Ruller

Procedureprincip

Walzen, 700er Straße i Freital

450er Strasse, Freital

Valsning er en fremstillingsproces fra gruppen af trykdannelse , hvor det (for det meste metalliske) materiale dannes mellem to eller flere roterende værktøjer, og dets tværsnit reduceres i processen. Hvis formningen finder sted over materialets omkrystallisationstemperatur , kaldes det varmvalsning , ellers koldvalsning . Valsens arbejde er for det meste automatiseret i dag.

Med hensyn til materialedeformation er rullning en massiv formingsproces og er tæt forbundet med hamring eller smedning .

Procesvarianter i henhold til DIN 8583

I klassificeringssystemet for trykdannelsesprocesser i henhold til DIN 8583 nævnes rullning som den første proces sammen med fritdannende , formdannende og andre. Alle rullende fremgangsmåder har et unikt serienummer: De begynder altid med sekvensen 2.1.1 (2nd hovedgruppe danner , 1st gruppe trykformning , 1st fremgangsmåde (rullende)). På det første niveau skelnes der mellem, hvordan emnet bevæger sig i forhold til valsernes akser.

• 2.1.1.1 Længderuller
  • 2.1.1.1.1 Flade langsgående ruller
  • 2.1.1.1.2 Profillængderuller
• 2.1.1.2 Krydsruller
  • 2.1.1.2.1 Flade krydsruller
  • 2.1.1.2.2 Profilkrydsruller
• 2.1.1.3 Skæv rullning
  • 2.1.1.3.1 Flade skæve ruller
  • 2.1.1.3.2 Profilskævvalsning

En passage af rullende materiel gennem rullerne kaldes en søm .

Rulle i længderetningen

Under langsgående rullning bevæges rullematerialet gennem rullespalten vinkelret på rulleakserne uden at rotere om sin egen akse. Det kommer frem som en streng fra rullerne, der roterer i modsatte retninger. Strengen med et konstant tværsnit er normalt et halvfabrikat , der videreforarbejdes. Produkterne kan opdeles i flade og profilprodukter i henhold til deres geometri. Værktøjerne kaldes derfor flade eller profilvalser.

Brede / flade produkter

Som fladvalsede produkter ( fladstål ) identificeres valsede produkter, der er væsentligt bredere end tykke. Mængdemæssigt repræsenterer de den største andel af de rullede produkter, der kræves på verdensplan og fremstilles som rullede strimler eller individuelle ark.

Plader og strimler fremstillet af stål og ikke-jernholdige metaller fremstilles ved rullning mellem to næsten parallelle cylindriske ruller. Valserne bøjer som følge af belastningen. Denne rulleformation skal kompenseres for at producere flade produkter. Til dette formål formales rullerne normalt for at blive let kronet. Der er forskellige metoder til at påvirke kronen på de installerede ruller, herunder: Aksial forskydning af specielt slebne ruller, krydsning af rullerne, bøjning af journaler samt hydrauliske eller termiske ændringer i diameter.

Jo tyndere rullende materiel, jo tyndere skal arbejdsrullerne være. Derfor understøttes arbejdsrullerne i de fleste valseværker af betydeligt stivere backup-ruller med større diameter (se billede).

Lange produkter

Lange produkter er tråd , stænger, rør og profiler fremstillet af stål og ikke-jernholdige metaller . De fremstilles ved at rulle mellem to til fire ruller, som kaliberen skæres i.

Rullearrangementer

Duo og trio valseværker med et fælles drev og Fritzs rullebord

Oversigt over rullearrangementer : (A) Duo (B) Trio (C) Quarto (D) Sixfold (E) Cluster (F) Sendzimir

I løbet af den tekniske udvikling og for specialprodukter blev forskellige typer valseværker udviklet til langsgående valsning, som stadig er i brug i dag.

Duo valseværn

Et duo -valseværk består af to parallelle ruller, mellem hvilke rullende materiel rulles. For at gentage valseprocessen for yderligere at reducere tykkelsen af ​​det rullende materiel eller for at fortsætte med at rulle med den næste kaliber , i et tohøjt valseværk, skal enten rullende materiel bringes tilbage til den anden side af stativet eller retningen af rotation af valserne (baglæns). Førstnævnte blev løst ved at løfte de vandrette rulleborde, som rullende materiel løber på foran og bag rullespalten på siden af ​​rullestativet ( Fritz'scher rullende bord efter opfinderen George Fritz) og rullende materiel over den øvre rulle på den anden side tilbage formidlet, som rullen understøttes af friktion. På grund af forbedringen af ​​gearkassen fik reverseringsmetoden imidlertid stadig større betydning, da løft over den øverste rulle som en tom cyklus altid er forbundet med en afkøling af det rullende materiel. Med fremkomsten af ​​det elektriske drev blev bakningen teknisk set endnu lettere, og det var også muligt at arrangere flere valseværker efter hinanden, hvilket tidligere var for komplekst på grund af at drivakslen på drivmaskinen (damp) var så kontinuerlig som muligt .

