TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica TEMA 7 Conformado por deformación plástica

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

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

TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 7.1 Introducción CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA + Da forma a la pieza Controla el proceso para asegurar propiedades mecánicas requeridas Procesos de deformación en frío: propiedades dependientes del grado de deformación 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.

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

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

Conformado por deformación plástica TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 7.1 Introducción Conformado en caliente Figura 7.1 b) Efecto de la velocidad de deformación y la temperatura en la tensión de conformado 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

Conformado por deformación plástica TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 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 La velocidad de deformación apenas influye en la deformación en frío σ = K· εn n: coeficiente de endurecimiento por deformación (0.1-0.5)

TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 7.1 Introducción 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 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 7.2 Procesos de conformado específicos

Conformado por deformación plástica TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 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 (h0-hf) De matriz cerrada (closed-die) -formas complejas -mejores tolerancias -grandes series piezas pequeñas Mayor fuerza

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

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

Conformado por deformación plástica TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 7.2 Procesos de conformado específicos Laminación Deformación en la laminación ε = Ln (t0/t f) Grado de reducción r =(t0- tf)/t0 t: espesor de la chapa Relación longitud-espesor Vl= cte  l0· w0 · t0 = lf· wf ·tf  l0 · t0 = lf· tf w0 = wf Relación entre velocidades de la chapa a la entrada y salida de los cilindros (Q = S x v)  v0· w0 ·t0 = vf· wf ·tf

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

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

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

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

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

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

Conformado por deformación plástica TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado Destruyen la segregación y el producto se homogeniza Desaparece la porosidad asociada al rechupe y a los desprendimientos gaseosos por soldadura durante el aplastamiento Conformado en caliente 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 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado 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 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado Si la deformación supera un determinado nivel, el material se rompe Aumento del límite elástico CONFORMADO EN FRÍO Disminuye la ductilidad RECOCIDO DE RECRISTALIZACIÓN 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 TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado

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

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

Conformado por deformación plástica TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 7.3 Efectos metalúrgicos de conformado Tratamientos termomecánicos: laminación y forja Dan forma al material Y 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)

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

TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 7.4 Conformado de chapa Corte Doblado Embutición Estampación Operaciones en frío Operación más sencilla de conformado de chapa 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…) 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)

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

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

Conformado por deformación plástica TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 7.4 Conformado de chapa 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 RP y Rd y de la lubricación utilizada) LDR = (D0)max / Dp ; LDR max ~ 2 Rp REEMBUTICIÓN Rd

TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 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 = ε2/ ε3 = ε2 / -(ε1+ ε2) r = (r0º + 2r45º + r90º) Interesan r altos, a ser posible mayores que 2

Conformado por deformación plástica TECNOLOGÍA DE MATERIALES Conformado por deformación plástica 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 Emburición por expansión Emburición por compresión