 20 Minuten, wodurch die Produktion kleiner Produktchargen wirtschaftlich gerechtfertigt ist.

Reis. 12. Kompakter Universal-/Doppelrollenständer

Mithilfe eines digitalen Prozessleitsystems (TSC – TechnologicalControlSystem) (Abb. 13) kann der Einbau der Walzen mittels hydraulischer Vorrichtungen über die gesamte Länge des Walzprofils konstant gehalten werden. Jeder Hydraulikzylinder ist so positioniert, dass die Abstände zwischen den horizontalen und vertikalen Walzen den vorberechneten Nennwerten entsprechen. Das hydraulische System zur Regulierung des Walzenspalts (HGC – Hydraulic Gap Control) trägt außerdem dazu bei, die Zerstörung von Walzen und Bett bei Überlastungen zu verhindern. Darüber hinaus wird beim Walzvorgang die Unterwalze relativ zur Oberwalze positioniert. Die unter dem Einfluss unterschiedlicher Walzkräfte auftretende Verformung der Gerüste wird beim Walzen durch ein System zur automatischen Dimensionskontrolle von Walzprodukten (AGC – Automatic Gage Control) ausgeglichen. All dies ermöglicht die Verwendung reproduzierbarer und relativ einfacher Kalibrierungsschemata.

Reis. 13. Prozessleitsystem

Aerosolkühlschrank, selektive Kühlstrecke und Laserprofilmesssystem

Die Verwendung von Wassernebel als Kühlmedium in einem bestimmten Bereich des Kühlschranks beschleunigt den Kühlvorgang und bietet folgende Vorteile:

• spezifischer Einfluss auf die Abkühlkurve (Abb. 14);
• kleinerer Kühlbereich;
• Reduzierung der Kapitalkosten;
• niedrige Betriebskosten;
• die Möglichkeit, ein modulares Kühlsystem mit selektiven Ein-/Ausschaltabschnitten zu verwenden;
• Steigerung der Produktivität von Kühlschränken in bestehenden Werkstätten.

Reis. 14. Vergleich verschiedener Kühlmethoden und Aerosol-Kühlschrank

Um beim Walzen von I-Trägern und Schienen eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Stahlprofil zu gewährleisten, ist zwischen der Ausgangsseite des Walzwerks und dem Kühler eine selektive Kühlvorrichtung installiert, deren Geometrie der Form und den Abmessungen des Profils entspricht. In Kombination mit einem Prozessleitsystem ermöglicht diese Lösung die Kühlung bestimmter Abschnitte des Walzprofilquerschnitts (Abb. 15).

Reis. 15. Selektive Kühlung von Schienen und Trägern

Dies verbessert nicht nur die Geradheit der Walzprofile am Kühlschrank, sondern reduziert auch Eigenspannungen im Metall aufgrund eines gleichmäßigeren Ablaufs von Strukturumwandlungen.

Darüber hinaus können die mechanischen Eigenschaften von Walzprodukten verbessert werden. Selektive Kühlabschnitte können auch an Kühlschränken in bestehenden Werkstätten montiert werden.

Fertige Schienen, Träger und andere Profile werden nach dem Walzen im heißen Zustand im Strahlteilungsverfahren vermessen. Ein auf die Oberfläche des zu messenden Profils gerichteter Laserstrahl wird reflektiert und von einem Hochgeschwindigkeitssensor mit hoher Auflösung erfasst. Abhängig von der Position, an der der reflektierte Strahl vom Sensor erfasst wird, wird der Abstand zur Profiloberfläche berechnet. Basierend auf den Messergebnissen kann die Kontur des gemessenen Profils gezeichnet werden.

Profil- und Schienenrichtmaschinen

Moderne Rollen-CRS-Maschinen mit kompaktem Aufbau zum Richten von Profilen (Abb. 16, a) sind mit neun vorgefertigten Richtwalzen mit zwei Stützen und fester Position ausgestattet. Alle neun Walzen verfügen über Einzelantriebe. Hydraulikzylinder können die Position der Rollen unter Last oder den Abstand zwischen ihnen anpassen. Im Vergleich zu herkömmlichen Nivelliergeräten bieten solche Maschinen folgende Vorteile:

• gleichmäßige und symmetrische Lasteinleitung sowie günstigere Verteilung der Eigenspannungen in den Profilen;
• Kompensation der elastischen Federung der Rollen durch Einstellung ihrer Position mithilfe von Hydraulikzylindern;
• hydraulischer Mechanismus zur axialen Installation jeder Rolle;
• Montage der richtigen Rollen mit minimalen Lücken und maximaler Genauigkeit ihrer Installation während des Richtvorgangs;
• Automatischer Rollenwechsel, der nicht länger als 20 Minuten dauert.

Reis. 16. Richtmaschine für Stahlprofile (a) und Schienen (b), angeordnet nach dem H-V-Schema

Schienenrichtmaschinen (Abb. 16, b) bestehen aus horizontalen und vertikalen Blöcken und zeichnen sich durch erhöhte Struktursteifigkeit und Einzelantrieb der Richtrollen aus. In Kombination mit Offline-Schienenrichtmaschinen und speziellen Spannungskontrollsystemen zwischen Richtwalzen ermöglichen diese Maschinen, eine minimale Eigenspannung in den Schienen zu erreichen, was deren Lebensdauer deutlich erhöht.

Besondere Merkmale von Schienenrichtmaschinen sind:

• spielfreie Montage von geraden Rollen, Buchsen und Trägern auf verstellbaren Wellen;
• Montage der richtigen Buchsen auf den Wellen mit Bajonettringen und hydraulische Systeme hoher Druck;
• automatische Maschinenanpassung bei Produktgrößenwechsel;
• Austausch der richtigen Walzen innerhalb von 30 Minuten.

Aussichten

Die steigenden Anforderungen der Verbraucher an Langwalzprodukte an Eigenschaften und Maßhaltigkeit sowie die Notwendigkeit, ressourcenschonende Technologien einzuführen, zwangen Technologen dazu, die Herstellung von Fertigprodukten direkt aus der Walzerwärmung und ohne zusätzliche Wärmebehandlung zu beherrschen. In einigen Fällen werden dadurch Materialeigenschaften erzielt, die mit herkömmlichen Wärmebehandlungsverfahren nicht erreicht werden können.

Fortschritte in der modernen Instrumentierung und Automatisierung sowie Verbesserungen in der Konstruktion von Walzwerken haben es ermöglicht, einen hohen Automatisierungsgrad im Produktionsprozess zu erreichen. Dies hat zu einer Reihe wichtiger Erfolge geführt, darunter eine höhere Ausbeute, eine verbesserte Produktqualität und konsistentere Eigenschaften, die Fähigkeit, sofort auf Prozessabweichungen zu reagieren, eine Feinabstimmung der Walzausrüstung, weniger Ausschuss und eine zuverlässige Dokumentation des gesamten Prozesses garantierte Qualität.

• P.-Y. Mok
• K. Overhagen
• W. Stelmacher

In den letzten Jahren mit der Verbesserung der Technologie lange Produkte ki, das Hauptaugenmerk wurde auf die Erzielung der erforderlichen Eigenschaften von Langprodukten und Walzdrähten direkt durch Walzerwärmung und die Möglichkeit der Weiterverarbeitung von Walzprodukten ohne vorherige Wärmebehandlung gelegt. In Kombination mit dem Freiwalzen (auf Freimaße) konnte so die Flexibilität des Produktionsprozesses erhöht werden. Die Einführung des Stranggusses von Trägerrohlingen mit Abmessungen nahe denen des fertigen Profils hat zu erheblichen Veränderungen im Prozess der Herstellung von Produkten mit großem Querschnitt geführt. Die Zahl der Walzstiche ist zurückgegangen, die Abmessungen der Walzwerke wurden reduziert, der Walzprozess wurde vereinfacht, die Wirtschaftlichkeit verbessert und der Energieverbrauch gesenkt. Darüber hinaus führten beim Walzen von Schienen und Trägern Maßnahmen wie Temperierung und Kühlung der Profile und beim Walzen von Schienen auch die Möglichkeit, diese in der Walzstraße zu verstärken, zu einer verbesserten Produktqualität.

• lange Produkte,
• Drahtmühle mit kleinem Abschnitt,
• große Profilmühle,
• Schienen- und Trägerwalzwerk,
• Walzprozess,
• Abschluss,
• Wärmebehandlung.

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Die Hauptausrüstung von Walzwerkstätten sind Walzwerke. In der Walzproduktion wird der Knüppel als Band bezeichnet.

