Patin à roulettes

Principe procédural

Walzen, 700er Strae à Freital

450er Strasse, Freital

Le laminage est un processus de fabrication du groupe du formage sous pression , dans lequel le matériau (principalement métallique) est formé entre deux ou plusieurs outils rotatifs et sa section transversale est réduite au cours du processus. Si le formage a lieu au-dessus de la température de recristallisation du matériau, on parle de laminage à chaud , sinon de laminage à froid . Le travail de la valse est aujourd'hui majoritairement automatisé.

En termes de déformation des matériaux, le laminage est un processus de formage massif et est étroitement lié au martelage ou au forgeage .

Variantes de processus selon DIN 8583

Dans le système de classification des procédés de formage sous pression selon la norme DIN 8583, le produit laminé est mentionné comme le premier procédé, à côté franco formant , matrice de formation et d' autres. Tous les processus de laminage ont un numéro de série unique : Ils commencent toujours par la séquence 2.1.1 ( formage 2e groupe principal, formage sous pression 1er groupe , 1er processus (laminage)). Au premier niveau, une distinction est faite entre la façon dont la pièce se déplace par rapport aux axes des rouleaux.

• 2.1.1.1 Rouleaux longitudinaux
  • 2.1.1.1.1 Rouleaux plats longitudinaux
  • 2.1.1.1.2 Rouleaux longitudinaux profilés
• 2.1.1.2 Rouleaux croisés
  • 2.1.1.2.1 Rouleaux plats croisés
  • 2.1.1.2.2 Rouleaux transversaux profilés
• 2.1.1.3 Roulage oblique
  • 2.1.1.3.1 Rouleaux plats
  • 2.1.1.3.2 Roulage oblique du profil

Un passage du matériel roulant à travers les rouleaux s'appelle un point .

Roulage longitudinal

Pendant le laminage longitudinal, le matériel roulant est déplacé à travers l'espace entre les rouleaux perpendiculairement aux axes des rouleaux sans tourner autour de son propre axe. Il émerge sous forme de brin des rouleaux tournant en sens inverse. Le toron à section transversale constante est généralement un produit semi-fini qui est ensuite traité. Les produits peuvent être divisés en produits plats et profilés selon leur géométrie. Les outils sont donc appelés rouleaux plats ou profilés.

Produits larges / plats

En tant que produits laminés plats ( acier plat ) Les produits laminés sont identifiés comme étant sensiblement plus larges qu'épais. En termes de quantité, ils représentent la plus grande proportion des produits laminés requis dans le monde et sont fabriqués sous forme de bandes enroulées ou de feuilles individuelles.

Les tôles et feuillards en acier et métaux non ferreux sont produits par laminage entre deux rouleaux cylindriques presque parallèles . Les rouleaux se plient sous l'effet de la charge. Cette déformation du rouleau doit être compensée pour produire des produits plats. A cet effet, les rouleaux sont généralement rectifiés pour être légèrement bombés. Il existe différentes méthodes pour influencer le bombage des rouleaux installés, notamment : Déplacement axial des rouleaux spécialement rectifiés, croisement des rouleaux, flexion des tourillons ainsi que changements de diamètre hydrauliques ou thermiques.

Plus le matériel roulant est fin, plus les cylindres de travail doivent être fins. C'est pourquoi les cylindres de travail de la plupart des laminoirs sont soutenus par des cylindres d'appui de plus grand diamètre et nettement plus rigides (voir photo).

Produits longs

Les produits longs sont les fils , les tiges, les tubes et les profilés en acier et en métaux non ferreux . Ils sont réalisés par roulage entre deux à quatre rouleaux dans lesquels le calibre est taillé.

Dispositions des rouleaux

Laminoirs duo et trio avec entraînement commun et table de laminage Fritz

Aperçu des arrangements de rouleaux : (A) Duo (B) Trio (C) Quarto (D) Sixfold (E) Cluster (F) Sendzimir

Au cours du développement technique et pour des produits spéciaux, différents types de laminoirs ont été développés pour le laminage longitudinal, qui sont encore utilisés aujourd'hui.

