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Conformado por deformación plástica TEMA 7 TECNOLOGÍA DE MATERIALES.

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1 Conformado por deformación plástica TEMA 7 TECNOLOGÍA DE MATERIALES

2 7.1 Introducción 7.2 Procesos de conformado específicos 7.3 Efectos metalúrgicos del conformado 7.4 Conformado de chapa ÍNDICE Conformado por deformación plástica

3 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.1 Introducción Conformado por deformación plástica Conformado por deformación plástica : MEJORES procesos a la hora de dar forma a materiales metálicos que deban asegurar un comportamiento mecánico excelente Tema 8 Polímeros CerámicosDemasiado frágiles Conformado por deformación plástica

4 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.1 Introducción CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA Controla el proceso para asegurar propiedades mecánicas requeridas Da forma a la pieza Procesos de deformación en caliente Procesos de deformación en caliente: la microestructura y las propiedades finales dependen están estrechamente ligadas al buen control de las temperaturas, tiempos y deformaciones aplicadas. + Procesos de deformación en frío Procesos de deformación en frío: propiedades dependientes del grado de deformación Conformado por deformación plástica

5 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.1 Introducción CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA Productos intermedios -chapas, barras, tubos Procesos primarios - Laminación -Extrusión Procesos secundarios -Forja -Estampación Piezas más complejas Conformado en caliente: T > 0,6T f (K) (por encima de la temperatura de recristalización del material) Conformado en frío: T< 0,35 T f (K) (por debajo de la temperatura de recristalización del material) Conformado por deformación plástica

6 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.1 Introducción σ ys Al calentar una aleación metálica se requieren menores presiones de conformado y además es posible obtener piezas más complejas. ductilidad endurecimiento por deformación Durante el conformado en caliente ablandamiento por recristalización Figura 7.1 a) Evolución de la tensión con la deformación en caliente Conformado en caliente Conformado por deformación plástica simultáneamente No endurece ni ablanda durante la operación

7 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.1 Introducción Figura 7.1 b) Efecto de la velocidad de deformación y la temperatura en la tensión de conformado Conformado en caliente Conformado por deformación plástica La tensión necesaria para deformar plásticamente un material en caliente depende en gran medida de la velocidad de deformación: a mayor velocidad de deformación mayor tensión se debe aplicar

8 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.1 Introducción Conformado en frío (por debajo de la temperatura de recristalización) El metal se endurece en el curso de la deformación Recocidos de recristalización σ = K· ε n n: coeficiente de endurecimiento por deformación ( ) La velocidad de deformación apenas influye en la deformación en frío Conformado por deformación plástica

9 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.1 Introducción conformado en frío Los procesos de conformado en frío son más baratos, proporcionan unas tolerancias más estrechas y permiten obtener productos con una amplia gama de características mecánicas. Conformado por deformación plástica

10 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.2 Procesos de conformado específicos Conformado por deformación plástica

11 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.2 Procesos de conformado específicos Forja (forging) De matriz abierta (open-die) -formas simples -malas tolerancias -series pequeñas de piezas normalmente grandes Deformación: ε = Ln (h 0 -h f ) De matriz cerrada (closed-die) -formas complejas -mejores tolerancias -grandes series piezas pequeñas Mayor fuerza Conformado por deformación plástica

12 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.2 Procesos de conformado específicos Recalcado: operación de forja de una pieza cilíndrica con el fin de aumentar su diámetro y disminuir su longitud Conformado por deformación plástica

13 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.2 Procesos de conformado específicos Conformado por deformación plástica Fusión Deformación plástica Mecanizado Metalurgia de polvos Tabla 7.1 Tolerancias dimensionales y rugosidades de los procesos de conformado

14 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.2 Procesos de conformado específicos Laminación Productos largos de sección constante: chapas, tubos, barras, perfiles… Conformado por deformación plástica

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16 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.2 Procesos de conformado específicos Laminación Deformación en la laminación ε = Ln (t 0 /t f ) Grado de reducción r =(t 0 - t f )/t 0 (Q = S x v) v 0 · w 0 ·t 0 = v f · w f ·t f Vl= cte l 0 · w 0 · t 0 = l f · w f ·t f l 0 · t 0 = l f · t f w 0 = w f t: espesor de la chapa Relación longitud-espesor Relación entre velocidades de la chapa a la entrada y salida de los cilindros Conformado por deformación plástica

17 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.2 Procesos de conformado específicos Laminación Figura 7.10 Laminación de un perfil hueco cerrado Conformado por deformación plástica

18 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.2 Procesos de conformado específicos Laminación Figura 7.11 Laminación de anillos Conformado por deformación plástica

19 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.2 Procesos de conformado específicos Laminación Figura 7.12 Laminación roscas Conformado por deformación plástica

