O que acontece quando o metal é laminado a mais de 1000°C em comparação com a temperatura ambiente? A diferença entre a laminagem a quente e a laminagem a frio tem impacto na estrutura, nas propriedades e nas utilizações do aço. Este artigo analisa estes dois processos, explicando as suas vantagens, desvantagens e aplicações. Descubra como cada método afecta a qualidade da superfície do aço, as propriedades mecânicas e a formabilidade. Compreender estas diferenças ajudá-lo-á a escolher o tipo certo de aço laminado para as suas necessidades específicas. Mergulhe para saber mais!
A laminagem a quente e a laminagem a frio são ambos procedimentos para formar chapas ou perfis de aço e afectam significativamente a estrutura e as propriedades do aço.
O principal método de laminagem do aço é a laminagem a quente, enquanto a laminagem a frio é geralmente utilizada apenas para a produção de aço de pequenas dimensões e de chapas finas que exigem dimensões precisas.
Em termos técnicos, os lingotes ou biletes de aço são difíceis de deformar e processar à temperatura ambiente, exigindo geralmente um aquecimento entre 1100 e 1250°C para a laminagem. Este processo de laminagem é designado por laminagem a quente.
A temperatura de conclusão da laminagem a quente varia normalmente entre 800 e 900°C, após o que o material é normalmente arrefecido ao ar, tornando a condição de laminagem a quente análoga à normalização.
A maioria dos materiais de aço é laminada a quente método de laminação. O aço fornecido em estado laminado a quente, devido às altas temperaturas, desenvolve uma pele de ferro oxidado na superfície, proporcionando um certo grau de resistência à corrosão, adequado para armazenamento no exterior.
No entanto, este revestimento de ferro oxidado também torna a superfície do aço laminado a quente mais áspera e causa uma variabilidade de tamanho significativa.
Por conseguinte, para os materiais de aço que requerem uma superfície lisa, dimensões precisas e boas propriedades mecânicas, os materiais semi-acabados ou acabados laminados a quente são utilizados como matérias-primas para a produção posterior por laminagem a frio.
Vantagens:
A laminagem a quente permite uma moldagem rápida, um elevado rendimento e não danifica o revestimento. Pode criar uma variedade de formas de secção transversal para satisfazer as necessidades de diferentes condições de utilização.
A laminagem a frio pode induzir uma deformação plástica significativa nos materiais de aço, aumentando assim o ponto de escoamento do aço.
Desvantagens:
1. Apesar de não sofrer compressão plástica a quente no processo de enformação, permanecem tensões residuais na secção transversal, afectando inevitavelmente as características globais e locais de encurvadura do aço.
2. Os perfis de aço laminados a frio têm normalmente secções transversais abertas, o que resulta numa baixa rigidez à torção livre. Isto pode levar à torção sob flexão e à encurvadura por flexão-torção sob compressão, apresentando uma fraca resistência à torção.
3. A espessura das paredes de aço enformado a frio é relativamente pequena e não há espessamento nos cantos onde as peças de chapa são unidas, revelando assim uma fraca capacidade para suportar cargas concentradas localizadas.
A laminagem a quente começa com o desenrolamento, seguido de soldadura contínuaO produto é laminado a frio, entrando oficialmente no processo de laminagem a frio: Após a decapagem, entra no trem de laminagem, produzindo bobinas laminadas a frio. As bobinas laminadas limpas e duras entram então na fase de tratamento térmico.
A laminagem a frio refere-se a um método de laminagem que manipula a forma do aço através da aplicação de pressão com rolos à temperatura ambiente.
Apesar do aumento da temperatura do aço durante o processo, este continua a ser designado por laminagem a frio.
Mais especificamente, a laminagem a frio envolve a utilização de bobinas de aço laminadas a quente como matéria-prima, as quais, após lavagem com ácido para remover a incrustação de óxido, são submetidas a um processamento sob pressão, resultando em bobinas laminadas duras como produto final.
Os aços laminados a frio, tais como as chapas galvanizadas e as chapas com revestimento de cor, são geralmente submetidos a recozimentoo que resulta em boas taxas de plasticidade e alongamento.
São amplamente utilizadas em sectores como o automóvel, os electrodomésticos e as ferragens. A superfície das chapas laminadas a frio tem um certo grau de suavidade e é bastante brilhante, principalmente devido à lavagem com ácido.
As chapas laminadas a quente geralmente não atingem a lisura superficial necessária, pelo que as bandas de aço laminadas a quente têm de ser laminadas a frio.
Além disso, a espessura mínima das tiras de aço laminadas a quente é tipicamente de 1,0 mm, enquanto a laminagem a frio pode atingir 0,1 mm. A laminagem a quente é efectuada acima da temperatura de cristalização, enquanto a laminagem a frio ocorre abaixo da temperatura de cristalização.
