Treball dels metalls

El treball dels metalls o metal·listeria inclou tots els processos necessaris que transformen els productes metal·lúrgics acabats (en brut o semielaborats) en peces acabades directament útils en forma aïllada o com a part d'un conjunt.

Així com la metal·lúrgia permet obtenir metalls i aliatges d'una determinada puresa a partir dels minerals en estat natural, l'elaboració dels productes obtinguts (lingots, palanques forjades, barres, etc.) proporciona les peces finals desitjades: bieles, cigonyals, bigues, olles, agulles imperdibles, ...

La varietat de peces metàl·liques és molt gran. També ho són els seus pesos i les seves dimensions. El buc d'acer d'un vaixell forma una sola peça de milers de tones. La petita bola esfèrica d'un bolígraf se situaria a l'altre extrem dins de les dimensions visible a ull nu. La nanotecnologia comporta unes tècniques d'elaboració de peces microscòpiques, algunes o la majoria de les quals fetes a partir de metalls o aliatges. Els processos de treball dels metalls són diversos i poden ser classificats de maneres diferents.

Classificació general modifica

Els processos de treballat dels metalls poden classificar-se de forma general segons els tres grups següents:

Processos de conformació
Processos amb despreniment de material
Processos d'unió

Cadascun dels grups anteriors consta de processos diversos.

Processos complementaris modifica

Tractaments tèrmics modifica

V. Tractament tèrmic

Hi ha dos grans grups de tractaments tèrmics: els tractaments tèrmics dels acers i foses i els tractaments tèrmics d'altres aliatges. Combinant temperatura i temps en processos ben controlats és possible obtenir peces amb les característiques adequades (duresa, tenacitat, resiliència…). Cada aliatge ha de seguir processos particulars molt ben definits.

Alguns dels tractaments tèrmics són els següents:

Tremp
Recuita de normalització
Recuita
- Tractaments tèrmics especials

Tractaments superficials modifica

En molts casos, a part o a més de tractaments tèrmics que afectin tota la peça, es realitzen tractaments superficials que només afecten el volum més superficial de la peça.

Una classificació general dels tractaments superficials els agruparia en tractaments que cerquen la duresa i tractaments de protecció.

Alguns dels tractaments que augmenten la duresa superficial són els següents:

Tremp superficial
Cementació
Nitruració
Carburació
Cianuració
Nitruració

Alguns tractaments de protecció:

Pistola automàtica d'acer parkeritzat.

Galvanització (zincat)
Niquelat
Cromat
Cadmiat
Metalitzat per projecció
Pavonat
Fosfatat
Parkeritzat
Anoditzat (per a peces d'alumini i aliatges)
Teflonat

Tractaments especials i altres:

Decapat
Sorrejat
Granallat
Pintura

Tecnologies auxiliars modifica

En la pràctica és impossible dissociar els processos estrictes de modificació i elaboració de peces metàl·liques d'algunes tecnologies indispensables per a assolir els objectius desitjats. Algunes d'aquestes tècniques són les següents:

Metrologia
Assaigs químics i similars
Assaigs destructius
Assaigs no destructius
Prevenció de la corrosió
Estadística
Mètodes d'increment de la producció

...etc.

Processos de conformació modifica

Els processos de conformació es basen en el canvi de forma del material, sense arrencar matèria de la peça en brut (sense ferritja, llimalles, vapor o plasma). La conformació de les peces (deformació par a aconseguir la forma desitjada) pot fer-se per combinació de temperatura, pressió i deformació mecànica.

Un concepte important és el de "treball en fred". Les peces poden ser treballades "en fred" o "en calent".

Colada^[1] modifica

Meïtat d'un motlle per a colar puntes de llança de bronze. Datat entre 1400-1000 aC.

En els diversos processos de colada la forma desitjada s'obté vessant el metall fos (pur o en aliatge) en un motlle i deixant-lo refredar. Normalment els metalls es fonen en gresols.

Deformació plàstica modifica

Un ferrer forjant una anella al cap d'una barra. Vegeu la part roent que permet la deformació segons la forma desitjada.

La deformació plàstica implica l'ús de pressions que conformin la peça en la forma desitjada. Molt sovint la peça s'escalfa a una certa temperatura (variable per a cada aliatge) que permeti la seva deformació "en calent".

