Cosa succede quando il metallo viene laminato a oltre 1000°C rispetto alla temperatura ambiente? La differenza tra laminazione a caldo e a freddo influisce sulla struttura, sulle proprietà e sugli usi dell'acciaio. Questo articolo analizza questi due processi, spiegandone i vantaggi, gli svantaggi e le applicazioni. Scoprite come ogni metodo influisce sulla qualità della superficie, sulle proprietà meccaniche e sulla formabilità dell'acciaio. La comprensione di queste differenze vi aiuterà a scegliere il tipo di acciaio laminato più adatto alle vostre esigenze specifiche. Immergetevi per saperne di più!
La laminazione a caldo e la laminazione a freddo sono entrambi procedimenti per la formazione di lastre o profili in acciaio e influenzano in modo significativo la struttura e le proprietà dell'acciaio.
Il metodo principale per la laminazione dell'acciaio è la laminazione a caldo, mentre la laminazione a freddo è generalmente utilizzata solo per produrre acciaio di piccole dimensioni e lamiere sottili che richiedono dimensioni precise.
In termini tecnici, i lingotti o le billette di acciaio sono difficili da deformare e da lavorare a temperatura ambiente e richiedono generalmente un riscaldamento tra i 1100 e i 1250°C per la laminazione. Questo processo di laminazione viene definito laminazione a caldo.
La temperatura di completamento della laminazione a caldo varia tipicamente da 800 a 900°C, dopodiché il materiale viene comunemente raffreddato in aria, rendendo la condizione di laminazione a caldo analoga alla normalizzazione.
La maggior parte dei materiali in acciaio viene laminata a caldo. metodo di laminazione. L'acciaio consegnato allo stato laminato a caldo, a causa delle alte temperature, sviluppa una pelle di ferro ossidato sulla superficie, che fornisce un certo grado di resistenza alla corrosione, adatto allo stoccaggio all'aperto.
Tuttavia, questo strato di ferro ossidato irruvidisce anche la superficie dell'acciaio laminato a caldo e provoca una significativa variabilità delle dimensioni.
Pertanto, per i materiali in acciaio che richiedono una superficie liscia, dimensioni precise e buone proprietà meccaniche, i semilavorati o i materiali finiti laminati a caldo vengono utilizzati come materie prime per la successiva produzione di laminazione a freddo.
Vantaggi:
La laminazione a caldo offre una formatura rapida, un'elevata produttività e non danneggia il rivestimento. Può creare una varietà di forme trasversali per soddisfare le esigenze delle diverse condizioni di utilizzo.
La laminazione a freddo può indurre una significativa deformazione plastica nei materiali d'acciaio, aumentando così il punto di snervamento dell'acciaio.
Svantaggi:
1. Nonostante il processo di formatura non sia stato sottoposto a compressione plastica a caldo, rimangono delle tensioni residue all'interno della sezione trasversale, che inevitabilmente influenzano le caratteristiche di instabilità generale e locale dell'acciaio.
2. I profilati in acciaio laminati a freddo sono tipicamente a sezione aperta, con conseguente bassa rigidità torsionale libera. Ciò può portare alla torsione in flessione e all'instabilità flesso-torsionale in compressione, con scarsa resistenza alla torsione.
3. Lo spessore delle pareti in acciaio formate a freddo è relativamente ridotto e non vi è alcun ispessimento agli angoli in cui le parti in lamiera sono unite, mostrando così una debole capacità di sopportare carichi concentrati localizzati.
La laminazione a caldo inizia con lo svolgimento, seguito da saldatura continuae entra ufficialmente nel processo di laminazione a freddo: Dopo il decapaggio, passa al laminatoio per la laminazione, producendo bobine laminate a freddo. I coils puliti e laminati a freddo entrano quindi nella fase di trattamento termico.
La laminazione a freddo si riferisce a un metodo di laminazione che manipola la forma dell'acciaio applicando una pressione con rulli a temperatura ambiente.
Nonostante l'aumento della temperatura dell'acciaio durante il processo, si parla ancora di laminazione a freddo.
In particolare, la laminazione a freddo prevede l'utilizzo di bobine di acciaio laminate a caldo come materie prime che, dopo un lavaggio acido per rimuovere le scaglie di ossido, vengono sottoposte a una lavorazione a pressione, ottenendo come prodotto finito bobine laminate a freddo.
Gli acciai laminati a freddo, come le lamiere zincate e colorate, sono generalmente sottoposti a ricotturache si traduce in una buona plasticità e in un buon tasso di allungamento.
Sono ampiamente utilizzati in settori come quello automobilistico, degli elettrodomestici e della ferramenta. La superficie delle lamiere laminate a freddo presenta un certo grado di levigatezza e una sensazione di lucentezza, dovuta principalmente al lavaggio acido.
Le lamiere laminate a caldo in genere non soddisfano la levigatezza superficiale richiesta, pertanto i nastri di acciaio laminati a caldo devono essere laminati a freddo.
Inoltre, lo spessore minimo dei nastri di acciaio laminati a caldo è tipicamente di 1,0 mm, mentre la laminazione a freddo può raggiungere 0,1 mm. La laminazione a caldo avviene al di sopra della temperatura di cristallizzazione, mentre la laminazione a freddo avviene al di sotto della temperatura di cristallizzazione.
