Qu'est-ce que le travail à froid ou le durcissement au travail?

Dans la plupart des cas, le métal est coulé ou forgé dans la forme souhaitée après avoir été malléable par application de chaleur. Le travail à froid fait référence au processus de renforcement du métal en changeant sa forme sans utiliser de chaleur. Soumettre le métal à cette contrainte mécanique provoque une modification permanente de la structure cristalline du métal, entraînant une augmentation de la résistance.

Le métal est enroulé entre deux rouleaux ou tiré à travers des trous plus petits (poussés ou tirés). Lorsque le métal est comprimé, la taille des grains peut être réduite, augmentant la résistance (dans les tolérances de taille des grains). Le métal peut également être cisaillé pour lui donner la forme souhaitée.

Le procédé tire son nom du fait qu'il est mené à des températures inférieures au point de recristallisation du métal. La contrainte mécanique est utilisée à la place de la chaleur pour affecter le changement. Les applications les plus courantes pour ce processus sont acier, aluminium, et cuivre.

Lorsque ces métaux sont travaillés à froid, les défauts permanents modifient leur constitution cristalline. Ces défauts réduisent la capacité des cristaux à se déplacer dans la structure métallique et le métal devient plus résistant à de nouvelles déformations.

Le produit métallique résultant présente une résistance à la traction et une dureté améliorées, mais une ductilité moindre (la capacité de changer de forme sans perdre en résistance ni se casser). Le laminage à froid et l'étirage à froid de l'acier améliorent également la finition de surface.

Les principales méthodes de travail à froid peuvent être classées comme compression ou laminage, pliage, cisaillement et étirage. Voir le tableau ci-dessous pour un résumé des différentes méthodes de travail à froid des métaux.

Avec autant d'options pour l'écrouissage, comment les fabricants décident-ils lequel utiliser? Cela dépend de l'usage auquel le métal sera utilisé. Les trois types d'écrouissage les plus courants sont le laminage à froid, le pliage et l'étirage.

Le laminage à froid est la méthode d'écrouissage la plus courante. Cela implique que le métal passe à travers des paires de rouleaux pour réduire son épaisseur ou pour rendre l'épaisseur uniforme. En se déplaçant à travers les rouleaux et en se comprimant, les grains métalliques se déforment. Des exemples de produits laminés à froid comprennent les tôles, bandes, barres et tiges d'acier.

Le pliage de la tôle est un autre processus de travail à froid, qui consiste à déformer le métal sur un axe de travail, créant ainsi un changement dans la géométrie du métal. Dans cette méthode, la forme change, mais le volume du métal reste constant.

Un exemple de ce processus de pliage est simplement le pliage de pièces en acier ou en aluminium pour répondre à la courbure souhaitée. De nombreuses pièces automobiles, par exemple, doivent être pliées pour correspondre aux dimensions de fabrication.

Le dessin consiste essentiellement à tirer le métal à travers un petit trou ou une matrice. Cela réduit le diamètre d'une tige ou d'un fil métallique tout en augmentant la longueur du produit. Le métal brut est poussé dans la matrice via une force de compression pour garantir que la recristallisation se produit lorsque le métal change de forme. Les produits fabriqués par ce procédé comprennent des barres d'acier et des tiges d'aluminium.