Warmwalzen ist eine sehr produktive Fertigungslösung. Die Knüppel werden im Ofen auf 1.100 Grad Celsius erhitzt und dann in mehreren Walzgerüsten auf die gewünschte Geometrie, Länge und das gewünschte Gewicht gebracht. Diese Produktionslösung kann den Energieverbrauch und die Kosten erheblich senken, und während des Warmwalzens weist das Metall eine hohe Plastizität und einen geringen Verformungswiderstand auf, was den Energieverbrauch der Metallverformung erheblich reduziert. Sobald das Walzwerk eingerichtet und für den Produktionsprozess bereit ist, kann es eine große Menge an Warmwalzprofilen mit hoher Produktivität produzieren. Warmwalzen kann die Bearbeitbarkeit von Metallen und Legierungen verbessern, Gussfehler verringern oder eliminieren und die Bearbeitbarkeit der Legierungen verbessern. Warmwalzen soll Metalle oberhalb der Rekristallisationstemperatur umformen und hat daher die Eigenschaften gute Plastizität, geringe Verformungsbeständigkeit, geringe Kaltverfestigung, leichtes Walzen, was den für die Metallverformung erforderlichen Energieverbrauch verringert und Bedingungen für die Massenproduktion schafft . Durch Erhitzen von Stahl über seine Rekristallisationstemperatur und anschließendes Abkühlen auf Raumtemperatur in einem als Normalisierung bekannten Prozess erfährt die Mikrostruktur des Stahls dauerhafte Veränderungen, was zu einer verbesserten Zähigkeit und Duktilität führt. Aus diesem Grund hat der Warmwalzprozess einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften von Stahl, und die erhöhte Duktilität macht das Metall leicht zu formen und zu biegen. Der Warmwalzprozess wirkt sich auch auf die Gesamtform des fertigen Metallwerkstücks aus, und dieser Prozess kann viel größer formen als der Kaltwalzprozess. Da jedoch warmgewalzter Stahl erhitzt und gekühlt wird, ist er anfällig für Schrumpfung, was weniger Kontrolle über die Form und Größe des Endprodukts gibt.
Kaltwalzen dient zum Umformen von Metallen bei Umgebungstemperatur und ist ein sehr effizienter Herstellungsprozess, der hauptsächlich für kleine Profile entwickelt wurde. Im Vergleich zum Warmwalzen bietet das Kaltwalzen einige erhebliche Vorteile, wie hervorragende Oberflächengüte, enge Toleranzen und die Möglichkeit, sehr kleine Produktionslose zu produzieren, sind die offensichtlichsten. Das Kaltwalzen bietet die Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften des Materials zu verändern und erzeugt bestimmte nützliche Kombinationen aus Härte, Festigkeit, Steifheit und Duktilität. Dies könnte durch selektives Glühen erreicht werden. Durch diesen Vorgang nimmt die Körnung des Metalls ab, das Material wird härter und die Oberfläche glatter und glänzender. Bei sehr komplexen Profilen kann ein mehrfacher Walzvorgang erforderlich sein. In diesem Fall müssen wir die Profile glühen, bevor wir sie erneut walzen können.
Egal ob kaltgewalzter Stahl oder warmgewalzter Stahl, im Endeffekt sieht man die Wirkung in der Anwendung. Es kann im Vergleich nicht verallgemeinert werden, und es kann nicht beurteilt werden, welche Rolllösung besser ist. Schließlich hat jede ihre eigenen Vorteile. Tatsächlich besteht der große Unterschied zwischen Warmwalzen und Kaltwalzen darin, dass während des Walzvorgangs die Temperatur völlig unterschiedlich ist, das Warmwalzen über der Kristallisationstemperatur und das Kaltwalzen unter der Kristallisationstemperatur liegt. Darüber hinaus ermöglicht das Kaltwalzen ein lokales Knicken des Abschnitts, während das Warmwalzen kein Knicken zulässt. Neben diesen Unterschieden haben beide viele Vor- und Nachteile. Stahlprofile können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, darunter kaltgewalzter Baustahl, warmgewalzter Baustahl, Edelstahl und vorverzinkter Stahl. Sowohl warmgewalzte Profile als auch kaltgewalzte Profile haben einen großen Einfluss auf die Struktur und Eigenschaften von Stahl. Warmgewalzte Profile werden im Ofen direkt zu Stahlformen verarbeitet und kommen mit hoher Temperatur aus dem Ofen, daher als warmgewalzte Profile bezeichnet, und sie haben eine geringe Streckgrenze und eine gute Plastizität. Kaltgezogener profilierter Stahl hat zwar eine hohe Streckgrenze und eine schlechte Plastizität, aber ihre endgültige Zugfestigkeit ist für beide gleich. Werfen wir einen genauen Blick auf ihre Unterschiede und die jeweiligen Vor- und Nachteile.
