Blog Ko Buijs - Het extruderen en smeden van roestvast staal tot halffabricaten

Conventionele extrusietechnieken worden gebruikt om roestvast stalen staven in holle vormen te veranderen. Dit holle product vormt dan weer de basis om bijvoorbeeld naadloze buizen te trekken met behulp van een matrijs (afbeelding 1). Door dit proces vindt er een hoge materiaalreductie plaats, dat tot een aanzienlijke verbetering van de materiaalstructuur leidt. Dat komt vooral door de verandering in de korrelgrootte, dat een goede uitwerking heeft op het mechanisch gedrag van het betreffende metaal. Een zeer breed scala aan productvormen kunnen dankzij het extrusieproces op deze wijze gerealiseerd worden. Daarna kunnen deze geëxtrudeerde materialen weer omgezet worden tot eindproducten met complexe vormen. Uiteraard is dit extrusieproces ook mogelijk met andere metalen en legeringen.

Door Ko Buijs - Innomet Consultancy BV

 


Afbeelding 1: van oven naar extrusie tot holle staf, vervolgens het trekken van naadloze buizen.
 

Het startmetaal voor extrusie is meestal een ronde billet. Dat is een dikke ronde stang gemaakt volgens ASTM A182 of DIN 17440. Soms zijn het ook vierkante billets, die qua afmetingen kunnen variëren tussen 60x60 en 180x180mm en soms nog groter. De voorkeur gaat uit naar ronde vormen omdat dit ten goede komt aan de vezelrichting van het product en dat is vooral relevant voor de productie van flenzen. Dat wordt ook wel de textuur van het materiaal genoemd. Een vierkante billet is echter wel enigszins goedkoper. De productie van roestvast stalen flenzen en bochten wordt onderstaand in een korte beschrijving uiteengezet. Na het zagen van stukken uit de billet met een berekende lengte, worden de ontstane schijven in een oven verhit tot circa 1200°C.
 


Afbeelding 2: het smeden van flenzen.
 

Nadat het hete zaagstuk in de smeedpers op een matrijs wordt gelegd, valt de hamer met de bovenhelft van de matrijs met grote kracht naar beneden. Na enkele zware stoten is de grove vorm van de flens al zichtbaar. De temperatuur van het smeedstuk blijft op peil vanwege de inwendige wrijving als gevolg van de enorme grote deformatie. Direct daarna gaat het ruw gesmede stuk naar een pers waar het uitstulpende materiaal verwijderd wordt, zodat een ringvormig residu achterblijft dat weer hergebruikt kan worden door het om te smelten. Ook ponst deze pers het gat in de flens zodat de complete ruwe vorm klaar is. Na het afschrikken in water wordt de austenitische structuur ‘ingevroren’ en is het materiaal optimaal corrosiebestendig geworden. Uiteraard geldt dit alleen indien de oxidehuid is verwijderd en dat gebeurt in dit geval door een mechanische bewerking. Onder de mechanische bewerking wordt verstaan het draaien, boren, ontbramen en markeren. Na de mechanische bewerking is de flens qua geometrie klaar (afbeelding 3). Daarna worden de flenzen nog getest met een PMI en worden proefstaven uit dezelfde charge onderworpen aan mechanische testen. Ook wordt veelal een interkristallijn corrosieonderzoek gedaan volgens DIN 50914 en/of ASTM A262 practice E. De mechanische proeven houden de volgende testen in, t.w. het bepalen van de trekvastheid, rekgrens, rek, hardheid, kerfslagwaarde en een warmtrekproef. Als dit gereed en in orde is bevonden, wordt een fabriekscertificaat opgesteld en is de flens klaar voor verzending. Soms smeedt men ook full-bore flenzen, zodat de klant zelf op een later tijdstip de grootte van het gat kan bepalen. Ook zijn er andere technieken om RVS-flenzen te produceren zoals uit plaat, staf en gewalste ringen.
 


Afbeelding 3: flenzen van roestvast staal.
 
Op afbeelding 4 wordt schematisch getoond hoe RVS-bochten worden gefabriceerd bij hoge temperatuur. Met een extreme druk en het gebruik van een gekromde doorn wordt een RVS-buis over deze doorn geperst met als gevolg dat deze gaat krommen. Als de gewenste hoek is bereikt, wordt de bocht afgesneden van de buis en is de totstandkoming van de bocht een feit. Op afbeelding 4 wordt een bocht gerealiseerd van 180°. Dit proces kan zowel met naadloze als met gelaste buizen plaatsvinden en ook in alle gewenste kwaliteiten. Na het mechanisch bewerken, zoals het aanbrengen van een laskant, wordt het product gegloeid, gebeitst, gemarkeerd en gecontroleerd. Ook hier geldt dat er een fabriekscertificaat wordt opgesteld als alle resultaten conform de gestelde normeringen zijn.



Afbeelding 4: het produceren van RVS-bochten bij hoge temperatuur.