mecanismo de deformación

MECANISMO DE DEFORMACION

INTEGRANTE:Angel ArriecheProfesor: Carmen Partidas SAIA “A”

Esfuerzo

Corte

Los cuerpos sólidos responden de distinta forma cuando se los somete a fuerzas externas. El tipo de respuesta del material dependerá de la forma en que se aplica dicha fuerza (tracción, compresión, corte o cizalladura, flexión y torsión).Independientemente de la forma en que se aplica la fuerza, el comportamiento mecánico del material se describe mediante tres tipos de esfuerzos: tracción, compresión y corte. Ej: El comportamiento mecánico de una barra torsionada puede describirse mediante esfuerzos de corte y el de una viga flexionada mediante esfuerzos de tracción y compresión.

Deformación

Corte

Es el cambio del tamaño o forma de un cuerpo debido a los esfuerzos producidos por una o más fuerzas aplicadas (o también por la ocurrencia de la dilatación térmica).

Independientemente de la forma en que se aplica la fuerza, el comportamiento mecánico del material se describe mediante tres tipos de deformaciones: tracción, compresión y corte.

Estado de Tensiones y Deformaciones

• El estado de tensiones de un elemento de volumen se describe mediante tres tipos de esfuerzos: tracción, compresión y corte.

• El estado de deformaciones de un elemento de volumen se describe mediante tres tipos de deformaciones: tracción, compresión y corte.

Por más compleja que sea la solicitación de un material:

Deformación Elástica (Reversible)

Es aquella en la que el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación.

En este tipo de deformación el sólido varía su estado tensional y aumenta su energía interna en forma de energía potencial elástica.

Deformación Plástica (Irreversible)

Es aquella en la que el cuerpo no recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación.

En los materiales metálicos, la deformación plástica ocurre mediante la formación y movimiento de dislocaciones. Un mecanismo de deformación secundario es el maclado (formación de maclas).

Estos mecanismos de deformación plástica (maclas y dislocaciones) se activan cuando la tensión aplicada superan a la tensión de fluencia del material. Es decir, en un ensayo de tracción, a la tensión de fluencia finaliza la zona de deformación elástica y comienza la zona de deformación plástica (la tensión deja de ser proporcional a la deformación).

Mecanismo de deformación: Deslizamiento de dislocaciones

Dislocación de Borde.

Mecanismo de deformación: Deslizamiento de dislocaciones

Dislocación Helicoidal o de Tornillo

Mecanismo de deformación: Deslizamiento de dislocaciones

Dislocación Mixta

Sistemas de Deslizamiento

•Las dislocaciones (de cualquier tipo) no se mueven con el mismo grado de facilidad en todos los planos y direcciones cristalográficas, sino que existen planos preferenciales (planos de deslizamiento) y direcciones preferenciales (direcciones de deslizamiento).

•Los planos de deslizamiento poseen elevada densidad planar de átomos. Las direcciones de deslizamiento poseen elevada densidad lineal de átomos.

•Se llama “sistema de deslizamiento” al conjunto de planos y direcciones de deslizamiento en donde las dislocaciones podrán moverse.

Sistemas de DeslizamientoEjemplo: Cúbico Centrado en las Caras

Ejemplo: Cúbico Centrado en el Cuerpo

La ductilidad de un material depende del grado de compactación de los planos de deslizamiento y del número de sistemas de deslizamiento. En general, los metales con estructura cúbica de caras centradas son más dúctiles que los cúbicos de cuerpo centrado por tener planos más compactos (a pesar de tener menor cantidad de sistemas de deslizamiento).

Deslizamiento en MonocristalesDeformación Plástica

La deformación plástica ocurre por el deslizamiento de dislocaciones en respuesta a una tensión de corte aplicada a lo largo de un plano y una dirección de deslizamiento.

Aún cuando la solicitación sea tracción pura (o compresión pura), la tensión puede descomponerse en tensiones de corte. Esta componente de la tensión aplicada se llama tensión de corte resuelta.