Hot Roll-Profis
√ Die Restspannung von warmgewalzten Profilen und kaltgewalzten Profilen ist unterschiedlich, und die Restspannungsverteilung von kaltgeformtem dünnwandigem Stahl biegt sich.
√Die freie Torsionssteifigkeit von warmgewalztem Profilstahl ist höher als die von kaltgezogenem Profilstahl, daher ist die Torsionsfestigkeit von warmgewalztem Profilstahl besser als die von kaltgewalztem Profilstahl.
√Der Warmwalzprozess kann die Barrenstruktur verändern, die Körner verfeinern, Strukturfehler beseitigen, die Stahlstruktur verdichten und die mechanischen Eigenschaften verbessern. Diese Verbesserung erfolgt hauptsächlich in Walzrichtung, wodurch der Stahl gewissermaßen nicht mehr isotrop wird und die beim Gießprozess entstandenen Blasen, Risse und Poren auch unter Einwirkung von hoher Temperatur und hohem Druck verschweißt werden können.
Hot Roll Nachteile
√Nach dem Warmwalzen werden die nichtmetallischen Einschlüsse (hauptsächlich Sulfide, Oxide und Silikate) im Stahl zu dünnen Blechen gepresst, was zu einer Delamination (Zwischenschichten) führt. Aufgrund der Delaminierung werden die Zugeigenschaften des Stahls in Dickenrichtung stark reduziert, und wenn eine Schweißschrumpfung auftritt, kann ein interlaminares Reißen auftreten. Die durch Schweißschrumpfung verursachte lokale Dehnung beträgt in der Regel ein Vielfaches der Streckgrenzendehnung, die viel größer ist als die durch die Belastung verursachte lokale Dehnung.
√Die ungleichmäßige Abkühlung kann Restspannungen verursachen, die eine interne selbstausgleichende Spannung ohne externe Kraft sind. Alle Arten von warmgewalzten Profilen haben diese Eigenspannung. Je größer die Querschnittsgröße, desto größer die Eigenspannung. Obwohl sich die Eigenspannung selbst ausgleicht, hat sie dennoch einen gewissen Einfluss auf das Verhalten von Stahlbauteilen unter äußerer Krafteinwirkung. Aspekte wie Verformung, Stabilität, Ermüdung usw. können nachteilige Auswirkungen haben.
Anwendungen von warmgewalzten Profilen
Warmgewalzter Stahl ist kostengünstig, duktil, zäh und einfach und schnell herzustellen. Der Kühlprozess kann jedoch dazu führen, dass das Endprodukt etwas uneben und kleiner wird, als es während des anfänglichen Umformprozesses war. Dies macht warmgewalzten Stahl ideal für schwere Industrieanwendungen.