Die Anordnung der technologischen Ausrüstung eines Walzwerks hängt von der Art des herzustellenden Produkts ab. In Abb. Abbildung 3.23 zeigt ein Diagramm der Herstellung von Langwalzprodukten. Das Ausgangswerkstück ist in diesem Fall ein bis zu 60 Tonnen schwerer Stahlbarren. Der Barren wird in Heizschächten 1 erhitzt und einem Barrenträger zugeführt, der den Barren 2 auf die Aufnahmerollenbahn einer Vorblockanlage 3 bringt und ablegt Auf einem Vorblock wird ein Halbprodukt mit quadratischem Querschnitt (von 140 x 140 bis 400 x 400 mm) erhalten, das als Vorblock 4 bezeichnet wird. Der Vorblock, der sich entlang der Rollenbahn bewegt, durchläuft eine Feuerreinigungsmaschine, in der Oberflächenfehler gereinigt werden, und wird zugeführt zur Schere, wo es in dimensionale Stücke geschnitten wird. Anschließend gelangt der Vorblock (manchmal nach zusätzlicher Erwärmung) in das Knüppelwalzwerk 5, wo er zu Vorblöcken mit einem Querschnitt von 50 x 50 bis 150 x 150 mm gewalzt wird, und dann direkt zum Profilwalzwerk. Um das gewünschte Profil zu erhalten, durchläuft das Werkstück eine Reihe von Ständern mit kalibrierten Rollen. In Abb. Abbildung 3.23 zeigt eine halbkontinuierliche Gerüstanordnung eines Profilwalzwerks. In der ersten Gruppe (6, 7, 8) wird das Werkstück kontinuierlich gewalzt, d.h. In ihnen wird gleichzeitig und in der zweiten Gruppe (9, 10) sequentiell gewalzt.

In Profilwalzwerken durchläuft der Knüppel nacheinander eine Reihe von Messgeräten. Die Entwicklung eines Systems aufeinanderfolgender Messgeräte, die zum Erhalten eines bestimmten Profils erforderlich sind, ist eine komplexe Aufgabe. Die Anzahl der Messgeräte hängt von der Komplexität des Profils und dem Unterschied in den Querschnittsgrößen des Ausgangswerkstücks und des Endprodukts ab. Um Schienen zu erhalten, muss das Band durch ein System von neun Spurweiten geführt werden (Abb. 3.24).

Reis. 3.23. Produktionsschema für Langprodukte:

1 - Heizbrunnen, 2 - Barren, 3 - Vorblock, 4 - Vorblock, 5 - Knüppelwalzwerk, 6,7,8,9,10 - Profilwalzgerüste

Das resultierende Walzprodukt mit dem erforderlichen Profil wird auf eine bestimmte Länge geschnitten, abgekühlt, im kalten Zustand gerichtet, thermisch behandelt und Oberflächenfehler entfernt.

Die Produktionstechnologie für Blech ist ähnlich. Ein erhitzter rechteckiger Barren wird auf Crimp- und Stanzwalzwerken verarbeitet. Anschließend wird das Band in Mehrwalzengerüsten von Blechwalzwerken gewalzt.

Reis. 3.24. Schienenwalzmessgeräte

Rohrwalzwerke werden zur Herstellung nahtloser und geschweißter Rohre eingesetzt. Das Walzen nahtloser Rohre umfasst zwei Schritte: die Herstellung einer Hohlhülse aus Rundstahl und die Herstellung einer Hohlhülse aus einem fertigen Rohr. Hohlhülsen werden im Lochwalzwerk und bei Rohren mit großem Durchmesser im Schleudergussverfahren hergestellt. Das Lochwalzwerk (Abb. 3.25) arbeitet nach dem Prinzip des Kreuzschrägwalzens. Es verfügt über zwei tonnenförmige Arbeitswalzen, die in einem Winkel von 4 ... 6° zueinander angeordnet sind. Die Rollen drehen sich in eine Richtung. Um das Werkstück zwischen den Arbeitsrollen zu halten, gibt es Führungslineale oder Leerrollen. Durch die Rotation der Arbeitswalzen wird das Werkstück in die Verformungszone gezogen. Während sich das Werkstück bewegt, verringert sich der Abstand zwischen den Walzen und die Umfangsgeschwindigkeit an seiner Oberfläche nimmt zu. Dies führt zu einer Verdrehung des Werkstücks, einer Verringerung seines Durchmessers und dem Auftreten großer innerer Spannungen im Metall. Das Metall in der Mitte des Werkstücks löst sich und lässt sich relativ leicht mit einem Dorn zusammennähen.

Um aus einer Hohlhülse ein fertiges Rohr zu erhalten, wird es auf einer Pilgermühle gewalzt (Abb. 3.26, a). Die Arbeitswalzen 3 der Pilgermühle rotieren in unterschiedlichen Richtungen mit gleicher Geschwindigkeit. In diesem Fall ist die Drehrichtung der Rollen entgegengesetzt zur Vorschubrichtung des Werkstücks 1. Das Profil der Rollen ist variabel, wodurch sich der Querschnitt der Lehre, die die Form eines hat, ergibt Kreis, ändert sich kontinuierlich mit jeder Umdrehung der Walzen. Bei maximaler Kalibergröße wird das Werkstück mit Dorn 2 um den Vorschubbetrag in die Rollen vorgeschoben. Der Hals des Walzenkalibers 3 erfasst einen Teil der Hülse und drückt ihn mit seinem Arbeitsteil zusammen (Abb. 3.26, b). Nachdem die Walzen eine volle Umdrehung gemacht haben und in ihre ursprüngliche Position zurückgekehrt sind, wird der Dorn mit dem Werkstück um 90° gedreht und erneut in die Walzen eingeführt, um ihn zusammenzudrücken. Der Vorgang wird fortgesetzt, bis der gesamte Ärmel gerollt ist. Anschließend werden die Rohre auf einer Spezialmaschine bearbeitet, um Ovalitäts- und Dickenschwankungen zu beseitigen, und dann auf einem Maßwalzwerk gewalzt, um die endgültigen Abmessungen zu erhalten.

Es gibt andere Verfahren zum Walzen von Rohren, insbesondere ein automatisches Rohrwalzwerk.

Geschweißte Rohre mit einem Durchmesser von 2500 mm sind deutlich günstiger als nahtlose Rohre, aber weniger stark und langlebig. Zur Herstellung von geschweißten Rohren werden flache warmgewalzte Bänder (Bänder) verwendet, die in Rolle 1 gerollt sind (Abb. 3.27). Um die Prozesskontinuität sicherzustellen, wird das vordere Ende des Bandes mit dem hinteren Ende der vorherigen Rolle verschweißt.

Reis. 3.27. Schema zur Herstellung von Rohren durch kontinuierliches Ofenschweißen:

1 - Rohlingsrolle, 2 - Richtmaschine, 3 - Heizofen, 4 - Form- und Schweißmaschine, 5, 6 - Crimpständer

Der Prozess besteht aus den Vorgängen Rollen des Werkstücks zu einem Rohr, Schweißen, Formatieren, Endbearbeiten und Richten. Die Enden der Bänder werden über die Zugrollen einer Blechrichtmaschine 2 der Schweißstelle zugeführt. Das Endlosband durchläuft einen Tunnelwärmeofen 3 und wird dort auf eine Temperatur von 1320 ... 1400 °C erhitzt . Beim Verlassen des Ofens wird der Zunder von der Bandoberfläche entfernt (mit Druckluft). Direkt hinter dem Ofen ist eine mehrgerüstige Form- und Schweißstraße 4 installiert, in deren Gerüsten das Band gemäß dem Schema in Abb. zu einem Vollkreis gewalzt wird. 3.28. Anschließend werden die Kanten gestaucht und verschweißt. In den Folgeständen 5 und 6 wird das Rohr auf die erforderliche Größe verdichtet. Zum Rohrschweißen wird eine Ofen-, Elektro- und Gaserwärmung der Bandkanten eingesetzt. Der eigentliche Prozess des Schweißens der Kanten eines geformten Rohrrohlings ist ein Schmiedeschweißprozess, bei dem die Fähigkeit der interatomaren Haftung komprimierter Oberflächen von auf hohe Temperatur erhitzten Metallen genutzt wird. Rohre mit großem Durchmesser werden hauptsächlich durch automatisches Unterpulverschweißen hergestellt.

Derzeit ist auch die Methode der Rohrherstellung durch spiralförmiges Rollen eines Bandes weit verbreitet.

Die Technologien zur Herstellung spezieller Arten von Walzprodukten sind vielfältig. Am häufigsten werden gewalzte periodische Profile verwendet, die als geformter Rohling für das anschließende Stanzen und als Rohling für die Endbearbeitung verwendet werden. Periodische Profile werden hauptsächlich durch Quer- und Schrägwalzen hergestellt. Es werden auch spezielle Mühlen verwendet, von denen eines in Abb. dargestellt ist. 3.29. Hierbei wird das Werkstück durch drei gleichsinnig rotierende Walzen verformt. Wenn sich das Kopierlineal bewegt, nähern sich die Rollen an oder weichen auseinander, wodurch sich der Durchmesser des gerollten Werkstücks entlang seiner Länge ändert.

