PROCESOS DE CONFORMADO DE METALES

Transcripción

1 PROCESOS DE CONFORMADO DE METALES

2 PROCESOS DE CONFORMADO (I) CONFORMADO CON CONSERVACION DE MASA Los procesos de CONFORMADO PLÁSTICO son aquellos en los que la forma final de la pieza de trabajo se obtiene por deformación de la pieza de partida, sin eliminación o aportación de material. Los procesos de CONFORMADO PLÁSTICO DE METALES, son todos aquellos procesos de manufactura donde se busca generar formas a metales, de tal manera que su volumen y masa se conservan, y en los cuales las partículas son desplazadas de una posición al otra.

3 PROCESOS DE CONFORMADO (II) La deformación resulta del uso de una herramienta que usualmente es un DADO (TROQUEL)para formar metales, el cual aplica esfuerzos que exceden la resistencia a la fluencia del metal. Por tanto, el metal se deforma para tornar la forma que determina la geometría del dado. Para formar exitosamente un metal éste debe poseer ciertas propiedades. Las propiedades convenientes para el formado son: 1. Baja resistencia a la fluencia 2. Alta ductilidad. Estas propiedades son afectadas por la temperatura. La ductilidad se incrementa y la resistencia a la fluencia se reduce cuando se aumenta la temperatura de trabajo.

4 PROCESOS DE CONFORMADO (III) El material metálico sólido, presenta una estructura interna uniforme, de granos más o menos grandes. El EFECTO PRINCIPAL del conformado plástico es DEFORMAR EL GRANO hasta adaptarlo a la forma exterior deseada. Los granos y las fibras del material conformado se encuentran adaptados a la forma de las aristas, por lo que los GRANOS SOPORTARÁN UN ESFUERZO MUCHO MEJOR, a como lo haría un grano no conformado que se obtiene en el mecanizado.

5 CURVA ESFUERZO DEFORMACIÓN (I) ZONA ELÁSTICA: dependencia lineal entre tensión y deformación (módulo elástico Young). ZONA PLÁSTICA: pérdida de la dependencia lineal (régimen plástico). Al cesar la carga el material no regresa por la misma línea. ZONA de ROTURA: comienza la rotura de las uniones del material. Aparecen las grietas y luego se produce la fractura.

6 CURVA ESFUERZO DEFORMACIÓN (II)

7 Resistencia a la Fluencia CURVA ESFUERZO DEFORMACIÓN (III) Máxima carga que un material metálico soporta antes de deformarse permanentemente. Ductilidad Capacidad que tiene un metal de deformarse sin romperse (dejarse transformar en alambres o hilos). Su valor se cuantifica en el % de alargamiento y en el % de reducción de área. Estas propiedades son f(t): cuando la temperatura aumenta, el límite de fluencia disminuye mientras que la ductilidad aumenta. OJO: Bajo límite de fluencia y una alta ductilidad.

8 CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE CONFORMADO (I) Se caracterizan por deformaciones significativas y cambios de forma. La relación entre el área superficial y el volumen de trabajo es relativamente pequeña. Se caracterizan por el formado de laminas, tiras y rollos de metal. La relación entre el área superficial y el volumen del material inicial es alta.

9 CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE CONFORMADO (II) Trabajo en frio: T amb. O ligeramente arriba de esta (Hasta 0.3 Tfus.). Trabajo en Tibio: Tfus. Trabajo en Caliente: Entre 0.5 Tfus Tfus. (Tfus: Temperatura de Fusión del material.)

10 Clasificación de los Procesos de Conformado Plástico: La deformación plástica puede realizarse en CALIENTE o en FRÍO, dependiendo de la ductilidad del material y de la potencia del equipo empleado. DEFORMACIÓN EN CALIENTE: En general se realiza a Tª superior al 85% de la Tª de fusión. Entre etapas de deformación el material se ablanda, se recupera y se recristaliza.

11 Clasificación de los Procesos de Conformado Plástico: DEFORMACIÓN EN FRÍO: Se emplea en materiales muy dúctiles en frío. Los granos se orientan según el sentido de deformación Eleva la dureza y resistencia a la tracción del material.

