Jaka jest różnica między prętami walcowanymi i ciągnionymi?

Wyroby stalowe są oferowane w postaci półproduktów, które można wykorzystywać do produkcji różnych części, elementów konstrukcyjnych czy gotowych produktów, np. specjalnie przygotowanych odlewów. Do najczęściej spotykanych należą rury, wyroby długie, m.in. pręty walcowane i ciągnione, kształtowniki i profile oraz płaskie, w tym blachy czy też taśmy.

Większość półfabrykatów stalowych jest używana do produkcji typowych produktów, jednak niektóre z nich mają o wiele bardziej zróżnicowane zastosowania niż inne. Dobrym przykładem są pręty stalowe, które mogą być używane w budownictwie, przy tworzeniu konstrukcji stalowych, a także w przemyśle maszynowym do produkcji rozmaitych detali i podzespołów różnych typów urządzeń. Przyjrzyjmy się bliżej temu, czym charakteryzują się pręty walcowane i ciągnione oraz zobaczmy, w jaki sposób powstają.

Sposoby obróbki plastycznej stali

Pręty stalowe są uzyskiwane dzięki stosowaniu różnych metod obróbki plastycznej. Polega ona na oddziaływaniu na materiał przy pomocy siły, która pozwala na przekroczenie granicy plastyczności metalu i jego trwałe odkształcenie bez pozbawienia go spójności. Podczas tego rodzaju obróbki dochodzi do zjawiska tzw. płynięcia plastycznego metalu, w ramach którego poszczególne warstwy atomów stanowiące strukturę krystaliczną metalu ulegają poślizgowi i przemieszczeniu. Dzięki nieprzekraczaniu wytrzymałości metalu nie dochodzi przy tym do powstania pęknięć. Obróbka plastyczna materiału może prowadzić do jego umocnienia, za sprawą podniesienia jego granicy plastyczności. Zakres możliwej w przypadku konkretnego stopu obróbki plastycznej zależy od jego ciągliwości.

Istnieje wiele metod obróbki plastycznej, które pozwalają na uzyskiwanie różnych efektów, w zależności od przebiegu stosowanego procesu i potrzeb. Wśród nich znajdują się choćby gięcie, wyciskanie czy nagniatanie, a także kucie. Wiele z nich łączy się ze stosowaniem podwyższonej temperatury, czyli obróbką cieplną, która ułatwia wykonywanie poszczególnych zabiegów, a jednocześnie daje możliwość usuwania naprężeń.

Przy produkcji wyrobów stalowych w postaci prętów szczególne znaczenie mają jednak technologie walcowania i ciągnienia. Za pomocą ciągnienia uzyskuje się pręty o dużej dokładności wymiarowej, jeśli chodzi o średnicę. Jest ona w tym przypadku jednakowa na całej długości pręta. Pręty ciągnione są dostępne w węższych zakresach wymiarowych a ich średnice czy szerokości są mniejsze niż przy prętach walcowanych.

Co ważne pręty ciągnione charakteryzują się również dobrą odpornością mechaniczną i atrakcyjnym wyglądem, który zawdzięczają swej równej, metalicznej powierzchni. Ze względu na specyfikę procesu, w jakim są wytwarzane, stają się także niezwykle proste. Dzięki temu nadają się do bezpośredniego wykorzystania w wielu zastosowaniach, np. przy produkcji rozmaitych stelaży, barierek, a także jako elementy ogrodzeń, fragmenty maszyn i urządzeń m.in. wszelkiego typu ramiona czy prowadnice. Używa się ich również jako materiału do budowy kratownic, wsporników i ram.

Pręty walcowane są dostępne w znacznie szerszej palecie rozmiarowej. Nadają się znakomicie jako półprodukt do dalszej obróbki i najczęściej są wykorzystywane jako materiał wyjściowy do obróbki mechanicznej związanej z toczeniem lub frezowaniem. W zależności od gatunku stali, z jakiej są wykonane, wytwarza się z nich elementy maszyn i urządzeń od wałków, wszelkiego rodzaju tulei, wrzecion czy cylindrów, aż po koła zębate i pasowe. Nadają się również jako materiał na zbrojenia budowlane, niezbędne przy produkcji żelbetu i wykonywaniu wzmocnień przestrzennych.

Wytwarzanie prętów walcowanych

Pręty stalowe powstające w technologii walcowania są kształtowane dzięki odkształceniom powodowanym przez obracające się powierzchnie walców o niezwykle twardej powierzchni. Proces jest przeprowadzany po nagrzaniu stali do temperatury przewyższającej temperaturę rekrystalizacji, czyli takiej, która umożliwia odzyskanie właściwej struktury oraz przywrócenie właściwości wytrzymałościowych sprzed obróbki, a także pozbycie się powstających w jej wyniku naprężeń. Podwyższona temperatura znacząco ułatwia prowadzenie obróbki, podnosząc plastyczność stali.

Podczas walcowania kęsisko metalu jest przepuszczane przez kolejne klatki robocze, czyli stacje z walcami, które są główną częścią składową walcarki. W przypadku walcowania prętów używane są tzw. walce bruzdowe, które mają specjalnie wykonane kołnierze i bruzdy pozwalające na nadawanie materiałowi odpowiedniego profilu. Uzyskanie wyrobu o określonych parametrach wymaga zwykle przejścia materiału przez linię obróbki wstępnej i wykańczającej, nadającej produktom ostateczny wymiar.

Wykonanie prętów walcowanych może być wstępem do dalszej obróbki, w tym ciągnięcia.

Wytwarzanie prętów ciągnionych

Pręty stalowe ciągnione powstają dzięki procesowi, w którym stal jest przeciągana przez otwór ciągadła, dzięki czemu jej średnica ulega zmniejszeniu. Ciągadło musi być wykonane z materiału o odpowiedniej twardości, w zależności od rodzaju stali, która ma być obrabiana. Poza stalami wysokogatunkowymi stosuje się ciągadła z węglików spiekanych czy diamentu polikrystalicznego. Za pomocą przeciągania można nie tylko zmniejszyć średnicę pręta i dopasować ją do bardzo rygorystycznych wymagań, jeśli chodzi o tolerancję wymiarową, ale również uzyskać wysokiej jakości powierzchnię zewnętrzną. Wielką zaletą ciągnięcia jest również poprawa cech materiału, który zyskuje większą wytrzymałość i mniejszą plastyczność, co przekłada się na znakomitą sztywność wyrobu.

Procedura ciągnięcia jest wykonywana na ciągarce ławowej. Przed rozpoczęciem operacji średnica początku pręta musi być zmniejszona tak, by mieściła się ona w otworze ciągadła. Następnie pręt jest chwytany przez kleszcze maszyny, które poruszają się z niewielką prędkością, zazwyczaj do 1 metra na sekundę z siłą sięgającą nawet kilku tysięcy newtonów. Po zakończeniu operacji pręt jest odpowiednio wykańczany, m.in. usuwa się jego zaostrzony początek.

Wielką zaletą ciągarek jest to, że mogą na nich powstawać pręty o różnych przekrojach, zarówno okrągłe czy owalne, jak i prostokątne czy sześciokątne. Przy stosowaniu odpowiednich ciągadeł nie ma także problemu z uzyskiwaniem bardziej złożonych form.