As alterações de forma no aço devido à laminagem a frio dizem respeito à deformação contínua a frio. O endurecimento a frio que ocorre durante este processo aumenta a resistência e dureza da bobina dura laminada, diminuindo simultaneamente os seus índices de tenacidade e plasticidade.
Do ponto de vista da utilização final, a laminagem a frio deteriora o desempenho da estampagem, tornando o produto adequado para peças que requerem uma deformação simples.
Vantagens:
A laminagem a frio pode perturbar a estrutura de fundição do lingote de aço, refinar os grãos do aço e eliminar defeitos estruturais microscópicos, tornando assim a estrutura do aço compacta e melhorando as suas propriedades mecânicas. Esta melhoria é observada principalmente na direção da laminagem, tornando o aço, em certa medida, anisotrópico em vez de isotrópico. As bolhas, fissuras e folgas formadas durante a fundição também podem ser soldadas a alta temperatura e pressão.
Desvantagens:
1. Após a laminagem a quente, não metálico As inclusões (principalmente sulfuretos e óxidos, bem como silicatos) no interior do aço são pressionadas em camadas finas, dando origem a um fenómeno conhecido como delaminação.
A delaminação deteriora significativamente as propriedades de tração do aço ao longo da direção da espessura e pode causar rutura inter-laminar durante a retração da soldadura. A deformação local induzida pela retração da soldadura atinge frequentemente várias vezes a deformação do ponto de escoamento, muito maior do que a deformação causada pela carga.
2. Tensão residual causada por um arrefecimento desigual. A tensão residual é uma tensão equilibrada internamente na ausência de forças externas. Todos os tipos de secções de aço laminadas a quente têm este tipo de tensão residual e, quanto maior for a dimensão da secção do aço geral, maior será a tensão residual.
Embora a tensão residual seja auto-equilibrada, continua a ter um certo impacto no desempenho dos componentes de aço sob forças externas. Por exemplo, pode ter efeitos adversos na deformação, estabilidade e resistência à fadiga.
A principal distinção entre a laminagem a frio e a laminagem a quente reside na temperatura durante o processo de laminagem; "frio" indica a temperatura ambiente, enquanto "quente" significa temperatura elevada.
Do ponto de vista metalúrgico, a demarcação entre laminagem a frio e laminagem a quente deve basear-se na temperatura de recristalização.
Ou seja, a laminação efectuada abaixo da temperatura de recristalização é considerada laminação a frio, e a laminação acima desta temperatura é considerada laminação a quente. A temperatura de recristalização do aço varia de 450 a 600°C.
As principais diferenças entre a laminagem a quente e a laminagem a frio são:
1. Aspeto e qualidade da superfície:
As chapas laminadas a frio, sendo derivadas de chapas laminadas a quente sujeitas a processos de laminagem a frio, são frequentemente submetidas a várias técnicas de acabamento de superfície. Como resultado, têm uma qualidade de superfície superior (por exemplo, reduzida rugosidade da superfície) em comparação com as chapas laminadas a quente.
Por conseguinte, se for necessária uma aplicação de tinta de alta qualidade ou revestimentos semelhantes nas fases subsequentes do produto, as chapas laminadas a frio são geralmente preferidas.
As chapas laminadas a quente podem ainda ser classificadas em chapas lavadas com ácido e chapas não lavadas com ácido. As chapas lavadas com ácido, que foram submetidas a uma lavagem com ácido, apresentam uma cor metálica regular, mas a sua qualidade de superfície não é tão elevada como a das chapas laminadas a frio, uma vez que não são laminadas a frio.
As chapas não lavadas com ácido apresentam frequentemente uma camada oxidada, com um aspeto enegrecido ou com uma camada de óxido de ferro (III) negro. Em termos leigos, parecem queimadas pelo fogo e apresentam frequentemente ferrugem se forem armazenadas em más condições.
2. Propriedades mecânicas:
Em geral, nas aplicações de engenharia, as propriedades mecânicas das chapas laminadas a quente e das chapas laminadas a frio são consideradas idênticas, apesar de as chapas laminadas a frio sofrerem um certo grau de endurecimento por trabalho durante o processo de laminagem a frio. (No entanto, se forem necessários requisitos rigorosos em termos de propriedades mecânicas, é necessário ter em conta determinados aspectos).
As chapas laminadas a frio têm normalmente limite de elasticidade e a dureza superficial do que as chapas laminadas a quente, embora os valores exactos dependam do grau de recozimento das chapas laminadas a frio. Independentemente do processo de recozimento, a resistência das chapas laminadas a frio é superior à das chapas laminadas a quente.
3. Formabilidade:
Dado que as propriedades das chapas laminadas a frio e das chapas laminadas a quente são muito semelhantes, a sua conformabilidade depende essencialmente das diferenças de qualidade da superfície.
Uma vez que as chapas laminadas a frio têm uma melhor qualidade de superfície, proporcionam normalmente melhores resultados de enformação do que as chapas laminadas a quente do mesmo material.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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