Hengerlés

Adolph Menzel: Hengermű (olajfestmény, 1875)

A hengerlés olyan képlékeny alakítási eljárás, amelynek során forgó hengerek között alakítják a darabot, úgy is szokták jellemezni mint folyamatossá tett nyújtókovácsolást. Ez a legtermelékenyebb, de a kovácsolásnál sokkal fiatalabb képlékeny alakítási technológia. A hengerlés első alkalmazói a 13–14. századi ötvösök voltak, akik főleg lágyabb fémeket, például ólmot és nemesfémeket hengereltek – kis méretben és kis mennyiségben. Ipari alkalmazása sokkal később kezdődött el, a 18. században acélrudakat és lemeztáblákat állítottak elő hengerléssel. A módszer rohamos térhódításának korszaka a 19. század volt, ami összefüggött az ipari forradalom kibontakozásával.

A hengerléssel előállított termékek rendkívül változatos alak- és méretválasztékkal rendelkeznek, a 0,007 millimétertől az 1 méterig terjedhetnek. A hengerlést melegen és hidegen is végezhetik, de az alakítás mindig meleghengerléssel kezdődik. Hengerléssel sokféle fémet munkálnak meg, de a legnagyobb mennyiségben az acélokat és az alumíniumötvözeteket hengerlik. A hengerelt termékek egy részét egyéb technológiákkal még továbbalakítják.

A hengerlés gépi berendezései a hengerállványok, amelyek az alkalmazott technológiától függően rendkívül változatos méretűek és kiképzésűek. A hengerállványok hengersorba szervezve működnek, és a kiegészítő műveletek végzésére alkalmas berendezésekkel együtt képezik a hengerművet.

Általános leírás

A fémek képlékeny alakítási eljárásai közül a legnagyobb mennyiséget hengerléssel állítják elő, bár ez lényegesen fiatalabb eljárás, mint a kovácsolás. Először a 13–14. században az ötvösök hengereltek lágyabb fémeket, főleg a nemesfémeket. Ipari jellegű alkalmazása a 18. századra tehető, ekkor már acélrudakat és lemeztáblákat állítottak elő hengerléssel, de a hengerlés rohamos térhódításának korszaka a 19. század – összefüggésben az ipari forradalommal.

Az alakítást végző forgó hengerek a hengerállványban helyezkednek el. Az adott termék hengerlésére telepített – egy vagy több hengerállványból álló – egységet hengersornak nevezik. A hengersorhoz egyéb, olyan műveleteket végző egységek is kapcsolódnak, amik nélkül a hengersor nem tud dolgozni (pl. a darabot felmelegítő és lehűtő egységek, a kikészítő és hőkezelő részlegek). Ennek a komplexumnak hengermű a neve.

A hengerelt termékek alak- és méretválasztéka rendkívül változatos. A méretek alsó határát az akár 0,007 milliméter vastagságú hengerelt fóliák, felső határát pedig az 1 méter körüli gerincmagasságú I-tartók képviselik. A hengerlést végezhetik melegen és hidegen, de az alakítás első fázisa mindig meleghengerlés. A meleghengerlés kiinduló anyaga csaknem kizárólag a folyamatosan öntött buga. A korábbi évtizedekben a kokillába öntött tuskó volt az alapanyag, de ez a módszer a folyamatos öntés előretörésével mára csaknem teljesen kiszorult a hengerművekből. A termékek egy része – a képlékeny alakítást tekintve is – előtermék jellegű, ezeket más technológiákkal továbbalakítják, csak kisebb részüket (például a vasúti síneket, betonacélokat, tartószelvényeket stb.) használják fel közvetlenül.

A hengerelt termékeket, illetve eljárásokat több szempont szerint is csoportosíthatjuk. A hengerelt anyag újrakristályosodási hőmérséklete alapján megkülönböztetnek:

A hengerelt darab alakja szerinti felosztás:

A hengerlési folyamat jellemzői

Az elemi hengerlés viszonyai Az elemi hengerlés viszonyai

Az alakítási folyamatot célszerűen az ún. elemi hengerlés példáján lehet bemutatni, ami a sima palástú hengerek közötti lapos termék hengerléséhez hasonlít.

A darabnak a hengerek közötti áthaladását szúrásnak nevezik. A szúrás során a darab magassága csökken, hosszúsága nő, szélessége is megnő valamilyen mértékben. Az alakváltozásra a magasságcsökkenés és a megnyúlás a jellemző. Az alakváltozást a térfogat-állandóság törvénye alapján lehet értelmezni:

h 1 ⋅ b 1 ⋅ l 1 = h 2 ⋅ b 2 ⋅ l 2 {\displaystyle h_{1}\cdot b_{1}\cdot l_{1}=h_{2}\cdot b_{2}\cdot l_{2}}

Az R sugarú hengerek és a darab érintkezési felülete a nyomott felület, ami a nyomott ív hossza és a közepes darabszélesség szorzata. A nyomott felület számításához a hengerlési gyakorlatban a nyomott ív vízszintes vetületét (ld) használják:

l d ≈ R ⋅ Δ h {\displaystyle l_{d}\approx {\sqrt {R\cdot \Delta h}}} .

