Zowel warmwalsen als koudwalsen zijn processen voor het vormen van stalen platen of profielen, en ze hebben een aanzienlijke impact op de structuur en eigenschappen van het staal.
Bij het walsen van staal wordt voornamelijk gebruik gemaakt van warmwalsen, terwijl koudwalsen doorgaans alleen wordt gebruikt voor de productie van klein- staal en dunne platen, en andere staalmaterialen die nauwkeurige afmetingen vereisen.
I. Heetwalsen
Staalblokken of knuppels zijn per definitie moeilijk te vervormen bij kamertemperatuur en niet gemakkelijk te verwerken. Ze worden over het algemeen verwarmd tot 1100-1250 graden om te rollen; dit walsproces wordt warmwalsen genoemd.
De eindtemperatuur van warmwalsen is over het algemeen 800-900 graden, waarna het meestal aan de lucht wordt gekoeld. Daarom is de warmgewalste toestand gelijk aan een normaliserende behandeling.
De meeste staalmaterialen worden gewalst met behulp van de warmwalsmethode. Staal dat in warm-gewalste staat wordt geleverd, heeft vanwege de hoge temperatuur een laag ijzeroxideaanslag op het oppervlak, waardoor het een zekere mate van corrosieweerstand biedt en opslag buiten mogelijk maakt.
Deze laag ijzeroxideaanslag maakt echter ook het oppervlak van heet-gewalst staal ruw en de afmetingen fluctueren aanzienlijk. Daarom moet staal dat een glad oppervlak, precieze afmetingen en goede mechanische eigenschappen nodig heeft, worden geproduceerd door koudwalsen met behulp van warm-gewalste half-afgewerkte of afgewerkte producten als grondstof.
Voordelen:
Hoge vormsnelheid, hoge output en geen schade aan de coating. Er kunnen verschillende dwarsdoorsneden-worden gemaakt om aan de behoeften van verschillende toepassingen te voldoen; Koudwalsen kan aanzienlijke plastische vervorming in het staal veroorzaken, waardoor de vloeigrens van het staal toeneemt.
Nadelen:
1. Hoewel er tijdens het vormingsproces geen hete plastische compressie plaatsvindt, bestaat er nog steeds restspanning binnen de dwars-doorsnede, wat onvermijdelijk de algehele en lokale knikeigenschappen van het staal beïnvloedt;
2. Koud-gewalste stalen profielen zijn over het algemeen open profielen, wat resulteert in een lage vrije torsiestijfheid van de dwars- sectie. Ze zijn gevoelig voor verdraaien bij buigen en gevoelig voor buig-torsie-knik bij compressie, wat resulteert in een slechte torsieweerstand;
3. Koudgewalst staal heeft een kleinere wanddikte en er is geen verdikking op de hoeken waar de platen zijn verbonden, wat resulteert in een zwakke weerstand tegen plaatselijke geconcentreerde belastingen.
II. Koudwalsen
Koudwalsen verwijst naar een walsmethode waarbij de druk van rollen wordt gebruikt om staal bij kamertemperatuur te comprimeren, waardoor de vorm van het staal verandert. Hoewel het verwerkingsproces er ook voor zorgt dat de staalplaat opwarmt, wordt dit nog steeds koudwalsen genoemd. Meer specifiek worden bij koudwalsen warm-gewalste staalrollen als grondstof gebruikt. Na het beitsen om aanslag te verwijderen, ondergaat het een drukbehandeling, wat resulteert in een eindproduct dat een koud-gewalste spoel wordt genoemd.
Over het algemeen moet koud-gewalst staal, zoals gegalvaniseerde en kleur-gecoate staalplaten, worden uitgegloeid, zodat het een betere plasticiteit en rek heeft, en het wordt veel gebruikt in de auto-, huishoudelijke apparaten- en hardware-industrie. Koud-gewalste platen hebben een zekere mate van gladheid van het oppervlak en voelen relatief glad aan, voornamelijk als gevolg van het beitsproces. Heet-gewalste platen voldoen over het algemeen niet aan de vereiste oppervlaktegladheid, dus warm-gewalste stalen strips moeten koud-gewalst worden. Bovendien is de dunste warmgewalste staalband doorgaans 1,0 mm dik, terwijl bij koud walsen een dikte van 0,1 mm kan worden bereikt. Heet walsen is walsen boven de kristallisatietemperatuur, terwijl koud walsen onder de kristallisatietemperatuur walst.
Koudwalsen verandert de vorm van het staal door voortdurende koude vervorming. De verharding door koud werk die door dit proces wordt veroorzaakt, verhoogt de sterkte en hardheid van de koud-gewalste spoel, terwijl de taaiheid en ductiliteit ervan wordt verminderd.
Voor eindgebruik-toepassingen verslechtert koudwalsen de stempelprestaties, waardoor het product geschikt wordt voor onderdelen met eenvoudige vervorming.
