Jak válcování za tepla, tak válcování za studena jsou procesy pro tváření ocelových plechů nebo profilů a mají významný vliv na strukturu a vlastnosti oceli.
Válcování oceli používá hlavně válcování za tepla, zatímco válcování za studena se obvykle používá pouze k výrobě oceli malých{0}}rozměrů a tenkých plechů a dalších ocelových materiálů vyžadujících přesné rozměry.
I. Válcování za tepla
Ocelové ingoty nebo předvalky se podle definice obtížně deformují při pokojové teplotě a nelze je snadno zpracovat. Obvykle se zahřívají na 1100-1250 stupňů pro válcování; tento proces válcování se nazývá válcování za tepla.
Dokončovací teplota válcování za tepla je obecně 800-900 stupňů a poté se obvykle ochladí na vzduchu. Proto je stav válcovaný za tepla ekvivalentní normalizačnímu zpracování.
Většina ocelových materiálů je válcována metodou válcování za tepla. Ocel dodávaná ve stavu válcovaném za tepla-má na svém povrchu vrstvu oxidů železa v důsledku vysoké teploty, čímž poskytuje určitý stupeň odolnosti proti korozi a umožňuje skladování venku.
Tato vrstva okují z oxidu železa však také zdrsňuje povrch oceli válcované za tepla- a rozměry značně kolísají. Ocel vyžadující hladký povrch, přesné rozměry a dobré mechanické vlastnosti je proto třeba vyrábět válcováním za studena s použitím za tepla -válcovaných polotovarů- nebo hotových výrobků jako surovin.
výhody:
Vysoká rychlost tváření, vysoký výkon a žádné poškození povlaku. Lze z něj vytvořit různé průřezové-tvary, aby vyhovovaly potřebám různých aplikací; válcování za studena může způsobit výraznou plastickou deformaci oceli, čímž se zvýší mez kluzu oceli.
Nevýhody:
1. Přestože během procesu tváření nedochází k žádnému stlačení plastu za tepla, v průřezu stále existuje zbytkové napětí, které nevyhnutelně ovlivňuje celkové a místní charakteristiky vzpěru oceli;
2. Za studena-válcované ocelové profily jsou obecně otevřené profily, což má za následek nízkou tuhost průřezu ve volném krutu-. Jsou náchylné ke zkroucení při ohybu a náchylné k ohybovému-kroucení při stlačení, což má za následek nízkou torzní odolnost;
3. Ocel válcovaná za studena- má menší tloušťku stěny a v rozích, kde jsou plechy spojeny, nedochází k žádnému zesílení, což má za následek slabou odolnost vůči lokalizovanému soustředěnému zatížení.
II. Válcování za studena
Válcování za studena označuje metodu válcování, která využívá tlak válců ke stlačování oceli při pokojové teplotě, čímž se mění tvar oceli. Ačkoli proces zpracování také způsobuje zahřívání ocelového plechu, stále se nazývá válcování za studena. Přesněji řečeno, válcování za studena používá jako surovinu ocelové svitky válcované za tepla-. Po moření za účelem odstranění vodního kamene prochází tlakovým zpracováním, jehož výsledkem je hotový výrobek nazývaný za studena-válcovaný svitek.
Ocel válcovaná za studena-, jako jsou galvanizované a barevně-potažené ocelové plechy, obecně vyžaduje žíhání, takže má lepší plasticitu a tažnost a je široce používána v automobilovém průmyslu, v průmyslu domácích spotřebičů a v železářství. Plechy válcované za studena- mají určitý stupeň hladkosti povrchu a na dotek jsou relativně hladké, zejména díky procesu moření. Plechy válcované za tepla- obecně nesplňují požadovanou hladkost povrchu, takže za tepla-válcované ocelové pásy je třeba válcovat za studena-. Nejtenčí ocelový pás válcovaný za tepla- má také obecně tloušťku 1,0 mm, zatímco válcováním za studena lze dosáhnout tloušťky 0,1 mm. Válcování za tepla je válcování nad teplotou krystalizace, zatímco válcování za studena je válcování pod teplotou krystalizace.
Válcování za studena mění tvar oceli nepřetržitou deformací za studena. Kalení za studena způsobené tímto procesem zvyšuje pevnost a tvrdost za studena-válcovaného svitku a zároveň snižuje jeho houževnatost a tažnost.