Trio valseværn

En anden metode til yderligere rullning af rullende materiel med det samme stativ uden at skulle løfte eller bakke er at bruge et såkaldt triovalseværk (engelsk "trehøjt valseværk"). I trioarrangementet med tre ruller, rullende materiel z. B. rullede først mellem den nederste og den midterste i den ene retning og derefter mellem den midterste og øvre rulle i den anden retning. Kaliberens design til en progressiv profilering af det rullende materiel er mere kompliceret med trioarrangementet. Endvidere er midterrullen mekanisk særlig tungt belastet, da den bruges i begge rullecyklusser og derfor skal udskiftes relativt ofte.

Universal valseværn

I 1848 opfandt Reiner Daelen et valseværk, hvor de to vandrette ruller på et duostativ suppleres med to lodrette ruller foran eller bagved, og rullemellets justerbarhed betød, at en lang række rektangulære profiler kunne fremstilles uden at skifte ruller . Det universelle valseværk blev første gang brugt hos Piepenstock & Co. i Hörde .

Quarto, Sendzimir og Cluster rammer

For at reducere nedbøjningen af ​​arbejdsrullerne i kontakt med rullematerialet understøttes de ofte af back -up ruller - normalt med en stor diameter. Hvis der i alt er installeret fire ruller i et rullestativ, taler man om et arrangement med fire højder . Seks rullestativer kan bygges i et lodret eller sendzimir arrangement . I sidstnævnte understøttes hver arbejdsrulle af to ruller, der griber arbejdsrullen i en vinkel på cirka 120 grader for at reducere lodret såvel som vandret afbøjning. Til rullning af meget tynde eller meget solide materialer bruges stativer med op til 20 ruller.

Smede ruller

Smedningsvalsning er langsgående valsning, hvor tværsnittet af rådele ændres ved at føre dem gennem to mod roterende ruller. De enkelte segmenter af rullerne er udformet på en sådan måde, at profiltværsnittet af rådelene ændres i omkredsretningen. Processen bruges ofte til at producere præforme med en gunstig massefordeling til nedstrøms lukkede-smedeprocesser. Gennem denne målrettede massedistribution kan brugen af ​​materialer og proceskræfter i lukket smedning formindskes, og overfladekvaliteten af ​​komponenterne kan øges. Som regel kan ethvert materiale, der kan smedes, også behandles ved at smede ruller. Forforme produceret af smedevalser bruges til faldsmedningskomponenter såsom krumtapaksler, aksler og ledkomponenter. De strammeste fremstillingstolerancer kan ikke opnås ved at smede ruller, hvorfor processen sjældent bruges til efterbehandling.

Yderligere karakteristiske træk ved smedningsvalsning er:

• høj produktivitet og høj materialebrug
• god overfladekvalitet på de rullede komponenter
• lang værktøjslevetid
• lille værktøjsstørrelse og pris
• forbedrede mekaniske egenskaber på grund af mere gunstig fiberstrøm end med udelukkende smedede komponenter

Tværvalser

Krydsvalsning, også kendt som krydsvalsevalsning, er dannelsen af ​​et rotationssymmetrisk emne mellem to flade kæber eller runde ruller, der bevæger sig i modsatte retninger. Der kan skelnes mellem runde krydsruller og flade kæbe korsruller. Krydsvalsning bruges primært til produktion af store mængder. Ved krydsvalsning kan der opnås en materialeanvendelse på op til 100 procent og dermed en næsten gradsfri massiv formning, som især er ideel til lange dele eller flere dele. Rotationssymmetriske komponenter med masseakkumuleringer langs rotationsaksen kan realiseres ved hjælp af tværgående ruller. Med hensyn til effektbehovet kan der skelnes mellem en opstartsfase og en kvasi-statisk fase i krydsvalsning. Små deformationsgrader kræver den største kraft i den kvasi-statiske fase, mens store deformationsgrader kræver den største kraft i opstartsfasen.

