Walsen begrepen: hoe walserijprocessen metaal vormgeven

Walsen wordt uitgevoerd op een walserij en kan op twee manieren: warm en koud proces. De walserij bestaat uit twee of meer werkende walsen, ondersteunende walsen, walsstanden, aandrijvmotor, vliegwiel, reductietandwiel, koppelingstandwiel, enz. De walsen kunnen glad of gegolfd zijn, afhankelijk van de vorm van het te walsen product.

Vandaag bekijken we de werking van walsen in de metaalbewerking en de diverse processen.

Werkingsprincipe van het walsproces

De werking van walsen is interessant maar vereist een vakkundige operator. Het proces wordt bereikt door metaal tussen enkele draaiende walsen in tegengestelde richting te klemmen. De opening tussen de walsen is kleiner dan de dikte van het te bewerken deel. Het metaal wordt gecomprimeerd door de walsen en tegelijkertijd voorwaarts geduwd door wrijving aan de walsinterfaces. Zodra het werkstuk door de walsen passeert, is de bewerking voltooid: de dikte neemt af, terwijl lengte en breedte toenemen.

De toename in breedte is verwaarloosbaar en wordt meestal genegeerd. De toename in lengte heet absolute utrekking, de toename in breedte absolute spreiding, en de afname in dikte heet trekking (draft).

Walsen in walserijen kunnen glad of gegolfd zijn, afhankelijk van de vorm van het gewalste product. Metalen veranderen geleidelijk van zodra ze in contact komen met de twee walsen.

Video: werkende walsmachine

(Video-inhoud ontbreekt in bron)

Walsmachineprocessen

Rollbuigen (Roll bending)

Rollbuigen produceert cilindrische vormen van platen of staal. Rollvormen of platenwalsen is perfect voor delen met grote lengte of grote hoeveelheden. Het is een continu buigproces waarbij een lange metalen strook door een opeenvolgende set walsen wordt gevoerd, die elk een incrementele buigbijdrage leveren.

Platwalsen (Flat rolling)

Platwalsen is de meest basale vorm: start- en eindmateriaal hebben een rechthoekige dwarsdoorsnede. Het materiaal wordt tussen twee tegenover elkaar draaiende walsen gevoerd; de opening is kleiner dan de begindikte. Dit zorgt voor vervorming en utrekking. De wrijving aan de interface duwt het materiaal door.

Ringwalsen (Ring rolling)

Een gespecialiseerd type warmwalsen dat de diameter van een ring vergroot. Startmateriaal is een dikwandige ring, geplaatst tussen een binnen- (idler) wals en een aangedreven buitenafwals. De wanddikte neemt af, de diameter neemt toe. Toepassingen: spoorwegtanden, lagers, tandwielen, rakettoren, turbines, vliegtuigen, drukketels, buizen. De resulterende korrelstructuur is circumferentieel, wat betere mechanische eigenschappen geeft.

Gecontroleerd walsen (Controlled rolling)

Gecontroleerd walsen is thermomechanische verwerking die gecontroleerde vervorming en warmtebehandeling integreert. De warmtebehandeling komt van de warmte die het werkstuk boven de rekristallisatietemperatuur brengt, wat latere warmtebehandelingen overbodig maakt. Doelen: fijn korrelstructuur produceren; grootte, zwaarte, aard en verdeling van transformatieproducten (ferriet, perliet, austeniet, bainiet, martensiet in staal) regelen; uittredingsverharding en zwaarteregeling induceren. Alles bereikt door extreme monitoring van samenstelling, temperaturen, vervormingsniveaus en afkoelcondities. Dit proces bespaart energie en levert betere mechanische eigenschappen.

Smeedwalsen (Forge rolling)

Smeedwalsen is een longitudinaal walsproces dat de dwarsdoorsnede van een verwarmde staaf of blok reduceert door het tussen twee tegengesteld draaiende walsegmenten te voeren. Het optimaliseert materiaalverdeling voor daaropvolgende smeedprocessen, wat betere materiaalbenutting, lagere proceskrachten en betere oppervlaktekaliteit in smeedstukken geeft. Toepassingen: langgeschubde blokken voor verbindingsstangen, voertuigassen, krukas, stuurknoppen.

Kenmerken van smeedwalsen

• Hoge productiviteit en materiaalbenutting
• Goede oppervlaktekwaliteit
• Verlengde tool-levensduur
• Kleine tools, lage toolkosten
• Verbeterde mechanische eigenschappen door geoptimaliseerde korrelstroom vs. uitsluitend gesmeed