A képletben Δ h = h 1 − h 2 {\displaystyle \Delta h=h_{1}-h_{2}} , a magasságcsökkenés.

Az alakváltozás jellemző mérőszáma a nyújtási tényező, ami a ki- és a befutó keresztmetszetek vagy hosszúságok hányadosaként értelmezhető:

λ = A 1 A 2 = l 2 l 1 {\displaystyle \lambda ={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {l_{2}}{l_{1}}}} .

Sajátosak a hengerlés sebességviszonyai. Hengerlési sebességnek a hengerrésből kilépő darab sebességét értjük. A darab belépési sebessége ennél kisebb, a sebességviszonyokat az

A 1 ⋅ v 1 = A 2 ⋅ v 2 {\displaystyle A_{1}\cdot v_{1}=A_{2}\cdot v_{2}}

összefüggés írja le. A be- és kilépési sebesség között különbség van, a henger felületén csak egy pont (vonal) van, ahol a darab a henger kerületi sebességével halad. Ez a semleges vonal, ami előtt hátramaradás, utána viszont előresietés tapasztalható. A hengerlés gyakorlatában a hengerlési sebességet és a hengerek kerületi sebességét többnyire azonosnak veszik.

Rúd- és idomacélok hengerlése

A rúd- és idomacélokat üregezett hengerekkel állítják elő. Kiinduló anyaguk négyzetes vagy téglalap alakú szelvény (buga). Az üregezésnek az a célja, hogy a hengerelt darab keresztmetszetét lecsökkentsék és a szelvényt a kívánt alakra hozzák. A hengersorokon az adott szelvényalakot több szúrással érik el. Az alkalmazott szúrástípusok feladata eltérő, így megkülönböztetnek nyújtó- és készrealakító üregsorokat.

Nyújtóüregsorok

Néhány üregfajta a nyújtóüregsorokból

A nyújtóüregsorok két egymást követő üregfajta sorozatából állnak. Az egyik üregben lapító jellegű alakváltozás történik (az üreg szélességi és magassági méretének aránya 1-nél nagyobb). Ezt olyan üreg követi, amelynél ez az arány 1 körüli vagy kisebb, és a darabot 90°-os fordítással („állítva”) vezetik bele. Ezeket torlóüregeknek nevezik. A nyújtóüregsor tehát lapító- és torlóüregek egymást követő láncolatából áll. Ezek az üregpárosítások a következők lehetnek: szekrény–szekrény, négyzet–ovál, négyzet–rauta, kör–ovál stb. Hogy melyik üregsort választják az adott feladatra, számos tényezőtől függ (például a nyújtás hatékonysága, a szúrások revétlenítő hatása, az alakváltozás egyenletessége a szelvényen belül stb.). Megjegyzendő, hogy a nyújtóüregsorokban szereplő üregek közül néhány a készüregsorokban is szerepelhet.

Egyszerű szelvények üregezése

Az egyszerű szelvények közé a kör-, a négyzet-, a lapos- és a hatszögacélok stb. sorolhatók.

A köracélok 5,5–250 milliméter átmérővel készülnek, előállításukra különböző köracél-hengerlési rendszerek alakultak ki. Az utolsó üreg természetesen körüreg, az eltérések az előnyújtó szakasz utáni üregekben mutatkoznak. Lehetnek itt négyzet- és oválüregek, a legfontosabb különbség a torlóüregek alakjában van. A négyzetacélokat 5–250 milliméter laptávolságokkal hengerlik. Itt a négyzet–rauta üregsor alkalmazása az általános. A laposacélok szelvénye lapos téglalap. A hengerlést végezhetik zárt üregekben, de előfordulhatnak sima palástú hengerekkel történő szúrások is. A nyolcszögacélok hengerlése némileg hasonlít a köracélok üregsorára, természetesen az utolsó üreg(ek) kivételével.

Idomacélok üregezése

Néhány idomacél üregszelvénysora Idomacél elhelyezési lehetőségei az L-acél („szögvas”) példáján

Az idomacélok közé tartoznak az L-, I-, U-, T-, Z-szelvények és a sínek. Közös sajátosságuk, hogy szelvényük több egyszerű idom összekapcsolásából áll, amelyek valamilyen szög alatt csatlakoznak egymáshoz. Emiatt a szelvény egyes részei nem a henger tengelyével párhuzamosan helyezkednek el, így nem kapnának közvetlen alakítást. Az ilyen szelvényeket ezért elfordítva, gyakran „kiterítve” hengerlik. Természetesen az utolsó üreg alakja ilyenkor is a kész szelvény alakjának megfelelő (készüreg).

