W naszym Serwisie używamy plików cookies. Korzystając dalej z Serwisu, wyrażasz zgodę na stosowanie plików cookies zgodnie z Polityką prywatności. Wyrażenie zgody jest dobrowolne, w każdej chwili można ją cofnąć poprzez zmianę ustawień dotyczących plików „cookies” w używanej przeglądarce internetowej. Kliknij „Akceptuję”, aby ta informacja nie wyświetlała się więcej.

 

Wszystkie części maszyn i urządzeń, a także różne konstrukcje stalowe są starannie projektowane tak, by mogły wykonywać określone zadania i zachować swoje właściwości użytkowe przez możliwie długi czas. W zależności od wymagań, jakie będą przed nimi stawiane, konstruktorzy dobierają materiały o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej, twardości czy sprężystości, a także decydują o tym, w jaki sposób będą obrabiane i ulepszane. Powstające plany zawierają też precyzyjne wytyczne na temat kształtu oraz wymiarów poszczególnych detali. Zanim jednak będzie można przystąpić do spawania i montażu konstrukcji stalowej, jej poszczególne elementy muszą być wycięte, wytoczone czy sfrezowane w taki sposób, by mogły być dalej wykorzystywane. Do ich powstania potrzebne są właściwe materiały, wykonane z odpowiedniego dla konkretnego zastosowania gatunku stali. Zobaczmy, jaką formę mają surowce i prefabrykaty wykorzystywane przy budowie maszyn i konstrukcji stalowych.

Rodzaje wyrobów hutniczych ze stali

Ilość gatunków stali, która może być wykorzystana do produkcji maszyn, urządzeń i konstrukcji jest bardzo duża. Poszczególne rodzaje różnią się od siebie przede wszystkim składem chemicznym stopów, tj. dodatkami, jakie zostały wprowadzone do kombinacji żelaza i węgla. Ich zawartość może stanowić różną część masy gotowego wyrobu, w zależności od potrzeb i przeznaczenia materiału. Możemy mieć do czynienia ze stalami niskostopowymi, które zawierają co najwyżej 2% innego celowo wprowadzonego pierwiastka, a także średniostopowymi, gdzie zawartość dodatkowego składnika to do 8% i wysokostopowymi, w których może go być więcej.

Wśród najczęściej używanych pierwiastków są chrom, nikiel, molibden i mangan, choć ich lista jest o wiele dłuższa. Dodatki stopowe wpływają nie tylko na bezpośrednie cechy stali, np. jej właściwości antykorozyjne czy sprężystość, ale również podatność na dodatkowe procesy związane z kształtowaniem jej ostatecznych parametrów, np. hartowność. Podstawowa charakterystyka stali obejmuje również własności łączące się ze specyfiką procesu wytopu i rodzajem powstających w materiale ziaren. Niezależnie jednak od parametrów stali jest ona oferowana w postaci różnych wyrobów hutniczych przeznaczonych do dalszej obróbki.

Stal opuszcza hutę jako kilka podstawowych rodzajów materiałów, które będą służyły do dalszej obróbki. Znajdziemy wśród nich zarówno wyroby o bardzo szerokim zastosowaniu – pręty, blachy, rury czy kęsy o określonych wymiarach, jak i specjalnie przygotowane pod konkretne zamówienie odkuwki albo odlewy.

Pręty stalowe

Choć nazwa „pręty” w potocznym rozumieniu kojarzy się głównie z niezbyt grubymi prętami zbrojeniowymi, to grupa wyrobów określanych tym mianem obejmuje również wyroby o sporej średnicy, niekiedy znacznie przekraczającej kilkaset milimetrów. Pręty są wykorzystywane zarówno do bezpośredniego zastosowania jako elementy konkretnej konstrukcji, jak i materiał do uzyskania różnych detali za sprawą toczenia lub frezowania. W zależności od potrzeb mogą z nich powstawać koła zębate lub pasowe, wałki, tuleje, cylindry, kołnierze i wrzeciona. Używa się ich również do wykonywania ramion, a także wsporników, a nawet elementów korpusów i obudów.

Warto pamiętać, że pręty mogą mieć bardzo różny przekrój, nie tylko okrągły, ale również kwadratowy. Bardzo często używa się rozmaitych płaskowników o przekroju prostokątnym. Produkowane są także pręty sześcio- i ośmiokątne oraz trójkątne. Szczególnie duża dowolność, jeśli chodzi o profile, dotyczy prętów kutych, w których przypadku możliwe są właściwie dowolne, także asymetryczne kształty.