Auf Schrägwalzwerken werden auch Rohlinge aus Kugeln und Pendelrollen von Wälzlagern hergestellt (Abb. 3.30). Dabei drehen sich die Rollen 2 und 4 in die gleiche Richtung. Die Ströme der Walzen, die die Kaliber der entsprechenden Form bilden, verlaufen entlang einer Schraubenlinie. Das Werkstück 1 erfährt beim Walzen rotatorische und translatorische Bewegungen. Die Fixierung in der Verformungszone erfolgt über Zentrieranschläge 3.

DRÜCKEN

Pressen ist eine Form der Metallumformung, die die Herstellung verschiedener Profile aus Eisen- und Nichteisenmetallen mit über die Länge konstantem Querschnitt ermöglicht (Abb. 3.31). Beim Pressen wird das Metall des Werkstücks mit einem Werkzeug, bestehend aus einer Matrize, einem Stempel und einem Behälter, verformt (Abb. 3.32). Beim Pressen wird mit einem Stempel 1 ein Werkstück 3, das sich in einem geschlossenen Hohlraum (Behälter) 2 befindet, durch ein Loch in der Matrize 4 gepresst. Form und Abmessungen des gepressten Profils werden durch die Konfiguration des Matrizenlochs bestimmt.

Pressen wird auch Extrudieren genannt. Der Pressvorgang erfolgt nach dem in Abb. dargestellten Schema. 3.32 heißt direkt. In diesem Fall stimmt die Richtung des Metallaustritts durch das Matrizenloch mit der Bewegungsrichtung des Stempels überein.

Beim Rückwärtspressen (Abb. 3.33) fließt das Metall des Werkstücks 3 entgegen der Bewegung des Stempels 5 aus. Dazu wird am Ende des Hohlstempels die Matrize 4 und das Werkstück 3 montiert wird in einen Blindbehälter 2 gelegt, mit einer Druckscheibe 1 arretiert und bleibt beim Pressen bewegungslos. Die Reibung des Metalls an der Oberfläche des Behälters wird verringert und das Rückwärtspressen, auch Gegenpressen genannt, erfordert weniger Kraftaufwand.

Durch Pressen werden nicht nur Vollprofile hergestellt, sondern auch Hohlprofile (Abb. 3.34) . Dabei wird das im Behälter 2 platzierte Werkstück 4 zunächst mit einer Nadel 6 vernäht , Durchgang durch Hohlstempel 1 . Bei weiterer Bewegung des Stempels 1 wird das Metall in Form eines Rohres durch den Ringspalt zwischen den Wänden des Lochs in der Matrize 5 und der Nadel 6 extrudiert.

In jüngster Zeit wird das hydraulische Pressverfahren, auch Hydroextrusion genannt, eingesetzt (Abb. 3.35). Das im Behälter 3 platzierte Werkstück 5 passt genau in den Konus der Matrize 7. Der Behälter ist mit einem Deckel 1 mit Verschluss 2 verschlossen und mit Dichtungen 8 abgedichtet. Durch Loch 4 wird Flüssigkeit 6 in den darunter liegenden Behälter gepumpt hoher Druck, die das Werkstück durch die Matrize drückt. Dabei wird das Metall des Werkstücks durch die Flüssigkeit allseitig komprimiert und mit minimalen Reibungsverlusten verformt. Dieses Verfahren ermöglicht die Verarbeitung sehr spröder Legierungen.

Das Ausgangsmaterial für das Pressen ist in der Regel ein Barren- oder Walzprodukt. Um die Qualität der Produktoberfläche zu verbessern und die Reibung zu verringern, wird das Werkstück auf einer Maschine vorgeschliffen und nach dem Erhitzen wird die Oberfläche von Zunder gereinigt.

Beim Pressen erfährt das Metall eine rundum ungleichmäßige Kompression. Bei diesem Verformungsmuster ist das Metall am duktilsten. Der Verformungsgrad beim Pressen wird durch den Dehnungskoeffizienten charakterisiert. Sie ist definiert als das Verhältnis der Querschnittsfläche des Werkstücks zur Querschnittsfläche des Strangpressprofils. Die Dehnung beim Pressen beträgt 10 ... 50. Durch Pressen werden sowohl duktile als auch niedrigduktile Legierungen verarbeitet: Kupfer, Aluminium, Magnesium, Titan, Kohlenstoff- und legierte Stähle usw. Der erste von ihnen verformt sich ohne Erwärmung, der zweite im heißen Zustand.

Das Angebot an Strangpressprofilen ist sehr vielfältig. Mit diesem Verfahren werden unter anderem Drähte mit einem Durchmesser von 5 ... 10 mm, Stäbe mit einem Durchmesser von 3 ... 250 mm, Rohre mit einem Durchmesser von 20 ... 400 mm und einer Wandstärke von 1,5 ... hergestellt. . 12 mm, Profile mit einem Flansch mit einer Dicke von 2 ... 2,5 mm und linearen Abmessungen von Querschnitten bis 200 mm.

Zu den Hauptvorteilen des Pressverfahrens zählen die folgenden.

1) Die Genauigkeit der Produkte ist höher als beim Walzen, wodurch sie ohne weitere Bearbeitung verwendet werden können.

2) Hohe Produktivität des Prozesses (die Geschwindigkeit, mit der das Produkt aus dem Matrizenloch gedrückt wird, kann in einigen Fällen 20 m/s erreichen).

3) Die Fähigkeit, komplexe Profile zu erhalten, die durch andere Arten der Metallumformung nicht erreicht werden können.

4) Durch Pressen ist es möglich, Legierungen zu verarbeiten, die aufgrund ihrer geringen Duktilität durch andere Arten der Druckverarbeitung nicht oder nur schwer verformt werden können.

5) Flexibilität des Prozesses und einfache Umstellung auf die Herstellung eines anderen Profils, weil Hierzu ist lediglich ein Austausch der Matrix erforderlich.

6) Ausreichend hohe Oberflächenqualität beim Kaltpressen, wodurch Nachbearbeitungen vermieden werden können.

Das Pressen hat auch Nachteile.

1) das Vorhandensein von Metallabfällen, da diese nicht vollständig aus dem Behälter herausgedrückt werden können und darin der sogenannte Pressrückstand verbleibt, der nach dem Pressen vom resultierenden Profil abgeschnitten wird. Das Gewicht des Pressrückstandes beträgt in der Regel 8 ... 12 %, kann in manchen Fällen aber auch sehr groß sein. So kann beim Pressen von Rohren mit großem Durchmesser die Masse des Pressrückstands bis zu 40 % der Masse des ursprünglichen Werkstücks erreichen.

2) Großer Verschleiß des Werkzeugs, da es unter extrem schwierigen Bedingungen arbeitet und neben hohen Drücken auch hohen Temperaturen ausgesetzt ist.

3) Hohe Kosten für Presswerkzeuge, weil Es besteht aus hochwertigen Werkzeugstählen und hitzebeständigen Legierungen.

ZEICHNUNG

Beim Ziehen handelt es sich um eine Form der Metallumformung, bei der die Formgebung des Werkstücks 2 dadurch erfolgt, dass es durch ein sich allmählich verengendes Loch in einem Spezialwerkzeug namens Ziehmatrize 1 gezogen wird (Abb. 3.36). In diesem Fall nimmt die Querschnittsfläche des Werkstücks ab und seine Länge zu. Das Produkt erhält ein Profil, das der Konfiguration des Matrizenlochs entspricht.

Gewalzte und gepresste Rohlinge aus Stahl, Nichteisenmetallen und deren Legierungen werden durch Warm- und Kaltziehen bearbeitet. Dadurch erhält man unterschiedlichste Profile (Abb. 3.37). Anders als beim Pressen ist es durch Ziehen nicht möglich, aus einem Rohling mit Vollquerschnitt ein Hohlprofil (Rohr) zu erhalten. In diesem Fall ist ein hohler Rohling erforderlich. Durch das Zeichnen von Rohren nach dem in Abb. gezeigten Schema. 3,36 (d. h. nur mit der Matrix) ist es nicht möglich, die Wandstärke des Produkts zu ändern. Wenn es notwendig ist, die Wand eines hohlen Werkstücks zu verformen, wird ein zusätzliches Werkzeug, ein Dorn, darin platziert. Die Dorne sind beweglich (nicht verformbar und verformbar) (Abb. 3.38 a, b), feststehend (Abb. 3.38 c) und selbstausrichtend (Abb. 3.38 d). Durch den Einsatz von Dornen wird auch die Qualität der Rohrinnenoberfläche verbessert.