Laminoir duo

Un laminoir duo se compose de deux cylindres parallèles, entre lesquels le matériel roulant est laminé. Pour répéter le processus de laminage pour réduire davantage l'épaisseur du matériel roulant ou pour continuer le laminage avec le calibre suivant , dans un laminoir à deux hauteurs, soit le matériel roulant doit être ramené de l'autre côté de la cage soit dans le sens de rotation de l'inverser les rouleaux (inverser). Le premier a été obtenu en soulevant les tables à rouleaux horizontales sur lesquelles le matériel roulant passe devant et derrière l' espace entre les rouleaux sur le côté de la cage à rouleaux ( table à rouleaux Fritz'scher d' après l'inventeur George Fritz) et le matériel roulant sur la partie supérieure rouler sur l'autre verso convoyé, que le rouleau supporte par friction. Cependant, en raison de l'amélioration de la boîte de vitesses, la méthode d'inversion a pris de plus en plus d'importance, car le soulèvement du rouleau supérieur à vide est toujours associé à un refroidissement du matériel roulant. Avec l'avènement de l'entraînement électrique, l'inversion est devenue techniquement encore plus facile et il était également possible de disposer plusieurs laminoirs les uns derrière les autres, ce qui était auparavant trop complexe en raison de l'arbre d'entraînement de la machine d'entraînement (à vapeur) étant aussi continu que possible .

Trio laminoir

Une autre méthode de laminage ultérieur du matériel roulant avec la même cage sans avoir à le soulever ou à l'inverser consiste à utiliser un laminoir dit trio (en anglais « three-high rolling mill »). Dans la disposition en trio avec trois rouleaux, le matériel roulant z. B. roulé d'abord entre le rouleau inférieur et moyen dans un sens, puis entre le rouleau moyen et supérieur dans l'autre sens. La conception du calibre pour un profilage progressif du matériel roulant est plus compliquée avec la disposition en trio. De plus, le rouleau intermédiaire est mécaniquement particulièrement chargé, puisqu'il est utilisé dans les deux cycles de laminage, et doit donc être remplacé relativement fréquemment.

Laminoir universel

En 1848, Reiner Daelen a inventé un laminoir dans lequel les deux cylindres horizontaux d'une cage duo sont complétés par deux cylindres verticaux à l'avant ou à l'arrière, et le réglage de l'écartement des cylindres permettait de produire une grande variété de profils rectangulaires sans changer les cylindres. . Le laminoir universel a été utilisé pour la première fois chez Piepenstock & Co. à Hörde .

Cadres Quarto, Sendzimir et Cluster

Afin de réduire la déflexion des cylindres de travail en contact avec le matériel roulant, ils sont souvent soutenus par des cylindres d'appui - généralement de grand diamètre. Si un total de quatre rouleaux sont installés dans un support à rouleaux, on parle d'un agencement à quatre hauteurs . Six supports de rouleaux peuvent être construits dans un arrangement vertical ou sendzimir . Dans ce dernier, chaque cylindre de travail est supporté par deux cylindres qui engagent le cylindre de travail à un angle d'environ 120 degrés pour réduire la déviation verticale et horizontale. Pour le laminage de matériaux très minces ou très solides, des cages avec jusqu'à 20 rouleaux sont utilisées.

