Grundlagen des Walzprozesses: Verfahren und Eigenschaften

Allgemeines zum Walzprozess

Beim Walzen wird ein Metallwerkstück verformt, indem es zwischen zwei gegenläufig rotierenden Zylindern hindurchgeführt wird. Dieser Vorgang kann sowohl heiß als auch kalt durchgeführt werden.

Warmwalzen

Das Warmwalzen kann als kontinuierlicher Schmiedeprozess betrachtet werden. Er wird bei Temperaturen oberhalb der Rekristallisationstemperatur durchgeführt, wodurch das Material keine Kaltverfestigung erfährt.

Kaltwalzen

Das Kaltwalzen erfolgt bei Raumtemperatur. Hierbei gewinnt das Material durch die Verformung an Härte. Um die gewünschte Endform zu erreichen oder bei sehr tiefen Umformgraden, muss das Material zwischenzeitlich geglüht werden.

Deformationen beim Walzen mit glatten Zylindern

• 1. Stauchung: Die Kräfte, die am Eingang der Zylinder auf das Material wirken, verursachen eine Stauchung, was zu einer Verbreiterung des Querschnitts unmittelbar hinter dem Kontaktbereich führt.
• 2. Maximale Dehnung: Die Ebene, die durch die Achsen der beiden Zylinder verläuft, wird als Walzebene bezeichnet.
• 3. Expansion am Ausgang: Beim Verlassen der Zylinder entfällt der ausgeübte Druck. Die Dicke oder Höhe nimmt leicht zu, da das Material aufgrund seiner elastischen Eigenschaften dazu neigt, teilweise in seine ursprüngliche Form zurückzukehren.
• 4. Breitung: Die Breite des Werkstoffs nimmt beim Walzen nur geringfügig zu, im Gegensatz zum Schmieden, bei dem sich das Material gleichmäßig in alle Richtungen ausdehnt. Dies liegt daran, dass die Rotation der Zylinder einen Metallfluss in Längsrichtung erzwingt.
• 5. Längung und Beschleunigung: Durch die Verringerung der Dicke bei nur geringer Breitung entsteht eine Querschnittsreduzierung, die zu einer deutlichen Längung des Materials führt. Da das Volumen pro Zeiteinheit konstant bleiben muss, ist die Austrittsgeschwindigkeit des Materials höher als die Eintrittsgeschwindigkeit. Dieses Phänomen wird oft fälschlicherweise als Beschleunigung bezeichnet.

Eigenschaften und Aufbau von Walzwerken

Die einfachste Walzeinheit besteht aus zwei Zylindern, deren Lager in zwei Ständern ruhen. Jeder Ständer besteht aus einer Grundplatte, zwei Säulen und einem verbindenden Querbalken. Beide Ständer sind durch weitere Elemente verbunden, die für Stabilität sorgen.

In einem solchen Walzgerüst können mehr als zwei Zylinder mit horizontalen oder vertikalen Achsen angeordnet sein. Sind die Ständer aus einem Stück gefertigt, spricht man von geschlossenen Gerüsten; sind die Schienen abnehmbar, handelt es sich um offene Gerüste. Mindestens einer der Zylinder ist in der Höhe verstellbar, um den Walzspalt anzupassen.

Diese Einstellung kann manuell über Stellschrauben erfolgen. Wenn die Einstellung nach jedem Durchgang angepasst werden muss, erfolgt die Betätigung über einen motorisierten Fernsteuerungsmechanismus, der zur Gruppe der Anstellvorrichtungen gehört.