Optimierung der Leistung und Verbesserung der Effizienz beim Walzenschleifen

Der Prozess des Walzenschleifens ist in vielen Industrien von entscheidender Bedeutung, da er dazu beiträgt, die Präzision der Walzenabmessungen, die Oberflächenqualität und die Integrität der Walze zu erhalten – wesentliche Faktoren, um hochwertige und konsistente Ergebnisse in der Produktion zu erzielen.

Aufgrund der oft anspruchsvollen Bedingungen dieses Prozesses müssen mehrere Faktoren sorgfältig beachtet werden, damit das Walzenschleifen zu einem Erfolg wird. Richtige Ausrichtung, verringerte Vibrationen und eine geeignete Schleifscheibe für das spezifische Walzenmaterial sind entscheidend, um eine gleichmäßige Oberfläche ohne neue Unregelmäßigkeiten zu erzeugen. Darüber hinaus tragen regelmäßige Wartung und Inspektion von Schleifausrüstung und Walzen dazu bei, die Lebensdauer der Maschinen zu verlängern und kostspielige Ausfallzeiten zu verhindern.

Erfahren Sie mehr über einige bewährte Verfahren, mit denen Endbenutzer die Walzenschleifprozesse optimieren, die Produktivität steigern und eine hohe Produktqualität sicherstellen können.

Was ist Walzenschleifen und wann wird es angewendet?

Das Walzenschleifen ist ein Prozess zur Oberflächenbearbeitung, mit dem Oberflächendefekte wie Risse oder Schnitte an großen Arbeits- oder Stützwalzen ausgebessert oder repariert werden. Solche Walzen finden in Walzwerken Verwendung, in denen Materialien wie Stahl, Aluminium, Papier und andere zu Flachprodukten geformt und verarbeitet werden. Dieser Prozess ist in vielen Branchen üblich, darunter Stahl-, Messing-, Kupfer-, Aluminium- und Papierwerke, Textilfabriken sowie bei der Herstellung von Hydraulikzylindern. Walzenschleifscheiben werden typischerweise verwendet, wenn Walzen Abnutzungserscheinungen wie Oberflächendefekte oder Unregelmäßigkeiten bei der Rundheit aufweisen. Somit sind sie unverzichtbar, um den effizienten Betrieb des Maschinenparks aufrechtzuerhalten. Sie können bei allen Walzentypen eingesetzt werden, ob sie nun gegossen oder geschmiedet sind, einschließlich Arbeitswalzen und Stützwalzen sowie neuen Walzen oder reparaturgeschliffenen Walzen.

Bei diesem Prozess wird eine Walzenschleifscheibe verwendet, um Risse oder Oberflächenschäden zu entfernen. Auf diese Weise kann eine gebrauchte Walze in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt oder die geeignete Oberflächenbeschaffenheit auf eine neue Walze aufgebracht werden. Die Zeitspanne des Schleifprozesses hängt vom bearbeiteten Material ab. Zum Beispiel ist in Walzwerken, die Stahl verarbeiten, hauptsächlich die Überarbeitung der Arbeitswalzen erforderlich, da mit diesem Walzprozess hoher Druck und thermische Belastungen verbunden sind.

Warmwalzen und Kaltwalzen im Vergleich 

Bei der Bearbeitung von Metall in einem Walzwerk kommt entweder Warmwalzen oder Kaltwalzen zum Einsatz. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Verfahren liegt in der Temperatur, bei der das Metall verarbeitet wird, und den Eigenschaften, die das Verfahren dem Material verleiht.

• Die Arbeitswalzen beim Warmwalzen sind extremen Hitze- und Druckbedingungen ausgesetzt und müssen daher häufig geschliffen werden. Das Material ist bei höheren Temperaturen geschmeidiger, sodass es leichter in Form gebracht werden kann. Warmwalzen ermöglicht die Herstellung großer, komplexer Formen und erfordert weniger zusätzliche Bearbeitung. Warmgewalzter Stahl ist in der Regel günstiger in der Herstellung. Allerdings ist die Oberflächenbeschaffenheit von warmgewalztem Metall üblicherweise etwas rauher und die Toleranzen sind aufgrund des Abkühlprozesses weniger präzise.
• Die Arbeitswalzen beim Kaltwalzen müssen regelmäßig nachbearbeitet werden, damit sie ein bestimmtes Walzenprofil oder eine spezifische Oberflächenbeschaffenheit beibehalten, sodass enge Toleranzen im Endprodukt gewährleistet werden. Beim Kaltwalzen wird das Metall bei oder nahe Raumtemperatur verarbeitet. Nach dem Warmwalzen wird das Material weiterbearbeitet und hierzu durch Walzen geführt, um die Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit zu verbessern, wenn dünnere Abmessungen erforderlich sind. Das Kaltwalzen führt zu einer besseren Oberflächenqualität, engeren Toleranzen und erhöhter Festigkeit durch Kaltverfestigung. Dadurch eignet sich dieses Verfahren ideal für Produkte, bei denen an Erscheinungsbild und Funktionen höhere Ansprüche gestellt werden.

