Lektion 3.2UmformenKapitel 3 · Massivumformung

Walzen

Metall durch den Spalt zwischen drehenden Walzen ziehen

Beim Walzen wird Metall zwischen zwei drehenden Walzen dünner und länger gequetscht, ähnlich wie eine Nudelmaschine Teig plattdrückt. Karosserieteile, Getränkedosenblech, Stahlträger und Schienen stammen alle aus Walzwerken. Die meisten Stähle und Aluminiumsorten laufen in ihrem Leben irgendwann durch Walzen.

Foto: European Coal and Steel Community, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Walzen: ein Walzgerüst aus der Nähe, dann eine ganze WarmbandstraßeOben: was in einem Walzgerüst geschieht. Unten: wie eine Warmbandstraße viele Gerüste verkettet. Die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

So funktioniert es

Die Bramme zuführen. Eine Bramme (ein dicker, flacher Metallblock, bei Stahl oft etwa 20–25 cm dick) kommt mit etwa 1.100–1.250 °C aus einem Wärmofen. Das Kaltwalzen, für dünnes und präzises Blech, geht von bereits gewalztem Band bei Raumtemperatur aus.
Die Walzen greifen. Die Reibung zwischen den drehenden Walzen und der Bramme fasst sie und zieht sie hinein. Der Walzspalt (die Öffnung zwischen den Walzen) ist kleiner eingestellt als die einlaufende Dicke.
Quetschen und strecken. Im Spalt wird das Metall dünner gepresst. Sein Volumen bleibt gleich, daher kommt es länger und schneller heraus, als es hineinlief, während sich seine Breite kaum ändert.
Wiederholen, Gerüst für Gerüst. Jeder Stich nimmt nur einen Teil der Dicke weg. Eine Warmbandstraße schickt den Stahl zuerst mehrfach hin und her durch ein Vorgerüst. Dann bringt eine Reihe von Fertiggerüsten mit jeweils kleinerem Spalt ihn auf die Enddicke.
Abkühlen und aufwickeln. Wassersprays kühlen das Band, und ein Haspel wickelt es zu einem Coil von vielen Tonnen Gewicht. Platten und Stäbe werden stattdessen auf Länge geschnitten, und Walzen mit Kalibern formen Träger und Schienen (Profilwalzen).

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Stähle, Aluminium, Kupfer und Messing, Titan, Nickellegierungen, Zink
Typische Teile: Blech und Platten, Bandcoils, Folie, Stäbe und Stangen, I-Träger, Schienen
Bauteilgröße: Band bis etwa 2 m breit und oft über einen Kilometer lang pro Coil; von Platten über 100 mm Dicke bis zu Folie, die dünner ist als ein Haar
Präzision: Warmgewalzt: etwa ±0,1–0,2 mm bei der Dicke. Kaltgewalzt: etwa ±0,01–0,05 mm
Oberfläche: Warmgewalzt: dunkle, abblätternde Oxidschicht (Walzzunder). Kaltgewalzt: glatt und blank, bereit zum Lackieren oder Beschichten
Geeignete Losgröße: Sehr hohe Stückzahlen: Eine große Warmbandstraße walzt Millionen Tonnen pro Jahr
Werkzeug- und Maschinenkosten: Walzen: jeweils Tausende bis Hunderttausende Dollar. Eine komplette Warmbandstraße: Hunderte Millionen Dollar oder mehr
Geschwindigkeit: Das Band kann das letzte Fertiggerüst mit bis zu etwa 20 m/s (über 70 km/h) verlassen

Stärken und Grenzen

Stärken

Sehr schnell und günstig pro Tonne; die Walzwerke laufen rund um die Uhr
Lange Produkte mit gleichmäßiger Dicke und gleichmäßigem Querschnitt
Warmwalzen bricht das grobe Gussgefüge auf und macht das Metall zäher
Kaltwalzen liefert glattes, präzises und festeres Blech

Grenzen

Riesige Investition, daher besitzen nur große Hersteller Walzwerke
Nur gleichbleibende Querschnitte (Flach, Stab, Träger, Schiene); keine komplexen 3D-Formen
Warmgewalzte Oberflächen tragen Zunder und haben größere Toleranzen
Kaltgewalztes Metall verfestigt sich; es muss zwischen den Stichen oft geglüht werden (durch Erhitzen weich gemacht)

Wo es eingesetzt wird

AutomobilbauKarosserieteile, Fahrwerksträger, Räder aus gewalztem Blech
BauwesenI- und H-Träger, Betonstahl (Bewehrungsstahl), Dach- und Fassadenbleche
VerpackungBlech für Getränkedosen, Aluminiumfolie, Weißblech für Konservendosen
VerkehrEisenbahnschienen, Schiffsbleche, Aluminiumblech für Flugzeuge
Haushaltsgeräte und ElektronikGehäuse von Waschmaschinen und Kühlschränken, Kupferfolie für Leiterplatten
EnergiePlatten für Pipelines, Elektroblech für Transformatoren und Motoren

So erkennen Sie es

Ein langes Produkt mit gleicher Dicke oder gleichem Querschnitt über die ganze Länge: Blech, Platte, Stab, Träger oder Schiene.
Warmgewalzter Stahl hat eine dunkel blaugraue, leicht abblätternde Haut; kaltgewalzter Stahl ist glatt, eben und blank.
Schwache Streifen in Längsrichtung auf blankem Blech zeigen die Walzrichtung.
Erhabene Buchstaben oder Zahlen, die sich entlang einer Schiene oder eines Trägers wiederholen, vom letzten Walzgerüst eingeprägt.

Im Vergleich mit

Schmieden3.1Schmieden formt Stück für Stück mit Schlägen; Walzen quetscht kontinuierlich, ideal für lange, gleichmäßige Produkte.Extrudieren3.3Strangpressen drückt Metall durch eine geformte Öffnung und erzeugt in einem Durchgang ein komplexes Profil; Walzen baut einfachere Querschnitte in vielen Stichen auf.Kalandrieren2.7dieselbe Idee des Quetschens zwischen Walzen, angewendet auf Kunststoff- und Gummibahnen.

Ansehen

Shubham Kola · Animierte Grundlagen des Warm- und Kaltwalzens

AIST Association for Iron & Steel Technology · Der ganze Weg von der Bramme zum Coil

ArcelorMittal Belgium · Eine echte Warmbandstraße bei voller Geschwindigkeit

Factory Secrets: How It's Made (third-party channel) · Wie Kaliberwalzen riesige Stahlträger formen

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Walzen (Metallbearbeitung) — Fotos von Brammen, Walzgerüsten und gewalzten Produkten
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Walzen macht Metall dünner und länger, indem es durch den Spalt zwischen drehenden Walzen gezogen wird.
Warmwalzen formt große Brammen günstig; Kaltwalzen liefert dünnes, glattes, präzises Blech.
Blech, Platten, Folie, Träger und Schienen kommen alle aus Walzwerken.