Diferenţa între oţelul format la cald şi cel format la rece

Majoritatea producătorilor vor specifica pe pagina de prezentare sau în foile de produs, modul de formare a produselor de oţel. Chiar dacă diferenţa între oţelul format la cald şi cel format la rece nu pare aşa de mare în formă finală, ea există. Prima diferență fiind cea de preț, mai ales când discutăm de cantități mari. Sunt mai multe diferențe de fapt, iar aceste diferenţe de formare te ajută să alegi tipul potrivit de oţel pentru proiectele şi planurile tale.

Procesul de formare poartă deseori numele de laminare. După citirea acestui articol, o să știți ce fel de oțel să achiziționați și pentru ce. Însă o să reușiți și să le recunoașteți când întâlniți un profil sau o tablă de oțel. Acestea nu sunt singurele procese prin care puți să dai o formă anume unui profil sau bucăți de oțel. Însă sunt cele mai utilizate. Un alt proces des întâlnit este turnarea în formă, dar voi dedica o serie special pentru acel proces de formare a produselor de oțel.

Cum se formează oţelul la cald, în procesul de producţie?

După ce oţelul a fost topit, provenind fie din reciclarea fierului vechi, fie din prelucrarea minereului de fier, el urmează să fie turnat într-un “blank”. Acest blank este o bucată mare de oţel care urmează să fie încălzită încă o dată la o temperatură cu 50-100 ℃ peste temperatura de recristalizare a metalului. Pentru oţel, această temperatură de recristalizare este între 400 ℃ şi 700 ℃ în funcţie de compoziţia chimică a oţelului respectiv. Imediat ce blank-ul a fost încălzit la temperatura menţionată mai sus, începe trecerea acestui blank prin nişte forme circulare.

În urma mişcării succesive, sub presiunea acestor forme circulare, se va forma profilul de oţel pe care îl achiziţionăm de la depozitul de materiale de construcţii. Un exemplu evident al acestui proces de formare este şina pentru cale ferată. Alte exemple includ barele pentru armarea betonului, barele rotunde solide, sârma groasă, etc. Vreau să înţelegeţi temperatura de recristalizare pentru că este importantă. Chiar dacă oţelul se topeşte la temperaturi de aproximativ 1500 ℃, pe la 400-700 ℃ el îşi pierde integritatea structurală.

Pierderea integrității structurale este un lucru pozitiv pentru procesul de formare a profilelor. Formarea are loc mai ușor într-o formă caldă pentru că este mai moale. Noţiunea de blank folosită mai sus poate fi tradusă în limba română ca lingou. În engleză i se mai zice şi bloom. După această formare, oțelul se răcește și se contractă schimbându-și un pic dimensiunile. Adică forma se micșorează. O să putem să recunoaștem dimensional un oțel format la cald.

Cum recunoaștem o bucată de oțel formată la cald?

Sunt trei modalități principale pentru a recunoaște o bucată de oțel laminată/formată la cald. Primul semn că profilul este format la cald este forma rotunjită a profilului. Acesta nu are colțuri bine definite din cauza contracției după răcirea materialului după rulare. A doua modalitate de recunoaștere este crusta dură prezentă pe fețele metalului. Aceasta crustă are o culoare albăstruie și este enervantă când dorești să sudezi acel metal fără să-l cureți corespunzător în prealabil.

Crusta nu este intenționat pusă acolo de producător. Ea se formează când gazele și umiditatea intră în contact cu profilul încă fierbinte venit de la rulare. Această crustă o să ofere o protecție reală profilului împotriva oxidării. Însă pentru o perioadă limitată, de la câteva zile la câteva luni. A treia modalitate de a recunoaște o bucată de oțel formată la cald este lipsa de ulei pe suprafața oțelului. Suprafața oțelului format la cald este destul de murdară și de rugoasă. Ea tinde să capete mai multe nuanțe de culoare, dar niciodată una lucioasă sau uleioasă.

În imaginea de mai sus puteți observa rulouri de oțel format la cald, transportare cu trenul de marfă. Se poate observa culoarea albăstruie a crustei și a lipsei de rugină. Pe suprafața crustei apar tot feluri de pete și de nuanțări până se ajunge să ruginească și să fie îndepărtată. Crusta este lipită de primul strat de oțel, imediat după ce acest strat oxidează, ea va cădea odată cu rugina. Livrarea oțelului sub formă de rulou este foarte utilizată și economică. Este uneori periculoasă din cauza tendințelor de răstogolire.

Procesul de formare la rece vine după formarea la cald

Oţelul este cel mai folosit aliaj de metale din lume, iar el capătă diferite forme. De la plăci foarte groase folosite în industria grea, până la ace de siguranţă sau capse pentru hârtie. Uneori se întâmplă să fie folosit un singur proces de formare pentru întreg procesul de fabricaţie, de la momentul topirii metalului până la forma finală a metalului din produs. Pentru majoritatea proceselor de fabricaţie a elementelor profilate din oţel, dar şi pentru bare, plăci și fire, se începe cu procedul de formare la cald. Aceste produse nu au cea mai bună formă estetică sau dimensională.

Pentru produsele cu dimensiuni mai bine definite se continuă procesul de fabricaţie cu formare la rece. Modul de prelucrare a oţelului este unul foarte simplu şi flexibil. Totuşi, în atelier este destul de greu să instalăm şi să finanţăm instalaţii de formare a oţelului în profile. Pentru metale precum aluminiu, acest proces este ceva mai uşor din cauza temperaturii mici de topire şi greutatea metalului. Chiar şi aşa vă recomand să vă bazaţi pe producătorul de oţel pentru primele etape ale formării, atât timp cât produsul este gros.

