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In questo articolo parleremo di: – 1. Significato della lavorazione a freddo 2. Effetti della lavorazione a freddo 3. Limitazione.
Significato della lavorazione a freddo:
Il metallo viene lavorato a freddo se viene lavorato meccanicamente al di sotto della temperatura di ricristallizzazione del metallo. La maggior parte dei processi di lavorazione a freddo viene eseguita a temperatura ambiente. La lavorazione a caldo di solito si traduce nella raffinatezza della struttura del grano, mentre la lavorazione a freddo distorce semplicemente i grani e fa poco per ridurne le dimensioni.
Poiché la manipolazione di materiale riscaldato e l’uso di pozzi e forni a immersione sono evitati nella lavorazione a freddo, si traduce in una produzione più rapida. Nella lavorazione a freddo, la deformazione dei metalli è causata dal processo di slittamento dei piani. Anche la forza richiesta per la lavorazione a freddo è maggiore della forza richiesta per la lavorazione a caldo dei metalli, perché nella lavorazione a freddo i metalli non vengono deformati in modo permanente fino al superamento del limite elastico.
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Poiché non vi è ricristallizzazione dei grani, il recupero dei grani distorti non avviene e sulla successiva lavorazione a freddo si sperimenta una maggiore e maggiore resistenza all’azione della deformazione. Ciò si traduce in una maggiore resistenza e durezza del metallo, consentendo così l’uso di acciaio al carbonio normale al posto di costosi acciai legati. Questo metodo di indurimento è noto come indurimento da lavoro o indurimento da sforzo.
Per alcuni metalli che non rispondono al trattamento termico, questo è l’unico metodo disponibile per rafforzare il materiale, mentre in altri metalli è possibile lavorare ulteriormente solo dopo che è stato ricotto per rimuovere la durezza e le tensioni residue, altrimenti sarebbe necessaria una forza enorme per lavorare ulteriormente il metallo. Lo stampaggio a freddo comporta notevoli risparmi nei costi dei materiali perché tutto il materiale viene utilizzato nel componente finito. Non c’è produzione di trucioli come nel taglio dei metalli.
La lavorazione a freddo produce una finitura superficiale migliorata, una superficie priva di incrostazioni e luminosa e tolleranze dimensionali più strette. I processi di lavorazione a freddo sono generalmente utilizzati nella produzione di prodotti finali a causa della loro economia nella produzione delle forme desiderate. Inoltre è usato per produrre lo sforzo residuo in determinati metalli per avere vita migliore di affaticamento, per esempio, pallinando nel caso delle molle a balestra.
Una grande percentuale di acciaio laminato a caldo viene successivamente laminata a freddo in nastri o fogli da cui vengono fabbricate una moltitudine di parti pressate. La scala di acciaio laminato a caldo viene rimossa immergendola in acido solforico diluito (decapaggio).
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La maggior parte (90-95%) del lavoro meccanico di deformazione nella formatura del metallo viene convertita in calore e si traduce in aumento della temperatura. L’aumento della temperatura potrebbe essere dell’ordine di 75 ° C per l’alluminio, 280°C per l’acciaio e 570°C per il titanio. Può essere determinato dividendo il lavoro di deformazione plastica per unità di volume per il prodotto di densità e calore specifico del pezzo da lavorare e l’equivalente meccanico del calore (J).
Effetti della lavorazione a freddo:
Gli effetti della lavorazione a freddo sui metalli sono riassunti di seguito:
(i) La struttura del grano è distorta e la resistenza alla lavorazione continua ad aumentare a causa della distorsione del reticolo.
ii) Le tensioni residue sono stabilite nel metallo che rimane a meno che non siano rimosse dal trattamento termico successivo. Quando il riscaldamento è fatto sotto la temperatura di cristallizzazione, le tensioni residue sono rimosse senza cambiamento apprezzabile nelle proprietà fisiche della struttura del grano. Un ulteriore riscaldamento nella gamma di ricristallizzazione elimina l’effetto della lavorazione a freddo e ripristina il metallo alle sue condizioni originali.
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(iii) Risultati di lavorazione a freddo in perdita di duttilità e aumento di resistenza e durezza del metallo.
(iv) La finitura superficiale è migliorata e le tolleranze strette possono essere mantenute.
(v) La temperatura di ricristallizzazione dell’acciaio viene aumentata.
Limitazioni della lavorazione a freddo:
(i) Solo componenti di piccole dimensioni possono essere facilmente lavorati a freddo poiché sono necessarie forze maggiori per sezioni di grandi dimensioni. Le sezioni di diametro superiore a 25 mm sono raramente arrotolate. A causa delle grandi forze di deformazione, sono necessarie attrezzature di capitale pesanti e costose.
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(ii) La struttura del grano non è raffinata e le tensioni residue hanno effetti dannosi su alcune proprietà dei metalli.
(iii) Molti dei metalli con minore duttilità, ad esempio acciaio al carbonio e alcuni acciai legati, non possono essere lavorati a freddo a temperatura ambiente. Si limita quindi ai metalli duttili e la gamma di forme prodotte non è così ampia come si può ottenere con la lavorazione.
(iv) I costi degli utensili sono elevati e come tale viene utilizzato quando sono necessarie grandi quantità di componenti simili.
I metalli che possono essere opportunamente lavorati a freddo sotto forma di fogli o altre forme sono riportati di seguito:
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(i) Acciaio dolce a basso tenore di carbonio.
ii) Rame e sue leghe, compresi ottone e bronzo.
iii) Bronzo di alluminio avente alluminio inferiore al 7%.
(iv) Ottoni di nichel.
(v) Monel metallo.
(vi) Acciaio inossidabile.
(vii) Duralluminio e varie altre leghe di alluminio.
Effetto dell’attrito:
(a) L’attrito aumenta il carico di lavoro e quindi è necessaria più forza ed energia nella modellatura e nella formazione del materiale.
(b) Provoca una rapida usura di stampi, rotoli e altri strumenti di lavoro.
(c) Si traduce in una modifica del modello di deformazione del metallo perché la forza di attrito sovrapposta alla forza di deformazione cambia la direzione della direzione di sollecitazione principale che è il fattore decisivo per determinare l’orientamento dei piani atomici lungo i quali si verifica lo slittamento.
(d) Poiché la forza di attrito si verifica solo in superficie e non in tutto lo spessore del metallo, introduce una disomogeneità microscopica con conseguente micro crepe sulla superficie e prodotti più deboli con minore resistenza alla fatica.
(e) Si traduce in scarsa finitura superficiale e costruire bordi.