Laminarea

1. Generalitati.

Laminarea este procedeul tehnologic de prelucrare prin deformare plastica (la cald sau la rece) caracterizat prin aceea ca materialul este obligat sa treaca fortat printre doi cilindri aflati in miscare de rotatie.

Utilajul se numeste laminor, iar procedeul laminare. Produsul rezultat este denumit laminat.

La laminare dimensiunile materialului se reduc in directia apasarii si cresc in celelalte directii (volumul ramanand constant).

Materialul laminat are o structura omogena cu graunti alungiti si ordonati dupa directia de laminare.

Laminarea se poate efectua intre doi cilindri netezi ca in cazul produselor plate sau cu canale inelare numite calibre practicate in corpul cilindrilor , in zona de lucru pentru prelucrarea profilelor.

Pentru cazul cel mai raspandit al laminarii longitudinale, cilindrii au sensuri diferite de rotatie, axele cilindrilor fiind paralele.

Aproximativ 90% din productia mondiala de otel este supusa laminarii.

Principalele scheme de laminare sunt:

1.    Laminare longitudinala.

Figura 3.1. Schema laminarii longitudinale

2.    Laminare transversala.

3.    Laminare elicoidala.

Dupa directia de laminare, acestea se clasifica astfel :

1)      Laminare longitudinala - de-a lungul dimensiunii maxime.

2)      Laminare transversala.

3)      Laminare tangentiala - utilizata pentru obtinerea unor piese inelare de tipul bandajelor pentru rotile de cale ferata.

4)      Laminare elicoidala - pentru laminarea tevilor.

Pentru a se realiza un anumit grad de deformare se executa de obicei mai multe treceri succesive ale semifabricatului printre cilindri, dupa micsorarea distantei dintre ei.

Elementele geometrice ale laminarii si fortele de laminare sunt redate in figura

a_c = unghiul de contact

h₀=dimensiune semifabricat

h₁=dimensiune produs finit

Fig. Elementele laminarii

Prin laminare se obtin repere avand urmatoarele rugozitati :

laminare la cald : Ra = (12,5 - 50) mm

laminare la rece : Ra = (6,3 - 0,2) mm

2. Bazele teoretice ale laminarii

In procesul de deformare plastica prin laminare se disting trei stadii:

1.    Stadiul prinderii materialului de catre cilindrii laminorului.

2.    Stadiul laminarii propriu-zise.

3.    Stadiul de iesire al materialului dintre cilindrii laminorului.

3. Fortele care apar in zona de deformare. Conditia laminarii.

Intre cilindri de lucru si semifabricat in zona de contact actioneaza doua forte principale:

1.    Forta radiala de apasare N, cu componentele ei N_o si N_v ;

2.    Forta tangentiala de antrenare (frecare) cu componentele T_o si T_v ;

Componenta orizontala a fortei de frecare T_o produce antrenarea materialului intre cilindri. Componenta verticala N_v a fortei de apasare se numeste forta de laminare si produce deformarea materialului.

Conditia laminarii:

Greutatea cilindrilor se neglijeaza, iar f reprezinta coeficientul de frecare dintre cilindrii si semifabricat. Pentru ca laminarea sa fie posibila este necesar ca sa avem pentru componenta orizontala urmatoarele conditii :

- unde j este unghiul de frecare;

- unde a este unghiul de atac;

pentru ca laminarea sa fie posibila este necesar deci ca unghiul de frecare sa fie mai mare decat unghiul de atac

Valorile coeficientului de frecare f sunt de : f=0,20 . 0,70 -pentru otel laminat la cald si f=0,03 . 0,12 pentru otel laminat la rece.

4. Avansul si intarzierea in zona de deformare

Zona de deformare poate fi impartita in trei parti distincte:

I.     zona de intarziere a vitezei semifabricatului fata de viteza periferica a cilindrilor;

II.  zona de avans a vitezei semifabricatului fata de viteza periferica a cilindrilor;

III. zona neutra sau a vitezelor egale;

Fig. 3.3. Avansul si intarzierea in zona de laminare.

