Propiedades mecánicas de metales usados en procesos de conformado

Presentación del tema: "Propiedades mecánicas de metales usados en procesos de conformado"— Transcripción de la presentación:

1 Propiedades mecánicas de metales usados en procesos de conformado
Los principales metales empleados por la industria manufacturerason: Aceros de bajo o medio carbono (%C <0,4) Aluminio (1100, 3003) y aleaciones de aluminio (6061, 2024, 7075) Cobre puro (alambres conductores, tubos de agua, planchas) y cobre de baj aleación (% aleación < 5%) Latones ( Cu – Zn (5% a 40%)) Bronces (Cu – Sn) Aceros inoxidables : ferríticos ( Fe – 13 – 18% Cr), auteníticos ( Fe- Cr – Ni) Los metales aptos para conformado son dúctiles, deformaciones entre 20% y 60%.

2 Curva tensión – deformación de material dúctil
Tensión de Ingeniería = S = F/A A0 = área inicial de la probeta Tensión verdadera : σ = F/Ai Ai = área instantánea de la probeta e = deformación de ingeniería = (l – l0) / l0 ε = deformación verdadera = ln (l/l0) En general la tensión de flujo σ = f(T, ε, dε/dt) T = temperatura, ε = deformación , dε/dt = velocidad de deformación

3 Comportamiento elástico
El comportamiento elástico se caracteriza por una relación lineal entre tensión (σ) y deformación (ε o e). Para deformaciones pequeñas, como las elásticas, ε ≈ e. Se cumple la relación σ = E·ε Donde E = módulo elástico o módulo de Young Otras relaciones se cumplen en comportamiento elástico: ν = -2 / 1 = -3 / 1 = relación de Poisson ΔV / V = B módulo volumétrico; es ΔV ≠ 0 en comportamiento elástico G = τ / γ Donde τ = tensión de corte aplicada γ = deformación de corte Se pueden demostrar las siguientes relaciones entre las constantes elásticas: G = E/{2·(1 + υ)} y B = E/{3·(1 - 2υ) Hay 4 constantes elásticas ; E, G, B, υ; pero sólo 2 de ellas son independientes. La elasticidad termina cuando comienza la deformación plástica, causada por desplazamientos irreversibles de dislocaciones, por tanto la deformación plástica es irreversible y además ocurre con conservación de volumen. La “tensión de fluencia” o “límite elástico” inicia la deformación plástica perceptible

4 Comportamiento plástico
A baja temperatura (temperatura ambiente), dos ecuaciones describen la relación σ – ε en la región plástica: σ = C·εn n= coeficiente de acritud o coeficiente de endurecimiento por deformación, strain hardening exponent σ = K·(dε/dt)m m= coeficiente de sensibilidad a la velocidad de deformación

5 Valores típicos de c y n en aleaciones comerciales
Material C (Mpa) n Aluminio recocido 1100 180 0,20 Aluminio 2024 T-4 700 0,15 Cobre recocido 500 0,50 Acero 1020 laminado en caliente 800 0,22 Acero 1045 1000 0,14 Acero inoxidable austenítico recocido 1500 0,52 La tensión de fluencia baja con la tempertura, de manera diferente en cada aleación; en acero de 0,15%C, la tensión de fluencia a 25ºC es 500 Mpa, a 200ºC es 400 Mpa y a 600ºC es 200 Mpa. Una idealización corresponde a un comportamiento perfectamente plástico con n= 0; el material no se endurece con la deformación y la curva σ – ε es horizontal.

6 Valores de m a baja temperatura
A baja temperatura m es muy pequeño, lo que significa que la tensión de fluencia del metal varía poco con la velocidad de deformación. Material m Acero de bajo carbono 0,01 – 0,015 Acero inoxidable ferrítico Acero inoxidable austenítico Cobre 0,005 Latón 70/30 0,0 – 0,005 Aluminio y aleaciones 0,0

7 Sensibilidad a la velocidad de deformación a alta temperatura
A alta temperatura rige la ecuación σ = K·(dε/dt)m El endurecimiento por deformación es muy pequeño porque el material se va continuamiento recociendo (endureciendo y ablandando) casi instantáneamente, y las curvas σ – ε son casi horizontales; pero su nivel depende de la velocidad de deformación.

8 Valores típicos de m a altas temperaturas
Material m T (ºC) Acero 1015 0,1 800 Acero 1045 1000 Aluminio 1100 0,21 500 0,13 400 Aluminio 2017 0,155 0,10 Cobre puro 0,15 Latón 70/30 0,20 600