Ein Merkmal des Ziehvorgangs ist die Ausübung einer konstanten Zugkraft auf den aus der Matrize herausgezogenen Teil des Werkstücks. Um Brüche zu verhindern, müssen Bedingungen geschaffen werden, unter denen die Form des Werkstücks nur in der Verformungszone innerhalb der Matrize auftritt. Eine plastische Verformung des vorderen Produktendes muss ausgeschlossen sein. Dies wird durch die Gestaltung der Matrizenbohrung, die Wahl der Werkstückabmessungen und die Auswahl des Schmiermittels erreicht. Um einen Bruch des Werkstücks zu verhindern, ist darauf zu achten, dass die Zugspannungen darin 0,6 σ V (Zugfestigkeit) des Werkstückmaterials nicht überschreiten. Die Verformung beim Ziehen lässt sich quantitativ anhand des Ziehkoeffizienten beurteilen – dem Verhältnis der Fläche des Anfangsquerschnitts zur Endquerschnittsfläche.

Aufgrund der Tatsache, dass am Ende des aus der Ziehmatrize austretenden Produkts eine plastische Verformung nicht akzeptabel ist, ist der Wert des Dehnungskoeffizienten begrenzt und sollte bei der Verarbeitung im kalten Zustand 1,05 ... 1,5 in einem Durchgang nicht überschreiten . Aufgrund des geringen Dehnungsverhältnisses ist dies in der Regel möglich benötigte Größen Bei Profilen wird der Ziehvorgang viele Male durch eine Reihe allmählich kleiner werdender Löcher wiederholt, und um die Duktilität wiederherzustellen, wird das durch Ziehen verstärkte Metall nach ein oder zwei Übergängen einem Zwischenglühen durch Rekristallisation unterzogen.

Die Palette der durch Zeichnen hergestellten Produkte ist sehr vielfältig. Dabei handelt es sich um einen Draht mit einem Durchmesser von 0,002 ... 10 mm und unterschiedlich geformten Profilen, Beispiele davon sind in Abb. 3,37, Stäbe mit einem Durchmesser von 3 ... 150 mm, Rohre mit einem Durchmesser von Kapillare bis 500 mm und einer Wandstärke von 0,1 ... 10 mm, segmentierte, prismatische und geformte Keile, Keilwellenrollen.

Die Werkzeuge zum Ziehen sind Ziehsteine ​​und Ziehdorne. Sie bestehen aus Werkzeugstählen, metallkeramischen und mineralisch-keramischen Legierungen sowie technischen Diamanten (zum Ziehen von Drähten mit einem Durchmesser von weniger als 0,2 mm).

Das Ziehen erfolgt auf Ziehmühlen. Sie können periodisch oder kontinuierlich sein. Unter den Chargenmühlen sind Kettenmühlen am häufigsten (Abb. 3.39). Das Ende des Werkstücks 7 wird durch das Loch in der Matrize 8 geführt und von der Zange 6 erfasst , die am Schlitten 5 befestigt sind. Die Bewegung des Schlittens entlang des Rahmens 1 erfolgt, wenn der Haken 2 mit der Achse der endlosen Plattenkette 3 in Eingriff steht, die von einem Elektromotor angetrieben wird . Wenn das Produkt die Matrize verlässt, nimmt die Spannung zwischen Haken und Kette ab und das Gegengewicht 4 hebt den Haken an und trennt ihn von der Kette.

Chargenmühlen sind einfach zu konstruieren und zu bedienen, aber die Länge des hier verarbeiteten Werkstücks ist gering (6 ... 7 Meter) und die Prozessgeschwindigkeit ist niedrig – 10 ... 20 m/min.

Kontinuierliche Mühlen sind schneller und ermöglichen die Bearbeitung von Werkstücken von mehreren zehntausend Metern Länge.

Unter den Durchlaufmühlen sind Trommelmühlen am weitesten verbreitet (Abb. 3.40). Solche Mühlen verarbeiten ein zu einem Coil aufgerolltes Werkstück 1. Das Coil wird auf den Abwickeltisch 2 gelegt, das vordere Ende des Werkstücks wird durch eine Ziehmatrize 3 geführt und auf einer Trommel 4 befestigt, die von einem Elektromotor 6 über einen Antrieb 5 angetrieben wird. Die Mühle wird eingeschaltet und die Es erfolgt ein Ziehvorgang, außerdem wird das Produkt auf der Trommel zu einem Coil aufgewickelt. Dies gewährleistet die Kompaktheit des verarbeiteten Materials, was beim Transport, bei der Lagerung und bei der Wärmebehandlung sehr wichtig ist. Darüber hinaus wird der technologische Abfall reduziert und die Prozessgeschwindigkeit auf durchschnittlich 10 m/s erhöht (Trommelmühlen zum Ziehen dünner Drähte sind bekannt, die den Prozess mit Geschwindigkeiten von bis zu 40 m/s durchführen). Neben Eintrommelmühlen gibt es auch Mehrtrommelmühlen (Abb. 3.41). Sie werden auch Mehrfachziehmühlen genannt. Hierbei durchläuft das Werkstück 4 nacheinander mehrere (bis zu 20) Ziehmatrizen 5. Das Werkstück wird nach dem Durchlaufen der Löcher jeder Matrize auf Zwischenziehtrommeln 3 und dann auf eine Aufnahmetrommel (in der Abbildung nicht dargestellt) aufgewickelt ) . Die Rotationsgeschwindigkeit jeder nachfolgenden Trommel erhöht sich proportional zur Dehnung des Werkstücks.

Der technologische Prozess des Zeichnens umfasst die folgenden Hauptvorgänge.

1) Vorläufige Wärmebehandlung – Rekristallisationsglühen, um die Duktilität des Metalls zu erhöhen.

2) Reinigen des Werkstücks von Zunder (das Metall wird in sauren Lösungen gebeizt und dann nacheinander mit heißem und kaltem Wasser gewaschen).

3) Oberflächenbeschichtung des Werkstücks dünne Schicht Eisenoxidhydrat oder Kupfer, Phosphat, Kalk, um das Schmiermittel auf der Metalloberfläche zu halten.

4) Schärfen der Enden des Werkstücks, um es leichter durch das Loch ziehen und mit der Zange der Ziehmaschine greifen zu können.

5) Ziehen in einem oder mehreren Durchgängen je nach erforderlichem Umformgrad.

6) Zwischenbetriebliche Wärmebehandlung zur Beseitigung der Verhärtung (nach der Wärmebehandlung - Reinigen des Werkstücks und Auftragen einer Schmierschicht).

7) Veredelung der fertigen Produkte.

Der Zeichenprozess hat folgende Vorteile.

1) Hohe Genauigkeit der geometrischen Abmessungen des Produkts, die nur durch die Abmessungen des Matrizenlochs bestimmt werden (Toleranz 0,02 mm).

2) Hohe Oberflächengüte vergleichbar mit dem Schleifen beim Schneiden.

3) Hohe Leistung. Die Drahtziehgeschwindigkeit auf kontinuierlichen Walzwerken erreicht 10 m/s und bei dünnem Draht – 40 ... 50 m/s.

4) Erhöhung der Festigkeit des Produkts durch Kaltumformung.

5) Niedrige Kosten Werkzeuge und Ausrüstung.

6) Möglichkeit, lange Profile (Zehntausende Meter) zu erhalten, die mit anderen Methoden nicht möglich sind.

7) Kleine technologische Metallabfälle.

Nachteile des Verfahrens.

1) Die Palette der durch Ziehen hergestellten Produkte ist begrenzt, ebenso wie die Profilgrößen.

2) Bei der Verarbeitung von Stahl ist ein wiederholtes Glühen und Ätzen der Oberfläche erforderlich, um Zunder zu entfernen.

SCHMIEDEN

Schmieden ist eines davon die wichtigsten Wege Beschaffung von Rohlingen im Maschinenbau. Diese Rohlinge werden geschmiedete Schmiedeteile oder einfach Schmiedeteile genannt. Beim Schmieden werden Schmiedestücke in verschiedenen Formen und Größen mit einem Gewicht von 0,1 kg bis 300 Tonnen hergestellt. Bei der anschließenden Bearbeitung auf Zerspanungsmaschinen entstehen Schmiedeteile Fertigwaren. Ausgangsmaterial für das Schmieden sind Metallbarren und Walzprodukte. Eine Besonderheit des Schmiedens ist die Erwärmung des Werkstücks vor der Verformung.

Beim Schmieden wird ein erhitztes Werkstück mithilfe der Arbeitsflächen eines Universalwerkzeugs (Schlageisen) geformt, wobei das Metall frei zu den Seiten fließt. Beim Schmieden verändert sich die Konfiguration eines Werkstücks durch wiederholte aufeinanderfolgende Einwirkung von Schlägern auf seine einzelnen Abschnitte, wodurch das Werkstück durch Verformung allmählich eine bestimmte Form und Größe annimmt.

