CONFORMADO DE METALES Laminado Forja Trefilado Extrusión Embutido.

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1 CONFORMADO DE METALES Laminado Forja Trefilado Extrusión Embutido

2 INTRODUCCIÓN AL CONFORMADO DE METALES Debido a que los metales deben ser conformados en la zona de comportamiento plástico es necesario superar el límite de fluencia para que la deformación sea permanente. Por lo cual, el material es sometido a esfuerzos superiores a sus límites elásticos, estos límites se elevan consumiendo así la ductilidad.

3 Deformación en Frío y en caliente El conformado por deformación plástica puede realizarse en caliente o en frio, según que la temperatura de trabajo se halle por encima o por debajo de la temperatura de recristalización, respectivamente. La recristalización se define como el proceso en el que los granos de una estructura cristalina adquieren una nueva estructura o una nueva forma de cristal.

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5 Conformado en frío esta se realiza a temperatura inferior a la de recristalización Efectos del conformado en frio. Las distintas orientaciones de los cristales y la baja movilidad atómica a las temperaturas de conformado, Hacen que no haya homogeneización y por tanto las diferentes zonas del cristal pueden soportar distintas tensiones

6 Las ventajas de estos procesos frente a los de conformado en caliente son: - mejores superficies y tolerancias dimensionales -mejores propiedades mecánicas (resistencia) -mejor reproducibilidad - confieren al material anisotropía (en caso de que esta característica suponga una ventaja para la aplicación de que se trate ). Las desventajas de estos procesos son: - mayor necesidades de fuerza y energía debido al endurecimiento por deformación (equipo más pesado y potente). - menor ductilidad - se produce anisotropía en el material (en caso de que sea una circunstancia desfavorable) -y es necesario que la pieza de partida presente unas superficies limpias -Para producir grandes deformaciones es necesario realizar el proceso en varias etapas y someter el material, al final de cada etapa, a un tratamiento de recocido para eliminar las tensiones residuales..

7 Efectos del calentamiento en la deformación plástica Al deformar un metal en frío se le comunica una energía y, por lo tanto, pasa a un estado de inestabilidad, puesto que su energía interna es ahora mayor que la que tenía sin deformar. A la temperatura ambiente la velocidad con que se pasa a la forma estructural estable es muy lenta, siendo posible aumentarla elevando su temperatura. Con ello se incrementa la agitación térmica y, en consecuencia, la movilidad atómica, dando lugar a la aparición de tres etapas: restauración, recristalización y crecimiento de grano. a) Restauración: Caracterizada por la tendencia de los átomos a pasar a sus posiciones de equilibrio estable, sin que haya movimiento aparente de los contornos de los granos. Durante esta etapa se contrarresta la consolidación, desaparecen en el metal las tensiones internas, disminuye ligeramente la dureza y el límite elástico

8 b) Recristalización: proceso por el que un material, previamente deformado plásticamente en frío, regenera su microestructura formando nuevos granos, por acción del calor. Su característica es la temperatura de recristalización.. c) Crecimiento de grano: Si continúa el calentamiento por encima de la temperatura de recristalización θr, comienza otra etapa, durante la cual el grano recristalizado continúa creciendo a medida que aumenta la temperatura. El crecimiento de grano (llamado también coalescencia) por encima de la temperatura de recristalización depende de la temperatura y del tiempo de calentamiento, siendo estos dos factores favorables para el aumento de grano.

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10 Conformado en caliente Conforme elevamos la temperatura de un metal, deformándolo a la vez, aumenta la agitación térmica y disminuye la tensión critica de cizallamiento, aumentando así la capacidad de deformación de los granos. Simultáneamente se produce también una disminución de la resistencia de los bordes de grano. Aparecen, pues, dos factores, ambos dependientes de la temperatura: la resistencia de los bordes de grano y la resistencia de los cristales, los cuales varían. Ambas curvas se cortan en un punto al que corresponde una temperatura llamada de equicohesión, en la que se igualan las resistencias. Cuando el material se trabaja a temperaturas inferiores a la equicohesion las deformaciones se producen en el interior de los granos (transcristalina) y se origina acritud, a T° mayores la deformaciones es intergranular, de tipo fluido y no genera acritud

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12 No basta con efectuar el trabajo por encima de la temperatura de recristalización; hay que mantener al metal con esa temperatura al tiempo suficiente para que la recristalización haya sido completa. La temperatura de trabajo tiene un tope superior, ha de ser inferior a la temperatura de fusión del metal y de las impurezas, y en caso haya eutectico por de bajo de la temperatura de formación de este.