I cambiamenti di forma dell'acciaio dovuti alla laminazione a freddo riguardano la deformazione continua a freddo. L'incrudimento a freddo che si verifica durante questo processo aumenta la resistenza dell'acciaio. forza e durezza del coil rigido laminato, mentre diminuiscono gli indici di tenacità e plasticità.
Dal punto di vista dell'uso finale, la laminazione a freddo peggiora le prestazioni di stampaggio, rendendo il prodotto adatto a parti che richiedono una semplice deformazione.
Vantaggi:
La laminazione a freddo può interrompere la struttura di fusione del lingotto d'acciaio, affinare i grani dell'acciaio ed eliminare i difetti strutturali microscopici, rendendo così la struttura dell'acciaio compatta e migliorandone le proprietà meccaniche. Questo miglioramento si osserva principalmente nella direzione di laminazione, rendendo l'acciaio in qualche misura anisotropo anziché isotropo. Bolle, cricche e allentamenti formatisi durante la colata possono essere saldati anche ad alta temperatura e pressione.
Svantaggi:
1. Dopo la laminazione a caldo, non metallico Le inclusioni (principalmente solfuri e ossidi, oltre a silicati) all'interno dell'acciaio vengono pressate in strati sottili, dando luogo a un fenomeno noto come delaminazione.
La delaminazione deteriora significativamente le proprietà di trazione dell'acciaio lungo la direzione dello spessore e può causare lacerazioni interlaminari durante il ritiro della saldatura. La deformazione locale indotta dal ritiro della saldatura raggiunge spesso diverse volte la deformazione di snervamento, molto più grande della deformazione causata dal carico.
2. Sollecitazione residua causata da un raffreddamento non uniforme. La sollecitazione residua è una sollecitazione bilanciata internamente in assenza di forze esterne. Tutti i tipi di profilati in acciaio laminati a caldo presentano questo tipo di sollecitazione residua, e più grande è la dimensione della sezione dell'acciaio in generale, maggiore è la sollecitazione residua.
Sebbene le tensioni residue siano autobilanciate, hanno comunque un certo impatto sulle prestazioni dei componenti in acciaio sottoposti a forze esterne. Ad esempio, può avere effetti negativi sulla deformazione, sulla stabilità e sulla resistenza alla fatica.
La distinzione principale tra laminazione a freddo e laminazione a caldo sta nella temperatura durante il processo di laminazione; "freddo" indica la temperatura ambiente, mentre "caldo" significa alta temperatura.
Dal punto di vista metallurgico, la demarcazione tra laminazione a freddo e laminazione a caldo dovrebbe basarsi sulla temperatura di ricristallizzazione.
In altre parole, la laminazione condotta al di sotto della temperatura di ricristallizzazione è considerata laminazione a freddo, mentre quella al di sopra di tale temperatura è considerata laminazione a caldo. La temperatura di ricristallizzazione per l'acciaio varia da 450 a 600°C.
Le differenze principali tra la laminazione a caldo e quella a freddo sono:
1. Aspetto e qualità della superficie:
Le lamiere laminate a freddo, essendo derivate da lamiere laminate a caldo sottoposte a processi di laminazione a freddo, sono spesso sottoposte a varie tecniche di finitura superficiale. Di conseguenza, presentano una qualità superficiale superiore (ad es. rugosità della superficie) rispetto alle lastre laminate a caldo.
Pertanto, se nelle fasi successive del prodotto è richiesta un'applicazione di vernice di alta qualità o rivestimenti simili, di solito si preferiscono le lamiere laminate a freddo.
Le lamiere laminate a caldo possono essere ulteriormente classificate in lavate con acido e non lavate con acido. Le lamiere lavate con acido, essendo state sottoposte a lavaggio acido, presentano un colore metallico regolare, ma la loro qualità superficiale non è elevata come quella delle lamiere laminate a freddo, poiché non sono laminate a freddo.
Le lastre non lavate con acido hanno spesso uno strato ossidato, che appare annerito o presenta uno strato di ossido di ferro(III) nero. In parole povere, appaiono come bruciate dal fuoco e spesso presentano ruggine se conservate in cattive condizioni.
2. Proprietà meccaniche:
In genere, nelle applicazioni ingegneristiche, le proprietà meccaniche delle lamiere laminate a caldo e di quelle laminate a freddo sono considerate identiche, nonostante le lamiere laminate a freddo subiscano un certo grado di indurimento durante il processo di laminazione a freddo. (Tuttavia, se sono necessari requisiti rigorosi in termini di proprietà meccaniche, è necessaria una considerazione specifica).
Le lastre laminate a freddo hanno in genere un valore leggermente superiore resistenza allo snervamento e durezza superficiale rispetto alle lamiere laminate a caldo, anche se i valori esatti dipendono dal grado di ricottura delle lamiere laminate a freddo. Indipendentemente dal processo di ricottura, la resistenza delle lamiere laminate a freddo supera quella delle lamiere laminate a caldo.
3. Formabilità:
Dato che le proprietà delle lamiere laminate a freddo e di quelle laminate a caldo sono in gran parte simili, la loro formabilità dipende principalmente dalle differenze di qualità superficiale.
Poiché le lamiere laminate a freddo hanno una migliore qualità superficiale, di solito forniscono risultati di formatura migliori rispetto alle lamiere laminate a caldo dello stesso materiale.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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