Der Aufprall auf das Werkstück kann stoßartig sein, wenn es mit einem Hammer bearbeitet wird, oder statisch, wenn es mit einer Presse bearbeitet wird.

Zur Durchführung von Schmiedevorgängen werden die wichtigsten technologischen, unterstützenden (Hilfs-) sowie Kontroll- und Messwerkzeuge verwendet. Zu den Hauptwerkzeugen gehören Schlagstöcke (flach und ausgeschnitten), Äxte, Nudelhölzer, Stechdorne, Dorne, Gegenmatrizen usw. Unterstützende Werkzeuge sind Zangen, Spannfutter, Auslegerdrehkräne und Schmiedemanipulatoren. Die Abmessungen von Schmiedestücken werden mithilfe von Linealen, Messschiebern, Heftklammern, Schablonen usw. kontrolliert. Die zum Schmieden verwendeten Werkzeuge gelten als universell, da sie für die Herstellung von Schmiedestücken unterschiedlicher Konfiguration geeignet sind.

Obwohl das Schmieden hinsichtlich Produktivität und Genauigkeit der Schmiedeteile dem Warmgesenkschmieden unterlegen ist, hat es dennoch seinen eigenen rationellen Anwendungsbereich. Dabei handelt es sich in erster Linie um die Herstellung von Kleinserien von Schmiedestücken mit kleinem und mittlerem Gewicht (100...200 kg), wenn die Herstellung teurer Gesenke für das Warmgesenkschmieden wirtschaftlich nicht sinnvoll ist. In solchen Fällen ist das Schmieden mit Hämmern mit einem Universalwerkzeug – Schlaghämmern – wirtschaftlicher. Große Schmiedestücke (insbesondere solche mit einem Gewicht von mehreren zehn und mehreren Hundert Tonnen) können nur durch Schmieden auf hydraulischen Pressen hergestellt werden. Von der Gesamtproduktion der in unserem Land hergestellten Schmiedestücke sind durchschnittlich 30 % geschmiedete Schmiedestücke und 70 % gestanzte Stücke. Allerdings erreicht beispielsweise im Schwermaschinenbau die Zahl der Schmiedeteile 70 %.

GRUNDLEGENDE SCHMIEDEVORGÄNGE

Das Schmieden kann maschinell mit Hämmern und Pressen oder von Hand erfolgen. Handschmieden dient der Herstellung künstlerischer Produkte und wird auch im Reparaturbetrieb für kleinere Arbeiten eingesetzt.

Der Schmiedeprozess besteht aus abwechselnden Haupt- und Nebenoperationen in einer bestimmten Reihenfolge.

Eine Operation ist Teil eines technologischen Prozesses, der an einem Arbeitsplatz mit einer bestimmten Gruppe von Werkzeugen durchgeführt wird und eine Abfolge von Aktionen an einem Werkstück umfasst, um Schmiedestücke mit der erforderlichen Form und den angegebenen Eigenschaften zu erhalten. Die Operation besteht aus einer Reihe von Übergängen. Ein Übergang ist ein Teil eines Vorgangs, bei dem ein Abschnitt eines Werkstücks mit demselben Werkzeug an einem Arbeitsplatz bearbeitet wird.

Somit wird jeder Arbeitsgang durch die Art der Verformung und das verwendete Werkzeug bestimmt. Zu den wichtigsten Schmiedevorgängen gehören: Stauchen, Räumen, Lochen, Schneiden, Biegen, Verdrehen, Schweißen, Prägen in Gegengesenken.

Entwurf - ein Vorgang, der darin besteht, die Querschnittsfläche des Werkstücks zu vergrößern und gleichzeitig seine Höhe zu verringern (Abb. 3.42). Das Stauchen erfolgt mittels Schlagstücken oder Sedimentationsplatten. Um ein qualitativ hochwertiges Schmiedestück zu erhalten, wird empfohlen, den anfänglichen zylindrischen Rohling mit einem Verhältnis seiner Höhe h zar zu seinem Durchmesser d zar von nicht mehr als 2,5 auszuwählen, um eine mögliche Längskrümmung des Produkts zu vermeiden. Die Enden des Werkstücks müssen glatt und parallel sein. Eine Art Niederschlag ist Ausschiffung, bei dem das Metall nur auf einem Teil der Länge des Werkstücks 1 durch den Einsatz eines Unterlegwerkzeugs 2 abgeschieden wird, wodurch eine lokale Verdickung des Schmiedestücks entsteht (Abb. 3.43).

Brosche - ein Vorgang, der darin besteht, die Querschnittsfläche eines Werkstücks oder eines Teils davon durch Verlängerung des Werkstücks zu verringern. Das Räumen erfolgt durch aufeinanderfolgende Schläge oder Stauchung einzelner aneinander angrenzender Abschnitte des Werkstücks beim Vorschub entlang seiner Achse (Abb. 3.44). Die Summe einer bestimmten Anzahl von Schlägen oder Kompressionen, die nacheinander auf eine bestimmte Dicke des Werkstücks ausgeübt werden, wird als Durchgang bezeichnet. Als Übergang werden zwei aufeinanderfolgende Stauchungen mit dazwischenliegender Drehung (Rotation) des Schmiedestückes um 90° bezeichnet.

Das Räumen erfolgt mit flachen oder ausgeschnittenen Schlagstücken. Einschmieden von ausgeschnittenen Schlagstücken (Abb. 3.45 ) ermöglicht die Vermeidung von Schmiederissen (insbesondere beim Räumen axialsymmetrischer Werkstücke) beim Schmieden von Stählen und Legierungen mit geringer Duktilität und die Erzielung genauerer Schmiedemaße.

Die Verformung beim Räumen wird durch den Schmiedegrad ausgedrückt und durch das Verhältnis der Querschnittsfläche des Ausgangswerkstücks FH zur Endquerschnittsfläche FK charakterisiert.

Je stärker geschmiedet wird, desto besser ist die Struktur des Metalls und desto höher sind seine mechanischen Eigenschaften. Daher wird das Räumen nicht nur verwendet, um Schmiedestücke mit der erforderlichen Form zu erhalten, sondern auch, um die Qualität des Metalls zu verbessern.

Es gibt verschiedene Arten des Räumens.

Übertakten - der Vorgang der Vergrößerung der Breite eines Teils des Werkstücks durch Verringerung seiner Dicke an dieser Stelle (Abb. 3.46) .

Räumnadel mit Dorn - der Vorgang der Reduzierung der Wandstärke eines Werkstücks mit einem Loch bei gleichzeitiger Vergrößerung der Länge des Schmiedestücks (Abb. 3.47) . Das Räumen erfolgt in ausgeschnittenen Schließstücken (oder unteren Aussparungen). 3 und obere Abflachung 2) auf einem leicht konischen Dorn 1. Um das Entfernen des Dorns aus dem Schmiedestück zu erleichtern, schmieden Sie in Richtung des aufgeweiteten Endes des Dorns.

Auf einem Dorn rollen - der Vorgang, bei dem die Wandstärke eines Ringrohlings verringert und gleichzeitig sein Außen- und Innendurchmesser vergrößert wird (Abb. 3.48) . Der Ringrohling 1 ruht mit seiner Innenfläche auf einem zylindrischen Dorn 2, der an seinen Enden auf Stützen (Auflagen) 3 montiert ist, und wird zwischen dem Dorn und einem schmalen langen flachen Kopf verformt 4. Nach jedem Schlag oder Pressen wird das Werkstück relativ zum Dorn gedreht. Beim Rollen auf einem Dorn vergrößert sich die Breite des Ringes leicht.

Firmware - der Vorgang, bei dem in einem Werkstück durchgehende oder blinde Hohlräume erzeugt werden, indem Metall aus der Kontaktzone mit dem Werkzeug verdrängt wird (Abb. 3.49). Beim Lochen handelt es sich um einen eigenständigen Arbeitsgang, der dazu dient, Aussparungen oder Löcher in ein Schmiedeteil zu formen, oder einen vorbereitenden Arbeitsgang für das anschließende Räumen oder Rollen des Werkstücks auf einem Dorn. Die Werkzeuge zum Durchstechen sind Piercings, massiv und hohl (Abb. 3.50). Löcher mit einem Durchmesser von bis zu 500 mm werden mit einem Volllocher unter Verwendung eines Stützrings gestanzt, Löcher mit einem größeren Durchmesser werden mit einem Hohllocher gestanzt. Der Durchmesser des Lochs sollte nicht mehr als 1/2-1/3 des Außendurchmessers des Werkstücks betragen. Bei einem größeren Lochdurchmesser wird die Form des Schmiedestücks deutlich verzerrt. Bei hohen Schmiedestücken wird zuerst ein Loch auf einer Seite gebohrt (ungefähr 3/4 der Tiefe), und dann wird das gleiche Loch verwendet, um das Lochen auf der anderen Seite fertigzustellen, wobei das Schmiedestück um 180° gedreht wird. Beim Durchstechen dünner Schmiedestücke 1 werden Stützringe 2 verwendet. Beim Durchstechen geht ein Teil des Metalls 3 verloren, der als Otter bezeichnet wird (Abb. 3.51).