Runde krydsruller

I tilfælde af runde krydsruller roterer rullende materiel omkring sin egen akse mellem to eller flere værktøjsruller, der roterer i samme retning. Emnet omformes ved indføring af mindst en værktøjsrulle.

Graduerede, rotationssymmetriske emner (f.eks. Aksler, aksler, gearskiftblokke) samt præforme med optimal massefordeling til efterfølgende faldsmedning (f.eks. Håndtag, krumtap, forbindelsesstænger, kuglehuse, turbineblade) kan fremstilles. Den efterfølgende metalskærende formning er for det meste udeladt helt eller reduceres betydeligt på grund af nær-net-formen.

Karakteristiske træk ved rundkrydsning er:

• høj form og dimensionel nøjagtighed af emnerne
• højere stykke sekvens sammenlignet med ablative processer
• Økonomi gennem høj materialebrug og meget høj volumenoutput
• Bevaring af den molekylære kædestruktur i emnet (uforstyrret fiberstrøm)
• lang værktøjslevetid, meget lav andel af værktøjsomkostninger i produktionsomkostninger
• miljøvenlig, da der ikke er nogen smøring ; lav støjemission , stød og vibrationer

Flade kæbe kors ruller

Med fladt kæbekrydsning rulles materiel mellem to værktøjsplader, der løber vandret eller lodret mod hinanden. Værktøjernes flade design er kendetegnet ved den enklere konstruktion og fremstillingsteknologi i modsætning til en buet rulle, men har de samme designparametre.

Flat-kæbe krydsskivevalsning blev undersøgt for forformning under varm smedning af asymmetriske lange dele (her: wishbones). Indtil nu er sådanne dele kun blevet smedet varme. Tidligere førte dette dog til en forholdsvis høj andel af grater (19,8% af den rå delmasse). Cross -kilevalsningen reducerede mængden af ​​grater (7,48%). Det kan påvises, at geometrisk relativt simple forforme kan fremstilles ved varm krydsskivevalsning. Kræfterne under valsning var 2,5 gange højere ved en rådeltemperatur på 850 ° C end ved 1.250 ° C; dette øger valsemaskinens energibehov. En økonomisk analyse viste, at energibesparelserne på grund af den lavere temperatur dog var 10% højere, og processen er derfor generelt mere energieffektiv.

Ringen ruller

I ringvalsning fremstilles sømløse ringe, f.eks. Hjuldæk til jernbanehjul. Startproduktet er en komprimeret og koncentrisk perforeret frontring, som udvides på ringvalsemaskiner . Ved at reducere vægtykkelsen (radial) og ringhøjden (aksial) øges ringdiameteren i henhold til det konstante volumen.

Skæv rullende

Krydsvalsningsproces (1 set ovenfra af rullernes placering, 2 begyndelse af rullningsprocessen, 3 dannelse af rørformen, 4 efterbehandlingsruller over doren)

I tilfælde af skævvalsning krydses valseakserne. Dette skaber en langsgående fremføring i emnet, der roterer rundt om sin længdeakse. Emnet holdes i rullespalten ved hjælp af linealer eller styreruller. Rullekaliberen er designet på en sådan måde, at rullespalten indsnævres. Skævvalsning bruges som en proces til fremstilling af røremner eller som et højreduktionsvalsemølle til lange produkter. Skævning foregår primært ved fremstilling af rør ( stålrør ).

Rør

Problemfri rør såsom stålrør kan fremstilles ved rullning . Der bruges forskellige metoder til dette. Der skal skelnes mellem tre grundlæggende procestrin, stansning, forlængelse (strækning) og reducering (færdigvalsning). Stansning finder sted på krydsvalseværker eller gennemboringspresser. Forlængelse foregår i flere trin. Krydsvalseværker og langsgående valseværker kan f.eks. Bruges til dette formål. Det sidste formningstrin er reduktionen til den ønskede ydre diameter.

