Laminage à froid et laminage à chaud

Le laminage à chaud est un processus de traitement des métaux qui se produit au-dessus de la température de recristallisation du matériau. Les grains recristallisent après avoir été déformés lors du traitement, ce qui maintient une microstructure équiaxe et empêche l'écrouissage à froid du métal. Les matières premières sont généralement de grosses pièces de métal, telles que des pièces moulées semi-finies, des brames, des billettes et des billettes. Si le produit provient d'une coulée continue, le produit est généralement introduit directement dans le laminoir à la température appropriée. Pour les petites échelles de production, les matières premières commencent à température ambiante et doivent être chauffées. Les pièces plus grandes sont chauffées dans un four de trempage alimenté au mazout, au gaz ou au gaz naturel, tandis que les pièces plus petites sont chauffées dans un four à induction électrique. Lorsque la matière première est chauffée dans le four, sa température doit être surveillée pour garantir que la température du matériau est supérieure à la température de recristallisation du matériau métallique. Afin d'assurer un certain facteur de sécurité, la température de chauffage des matières premières doit être supérieure à la température de recristallisation ; cette valeur de température est généralement supérieure de 50 à 100 degrés à la température de recristallisation.

Les métaux laminés à chaud ont généralement peu de directionnalité dans leurs propriétés mécaniques et les contraintes résiduelles causées par la déformation. Cependant, dans certains cas, les inclusions non métalliques peuvent conférer une certaine directionnalité, et les pièces de moins de 20 mm d'épaisseur ont généralement une certaine directionnalité. De plus, un refroidissement non uniforme peut induire des contraintes résiduelles importantes, qui se produisent souvent dans des formes à sections transversales non uniformes, telles que les poutres en I. Il y a du tartre d'oxyde à la surface des produits laminés, qui est un oxyde formé à haute température. Le tartre est généralement éliminé par des processus de décapage ou de nettoyage des surfaces. Les tolérances dimensionnelles sur le produit laminé final sont généralement de 2 à 5 % des dimensions totales.

Il semble que l’acier doux laminé à chaud ait une teneur en carbone plus large que l’acier laminé à froid, ce qui rend plus difficile pour les forgerons de contrôler la qualité du produit fini. Également pour des métaux similaires, le coût des produits laminés à chaud est généralement inférieur à celui des produits laminés à froid.

Le laminage à chaud est principalement utilisé pour produire des pièces en tôle ou des produits aux profils simples, comme les voies ferrées. D'autres utilisations typiques du métal laminé à chaud comprennent les châssis de camions, les roues d'automobiles, les tuyaux et tubes, les chauffe-eau, le matériel agricole, les courroies, les emboutis, les carters de compresseur, les composants de matériel roulant, les jantes, les structures métalliques architecturales, les wagons-trémies de chemin de fer, les portes, les étagères, CD, garde-corps, disques d'embrayage de voiture.

conception roulante

Les laminoirs sont généralement divisés en ébauche, traitement intermédiaire et finition. Dans le processus de laminage de forme, le diamètre de l'ébauche initiale (ronde ou carrée), généralement compris entre 100-140 mm, est continuellement laminé et déformé, ce qui donne un produit fini avec une taille et une géométrie de section transversale plus petites. À partir d’un flan donné, différentes séquences peuvent être adoptées pour produire différents produits finaux. Cependant, comme chaque laminoir coûte très cher (jusqu'à 2 millions d'euros), une exigence typique est une quantité contractuelle ou un laissez-passer de laminage. Certaines solutions ont été obtenues, notamment des connaissances empiriques, l'utilisation de simulations sur modèles numériques et la technologie de l'intelligence artificielle. Lambiase et al. ont utilisé un modèle d'éléments finis (FE) pour prédire la forme finale d'une bande de roulement passant à travers un rouleau plat rond. L'un des principaux enjeux lors de la conception d'un laminoir est de réduire le nombre de rouleaux ; une solution possible pour répondre à cette exigence consiste à diviser la passe, en réduisant le taux de réduction de profil de chaque passe en augmentant le nombre de rouleaux. Une autre solution pour réduire le nombre de passes d'outils dans un laminoir est l'utilisation d'un système de rouleaux automatisés proposé par Lambiase et Langella. Par la suite, Lambiase a développé un système d'automatisation basé sur l'intelligence artificielle, plus précisément un système intégré, comprenant un moteur d'inférence basé sur des algorithmes génétiques, une base de données de connaissances basée sur des réseaux de neurones artificiels, formés à l'aide d'un modèle paramétrique d'éléments finis, ainsi que l'optimisation et l'automatisation de le laminoir. conception.

Le laminage à froid est réalisé en dessous de la température de recristallisation du métal (généralement à température ambiante). Le laminage à froid peut augmenter la résistance du matériau jusqu'à 20 % grâce à l'écrouissage. Il améliore également la finition de surface et maintient des tolérances plus strictes. Les produits généralement laminés à froid comprennent des tôles, des bandes, des barres et des tiges ; ces produits sont généralement plus petits que leurs homologues laminés à chaud. En raison de la petite taille de la pièce et de sa plus grande résistance, par rapport au laminage à chaud, il est nécessaire d'utiliser un laminoir à grappes ou plus haut que quatre rouleaux de hauteur. En laminage à froid, l'épaisseur de l'ébauche est moins réduite en laminage monocylindre qu'en laminage à chaud. Les tôles et bandes laminées à froid sont disponibles dans une variété de conditions : entièrement dures, semi-dures, quart-dures et laminées d'apparence. Le laminage entièrement dur réduit l'épaisseur de 50 %, tandis que les autres duretés réduisent l'épaisseur de moins. Le recuit de l'acier laminé à froid peut augmenter la ductilité. Le laminage à froid skin-pass peut produire une réduction d'épaisseur minimale de : 0,5-1 %. Il est utilisé pour produire des surfaces lisses, une épaisseur uniforme et réduire les phénomènes de limite d'élasticité (empêchant la formation de bandes de Luders lors du traitement ultérieur). Il verrouille les dislocations en surface, réduisant ainsi le risque de formation de bandes de Lüders. Pour éviter la formation de bandes de Lüders, la densité des dislocations non fixées doit être augmentée dans la matrice de ferrite. Il est également utilisé pour décomposer les azurants dans l’acier galvanisé. Le laminage à froid skin-pass est souvent utilisé après le laminage à froid car le produit fini doit avoir une bonne ductilité. D'autres formes peuvent être laminées à froid si la section transversale est relativement uniforme et les dimensions transversales sont relativement petites. Les formes laminées à froid nécessitent une série d'opérations de façonnage, généralement le long des lignes de cote, des lignes de séparation, de l'ébauche, de la semi-ébauche et de la finition. Un acier plus lisse et plus homogène avec une plus faible teneur en carbone est plus facile à travailler, mais coûte également plus cher en matières premières s'il est manipulé par un forgeron. Les utilisations typiques de l'acier laminé à froid comprennent les meubles en métal, les bureaux, les classeurs, les tables, les chaises, les tuyaux d'échappement de motos, les armoires et le matériel informatique, les appareils et composants ménagers, les étagères, les luminaires, les charnières, les conduites d'huile, les fûts en acier, les tondeuses à gazon, armoires électroniques, chauffe-eau, conteneurs métalliques, pales de ventilateur, poêles à frire, kits de montage mural et au plafond et divers produits liés à la construction.