Как холодная обработка укрепляет металл

Теренс Белл — бывший писатель, который более 10 лет занимается производством редкоземельных элементов и металлов.

В большинстве случаев металл отливается или выковывается в желаемую форму после того, как он становится ковким за счет применения тепла. Холодная обработка относится к процессу упрочнения металла путем изменения его формы без использования тепла. Воздействие на металл этого механического напряжения вызывает необратимое изменение кристаллической структуры металла, что приводит к увеличению прочности.

Металл прокатывается между двумя роликами или протягивается (проталкивается или вытягивается) через отверстия меньшего размера. По мере сжатия металла размер зерна может уменьшаться, увеличивая прочность (в пределах допусков на размер зерна). Металл также можно резать, чтобы придать ему желаемую форму.

Как холодная обработка укрепляет металл

Процесс получил свое название, потому что он проводится при температурах ниже точки рекристаллизации металла. Механическое напряжение используется вместо тепла, чтобы повлиять на изменение. Наиболее распространенными областями применения этого процесса являются сталь, алюминий и медь.

Когда эти металлы подвергаются холодной обработке, постоянные дефекты изменяют их кристаллический состав. Эти дефекты снижают способность кристаллов двигаться внутри структуры металла, и металл становится более устойчивым к дальнейшей деформации.

Полученное металлическое изделие имеет повышенную прочность на растяжение и твердость, но меньшую пластичность (способность изменять форму без потери прочности и разрушения). Холодная прокатка и холодное волочение стали также улучшают качество поверхности.

Виды холодной обработки

Основные методы холодной обработки можно разделить на выдавливание или прокатку, гибку, резку и волочение. См. таблицу ниже для краткого изложения различных методов холодной обработки металла.

сжатие

Изгиб

Стрижка

Рисунок

Чертеж проволоки и труб

Высокоэнергетическое формирование скорости

Наиболее распространенные методы упрочнения

Как производители решают, какой из них использовать, имея так много вариантов упрочнения? Это зависит от того, для каких целей будет использоваться металл. Три наиболее распространенных типа упрочнения — это холодная прокатка, гибка и волочение.

Холодная прокатка является наиболее распространенным методом упрочнения. При этом металл пропускают через пары роликов, чтобы уменьшить его толщину или сделать толщину однородной. По мере его движения через ролики и сжатия зерна металла деформируются. Примеры холоднокатаных изделий включают стальные листы, полосы, прутки и стержни.

Гибка листового металла — это еще один процесс холодной обработки, который включает деформацию металла по рабочей оси, что приводит к изменению геометрии металла. В этом методе форма меняется, но объем металла остается постоянным.

Примером этого процесса гибки является простое изгибание стальных или алюминиевых деталей для достижения желаемой кривизны. Многие детали автомобилей, например, должны быть согнуты, чтобы соответствовать заводским размерам.

Волочение по существу включает в себя протягивание металла через маленькое отверстие или матрицу. Это уменьшает диаметр металлического стержня или проволоки при одновременном увеличении длины изделия. Необработанный металл проталкивается в пресс-форму под действием силы сжатия, чтобы обеспечить рекристаллизацию при изменении формы металла. Продукты, изготовленные с помощью этого процесса, включают стальные стержни и алюминиевые стержни.