Rouleaux de forge

Le laminage de forgeage est un laminage longitudinal dans lequel la section transversale des pièces brutes est modifiée en les faisant passer à travers deux rouleaux contrarotatifs. Les différents segments des rouleaux sont conçus de telle sorte que la section transversale du profil des pièces brutes change dans le sens circonférentiel. Le procédé est souvent utilisé pour produire des préformes avec une répartition de masse favorable pour les procédés de forgeage en matrice fermée en aval. Grâce à cette répartition de masse ciblée, l'utilisation de matériaux et de forces de processus dans le matriçage peut être réduite et la qualité de surface des composants peut être augmentée. En règle générale, tout matériau pouvant être forgé peut également être traité par des rouleaux de forge. Les préformes produites par les rouleaux de forgeage sont utilisées pour le forgeage de composants tels que les vilebrequins, les essieux et les composants de liaison. Les tolérances de fabrication les plus serrées ne peuvent pas être atteintes en forgeant des rouleaux, c'est pourquoi le procédé est rarement utilisé pour la finition.

D'autres caractéristiques du laminage de forgeage sont :

• productivité élevée et utilisation élevée des matériaux
• bonne qualité de surface des composants laminés
• longue durée de vie de l'outil
• petite taille et coût de l'outil
• propriétés mécaniques améliorées grâce à un flux de fibres plus favorable qu'avec des composants exclusivement forgés

Rouleaux croisés

Le laminage croisé, également connu sous le nom de laminage à coins croisés, est le remodelage d'une ébauche à symétrie de rotation entre deux mâchoires plates ou rouleaux ronds se déplaçant dans des directions opposées. Une distinction peut être faite entre les rouleaux croisés ronds et les rouleaux croisés à mâchoires plates. Le laminage croisé est principalement utilisé pour la production de grandes quantités. Le laminage croisé permet d'obtenir une utilisation du matériau jusqu'à 100 % et ainsi un formage massif presque sans bavure, ce qui est particulièrement idéal pour les pièces longues ou les pièces multiples. Des composants à symétrie de rotation avec des accumulations de masse le long de l'axe de rotation peuvent être réalisés au moyen de rouleaux transversaux. En ce qui concerne le besoin en puissance, on peut distinguer une phase de démarrage et une phase quasi statique en laminage croisé. Les petits degrés de déformation nécessitent la plus grande force dans la phase quasi-statique, tandis que les grands degrés de déformation nécessitent la plus grande force dans la phase de démarrage.

Rouleaux croisés ronds

Dans le cas de rouleaux croisés ronds, le matériel roulant tourne autour de son propre axe entre deux ou plusieurs rouleaux outils tournant dans le même sens. La pièce est remodelée par l'introduction d'au moins un rouleau d'outil.

Des pièces à usiner graduées et symétriques en rotation (par ex. Le façonnage d'usinage ultérieur est presque entièrement omis ou est considérablement réduit en raison du façonnage de forme quasi-net.

Les caractéristiques du laminage croisé rond sont :

• grande précision de forme et dimensionnelle des pièces
• séquence de pièces plus élevée par rapport aux procédés ablatifs
• Économie grâce à une utilisation élevée des matériaux et à un très grand volume de production
• Préservation de la structure de la chaîne moléculaire dans la pièce (flux de fibres non perturbé)
• longue durée de vie, très faible part des coûts d'outillage dans les coûts de production
• respectueux de l'environnement car il n'y a pas de lubrification ; faibles émissions sonores , chocs et vibrations

Rouleaux transversaux à mâchoires plates

Avec le laminage transversal à mâchoires plates, le matériel roulant est formé entre deux plaques d'outils s'étendant horizontalement ou verticalement l'une contre l'autre. La conception plate des outils se caractérise par une technologie de construction et de fabrication plus simple par rapport à un rouleau incurvé, mais a les mêmes paramètres de conception.

Le laminage croisé à mâchoires plates a été étudié pour le préformage lors du forgeage à chaud de pièces longues asymétriques (ici : triangles). Jusqu'à présent, ces pièces n'ont été forgées qu'à chaud. Dans le passé, cependant, cela a conduit à une proportion relativement élevée de bavures (19,8 % de la masse de la pièce brute). Le laminage des coins croisés a réduit la quantité de bavures (7,48 %). On a pu montrer que des préformes géométriquement relativement simples peuvent être produites par laminage à chaud à coins croisés. Les efforts lors du laminage étaient 2,5 fois plus élevés à une température de pièce brute de 850 °C qu'à 1 250 °C ; cela augmente les besoins énergétiques du laminoir. Une analyse économique a montré que les économies d'énergie dues à la température plus basse étaient supérieures de 10 % et que le procédé est donc globalement plus économe en énergie.