Voordelen:
Het kan de gietstructuur van de stalen staaf vernietigen, de korrelgrootte van het staal verfijnen en microstructurele defecten elimineren, waardoor de staalstructuur dichter wordt en de mechanische eigenschappen worden verbeterd. Deze verbetering komt vooral tot uiting in de walsrichting, waardoor het staal in zekere mate niet meer isotroop is; bellen, scheuren en porositeit gevormd tijdens het gieten kunnen ook onder hoge temperatuur en druk aan elkaar worden gelast.
Nadelen:
1. Na warmwalsen worden de niet-metallische insluitsels (voornamelijk sulfiden en oxiden, evenals silicaten) in het staal tot dunne platen geperst, wat resulteert in delaminatie. Delaminatie verslechtert de trekeigenschappen van het staal in de dikterichting aanzienlijk en kan scheuren tussen de lagen veroorzaken tijdens het krimpen van de las. De lokale spanning veroorzaakt door laskrimp bereikt vaak meerdere malen de vloeigrensspanning, die veel groter is dan de spanning veroorzaakt door de belasting;
2. Restspanning veroorzaakt door ongelijkmatige koeling. Reststress is een interne, zelfbalancerende-stress zonder externe kracht. Alle warm-gewalste staalprofielen met verschillende doorsneden-secties hebben dit soort restspanning. Over het algemeen geldt dat hoe groter de dwarsdoorsnede van het staal is, hoe groter de restspanning. Restspanning, hoewel zelfbalancerend, heeft nog steeds een zekere invloed op de prestaties van stalen componenten onder invloed van externe krachten. Het kan bijvoorbeeld nadelige effecten hebben op de vervorming, stabiliteit en weerstand tegen vermoeidheid.
III. Samenvatting:
Het belangrijkste verschil tussen koudwalsen en warmwalsen is de temperatuur van het walsproces. "Koud" verwijst naar kamertemperatuur en "heet" verwijst naar hoge temperaturen.
Vanuit metallurgisch oogpunt moet de grens tussen koudwalsen en warmwalsen worden onderscheiden door de herkristallisatietemperatuur. Dat wil zeggen, walsen onder de herkristallisatietemperatuur is koud walsen, en walsen boven de herkristallisatietemperatuur is heet walsen. De herkristallisatietemperatuur van staal is 450-600 graden.
De belangrijkste verschillen tussen warm-gewalst en koud-gewalst staal zijn:
1. Uiterlijk en oppervlaktekwaliteit:
Omdat koud-gewalste platen worden verkregen uit warm-gewalste platen na het koudwalsproces, en bij koudwalsen ook enige oppervlakteafwerking met zich meebrengt, hebben koud-gewalste platen een betere oppervlaktekwaliteit (zoals oppervlakteruwheid) dan warm-gewalste platen. Als er hoge eisen worden gesteld aan de kwaliteit van het daaropvolgende verven en coaten van het product, wordt daarom doorgaans gekozen voor koudgewalste platen. Warmgewalste platen-worden verder onderverdeeld in gebeitste en ongebeitst platen. Ingelegde platen hebben een normale metaalachtige kleur als gevolg van het beitsen, maar omdat ze niet koud-gewalst zijn, is hun oppervlaktekwaliteit niet zo hoog als die van koud-gewalste platen. Ongebeitste platen hebben meestal een oxidelaag op het oppervlak, die er dof uitziet of een zwarte laag ijzeroxide heeft. Simpel gezegd zien ze eruit alsof ze verwarmd zijn, en als ze in een slechte omgeving worden bewaard, zullen ze meestal wat roest vertonen.
2. Prestaties: Over het algemeen worden de mechanische eigenschappen van warm-gewalste en koudgewalste-platen in technische toepassingen als hetzelfde beschouwd, hoewel koud-gewalste platen tijdens het koudwalsproces enige verharding ondergaan (dit sluit echter geen situaties uit waarin strikte eisen aan mechanische eigenschappen bestaan, in welk geval ze anders moeten worden behandeld). Koud-gewalste platen hebben doorgaans een iets hogere rekgrens en oppervlaktehardheid dan warm-gewalste platen. De specifieke waarden zijn afhankelijk van de mate van uitgloeien van de koud-gewalste plaat. Ongeacht het gloeiproces is de sterkte van koud-gewalste platen echter hoger dan die van warm-gewalste platen.
3. Vormprestaties: Omdat de prestaties van koud-gewalste en warmgewalste platen- in principe vergelijkbaar zijn, zijn de beïnvloedende factoren op de vormprestaties afhankelijk van de verschillen in oppervlaktekwaliteit. Omdat de oppervlaktekwaliteit van koud-gewalste platen over het algemeen beter is voor staalplaten van hetzelfde materiaal, hebben koud-gewalste platen betere vormprestaties dan warm-gewalste platen.