5. Calibrarea cilindrilor de laminor

Calibrul reprezinta ansamblul format din doua caneluri opuse executate pe o pereche de cilindri si care corespunde cu forma produsului pe care dorim sa-l obtinem prin laminare.

Prin calibrare se intelege calculul si constructia formelor sectiunilor succesive ale calibrelor astfel ca plecand de la sectiunea initiala a semifabricatului sa se ajunga la produsul finit. Prin calibrare se urmareste obtinerea unor produse fara defecte si dintr-un numar minim de treceri.

Tipuri de calibre:

1.    Calibre de degrosare;

2.    Calibre de pregatire;

3.    Calibre de finisare;

Dupa constructia lor ele pot fi:

a)   complet deschise;

b)   partial inchise;

c)   cu deschideri mixte;

Caja de laminare se compune din:

cilindrii laminorului;

lagarele lor;

cadrul de sustinere al lagarelor si cilindrilor;

mecanismele de reglaj ce servesc la modificarea distantei dintre cilindri;

ghidajele ce servesc la dirijarea metalului la intrarea si iesirea din cilindrii;

motorul de antrenare;

volantul;

reductorul;

Mai multe caje alcatuiesc un tren de laminare.

Criteriile de clasificare a laminoarelor sunt:

1.    Dupa metalul sau aliajul prelucrat :

a)   Laminor pentru prelucrarea otelurilor;

b)   Laminor pentru prelucrarea aliajelor de cupru;

c)   Laminor pentru prelucrarea aliajelor de zinc;

2.    Dupa temperatura de lucru :

a)   Laminoare pentru prelucrare la cald;

b)   Laminoare pentru prelucrare la rece;

3.    Dupa sensul de rotatie al cilindrilor :

a)   Laminoare ireversibile ( intr-un singur sens );

b)   Laminoare reversibile ( in ambele sensuri );

4.    Dupa dispunerea cilindrilor :

a)   Laminoare orizontale;

b)   Laminoare verticale;

c)   Laminoare oblice;

5.    Dupa numarul de caje :

a)   Laminoare cu o caja;

b)   Laminoare cu mai multe caje;

6.    Dupa tipurile de trenuri de laminare :

a)   Laminoare de degrosare;

b)   Laminoare de finisare;

7. Tehnologia laminarii

Materialele care se lamineaza sunt lingouri (de diferite forme si marimi) sau alte semifabricate obtinute prin forjare sau prin laminari anterioare.

Etapele procesului de laminare la cald sunt :

1.    Alegerea si pregatirea semifabricatului. Lingourile se curata de retasuri, iar celelalte semifabricate se debiteaza la dimensiunile necesare.

2.    Incalzirea.

3.    Laminarea propriu-zisa. Calibrele sunt alese astfel incat semifabricatul sa se lamineze la forma finala la o singura incalzire, respectand domeniul optim al temperaturii de deformare (pentru otel 1100 - 1600  K).

4.    Dupa calibrare se taie produsul la dimensiunile prescrise.

5.    Control tehnic de calitate.

Figura 3.4. Scheme de laminare.

Etapele laminarii la rece sunt :

1.    Debitarea semifabricatului obtinut prin laminare la cald;

2.    Curatirea suprafetei;

3.    Laminarea propriu-zisa;

4.    Taiere la dimensiuni;

5.    Tratament termic;

6.    Control tehnic de calitate.

Exemple de repere care se obtin prin laminare :

n    piese lungi de sectiune constanta (sine de cale ferata si orice alt tip de profil);

n    table;

n    tevi;

n    axe, roti, bandaje;

8. Laminarea tevilor

Tevile si conductele pot fi clasificate in functie de metoda de obtinere ca fiind fara cusatura sau sudate. In afara procedeului de laminare, tevile se mai pot obtine si prin sudare fie pe generatoare, fie elicoidal.

Tevile fara cusatura se produc prin laminare (cel mai economic procedeu) prin metoda Mannesmann.

Cilindrii au dubla conicitate si se rotesc in acelasi sens. Se introduce semifabricatul Incalzit. Datorita materialul in rotatie este deformat numai la suprafata, in interior luand nastere un orificiu conic. Pentru uniformizarea gaurii si a peretilor se folosesc dornuri de netezire.