Az idomacélok üregsorai az alábbi csoportokba sorolhatók:

Lapostermékek meleghengerlése

A lapostermékek közé a durvalemezek, a finomlemezek és -szalagok, valamint a fóliák tartoznak. A durvalemezek közé általában a 3 milliméternél vastagabb lapostermékeket számítják. A melegen hengerelt lapostermékek kiinduló anyaga a folyamatosan öntött lemeztuskó (bramma), a kokillaöntésű lemeztuskók mára kiszorultak a termelésből.

Durvalemez-hengerlés

A durvalemezek fő felhasználója a különböző tartályokat és ipari gépállványokat gyártó nehézipar, a hajógyárak és a hadiipar. A durvalemezeket meleg szélesszalag-hengersorokon vagy erre specializálódott táblalemez-hengersorokon állítják elő. A táblalemez-sorok technológiájának az a jellemzője, hogy nem csak hosszirányú, azaz nyújtó szúrásokat alkalmazhatnak, hanem keresztirányú, szélesítő szúrásokat is. Az alkalmazott hengerállvány általában reverzáló kvartó, esetleg univerzál állvány. A hengerek testhossza 4 méternél is több lehet, a hengerátmérő nagyobb mint 2 méter.

Acél szélesszalag meleghengerlése

Meleg szélesszalagsor Félfolytatólagos meleg szélesszalagsor telepítése

A szélesszalag meleghengerlése a 20. század második felében indult rohamos fejlődésnek, megelőzve valamennyi egyéb hengerelt termék gyártását. A szélesszalagok gyártására speciális hengersor fejlődött ki, amelynek a lényege a folytatólagos vagy félfolytatólagos hengerlés. A hengerelt darab egyszerre több, egymás után elhelyezett hengerállványon áthaladva éri el végleges méretét, a minimálisan mintegy 2 millimétert. Ezt követően a szalagot lehűtik, majd feltekercselik. A hengerelt szalag a meleghengerművet szalagtekercs formájában hagyja el. A szélesszalagok 70%-át hidegen még továbbhengerlik. Hazánkban Dunaújvárosban hengerelnek acél szélesszalagot, Székesfehérváron alumínium szélesszalagot (ez utóbbinak a technológiája több tekintetben jelentősen eltér az acélétól).

Melegen hengerelt acél szélesszalag tekercs Meleg szélesszalag hengersor hűtőszakasza

Acél szélesszalag gyártási technológiája egy félfolytatólagos rendszer példáján a következőképpen alakul:

Szalag-hideghengerlés

Hidegen hengerelt acél szélesszalag tekercs

A melegen hengerelt szalagot az esetek többségében hideghengerléssel alakítják tovább. Így állítják elő a gépkocsik karosszéria lemezeit, a gépburkoló lemezeket, a hajlított idomokat, a mélyhúzásra alkalmas lemezeket stb. A mérettartomány 2 millimétertől 0,1 milliméternél kisebb vastagságokig terjed.

A szalag-hideghengerlés technológiája különböző részfolyamatokból áll össze:

Napjainkban lemezhengerlés esetén egyre elterjedtebbek a kombinált hengersorok, ahol több műveletet végeznek egy berendezésen (például pácolás–hideghengerlés vagy hőkezelés–horganyzás (horganyzás = cinkbevonás) stb.)

Jegyzetek

  1. ↑ Gulyás–Mecseki 1991 25. oldal
  2. ↑ Dévényi 1969 11. oldal
  3. ↑ Kiss Ervin 1987 56–58. oldal
  4. ↑ Voith Márton 1998 192–195. oldal
  5. ↑ Voith Márton 1998 207–210. oldal
  6. ↑ Kiss Ervin 1987 30–35. oldal
  7. ↑ Óvári Antal 1985 494–495. oldal
  8. ↑ Gulyás–Mecseki 1991 55–64. oldal
  9. ↑ Dévényi 1969 79–109. oldal
  10. ↑ Kiss Ervin 1987 104–122. oldal, 131–141. oldal
  11. ↑ Kiss Ervin 1987 142–155. oldal
  12. ↑ Gulyás–Mecseki 1991 66–94. oldal
  13. ↑ Kiss Ervin 1987 155–161. oldal
  14. ↑ Kiss Ervin 1987 164–166. oldal
  15. ↑ Kiss Ervin 1987 176. oldal
  16. ↑ Kiss Ervin 1987 176–180. oldal
  17. ↑ Kiss Ervin 1987 196–198. oldal
  18. ↑ Kiss Ervin 1987 198–248. oldal

Források

További információk

Commons:Category:Rolling A Wikimédia Commons tartalmaz Hengerlés témájú médiaállományokat.

Kapcsolódó szócikkek

Fémmegmunkálás
ForgácsolásEsztergálás • Fúrás • Fűrészelés • Gyalulás • Köszörülés • Marás • Szikraforgácsolás • Üregelés • Vízsugaras vágás • Vésés
Képlékeny alakításFolyatás • Hengerlés • Húzás • Kisajtolás • Kovácsolás • Mélyhúzás
Nemzetközi katalógusok