AsR

R

Fs

Deslizamiento en MonocristalesDeformación Plástica

El deslizamiento ocurre sobre una gran cantidad de planos y direcciones de deslizamientos equivalentes, y con la orientación más favorable.

Este deslizamiento provoca pequeños escalones sobre la superficie de la probeta, paralelos entre sí y dan la vuelta a la probeta.

Cada escalón es el movimiento de un gran número de dislocaciones a lo largo del mismo plano de deslizamiento. Estos escalones de llaman líneas de deslizamiento.

Deformación Plástica en Materiales Policristalinos

• Los planos y direcciones de delizamiento cambian de un grano a otro.

• Cada grano deformará con el sistema de deslizamiento que le resulta más favorable.

• Puede activarse más de un sistema de deslizamiento en cada grano.

• Durante la deformación, la integridad mecánica y la coherencia se mantienen a lo largo Los granos no se separan ni se abren.

• Cada grano individual está parcialmente constreñido en la forma que puede asumir debido a la presencia de los granos vecinos.

σ

σ

Deformación Plástica en Materiales Policristalinos

Los metales policristalinos tienen mayor resistencia mecánica que los monocristales correspondientes, es mayor la tensión necesaria para iniciar el deslizamiento, es mayor la tensión de fluencia.

Esto se debe al constreñimiento geométrico impuesto sobre los granos durante la deformación. Aun cuando un grano pueda estar favorablemente orientado para iniciar el deslizamiento con la tensión aplicada, éste no puede deformarse antes de que el grano adyacente (y menos favorablemente orientado) sea capaz también de deslizar.

Distorsión de los granos como consecuencia de la deformación plástica

Mecanismo de Deformación por Maclado

σ

En algunos materiales metálicos la deformación plástica puede ocurrir por maclado:

En el maclado, una F de corte produce desplazamientos atómicos de forma tal que en un lado de un plano (el plano de maclado), los átomos están situados como si fueran imágenes especulares de las posiciones de los átomos del otro lado.

El maclado ocurre en planos y direcciones cristalográficas bien definidas, dependiendo de la estructura cristalina.

σ

TRABAJO EN CALIENTE

Deformación plástica del material metálico a una temperatura mayor que la de recristalización. La ventaja principal 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 cadencia y una alta ductilidad.

Ventajas:·         La porosidad en el metal es eliminada·         Las impurezas en forma de inclusiones son destrozadas y distribuidas a través del metal·         Las propiedades físicas generalmente se mejoran·         La cantidad de energía necesaria para cambiar la forma del acero en estado plástico es mucho menor que la requerida cuando el acero esta frio.

Desventajas:

·         Debido a la alta temperatura del metal existe una rápida oxidación o escamado de la superficie con un acompañamiento de un pobre acabado superficial.

Trabajo en Caliente

TRABAJO EN FRÍOEl trabajo en frío de los metales se realiza en o cerca de la temperatura ambiente para

que la ventaja de una la resistencia a la cedencia reducida, o la presión del forjado, acompañada de elevadas temperaturas no están disponibles para ayudar en la

operación de formado. Adicionalmente, los metales “con trabajo de endurecimiento”, es decir, que aumentan la resistencia a la cedencia, durante la deformación a bajas temperaturas, añaden aún más al trabajo necesario para alcanzar la forma deseada.

Ventaja: Además de los ahorros obvios del costo cuando no se requiere calor, es la mayor precisión dimensional que se puede lograr generalmente, ya que no hay la necesidad de ajustar la contracción ni la deformación térmica o distorsión, una vez que se complete el formado.

Desventaja: Este proceso es que es muy duro, los aceros para dados con elevada resistencia a la abrasión, son requeridos a resistir las demandas de trabajo en frío. Con tal énfasis en la resistencia de abrasión, la dureza de loa aceros para dados de elevada dureza son generalmente muy quebradizos.

Trabajo en Frio.