Anneau roulant

Dans le laminage annulaire, des anneaux sans soudure, par exemple des pneus de roue pour roues de chemin de fer, sont produits. Le produit de départ est un anneau avant comprimé et perforé de manière concentrique, qui est expansé sur des machines à rouler les anneaux . En réduisant l'épaisseur de paroi (radiale) et la hauteur d'anneau (axiale), le diamètre d'anneau augmente en fonction du volume constant.

Rouler en biais

Processus de laminage croisé (1 vue de dessus de la disposition des rouleaux, 2 début du processus de laminage, 3 formation de la forme du tube, 4 rouleaux de finition sur le mandrin)

Dans le cas du laminage oblique, les axes de roulis sont croisés. Cela crée une avance longitudinale dans la pièce tournant autour de son axe longitudinal. La pièce est maintenue dans l'espace entre les rouleaux par des règles de support ou des rouleaux de guidage. Le calibre du rouleau est conçu de manière à ce que l'écart entre les rouleaux se rétrécisse. Le laminage oblique est utilisé comme procédé de production d' ébauches de tubes ou comme laminoir à haute réduction pour les produits longs. Le laminage oblique a lieu principalement dans la fabrication de tuyaux ( tuyaux en acier ).

Tube

Les tuyaux sans soudure tels que les tuyaux en acier peuvent être produits par laminage . Différentes méthodes sont utilisées pour cela. Une distinction doit être faite entre trois étapes de processus de base, le poinçonnage, l'allongement (étirage) et la réduction (laminage de finition). Le poinçonnage s'effectue sur des laminoirs croisés ou des presses à percer. L'allongement se fait en plusieurs étapes. Des laminoirs croisés et des laminoirs longitudinaux, par exemple, peuvent être utilisés à cet effet. L'étape de formage finale est la réduction au diamètre extérieur souhaité.

Processus de poinçonnage : Laminoirs croisés pour poinçonnage :

• Le laminage incliné Mannesmann (Max et Reinhard Mannesmann 1885) utilise deux rouleaux entraînés disposés à un angle l'un par rapport à l'autre et un rouleau de support non entraîné. Le matériel roulant est une ébauche ronde et solide ( appelée billette ) qui, après avoir été percée, se déplace en spirale à travers l'espace entre les rouleaux. Le noyau est desserré par le friemeln (alternance entre contraintes de compression et de traction) puis roulé sur un mandrin. Il est cependant essentiel d'éviter de déchirer le bloc à l'intérieur devant la pointe du mandrin, car le matériau laminé pourrait sinon présenter des défauts internes. Le résultat est un bloc creux (également connu sous le nom de tube bloom ), c'est-à-dire un tube à paroi épaisse.
• Le poinçon à baril est un type de moulin à percer Mannesmann qui a été développé par Ralph Charles Stiefel. Il se compose de deux rouleaux inclinés, calibrés avec un double cône, et de deux règles de guidage qui délimitent la zone de formage. Le mécanisme d'action est le même que dans le moulin à percer Mannesmann.
• Le moulin à percer Diescher est un poinçon de baril modifié. Samuel Diescher a remplacé les règles de guidage rigides du poinçon de baril par des disques de guidage rotatifs.

Procédé d'allongement : Tous les procédés d'allongement sont caractérisés en ce qu'un bloc d'insertion déjà perforé est uniquement réduit en épaisseur de paroi et, si nécessaire, modifié en diamètre.