Bei der Auswahl von Schleifscheiben für jeden Prozesstyp besteht der Hauptunterschied in der Korngröße. Schleifscheiben mit wesentlich feineren Körnungen werden für das Kaltwalzen verwendet, da eine bessere Oberflächenbeschaffenheit erforderlich ist. Schleifscheiben für das Warmwalzen weisen typischerweise Körnungen von 36 bis 46 auf, während bei Schleifscheiben für das Kaltwalzen oft Körnungen von 60 bis 80 eingesetzt werden.

Herausforderungen beim Walzenschleifen

Das Walzenschleifen ist erforderlich, um eine qualitativ hochwertige Produktion in verschiedenen Industrien sicherzustellen, bringt jedoch auch mehrere Herausforderungen mit sich, die Präzision, Effizienz und Langlebigkeit von Walzen und Schleifmaschinen gleichermaßen beeinträchtigen können. Die häufigsten Herausforderungen lauten:

• Materialzusammensetzung und Unterschiede: Die Vielfalt der zu schleifenden Walzenmaterialien hat erheblichen Einfluss auf die Leistung der Schleifscheiben und die Kosten für Schleifmittel für die Benutzer. Verschiedene Materialien erfordern spezifische Schleifscheiben und -techniken. Die Härte und Zusammensetzung des Walzenmaterials kann übermäßigen Verschleiß der Schleifscheibe bewirken, was zu unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit führt oder häufiges Abrichten und Austausch der Scheiben erfordert. Es kann eine echte Herausforderung sein, eine einzige Schleifscheibe zu entwickeln, die alle zu schleifenden Walzentypen in einer bestimmten Anlage abdeckt. Daher sollten Sie nach einem Hersteller von Schleifscheiben suchen, der über umfassende Fähigkeiten verfügt, die von technischen Ressourcen bis hin zur Fertigung reichen. Nur dann können Lösungen entwickelt werden, mit denen die erforderliche Qualität erreicht wird, aber gleichzeitig die Ausgaben für Verbrauchsmaterialien sinken.
• Vibrationen: Vibrationen während des Schleifens können Fehler an der Oberfläche verursachen, die als Rattermarken bekannt sind und zu einer unebenen Walzenoberfläche führen. Dieses Problem kann auftreten, wenn harte Spezifikationen verwendet werden und Schleifmaschinen bei maximaler Belastung laufen, um die Walzen schneller zu schleifen. Vibrationen beeinträchtigen nicht nur die Produktqualität, sondern verringern auch die Lebensdauer der Walzen sowie der Schleifausrüstung.
• Zykluszeiten und Betriebskosten: Die Leistung von Schleifmitteln wirkt sich direkt auf die Rentabilität in den meisten Walzanwendungen aus, und viele Endbenutzer möchten die Zykluszeiten verkürzen. Wenn die Produktion eines Walzwerks steigt, können Schleifmaschinen möglicherweise überlastet werden. Steht der nächste Satz von Walzen nicht für den Walzenwechsel bereit, kann es zu kostspieligen Produktionsausfällen kommen. Darüber hinaus sind die Walzen selbst oft teuer. Wenn nun jeweils eine Schicht für die Aufarbeitung entfernt wird, bedeutet dies, dass die Walze jedes Mal kleiner wird. Daher ist es wichtig, dass die Schleifer bei der Erneuerung der Oberfläche möglichst wenig Material entfernen.
• Präzision und Toleranzen: Mit dem Walzenschleifen können extreme Genauigkeiten und Toleranzen bis auf das µ erreicht werden. Aber das Erreichen und Einhalten enger Toleranzen kann eine Herausforderung darstellen, insbesondere bei Walzen, die in Branchen mit hohen Präzisionsanforderungen verwendet werden. Selbst kleine Abweichungen in der Walzengeometrie oder Oberflächenbeschaffenheit können zu Defekten im Endprodukt führen. Aus diesem Grund ist es von entscheidender Bedeutung, während des gesamten Schleifprozesses ein hohes Maß an Präzision beizubehalten.
• Maschinenverschleiß und -wartung: Die regelmäßige Wartung der Vorrichtungen zum Walzenschleifen ist entscheidend, um Probleme wie Fehlausrichtung, ungleichmäßigen Verschleiß oder schlechte Oberflächenbeschaffenheit zu vermeiden. Wenn die Präzision großer und komplexer Maschinen über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden soll, kann dies mit Schwierigkeiten verbunden sein. Hierfür ist neben bestens ausgebildeten Bedienern auch eine konsequente Überwachung erforderlich.