En el cas del ferro i de l'acer el paper dels ferrers, forjant eines, armes i ferradures (amb el material roent sobre l'enclusa) és prou conegut.

Alguns processos són els següents:

Treball en fred
Extrusió i laminació
Forja
- manual
- mecànica per impacte
- mecànica amb premsa
Pulvimetalúrgia
Trepanat per fricció

Treball de les xapes modifica

Premsa d'encunyar moneda (1831).

Mitjançant el procés de laminació molts metalls i aliatges es comercialitzen en forma de planxes o xapes primes. Els processos de conformació o elaboració de les xapes inclouen entre altres els següents (tots són del tipus de "treball en fred"):

Doblegat
Encunyat o troquelat
Aplanat
Embotició profunda
Extrusió
Repussat
Repujat
Forjat en fred (?)
Laminat
Estampat
Estampat elastomèric
Troquelat
Conformació amb roda anglesa

Processos amb despreniment de material modifica

En els processos amb despreniment de material la peça en brut es treballa suprimint les parts sobreres de manera que la peça acabada quedi en la forma i dimensions desitjades.

Segons la forma i dimensions el material de rebuig pot ser en forma de ferritja, llimalla o petites partícules no recuperables. En casos extrems (mecanitzat químic, per laser o altres) el material sobrer queda amagat en la solució o vaporitzat).

Els processos bàsics són els següents:

Mecanitzar
- Tornejar
- Fresar
- Mandrinar
- Brotxar
Processos que produeixen llimalles
- Llimat
Mecanitzat per abrasius
- Rectificar
Altres processos.
- Mecanitzat químic
- Electroerosió
- Mecanitzat per laser.

Processos d'unió modifica

En molts casos les peces acabades són d'un únic material i poden fabricar-se de forma econòmica a partir d'una peça en brut. En molts altres casos la millor manera de fabricar una peça acabada és a partir de dues o més peces unint-les de forma sòlida.

Els processos d'unió que permeten ajuntar dues peces són els següents:

Soldadura
Unions reblades
Unions per cargols
Unions per encaix amb interferència

Soldadura modifica

La soldadura permet unir peces metàl·liques de manera fàcil i econòmica. També permet adobar peces colades amb petits defectes sempre que se seguixin les normes adequades (Per exemple: en cossos de bombes hidràuliques i vàlvules alguns defectes de colada poden ser adobats mitjançant un sanejament de la zona i una aportació de material segons norma, estalviant diners i, principalment, temps).

Alguns tipus de soldadura són els següents:

Soldadura a l'arc
Soldadura forta o amb plata
Soldadura tova

Unions reblades modifica

V. Rebló

Unions cargolades modifica

V. Unions caragolades

Unions encaixades per dilatació/interferència modifica

Un sistema molt eficaç d'unió es basa en l'ajustament de peces mascle i femella mecanitzades amb interferència. En fred aquestes peces no es podrien muntar perquè el diàmetre femella és més petit que el diàmetre del mascle. Però, aprofitant les dilatacions, la peça femella s'escalfa (augmentant el seu diàmetre) i la peça mascle es refreda (per exemple amb nitrogen líquid; i el seu diàmetre minva). Amb les toleràncies adequades les peces es poden muntar. A la temperatura ambient o de treball, la interferència mecànica provoca un esforç d'ajustament important que combinat amb l'esforç de fregament entre les superfícies implicades, proporciona una unió sólida.

El cigonyal del motor de l'automòbil Citroën 2CV (i models derivats) estava construït per aquest sistema.^[2]^[3]

Referències modifica

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Treball dels metalls

↑ Colada. Definició.^{[Enllaç no actiu]}
↑ Citroën 2CV. Cigonyal muntat amb nitrogen líquid. Arxivat 2011-04-15 a Wayback Machine.(francès)
↑ Imatge d'un cigonyal de Citroën 2CV amb les dues bieles indesmuntables.(castellà)

[1] Colada. Definició.^{[Enllaç no actiu]}

[2] Citroën 2CV. Cigonyal muntat amb nitrogen líquid. Arxivat 2011-04-15 a Wayback Machine.(francès)

[3] Imatge d'un cigonyal de Citroën 2CV amb les dues bieles indesmuntables.(castellà)

[1]

[2]

[3]