13 Efectos del conformado en caliente Las ventajas 1.Permite obtener la misma deformación que en frio con menores esfuerzos. 2.Un grano mas fino 3.Materiales mas blandos y ductiles 4.Aumenta la resistencia al impacto 5.Ausencia de tensiones residuales 6.Estructura mas uniforme

14 Desventajas del conformado en caliente 1- oxidación rápida (formación de superficies rugosas) 2- tolerancias relativamente amplias (2 – 5%) debido a las superficies rugosas y dilataciones térmicas 3- El trabajo en caliente es costosa y requiere mantenimiento considerable

15 I) LAMINACIÓN El laminado o proceso de laminación es un proceso de deformación, en el cual se reduce el espesor de un material mediante fuerzas de compresión ejercidas por rodillos opuestos Esta disminución de espesor se da gracias a que los rodillos tiran el material hacia dentro del espacio de laminación a través de una fuerza de fricción neta sobre el material.

16 Laminación en caliente El proceso de laminado en caliente es aquel que se realiza por encima de la temperatura de recristalización del material. La temperatura de recristalización es la temperatura a la cual los granos de la microestructura comienzan a transformarse en nuevos granos sin dislocaciones. Por lo anterior cualquier dislocación generada durante el proceso de compresión bajo los rodillos es eliminada debido a la temperatura de los rodillos que transfieren suficiente calor a las láminas elevando su temperatura por encima de la T.recristalización. El resultado son granos dúctiles que pueden ser laminados idealmente cualquier número de veces. El proceso de laminado en caliente se utiliza para estructuras de colada, o fundición comúnmente dendrítica, la cual incluye granos grandes y no uniformes.

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20 El proceso de laminado en caliente se lleva a cabo comúnmente para aleaciones de aluminio y para aceros aleados. Se manejan temperaturas entre 0.3 y 0.5 veces la temperatura de fusión, lo que corresponde a la temperatura de recristalización.

21 Procesos de laminación Laminado de rosca Usando el proceso con dos rodillos la pieza se coloca normalmente sobre una regleta. Por lo menos uno de los rodillos tiene movimiento axial para realizar el conformado. Simultáneamente los rodillos están girando de manera sincrónica en contacto con la pieza de manera que el perfil es conformado. Este proceso de conformado en frío, se usa para formar roscas en piezas cilíndricas mediante su laminación entre dos matrices obteniéndose productos terminados como pernos, tornillos, entre otros.

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23 Laminado de barras y perfiles En este proceso, el material de trabajo se deforma para generar un contorno en la sección transversal, es decir, donde la sección transversal del material es reducida en dos direcciones. Los productos hechos por este procedimiento incluyen perfiles de construcción como vigas en I, en L o canales en U; rieles para vías de ferrocarril, barras redondas, cuadradas y varillas. El proceso se realiza pasando el material de trabajo a través de rodillos que tienen impreso el reverso de la forma deseada como

24 Laminado de anillos El laminado de anillo consiste en laminar las paredes gruesas de un anillo para obtener anillos de paredes más delgadas, pero de un diámetro mayor. Algunos productos obtenidos son collares para rodamientos de bolas y rodillos, llantas de acero para ruedas de ferrocarril y cinchos para tubos, recipientes a presión y máquinas rotatorias.

25 Laminado Plano La deformación plana consiste en una cinta metálica de espesor inicial ho que se introduce entre un par de rodillos giratorios que la reducen a un espesor final hf. Puesto que la velocidad de la superficie del rodillo es constante, existe un deslizamiento relativo entre el rodillo y la cinta a lo largo del arco de contacto en el espacio de laminación, por consiguiente, las fuerzas de fricción que se opone al movimiento entre los dos cuerpos deslizantes actúan sobre la cinta haciendo que los rodillos tiren el material por medio de una fuerza de fricción neta

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32 Una tira de acero de 305 mm de ancho y 25 mm de espesor es laminada en frío por un laminador de dos rodillos de radio 254 mm cada uno. El espesor del material se reduce a 22 mm en un paso a una velocidad de 50 rev/min. El material de trabajo tiene una resistividad K= 276 MPa y n= 0,15. Se asume un coeficiente de roce entre el material y los rodillos de 0,12. Determine si a) la fricción es suficiente para realizar la laminación, b) la potencia de laminación en Watt. Solución: Se calcula si es posible la reducción comparándola con el dmax

33 ACTIVIDADES 1.TENSIONES DE HEYN 2.Dislocación (clasificación) 3. Materiales isótropos y anisótropos 4. Realizar un cuadro comparativo de deformación en frio y en caliente 5. Rodillos de laminación 6 Diferencia entre el acero laminado en caliente y el laminado en frio 7. Trenes de laminación (elementos ) 8. Ejemplos industriales de la laminación 9. Calculo de la carga para laminado en frio y caliente 10. Defectos en productos laminados