Hacken- der Vorgang des vollständigen Trennens eines Teils des Werkstücks entlang einer offenen Kontur durch Einführen eines Verformungswerkzeugs in das Werkstück (Abb. 3.52). Die Schneidwerkzeuge sind gerade und geformte Äxte und Meißel (Abb. 3.53). Das Hacken mit Äxten wird durchgeführt, um die unteren und unteren Teile des Barrens, überschüssiges Metall an den Enden von Schmiedestücken zu entfernen oder um ein langes Werkstück in kürzere Teile zu teilen. Eine Art Schnitt ist eine Kerbe, die dazu dient, beim Schmieden Leisten und Schultern zu bilden.

Biegen - der Vorgang, Winkel zwischen Teilen eines Werkstücks zu bilden oder zu ändern oder dem Werkstück entlang einer bestimmten Kontur eine gekrümmte Form zu geben (Abb. 3.54) . Das Biegen erfolgt unter Verwendung verschiedener Stützen, Unterlagen, Vorrichtungen und in Unterlagenmatrizen. Bei diesem Vorgang entstehen Winkel, Heftklammern, Haken, Klammern usw. Bei der Auswahl des Ausgangswerkstücks sollte man die Verzerrung der ursprünglichen Form und die Verringerung der Querschnittsfläche des Schmiedestücks in der Biegezone, genannt, berücksichtigen Schwindung. Um die Schrumpfung in der Biegezone auszugleichen, erhält das Werkstück vergrößerte Querabmessungen. Beim Biegen können entlang der Innenkontur Falten und entlang der Außenkontur Risse entstehen. Um dieses Phänomen zu vermeiden, wird für einen gegebenen Biegewinkel ein geeigneter Rundungsradius gewählt.

Verdrehen - ein Vorgang, bei dem ein Teil des Werkstücks relativ zu einem anderen in einem bestimmten Winkel um die Längsachse gedreht wird (Abb. 3.55). Das Drehen wird bei der Herstellung von Kurbelwellen, Bohrern usw. verwendet. Beim Drehen werden Schraubenschlüssel, Schraubenschlüssel, Winden und Balkenkräne verwendet.

Schweißen - der Vorgang der Herstellung einer dauerhaften Verbindung durch gemeinsame plastische Verformung vorgewärmter Werkstücke (Abb. 3.56) .

Stanzen in Stützstempeln– ein Schmiedevorgang, der die Herstellung von Schmiedeteilen mit recht komplexer Konfiguration ermöglicht (Abb. 3.57) . Wird bei der Herstellung kleiner Chargen von Schmiedeteilen wie Schraubenschlüsselköpfen, Schraubenköpfen, Scheiben mit Naben, Buchsen mit Kragen usw. verwendet. Das Gegenstück kann aus einem oder zwei Teilen bestehen, in denen sich ein Hohlraum mit der Form eines Schmiedestücks oder dessen separatem Abschnitt befindet.

Bei der Herstellung eines bestimmten Teils wechseln sich die Schmiedevorgänge in einer bestimmten Reihenfolge ab.

Ein Beispiel für Arbeiten beim Freischmieden ist das Schmieden eines Hebels mit einer Gabel (Abb. 3.58, a).

Der Rohling zum Schmieden ist ein Stab mit rechteckigem Querschnitt. Das erhitzte Werkstück wird auf ein Rechteck der erforderlichen Größe gezogen und anschließend mit dreiflächigen Prismen geschnitten (Abb. 3.58, b).

Reis. 3,58. Der Ablauf beim Schmieden eines Hebels mit einer Gabel:

a – Teil, b – Kerbe, c, d, e – Räumen und Kerben, e – Biegen, g – Räumen

Nachdem Sie die Enden des Werkstücks auf die Dicke des Kopfes gedehnt haben, machen Sie neue Schnitte (Abb. 3.58, c) und strecken Sie jedes Ende auf die erforderliche Größe (Abb. 3.58). , d, e) . Als nächstes wird das Werkstück gebogen und durch Platzieren einer Unterlage in der Mitte der Gabel geglättet. Dann wird das Ende der Gabel abgeschnitten (Abb. 3.58, f) und mit einem Prisma durchgezogen (Abb. 3.58, g). ). Anschließend erhält das Gabelende seine endgültige Form, um die gewünschte Schmiedeform zu erhalten.

Schmiedeausrüstung

Schmiedearbeiten werden auf Schmiedehämmern und hydraulischen Schmiedepressen durchgeführt.

Hämmer sind Schlagmaschinen, bei denen die Verformung des Metalls des Werkstücks aufgrund der kinetischen Energie der beweglichen Teile erfolgt, die sich im Moment des Aufpralls auf das Werkstück ansammelt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Arbeitswerkzeugs im Moment des Aufpralls beträgt 3 ... 8 m/s, die Verformungszeit beträgt Hundertstelsekunden. Das Hauptmerkmal eines Hammers ist die Masse der beweglichen (am häufigsten fallenden) Teile.

Je nach Antriebsart können Hämmer pneumatisch, Dampf-Luft, mechanisch, hydraulisch, Gas, Sprengstoff usw. sein.

Je nach Funktionsprinzip sind Hämmer in Einfach- und Doppelwirkung erhältlich. Bei einfachwirkenden Hämmern dient der Antrieb lediglich zum Anheben der auftreffenden (fallenden) Teile, ihre Abwärtsbewegung erfolgt unter dem Einfluss der Schwerkraft. Der doppelt wirkende Hammerantrieb dient sowohl zum Anheben als auch zum Absenken der Schlagteile. Dadurch ist die kinetische Energie der herabfallenden Teile bei doppeltwirkenden Hämmern größer als bei einfachwirkenden Hämmern bei gleicher Masse.

Von den Schlaghämmern sind die am weitesten verbreiteten pneumatisch. Die beweglichen, in diesem Fall fallenden Teile sind der Kolben, seine Stange und der obere Schlagbolzen. Bei einem Drucklufthammer erfolgt das Heben und Senken des Kolbens, an dessen Stange der obere Schlagbolzen befestigt ist, durch Druckluft mit einem Druck von 0,2 ... 0,3 MPa. Druckluft gelangt von einem Kolbenkompressor, der über einen Kurbelschiebermechanismus von einem separaten Elektromotor angetrieben wird, in den Arbeitszylinder. Arbeits- und Kompressorzylinder befinden sich auf demselben Rahmen. Drucklufthämmer haben eine Masse fallender Teile von 50 ... 1000 kg und werden zum Schmieden kleiner Schmiedestücke (bis 20 kg) verwendet.

Drucklufthämmer werden häufig in Schmieden kleiner Fabriken und Werkstätten im Handschmiedebereich eingesetzt. Dies liegt an den geringen Kosten, der einfachen Wartung und der hohen Zuverlässigkeit. Der Vorteil von Drucklufthämmern liegt auch in der Verwendung elektrischer Energie im Gegensatz zu Dampf oder Druckluft, deren Verwendung teurer und schwieriger ist (wie es bei der Verwendung von Dampf-Luft-Hämmern der Fall ist).

Schmiedepneumatische Hämmer haben folgende Eigenschaften: Die Masse der Schlagteile beträgt 50 ... 150 kg, die Schlagzahl beträgt jeweils 225 ... 95 pro Minute. Mit diesen Hämmern werden aus Langprodukten kleine Schmiedeteile (0,5 ... 20 kg) hergestellt.

Ein doppeltwirkender Drucklufthammer (Abb. 3.59) ist mit zwei Zylindern ausgestattet: einem Kompressor 5 und einem Arbeitszylinder 2. Der Kolben des Kompressorzylinders 4 erhält vom Kurbel-Schieber-Mechanismus 6 eine hin- und hergehende Bewegung. Die im Kompressor komprimierte Luft Der Zylinder wird über Kanäle 3 dem oberen oder unteren Teil des Arbeitszylinders zugeführt und bewegt den Kolben des Arbeitszylinders 1, der fest mit der Stange 11 verbunden ist, nach unten bzw. oben. Der obere Schlagbolzen 10 ist an der Stange befestigt. Der untere Schlagbolzen 9 ist an dem auf dem Hammer 7 montierten Kissen 8 befestigt. Die Masse des Hammers übersteigt die Masse der fallenden Teile einmal um 10 ... 15.

