Heetwalsen en koudwalsen zijn beide processen voor het vormen van stalen platen of profielen, en ze hebben een grote impact op de structuur en eigenschappen van staal.
Het walsen van staal gebeurt voornamelijk warmwalsen, terwijl koudwalsen doorgaans alleen wordt gebruikt voor de productie van staalproducten met nauwkeurige afmetingen, zoals kleine staalprofielen en dunne platen.
Veel voorkomende koud- en warmwalssituaties van staal:
Draad: 5,5-40 mm in diameter, opgerold, geheel warmgewalst. Na koudtrekken behoort het tot koudgetrokken materiaal.
Rondstaal: Naast blank staal met nauwkeurige afmetingen wordt het over het algemeen warmgewalst, maar er bestaat ook gesmeed staal (met smeedsporen op het oppervlak).
Stripstaal: zowel warmgewalst als koudgewalst, en koudgewalste producten zijn over het algemeen dunner.
Stalen platen: Koudgewalste platen zijn over het algemeen dunner, zoals autoplaten; er zijn meer warmgewalste, middeldikke platen, sommige met een vergelijkbare dikte als koudgewalste platen, en hun uiterlijk is duidelijk anders.
Hoekstaal: allemaal warmgewalst.
Stalen buis: zowel gelast, warmgewalst als koudgetrokken.
Kanaalstaal en H-vormig staal: warmgewalst.
Wapening: warmgewalst staal.
Warm gewalst
Per definitie zijn stalen blokken of knuppels moeilijk te vervormen en te verwerken bij kamertemperatuur. Ze worden over het algemeen verwarmd tot 1100 tot 1250 graden om te rollen. Dit walsproces wordt warmwalsen genoemd.
De eindtemperatuur van warmwalsen is over het algemeen 800 tot 900 graden en wordt daarna over het algemeen in de lucht gekoeld, dus de warmwalstoestand is gelijk aan een normaliserende behandeling.
De meeste staalproducten worden gewalst met behulp van warmwalsmethoden. Staal dat warmgewalst wordt geleverd, heeft door de hoge temperatuur een laagje ijzeroxideaanslag op het oppervlak, waardoor het een zekere mate van corrosieweerstand heeft en in de open lucht kan worden opgeslagen.
Deze laag ijzeroxideaanslag maakt echter ook het oppervlak van warmgewalst staal ruw en de afmetingen fluctueren sterk. Daarom moet staal met een glad oppervlak, nauwkeurige afmetingen en goede mechanische eigenschappen worden geproduceerd met warmgewalste halffabrikaten of eindproducten als grondstof en vervolgens koudgewalst.
Voordeel:
De vormsnelheid is snel, de output is hoog en de coating is niet beschadigd. Er kunnen verschillende dwarsdoorsnedevormen van worden gemaakt om aan te passen aan de behoeften van de gebruiksomstandigheden; koudwalsen kan grote plastische vervorming van staal veroorzaken, waardoor de vloeigrens van het staal toeneemt.
Tekortkoming:
1. Hoewel er tijdens het vormingsproces geen hete plastische compressie plaatsvindt, zijn er nog steeds restspanningen in de sectie, die onvermijdelijk de algemene en lokale knikeigenschappen van het staal zullen beïnvloeden;
2. Koudgewalste stalen profielen hebben over het algemeen open profielen, wat resulteert in een lagere vrije torsiestijfheid van de sectie. Het is gevoelig voor torsie wanneer het wordt onderworpen aan buiging en torsie-knik wanneer het wordt blootgesteld aan druk, en de torsieweerstand is slecht;
3. De wanddikte van koudgewalst gevormd staal is klein en er is geen verdikking op de hoeken waar de platen zijn verbonden, dus het vermogen om plaatselijke geconcentreerde belastingen te weerstaan is zwak.
Koudgewalst
Koudwalsen verwijst naar een walsmethode waarbij de druk van rollen wordt gebruikt om staal bij kamertemperatuur samen te drukken en de vorm van het staal te veranderen. Hoewel het proces ook de staalplaat verwarmt, wordt dit nog steeds koudwalsen genoemd. Bij koudwalsen worden met name warmgewalste staalrollen als grondstoffen gebruikt, die worden gebeitst om aanslag te verwijderen en vervolgens onder druk worden verwerkt. Het eindproduct bestaat uit hardgewalste rollen.
Over het algemeen,koud gerold staalzoals gegalvaniseerde en gekleurde stalen platen moeten worden uitgegloeid, dus hun plasticiteit en rek zijn ook goed, en ze worden veel gebruikt in auto's, huishoudelijke apparaten, hardware en andere industrieën. Het oppervlak van koudgewalste platen heeft een zekere gladheid en voelt glad aan, voornamelijk als gevolg van beitsen. De oppervlakteafwerking van warmgewalste platen voldoet over het algemeen niet aan de eisen, daarom moeten warmgewalste staalbanden koudgewalst worden. De dunste dikte van warmgewalste stalen strips is over het algemeen 1,0 mm, en bij koud walsen kan deze 0,1 mm bereiken. Heet walsen is walsen boven het kristallisatietemperatuurpunt, en koud walsen is walsen onder het kristallisatietemperatuurpunt.
