Qu’est-ce que le processus de roulement ?

Qu'est-ce que le processus de roulement ?

Dans la métallurgie, le laminage est le processus de déformation des métaux ou des alliages à la forme ou à l’épaisseur requise. Discutons plus en détail du laminage du métal dans la technologie de production, comme le mécanisme utilisé pour le laminage et certaines nomenclatures de base utilisées pour le laminage.

Qu'est-ce que le processus de roulement ?

Processus de roulement

Dans ce procédé de laminage, les métaux et alliages sont déformés plastiquement en produits semi-finis ou finis en étant pressés entre deux rouleaux qui tournent. Le métal est initialement poussé dans l’espace entre deux rouleaux, puis une fois que le rouleau prend un « morceau » dans le bord du matériau, le matériau est entraîné par le frottement entre les surfaces des rouleaux et le matériau.

Lorsque nous alimentons les rouleaux en matériau, le matériau est soumis à une force de compression élevée lorsqu’il est pressé (et tiré) par les rouleaux. Il s’agit d’un processus de traitement du matériau en vrac dans lequel la section transversale du matériau est réduite et sa longueur augmentée. La section transversale finale est déterminée par l’empreinte découpée dans la surface du rouleau à travers laquelle le matériau passe et dans laquelle il est comprimé. L’essentiel du roulage. Cela peut être compris à partir de la figure suivante.

Processus de roulement

Le roulage peut être effectué à la fois dans des conditions chaudes et froides. Dans un laminoir rattaché à une aciérie, le point de départ est un lingot d’acier coulé qui est décomposé progressivement en blooms, billettes et brames. Les brames sont ensuite laminées à chaud en plaques, tôles, tiges, barres, rails et autres formes structurelles telles que des angles, des canaux, etc. La conversion de l’acier en sections aussi importantes sur le plan commercial est généralement effectuée dans un autre laminoir appelé un laminoir marchand.

Le laminage est un moyen très pratique et économique de produire des profilés commercialement importants. Dans le cas de l’acier, environ les trois quarts de tout l’acier produit dans le pays sont finalement vendus sous forme de produits laminés et le reste est utilisé sous forme de pièces forgées, de produits extrudés et sous forme moulée. Cela montre l’importance du processus de laminage.

Nomenclature des produits laminés

La nomenclature suivante est d’usage courant pour les produits Roulants :

(i) Floraison : C’est le premier produit obtenu à partir de la décomposition des lingots. Abloom a une section transversale allant de 150 mm carré à 250 mm carré ou parfois 250 × 300 mm rectangle.
(ii) Billette : Une billette est le prochain produit roulé à partir d’une fleur. Les billettes varient de 50 mm carré à 125 mm carré.
(iii) Dalle : La dalle est de section rectangulaire avec une épaisseur allant de 50 à 150 mm et est disponible dans des longueurs allant jusqu’à 1 1/2 mètre.
(iv) Plaque : Une plaque a généralement une épaisseur de 5 mm ou plus, une largeur de 1,0 ou 1,25 mètre et une longueur de 2,5 mètres.
(v) Feuille : Une feuille a jusqu’à 4 mm d’épaisseur et est disponible dans la même largeur et longueur qu’une plaque.
(vi) Appartement : Les plats sont disponibles en différentes épaisseurs et largeurs et sont de longues bandes de matériau de section spécifique.
(vii) Fleuret : C’est une feuille très fine.
(viii) Barre : Les barres sont généralement de section circulaire et de plusieurs mètres de longueur. Ce sont des stocks communs (matière première) pour les tours à cabestan et à tourelle.
(ix) Fil : Un fil est une longueur (généralement sous forme de bobine) d’une petite section ronde; dont le diamètre précise la taille du fil.

Mécanisme de roulement

Reportez-vous à l’image suivante.

Schéma de principe du processus de laminage
Schéma de principe du processus de laminage

Chacun des deux rouleaux entre en contact avec la surface métallique le long de l’arc AB, appelé arc de contact.

L’arc AB divisé par le rayon des rouleaux donnera un angle de contact (α). Les rouleaux tirent le matériau vers l’avant uniquement en raison du frottement existant entre la surface du rouleau et le métal.

Forces pendant le roulement
Forces pendant le roulement

Au moment de la morsure, la réaction au point de contact A sera R agissant selon la ligne radiale O1A et la force de frottement agiront le long de la tangente en A perpendiculairement à O1A. Dans le cas limite,

R sin α = μR cos α

μ = bronzage α
α = bronzage-1 µ

Si α est supérieur à tan-1 μ, le matériau n’entrerait pas dans les rouleaux sans aide.