√Landwirtschaft (Spundwand)
√Verbindungselemente
√Schiffsdeckschienen
√Bergbau (Profil für Plattenförderer)
√Strukturbauteile wie Eisenbahnschienen
√Gleitbahn
√Infrastruktur (Brückenschienen)
√Automotive (Türscharniere, LKW-Felgen)
√Wasserversorgung (Kupplungen und Spitzende)
√Kranialgelenkstangen
√Aufzugsgeländer
Beim Warmwalzen stellen hohe Temperaturen hohe Anforderungen an die in einem Warmwalzwerk eingesetzten Werkstoffe. Verschleiß oder Korrosion können zu einem schwerwiegenden Problem werden, das die Produktivität einschränken kann, da die Maschinen häufiger gewartet werden müssen. Dieses Verfahren eignet sich gut für Projekte, bei denen große Stahlmengen zu einem bestimmten Design geschmiedet werden müssen. Da das Verfahren formbarer ist als kaltgewalzter Stahl, ist das Produkt vielseitiger zu formen. Warmgewalzte Stahlprofile haben nach dem Abkühlprozess eine raue, verzunderte Oberfläche, die als Oxid bekannt ist. Diese Art von Stahlprofilen und -abschnitten eignet sich für Projekte, bei denen eine glattere Oberfläche nicht erforderlich ist. Die verzunderte Oberfläche kann immer noch durch Schleifen, Sandstrahlen oder Beizen entfernt werden und führt zu einer anders geeigneten OberflächeMetalloberflächenbehandlungen. Da warmgewalzte Profile schneller hergestellt werden können als kaltgewalzte Profile, ist es oft eine kostengünstigere Alternative.
Cold Roll-Profis
√ Erhöhte Festigkeit, kaltgewalzter Stahl ist deutlich stärker als warmgewalzter Stahl. Da die Walzen den Stahl bei Raumtemperatur komprimieren, wird der Stahl aufgrund der Kaltverfestigung fester. Im Allgemeinen ist der kaltgewalzte Stahl typischerweise etwa 20 Prozent fester als sein warmgewalzter Stahl.
√Verbesserte Oberflächenbeschaffenheit, die kaltgewalzte Stahloberfläche ist glatter und weist weniger Oberflächenfehler auf als warmgewalzter Stahl.
√Engere Toleranzen, Kaltwalzen ermöglicht engere Toleranzen als Warmwalzen. In der Metallbearbeitung bezieht sich der Begriff "Toleranz" auf die Gesamtdicke und das Gesamtmaß des Metallwerkstücks. Kaltgewalzter Stahl ist typischerweise dünner, ohne an Festigkeit einzubüßen.
√Mehrere Optionen: Es stehen verschiedene Optionen zur Herstellung von kaltgewalztem Stahl zur Verfügung, von denen einige vollhart, halbhart, viertelhart und hautgewalzt sind. Von all diesen Optionen wird häufig das vollharte Kaltwalzen bevorzugt, da es die engsten Toleranzen bietet. Bei korrekter Durchführung kann das Vollhartkaltwalzen die Dicke von Stahl um bis zu 50 Prozent reduzieren . Auch andere Kaltwalzverfahren können die Dicke des Stahls reduzieren, sind aber nicht so effektiv wie das Vollhartkaltwalzen.
√Schnelle Umformgeschwindigkeit, hohe Ausbeute, keine Beschädigung der Beschichtung, kann in verschiedene Abschnitte umgewandelt werden, um den Anforderungen der Anwendungsbedingungen gerecht zu werden. Das Kaltziehen von speziell geformtem Stahl führt zu einer großen plastischen Verformung des Stahls und erhöht dadurch die Streckgrenze des Stahl.
√Sparen Sie Bearbeitungszeit und Bearbeitungskosten. Aufgrund der genauen Präzision und des guten Zustands können die kaltgewalzten Stahlprodukte direkt verwendet werden. Wie Sprühen, Schleifen, Biegen, Bohren, kann es nach dem Feinziehen auch direkt nach den tatsächlichen Anforderungen galvanisiert werden, was viel Bearbeitungszeit spart und die Kosten für die Konfiguration von Bearbeitungsmaschinen spart.
√Vielfalt in Form und Spezifikation. Sie können kaltgewalzte Profile mit unterschiedlichen Querschnittsformen und unterschiedlichen Spezifikationen und Toleranzen erhalten, indem Sie unterschiedliche Formenformen entwerfen.
