El treball dels metalls o metal·listeria inclou tots els processos necessaris que transformen els productes metal·lúrgics acabats (en brut o semielaborats) en peces acabades directament útils en forma aïllada o com a part d'un conjunt. miniatura|El vaixell portacontenidors Emma Mærsk desplaça 156.907 Tm. El motor principal és de la firma Wärtsilä (un dièsel de 14 cilindres i 109.000 CV que pesa 2.300 Tm). Tant el buc com el motor són, bàsicament, metàl·lics. miniatura|Agulla imperdible oberta. miniatura|Punta d'un bolígraf; l'escala blanca indica 1 mm. L'esfera és metàl·lica. Així com la metal·lúrgia permet obtenir metalls i aliatges d'una determinada puresa a partir dels minerals en estat natural, l'elaboració dels productes obtinguts (lingots, palanques forjades, barres, etc.) proporciona les peces finals desitjades: bieles, cigonyals, bigues, olles, agulles imperdibles, ...
La varietat de peces metàl·liques és molt gran. També ho són els seus pesos i les seves dimensions. El buc d'acer d'un vaixell forma una sola peça de milers de tones. La petita bola esfèrica d'un bolígraf se situaria a l'altre extrem dins de les dimensions visible a ull nu. La nanotecnologia comporta unes tècniques d'elaboració de peces microscòpiques, algunes o la majoria de les quals fetes a partir de metalls o aliatges. Els processos de treball dels metalls són diversos i poden ser classificats de maneres diferents.
Història miniatura|Estatueta de bronze trobada a Horoztepe (Turquia) El coure és un dels pocs metalls que es poden trobar a la natura en estat "natiu", és a dir, sense combinar amb altres elements. Per això va ser un dels primers a ser utilitzat per l'ésser humà. Capítol 3. Els altres metalls nadius són l'or, el platí, la plata i el ferro provinent de meteorit.
Com que l'or i la plata es fabricaven ja des de la prehistòria, utensilis molt variats com els gerros, peces d'adorn, joies, monedes i estàtues seguint l'estil, l'ornamentació i el gust propis de l'època i de la nació que els elabora, com es pot observar recorrent les principals civilitzacions.
Les tècniques emprades a la feina de l'or van ser molt senzilles a l'inici. El martellejat en fred proporcionava làmines i fils que podien adoptar formes diferents. Posteriorment, però encara en una època primerenca, es van utilitzar l'escalfat i la fusió. Els avenços tècnics van suposar una diversificació de les formes.
El coure es va treballar a l'antic Egipte i el seu ús va ser molt difós a Europa durant els segles -, especialment per fabricar estris domèstics. A l'antiga Grècia es van usar el bronze i el llautó. Mentre que durant l'edat mitjana es van fabricar plats i gerres de peltre. A partir del , es va popularitzar l'ús del ferro forjat per fabricar reixes i balustrades decoratives.
Classificació general Els processos de treballat dels metalls poden classificar-se de forma general segons els tres grups següents: Processos de conformació Processos amb despreniment de material Processos d'unió Cadascun dels grups anteriors consta de processos diversos.
Processos complementaris Tractaments tèrmics V. Tractament tèrmic
Hi ha dos grans grups de tractaments tèrmics: els tractaments tèrmics dels acers i foses i els tractaments tèrmics d'altres aliatges. Combinant temperatura i temps en processos ben controlats és possible obtenir peces amb les característiques adequades (duresa, tenacitat, resiliència…). Cada aliatge ha de seguir processos particulars molt ben definits.
Alguns dels tractaments tèrmics són els següents: Tremp Recuita de normalització Recuita Tractaments tèrmics especials
Tractaments superficials En molts casos, a part o a més de tractaments tèrmics que afectin tota la peça, es realitzen tractaments superficials que només afecten el volum més superficial de la peça.
Una classificació general dels tractaments superficials els agruparia en tractaments que cerquen la duresa i tractaments de protecció.
Alguns dels tractaments que augmenten la duresa superficial són els següents: Tremp superficial Cementació Nitruració Carburació Cianuració Nitruració
Alguns tractaments de protecció: miniatura|Pistola automàtica d'acer parkeritzat. Galvanització (zincat) Niquelat Cromat Cadmiat Metalitzat per projecció Pavonat Fosfatat Parkeritzat Anoditzat (per a peces d'alumini i aliatges) Teflonat
Tractaments especials i altres: Decapat Sorrejat Granallat Pintura
Tecnologies auxiliars En la pràctica és impossible dissociar els processos estrictes de modificació i elaboració de peces metàl·liques d'algunes tecnologies indispensables per a assolir els objectius desitjats. Algunes d'aquestes tècniques són les següents: Metrologia Assaigs químics i similars Assaigs destructius Assaigs no destructius Prevenció de la corrosió Estadística Mètodes d'increment de la producció ...etc.
Processos de conformació Els processos de conformació es basen en el canvi de forma del material, sense arrencar matèria de la peça en brut (sense ferritja, llimalles, vapor o plasma). La conformació de les peces (deformació par a aconseguir la forma desitjada) pot fer-se per combinació de temperatura, pressió i deformació mecànica. Probablement, la tècnica més antiga de conformat de metalls és el martellejat. S'estima que cap al 2500 aC es va començar a utilitzar l'abocament de metall fos en motlles. Posteriorment, es van utilitzar tècniques de recargolat, enganxat amb reblons i soldadura.
Un concepte important és el de "treball en fred". Les peces poden ser treballades "en fred" o "en calent".