Das Aussehen des Drucklufthammers ist in Abb. dargestellt. 3,60.

Die wichtigsten Arten von Hämmern zum Schmieden sind Dampf-Luft Doppelschlaghämmer. Die Masse der fallenden Teile solcher Hämmer beträgt 1000 ... 8000 kg und die Schlagzahl beträgt jeweils 71 ... 34 pro Minute. Diese Hämmer sind für die Herstellung mittelschwerer Schmiedestücke (20 ... 350 kg) konzipiert. Dampf-Luft-Hämmer werden durch Dampf angetrieben, der über eine Rohrleitung vom Kessel mit einem Druck von 0,7 ... 0,9 MPa zugeführt wird, oder durch Druckluft, die von einem Kompressor mit einem Druck von bis zu 0,7 MPa zugeführt wird. Je nach Rahmentyp gibt es Dampf-Luft-Hämmer in Ein- und Zweisäulenausführung. Doppelständerhämmer sind in Bogen- und Brückenausführung erhältlich.

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Lange Produkte

Weit verbreitet im Maschinenbau, im Bauwesen und im Transportwesen gewalztes Metall: Bleche, Streifen, Bänder, Schienen, Balken usw. Es wird durch Komprimieren eines Metallbarrens in heißem oder kaltem Zustand zwischen den rotierenden Walzen eines Walzwerks gewonnen. Auf diese Weise werden Stahl, Nichteisenmetalle und deren Legierungen verarbeitet.

Mietprofil (seine Querschnittsform) hängt von der Form der Rollen ab. Die Abbildungen zeigen die Hauptprofile rollender Produktionsprodukte, genannt lange Produkte.

Folgende Profile werden unterschieden: lange Produkte: einfach (Kreis, Quadrat, Sechseck, Streifen, Blatt); geformt (Schiene, Balken, Kanal, Marke usw.); besonders (Räder, Bewehrungsstahl usw.).

Am häufigsten werden Walzprofile als Rohlinge für verschiedene Teile verwendet. Zum Beispiel von sechseckiger Stab Schrauben und Muttern herstellen. Aus Rundstäbe zylindrische Teile werden auf Drehmaschinen gedreht. Winkelstangen Wird bei der Herstellung von Rahmen, Rahmen, Regalen usw. verwendet.

Durch das Walzen können Sie dem Werkstück die Form des Fertigteils geben, wodurch zusätzliche Bearbeitungen vermieden werden und somit Metallabfall reduziert und Zeit gespart wird.

Nachfolgend finden Sie einige Beispiele für gängige Arten von Walzprodukten: Rohre, Bewehrungen, Balken, Kanäle, Bleche, Winkel, Streifen usw.

Lange Produkte - eine der Arten von Halbzeugen. Dies ist die Bezeichnung für ein Arbeitsprodukt, das zur Weiterverarbeitung und Herstellung von Fertigprodukten bestimmt ist.
Einige Arten von Halbzeugen – Schnittholz, Sperrholz, Draht – sind Ihnen bereits bekannt.
Blech eingeteilt in dünnes Blatt (bis 4 mm) und dickes Blech (über 4 mm

Arten und Eigenschaften von Stahl

Stahl- Das Eisen-Kohlenstoff-Legierung(bis zu 2%) und andere chemische Elemente. Es wird häufig im Maschinenbau, im Transportwesen, im Baugewerbe und im Alltag eingesetzt.
Je nach Zusammensetzung gibt es unterschiedliche kohlenstoffhaltig Und legiert Stahl. Kohlenstoffstahl enthält 0,4...2 % Kohlenstoff. Kohlenstoff verleiht dem Stahl Härte, erhöht jedoch die Sprödigkeit und verringert die Duktilität. Beim Hinzufügen anderer Elemente zum Stahl während des Schmelzens: Chrom, Nickel, Vanadium usw. - seine Eigenschaften ändern sich. Einige Elemente erhöhen die Härte und Festigkeit, andere erhöhen die Elastizität, andere verleihen Korrosionsschutz, Hitzebeständigkeit usw. Stähle, die diese Elemente enthalten, werden als legiert bezeichnet. In legierten Stahlsorten werden Zusatzstoffe durch Buchstaben gekennzeichnet: N - Nickel , IN - Wolfram ,G - Mangan , D - Kupfer , ZU - Kobalt , T - Titan .

Durch ihren Zweck unterscheiden sie sich strukturell, instrumental und speziell werden.
Strukturkohlenstoff Stahl ist von gewöhnlicher Qualität und von hoher Qualität. Erste- Kunststoff, hat aber eine geringe Festigkeit. Wird zur Herstellung von Nieten, Unterlegscheiben, Bolzen, Muttern, weichem Draht und Nägeln verwendet. Zweite zeichnet sich durch erhöhte Festigkeit aus. Daraus werden Wellen, Riemenscheiben, Leitspindeln und Zahnräder hergestellt.
Werkzeugstahl hat eine höhere Härte und Festigkeit als Baustahl und wird zur Herstellung von Meißeln, Hämmern, Gewindeschneidwerkzeugen, Bohrern und Fräsern verwendet.
Spezialstähle - das sind Stähle mit besonderen Eigenschaften: hitzebeständig, verschleißfest, rostfrei usw.
Alle Stahlsorten sind auf eine bestimmte Weise gekennzeichnet. Also, Baustahl Normale Qualität wird durch Buchstaben gekennzeichnet St. und Seriennummer von 0 Vor 7 (Kunst. UM, Kunst. 1 usw. - je höher die Stahlzahl, desto höher der Kohlenstoffgehalt und die Zugfestigkeit), gute Qualität - zweistellig 05 , 08 , 10 usw. und zeigt den Kohlenstoffgehalt in Hundertstel Prozent an. Mithilfe des Nachschlagewerks können Sie die chemische Zusammensetzung von Stahl und seine Eigenschaften bestimmen.
Die Eigenschaften von Stahl können durch Wärmebehandlung (Wärmebehandlung) verändert werden. Es besteht aus dem Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur, dem Halten dieser Temperatur und dem anschließenden schnellen oder langsamen Abkühlen. Der Temperaturbereich kann je nach Art der Wärmebehandlung und dem Kohlenstoffgehalt des Stahls groß sein.
Hauptarten der Wärmebehandlung - Härten, Anlassen, Glühen, Normalisieren .
Zur Erhöhung der Härte von Stahl wird es eingesetzt Härten - Erhitzen eines Metalls auf eine bestimmte Temperatur (z. B. bis zu 800 ° C) und schnelles Abkühlen in Wasser, Öl oder anderen Flüssigkeiten.
Wenn Stahl großer Hitze und schneller Abkühlung ausgesetzt wird, wird er hart und spröde. Die Sprödigkeit nach dem Härten kann dadurch verringert werden Urlaube - Das abgekühlte, gehärtete Stahlteil wird erneut auf eine bestimmte Temperatur (z. B. 200...300 °C) erhitzt und anschließend an der Luft abgekühlt.
Bei einigen Instrumenten ist nur der Arbeitsteil gehärtet. Dies erhöht die Haltbarkeit des gesamten Werkzeugs.
Bei Glühen Das Werkstück wird auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und langsam auf dieser Temperatur gehalten(das ist der Hauptunterschied zum Härten) abkühlen. Geglühter Stahl wird weicher und lässt sich daher leichter verarbeiten.
Normalisierung - eine Art Glühen, bei dem nur die Abkühlung an der Luft erfolgt. Diese Art der Wärmebehandlung trägt dazu bei, die Festigkeit von Stahl zu erhöhen.

Die Wärmebehandlung von Stahl wird in Industriebetrieben durchgeführt Thermoarbeiter. Der Thermist muss über gute Kenntnisse der inneren Struktur von Metallen, ihrer physikalischen und technologischen Eigenschaften und der Wärmebehandlungsarten verfügen, thermische Öfen geschickt nutzen und die Arbeitssicherheitsvorschriften strikt einhalten.

Das wichtigste mechanische Eigenschaften von Stahl - Härte und Festigkeit . An Härte Stahl wird mit speziellen geprüft Härteprüfgeräte. Die Messmethode basiert auf dem Drücken von mehr als hartes Material: Hartstahlkugel, Diamantkegel oder Diamantpyramide.

Härtewert NV wird ermittelt, indem die Belastung durch die Oberfläche des im Metall hinterlassenen Abdrucks dividiert wird ( Brinell-Methode ) (Abb. rechts, A),

oder durch die Eintauchtiefe in das Metall einer Diamantspitze, einer Stahlkugel ( Rockwell-Methode ) (Reis. 6 ).