Processus de laminage croisé pour l'allongement :

• Le processus de laminage Assel est un processus de laminage croisé qui a été nommé d'après son inventeur Walter J. Assel. Il s'agit d'un processus de laminage croisé à trois rouleaux dans lequel des rouleaux avec un étalonnage d'épaulement sont utilisés. Dans le procédé de laminage Assel, l'épaisseur de paroi est réduite et le diamètre modifié. Il y a la possibilité d'étendre, de neutraliser et de réduire le roulement. Le laminage en expansion signifie que le diamètre du bloc creux résultant est plus grand que le diamètre du matériau d'entrée. Dans le cas d'un laminage neutre, le matériau d'entrée et le bloc creux résultant ont le même diamètre, c'est-à-dire que seule l'épaisseur de paroi est réduite. Lors du laminage réducteur, le diamètre du bloc creux est inférieur au diamètre du matériau d'entrée.

• Le KRM (Kocks-Rotation-Mill) est un Elangator conçu comme un broyeur à perçage planétaire convergent à quatre rouleaux, similaire au broyeur Assel. Un bloc creux est réduit en diamètre et en épaisseur de paroi à l'aide d'une tige de roulement. Etant donné que le laminoir ne peut pas être réglé, la réduction de diamètre résulte de la distance entre les rouleaux et la réduction d'épaisseur de paroi résulte de la distance entre les rouleaux et la tige de rouleau. Afin de permettre différentes réductions d'épaisseur de paroi, des barres de roulement de différents diamètres doivent être utilisées.

Processus de laminage longitudinal pour l'allongement :

• La méthode du banc de poussée utilise une billette perforée avec un fond ou une billette tubulaire avec une extrémité déversée comme matériau de départ. Une barre de mandrin est insérée dans le matériel roulant, avec laquelle elle est ensuite poussée à travers plusieurs cages de laminage non entraînées disposées les unes derrière les autres. Cela réduit l'épaisseur de paroi de la coque. Le diamètre intérieur est déterminé par la barre de mandrin. La barre de mandrin est desserrée par un petit laminoir croisé, appelé laminoir ou dévidoir, et peut ensuite être tirée et remise dans le circuit.
• Le processus de réduction par étirage utilise une ébauche de tube comme matériau de départ, qui est laminée sans mandrin dans plusieurs cages de laminage situées l'une derrière l'autre en même temps. L'épaisseur de paroi est réduite en superposant une ligne longitudinale. Etant donné que la tension longitudinale est accumulée au début du tuyau et réduite à nouveau à l'extrémité du tuyau, l'épaisseur de paroi n'est pas constante sur toute la longueur du tuyau. Les extrémités épaissies doivent être coupées.
• Le roulage du pèlerin peut être effectué à froid ou à chaud. Les grands tubes sans soudure sont produits par laminage à chaud et les ébauches laminées à chaud sont laminées de finition par laminage à froid. La cage à rouleaux se compose de deux rouleaux qui tournent dans le sens opposé au sens de laminage. Un calibre est découpé dans les rouleaux qui est conçu de manière à ce que le matériel roulant puisse être déplacé dans l'espace entre les rouleaux sur une moitié de la circonférence du rouleau et l'espace entre les rouleaux se ferme de plus en plus en le tournant davantage. Pour le laminage, un mandrin est inséré dans le matériel roulant sur lequel il est roulé. Le matériel roulant est ensuite poussé dans l'espace entre les rouleaux dans une étape vide, puis déplacé vers l'arrière avec la rotation des rouleaux. Dans l'étape vide suivante, le matériel roulant est tourné de 90 degrés et poussé un peu plus loin dans l'espace entre les rouleaux. Le processus se répète cycliquement jusqu'à ce que le tube entier soit enroulé. Le nom vient du mouvement d'alimentation typique qui ressemble à un pas de pèlerin .

