Efecto sobre el formado de los metales

Efecto sobre el formado de los metales

Indique, Defina y/o Desarrolle cada uno de los efectos sobre el formado de los metales:

a) Efecto de la temperatura en el formado de metales, Deformación (trabajo) en frío y en caliente.
b) Efectos de la velocidad de deformación en los procesos de conformación
c) Efecto de las estructuras metalúrgicas en los procesos de conformación.
d) Efecto de la Fricción y lubricación en el formado de metales

Propiedades metálicas en los procesos de conformado

Al abordar los procesos de conformado es necesario estudiar una serie de propiedades metálicas influenciadas por la temperatura, dado que estos procesos pueden realizarse mediante un trabajo en frio, como mediante un trabajo en caliente.

Trabajo en frio

Se refiere al trabajo a temperatura ambiente o menor. Este trabajo ocurre al aplicar un esfuerzo mayor que la resistencia de cedencia original de metal, produciendo a la vez una deformación.

Características

• Mejor precisión
• Menores tolerancias
• Mejores acabados superficiales
• Mayor dureza de las partes
• Requiere mayor esfuerzo

Trabajo en caliente

Se define como la deformación plástica del material metálico a una temperatura mayor que la de recristalización. La ventaja principal del trabajo en caliente consiste en la obtención de una deformación plástica casi ilimitada, que además es adecuada para moldear partes grandes porque el metal tiene una baja resistencia de cedencia y una alta ductilidad.

Características

• Mayores modificaciones a la forma de la pieza de trabajo
• Menores esfuerzos
• Opción de trabajar con metales que se fracturan cuando son trabajados en  frío

Procesos  de conformado por deformación

Proceso de laminado

El laminado es un proceso en el que se reduce el espesor de una pieza larga a través de fuerzas de compresión ejercidas por un juego de rodillos, que giran apretando y halando la pieza entre ellos. El resultado del laminado puede ser la pieza terminada (por ejemplo, el papel aluminio utilizado para la envoltura de alimentos y cigarrillos), y en otras, es la materia prima de procesos posteriores, como el troquelado, el doblado y la embutición.

Proceso de forjado

El proceso de forjado fue el primero de los procesos del tipo de compresión indirecta y es probablemente el método más antiguo de formado de metales. Involucra la aplicación de esfuerzos de compresión que exceden la resistencia de fluencia del metal. En este proceso de formado se comprime el material entre dos dados, para que tome la forma deseada.

• Forjado a dado abierto
• Forjado con dado impresor
• Forjado sin rebaba

          La mayoría de operaciones de forjado se realiza en caliente, dada la deformación demandada en el proceso y la necesidad de reducir la resistencia e incrementar la ductilidad del metal. Sin embargo este proceso se puede realizar en frío, la ventaja es la mayor resistencia del componente, que resulta del endurecimiento por deformación.

Proceso de extrusión

La extrusión es un proceso por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal. Ejemplos de este proceso son secciones huecas, como tubos. Existe el proceso de extrusión directa, extrusión indirecta, y para ambos casos la extrusión en caliente para metales (a alta temperatura).

Tipos de extrusión

Extrusión directa

En la extrusión directa, se deposita en un recipiente un lingote en bruto llamado tocho, que será comprimido por un pistón. Al ser comprimido, el material se forzará a fluir por el otro extremo adoptando la forma que tenga la geometría del dado.

Extrusión indirecta

La extrusión indirecta o inversa consiste en un dado impresor que está montado directamente sobre el émbolo. La presión ejercida por el émbolo se aplica en sentido contrario al flujo del material. El tocho se coloca en el fondo del dado contenedor.

EFECTO DE LAS ESTRUCTURAS METALÚRGICAS EN LOS PROCESOS DE CONFORMACIÓN

 Las fuerzas necesarias para realizar la conformación están íntimamente ligadas al límite elástico, que a su vez depende de la estructura metalúrgica y la composición de la aleación. En los metales puros, la facilidad del trabajo mecánico disminuye al aumentar el punto de fusión, y la temperatura mínima de trabajo en caliente aumentará también con el punto de fusión. La adición de elementos de aleación eleva la curva de fluencia cuando forman solución sólida y por consiguiente aumentan las fuerzas necesarias, a su vez hacen descender el punto de fusión por lo que las temperaturas de trabajo serán más bajas. Las características de trabajo plástico de las aleaciones de dos fases dependen de la distribución microscópica de la segunda fase. • La presencia de una fracción grande de partículas duras uniformemente distribuidas incrementa el límite de fluencia. • Si en cambio son blandas no producen gran variación en las condiciones de trabajo, • Si tienen bajo punto de fusión pueden dar fragilidad en caliente. • En el acero recocido, un tratamiento de globulización que convierte laminillas de cementita de la perlita en glóbulos mejora el trabajo en frío. • Si la segunda fase dura se localiza en el límite de grano dificulta la conformación, pues se puede producir fractura en límite de grano. Las partículas de segunda fase tenderán a tomar la forma y distribución que corresponde a la deformación del cuerpo.

Fricción en el formado de metales

La fricción en el formado de metales es diferente a la que se encuentra en la mayoría de los sistemas mecánicos, como cajas de engranes, rodamientos y otros componentes que involucran un movimiento relativo entre las superficies. Estos casos se caracterizan generalmente por bajas presiones de contacto, temperaturas entre bajas y moderadas, y una lubricación amplia para minimizar el contacto entre los metales

La fricción en el formado de metales surge debido al estrecho contacto entre las superficies de la herramienta y el material de trabajo, y a las altas presiones que soportan las superficies en estas operaciones. En la mayoría de los procesos de formado, la fricción es inconveniente por las siguientes razones: 1) retarda el flujo del metal en el trabajo, ocasionando esfuerzos residuales y algunas veces defectos del producto, 2) se incrementan las fuerzas y la potencia para desempeñar la operación, 3) ocurre un rápido desgaste de las herramientas.

 El desgaste de la herramienta puede conducir a la pérdida de la precisión dimensional, y por ende a la fabricación de piezas defectuosas y al reemplazo de las herramientas.

Lubricantes en el formado de metales

Los lubricantes para el trabajo de los metales se aplican en la interfase herramienta - trabajo en muchas operaciones de formado para reducir los perjudiciales efectos de la fricción. Los beneficios que se obtienen de su aplicación incluyen la reducción en la adherencia, en las fuerzas, en la potencia y en el desgaste de las herramientas, así como un mejor acabado de la superficie en el producto final, Los lubricantes tienen también otras funciones como reducir el calor de las herramientas.

Las consideraciones para escoger un lubricante apropiado para el trabajo de metales incluyen el tipo de procesos de formado que se va a utilizar (laminado, forjado, embutido de lámina metálica u otros), ya sea trabajo en caliente o trabajo en frío, así como el material de trabajo

            El trabajo en caliente se realiza algunas veces en seco para ciertas operaciones y materiales (por ejemplo el laminado en caliente del acero y la extrusión de aluminio. Cuando los lubricantes se usan para trabajo en caliente incluyen aceites minerales, grafito y vidrio. El vidrio fundido se convierte en un lubricante efectivo para la extrusión de aleaciones de acero. El grafito contenido en agua o aceite mineral es un lubricante común para el forjado en caliente de varios materiales de trabajo.