O que é Trabalho a Frio - Métodos e Processos de Trabalho

Neste artigo, aprenderemos sobre trabalho a frio processos, Métodos, Diferença entre trabalho a quente e trabalho a frio, vantagens e desvantagens.

O que é trabalho a frio?

O trabalho a frio é o processo de formação de metal no qual a deformação do metal ocorre abaixo de sua temperatura de recristalização.

Formação a frio , também conhecido como trabalho a frio , é qualquer processo de usinagem em que o metal é moldado abaixo de sua temperatura de recristalização, que geralmente é à temperatura ambiente. Técnicas de trabalho a quente, como laminação a quente, forjamento, soldagem e assim por diante, são contrastadas com esses processos.

Esta é uma técnica que é comumente usada em metais não frágeis com pontos de fusão extremamente altos. Este método pode ser usado para fortalecer uma variedade de polímeros. As áreas de metal trabalhado a frio, por outro lado, são mais propensas à corrosão devido ao aumento da concentração de deslocamento.

O que é temperatura de recristalização?

A temperatura na qual novos grãos livres de tensão são formados em um metal é conhecida como temperatura de recristalização .

Efeito de trabalho a frio

O trabalho a frio é empregado principalmente como operação de acabamento, seguindo a moldagem do metal por trabalho a quente. Ele também controla as propriedades mecânicas do aço em grande medida. Aumenta a resistência à tração, a resistência ao escoamento e a dureza do aço, mas diminui sua ductilidade. O aumento da dureza resultante do trabalho a frio é descrito como encruamento.

Em geral, o trabalho a frio produz os seguintes efeitos:

1. As tensões internas são criadas e permanecem no metal, a menos que sejam removidas por tratamento térmico adequado.
2. É criada uma distorção da estrutura granular
3. A resistência e a dureza do metal aumentam, mas a ductilidade diminui.
4. É produzido um acabamento de superfície liso.
5. As dimensões precisas das peças podem ser mantidas.

Processos de trabalho a frio

Trabalho a frio é o processo de trabalhar a temperaturas inferiores à temperatura de recristalização ou à temperatura ambiente.

O estoque de metal é colocado atrás do par de dois rolos durante este processo.

O estoque de metal está à temperatura ambiente ou ligeiramente acima da temperatura ambiente, mas abaixo da temperatura de recristalização quando passa pelo rolo.

Como o estoque de metal é passado à temperatura ambiente, esse método geralmente requer uma alta força de compressão.

A estrutura do grão do metal muda e forma uma nova forma como resultado da alta força de compressão. O metal frágil é trabalhado a frio.

Métodos de processos de trabalho a frio

Os principais métodos de trabalho a frio são como segue :-

1. Laminação a frio
2. Forjamento a frio
3. Desenho a frio
4. Dobragem a frio
5. Fiação a frio
6. Extrusão a frio
7. Aperto a frio
8. Pening a frio
9. Dimensionamento, cunhagem, fresagem

1. Laminação a frio

Barras de todas as formas, varetas, chapas e tiras geralmente são finalizadas por laminação a frio . A folha é feita dos metais mais macios dessa maneira. Duas razões principais para a laminação a frio de metais são obter um acabamento superficial liso e brilhante e propriedades físicas aprimoradas. Se o objetivo é apenas dar um acabamento limpo e liso ao metal, apenas uma quantidade superficial de laminação será necessária.

Por outro lado, onde é desejável que a resistência à tração, rigidez e dureza sejam aumentadas substancialmente, e que a espessura da seção seja consideravelmente reduzida, então são necessárias pressões de rolo mais altas e amassamento mais profundo. A laminação a frio também melhora a usinabilidade, conferindo a propriedade de fragilidade, condição propícia a acabamentos suaves da ferramenta e cavacos bem quebrados.

Como etapa preliminar para a operação de laminação a frio, chapas, tiras etc. de aço laminado a quente são imersas em uma solução ácida para remover a incrustação e lavadas em água e depois secas. O aço limpo é passado repetidamente através de um conjunto de rolos produzindo assim uma ligeira redução em cada passagem até que a espessura necessária seja obtida.

2. Forjamento a frio

Forjamento a frio é o processo de deformar um material metálico à temperatura ambiente usando pressão extremamente alta. A bala é colocada em uma matriz e comprimida por uma prensa até que se encaixe na forma desejada. Dependendo da complexidade geométrica do componente, várias operações podem ser necessárias para deformar gradualmente o metal.

3. Desenho a frio

Desenho a frio As operações envolvem o forçamento de metal através de uma matriz por meio de uma força de tração aplicada ao lado de saída da matriz. A maioria das causadas pela força de compressão que surge da reação com a matriz. Normalmente o metal tem uma simetria circular, requisito absoluto.

Hastes, tubos e extrusões geralmente recebem uma operação de acabamento a frio para reduzir o tamanho, aumentar a resistência, melhorar o acabamento e fornecer melhor precisão.

4. Dobragem a frio

Dobrar é o processo pelo qual um comprimento reto é transformado em um comprimento curvo. É um dos processos de conformação mais utilizados para transformar chapas (ou chapas) em tambores, canais curvos etc.