De vormverandering van het staalmateriaal veroorzaakt door koudwalsen is continue koude vervorming. De door dit proces veroorzaakte verharding door koud werk verhoogt de sterkte en hardheid van de hardgewalste spoel en verlaagt de taaiheid en plasticiteitsindex.
Bij eindgebruik verslechtert koudwalsen de stansprestaties en is het product geschikt voor onderdelen met eenvoudige vervorming.
Voordeel:
Het kan de gietstructuur van de stalen staaf vernietigen, de korrels van het staal verfijnen en defecten in de microstructuur elimineren, waardoor de staalstructuur dicht wordt en de mechanische eigenschappen worden verbeterd. Deze verbetering komt vooral tot uiting in de walsrichting, waardoor het staal in zekere mate niet meer isotroop is; bellen, scheuren en losheid gevormd tijdens het gieten kunnen ook worden gelast onder invloed van hoge temperatuur en druk.
Tekortkoming:
1. Na warmwalsen worden de niet-metallische insluitsels (voornamelijk sulfiden, oxiden en silicaten) in het staal tot dunne platen geperst, waardoor delaminatie ontstaat. Delaminatie verslechtert de trekeigenschappen van het staal in de dikterichting aanzienlijk en kan interlaminaire scheuren veroorzaken als de las krimpt. De lokale spanning veroorzaakt door laskrimp bereikt vaak meerdere malen de rekgrens, die veel groter is dan de spanning veroorzaakt door belasting;
2. Restspanning veroorzaakt door ongelijkmatige koeling. Residuele stress is de interne, uitgebalanceerde stress bij afwezigheid van externe kracht. Warmgewalste stalen profielen van verschillende secties hebben een dergelijke restspanning. Over het algemeen geldt dat hoe groter de doorsnede van het profielstaal is, hoe groter de restspanning. Hoewel restspanning zelfbalancerend is, heeft deze nog steeds een zekere invloed op de prestaties van stalen componenten onder invloed van externe krachten. Het kan bijvoorbeeld nadelige effecten hebben op vervorming, stabiliteit, weerstand tegen vermoeidheid, enz.
Samenvatten:
Het verschil tussen koudwalsen en warmwalsen is vooral de temperatuur van het walsproces. "Koud" betekent normale temperatuur en "warm" betekent hoge temperatuur.
Vanuit metallurgisch oogpunt moet de grens tussen koudwalsen en warmwalsen worden onderscheiden door de herkristallisatietemperatuur. Dat wil zeggen, walsen onder de herkristallisatietemperatuur is koud walsen, en walsen boven de herkristallisatietemperatuur is heet walsen. De herkristallisatietemperatuur van staal is 450 ~ 600 graden.
De belangrijkste verschillen tussen warmwalsen en koudwalsen zijn:
1. Uiterlijk en oppervlaktekwaliteit:
Omdat de koude plaat na het koudwalsproces uit de hete plaat wordt verkregen en er tegelijkertijd met het koudwalsen ook enige oppervlakteafwerking wordt uitgevoerd, is de oppervlaktekwaliteit van de koude plaat (zoals oppervlakteruwheid, enz.) beter dan die van de kookplaat, dus als het product hogere eisen stelt aan de kwaliteit van de coating, zoals achteraf schilderen, wordt over het algemeen gekozen voor koude platen. Kookplaten zijn onderverdeeld in ingemaakte platen en ongebeitst platen. Het oppervlak van de gebeitste platen heeft door het beitsen een normale metallic kleur, maar is niet gebeitst. Het oppervlak van koudgewalst staal is nog steeds niet zo hoog als dat van koud staal. Ongebeitst staal heeft meestal een oxidelaag op het oppervlak, die zwart is, of er zit een zwarte laag Fe3O3 op het oppervlak. In termen van de leek lijkt het alsof het door vuur is geroosterd, en als de opslagomgeving niet goed is, zal het meestal een beetje roest vertonen.
2. Prestaties: Over het algemeen is er in de techniek geen verschil in de mechanische eigenschappen van kookplaten en koude platen. Hoewel de koude platen tijdens het koudwalsproces een bepaalde harding ondergaan (maar dit sluit situaties niet uit waarin strenge mechanische prestatie-eisen vereist zijn), moeten ze anders worden behandeld). De vloeigrens van de koude plaat is meestal iets hoger dan die van de hete plaat, en ook de oppervlaktehardheid is hoger. De specifieke situatie is afhankelijk van de mate van uitgloeien van de koude plaat. Maar hoe uitgegloeid ook, de sterkte van de koude plaat is hoger dan die van de hete plaat.
3. Vormprestaties: Omdat de prestaties van warme en koude platen in principe vergelijkbaar zijn, zijn de beïnvloedende factoren van de vervormbaarheid afhankelijk van het verschil in oppervlaktekwaliteit. Omdat de oppervlaktekwaliteit van koude platen beter is, is het vormende effect van de koude plaat over het algemeen beter dan dat van de hete plaat.