Viele dieser Herausforderungen lassen sich durch die Auswahl einer leistungsstarken Schleifscheibe meistern, die für die jeweilige Anwendung optimal ausgelegt ist. Eine Schleifscheibe, die über eine hohe Lebensdauer richtig schneidet, verringert die Anzahl der erforderlichen Wechsel und erhöht die verfügbare Betriebszeit für den Endbenutzer.

Schleifmittel für das Walzenschleifen

Bei der Auswahl der richtigen Schleifscheibe für das Walzenschleifen sollten das Material und die spezifischen Anforderungen der Anwendung berücksichtigt werden. In erster Linie werden organische bzw. kunstharzgebundene Schleifscheiben sowohl in Warm- als auch in Kaltwalzwerken eingesetzt. Einige keramisch gebundene Produkte werden in spezifischen Anwendungen eingesetzt, in denen besondere Walzprofile und Oberflächenbeschaffenheiten erforderlich sind. Bei Warmwalzanwendungen werden üblicherweise Schleifmittel mit keramischem Korn für die Aufarbeitung der Walzen verwendet. Der Grund hierfür besteht sowohl in der Härte des Walzenmaterials als auch in der erforderlichen Höhe des Materialabtrags. Beim Kaltwalzen werden Schleifmittel mit hochwertigen Aluminiumoxid verwendet, um enge Walzenprofiltoleranzen einzuhalten und eine spezifische Oberflächenbeschaffenheit auf die Walze aufzubringen.

Der Durchmesser der Schleifscheibe wird in der Regel durch die maximale Größe bestimmt, die in der Schleifmaschine verwendet werden kann. Auch die Breite der Schleifscheibe wird manchmal durch die Spezifikationen der Schleifmaschine begrenzt, kann jedoch geändert werden, um ggf. erforderliche benutzerdefinierte Breiten für ein bestimmtes Walzenprofil zu unterstützen. Einige Hersteller von Schleifscheiben bieten mehr Flexibilität an. So kann Weiler Abrasives beispielsweise einen kostengünstigen Scheibenkern anbieten, damit man bei Erreichen des maximalen Nutzungsdurchmessers kein teures Keramikorn verschwendet..

Die Formen und Abmessungen der Schleifscheiben hängen ebenfalls von der Anwendung ab. Schleifscheiben mit Durchmessern von 30 Zoll (762 mm) bis 48 Zoll (1220 mm) und Breiten von 2 Zoll (50,8 mm) bis 6 Zoll (152,4 mm) werden in Warm- und Kaltwalzwerken eingesetzt.

Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Auswahl einer Schleifscheibe ist der G-Ratio-Wert des Produkts. Dabei handelt es sich um ein Maß für die Materialmenge, die eine Scheibe während ihrer Lebensdauer entfernen kann. Ein höheres G-Ratio entspricht einer Scheibe mit einer besseren Kosten-Nutzen Rate.

Leistungsstarke Lösungen für das Walzenschleifen

Die Auswahl von Hochleistungsschleifmitteln kann schnellere Materialabtragsraten, eine längere Lebensdauer der Schleifscheibe und weniger Scheibenwechsel ermöglichen. Die Verwendung der richtigen Kombination aus Schleifmittel, Bindung, Scheibenhärte und -struktur stellt die ultimative Lösung für die spezifischen Anforderungen von Anwendungen dar. Mit Hochleistungsschleifmitteln wird eine größere Flexibilität erzielt, wenn es um die Feinabstimmung einer Schleifscheibe für maximale Leistung geht.

Mit Schleifscheibenlösungen von Weiler Abrasives können viele der Herausforderungen bewältigt werden, die beim Walzenschleifen auftreten, einschließlich Vibrationen und Rattermarkierungen. Neue, innovative Technologien und Formeln für die Bindung versetzen Weiler in die Lage, für den Endnutzer spezifische Spezifikationen für Schleifscheiben zu entwickeln. Diese Scheiben behalten ihre Form bei und transportieren gleichzeitig ausreichend Kühlmittel, um das Überhitzen der Walze oder eine übermäßige Belastung der Scheibenoberfläche zu verhindern. Anwendungstechniker unterstützen die Nutzer dabei, die besten Spezifikation basierend auf Materialtyp, Schleifmaschine und -parametern zu bestimmen.

