Laminado metal

El laminado es un proceso crucial para la producción industrial de cuchillos. ¿Qué es rodar? ¿Por qué rodar? Por favor verifíquelo a continuación.

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un medio para moldear a presión metales y aleaciones de metales mediante la compresión de los metales entre los rodillos giratorios. Los rollos, generalmente de forma cilíndrica, son lisos o con depresiones (pasadas) que forman surcos cuando se juntan dos rollos.

Debido a la operación continua del proceso, la laminación es el método más eficiente para impartir las formas requeridas a los artículos. Durante la laminación, el metal generalmente sufre una deformación plástica significativa por compresión que implica la destrucción de la estructura de yeso original y la formación de una estructura de grano más plano y más plano; De este modo se mejora la calidad del metal. Por lo tanto, el laminado no solo sirve para cambiar la forma del metal sino también para mejorar su estructura y propiedades.

Al igual que otros métodos de conformación por presión, la laminación se basa en la ductilidad de los metales. Se hace una distinción entre el laminado en caliente, frío y caliente. La mayoría de los productos laminados (palanquillas, metales y chapas, tubos, bolas) se producen por laminación en caliente a temperaturas iniciales de 1000 ° -1300 ° C para acero, 750 ° -850 ° C para cobre, 600 ° –800 ° C para latón, 350 ° -400 ° C para el aluminio y sus aleaciones, 950 ° -1100 ° C para el titanio y sus aleaciones, y aproximadamente 150 ° C para el zinc. El laminado en frío se utiliza principalmente para producir láminas y tiras de menos de 1,5 a 6 mm de grosor y secciones y tubos de precisión. El metal laminado en caliente se lamina luego en frío para obtener superficies lisas y mejores propiedades mecánicas. La laminación en frío también se utiliza debido a la dificultad de calentar y enfriar rápidamente los artículos delgados. La laminación en caliente, a diferencia de la laminación en frío, se realiza a una temperatura algo elevada para reducir el endurecimiento (trabajo en frío) del metal durante la deformación.

En casos especiales, los metales se ruedan al vacío o en una atmósfera neutra para proteger la superficie del metal de la oxidación.

Figura 1. Laminación: (a) longitudinal, (b) transversal, (c) rotativa; (1) pieza de trabajo, (2) y (3) rollos

Los tres métodos principales de laminación son la laminación longitudinal, transversal y rotativa (inclinada). En la laminación longitudinal (Figura 1, a), el metal se deforma por rodillos, generalmente paralelos entre sí, que giran en direcciones opuestas. La fricción entre las superficies del rollo y el metal atrae al metal a través del espacio entre los rodillos, de modo que el metal se deforma plásticamente. El enrollamiento longitudinal es mucho más común que los otros dos métodos.

El laminado transversal (Figura 1, b) y el laminado giratorio (inclinado) (Figura 1, c) solo se utilizan para tratar sólidos de revolución. Laminación intransversa, el metal se somete a un movimiento de rotación con respecto a su eje y, por lo tanto, se trabaja en la dirección transversal. En la laminación giratoria, además del movimiento de rotación, se imparte un movimiento de traslación al cuerpo metálico a lo largo de su eje a través de la colocación de los rodillos. Si la velocidad de traslación del metal es menor que la velocidad de rotación circunferencial, la operación de desplazamiento se denomina balanceo rotativo transversal; Si la velocidad de traslación es mayor, la operación se denomina rodamiento longitudinal rotatorio. El laminado transversal se utiliza para los dientes de engranaje de trabajo y otras piezas, y el laminado giratorio se utiliza en la fabricación de tubos, bolas, ejes y otros sólidos laminados sin costura (Figura 2). El laminado rotativo longitudinal se utiliza para fabricar brocas.

Figura 2. Método de laminación rotativa utilizado en la fabricación de discos laminados a presión.

En la laminación longitudinal, la altura de la sección transversal del metal disminuye a medida que el metal pasa entre los rodillos, por lo que aumenta la longitud y la anchura (Figura 3). La diferencia en las alturas de las secciones transversales del metal anterior y posterior al paso entre los rodillos se denomina reducción lineal (absoluta). Δh = h0 - h1. La relación de este valor al valor original de heighth0, expresado como un porcentaje de 100Δ / h0, se denomina reducción porcentual, que generalmente es de 10 a 60 por ciento por pase, pero puede ser de hasta 90 por ciento. El aumento en la longitud del metal se caracteriza por la relación de reducción, la relación entre la longitud del metal después de salir de los rodillos a la longitud original. La deformación del metal en relación con el ancho de la sección transversal se denomina ensanchamiento, la diferencia entre el ancho de la sección transversal antes y después del laminado. El ensanchamiento aumenta con la reducción, el diámetro del rodillo y el coeficiente de fricción entre el objeto metálico y la superficie de los rodillos.

