trabajo en frío

El trabajo en frío es la deformación plástica del metal realizada a temperaturas muy por debajo del punto de recristalización, típicamente a temperatura ambiente o solo ligeramente elevada. El metal se fuerza a adoptar nuevas formas mediante presión mecánica: laminado, estirado, estampado, doblado o forjado. A diferencia del trabajo en caliente, que depende del calor para ablandar el material, el trabajo en frío depende únicamente de la fuerza mecánica para superar el límite elástico y mover los átomos a nuevas posiciones permanentes.

Cuando el metal se somete a trabajo en frío, su estructura granular se distorsiona y la densidad de dislocaciones aumenta drásticamente. Este efecto de endurecimiento por trabajo (o endurecimiento por deformación) hace que el metal sea más fuerte y duro, pero también más frágil. Una varilla de acero dulce estirada a través de una matriz para reducir su diámetro gana resistencia a la tracción pero pierde ductilidad. Una lámina de aluminio que pasa por laminadores en frío sale más delgada, más fuerte y menos capaz de doblarse sin agrietarse. El grado de endurecimiento depende de la cantidad de deformación, medida como porcentaje de reducción en el área o el espesor.

El trabajo en frío se elige por su precisión, calidad superficial y eficiencia económica en las series de producción. El estampado de chapa metálica, el fleje de acero laminado en frío, el alambre estirado y los tubos conformados en frío aprovechan todas estas ventajas. El proceso no requiere horno, ni tiempo de calentamiento, y produce piezas con tolerancias dimensionales ajustadas y superficies limpias. Sin embargo, el equipo debe ser potente y rígido, porque el metal sin ceder se resiste fuertemente. Las matrices y los rodillos se desgastan rápidamente y deben reemplazarse con frecuencia.

El trabajo en frío severo eventualmente hace que el metal sea demasiado duro y frágil para deformarse más sin fracturarse. En este punto, el material debe recocerse (calentarse a la temperatura de recristalización o por encima de ella, luego enfriarse) para restaurar la ductilidad y permitir una mayor conformación. Este ciclo de trabajo en frío y recocido es rutinario en el estirado de alambre, la fabricación de tubos y el estampado de embutición profunda. Cada ciclo añade resistencia y reduce la sección transversal; cada recocido reinicia el reloj del endurecimiento por trabajo.

El trabajo en frío es fundamental para la metalurgia moderna. Produce la gran mayoría de las existencias de chapa, fleje y varilla utilizadas en la industria. La compensación entre la ganancia de resistencia y la fragilidad, y la necesidad de recocido periódico, definen el ritmo de la mayoría de las plantas de fabricación de metales. Comprender cuánta deformación puede tolerar una aleación dada antes de que sea necesario el recocido es esencial para el control del proceso y la gestión de costos.