Restul procesului până la forma finită a produsului să îl continuaţi în atelier, chiar dacă nu este vorba de formare efectivă ci mai mult de prelucrare sau producție. Vă spuneam mai sus că mai există și procesul de formare numit turnare în forme. Motivul pentru care l-am lasat pentru altă discuție este că acela se poate face integral în atelier prin utilizarea unor echipamente electrice de topirea a oțelului, dar și a altor metale. O să tot discutăm despre turnări și despre produse produse prin turnare.

Procesul de formare la rece şi aplicabilitatea lui

Procesul de formare la rece vine în continuarea celui format la cald. Oțelul trebuie topit și format sau subțiat pentru a putea ajunge în forma potrivită pentru a putea fi format la rece. Deci el trece prin două procese de aceea este mai scump. Spre deosebire de procesul de formare la cald, procesul de formare la rece se face sub temperatura de recristalizare. Formarea la rece nu poate forma secţiuni aşa de groase ca formarea la cald, decât dacă se trece de foarte multe ori prin acea formă. Formarea la rece implică secţiuni mici de tablă, bare şi sârmă, cu unele avantaje.

Profilele formate la rece, fie că este vorba de oţel sau alte metale, au întotdeauna dimensiuni mult mai precise decât cele formate la cald. Acest lucru este foarte important pentru unele structuri unde se urmăreşte factorul estetic, în special construcţiile metalice de mici dimensiuni. Deşi procesul de formare la rece pare să aibă unele limitări de aplicabilitate, vreau să menţionez că are şi avantajele lui. Pentru formarea la cald avem nevoie de cantităţi enorme de energie pentru a reîncălzi metalul, dar şi pentru a alimenta motoarele rulante ale matriţelor prin care trece oţelul.

Formarea la rece în parte este mult mai economică din punct de vedere energetic. Peste anumite grosimi, această eficienţă energetică dispare şi se înlocuieşte cu formarea la cald. În atelier sau spaţii de producţie de dimensiuni mici şi medii, nu este rentabilă formarea la cald, singura variantă fiind formarea la rece. Formarea la rece creează tensiuni în metal care îl întăreşte cu până la 20% faţă de cel format la cald. Un alt efect al formării la rece este rigiditatea profilului, lucru avantajos pentru structurile şi construcţiile subţiri de mici dimensiuni.

Cum recunoaștem o bucată de oțel formată la rece?

În primul rând, o să aibă ulei pe ea. Procesul de rulare la rece se face în prezența uleiului care ajuta la uzura mai lentă a formelor de rulaj. Dacă te apuci să sudezi oțelul format la rece fără să-l cureți în prealabil o să observi că va scoate fum, chiar dacă prezența uleiului nu e evidentă la început. A doua metodă de recunoaștere a oțelului format la rece este suprafața foarte fină și foarte diferită de cea a oțelului format la cald. Vă spuneam că oțelul format la rece a fost întai format la cald, apoi el este “tonifiat” în niște forme cu dimensiuni foarte precise.

Simt nevoia să menţionez faptul că procesul de formare, fie la rece, fie la cald, este un proces ce nu poate fi confundat cu procesul de extrudare. Procesul de extrudare este total diferit și are o aplicabilitate destul de limitată când vine vorba de producţia de profile metalice. De obicei se foloseşte la fabricarea unor profile cu forme foarte complexe şi precise, care nu pot fi formate/laminate indiferent de combinarea metodelor alese. Am creat acest subtitlu pentru a explica că ţeava trasă nu este o ţeavă extrudată.

Cel mai mare număr de ţevi sunt fabricate, ori la rece ori la cald. Ele sunt sudate la sfârşit, ori linear, ori elicoidal. Ţevile trase nu au sudură şi deşi au o precizie dimensională mai mare decât cele formate la rece sau la cald şi sudate, ele sunt fabricate tot printr-un proces de formare. Ţeava trasă este un fabricată printr-o succesiune de laminare la cald şi la rece. Pe viito voi dedica un articol special pentru metoda de formare a țevilor trase.

Concluzia despre procesele de formare

Sunt multe situaţii unde ai nevoie de aceste informaţii. Unele sunt aplicabile la achiziţia oţelului, iar altele la prelucrarea lui. În atelier ai nevoie de cât mai multe informaţii despre oţel şi felul în care el este produs şi prelucrat. Atunci când produci porţi sau garduri, este mai puţin probabil să te intereseze prea mult formarea oţelului. Dar dacă produci mobilier de calitate, sculpturi metalice mici, echipamente electronice, produse medicale, mecanisme precum încuietori, etc., atunci te va interesa.

Cu siguranţă diferenţele menţionare sporadic pe parcursul articolului nu sunt singurele diferenţe între cele două tipuri de fabricare a tablelor și profilelor, însă pentru micul producător de produse metalic, ele sunt suficiente pentru a te ajuta să înţelegi aspecte care ţin de achiziţie şi de calitatea dimensională. Felul de formare la cald sau la rece sunt cele mai utilizare pentru ca se pot forma profile lungi si relativ drepte. Probabil ca 80 % din oțelul de pe piața, va prinde forma prin formara la cald sau la rece.