Pręty mogą być wytwarzane różnymi metodami. Dominują pręty walcowane, które kształtuje się dzięki uplastycznieniu przez podgrzanie, a następnie przepuszczanie przez kolejne zestawy obracających się walców, powodujących stopniowe wydłużanie materiału i nadawanie mu odpowiedniej średnicy oraz przekroju. W przypadku wyrobów, przy których niezbędna jest większa dokładność i stabilność wymiarowa stosuje się też metodę ciągnięcia. Poddaje się jej pręty walcowane, które są przeciągane przez otwór o mniejszej średnicy, tzw. ciągadło, dzięki czemu ulegają one wydłużeniu, a średnica zmniejsza się i staje się bardziej regularna. Ciągnięcie wykorzystuje się przy produkcji prętów o mniejszej średnicy, w przypadku, gdy zachodzi potrzeba uzyskania prętów o dużo większym przekroju, stosuje się kucie swobodne. W takim przypadku pręty są ogrzewane i poddawane naciskowi młota lub prasy aż uzyskają pożądany kształt i wymiar.

Blachy stalowe

Blachy stalowe to jeden z podstawowych materiałów wykorzystywanych do produkcji elementów stosowanych zarówno w rozmaitych konstrukcjach, jak i urządzeniach. Blacha może być używana jako surowiec do tworzenia półproduktów, np. w postaci profili stalowych o różnych kształtach, a także jako materiał, który obrabia się bezpośrednio. Profile to elementy, którym nadano określony kształt w procesie gięcia na zimno, choć możliwe jest również kształtowanie ich w procesie walcowania na gorąco. Profile zimnogięte mogą mieć bardzo różne kształty i formę zamkniętą lub otwartą.

Blacha stalowa bywa wykorzystywana najczęściej do wycinania z niej poszczególnych elementów konstrukcyjnych – zwłaszcza w przypadku blach grubych i urządzeń o większej masie i gabarytach – które następnie są spawane w określone formy przestrzenne. Cieńsze blachy pozwalają na bardziej swobodne kształtowanie – poszczególne elementy mogą być również odpowiednio gięte czy wykrawane.

Blachy stalowe są produkowane w procesie walcowania. Rozgrzany materiał czy to otrzymany bezpośrednio po odlaniu w formie gorących kęsisk, czy po ponownym ogrzaniu jest przepuszczany przez zespoły walców. Materiał jest w nich wydłużany i rozciągany. Walcowanie na gorąco jest stosowane w produkcji płyt i blach grubych. W procesie produkcji blach cienkich wykorzystuje się walcowanie na zimno, któremu poddawane są blachy walcowane wcześniej na gorąco.

Rury i profile stalowe

Rury i profile stalowe to elementy wykorzystywane powszechnie jako elementy konstrukcyjne maszyn i urządzeń. Używa się ich jako materiału do wykonania ram, wsporników czy wzmacniania powierzchni ścian zrobionych z blach. Powstają z nich również rozmaite konstrukcje nośne. Zarówno rury, jak i profile powstają w procesie walcowania na gorąco lub na zimno.

W przypadku rur mamy do czynienia z możliwością wytwarzania ich w technologii bezszwowej, która jest używana przy większych wymaganiach wytrzymałościowych. Rury mogą powstawać w wyniku walcowania na gorąco lub na zimno. W tym pierwszym przypadku kawałek metalu jest rozgrzewany i formowany przez walcowanie. W środek materiału jest wciskany długi pręt, który pozwala na uformowanie wewnętrznego otworu, a odpowiednią grubość ścianek i średnicę zewnętrzną uzyskuje się, przepuszczając elementy przez kolejne klatki walcownicze. W trakcie procesu materiał ulega wydłużeniu. Po osiągnięciu docelowych rozmiarów rura jest studzona, a następnie formatowana.

Rury bezszwowe o mniejszych średnicach i większych wymaganiach co do stabilności rozmiarowej są walcowane na zimno lub ciągnięte, czyli przeciągane przez odpowiednio przygotowane pierścienie o mniejszych średnicach. Półproduktem używanym przy produkcji rur bezszwowych ciągniętych lub walcowanych na zimno są rury walcowane na gorąco.

Rury ze szwami powstają za sprawą formowania taśm lub przy większych średnicach blach stalowych, które są następnie spawane. Rury mogą mieć szew prosty, wówczas taśma lub blacha jest stopniowo wzdłużnie zwijana przez kolejne walce aż do osiągnięcia okrągłego profilu albo spiralny – w takim przypadku blacha jest zwijana pod kątem.

Profile stalowe są formowane jako otwarte albo zamknięte. W tym pierwszym przypadku stal jest walcowana albo ciągnięta tak by uzyskała jeden z typowych kształtów: kątownika, ceownika, teownika, dwuteownika czy zetownika. W drugim, stal jest formowana tak, by powstał przekrój sześcianu lub prostokąta, a następnie spawana albo zgrzewana.