Walsen van staalplaat

[adekkert]

Hallo allemaal,
 
ik ben even zeer benieuwd naar jullie idee over het volgende:
 
Stel dat je van een staalplaat een pijp wilt maken door middel van deze plaat rond te walsen. De plaat is 6,3mm dik en de buitendiameter moet 1320mm worden. Wat wordt dan de lengte van de plaat?! En, theoretisch gezien, zou de plaat dan op de deling een V-vormige naad hebben of sluit deze netjes aan op de kopse kanten?
 
Als je de plaat (PI)*D = 3,14*1320 = 4146,90mm zou maken, dan wordt dat ook automatisch de lengte van de omtrek van de binnendiameter, maar dit zou niet kloppen toch?
 
Anders gesteld, maar volgens mij hetzelfde idee: Als je een plaat neemt van 1000mm lang en 10mm dik en een plaat van 1000mm lang en 1mm dik, en je walst beide perfect rond, worden dan de buitendiameters van beide platen hetzelfde?
 
Ik hoop dat jullie het idee snappen. En wellicht een erg simpele oplossing hiervoor, maar ik zie het zelf even niet.

[Michel Uphoff]

Of het exact met de praktijk overeenkomt weet ik niet, maar ik zou uitgaan van het volgende:
 
Door het walsen wordt het staal vervormd. Aan de buitenzijde opgerekt en aan de binnenzijde gecomprimeerd.
Als dat in gelijke mate gebeurt, wat mij logisch lijkt omdat de elasticiteitsmodulus voor rek en compressie geldt, dan mag je er van uit gaan dat een plaat van 10 mm dik een kleinere binnendiameter en grotere buitendiameter krijgt dan een plaat van 1 mm. Halverwege de wanden van beide buizen wordt dan dezelfde diameter bereikt.
 
Dan zou je voor exact dezelfde buitendiameter de dikke plaat dus op een iets kleinere straal moeten vervormen als de dunne plaat, c.q. voor gelijke binnendiameters de dikke plaat op een iets grotere straal moeten vervormen.

[boertje125]

door het walsen wordt de plaat in de dikte vervormd.
in bieden gevallen word de binnendiameter groter dan een meter
en wordt de plaat iets dunner dan het uitgangspunt
 
er ontstaat geen V-vormige naad omdat het materiaal wordt opgerekt om tot een ronde vorm te komen.

[Jan van de Velde]

Opmerking moderator

Verplaatst naar praktische en overige technische wetenschappen

[Back2Basics]

Ik meen me te herinneren dat er 'volume invariantie' bij komt kijken. Samendrukken van massief materiaal schijnt niet te lukken, dus de binnenomtrek zal niet kleiner worden dan de vlakkeplaat lengte.
Op deze site staan formules - alleen kan ik het momenteel niet goed volgen: https://en.wikipedia.org/wiki/Volume_element
Misschien zijn er anderen die hier iets zinnigs over kunnen zeggen?

[CoenCo]

Uiteindelijk zal afhankelijk van de walsdruk de plaatdikte mogelijk iets afnemen.

Blijft inderdaad de volume invariantie over:

Vplaat = Vbuis

L*b*h = L * pi/4 * (buitendia^2-binnendia^2)

[king nero]

De lengte van de neutrale vezel blijft gelijk.
Bij het walsen verdunt de plaat niet (meetbaar).
 
Lasnaadvoorbereidingen die er op voorhand worden aangebracht, komen (afhankelijk van de machine) mooi tot hun recht na het walsen.
Bij sommige walsmachines kun je het laatste stukje aan de uiteinden niet rollen, dan blijf je aan de uiteinden met een recht stuk zitten.
 
Als alles goed gaat, kom je tot een dergelijk resultaat:

[Michel Uphoff]

De vraag was: Wat gebeurt er met de binnen- en buitendiameter van buizen gerold van twee platen van gelijke lengte maar verschillende dikte?
 
Ik lees meerdere antwoorden, en welke is nu de juiste?
 
Zelf zou ik denken: Plaatlengte / pi is de diameter van de neutrale lijn.
Een dikke plaat leidt dan tot kleinere binnendiameter en grotere buitendiameter dan bij een dunne plaat.

[boertje125]

er zijn verschillende wals processen het maakt heel veel verschil of het om warm walsen of koud vervormen gaat.
walsen is een proces waardoor druk ontstaat tussen de rollen en trek haaks op de rollen.

het materiaal vervormd dus omdat het dunner wordt en uitrekt aan de buitenzijde rekt het meer uit dan aan de binnenzijde
 
je kan staal niet minder volume laten innemen (dan is het geen staal meer)
als het midden van de plaat even lang zou blijven krijg je aan de binnenkant ribbels (buig meer eens een rond 10 in een scherpe hoek dan kan je dit effect goed zie

[Michel Uphoff]

Laten we ons tot koud vervormen beperken.
 
Ik neem twee platen, beiden pi meter lang. De ene is 1 mm dik en de andere 10 mm. Van beiden rol ik een cilinder, zodanig dat de uiteinden van de plaat aansluiten. Wat zijn volgens jou de binnen c.q. buitendiameters van beide cilinders?

[boertje125]

de binnen omtrek zal 1 meter zijn bij beide diktes
het beschikbare volume zal de buitenomtrek bepalen

[Michel Uphoff]

Dan ligt de neutrale zone naar jouw mening tegen de binnenwand, en treden er over de volle wanddikte tijdens het buigen alleen trekkrachten op?

 

Ik denk er anders over. De neutrale zone ligt ergens tussen binnen en buitenwand, en derhalve treden er rek- en compressiekrachten (met de bijbehorende materiaalvervorming) op.

 

Het lijkt mij ook in tegenspraak met wat je eerder stelde: 

 

buig meer eens een rond 10 in een scherpe hoek dan kan je dit effect goed zien.

 

Inderdaad krijg je dan zichtbare plooien aan de drukzijde, het materiaal wordt daar naar het centrum geforceerd. Bij zo'n grote straal en dunne plaat als in mijn voorbeeld gebeurt dat m.i. ook, maar zo gering dat er geen zichtbare plooien zijn. Wel meetbaar vermoed ik; de oppervlakteruwheid zou toe moeten nemen.

 

Met wat er hier gepresenteerd wordt (binnenlengte neemt af, buitenlengte toe, neutrale zone wijzigt niet van lengte) ben ik het eens, een screenshot daaruit:

 

Image1 4052 keer bekeken

[boertje125]

als je onder walsen buigen verstaat heb je helemaal gelijk.

maar als de druk hoog genoeg is vloeit de doorsnede zoals dat ook bij kloppen van staal gebeurd of bij persen

[adekkert]

Ik zou zelf ook gaan voor het laatste antwoord van Michel.
 
Bedankt

[Back2Basics]

Kan het zijn dat we er hier te weinig van af weten?

Kan iemand dit volgen: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Flow_plasticity_theory ?