Treball dels metalls

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

El treball dels metalls 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.

El vaixell portacontenidors Emma Mærsk desplaça 156.907 Tm. El motor principal és de la firma Wärtsilä (un dièsel de 14 cilindres i 109.000 CV que pesa 2.300 Tm). Tant el buc com el motor són, bàsicament, metàl·lics.
Agulla imperdible oberta.
Punta d'un bolígraf; l'escala blanca indica 1 mm. L'esfera és metàl·lica.

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 | modifica el codi]

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 | modifica el codi]

Tractaments tèrmics[modifica | modifica el codi]

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 | modifica el codi]

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 | modifica el codi]

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 | modifica el codi]

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 | modifica el codi]

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 | modifica el codi]

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 | modifica el codi]

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 | modifica el codi]

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 | modifica el codi]

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 | modifica el codi]

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 | modifica el codi]

V. Rebló

Unions cargolades[modifica | modifica el codi]

V. Unions caragolades

Unions encaixades per dilatació/interferència[modifica | modifica el codi]

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 | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Treball dels metalls Modifica l'enllaç a Wikidata
  1. Colada. Definició.
  2. Citroën 2CV. Cigonyal muntat amb nitrogen líquid.(francès)
  3. Imatge d'un cigonyal de Citroën 2CV amb les dues bieles indesmuntables.(castellà)