KAPITOLY

Home » Kapitola 3 - Výroba ocelových produktů

Kapitola 3 - Výroba ocelových produktů

Jak se ocel zpracovává na výrobky? Co je to volné kování, zápustkové kování? Jak se ocel válcuje?

Jak se vyrábějí výrobky z oceli? 

Ocel má jednu podstatnou vlastnost. Zahřejeme-li ji na určitou teplotu, jsme schopni ji tvářet. Ocelovou tyč, kterou za studena neohneme ani sebevětší silou, jsme schopni po zahřátí ohnout s vynaložením podstatně menší energie. Ocel za tepla můžeme tvářet několika způsoby. V této kapitole si ukážeme něco o kování a válcování.

Kování

Všichni si jistě vybavíme středověkého kováře. Jejich dnešní následovníci nám ukazují svou práci na řadě trhů ve větších městech. Kovářské řemeslo bylo pokládáno za fyzicky náročné povolání a správný kovář musel disponovat výbornou kondicí. Až nástup průmyslové revoluce a mechanizace výroby dokázaly zredukovat podíl fyzické námahy, podstatně zvýšit produktivitu a zejména velikost výrobků, které kováním vyrábíme. Dnešní moderní zařízení jsou schopná kovat výkovky o hmotnosti stovek tun, nebo doslova chrlit stovky menších výkovků za hodinu.
V zásadě u kování rozeznáváme tzv. kování volné a kování zápustkové. Volné kování je přesně tou alternativou kování klasického kováře kladivem na kovadlině.

Mezi způsoby volného kování patří: pěchování, děrování, ohýbání, dělení, prodlužování, osazování, prosazování
Zápustkové kování se vyznačuje tím, že je ohřátý kov vtlačován lisem nebo bucharem do tvarové formy - zápustky. Zápustka je kovová forma, zpravidla dvoudílná, která má dutinu ve tvaru budoucího výkovku. Zápustkové kování může být postupové, to znamená, že výkovek je po tváření v jedné zápustce přemístěn do další zápustky s jiným tvarem a postupně do dalších až je dosaženo finálního tvaru výrobku. Typickým produktem zápustkového kování jsou produkty automobilového průmyslu (klikové hřídele, převodová kola, apod.).

Na následujících videích si ukážeme, jak takové kování probíhá. Při navrhování způsobu kování nových výkovků se dnes často používá počítačových simulací. Speciální softwary pomáhají inženýrům nastavit správné velikosti úběrů, rozsahy kovacích teplot a jiných parametrů tak, aby výsledný výrobek byl vykován bez vnitřních vad a hospodárně (jak z hlediska času, tak z hlediska využití materiálu). V naší společnosti provádíme počítačové simulace v softwaru DEFORM.

Počítačová simulace volného kování
Zápustkové kování železničního kola kombinované s válcováním

Na následujícím videích jsou už ukázky skutečného kování. Na prvním videu je ukázka kování menších výrobků a na druhém ukázka kování většího ingotu s manipulátorem.

Volné kování na hydraulickém lisu
Volné kování s manipulátorem

Válcování

Při válcování je ocel deformována mezi dvěma rotujícími válci. Válcování může probíhat jak za tepla, tak i za studena. Pokud je ocel válcována za studena, zpravidla se používá více válců, z nichž dva válce slouží jako pracovní a další válce tyto pracovní podepírají, aby se zamezilo jejich deformaci. Za studena má totiž ocel pochopitelně větší deformační odpor, a k jejímu tváření je tak potřeba mnohem větší síly. Je to proto, že za studena v oceli neprobíhá rekrystalizační proces. Rekrystalizace je děj, při kterém dochází k obnově krystalové mřížky kovu po předchozí deformaci - tváření. Rekrystalizace probíhá u oceli při teplotách vyšších než je cca 0,4 x teplota tavení. Proto se obvykle z větších tlouštěk nejprve válcuje za tepla na válcovací stolici v konfiguraci duo (jen dva válce (jeden nahoře a jeden dole) a poté se válcují do menších tlouštěk za studena na válcovací stolici např. v konfiguraci kvarto (čtyři válce - dva pracovní a dva opěrné), nebo i s více opěrnými válci. Existují i válcovací stroje s dvaceti válci. Válcováním se dají vyrábět i tvarové výrobky - výrobky s určitým profilem, k tomu se používají válce s profilem, kterého chceme na výrobku dosáhnout. Příklad takového válcování je ukázán na následujícím videu - je to opět počítačová simulace v programu DEFORM 3D. Na druhém videu je příklad válcování experimentálních vzorků, které jsme prováděli v naší společnosti.

Profilové válcování - vývalek prostupně projíždí válci s proměnným profilem
Experimentální válcování vzorků