Hersteller von Schleifscheiben müssen in der Lage sein, sich an Abweichungen und Anforderungen der Nutzer und deren Betriebsabläufe anzupassen. Die präzise Einstellung der Schleifscheibe für die Schleifanwendung ist entscheidend. Suchen Sie daher nach einem Hersteller von Schleifscheiben, der eine geeignete Scheibenmatrix entwickeln kann, die sich für die vorgegebene Schleifmaschine oder den zu schleifenden Materialtyp eignet.

Außerdem verfügt jedes Walzwerk über jeweils einzigartige Geräte für die Scheibenhandhabung oder spezielle Montagemethoden für Schleifscheiben. Es ist wichtig, mit einem Hersteller zusammenzuarbeiten, der in der Lage ist, spezielle Aufnahmen für Benutzer zu entwerfen, mit denen etwaige problematische zusätzliche Schritte bei der Handhabung vermieden werden können. Dies kann einen Beitrag zu mehr Sicherheit und Geschwindigkeit beim Montieren neuer Schleifscheiben leisten. Zum Beispiel hat Weiler Abrasives Aussparungen auf beiden Seiten einer Schleifscheibe eingearbeitet, um die Flansch- oder Montagebedingungen eines Anwenders zu berücksichtigen.

Darüber hinaus können Unternehmen mit Weiler Abrasives eine Partnerschaft eingehen, um technisches Fachwissen und Unterstützung vor Ort zu erhalten und dadurch die Leistung der Schleifscheibe und den Durchsatz der Maschine zu optimieren. Im Rahmen des Weiler Process Solutions(WPS)-Programms arbeiten Produktexperten mit Anwendern zusammen, um wertvolle Daten zu sammeln und Schwachstellen anzugehen. Durch die Analyse dieser Informationen können sie Prozessverbesserungen anbieten, damit die Benutzer ihre Schleifmittelkosten senken und die Effizienz steigern. So ist die Reduzierung der Zykluszeit ein Schlüsselfaktor, der als Teil des Programms analysiert wird. Kosteneinsparungen gehen über die anfänglichen Kosten der Schleifscheibe hinaus. Je länger eine Schleifscheibe hält, desto weniger Scheibenwechsel müssen die Benutzer durchführen. Dies kann bei jedem Scheibenwechsel 30 bis 40 Minuten einsparen und sich im Laufe der Zeit zu erheblichen Einsparungen summieren. Durch die Nutzung des WPS-Programms konnte ein Endbenutzer seine Hochleistungsscheiben länger für das Schleifen nutzen. Sie verwendeten 15 Schleifscheiben weniger pro Jahr, was zu Einsparungen von 21.000 € führte.

Auch die Fähigkeit zum Messen und Nachverfolgen von Vibrationen während des Schleifprozesses ist wichtig. Vibrationen während des Schleifens können durch viele Faktoren verursacht werden. Dabei handelt es sich um ein Problem, das die Walzen selbst oder das Endprodukt beschädigen und die Lebensdauer der Schleifscheibe verkürzen kann. Die Endbenutzer können ihre Probleme mit Vibrationen korrigieren, wenn sie auf technisches Fachwissen zurückgreifen und sich für Hochleistungsprodukte entscheiden.

Und letztlich ist es entscheidend, Anpassungen vorzunehmen, um den Schleifprozess zu verbessern. Jede Schleifscheibe von verschiedenen Herstellern erbringt unterschiedliche Leistungen. Daher müssen Sie die Leistung überwachen und analysieren und mit technischen Experten zusammenarbeiten, um den Prozess kontinuierlich zu verbessern, anstatt sich nur nach den anfänglichen Parametern zu richten, die an der Maschine eingestellt wurden. Natürlich ist es auch entscheidend, alle Sicherheitsanforderungen einzuhalten und Produkte auszuwählen, welche die Anforderungen von EN 12413 und ANSI B7.1 mindestens erfüllen.

Optimierung des Walzenschleifens

Da das Walzenschleifen ein kritischer Prozess für vielen Industrien ist, spielt es eine große Rolle, die richtigen Lösungen zu wählen, die zu schnelleren Materialabtragsraten, einer längeren Lebensdauer der Schleifscheibe und weniger Scheibenwechseln beitragen. Suchen Sie nach Schleifscheiben, die für die Anforderungen an die Präzision und die Integrität der Walzenoberflächen beim Walzenschleifen entwickelt wurden. Dies kann Endbenutzern helfen, die Oberflächenqualität zu verbessern, die Produktionskosten zu senken und die Produktivität zu steigern.