Stansningsproces : Krydsvalseværker til stansning:

• Mannesmann skråt rullende (Max og Reinhard Mannesmann 1885) bruger to drevne ruller arrangeret i en vinkel mod hinanden og en ikke-drevet støtterulle. Det rullende materiel er et solidt, rundt emne ( kaldet en billet ), som efter at have været gennemboret, bevæger sig i en spiral gennem rullespalten. Kernen løsnes af friemeln (vekslen mellem tryk- og trækspændinger) og rulles derefter over en dorn. Det er imidlertid vigtigt at undgå at rive blokken indvendigt foran dornspidsen, da det rullede materiel ellers kan have interne defekter. Resultatet er en hul blok (også kendt som en rørblomstring ), dvs. et rør med tykvæg.
• Tøndepunchen er en type Mannesmann -piercingmølle, der blev videreudviklet af Ralph Charles Stiefel. Den består af to skrå ruller, som er kalibreret med en dobbelt kegle, og to styrelinjer, der afgrænser formningszonen. Virkningsmekanismen er den samme som i Mannesmann piercingværket.
• Diescher -hulmøllen er en modificeret tøndepunch. Samuel Diescher erstattede de stive styrelinjaler i tøndehullet med roterende styreskiver.

Forlængelsesproces : Alle forlængelsesprocesser er kendetegnet ved, at en indsatsblok, der allerede er perforeret, kun reduceres i vægtykkelse og om nødvendigt ændres i diameter.

Krydsvalsningsproces til forlængelse:

• Assel -rullingsprocessen er en krydsvalsningsproces, der blev opkaldt efter opfinderen Walter J. Assel. Det er en krydsvalsningsproces med tre ruller, hvor ruller med en såkaldt skulderkalibrering bruges. I Assel -rullningsprocessen reduceres vægtykkelsen, og diameteren ændres. Der er mulighed for at udvide, neutral og reducere rullning. Udvidelse af rullning betyder, at diameteren af ​​den resulterende hule blok er større end inputmaterialets diameter. I tilfælde af neutral rullning har inputmaterialet og den resulterende hule blok samme diameter, dvs. kun vægtykkelsen reduceres. Ved reducering af rullning er den hule blokdiameter mindre end inputmaterialets diameter.

• KRM (Kocks-Rotation-Mill) er en elangator designet som en konvergent planetarisk gennemboring med fire ruller, der ligner Assel-møllen. En hul blok reduceres i diameter og vægtykkelse ved hjælp af en rullestang. Da valseværket ikke kan justeres, skyldes diameterreduktionen fra afstanden mellem rullerne, og vægtykkelsesreduktionen skyldes afstanden mellem rullerne og rullestangen. For at muliggøre forskellige vægtykkelser skal rullestænger med forskellige diametre bruges.

Langsgående rullende proces til forlængelse:

• Push bench -metoden anvender en perforeret billet med en bund eller en tube billet med en dumpet ende som udgangsmateriale. En dornstang indsættes i det rullende materiel, hvormed den derefter skubbes gennem flere ikke-drevne rullestativer arrangeret efter hinanden. Dette reducerer vægtykkelsen af ​​skallen. Den indvendige diameter bestemmes af dornstangen. Dornstangen løsnes af en lille krydsvalsemølle, kaldet en løsnemølle eller spolemaskine, og kan derefter trækkes og sættes tilbage i kredsløbet.
• Den strækningsreducerende proces anvender et røremne som udgangsmateriale, som rulles uden en dorn i flere rullestativer, der er placeret bag hinanden på samme tid. Vægtykkelsen reduceres ved at lægge en langsgående linje over hinanden. Da længdespændingen opbygges i begyndelsen af ​​røret og reduceres igen ved enden af ​​røret, er vægtykkelsen ikke konstant langs rørets længde. De fortykkede ender skal beskæres.
• Pilgrimsvalsning kan udføres kold eller varm. Store sømløse rør produceres ved varmvalsning, og de varmvalsede emner er eftervalsede i koldvalsning. Rullestativet består af to ruller, der roterer i den modsatte retning af rulleretningen. En kaliber skæres i rullerne, som er udformet på en sådan måde, at rullematerialet kan bevæges i rullespalten på den ene halvdel af rullens omkreds, og rullespalten lukkes længere og længere ved at dreje den yderligere. Til rullning indsættes en dorn i det rullende materiel, som den rulles på. Det rullende materiel skubbes derefter ind i rullespalten i et tomt trin og flyttes derefter baglæns med rullens rotation. I det næste tomme trin drejes rullende materiel 90 grader og skubbes lidt længere ind i rullespalten. Processen gentager sig cyklisk, indtil hele røret rulles. Navnet kommer fra den typiske foderbevægelse, der ligner et pilgrims trin .

