Warmwalsen versus koudwalsen: Het verschil van 1250℃ in metaalbewerking overbruggen

Warmwalsen en koudwalsen zijn beide procedures voor het vormen van stalen platen of profielen, en ze hebben een aanzienlijke invloed op de structuur en eigenschappen van het staal.

De primaire methode voor het walsen van staal is warmwalsen, terwijl koudwalsen over het algemeen alleen wordt gebruikt voor het produceren van staal van kleine afmetingen en dunne platen die precieze afmetingen vereisen.

Warmwalsen

Technisch gezien zijn stalen blokken of knuppels moeilijk te vervormen en te verwerken bij kamertemperatuur. Meestal moeten ze voor het walsen worden verwarmd tot 1100 tot 1250 °C. Dit walsen wordt warmwalsen genoemd. Dit walsproces wordt warmwalsen genoemd.

De voltooiingstemperatuur voor warmwalsen ligt meestal tussen 800 en 900 °C, waarna het materiaal meestal wordt afgekoeld in lucht, waardoor de warmwalstoestand vergelijkbaar is met normaliseren.

De meeste staalmaterialen worden gewalst met behulp van de hete walsmethode. Staal dat in warmgewalste toestand wordt geleverd, ontwikkelt door de hoge temperaturen een geoxideerde ijzeren huid op het oppervlak, waardoor het een zekere mate van corrosiebestendigheid heeft en geschikt is voor opslag buitenshuis.

Deze geoxideerde ijzerhuid maakt echter ook het oppervlak van het warmgewalste staal ruw en veroorzaakt aanzienlijke variabiliteit in de afmetingen.

Daarom worden voor staalmaterialen die een glad oppervlak, precieze afmetingen en goede mechanische eigenschappen vereisen, warmgewalste halffabrikaten of eindproducten gebruikt als grondstof voor verdere koudwalsproductie.

Voordelen:

Warmwalsen biedt een snelle vormgeving, een hoge output en beschadigt de coating niet. Het kan een verscheidenheid aan dwarsdoorsnedevormen creëren om te voldoen aan de behoeften van verschillende gebruiksomstandigheden.

Koudwalsen kan een aanzienlijke plastische vervorming veroorzaken in stalen materialen, waardoor de rekgrens van het staal wordt verhoogd.

Nadelen:

1. Ondanks het feit dat het vervormingsproces geen hete plastische compressie ondergaat, blijven er restspanningen in de dwarsdoorsnede achter die onvermijdelijk de algemene en lokale knikkarakteristieken van het staal beïnvloeden.

2. Koudgewalste staalprofielen hebben meestal een open doorsnede, wat resulteert in een lage vrije torsiestijfheid. Dit kan leiden tot verdraaiing bij buiging en buiging-torsie bij samendrukking, waardoor de torsieweerstand slecht is.

3. De dikte van koudgevormde stalen wanden is relatief klein en er is geen verdikking op de hoeken waar plaatdelen worden samengevoegd, waardoor ze een zwak vermogen vertonen om lokale geconcentreerde belastingen te weerstaan.

Warmwalsen begint met afwikkelen, gevolgd door continu lassenen gaat officieel de koudwalsprocedure in: Na het beitsen gaat het de walserij in om hardgewalst breedband te produceren. De gereinigde, hardgewalste rollen gaan vervolgens de warmtebehandelingsfase in.

Koudwalsen

Koudwalsen verwijst naar een walsmethode waarbij de vorm van staal wordt gemanipuleerd door druk uit te oefenen met rollen bij kamertemperatuur.

Ondanks een temperatuurstijging in het staal tijdens het proces, wordt het nog steeds koudwalsen genoemd.

Bij koudwalsen wordt gebruik gemaakt van warmgewalst staal als grondstof, dat na het wassen met zuur om de oxidehuid te verwijderen onder druk wordt bewerkt, wat resulteert in hardgewalst staal als eindproduct.

Koudgewalst staal zoals gegalvaniseerde en met kleur beklede platen ondergaan over het algemeen gloeienwat resulteert in een goede plasticiteit en rek.

Ze worden veel gebruikt in industrieën zoals de auto-industrie, huishoudelijke apparaten en hardware. Het oppervlak van koudgewalste platen heeft een zekere gladheid en voelt eerder glanzend aan, voornamelijk door het wassen met zuur.

Warmgewalste platen voldoen meestal niet aan de vereiste gladheid van het oppervlak, dus moeten warmgewalste stalen strips koudgewalst worden.

Ook is de minimale dikte van warmgewalst staal doorgaans 1,0 mm, terwijl koudwalsen 0,1 mm kan bereiken. Warmwalsen gebeurt boven de kristallisatietemperatuur, terwijl koudwalsen onder de kristallisatietemperatuur gebeurt.

De vormveranderingen in staal als gevolg van koudwalsen hebben betrekking op continue koude vervorming. De koudeharding die tijdens dit proces optreedt, verhoogt de sterkte en hardheid van de gewalste harde rol, terwijl de taaiheids- en plasticiteitsindices afnemen.

