Qu'est-ce que le travail à froid - Méthodes et processus de travail

Dans cet article, nous allons en savoir plus sur le travail à froid procédés, méthodes, différence entre travail à chaud et travail à froid, avantages et inconvénients.

Qu'est-ce que le travail à froid ?

Le travail à froid est le processus de formage des métaux dans lequel la déformation du métal se produit en dessous de sa température de recristallisation.

Formage à froid , également connu sous le nom de travail à froid , est tout processus de travail des métaux dans lequel le métal est façonné en dessous de sa température de recristallisation, qui est généralement à température ambiante. Les techniques de travail à chaud telles que le laminage à chaud, le forgeage, le soudage, etc. s'opposent à ces procédés.

Il s'agit d'une technique couramment utilisée dans les métaux non cassants avec des points de fusion extrêmement élevés. Cette méthode peut être utilisée pour renforcer une variété de polymères. Les zones métalliques travaillées à froid, en revanche, sont plus sujettes à la corrosion en raison de la concentration accrue de dislocations.

Qu'est-ce que la température de recristallisation ?

La température à laquelle de nouveaux grains sans contrainte se forment dans un métal est appelée température de recristallisation .

Effet de travail à froid

L'écrouissage est principalement utilisé comme opération de finition, après la mise en forme du métal par travail à chaud. Il contrôle également les propriétés mécaniques de l'acier dans une large mesure. Il augmente la résistance à la traction, la limite d'élasticité et la dureté de l'acier, mais diminue sa ductilité. L'augmentation de dureté résultant de l'écrouissage est qualifiée d'écrouissage.

En général, l'écrouissage produit les effets suivants :

1. Les contraintes internes sont créées et restent dans le métal à moins qu'elles ne soient supprimées par un traitement thermique approprié.
2. Une distorsion de la structure du grain est créée
3. La résistance et la dureté du métal sont augmentées mais la ductilité est diminuée.
4. Une finition de surface lisse est produite.
5. Les dimensions précises des pièces peuvent être maintenues.

Processus de travail à froid

Travail à froid est le processus de travail à des températures inférieures à la température de recristallisation ou à température ambiante.

Le stock de métal est placé derrière la paire de deux rouleaux au cours de ce processus.

Le stock de métal est à température ambiante ou légèrement au-dessus de la température ambiante mais en dessous de la température de recristallisation lorsqu'il passe à travers le rouleau.

Du fait que la pâte de métal est passée à température ambiante, cette méthode nécessite généralement une force de compression élevée.

La structure du grain du métal change et prend une nouvelle forme en raison de la force de compression élevée. Le métal fragile est travaillé à froid.

Méthodes de travail à froid

Les principales méthodes de travail à froid sont les suivants :-

1. Laminage à froid
2. Forgeage à froid
3. Étirage à froid
4. Cintrage à froid
5. Essorage à froid
6. Extrusion à froid
7. Pression à froid
8. Grenaillage à froid
9. Dimensionnement, frappe, taillage

1. Laminage à froid

Les barres de toutes formes, tiges, feuilles et bandes sont généralement finies par laminage à froid . Le papier d'aluminium est fabriqué à partir des métaux les plus mous de cette manière. Deux raisons principales pour le laminage à froid des métaux sont d'obtenir une finition de surface lisse et brillante et des propriétés physiques améliorées. Si le but est seulement de donner une finition propre et lisse au métal, seule une quantité superficielle de laminage sera nécessaire.

D'autre part, lorsqu'il est souhaitable que la résistance à la traction, la rigidité et la dureté soient sensiblement augmentées, et que l'épaisseur de la section soit notablement réduite, alors des pressions de laminage plus élevées et un malaxage plus profond sont nécessaires. Le laminage à froid améliore également l'usinabilité en conférant la propriété de fragilité, condition propice à des finitions d'outils lisses et à des copeaux bien cassés.

Comme étape préliminaire à l'opération de laminage à froid, des tôles, bandes, etc. d'acier laminé à chaud sont immergées dans une solution acide pour éliminer le tartre et lavées à l'eau puis séchées. L'acier nettoyé est passé à plusieurs reprises à travers un ensemble de rouleaux, produisant ainsi une légère réduction à chaque passage jusqu'à ce que l'épaisseur requise soit obtenue.

2. Forgeage à froid

Forgeage à froid est le processus de déformation d'un matériau métallique à température ambiante en utilisant une pression extrêmement élevée. Le lingot est placé dans une matrice et comprimé par une presse jusqu'à ce qu'il s'adapte à la forme souhaitée. Selon la complexité géométrique du composant, plusieurs opérations peuvent être nécessaires pour déformer progressivement le métal.

3. Étirage à froid

Étirage à froid les opérations impliquent le forçage du métal à travers une matrice au moyen d'une force de traction appliquée sur le côté sortie de la matrice. La plupart sont causées par la force de compression qui résulte de la réaction avec la matrice. Généralement le métal a une symétrie circulaire, exigence absolue.

Les tiges, les tubes et les extrusions subissent souvent une opération de finition à froid pour réduire la taille, augmenter la résistance, améliorer la finition et fournir une meilleure précision.