Særlig procedure

• Den pilgrimstrin proces er en fremgangsmåde til yderligere bearbejdning af sømløse rør.
• Støbevalsning kombinerer den primære formning og den første fase af formningen i et procestrin. Det smeltede metal z. B. størknet og komprimeret mellem to indvendigt afkølede ruller, hvilket forhindrer adskillelse .
• Den tråd rullende anvendes til at producere tråde i større mængde, for eksempel skruer .
• Den aksiale foder cross rullende er en fleksibel cross rullende fremgangsmåde til fremstilling af forskudte aksler og aksler, selv for mindre mængder.
• Den valsning er en kontinuerlig bøjning, i hvilken metalplade formes gradvis til den ønskede endelige tværsnit.
• Ved rullebinding til kompositmaterialer er der fremstillet af metaller til som aluminium med en lavere smeltende loddelegering til belægning.

relaterede emner

• Den balle bredde beskriver den anvendelige bredde af en valse.
• Den tværsnitsprofil af en valsede bånd påvirkes af krumningen af rullen.
• Møllehud

litteratur

• Hubert Hoff : Grundlæggende om rullende proces. Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1950.
• Hubert Hoff: Rulning og kalibrering. Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1954.
• Reiner Kopp, Herbert Wiegels: Introduktion til formningsteknologi. Verlag der Augustinus Buchhandlung, Aachen 1998, ISBN 3-86073-666-3 .
• Rolf Hinkfoth: Massiv formning: udvalgte teknologiske grundlæggende for formningsprocesser inden for metallurgi. Wissenschaftsverlag, Mainz / Aachen 2003, ISBN 3-86130-184-9 .
• Britta Leise (Red.): Rolling: tekniske og kulturhistoriske aspekter i fortid og nutid. (= Ferrum. Nr. 79). Iron Library , Schlatt / Schweiz 2007, DNB 985723661 .
• Karl-Helmut Wengenroth: Forøgelse af procesgennemsigtigheden i Assel -rullning , en proces til fremstilling af sømløse stålrør. Shaker Verlag , Aachen 1999, ISBN 3-8265-6015-9 .
• Anton Bousse: Fremstilling af sømløse stålrør. Forlag Dr. Max Jänecke, Hannover 1908. (online i internetarkivet)
• Adolf Ledebur : Forarbejdning af metaller ved mekaniske midler. Kapitel: Valsemøller til fremstilling af ringformede kroppe eller hovedvalser. S. 520ff (online på archive.org) (åbnet den 19. april 2010)
• Joseph Flimm, Fritz OA Lindemann: Spånfri formgivning. Carl Hanser Verlag, München / Wien 1990, ISBN 3-446-15595-3 .
• E. Doege, B.-A. Behrens: Handbook of Forming Technology: Fundamentals, Technologies, Machines. 2. udgave. Springer Verlag, 2010, ISBN 978-3-642-04248-5 .

Weblinks

• Fotodokumentation af talrige valseværker

Individuelle beviser

1. ^ AH Fritz, G. Schulze: Produktionsteknologi. , 11. udgave. 2015, s. 440.
2. ↑ Ledebur s. 496ff.
3. ↑ Ledebur s. 506ff.
4. ↑ Popular Science Vol. 38, s. 594f.
5. ↑ NDB -post Reiner Daelen
6. ↑ ^{a b} B.-A. Behrens: Resumé af slutrapport - DEVAPRO (Udvikling af en variabel varm smedningskæde). 17. juni 2013, adgang til 8. oktober 2015.
7. ↑ B.-A. Behrens: Smedevalsning. I: CIRP Encyclopedia of Production Engineering. 6. maj 2015. (link.springer.com)
8. ^ ASM International: ASM Håndbog Metalbearbejdning: bulkformning. ASM International, 2005.
9. ^ Rulning og krydskilning: beskrivelse, potentiale og implementering. Hentet 20. november 2017 . 
10. ↑ Dr. Wolfgang Kaul: Bidrag til procesudvikling af krydsruller med lineært bevægelige kileformede værktøjer . Engineering University of Zwickau, Zwickau maj 1986. 
11. ↑ M. Meyer, M. Stonis, B.-A. Behrens: Rullekrydsning af præforme til krumtapaksler. I: Key Engineering Materials. Trans Tech Publications, bind. 504-506, 2012, s. 205-210.
12. ^ G. Kozhevnikova: Rulning på tværs af kiler. Forlag, 2012, ISBN 978-985-08-1453-1 .
13. ^ H. Kache, D. Hilsen, R. Nickel: Banebrydende i et nyt formende koncept. I: Smedning. Penton Media, bind. 20, nr. 4, 2011, s. 20-23.