Nola eragiten dien ijezketa-prozesuak metalen propietate mekanikoei
Ijezketa prozesua fabrikazio-industrian gehien erabiltzen den metala eratzeko metodoetako bat da, batez ere lodiera edo zeharkako sekzio jakin bat duten plakak, xaflak, hagaxkak eta profilak ekoizteko. Funtsean, ijeztean, metalezko materiala bi arrabol birakari edo gehiagoren artean pasatzea dakar, metalak deformazio plastikoa jasaten duelarik eta arrabolen arteko tartearen arabera forma aldatzen duelarik. Itxuraz sinplea den arren, ijezteak eragin handia du metalaren propietate mekanikoetan: erresistentziatik, harikortasunetik, gogortasunetik, nekearekiko erresistentziaraino. Aldaketa hauek gertatzen dira ijezteak metalaren mikroegitura eta tentsioaren banaketa aldatzen dituelako.
Errodadura eta Deformazio Plastikoen Oinarrizko Printzipioak
Metala arrabolekin prentsatzen denean, materialak deformazio plastikoa jasaten du, hau da, bere muga elastikoa gainditu ondoren formaren aldaketa iraunkorra. Deformazio hau metal kristalaren barruko dislokazioen mugimenduaren ondorioz gertatzen da. Zenbat eta handiagoa izan lodiera edo zeharkako sekzioaren azalera murriztea, orduan eta handiagoa izango da deformazio plastikoa. Ondorioz, biribilkatzeak zenbait mikroegitura-aldaketa "blokeatu" ditzake, eta horrela metalaren propietate mekanikoak aldatu.
Oro har, ijezketa bi kategoria nagusitan banatzen da: ijezketa beroa, metalaren birkristalizazio-tenperaturaren gainetik egiten dena, eta ijezketa hotza, birkristalizazio-tenperaturaren azpitik egiten dena. Prozesu-tenperaturaren alde hori funtsezko faktorea da mikroegitura-aldaketa mota eta, azken finean, produktuaren propietate mekanikoak zehazteko.
Errodaduraren eragina erresistentzian eta gogortasunean
Laminazioaren ondoriorik berehalakoenetako bat —batez ere laminazio hotzean— erresistentzia elastikoaren eta trakzio-erresistentziaren handitzea da. Hori gertatzen da deformazio plastikoak dislokazioen kopurua eta dentsitatea handitzen dituelako. Dislokazio gehiagok zaildu egiten dute ondorengo dislokazioak mugitzea, eta ondorioz metal sendoagoa sortzen da. Fenomeno horri gogortze-lana edo gogortze-lana bezala ezagutzen da.
Erresistentziaz gain, ijezteak gogortasuna ere handitzen du. Oro har, hotzean ijezitako metala bere jatorrizko egoera baino gogorragoa da (adibidez, errekuntzaren ondoren). Aplikazio batzuetan, gogortasun handiagoa abantailagarria da, hala nola ibilgailuen karrozerietarako altzairu xaflan, erresistentzia handiagoa behar baitute. Hala ere, gogortasun handiagoak normalean harikortasun murriztuaren kontura dator.
Bero-ijezketan, erresistentzia-irabaziak ez dira beti hain esanguratsuak izaten hotzeko ijezketan bezainbeste, berreskurapena eta birkristalizazioa tenperatura altuagoetan gerta baitaitezke, eta horrek gogortze-ondorioak partzialki konpentsatzen ditu. Hala ere, bero-ijezketan erresistentzia handitu daiteke mikroegitura finduz eta ale-tamaina kontrolatuz, batez ere tenperatura eta hozte-abiadura egoki kontrolatuz egiten denean.
Errodaduraren eragina iraunkortasunean eta gogortasunean
Harikortasuna material batek haustura egin aurretik deformazio plastikoa jasateko duen gaitasuna da. Hotzeko ijezpenean, harikortasuna normalean gutxitzen da, dislokazio-dentsitatearen igoerak metala zurrunagoa egiten duelako, eta horrek esan nahi du zaila dela gehiago deformatzea pitzadurarik gabe. Ondorioz, hotzeko ijezpeneko materialak pitzadura izateko joera handiagoa dute tratamendu termikorik gabe, hala nola erreketa, moldaketa gehiago egitean.
Bitartean, berozko ijezketak hotzeko ijezketak baino harikortasun hobea duten produktuak ekoizteko joera du, prozesuan zehar birkristalizatzeak ale-egitura nahiko "freskoagoa" sortzen duelako eta dislokazioak murrizten dituelako. Harikortasun handiago hau erabilgarria da deformazio-gaitasunak behar dituzten osagaietarako, hala nola konformazio-prozesu aurreratuetarako (marrazketa sakona, tolestura, etab.).
Gogortasuna, haustura baino lehen energia xurgatzeko gaitasunarekin erlazionatuta dagoena, errotazioak ere eragiten du. Errotazioak eragindako mikroegiturak (adibidez, ale-tamaina finagoak) gogortasuna handitu dezake, baina anisotropiak eta hondar-tentsioek murriztu egin dezakete kontrolatzen ez badira.
Mikroegitura-aldaketak: aleen tamaina, ehundura eta anisotropia
Ijezketak ez ditu dimentsioak aldatzen bakarrik, mikroegitura birmoldatzen ere egiten du. Ijezketa beroan, metal aleak deformatu eta ondoren birkristalizatu daitezke, ale finagoak eta berriak sortuz. Ale finen tamainak, oro har, erresistentzia handitzen du (Hall-Petch erlazioaren arabera) eta gogortasuna ere hobetu dezake.