Pro konečné{0}}použití válcování za studena zhoršuje lisovací výkon, takže je produkt vhodný pro díly s jednoduchou deformací.
výhody:
Může zničit odlévací strukturu ocelového ingotu, zjemnit zrnitost oceli a odstranit mikrostrukturální vady, čímž ocelovou strukturu zhustí a zlepší její mechanické vlastnosti. Toto zlepšení se projevuje hlavně ve směru válcování, takže ocel již není do určité míry izotropní; bubliny, praskliny a poréznost vzniklé během odlévání mohou být také svařeny dohromady za vysoké teploty a tlaku.
Nevýhody:
1. Po válcování za tepla jsou ne-kovové vměstky (hlavně sulfidy a oxidy a také silikáty) uvnitř oceli slisovány do tenkých plechů, což vede k delaminaci. Delaminace značně zhoršuje tahové vlastnosti oceli ve směru tloušťky a může způsobit roztržení mezivrstvy během smršťování svaru. Lokální deformace vyvolaná smrštěním svaru často dosahuje několikanásobku deformace meze kluzu, která je mnohem větší než deformace způsobená zatížením;
2. Zbytkové napětí způsobené nerovnoměrným chlazením. Zbytkový stres je vnitřní sebe{2}}vyrovnávací stres bez vnější síly. Všechny za tepla-válcované ocelové profily různých průřezů-mají tento typ zbytkového napětí. Obecně platí, že čím větší je průřez- oceli, tím větší je zbytkové napětí. Zbytkové napětí, i když se samo-vyrovnává, má stále určitý vliv na chování ocelových součástí při působení vnějších sil. Například může mít nepříznivé účinky na deformaci, stabilitu a odolnost proti únavě.
III. Shrnutí:
Hlavním rozdílem mezi válcováním za studena a válcováním za tepla je teplota procesu válcování. "Studená" znamená pokojovou teplotu a "horká" znamená vysokou teplotu.
Z metalurgického hlediska by měla být hranice mezi válcováním za studena a válcováním za tepla odlišena teplotou rekrystalizace. To znamená, že válcování pod teplotou rekrystalizace je válcování za studena a válcování nad teplotou rekrystalizace je válcování za tepla. Teplota rekrystalizace oceli je 450-600 stupňů.
Hlavní rozdíly mezi ocelí válcovanou za tepla-a za studena-válcovanou jsou:
1. Vzhled a kvalita povrchu:
Protože plechy válcované za studena-se získávají z plechů válcovaných za tepla-po procesu válcování za studena a válcování za studena také zahrnuje určitou povrchovou úpravu, plechy válcované za studena-mají lepší kvalitu povrchu (jako je drsnost povrchu) než plechy-válcované za tepla. Pokud jsou tedy vysoké požadavky na kvalitu následného lakování a povrchové úpravy výrobku, volí se obecně plechy válcované za studena-. Plechy válcované za tepla-se dále dělí na plechy mořené a nemořené. Mořené plechy mají normální kovovou barvu kvůli moření, ale protože nejsou válcované za studena-, není jejich kvalita povrchu tak vysoká jako u plechů{10}}válcovaných za studena. Nemořené plechy mají obvykle na povrchu oxidovou vrstvu, která vypadá matně nebo má černou vrstvu oxidu železa. Jednoduše řečeno, vypadají, jako by byly zahřáté, a pokud jsou skladovány ve špatném prostředí, obvykle budou mít nějakou rez.
2. Výkon: Obecně platí, že mechanické vlastnosti plechů válcovaných za tepla-a za studena-válcovaných jsou ve strojírenství stejné, ačkoli plechy-válcované za studena podléhají určitému mechanickému zpevnění během procesu válcování za studena (to však nevylučuje situace, kdy existují přísné požadavky na mechanické vlastnosti a v takovém případě je třeba s nimi zacházet jinak). Plechy válcované za studena- mají obvykle mírně vyšší mez kluzu a tvrdost povrchu než plechy-válcované za tepla. Konkrétní hodnoty závisí na stupni žíhání za studena-válcovaného plechu. Bez ohledu na proces žíhání je však pevnost plechů válcovaných za studena -vyšší než u plechů válcovaných za tepla{11}}.
3. Výkon tváření: Protože výkon plechů válcovaných za studena-a za tepla-válcovaných je v zásadě podobný, závisí faktory ovlivňující výkon při tváření na rozdílech v kvalitě povrchu. Protože kvalita povrchu plechů válcovaných za studena-je obecně lepší, u ocelových plechů ze stejného materiálu mají plechy válcované za studena-lepší výkon při tváření než plechy-válcované za tepla.