Comme on le verra,


h0 est l’épaisseur du matériau
h1 est l’écart entre les deux rouleaux au point le plus étroit
r est le rayon des rouleaux

Pour un diamètre donné de rouleaux et l’écart entre eux, la valeur de h0 est limitée par la valeur de μ qui à son tour dépend du matériau des cylindres et de la tâche laminée, de la rugosité de leurs surfaces et de la température et de la vitesse de laminage.

Dans le cas d’un laminage à chaud où l’on vise une réduction maximale de section par passe, il peut être nécessaire d’augmenter artificiellement la valeur de μ en « râpant » la surface des cylindres.

Ragging signifie rendre la surface des rouleaux rugueuse en faisant de fines rainures sur la surface du rouleau.

Cependant, dans le laminage à froid qui est une opération de finition et la réduction de section est limitée, le râtelage des cylindres n’est ni nécessaire ni souhaitable. En fait, dans ce cas, on a recours à une certaine lubrification en plus de donner une belle finition aux rouleaux

Une autre raison de se contenter d’un coefficient de frottement plus faible dans le laminage à froid est que dans ce procédé, des pressions très élevées sont utilisées et même avec une faible valeur de μ, une force de frottement adéquate devient disponible.

Les valeurs habituelles des angles de morsure employées dans l’industrie sont :
2–10° … pour le laminage à froid de tôles et bandes
15–20° … pour le laminage à chaud de tôles et bandes
24–30° … pour le laminage à chaud de billettes lourdes et de blooms

Procédure de roulement

Dans le processus de laminage, bien que le matériau soit pressé entre deux rouleaux, la largeur (b0) du matériau n’augmente pas ou n’augmente que très peu.

  • Étant donné que le volume de matériau entrant dans les rouleaux est égal au volume de matériau sortant des rouleaux, et que l’épaisseur du matériau diminue de h0 à h1la vitesse du matériau sortant des rouleaux doit être supérieure à la vitesse du matériau entrant dans les rouleaux.
  • Les rouleaux se déplacent à un régime uniforme. et leur vitesse de surface reste constante.
  • Les rouleaux essaient de transporter le matériau dans les rouleaux à l’aide du frottement seul, il n’y a pas d’adhérence positive entre les rouleaux et le matériau.
  • Par conséquent, d’un côté, c’est-à-dire le point A où commence le contact entre les cylindres et le matériau de travail, les cylindres se déplacent à une vitesse de surface plus rapide que le matériau de travail.
  • Au fur et à mesure que le matériau est pressé et passe à travers les rouleaux, sa vitesse augmente progressivement et à une certaine section CC, comme indiqué dans la figure ci-dessus, appelée section neutre ou sans glissement, la vitesse du métal est égale à la vitesse des rouleaux.
  • Au fur et à mesure que le matériau est pressé, sa vitesse dépasse la vitesse des rouleaux.
  • L’angle sous-tendu au centre du roulis au niveau de la section neutre est appelé angle de non-glissement ou angle critique (angle BO1C).
  • La zone de déformation à gauche de la section neutre est appelée zone retardée et la zone de déformation à droite de la section neutre est appelée zone avant.
  • Si Vr est la vitesse de la surface de roulement, V0 la vitesse du matériau à l’entrée de la zone de déformation et V1 à la sortie des rouleaux, on a

Glissement vers l’avant = [(V1– Vr)/ Vr ]× 100 pour cent,

Glissade en arrière = [(Vr– V0)/Vr] × 100 pour cent

La valeur du glissement de transmission est normalement de 3 à 10% et augmente avec une augmentation du diamètre du rouleau et du coefficient de frottement, ainsi qu’avec une réduction de l’épaisseur du matériau en cours de laminage.

Certains autres termes utiles associés au roulement sont expliqués ci-dessous :

  • Tirant d’eau absolu Δh = (h0 – h1) mm,
  • Tirant d’eau relatif = Δh/h0 × 100 pour cent
  • Allongement absolu, Δl = Longueur finale – Longueur initiale du matériau de travail
  • Coefficient d’allongement = Longueur finale/Longueur originale
  • Écartement absolu = Largeur finale du matériau de travail – Largeur d’origine du matériau

Noter: Pendant l’écrouissage à froid, l’étalement absolu peut être considéré comme nul.

Conclusion

Nous avons discuté de ce qu’est le laminage dans la métallurgie et décrit le mécanisme de laminage, ainsi que la procédure de laminage. Faites-nous savoir ce que vous pensez de ce sujet dans la section des commentaires ci-dessous.