El área entre los rodillos donde la pieza de trabajo entra en contacto directo con los rodillos se denomina zona de deformación; Es por eso que el metal se reduce. Las pequeñas regiones adyacentes a ambos lados de la zona de deformación se denominan zonas sin contacto de deformación; En estas zonas, el metal está solo ligeramente deformado. La zona de deformación consta de dos segmentos mayores: la zona de demora, o zona de deslizamiento en el lado de entrada, en la que la velocidad del metal es menor que el componente horizontal de la velocidad circunferencial de los rodillos, y la zona de avance, o zona de Deslizamiento en el lado de la entrega, en el que la velocidad del metal es relativamente mayor. Por lo tanto, la velocidad de salida de la pieza de trabajo de los rollos es de 2 a 6 por ciento mayor que la velocidad circunferencial de los rollos. El límite entre estas zonas se denomina sección transversal neutra. En la zona de demora, las fuerzas de fricción de los rodillos que actúan sobre la pieza de trabajo están en la dirección de salida, mientras que en la zona de avance están opuestas a la dirección de salida.

La captura del metal por los rodillos y la estabilidad del proceso resultan de las fuerzas de fricción que surgen en la superficie de contacto entre el metal y los rodillos. Para que se produzca la captura, la tangente del ángulo de la mordedura α, el ángulo entre el radioexpuesto desde los ejes de balanceo a los puntos A y B (consulte la Figura 3), no debe exceder el coeficiente de fricción: tan α α ≤ μ. Cuando no se requiere una superficie muy lisa, la rugosidad de la superficie se agrega a los rodillos para aumentar el ángulo de mordida y, por lo tanto, del calado.

En la práctica, los ángulos de mordida son 20 ° -26 ° en laminación en caliente con rodillos lisos, 27 ° -34 ° en laminación en caliente con superficies con muescas y 2 ° -6 ° en laminación en frío con lubricante.

La fuerza en los rodillos durante el rodado se determina multiplicando el área de la superficie de contacto por la fuerza específica media P = F × pm. La fuerza específica se distribuye de forma desigual sobre las superficies de contacto: el máximo está cerca de la sección transversal neutra

Figura 3. Deformación del metal en el balanceo longitudinal.

y disminuye en las direcciones de entrada y salida. En bandas rodantes con una sección transversal rectangular, la superficie de contacto se calcula mediante la fórmula , donde r es el radio del rollo. En el laminado en frío de bandas, el área de contacto real es grande debido a la compresión elástica de los rodillos en puntos de contacto con el metal.

La fuerza específica media, que también se denomina tensión normal del rodamiento, depende de muchos factores y puede expresarse mediante la fórmula pm = n1n2n3σ. Donde n1 es el coeficiente del estado de tensión del metal, que depende principalmente de la relación de la longitud del arco de mordida, el arco entre los puntos A y B en la circunferencia de la sección transversal del rodillo (Figura 3) - a el grosor medio y el ancho de la banda laminada, en el coeficiente de fricción y en el estiramiento del metal laminado (el estiramiento se utiliza ampliamente en laminación en frío); n2 es el coeficiente que explica el efecto de la velocidad de rodadura; n3 es el coeficiente que explica el efecto del trabajo en frío del metal; y σ es el punto de elasticidad (resistencia a la deformación) del metal a la temperatura utilizada en el proceso de laminación. El coeficiente n1 es el más importante y varía ampliamente, de 0,8 a 8, según los factores mencionados anteriormente. Este coeficiente aumenta a medida que aumentan las fuerzas de fricción en las superficies de contacto y disminuye el grosor de la pieza de trabajo. En los cálculos prácticos, n3 se toma como 1 en la laminación en caliente y n2 se toma como 1 laminación en espiral.

Para los aceros al carbono, la fuerza específica media está en el rango de 100–300 newtons por m2 (10–30 kilogramos de fuerza por mm2) en rollos y en el rango de 800–1,500 newtons por m2 (80–150 kilogramos de fuerza por mm2). en laminación en frío. Las fuerzas resultantes en los rodillos en las condiciones más comunes de rodillo se dirigen paralelamente a una línea que conecta los ejes de los rodillos, es decir, verticalmente (Figura 4).

Figura 4. Dirección de las fuerzas resultantes que actúan sobre los rodillos en el proceso simple de enrollado, teniendo en cuenta el efecto de la fricción en los rodamientos.

La relación entre la fuerza P y el momento M requerido para la rotación de cada rodillo viene dada por la fórmula M = P (a + ρ), donde a es el brazo de fuerza P, que está en el rango (0.35–0.5) , y ρ es el radio de la circunferencia de fricción de los rodamientos, igual al coeficiente de fricción del rodamiento multiplicado por el radio de la unión del rodamiento. La fuerza en un rollo en alambre de acero rodante y bandas de acero varía de aproximadamente 200 a 1,000 kilonewtons (kN), es decir, de 20 a 100 toneladas de fuerza; La fuerza en laminados de 2 a 2,5 m de ancho alcanza los 30 a 60 MN (3,000 a 6,000 toneladas de fuerza). El momento requerido para girar ambos rollos en alambre de acero rodante y secciones pequeñas varía de 40 a 80 kN-m (4 a 8 toneladas-fuerza-m), y el momento requerido para laminados y hojas anchas alcanza 6.000–9,000 kN-m (600 –900 toneladas-fuerza-m).