4. Pliage à froid

Pliage est le processus par lequel une longueur droite est transformée en une longueur courbe. C'est l'un des processus de formage les plus largement utilisés pour transformer des plaques (ou feuilles) en tambours, canaux incurvés, etc.

Dans toute flexion métallique, le métal sollicité au-delà de la limite élastique est en traction à l'extérieur et en compression à l'intérieur du pli. L'étirement du métal à l'extérieur rend le matériau plus fin. Le pliage d'une bande plate de métal est généralement effectué par profilage.

5. Filage à froid

Essorage à froid est l'opération consistant à façonner un métal très fin en le pressant contre une forme pendant qu'il tourne. La méthode est exactement similaire au filage à chaud, à l'exception de l'état du métal. Dans la filature à froid, le métal est travaillé à température ambiante.

L'équipement requis pour le filage comprend un tour, des outils de formage et un moule en métal ou en bois adapté à la forme requise. Un flan circulaire est découpé et positionné contre le gabarit par un suiveur. Un outil à bout rond est utilisé et pendant que le tour tourne, l'ébauche est forcée à la forme de l'ancien.

6. Extrusion à froid

Le principe de l'extrusion à froid est exactement similaire à celle de l'extrusion à chaud. Parmi les différents procédés d'extrusion, l'extrusion par impact est essentiellement une méthode d'extrusion à froid.

6. Extrusion par impact

Extrusion par impact se limite principalement à la fabrication de petites pièces à partir de métaux plus ductiles. Le matériau de travail est placé en position dans une matrice aveugle et un poinçon avec dégagement est forcé dans la matrice, provoquant un écoulement plastique du métal autour du poinçon. Le diamètre extérieur du tube est le même que le diamètre de la matrice et l'épaisseur est contrôlée par le jeu entre le poinçon et la matrice. La force d'extrusion est généralement fournie par une presse mécanique. Les tubes de médicaments pliables et les tubes de dentifrice sont fabriqués de cette manière.

7. Pressage à froid

Pression à froid est une opération de pressage effectuée à des températures bien inférieures au point de fusion pour finir la surface d'une pièce afin d'améliorer la précision dimensionnelle et la finition de surface.

Le pressage est un moyen rapide et largement utilisé de former des métaux ductiles. Parmi les différents processus de pressage, la frappe à froid et l'emboutissage rotatif sont très courants.

Frapper à froid :- La frappe à froid est un procédé de forgeage à froid, utilisé principalement pour la fabrication de boulons, vis, rivets, clous et articles similaires.

Estampage rotatif :- L'emboutissage rotatif est le processus utilisé pour réduire la section transversale des tiges et des tubes. L'emboutissage est souvent accepté comme une opération de forgeage à froid, car le formage du métal a lieu sous les coups de martelage des sections de matrice. La machine à sertir se compose principalement d'une broche creuse qui porte les sections de matrice et les rouleaux.

8. Grenaillage à froid

Grenaillage à froid méthode est employée pour établir un état superficiel de contrainte de compression de surface, amenant l'intérieur de l'élément à assumer une contrainte de traction opposée. Étant donné que la fatigue se produit généralement à partir d'une surface cycliquement chargée en tension, la durée de vie utile de ces éléments est fréquemment prolongée par le grenaillage. Cette méthode est parfois employée pour obtenir un effet ornemental.

Le grenaillage est effectué en sablant ou en lançant une pluie de petites grenailles à grande vitesse contre les pièces pour provoquer de légères indentations. La figure 7.15 montre l'action de grenaillage sur une tâche.

9. Dimensionnement, frappe et taillage

Les pièces en fonte malléable, en acier forgé, en poudre de métal, en aluminium et autres métaux non ferreux ductiles sont généralement finies à l'épaisseur en serrant une opération appelée dimensionnement. Une matrice spéciale est nécessaire pour presque tous les travaux, mais chaque pièce peut être dimensionnée en une fraction du temps d'usinage. Ainsi, le dimensionnement est économique partout où cela est applicable dans les industries à forte production.

Des opérations telles que le dimensionnement ont été appelées frappe, mais la frappe implique plus véritablement l'impression et l'élévation d'images ou de caractères à partir d'un poinçon et d'une matrice dans le métal. Le métal est fait couler, et les dessins sur les côtés opposés d'une pièce frappée ne sont pas nécessairement liés comme dans le gaufrage. L'argent dur est probablement le produit le plus connu de la frappe.

Taillage ou concentration est une méthode de fabrication de moules pour les industries du plastique et du moulage sous pression. Un poinçon appelé plaque de cuisson ou moyeu est usiné à partir d'acier à outils à la forme de la cavité, traité thermiquement pour la dureté et poli. Il est ensuite pressé dans une ébauche d'acier doux pour former le moule. Un avantage principal de cette méthode est qu'une table de cuisson correctement appliquée peut créer un certain nombre de cavités dans un moule ou dans une série de moules. Le calibrage, la frappe, le boitillage, etc. sont illustrés à la Fig. 7.16

Différence entre le travail à chaud et le travail à froid