Laminação a frio e laminação a quente

A laminação a quente é um processo de processamento de metal que ocorre acima da temperatura de recristalização do material. Os grãos recristalizam após serem deformados durante o processamento, o que mantém uma microestrutura equiaxial e evita o endurecimento do metal por trabalho a frio. Os materiais iniciais são geralmente grandes peças de metal, como peças fundidas semiacabadas, placas, tarugos e tarugos. Se o produto vier de lingotamento contínuo, geralmente o produto é alimentado diretamente no laminador na temperatura apropriada. Para escalas de produção menores, as matérias-primas começam em temperatura ambiente e devem ser aquecidas. Peças maiores são aquecidas em um forno de imersão movido a óleo, gás ou gás natural, enquanto peças menores são aquecidas em um forno elétrico de indução. Quando a matéria-prima é aquecida no forno, sua temperatura deve ser monitorada para garantir que a temperatura do material esteja acima da temperatura de recristalização do material metálico. Para garantir um certo fator de segurança, a temperatura de aquecimento da matéria-prima deve estar acima da temperatura de recristalização; este valor de temperatura é geralmente 50 graus a 100 graus mais alto que a temperatura de recristalização.

Metais laminados a quente geralmente apresentam pouca direcionalidade em suas propriedades mecânicas e tensões residuais causadas por deformação. No entanto, em alguns casos, inclusões não metálicas podem conferir alguma direcionalidade, e peças de trabalho com menos de 20 mm de espessura geralmente apresentam alguma direcionalidade. Além disso, o resfriamento não uniforme pode induzir grandes tensões residuais, que ocorrem frequentemente em formas com seções transversais não uniformes, como vigas I. Há incrustações de óxido na superfície dos produtos laminados, que é um óxido formado em alta temperatura. A incrustação geralmente é removida por decapagem ou processos de limpeza de superfície. As tolerâncias dimensionais no produto laminado final são normalmente de 2 a 5% das dimensões totais.

Parece que o aço-carbono laminado a quente tem uma gama mais ampla de teor de carbono do que o aço laminado a frio, tornando mais difícil para os ferreiros controlar a qualidade do produto acabado. Também para metais similares, o custo dos produtos laminados a quente é geralmente inferior ao dos produtos laminados a frio.

A laminação a quente é utilizada principalmente para produzir peças de chapa metálica ou produtos com perfis simples, como trilhos. Outros usos típicos para metal laminado a quente incluem estruturas de caminhões, rodas automotivas, canos e tubulações, aquecedores de água, equipamentos agrícolas, correias, peças estampadas, carcaças de compressores, componentes de material rodante, aros de rodas, estruturas metálicas arquitetônicas, vagões ferroviários, portas, prateleiras, CDs, guarda-corpos, discos de embreagem de carro.

projeto rolante

Os laminadores são geralmente divididos em desbaste, processamento intermediário e acabamento. No processo de laminação de formas, o diâmetro da peça bruta inicial (redonda ou quadrada), geralmente entre 100-140 mm, é continuamente laminado e deformado, resultando em um produto acabado com menor tamanho de seção transversal e geometria. A partir de um determinado branco, diferentes sequências podem ser adotadas para produzir diferentes produtos finais. No entanto, como cada laminador é muito caro (até 2 milhões de euros), um requisito típico é uma quantidade contratual ou passe de laminação. Algumas soluções foram obtidas, incluindo conhecimento empírico, uso de simulações de modelos digitais e tecnologia de inteligência artificial. Lambiase et al usaram um modelo de elementos finitos (FE) para prever a forma final de uma tira rolante passando por um rolo plano redondo. Uma das principais questões no projeto de um laminador é reduzir o número de rolos; uma solução possível para atender a esse requisito é dividir o passe, reduzindo a taxa de redução do perfil de cada passe aumentando o número de rolos. Outra solução para reduzir o número de passagens de ferramentas em um laminador é a utilização de um sistema automatizado de rolos proposto por Lambiase e Langella. Posteriormente, a Lambiase desenvolveu ainda um sistema de automação baseado em inteligência artificial, especificamente um sistema integrado, incluindo um motor de inferência baseado em algoritmos genéticos, uma base de dados de conhecimento baseada em redes neurais artificiais, treinada usando um modelo paramétrico de elementos finitos, e a otimização e automação de o laminador. projeto.

A laminação a frio é realizada abaixo da temperatura de recristalização do metal (geralmente à temperatura ambiente). A laminação a frio pode aumentar a resistência do material em até 20% por meio do endurecimento por deformação. Também melhora o acabamento superficial e mantém tolerâncias mais rígidas. Normalmente, os produtos laminados a frio incluem folhas, tiras, barras e vergalhões; esses produtos são normalmente menores do que seus equivalentes laminados a quente. Devido ao pequeno tamanho da peça e sua maior resistência, em comparação à laminação a quente, é necessário utilizar um moinho de rolos cluster ou superior a quatro rolos de altura. Na laminação a frio, a espessura da peça bruta é menos reduzida na laminação de rolo único do que na laminação a quente. Chapas e tiras laminadas a frio estão disponíveis em uma variedade de condições: totalmente duras, semiduras, um quarto de dureza e aparência laminada. A laminação totalmente dura reduz a espessura em 50%, enquanto outras durezas reduzem a espessura em menos. O recozimento do aço laminado a frio pode aumentar a ductilidade. A laminação a frio de passagem superficial pode produzir uma redução mínima de espessura de: 0,5-1%. É usado para produzir superfícies lisas, espessura uniforme e reduzir fenômenos de limite de escoamento (evitando a formação de bandas Luders durante o processamento subsequente). Bloqueia deslocamentos na superfície, reduzindo assim a possibilidade de formação de bandas de Lüders. Para evitar a formação de bandas de Lüders, a densidade de discordâncias não fixadas deve ser aumentada na matriz de ferrita. Também é usado para quebrar branqueadores em aço galvanizado. A laminação a frio skin pass é frequentemente usada após a laminação a frio porque o produto acabado precisa ter boa ductilidade. Outras formas podem ser laminadas a frio se a seção transversal for relativamente uniforme e as dimensões transversais forem relativamente pequenas. Os perfis laminados a frio requerem uma série de operações de conformação, geralmente ao longo de linhas de dimensão, linhas de separação, desbaste, semi-desbaste e acabamento. Aço mais liso e consistente com menor teor de carbono é mais fácil de trabalhar, mas também custa mais em matéria-prima se manuseado por um ferreiro. Os usos típicos de aço laminado a frio incluem móveis de metal, mesas de escritório, arquivos, mesas, cadeiras, escapamentos de motocicletas, gabinetes e hardware de computador, eletrodomésticos e componentes, prateleiras, luminárias, dobradiças, tubos de óleo, tambores de aço, cortadores de grama, armários eletrônicos, aquecedores de água, recipientes de metal, pás de ventiladores, frigideiras, kits de montagem em parede e teto e diversos produtos relacionados à construção.