FERTIGUNGSTECHNIK - MATURA

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1 FERTIGUNGSTECHNIK - MATURA 4. WALZEN VON BLECHEN von Thomas Lieber Walzen gilt als Unterpunkt des Fertigungsverfahrens Umformen: 4.1. Walzverfahren: Grundsätzlich wird beim Walzen zwischen Längs, Quer und Schrägwalzen unterschieden, dannach unterscheidet man noch zwischen Flach und Profilwalzen, wobei hier noch weiter unterschieden wird zwischen Flachwalzen von Voll- und Hohlkörpern als auch Profilwalzen von Voll- und Hohlkörpern. Walzen ist ein stetiges oder schrittweises Druckumformen mit einem oder mehreren sich drehenden Werkzeugen (Walzen) Längswalzen Hier wird das Walzgut senkrecht zu den Walzchsen ohne Drehung durch denn Walzspalt bewegt. Beim Flach-Längswalzen ist die Walzenfläche ist entweder ein Kreiszylinder oder ein Kegelmantel. Beim Profil-Längswalzen haben die Walzenflächen eine vom Kreiszylinder abweichende Form, die aber im allgemeinnen in der Umfangsrichtung gleich bleibt. 1

2 a) Flach-Längswalzen von Vollkörpern Das einzige Walzerfahren welches für Bleche inn Frage kommt. Walzen von Band oder Blech: Walzen mit Treib und Stütz(Planeten)walze: a) Flach-Längswalzen von Hohlkörpern b) Profil-Längswalzen von Vollkörpern und Hohlkörpern Querwalzen Das Walzgut wird um die eigene Achse gedreht ohne eine Bewegung in Achsrichtung zu machen, durch die rotation wird es von den Walzen in die gewünschte Form gebracht a) Flach-Querwalzen von Vollkörpern und Hohlkörpern b) Profil-Querwalzen von Vollkörpern und Hohlkörpern Schrägwalzen Das Walzgut dreht sich um die eigene achse macht aber auch eine Axialbewegung die durch die Schrägstellung der Walzen zustande kommt. Das Schrägwalzen ist eine Kombination des Längs- und des Querwalzens. a) Flach-Schrägwalzen von Vollkörpern und Hohlkörpern b) Profil-Schrägwalzen von Vollkörpern und Hohlkörpern 4.2 Greif und Durchziehbedingungen Damit ein Werkstück von Walzen erfaßt, in seiner Dicke verringert und durch den Walzenspalt geformt den Walzenstuhl verlassen kann, muß es mit einer gewissen Kraft gegen die rotierenden Walzen gestoßen werden. Dadurch tritt beim Berühren der Walzenoberfläche eine Normalkraft (N) auf. Da die Walze rotiert, bewegt sich der Berührungspunkt weiter => dadurch entsteht Reibung, die nach der Formel R=u*N erfaßbar ist. Diese Reibungskraft (R), die tangentiell zur Walzenoberfläche liegt, kann man in eine horizontale und in eine vertikale Komponente zerlegen (RH und. RV). RH zieht das Werkstück in den Walzenspalt ein, während RV das Werkstückk zusammendrückt und so seine Dicke reduziert. 2

3 Wenn man sämtliche an der Berührungsfläche von Punnkt A bis B auftretenden Normalkräfte vektoriell addiert, erhält man als Resultierende jene Kraft (F), die die Walzen beansprucht und die die Lager, die Walzenzapfen bzw. der gesamten Walzenstuhl aufnehmen müssen. Die beiden Punkte (A und B) schließen mit dem Walzenmittelpunkt den Einzugswinkel (AlphaE) ein. Dieser Winkel kannn nun nicht über ein bestimmtes Maß wachsen. Die Greifbedingung erhält man aus der Formel: N sinα R cosα = µ N cosα sinα = tgα E α E µ cosα Bei einem Einzugswinkel von 90 ist sofort einzusehen, daß R gleich groß ist wie RV, hingegen ist RH Null geworden, es kann kein Einzug mehr stattfinden. Wird hingegen der Einzugswinkel zu klein, dann ist auch RV sehr klein geworden, d.h. das Walzgut wird praktisch immer dünner gewalzt. Beim Kaltwalzen von Feinblech beträt AlphaE weniger als 9, sonst im Mittel ca. 16, der Einzugswinkel kkannn aber durch Riffelung der Walzen bis etwa 34 gesteigert werden, er hängt auch sehr vom Werkstoff ab. 4.3 Werkstoffe Die Walzen Aus der Erkenntnis, daß einerseits der Einzugswinkel eine gewisse Größe haben muß und andererseits die Dickenabnahme ein bestimmtes Maß anehmen soll, ergibt sich, daß für große Werkstücke der Walzendurchmesser groß sein muß; je dünner das Walzgut ist, um so kleiner muß der Walzendruchmesser sein. Da der Durchmesser der Arbeitswalzen begingt durch den Einzugswinkel der Blechdicke angepaßt werden muß, ergeben sich für dünne Bleche verhältnismäßig kleine Durchmesser. Diese dünnen Walzen würden sich selbstverständlich unter den Kräften durchbiegen. Daher verwendet man Stützwalzen mit dennen ist es dann möglich Folien zu erzeugen wo die Arbeitswalze bereits eine durchmesser von einer Stricknadel oder dünner haben kann. Für solche Folien benötigt man häufig mehr als 30-fache Walzwerke. Bombierung der Walze (MKW-Werk) 3

4 Würde man zylindrische Walzen verwenden, so würden sich die Walzenkörper auch bei großem Walzhendurchmesser unnd trotz vorhandener Stützwalzen durchbiegen, da die Walzen in der ganzen Breite des Bleches mmit annähernder Gleichlast belastet werden. Man würde Bleche erhalten, die in der Mitte dicker wären als am Rand. Um gleichmäßig dicke Bleche zu erhalten, wird daher die Biegelinnie der Walze vorausberechnet und der Walzenkörper nach einer Kurve geschliffen. Maan erhält dadurch tonnenförmige Walzenkörper. Biegen sich diese nun durch, so sind die dem Walzgut zugekehrten Linien parallel. Kaliber Um Profile bestimmter Form zu walzen, werden Walzen mit profilierter Oberfläche verwendet. Man unterscheidet dabei zwischen dem offenen undn dem geschlossenen Kaliber. 4.4 Produkte Profilbleche, Feinbleche, Grobbleche 4

5 4.5 Walzenstraßen Will man sehr große Mengen rationell walzen, dannn werden heute Walzenstraßen verwendet. In solchen kontinuierlich arbeitenden Straßen sind einne große Annzahl Duo- oder Quarto- usw. Walzwerkke hintereinander angeordnet. Bei jedem Durchgang wird das Walzgut dünner, aber kaum breiter, dadurch bewegt es sich immer schneller durch die Straßen. Nach dem letzten Walzgerüst erreicht man heute z.b. bei Drahtwalzstraßen Geschwindigkeiten von max. 40m/sec. Warmwalzstraße eines Blechwalzenwerkes: Eine solche Anlage gibt es in der Voest-Alpine Linz Kaltwalzenstraße eines Blechwalzwerkes: Um Feinblech kontinuierlich erzeugen zu können, werden Coils aneinander geschweißt. In einem Durchgang wird das Blech auf die Enddimension gewalzt. 5