Wat is koud werken of verharding?

In de meeste gevallen wordt metaal in de gewenste vorm gegoten of gesmeed nadat het door middel van warmte vervormbaar is gemaakt. Koud bewerken verwijst naar het proces van het versterken van metaal door de vorm ervan te veranderen zonder het gebruik van warmte. Door het metaal aan deze mechanische belasting te onderwerpen, wordt de kristalstructuur van het metaal permanent veranderd, waardoor de sterkte toeneemt.

Metaal wordt tussen twee rollen gerold of door kleinere gaten getrokken (geduwd of getrokken). Omdat het metaal wordt samengedrukt, kan de korrelgrootte worden verkleind, waardoor de sterkte toeneemt (binnen de toleranties van de korrelgrootte). Metaal kan ook worden geschoven om het in de gewenste vorm te vormen.

Het proces dankt zijn naam omdat het wordt uitgevoerd bij temperaturen onder het herkristallisatiepunt van het metaal. In plaats van warmte wordt mechanische spanning gebruikt om verandering te beïnvloeden. De meest voorkomende toepassingen voor dit proces zijn staal, aluminium, en koper.

Wanneer deze metalen koud worden bewerkt, veranderen permanente defecten hun kristallijne samenstelling. Deze defecten verminderen het vermogen van kristallen om binnen de metalen structuur te bewegen en het metaal wordt beter bestand tegen verdere vervorming.

Het resulterende metalen product heeft een verbeterde treksterkte en hardheid, maar minder ductiliteit (het vermogen om van vorm te veranderen zonder kracht te verliezen of te breken). Koud walsen en koud trekken van staal verbeteren ook de oppervlakteafwerking.

De belangrijkste koudverwerkingsmethoden kunnen worden geclassificeerd als knijpen of rollen, buigen, knippen en tekenen. Zie onderstaande tabel voor een overzicht van de verschillende methoden voor koudbewerkend metaal.

Hoe beslissen fabrikanten met zoveel opties voor werkverharding welke ze moeten gebruiken? Het hangt af van het gebruik van het metaal. Drie van de meest voorkomende soorten harding van het werk zijn koudwalsen, buigen en trekken.

Koudwalsen is de meest gebruikelijke manier van verharding. Hierbij wordt het metaal door paren rollen gevoerd om de dikte te verminderen of om de dikte uniform te maken. Terwijl het door de rollen beweegt en wordt samengedrukt, worden de metalen korrels vervormd. Voorbeelden van koudgewalste producten zijn staalplaten, strips, staven en staven.

Buigen van plaatwerk is een ander proces voor koud bewerken, waarbij metaal wordt vervormd over een werkas, waardoor een verandering in de geometrie van het metaal ontstaat. Bij deze methode verandert de vorm, maar het volume van het metaal blijft constant.

Een voorbeeld van dit buigproces is het eenvoudig buigen van stalen of aluminium onderdelen om de gewenste kromming te bereiken. Veel auto-onderdelen moeten bijvoorbeeld worden gebogen om in de fabricageafmetingen te passen.

Tekenen houdt in wezen in dat het metaal door een klein gaatje of matrijs wordt getrokken. Dit verkleint de diameter van een metalen staaf of draad en vergroot de lengte van het product. Het ruwe metaal wordt via compressiekracht in de matrijs geduwd om ervoor te zorgen dat herkristallisatie plaatsvindt wanneer het metaal van vorm verandert. Producten die via dit proces worden gemaakt, zijn onder meer stalen staven en aluminium staven.