Laminazio hotzean, aleak ez dira berriro kristalizatzen prozesuan zehar (tenperatura baxua dela eta), baizik eta laminazio norabidean luzatzen dira. Horrek ehundura kristalografikoa eta anisotropia sortzen ditu, hau da, propietate mekanikoen arteko aldea norabidearen arabera. Adibidez, erresistentzia eta haustura-tentsioa alda daitezke laminazio norabidearekiko paraleloan dagoen norabidearen eta zeharkako norabidearen artean. Industrian, anisotropia hau kontuan hartzea garrantzitsua da, osagaien errendimenduan eragina izan dezakeelako, batez ere xafla-formazioan.
Ehundurak xafla metalikoaren marruskadura sakona bezalako propietateetan ere eragina izan dezake. Ontziratzeko erabiltzen den altzairuzko edo aluminiozko xaflaren kasuan, ehunduraren kontrola ezinbestekoa da urradura edo zimur gehiegirik gabe konformazio egonkorra lortzeko.
Hondar-tentsioa eta distortsioan duen eragina
Ijezketak, batez ere ijezte hotzak, hondar-tentsioak sor ditzake materialaren gainazalaren eta barnealdearen arteko deformazio ez-uniformearen ondorioz. Hondar-tentsio hauek distortsioa eragin dezakete materiala moztu, mekanizatu edo soldatzen denean. Gainera, hondar-tentsioek tentsio-pitzadurak sor ditzakete baldintza batzuetan, batez ere ingurune korrosiboak daudenean.
Bero-ijezketan, hondar-tentsioak gerta daitezke oraindik, baina askotan txikiagoak dira, tentsioaren erlaxazioa errazago gertatzen baita tenperatura altuagoetan. Hala ere, bero-ijezketa egin ondoren hozte-gradienteek ere hondar-tentsioak sor ditzakete hoztea uniformea ez bada.
Errodaduraren eragina nekearekiko erresistentzian
Nekearekiko erresistentzia material batek errepikatutako kargak huts egin gabe jasateko duen gaitasuna da. Errodadurak nekearekiko erresistentzia handitu edo txikitu dezake hainbat faktoreren arabera: gogortze-maila, gainazalaren kalitatea eta hondar-tentsioen presentzia.
Erresistentzia eta gogortasuna handitzen dituen ijezketa hotzak nekearen muga hobetu dezake kasu batzuetan. Hala ere, ijezteak mikroakatsak, marradurak edo trakzio-tentsio hondarrak dituen gainazal bat sortzen badu, nekearen erresistentzia gutxitu egin daiteke, nekearen pitzadurak gainazalean sortzen baitira. Alderantziz, ijezteak gainazal ona sortzen badu eta gainazalean konpresio-tentsio hondarrak sortzen baditu, nekearen erresistentzia hobetu egin daiteke.
Errodadura eta Bero Tratamenduarekin Konbinazioa
Industria-praktikan, ijezketa askotan tratamendu termikoarekin konbinatzen da propietate mekanikoen konbinazio nahi bat lortzeko. Adibidez, ijezketa hotzaren ondoren, errekuntza egiten da birkristalizazio bidez harikortasuna berreskuratzeko, eta, aldi berean, gogortasuna murrizten da materiala moldagarriagoa izan dadin. Altzairuzko xafla tenplatzeko ijezketa edo azal-pasaketak bezalako aldaerak ere egiten dira lautasuna hobetzeko, etekin-propietateak kontrolatzeko eta luzatze-tentsioak bezalako arazoak murrizteko.
Aleazio batzuetan, beroko laminazioa gogortze-tratamenduen aurretik (adibidez, disoluzio-tratamendua eta aluminioan zahartzea) aurretiazko urratsa izan daiteke, azken erresistentzia maximizatzeko.
Ondorioa
Ijezketa-prozesuek metalen propietate mekanikoetan eragin handia dute deformazio plastikoaren, mikroegitura-aldaketen, ehunduraren eraketaren eta hondar-tentsioen garapenaren bidez. Ijezketa hotzak, oro har, erresistentzia eta gogortasuna handitzen ditu gogortzearen bidez, baina harikortasuna gutxitzen du eta anisotropia handitu dezake. Ijezketa beroak harikortasun hobea eta mikroegitura homogeneoagoa sortzen ditu birkristalizazioari esker, nahiz eta prozesuaren kontrola beharrezkoa den oraindik akatsak eta hondar-tentsioak saihesteko. Ijezketa-parametroen eta mikroegitura-aldaketen arteko erlazioa ulertuz, industriak aplikazio-beharretara egokitutako propietate mekanikoak dituzten materialak ekoizten dituzten prozesuak diseinatu ditzake, bai egitura-osagaietarako, bai automobilgintzarako, bai eraikuntzarako, bai xafla metaliko zehatzetarako.
Nahi izanez gero, artikulu hau egokitu dezaket teknikoagoa izan dadin (tentsioa, benetako tentsio-tentsioa, birkristalizazio dinamikoa eta Hall-Petch bezalako terminoekin) edo irakurle orokorrarentzat ezagunagoa izan dadin, altzairuaren, aluminioaren edo kobrearen kasuen adibideak gehituz.
