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.