Umformtechnik multimedial - Werkstoffverhalten, Werkstückversagen, Werkzeuge, Maschinen

3.5 Verfahrensorientierte Anwendung (3/37/65) (S. 102-103)

3.5.1 Flachwalzen (3/38/55)

Eigenspannungen im Kaltband Beim Kaltwalzen entstehen durch den inhomogenen Stauchprozess zwischen den Walzen in Verbindung mit den Reibungsverhältnissen in der sogenannten Voreil- und Nachlaufzone Eigenspannungen im Werkstück. Im Hinblick auf geforderte Planheit des Bandes sind insbesondere die Eigenspannungen in Walzrichtung von Bedeutung. Wichtiger für die Planheit des Bandes sind die Längseigenspannungen, die ein Gleichgewichtssystem über die Bandbreite bilden (Streckungseigenspannungen).

Zur Bildung von Streckungseigenspannungen beim Kaltwalzen kommt es immer dann, wenn die wirksame Walzspaltform dem Querschnitt des Bandes, das ins Walzwerk hineinläuft, nicht geometrisch ähnlich ist. Überschreiten diese insbesondere von der Blechdicke so abhängigen Eigenspannungen einen kritischen Wert, so entstehen Mitten- oder Randwellen, je nachdem, ob in der Mitte oder am Rand Druckeigenspannungen vorliegen. Diese Form der Eigenspannungen lässt sich durch das relativ aufwendige Streckrichten wieder beseitigen (Bild 3.17-3/39/65).

Diese kritische Spannung ist im Wesentlichen vom Verhältnis der Bandbreite b zur Banddicke und von der Verteilung der Eigenspannung über der Bandbreite abhängig. Werkstoffvorgänge beim Warmbandwalzen Ein Warmband aus hochfestem, mikrolegiertem Stahl wird auf einer Warmbandstraße gefertigt. Das Endwalzen findet im Temperaturbereich zwischen rd. 950°C und 850°C statt, in dem die Rekristallisation durch verformungsinduzierte Ausscheidung von Mikrolegierungselementen stark verzögert wird. Besonders Niob und bei höheren Gehalten auch Titan bremsen die Rekristallisation beträchtlich bzw. erhöhen die zur Korngrenzenbewegung und Kornneubildung notwendige Temperatur erheblich.

Während des Fertigwalzens von mikrolegiertem Stahl in einer Warmbandstraße kann die verformte Substruktur durch feinste Ausscheidungen so zementiert werden, dass die Rekristallisation nicht mehr zu Ende läuft und förmlich stecken bleibt. Mit zunehmender Formänderung akkumuliert sich die im Austenit gespeicherte Umformungsenergie, sodass die Phasenumwandlung in den Ferrit zu einem extrem feinen Gefüge führt. Diese Wirkung der Mikrolegierungselemente ist die Voraussetzung für die bei hochfesten Baustählen angewendete thermomechanische Umformung beim Warmbandwalzen (Bild 3.18-3/40/65).

3.5.2 Kaliberwalzen (3/41/65)

Vom Werkstoff her ist die Stapelfehlerenergie der Gefügeparameter, der die Versetzungsstruktur und damit auch das Rekristallisations- bzw. Erholungsverhalten bestimmt. Bei Metallen mit hoher Stapelfehlerenergie (z.B. Al, -Fe, ferritische Legierungen) ist die dynamische/statische Erholung stark begünstigt. Bei hoher Stapelfehlerenergie sind die Teilversetzungen dicht beieinander. Kletter- und Quergleitvorgänge der Versetzungen, die zur Kristallerholung führen, können leicht stattfinden (3/42/65). Die Vorgänge in der Umformzone sind von folgenden Parametern abhängig: Die Formänderung beim Walzen ist wesentlich kleiner im Vergleich zum Strangpressen.