Vanuit het perspectief van eindgebruik verslechtert koudwalsen de stansprestaties, waardoor het product geschikt is voor onderdelen die eenvoudig vervormd moeten worden.

Voordelen:

Koudwalsen kan de gietstructuur van de staalstaaf verstoren, de staalkorrels verfijnen en microscopische structurele defecten elimineren, waardoor de staalstructuur compacter wordt en de mechanische eigenschappen verbeteren. Deze verbetering is voornamelijk zichtbaar in de walsrichting, waardoor het staal in zekere mate anisotroop wordt in plaats van isotroop. Bubbels, scheuren en losheden die tijdens het gieten ontstaan, kunnen ook onder hoge temperatuur en druk worden gelast.

Nadelen:

1. Na het warmwalsen, niet-metalen insluitsels (voornamelijk sulfiden en oxiden, maar ook silicaten) in het staal worden in dunne lagen geperst, wat resulteert in een fenomeen dat delaminatie wordt genoemd.

Delaminatie verslechtert de trekeigenschappen van het staal in de lengterichting aanzienlijk en kan interlaminaire scheuren veroorzaken tijdens het krimpen van de las. De plaatselijke rek veroorzaakt door laskrimp bereikt vaak meerdere malen de rek op de rekgrens, veel groter dan de rek veroorzaakt door de belasting.

2. Restspanning veroorzaakt door ongelijkmatige afkoeling. Restspanning is een intern gebalanceerde spanning bij afwezigheid van externe krachten. Alle soorten warmgewalste staalprofielen hebben dit soort restspanning en hoe groter de doorsnede van het algemene staal, hoe groter de restspanning.

Hoewel restspanning zelfbalancerend is, heeft het toch een bepaalde invloed op de prestaties van stalen onderdelen onder externe krachten. Het kan bijvoorbeeld nadelige effecten hebben op vervorming, stabiliteit en weerstand tegen vermoeiing.

Warmwalsen vs Koudwalsen

Het belangrijkste onderscheid tussen koudwalsen en warmwalsen ligt in de temperatuur tijdens het walsproces; "koud" staat voor kamertemperatuur, terwijl "heet" staat voor hoge temperatuur.

Vanuit metallurgisch oogpunt moet de afbakening tussen koud- en warmwalsen gebaseerd zijn op de herkristallisatietemperatuur.

Dat wil zeggen dat walsen onder de herkristallisatietemperatuur wordt beschouwd als koudwalsen en walsen boven deze temperatuur wordt beschouwd als warmwalsen. De herkristallisatietemperatuur voor staal ligt tussen 450 en 600°C.

De belangrijkste verschillen tussen warm- en koudwalsen zijn:

1. Uiterlijk en oppervlaktekwaliteit:

Koudgewalste platen, die afgeleid zijn van warmgewalste platen die koudgewalst zijn, ondergaan vaak verschillende oppervlakteafwerkingstechnieken. Hierdoor hebben ze een superieure oppervlaktekwaliteit (bijv. verminderde oppervlakteruwheid) in vergelijking met warmgewalste platen.

Als er in latere productstadia een verfapplicatie van hoge kwaliteit of gelijkaardige coatings nodig zijn, wordt daarom meestal de voorkeur gegeven aan koudgewalste platen.

Warmgewalste platen kunnen verder worden ingedeeld in zuurgewalste en niet-zuurgewalste platen. Zuurgewassen platen, die een zuurwassing hebben ondergaan, vertonen een regelmatige metaalkleur, maar hun oppervlaktekwaliteit is niet zo hoog als die van koudgewalste platen omdat ze niet koudgewalst zijn.

Niet met zuur gewassen platen hebben vaak een geoxideerde laag, die er zwart uitziet of een laag zwart ijzer(III)oxide vertoont. In lekentaal: ze zien eruit alsof ze verschroeid zijn door vuur en gaan vaak roesten als ze in slechte omstandigheden worden bewaard.

2. Mechanische eigenschappen:

Over het algemeen worden in technische toepassingen de mechanische eigenschappen van warmgewalste en koudgewalste platen als identiek beschouwd, ondanks het feit dat de koudgewalste platen een zekere mate van werkharding ondergaan tijdens het koudwalsen. (Als er echter strikte eisen worden gesteld aan de mechanische eigenschappen, moet hier specifiek rekening mee worden gehouden).

Koudgewalste platen hebben meestal iets hogere treksterkte en oppervlaktehardheid dan warmgewalste platen, hoewel de exacte waarden afhangen van de mate van gloeien van de koudgewalste platen. Ongeacht het gloeiproces is de sterkte van koudgewalste platen hoger dan die van warmgewalste platen.

3. Vervormbaarheid:

Aangezien de eigenschappen van koudgewalste en warmgewalste platen grotendeels gelijk zijn, hangt hun vervormbaarheid voornamelijk af van de verschillen in oppervlaktekwaliteit.

Omdat koudgewalste platen een betere oppervlaktekwaliteit hebben, leveren ze meestal betere vervormingsresultaten dan warmgewalste platen van hetzelfde materiaal.