Cold Roll Nachteile
√Kontamination. Beim Warmwalzprozess ist das Metall so heiß, dass seine Hitze alle Kontaminationsprobleme beseitigt. Es verbrennt einfache feste Verunreinigungen und kann sogar bestimmte flüssige Verunreinigungen verdampfen. Das Kaltwalzen hat diesen Vorteil nicht, daher müssen die Teile der Maschine, die das Kaltwalzen durchführen, häufig gereinigt, gewartet und ersetzt werden.
√Kosten. Beim Kaltwalzen wird viel mehr Energie benötigt, um ein Blech zu walzen, als beim Warmwalzen. Das Erhitzen eines Blechs macht das Material formbarer, so dass es sich viel leichter zu einem flachen Blech formen lässt, wenn es zwischen zwei Walzen gerollt wird. Ein kaltes, nicht erhitztes Blech wird durch die Walzen geführt und benötigt einen höheren Energieaufwand, um es durchzuschieben. Es muss zwar weniger aufgeheizt werden, dies wird aber dadurch ausgeglichen, dass es mit mehr Energie durchgesetzt werden muss. Der Kaltwalzprozess ist teuer, da Arbeiter häufig Teile wie die Walzen reinigen müssen, Kaltwalzen verursacht zusätzliche Kosten für alle zum Reinigen der Teile erforderlichen Materialien, Ausfallzeiten während der Reinigung der Teile und Arbeitskosten für den Arbeiter, der die Reinigung durchführt.
√Haltbarkeit. Nachdem das Blech beim Kaltwalzen gewalzt wurde, ist es viel schwieriger, danach etwas anderes damit zu machen. Es kann ein lokalisiertes Knicken aufgrund von Spannung unterhalb einer Streckgrenze aufweisen. Auch das Gewicht eines kaltgewalzten Blechs ist nachteilig, da es im Verhältnis zu seinem Gewicht dünn ist. Es kann einer Arbeitsbelastung nicht so gut standhalten wie ein warmgewalztes Metallblech, da seine physikalische Struktur nicht so stark ist.
√Obwohl es während des Umformprozesses zu keiner thermoplastischen Kompression kommt, gibt es dennoch Restspannungen im Querschnitt, die das Gesamt- und lokale Beulverhalten des Stahls beeinflussen.
√Begrenzte Formoptionen. Die kaltgewalzten Stahlprofile sind im Allgemeinen offene Profile, so dass die freie Torsionssteifigkeit des Profils gering ist.
√Geringere Ladekapazität. Es lässt sich leicht verdrehen, wenn es gebogen wird, und es neigt zum Biegen und Torsionsknicken, wenn es gedrückt wird, und die Torsionsfestigkeit ist schlecht. Die Wandstärke des kaltgewalzten Stahls ist dünn und es gibt keine Verdickung an den Ecken, wo die Platten verbunden sind, und die Fähigkeit, lokalisierten konzentrierten Belastungen zu widerstehen, ist schwach.
Anwendung von kaltgewalztem Stahl
√Automobil
√Gebrauchsgüter
√Möbel
√Verpackung
√Schalttafeln
√Konstruktion
√ Infrastruktur (Stahlprofile und Pfosten)
Für speziell geformte Stahlprofile und -profile gibt es unterschiedliche Produktionslösungen wie Warmwalzen, Kaltziehen und Kaltumformen. Jede Produktionslösung hat ihre eigenen Eigenschaften, und durch Kaltwalzen können Profile mit sehr engen Toleranzen hergestellt werden. Es ist daher ein ideales Fertigungsverfahren zur Herstellung von kleinen bis mittelgroßen Sonderprofilen. Da das Metall bei niedrigeren Temperaturen geformt wird, bietet kaltgewalzter Stahl eine erhöhte Härte von bis zu 20 Prozent sowie eine verbesserte Streckgrenze und Zugfestigkeit. Darüber hinaus haben Teile aus kaltgewalztem Stahl eine sehr glatte Oberfläche, frei von jeglichem Rost und Zunder.