12 PROCESOS DE DEFORMACIÓN VOLUMETRICA Laminado: Es un proceso de deformación por compresión en el cual el espesor de una plancha o placa se reduce por medio de rodillos. Forjado: Consiste en la compresión de una pieza entre dos dados opuestos, de manera que la forma quede impresa. El forjado se puede hacer también en frío. Extrusión: Es un proceso de compresión en el cual se fuerza el metal a fluir a través de la abertura de un dado tomando la forma del orificio en su sección transversal. Estirado: El diámetro de un alambre o barra se reduce cuando se tira de este a través de la abertura de un dado.

13 EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA DEFORMACIÓN. El efecto de la temperatura da lugar a la siguiente clasificación: TRABAJO EN FRÍO TRABAJO EN TIBIO trabajo en caliente por debajo de la temperatura de recristalización TRABAJO EN CALIENTE arriba de la temperatura de recristalización. OJO: Recristalización es la formación de granos libres de deformación.

14 EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA DEFORMACIÓN (II). TRABAJO EN CALIENTE Las características principales son: Por encima de la temperatura mínima de recristalización. La forma de la pieza se puede alterar significativamente. Se requiere menor potencia para deformar el metal. Las propiedades de resistencia son generalmente isotrópicas debido a la ausencia de una estructura orientada de granos creada en el trabajo en frío. El trabajo en caliente no produce fortalecimiento de la pieza. Precisión dimensional más baja. Mayores requerimientos de energía. Oxidación de la superficie de trabajo. El utillaje está sometido a elevados desgastes y consiguientes mantenimientos. (El término Utillaje se define como el conjunto de útiles, herramientas, maquinaria, implementos e instrumental de una industria )

15 EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA DEFORMACIÓN (III). El trabajo en caliente tiene las ventajas siguientes: La porosidad en el metal es considerablemente eliminada. La mayoría de los lingotes fundidos contienen muchas pequeñas sopladuras. Estas son prensadas y a la vez eliminadas por la alta presión de trabajo. Las impurezas en forma de inclusiones son destrozadas y distribuidas a través del metal. Los granos gruesos o prismáticos son refinados. Dado que este trabajo está en el rango recristalino, seria mantenido hasta que el límite inferior es alcanzado para que proporcione una estructura de grano fino. Las propiedades físicas generalmente se mejoran, principalmente debido al refinamiento del grano. La ductilidad y la resistencia al impacto se perfeccionan, su resistencia se incrementa y se desarrolla una gran homogeneidad en el metal. La mayor resistencia del acero laminado existe en la dirección del flujo del metal. La cantidad de energía necesaria para cambiar la forma del acero en estado plástico es mucho menor que la requerida cuando el acero está frío.

16 EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA DEFORMACIÓN (IV). Desventajas: Debido a la alta temperatura del metal existe una rápida oxidación o escamado de la superficie con acompañamiento de un pobre acabado superficial. Como resultado del escamado no pueden mantenerse tolerancias cerradas. El equipo para trabajo en caliente y los costos de mantenimiento son altos, pero el proceso es económico comparado con el trabajo de metales a bajas temperaturas.

17 Ventajas: EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA DEFORMACIÓN (V). TRABAJO EN FRIO Proporciona mejor precisión (tolerancias mas pequeñas o estrechas) Mejor acabado superficial El endurecimiento por deformación aumenta la resistencia y dureza de la pieza El flujo de granos durante la deformación brinda la oportunidad de obtener propiedades direccionales convenientes en el producto resultante. Al no requerir calentamiento del trabajo, se ahorran costos del horno y combustible.

18 TRABAJO EN FRIO Desventajas: EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA DEFORMACIÓN (VI). Se requiere mayores potencias y fuerzas para desempeñar las operaciones Se debe tener cuidado para asegurar que las superficies de trabajo inicial estén libres de incrustaciones y suciedad. La ductilidad y el endurecimiento por deformación del metal de trabajo limitan la cantidad de formado que se puede hacer en la pieza. Algunas veces se necesita un proceso de recocido.

19 EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA DEFORMACIÓN (VII). Cuando el metal se deforma en frío aumenta su resistencia debido al endurecimiento por deformación, pero si el metal se deforma a una temperatura lo suficientemente elevada (por arriba del punto de recristalización) no ocurre el endurecimiento por deformación, en su lugar se forman nuevos granos libres de deformación, esta temperatura es aproximadamente al 50% de la temperatura de fusión del metal, llamándose temperatura de recristalización y se requiere aproximadamente una hora para la formación de nuevos granos.