Em toda flexão de metal, o metal tensionado além do limite elástico está em tração na parte externa e em compressão na parte interna da curva. O estiramento do metal na parte externa torna o estoque mais fino. Dobrar uma tira plana de metal geralmente é feito por laminação.

5. Fiação a Frio

Fiação a frio é a operação de moldar um metal muito fino pressionando-o contra uma forma enquanto ele está girando. O método é exatamente semelhante à fiação a quente, exceto pela condição do metal. Na fiação a frio o metal é trabalhado à temperatura ambiente.

O equipamento necessário para a fiação compreende um torno, ferramentas de conformação e um molde de metal ou madeira para se adequar à forma necessária. Um blank circular é cortado e posicionado contra o molde por um seguidor. Uma ferramenta de ponta redonda é usada e, enquanto o torno gira, a peça em bruto é forçada à forma do molde.

6. Extrusão a frio

O princípio da extrusão a frio é exatamente semelhante ao da extrusão a quente. Dos vários processos de extrusão, a extrusão por impacto é essencialmente um método de extrusão a frio.

6. Extrusão de impacto

Extrusão de impacto é limitado principalmente para fazer pequenas peças de metais mais dúcteis. O material de trabalho é colocado em posição em uma matriz cega e um punção de aríete com folga é forçado para dentro da matriz, fazendo com que o metal flua plasticamente ao redor do punção. O diâmetro externo do tubo é igual ao diâmetro da matriz, e a espessura é controlada pela folga entre o punção e a matriz. A força de extrusão é normalmente fornecida por uma prensa mecânica. Tubos de remédios e tubos de pasta de dente dobráveis ​​são feitos dessa maneira.

7. Espremer a frio

Aperto a frio é uma operação de compressão realizada a temperaturas bem abaixo do ponto de fusão para dar acabamento na superfície de uma peça de trabalho para melhorar a precisão dimensional e o acabamento da superfície.

A compressão é uma maneira rápida e amplamente utilizada de formar metais dúcteis. Dos diferentes processos de espremer, o cabeamento a frio e a estampagem rotativa são muito comuns.

Título frio:- O envernizamento a frio é um processo de forjamento a frio, utilizado principalmente para a fabricação de cavilhas, parafusos, rebites, pregos e similares.

Swaging rotativo :- A estampagem rotativa é o processo usado para reduzir a área da seção transversal de hastes e tubos. A estampagem é frequentemente aceita como uma operação de forjamento a frio, porque a conformação do metal ocorre sob os golpes de martelo das seções da matriz. A máquina de estampagem consiste principalmente de um fuso oco que transporta as seções da matriz e os rolos.

8. Peneiramento a Frio

Pening a Frio O método é empregado para estabelecer um estado superficial de tensão de compressão superficial, fazendo com que o interior do membro assuma uma tensão de tração oposta. Como a fadiga geralmente ocorre a partir de uma superfície carregada ciclicamente em tensão, a vida útil de tais membros é frequentemente estendida por shot peening. Este método às vezes é empregado para obter um efeito ornamental.

Shot peening é feito por jateamento ou arremesso de uma chuva de pequenos tiros em alta velocidade contra as peças de trabalho para causar pequenos recuos. A Figura 7.15 mostra a ação de shot peenig em um trabalho.

9. Dimensionamento, cunhagem e fresagem

Peças de ferro maleável, aço forjado, metais em pó, alumínio e outros metais não ferrosos dúcteis são comumente finalizados em espessura por espremer uma operação chamada dimensionamento. Uma matriz especial é necessária para quase todos os trabalhos, mas cada peça pode ser dimensionada em uma fração do tempo de usinagem. Assim, o dimensionamento é econômico sempre que aplicável em indústrias de alta produção.

Operações como dimensionamento têm sido chamadas de cunhagem, mas a cunhagem envolve mais verdadeiramente a impressão e o levantamento de imagens ou caracteres de um soco e morrer no metal. O metal é feito para fluir, e os desenhos em lados opostos de uma peça cunhada não estão necessariamente relacionados como no relevo. Dinheiro duro é provavelmente o produto mais conhecido de cunhagem.

Hobbing ou hub é um método de fabricação de moldes para as indústrias de plástico e fundição. Um punção chamado de fresa ou cubo é usinado a partir de aço ferramenta para a forma da cavidade, tratado termicamente para obter dureza e polido. Em seguida, é prensado em uma peça de aço macio para formar o molde. Uma vantagem primordial deste método é que uma fresa aplicada corretamente pode fazer várias cavidades em um molde ou em uma série de moldes. Dimensionamento, cunhagem, hobbling, etc., são ilustrados na Fig. 7.16