Stärke Die Festigkeit von Stahl wird mithilfe von Zugprüfmaschinen bestimmt, indem Proben einer speziellen Form geprüft und in Längsrichtung gedehnt werden, bis sie brechen (Abb. links). Teilen Sie bei der Bestimmung der Festigkeit die größte Belastung, die dem Bruch der Probe vorausging, durch die Fläche ihres ursprünglichen Querschnitts.

TRADITIONELLE TECHNOLOGIE

SCHMELZEN

KRISTALLISATION /INGINGON IN METALLFORM

ROLLBARREN

Verschiedene Verfahren zur Herstellung von gewalztem Edelstahl.

NEUE TECHNOLOGIE

SCHMELZEN

ERHALTUNG VON GRANULAT

DRÜCKEN

SINTERN IM OFEN

ROLLENDE „BILLETS“

Für die Bildung chemischer Verbindungen können ausreichend große Flächen vorhanden sein.

Daher stellen Korngrenzen in Edelstahl oft besondere Schichten dar, deren chemische Zusammensetzung und damit Eigenschaften sich vom Kornkörper unterscheiden. In vielen Fällen stellen diese Schichten potenzielle Korrosionsquellen dar.

Daher ist die Reinigung von Edelstahl von schädlichen Verunreinigungen die wichtigste Reserve zur Verbesserung seiner Qualität, zur Verlängerung seiner Lebensdauer und damit zur Einsparung knapper Legierungselemente. Aus diesem Grund haben Metallurgen verschiedene Methoden zur Stahlveredelung eingesetzt, darunter Hochvakuum, die Verwendung „sauberer“ Wärmequellen zum Schmelzen (z. B. Plasma, Elektronen- und Laserstrahlen), Spülen mit Inertgasen usw.

Hier ist ein Beispiel, das einen Eindruck von den Vorteilen der Veredelung vermittelt. Es ist seit langem bekannt, dass rostfreie Stähle mit 20–30 % Chrom eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Ihre Verwendung als Konstruktionsmaterial ist jedoch aufgrund der großen Zerbrechlichkeit dieser Materialien und ihrer Schweißverbindungen sehr begrenzt. Sprödigkeit entsteht durch das Vorhandensein von Kohlenstoff und Stickstoff im Stahl, dessen Gesamtgehalt etwa 0,10–0,16 % beträgt. Metallurgen haben festgestellt, dass eine Reduzierung des Gehalts dieser Verunreinigungen auf einen Wert von 0,01 % die Sprödigkeit beseitigt. Anstelle von Chrom-Nickel kann auch Reinststahl mit 28 % Chrom verwendet werden

von Stählen bei der Herstellung von Salpetersäure, Natronlauge in Wasserentsalzungsanlagen und Produktion mineralische Düngemittel! In Bezug auf die Korrosionsrissbeständigkeit stehen insbesondere reine Chromstähle Chrom-Nickel-Stählen mit 30-40 % seltenem Nickel in nichts nach.

Die Reinigung von Edelstahl von Verunreinigungen ist nicht die einzige technologische Methode, die seine Qualität verbessern kann. Eine ebenso wichtige Rolle spielt auch die Herstellungstechnologie des gegossenen Knüppels, der dann zum Schmieden oder Walzen verwendet wird.

Es stellt sich heraus, dass es bei der Kristallisation eines flüssigen Metalls zwangsläufig zu Entmischungsprozessen kommt, also zur Aufteilung in Volumina größerer oder kleinerer Größe, die sich in der chemischen Zusammensetzung voneinander unterscheiden. Dieses Phänomen ist ganz natürlich und wird durch die Gesetze der Kristallisation von Feststoffen aus dem flüssigen Zustand gut beschrieben. In der Regel geht mit höherem Doping auch ein höherer Grad der Segregation einher. Bei einem ausreichend großen Barren kann der Unterschied im Elementgehalt an verschiedenen Stellen 2-3 % erreichen. Die Verflüssigungsheterogenität wird bei der Weiterverarbeitung an den Stahl weitergegeben und bleibt in den Produkten erhalten. Chemische Heterogenität führt zu Heterogenität der Eigenschaften, und dies ist nicht immer akzeptabel.

Wie können wir diesen Fehler beseitigen, der Legierungen innewohnt?

Und hier kam eine grundlegend neue Technologie zur Rettung.

Damit die Liquidation stattfinden kann

Legierungselemente müssen beim Übergang des Stahls vom flüssigen in den festen Zustand einen bestimmten Weg zurücklegen. Wie können wir die Länge dieses Weges verkürzen? Offensichtlich ist es notwendig, die Kristallisationszeit so weit wie möglich zu verkürzen. Dies kann durch eine deutliche Reduzierung des Kristallisationsvolumens bei hoher Abkühlgeschwindigkeit erreicht werden. Wenn das Kristallisationsvolumen auf die Größe eines Tropfens reduziert wird, der durch ein strömendes Inertgas gekühlt wird, ist der Grad der Verflüssigungsheterogenität darin viel geringer als in einem großen, langsam erstarrenden Barren. Es konnte festgestellt werden, dass die Entmischung praktisch keine Zeit hat, sich zu entwickeln, wenn die Kristallisation im Volumen von Granulatkörnern mit einem Durchmesser von 20–50 μm auftritt. Dieses Prinzip ist die Grundlage für die derzeit entwickelte neue Technologie zur Herstellung hochlegierter Stähle, einschließlich rostfreier Stähle.

Die Verwendung rostfreier Stähle reicht erst siebzig Jahre zurück, doch ihr Aufkommen spielte eine große Rolle bei der Entwicklung der globalen Industrie im 20. Jahrhundert. Denn ohne sie wären die kolossalen Erfolge in der Kernenergie, in der Luft- und Raumfahrttechnik und in vielen anderen Bereichen der modernen Wirtschaft nicht möglich gewesen. Und aus der Tatsache, dass sich sowohl die Edelstähle selbst als auch die Technologie zu ihrer Herstellung immer weiter verbessern, lässt sich leicht vorhersagen: Diese Materialien werden in Zukunft mehr als einmal das entscheidende Wort für den wissenschaftlichen und technischen Fortschritt haben.

Zwischen den Rollen in Pfeilrichtung. Während des Durchgangs zwischen den Walzen verringert sich die Höhe des Werkstücks H auf h, und die Länge nimmt zu. Größe H-h heißt absoluter Wert der Komprimierung und das Verhältnis ( H - h )/H * 100 % — Grad der Komprimierung , oder relative Komprimierung .

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A - Blech, B - Profile

Es bestehen mehrere miteinander verbundene Käfige, die mit speziellen Hilfsgeräten ausgestattet sind Walzwerk.

Abhängig von den hergestellten Produkten gibt es Blechwalzwerke (Herstellung von Blechen), Profilwalzwerke (Herstellung von Trägern, Stäben, Bändern), Rohrwalzwerke (Herstellung von Rohren), Schienen- und Trägerwalzwerke sowie Spezialwalzwerke.

Hochleistungswalzwerke, die für die Vordimensionierung großer Barren ausgelegt sind, werden Vorwalz- und Brammenwalzwerke genannt. Blooming-Maschinen mit Rollendurchmessern von 840 bis 1150 mm ermöglichen die Herstellung von Produkten in Form von gepressten Barren mit einem Querschnitt von 140 x 140 bis 450 x 450 mm. Solche komprimierten Blöcke mit quadratischem Querschnitt (Blüten) wiegen bis zu 10-12 Tonnen oder mehr.

Blatt Vermietung variiert:

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Reis. 3. Haupttypen von Walzprofilen: A - Vierkantstahl, B- Rundstahl, nbsp; V— Bandstahl, nbsp; G - dreieckig, opal, halbrund, segmental, D — Winkelstahl, ungleich und gleichseitig, e - Kanäle, g - I-Träger aus Stahl, E-T-Träger aus Stahl, und - Schienen, zu - grüner Stahl, l - Säulenstahl

Barrenloses Walzen.

Die in Abb. dargestellte Methode 4. Rollen Sie das flüssige Metall aus der Pfanne 1 durch die Dachrinne 2 in den Trichter geschickt 4 zwischen zwei rotierenden Rollen 3, mit Wasser gekühlt.

Rohrwalzen.

Ein besonderer Zweig des Walzens ist Rohrproduktion, die im Maschinenbau, im Hochbau, bei Erkundungsbohrungen, für Wasser-, Öl- und Gaspipelines usw. weit verbreitet sind.

Der enorme Bedarf der Volkswirtschaft an der Herstellung von Rohren wurde durch die Erfindung von Ultrahochgeschwindigkeitsmühlen verursacht. Die in den Hüttenwerken Tscheljabinsk und Taganrog betriebenen Ofenrohrschweißanlagen weisen die höchste Geschwindigkeit der Welt auf. Jede Minute