ColadaColada. Definició.
miniatura|Meïtat d'un motlle per a colar puntes de llança de bronze. Datat entre 1400-1000 aC. En els diversos processos de colada la forma desitjada s'obté vessant el metall fos (pur o en aliatge) en un motlle i deixant-lo refredar. Normalment els metalls es fonen en gresols.
Processos Colada centrifugada Colada contínua Colada a pressió Colada en motlle volàtil Colada a la cera perduda Colada en motlle permanent Colada en motlle de guix Colada en motlle de sorra Colada semisòlida Colada en motlle ceràmic Colada en motlle de sorra vernissada Colada en motlle giratori de cautxú
Components Radiador (colada) Caixa de motlle Nucli (colada) Marc de motlle Sorra d'emmotllar Model d'emmotllar Massalota Abeurador de colada
Altres conceptes Defecte de colada Desbast (metal·lúrgia) Despulla Escòria Lingot
Deformació plàstica miniatura|Un ferrer forjant una anella al cap d'una barra. Vegeu la part roent que permet la deformació segons la forma desitjada. La deformació plàstica implica l'ús de pressions que conformin la peça en la forma desitjada. Molt sovint la peça s'escalfa a una certa temperatura (variable per a cada aliatge) que permeti la seva deformació "en calent".
En el cas del ferro i de l'acer el paper dels ferrers, forjant eines, armes i ferradures (amb el material roent sobre l'enclusa) és prou conegut.
Alguns processos són els següents: Treball en fred Extrusió i laminació Forja manual mecànica per impacte mecànica amb premsa Pulvimetalúrgia Trepanat per fricció
Treball de les xapes miniatura|Premsa d'encunyar moneda (1831). Mitjançant el procés de laminació molts metalls i aliatges es comercialitzen en forma de planxes o xapes primes. Els processos de conformació o elaboració de les xapes inclouen entre altres els següents (tots són del tipus de "treball en fred"): Doblegat Encunyat o troquelat Aplanat Embotició profunda Extrusió Repussat Repujat Forjat en fred (?) Laminat Estampat Estampat elastomèric Troquelat Conformació amb roda anglesa
Processos amb despreniment de material En els processos amb despreniment de material la peça en brut es treballa suprimint les parts sobreres de manera que la peça acabada quedi en la forma i dimensions desitjades.
Segons la forma i dimensions el material de rebuig pot ser en forma de ferritja, llimalla o petites partícules no recuperables. En casos extrems (mecanitzat químic, per làser o altres) el material sobrer queda amagat en la solució o vaporitzat).
El tall és un conjunt de processos en què el material es porta a una geometria específica mitjançant l'eliminació de l'excés de material utilitzant diversos tipus d'eines per deixar una peça acabada que compleixi les especificacions. El resultat net del tall són dos productes, el residu o material sobrant i la peça acabada. A la feina de la fusta, els residus serien les serradures i l'excés de fusta. Al tall de metalls, els residus són els encenalls i l'excés de metall.
Els processos de tall es divideixen en tres categories principals: Processos de producció d'encenalls més coneguts com el mecanitzat Cremat, un conjunt de processos en què el metall es talla oxidant un tall per separar trossos de metall.
Processos especials diversos, que no entren fàcilment en cap de les categories anteriors
Perforar un forat en una peça metàl·lica és l'exemple més comú d'un procés de producció d'encenalls. L'ús d'un bufador de tall amb oxitall per separar una placa d'acer en trossos més petits és un exemple de cremat. El fresat químic és un exemple de procés especialitzat que elimina l'excés de material mitjançant l'ús de productes químics de gravat i emmascarament.
Hi ha moltes tecnologies disponibles per tallar metall, incloent-hi: Tecnologies manuals: serra, cisell, cisalla o tisores Tecnologies mecàniques: tornejat, fresat, trepant, rectificat, serra. Tecnologies de soldadura/cremat: cremat per làser, cremat per oxitall, i plasma Tecnologies d'erosió: per raig d'aigua, descàrrega elèctrica, o mecanitzat per flux abrasiu. Tecnologies químiques: mecanitzat fotoquímic
El fluid de tall o refrigerant s'utilitza quan hi ha una fricció i una calor significatives en la interfície de tall entre una maduixa, com un trepant o una maduixa, i la peça de treball. El refrigerant s'introdueix generalment mitjançant una polvorització a través de la cara de l'eina i la peça de treball per disminuir la fricció i la temperatura a la interfície eina de tall/peça de treball per evitar el desgast excessiu de l'eina. A la pràctica, hi ha molts mètodes de subministrament de refrigerant.
Els processos bàsics són els següents: Mecanitzar Tornejar Fresar Mandrinar Brotxar Processos que produeixen llimalles Llimat Mecanitzat per abrasius Rectificar Altres processos. Mecanitzat químic Electroerosió Mecanitzat per làser.
Processos d'unió En molts casos les peces acabades són d'un únic material i poden fabricar-se de forma econòmica a partir d'una peça en brut. En molts altres casos la millor manera de fabricar una peça acabada és a partir de dues o més peces unint-les de forma sòlida.
Els processos d'unió que permeten ajuntar dues peces són els següents: Soldadura Unions reblades Unions per cargols Unions per encaix amb interferència
Soldadura La soldadura permet unir peces metàl·liques de manera fàcil i econòmica. També permet adobar peces colades amb petits defectes sempre que se seguixin les normes adequades (Per exemple: en cossos de bombes hidràuliques i vàlvules alguns defectes de colada poden ser adobats mitjançant un sanejament de la zona i una aportació de material segons norma, estalviant diners i, principalment, temps).
Alguns tipus de soldadura són els següents: Soldadura a l'arc Soldadura forta o amb plata Soldadura tova
Soldadura forta