20 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.2 Procesos de conformado específicos Laminación Figura 7.13 Laminación de tubos de pared gruesa Conformado por deformación plástica

21 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.2 Procesos de conformado específicos Extrusión Figura 7.14 Extrusión directaFigura 7.15 Extrusión inversa Largas piezas de sección constante: barras, perfiles, tubos... Conformado por deformación plástica Menor fuerza

22 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.2 Procesos de conformado específicos Estirado o Trefilado (proceso de extrusión para obtener hilos) Conformado por deformación plástica

23 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado Conformado en caliente Destruyen la segregación y el producto se homogeniza Desaparece la porosidad asociada al rechupe y a los desprendimientos gaseosos por soldadura durante el aplastamiento Se refinan los grandes granos columnares típicos de los productos moldeados Todos estos efectos se traducen en una sustancial mejora de las propiedades mecánicas de los productos obtenidos por deformación plástica en relación a los obtenidos por moldeo Conformado por deformación plástica

24 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado Desventajas Desventajas del conformado en caliente: Oxidación Descarburación en el caso de los aceros Peores tolerancias dimensionales que los conformados en frío (debido a la contracción del enfriamiento final) Microestructuras menos homogéneas (dificultad de obtener una temperatura uniforme en toda la pieza) Conformado por deformación plástica

25 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado CONFORMADO EN FRÍO Aumento del límite elástico Disminuye la ductilidad RECOCIDO DE RECRISTALIZACIÓN Si la deformación supera un determinado nivel, el material se rompe Aumenta el coste de estos procesos, pero ofrece una versatilidad mayor que los procesos realizados en caliente, ya que ajustando el ciclo de deformación-recristalización se pueden conseguir productos finales con características mecánicas bien diferentes Conformado por deformación plástica

26 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado Conformado por deformación plástica

27 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado Conformado por deformación plástica

28 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado FIBRADO MECÁNICO: FIBRADO MECÁNICO: defecto característico de los procesos de deformación plástica que ocurre como consecuencia del alargamiento de las inclusiones u otras segundas fases en las direcciones principales de conformado anisoropía en las propiedades mecánicas del producto final. Conformado por deformación plástica

29 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado Estructura típica de los procesos de fabricación en caliente Conformado por deformación plástica

30 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado Tratamientos termomecánicos: laminación y forja Dan forma al material Se controla todo el proceso de conformado con el fin de conseguir mejorar sus propiedades mecánicas finales a partir de una microestructura estructura idónea (grano muy fino) Y Conformado por deformación plástica

31 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.4 Conformado de chapa Corte DobladoEmbutición Operaciones en frío Minimizar pérdidas de material Formas sencillas de la matriz Punzonado Taladro Estampación Conformado por deformación plástica

32 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.4 Conformado de chapa Operaciones en frío La conformabilidad de una chapa en operaciones de doblado se especifica en términos del menor radio que se puede conseguir sin que se rompa la chapa (generalmente se expresa en multiplos de su espesor (2t, 4t…) Corte DobladoEmbutición Estampación Conformado por deformación plástica La mayor conformabilidad se obtiene siempre cuando se dobla la chapa en su direccion transversal (línea de doblado perpendicular a la direccción de la laminación de la chapa) Operación más sencilla de conformado de chapa

33 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.4 Conformado de chapa Operaciones en frío Piezas tridimensionales (carrocería de vehículos de transporte, cascasas de electrodomésticos…) Matrices y punzones de formas adecuadas Corte DobladoEmbutición Estampación Embutición por expansión Embutición por compresión Embuticiones mixtas Conformado por deformación plástica

34 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.4 Conformado de chapa Por compresión Embutición Por expansión Conformado por deformación plástica -Ductilidad -Coeficiente de endurecimiento por deformación n

35 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.4 Conformado de chapa límite de embutición del materialLDR La capacidad de un material para ser embutido viene dada por el coeficiente límite de embutición del material LDR (Limt Drawing Ratio). (Depende de acuerdo R P y R d y de la lubricación utilizada) LDR = (D 0 ) max / D p ; LDR max ~ 2 Conformado por deformación plástica RdRd RpRp REEMBUTICIÓN

36 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.4 Conformado de chapa Mejorar la embutibilidad controlar la textura (orientación cristalográfica preferente de sus granos individuales) determinación del coeficiente de anisotropía r (mediante un ensayo de tracción) r = ε 2 / ε 3 = ε 2 / -(ε 1 + ε 2 ) r = (r 0º + 2r 45º + r 90º ) Conformado por deformación plástica Interesan r altos, a ser posible mayores que 2

37 TECNOLOGÍA DE MATERIALES 7.4 Conformado de chapa Curvas límite de embutición: representación de las deformaciones máximas a estricción o a rotura que admite la chapa en sus dos direcciones principales Conformado por deformación plástica Emburición por compresión Emburición por expansión


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