Procédure spéciale

• Le processus de l'étape du pèlerin est un processus pour le traitement ultérieur des tubes sans soudure.
• Le laminage coulé combine le formage primaire et la première étape de formage en une seule étape de processus. Le métal en fusion z. B. solidifié et comprimé entre deux rouleaux refroidis à l'intérieur, ce qui empêche la ségrégation .
• Le roulage de filetage est utilisé pour produire des filetages en plus grande quantité, par exemple des vis .
• Le laminage croisé à alimentation axiale est un processus de laminage croisé flexible pour la production d' axes et d' arbres distants pour de plus petites quantités.
• Le profilage est une opération de pliage continue dans laquelle la tôle est façonnée progressivement jusqu'à la section finale souhaitée.
• Par collage au rouleau, les matériaux composites sont constitués de métaux comme de l'aluminium avec un alliage de soudure à point de fusion inférieur à revêtir.

Rubriques connexes

• La largeur de balle décrit la largeur utilisable d'un rouleau.
• Le profil de section transversale d' une bande laminée est influencé par la courbure du rouleau.
• Peau de moulin

Littérature

• Hubert Hoff : Notions de base du laminage. Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1950.
• Hubert Hoff : Rouler et calibrer. Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1954.
• Reiner Kopp, Herbert Wiegels : Introduction à la technologie de formage. Verlag der Augustinus Buchhandlung, Aix-la-Chapelle 1998, ISBN 3-86073-666-3 .
• Rolf Hinkfoth : Formage solide : sélection de bases technologiques des procédés de formage en métallurgie. Wissenschaftsverlag, Mayence / Aix-la-Chapelle 2003, ISBN 3-86130-184-9 .
• Britta Leise (Red.): Rolling: aspects techniques et culturels-historiques dans le passé et le présent. (= Ferrum. N° 79). Bibliothèque de fer , Schlatt / Suisse 2007, DNB 985723661 .
• Karl-Helmut Wengenroth : Augmenter la transparence du processus dans le laminage Assel, un processus de production de tubes en acier sans soudure. Shaker Verlag , Aix-la-Chapelle 1999, ISBN 3-8265-6015-9 .
• Anton Bousse : La fabrication de tubes en acier sans soudure. Maison d'édition Dr. Max Jänecke, Hanovre 1908. (en ligne dans les archives Internet)
• Adolf Ledebur : Le traitement des métaux par des moyens mécaniques. Chapitre : Laminoirs pour la production de corps annulaires ou de laminoirs à têtes. P. 520ff (en ligne sur archive.org) (consulté le 19 avril 2010)
• Joseph Flimm, Fritz OA Lindemann : Façonnage sans copeaux. Carl Hanser Verlag, Munich / Vienne 1990, ISBN 3-446-15595-3 .
• E. Doege, B.-A. Behrens : Manuel de la technologie de formage : principes fondamentaux, technologies, machines. 2e édition. Springer Verlag, 2010, ISBN 978-3-642-04248-5 .

liens web

• Documentation photo de nombreux laminoirs

Preuve individuelle

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2. ↑ Ledebur p.496ff.
3. ↑ Ledebur p.506ff.
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5. ↑ entrée NDB Reiner Daelen
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7. ↑ B.-A. Behrens : Forge Rolling. Dans : CIRP Encyclopedia of Production Engineering. 6 mai 2015. (link.springer.com)
8. ↑ ASM International : Manuel ASM Travail des métaux : formage en vrac. ASM International, 2005.
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10. ↑ Dr. Wolfgang Kaul : Contribution au développement de processus de rouleaux croisés avec des outils en forme de coin à déplacement linéaire . Université d'ingénierie de Zwickau, Zwickau mai 1986. 
11. ↑ M. Meyer, M. Stonis, B.-A. Behrens : Laminage à coins croisés de préformes pour vilebrequins. Dans : Matériaux d'ingénierie clés. Publications techniques Trans, vol. 504-506, 2012, p. 205-210.
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