Diferença entre trabalho a quente e trabalho a frio

TRABALHO A QUENTE	TRABALHO A FRIO
1. A técnica de deformar plasticamente um metal acima de sua temperatura de recristalização é conhecida como trabalho a quente.	1. A técnica de reforço de um metal por deformação plástica em temperaturas abaixo da temperatura de recristalização é conhecida como trabalho a frio ou encruamento.
2. O trabalho a quente é feito em temperaturas mais altas que a temperatura de recristalização do metal.	2. O trabalho a frio é feito em temperaturas inferiores à temperatura de recristalização do metal.
3. Não há tensões internas ou residuais no metal quando ele é trabalhado a quente.	3. As tensões internas e residuais se desenvolvem no metal durante o trabalho a frio.
4. No trabalho a quente, o metal é deformado e recuperado ao mesmo tempo.	4. No trabalho a frio, não há recuperação significativa do metal.
5. O trabalho a quente pode ser usado para eliminar rachaduras ou poros.	5. O trabalho a frio faz com que as rachaduras proliferem e novas rachaduras surjam.
6. Após o trabalho a quente, a homogeneidade do metal é extremamente alta.	6. Após o trabalho a frio, a homogeneidade do metal é baixa.

Vantagens do Trabalho a Frio

• O procedimento de trabalho a frio resulta em um acabamento de superfície suave.
• Isso resulta em uma dimensão precisa das peças.
• Melhora a resistência e a dureza do metal enquanto diminui sua ductilidade.
• Como este procedimento é realizado sem o uso de calor, nenhum óxido é formado na superfície, resultando em uma superfície lisa.
• Esse método é usado principalmente para produção em massa.
• O defeito nesse processo é facilmente detectável e reparável.
• Como a resistência à tração, o ponto de escoamento e a ductilidade são aprimorados, a resistência à ferrugem é reduzida
• Evita a perda de metal devido à corrosão.
• Não há necessidade de aquecer o metal.
• Economiza dinheiro porque não requer aquecimento.
• O endurecimento por tensão ocorre.

Desvantagens do Trabalho a Frio

• O trabalho a frio requer uma superfície limpa e lisa.
• Metais frágeis não podem ser trabalhados a frio adequadamente.
• É preciso mais força para iniciar e terminar o trabalho.
• Requer maquinário mais potente.
• A quantidade máxima de deformação que pode ser dada é limitada pela capacidade da prensa e do martelo devido à maior resistência ao escoamento e baixa ductilidade.

Aplicações de trabalho a frio

1. O trabalho a frio é usado para fazer uma variedade de produtos em indústrias como grandes chapas planas, tubos de metal, cabeças de parafusos, juntas rebitadas e muito mais.

2. É usado em uma variedade de indústrias, incluindo aviação, ferro e aço, automóveis e assim por diante.

3. É mais comumente usado com metais dúcteis.

4. Este processo também é utilizado após o trabalho a quente de metais, pois proporciona um acabamento suave e resistência.

5. Vários produtos são produzidos através do uso de vários métodos de trabalho a frio, como cisalhamento, laminação a frio e extrusão a frio.

Qual ​​é a finalidade do trabalho a frio?

O trabalho a frio refere-se ao processo de fortalecimento do metal alterando sua forma sem o uso de calor. Sujeitar o metal a esse estresse mecânico causa uma mudança permanente na estrutura cristalina do metal, causando um aumento na resistência.

Isso fortalece os materiais através de um processo chamado endurecimento por tensão (ou endurecimento por trabalho). É quando um metal dúctil se torna mais duro e mais forte à medida que é deformado plasticamente. O custo deste reforço é uma redução na ductilidade.

Perguntas frequentes

Trabalho a frio de metal aumenta

1. Força de rendimento
2. Resistência à tração
3. Dureza
4. Todas as opções acima

Resposta certa é 4. Tudo o que precede

Explicação:- Encruamento é o que ocorre em processos de usinagem que induzem intencionalmente a deformação plástica para exigir uma mudança de forma. Esses processos são conhecidos como processos de trabalho a frio ou de conformação a frio. O trabalho a frio do metal aumenta a dureza, resistência ao escoamento e resistência à tração

O que o trabalho a frio aumenta

1. Ductilidade
2. Resistência ao impacto
3. Porcentagem de alongamento
4. Força de fadiga

Resposta certa é 4. Força de fadiga

Na maioria das vezes, a conformação a frio é feita à temperatura ambiente e os materiais usados ​​são Aços de baixo e médio carbono, aços de baixa liga, cobre e ligas leves, titânio e berílio.

O trabalho a frio de aço é definido como trabalho

1. Na sua temperatura de recristalização
2. Acima de sua temperatura de recristalização
3. Abaixo de sua temperatura de recristalização
4. A dois terços da temperatura de fusão do metal

Resposta:  Opção 3

Qual ​​das seguintes opções não é melhorada pelo trabalho a frio de metais?

1. Dureza
2. Resistência
3. Acabamento da superfície
4. Resistência à corrosão

Resposta: 4. Resistência à corrosão

O trabalho a frio de metal é realizado em

1. Abaixo da temperatura de recristalização
2. Abaixo da temperatura de recristalização
3. Temperatura de recristalização
4. Qualquer uma das opções acima

Resposta: 1. Abaixo da temperatura de recristalização

Formação de alta taxa de energia (HERF) Operações de Forjamento - Tipos, Métodos, Vantagens, MCQs