در حالت معمول، فلزات پس از نرم شدن با حرارت، به شکل مورد نظر ریخته‌گری یا آهنگری می‌شوند. اما "کار سرد" فرآیندی است که طی آن، فلز با تغییر شکل فیزیکی و بدون استفاده از حرارت، تقویت می‌شود. اعمال این فشار مکانیکی، تغییرات دائمی در ساختار کریستالی فلز ایجاد کرده و در نتیجه، استحکام آن افزایش می‌یابد.
در این فرآیند، فلز بین دو غلتک فشرده شده یا از سوراخ‌های کوچکتر عبور داده می‌شود (کشیده یا هل داده می‌شود). با فشرده شدن فلز، اندازه دانه‌های آن کاهش یافته و استحکام (در محدوده تحمل اندازه دانه) افزایش می‌یابد. همچنین، فلز می‌تواند برای رسیدن به شکل دلخواه، برش داده شود.
نکات کلیدی:
- کار سرد با تغییر شکل فلز بدون حرارت، استحکام و سختی آن را افزایش می‌دهد.
- با ایجاد نقص و محدود کردن حرکت کریستال‌ها، کار سرد مقاومت فلز در برابر تغییر شکل را افزایش می‌دهد.
- روش‌های رایج مانند نورد سرد و کشش، ضخامت و طول فلز را تغییر داده و خواص آن را بهبود می‌بخشند.
کار سرد چگونه استحکام فلز را افزایش می‌دهد؟
این فرآیند به این دلیل "کار سرد" نامیده می‌شود که در دماهای پایین‌تر از دمای تبلور مجدد فلز انجام می‌شود. در کار سرد، به جای حرارت، از تنش مکانیکی برای ایجاد تغییر در ساختار فلز استفاده می‌شود. فولاد، آلومینیوم و مس از جمله رایج‌ترین فلزاتی هستند که تحت فرآیند کار سرد قرار می‌گیرند.
هنگامی که این فلزات به روش سرد کار می‌شوند، نقص‌های دائمی در ساختار کریستالی آنها ایجاد می‌شود. این نقص‌ها، توانایی حرکت کریستال‌ها در داخل ساختار فلز را کاهش می‌دهند و در نتیجه، فلز در برابر تغییر شکل بیشتر مقاوم می‌شود.
محصول نهایی، دارای استحکام کششی و سختی بالاتری است، اما قابلیت چکش‌خواری (توانایی تغییر شکل بدون از دست دادن استحکام یا شکستن) کمتری دارد. نورد سرد و کشش سرد فولاد، همچنین باعث بهبود کیفیت سطح نهایی محصول می‌شود.
انواع روش‌های کار سرد
روش‌های اصلی کار سرد را می‌توان به چهار دسته کلی تقسیم کرد: فشردن یا نورد، خمش، برش و کشش. در جدول زیر، خلاصه ای از روش‌های مختلف کار سرد فلز ارائه شده است:
رایج‌ترین روش‌های سخت‌کاری کار سرد
با وجود گزینه‌های فراوان برای سخت‌کاری، تولیدکنندگان چگونه تصمیم می‌گیرند که از کدام روش استفاده کنند؟ انتخاب روش، بستگی به کاربرد نهایی فلز دارد. سه مورد از رایج‌ترین انواع سخت‌کاری کار سرد، نورد سرد، خمش و کشش هستند.
نورد سرد
نورد سرد، رایج‌ترین روش سخت‌کاری کار سرد است. در این روش، فلز از میان جفت غلتک‌هایی عبور داده می‌شود تا ضخامت آن کاهش یابد یا ضخامت یکنواخت شود. با حرکت فلز از میان غلتک‌ها و فشرده شدن آن، دانه‌های فلز تغییر شکل می‌دهند. ورق‌های فولادی، نوارهای فولادی، میله‌ها و مفتول‌ها از جمله محصولات تولید شده با روش نورد سرد هستند.
خمش
خمش ورق فلز، فرآیند دیگری برای کار سرد است که شامل تغییر شکل فلز حول یک محور کاری می‌شود و در نتیجه، هندسه فلز تغییر می‌کند. در این روش، شکل فلز تغییر می‌کند، اما حجم آن ثابت می‌ماند.
یک مثال ساده از این فرآیند، خم کردن قطعات فولادی یا آلومینیومی برای رسیدن به انحنای مورد نظر است. بسیاری از قطعات خودرو، برای مطابقت با ابعاد تولید، باید خم شوند.
کشش
کشش اساساً شامل کشیدن فلز از طریق یک سوراخ یا قالب کوچک است. این کار، قطر میله یا سیم فلزی را کاهش داده و در عین حال، طول محصول را افزایش می‌دهد. فلز خام با نیروی فشاری به داخل قالب هل داده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که تبلور مجدد با تغییر شکل فلز رخ می‌دهد. میله‌های فولادی و میله‌های آلومینیومی از جمله محصولاتی هستند که با این روش تولید می‌شوند.
کار سرد فلزات: چگونه بدون حرارت، فولاد را قوی‌تر کنیم؟ — https://www.rayeshmand.ir/article/how-cold-working-strengthens-metal