deformación plástica

Conformado por deformación plástica

7.1 Introducción 7.2 Procesos de conformado específicos7.3 Efectos metalúrgicos del conformado7.4 Conformado de chapa

ÍNDICE


7.1 Introducci7.1 Introduccióónn

Conformado por deformaciConformado por deformacióón pln pláásticastica: MEJORES

procesos a la hora de dar forma a materiales metálicos que

deban asegurar un comportamiento mecánico excelente

Tema 8Polímeros

Cerámicos Demasiado frágiles


TECNOLOGÍA DE MATERIALES


CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA

Controla el proceso para asegurar propiedades mecánicas requeridas

Da forma a la pieza

Procesos de deformaciProcesos de deformacióón en calienten en caliente: la microestructura y las propiedades finales dependen están estrechamente ligadas al buen control de las temperaturas, tiempos y deformaciones aplicadas.

+

Procesos de deformaciProcesos de deformacióón en frn en frííoo: propiedades dependientes del grado de deformación



CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA

Productos intermedios-chapas, barras, tubos

Procesos primarios-Laminación

-Extrusión

Procesos secundarios-Forja

-Estampación

Piezas más complejas

Conformado en caliente: T > 0,6Tf (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)



↓σysAl 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


simultáneamente

No endurece ni ablanda durante la operación


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 en frío(por debajo de la temperatura de recristalización)

El metal se endurece en el curso de la deformación

Recocidos de recristalización

σ = K· εn

n: coeficiente de endurecimiento por deformación

(0.1-0.5)

La velocidad de

deformación apenas influye

en la deformación

en frío



Los procesos de conformado en frconformado en frííoo son más baratos, proporcionan

unas tolerancias más estrechas y permiten obtener productos con

una amplia gama de características mecánicas.


7.2 Procesos de conformado espec7.2 Procesos de conformado especííficosficos



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



Recalcado: operación de forja de una pieza cilíndrica con el fin de aumentar su diámetro y disminuir su longitud




Fusión

Deformación plástica

Mecanizado

Metalurgia de polvos

Tabla 7.1 Tolerancias dimensionales y rugosidades de los procesos de conformado


Laminación

Productos largos de sección constante: chapas, tubos, barras, perfiles…



Laminación Deformación en la laminación

ε = Ln (t0/t f)

Grado de reducción

r =(t0- tf)/t0

(Q = S x v) v0· w0 ·t0 = vf· wf ·tf

Vl= cte l0· w0 · t0 = lf· wf ·tf l0 · t0 = lf· tf

w0 = wf

t: espesor de la chapa

Relación longitud-espesor

Relación entre velocidades de la chapa a la entrada y salida de los cilindros



Laminación

Figura 7.10 Laminación de un perfil hueco cerrado



Laminación

Figura 7.11 Laminación de anillos



Laminación

Figura 7.12 Laminación roscas



Laminación

Figura 7.13 Laminación de tubos de pared gruesa


TECNOLOGÍA DE MATERIALES


Extrusión

Figura 7.14 Extrusión directa Figura 7.15 Extrusión inversa

Largas piezas de sección constante: barras, perfiles, tubos...


Menor fuerza


Estirado o Trefilado (proceso de extrusión para obtener hilos)


7.3 Efectos metal7.3 Efectos metalúúrgicos de conformadorgicos 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

Se refinan los grandes granos columnarestípicos de los productos moldeados

Todos estos efectos se traducen en una sustancial mejora de las Todos estos efectos se traducen en una sustancial mejora de las propiedades mecpropiedades mecáánicas de los productos obtenidos por deformacinicas de los productos obtenidos por deformacióón n

plpláástica en relacistica en relacióón a los obtenidos por moldeon a los obtenidos por moldeo



DesventajasDesventajas 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 EN FRÍO

Aumento del límite elástico

Disminuye la ductilidad

RECOCIDO DE RECRISTALIZACIRECOCIDO DE RECRISTALIZACIÓÓNN

Si la deformaciSi la deformacióón n supera un supera un

determinado determinado nivel, el material nivel, el material

se rompese rompe

Aumenta el coste de estos procesos, pero ofrece una versatilidadmayor que los procesos realizados en caliente, ya que ajustando el ciclo de deformación-recristalización se pueden conseguir productos finales con características mecánicas bien diferentes


7.3 Efectos metal7.3 Efectos metalúúrgicos de conformadorgicos de conformadoFIBRADO MECFIBRADO MECÁÁNICO: NICO: 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.



Estructura típica de los procesos de fabricación en caliente



Tratamientos termomecánicos: laminación y forja

Dan forma al material

Se controla todo el proceso de conformado con el fin de conseguirmejorar sus propiedades mecánicasfinales a partir de una microestructuraestructura idónea (grano muy fino)

Y


7.4 Conformado de chapa7.4 Conformado de chapa

Corte Doblado Embutición

Operaciones en frío

Minimizarpérdidas de

material

Formas sencillasde la matriz

Punzonado

Taladro

Estampación




La conformabilidad de una chapa en operaciones de doblado se especifica en términos del menor radio que se puedeconseguir sin que se rompa la chapa(generalmente se expresa en multiplos de su espesor (2t, 4t…)

Corte Doblado Embutición Estampación


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



Piezas tridimensionales(carrocería de vehículos de transporte,

cascasas de electrodomésticos…)

Matrices y punzones de formasadecuadas

Corte Doblado Embutición Estampación

Embutición por expansión

Embutición por compresión

Embuticiones mixtas



Por compresión

Embutición

Por expansión


-Ductilidad

-Coeficiente de endurecimiento pordeformación ‘n’


La capacidad de un material para ser embutido viene dada por el coeficiente llíímitemite de de embuticiembuticióónn del materialdel material LDRLDR (Limt Drawing Ratio). (Depende de acuerdo RP y Rd y de la lubricación utilizada)

LDR = (D0)max / Dp ; LDR max ~ 2


Rd

Rp REEMBUTICIÓN


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


Curvas límite de embutición: representación de las deformaciones máximas a

estricción o a rotura que admite la chapa en sus dos direcciones principales


Emburiciónpor

compresión

Emburiciónpor expansión

deformación plástica

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