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Conformado por deformación plástica
7.1 Introducción 7.2 Procesos de conformado específicos7.3 Efectos metalúrgicos del conformado7.4 Conformado de chapa
ÍNDICE
Conformado por deformación plástica
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
Conformado por deformación plástica
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
7.1 Introducci7.1 Introduccióónn
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
7.1 Introducci7.1 Introduccióónn
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)
Conformado por deformación plástica
7.1 Introducci7.1 Introduccióónn
↓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
Conformado por deformación plástica
simultáneamente
No endurece ni ablanda durante la operación
7.1 Introducci7.1 Introduccióónn
Figura 7.1 b) Efecto de la velocidad de deformación y la temperatura en la tensión de conformado
Conformado en caliente
Conformado por deformación plástica
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
7.1 Introducci7.1 Introduccióónn
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
Conformado por deformación plástica
7.1 Introducci7.1 Introduccióónn
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.
Conformado por deformación plástica
7.2 Procesos de conformado espec7.2 Procesos de conformado especííficosficos
Conformado por deformación plástica
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
Conformado por deformación plástica
7.2 Procesos de conformado espec7.2 Procesos de conformado especííficosficos
Recalcado: operación de forja de una pieza cilíndrica con el fin de aumentar su diámetro y disminuir su longitud
Conformado por deformación plástica
7.2 Procesos de conformado espec7.2 Procesos de conformado especííficosficos
Conformado por deformación plástica
Fusión
Deformación plástica
Mecanizado
Metalurgia de polvos
Tabla 7.1 Tolerancias dimensionales y rugosidades de los procesos de conformado
7.2 Procesos de conformado espec7.2 Procesos de conformado especííficosficos
Laminación
Productos largos de sección constante: chapas, tubos, barras, perfiles…
Conformado por deformación plástica
7.2 Procesos de conformado espec7.2 Procesos de conformado especííficosficos
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
Conformado por deformación plástica
7.2 Procesos de conformado espec7.2 Procesos de conformado especííficosficos
Laminación
Figura 7.10 Laminación de un perfil hueco cerrado
Conformado por deformación plástica
7.2 Procesos de conformado espec7.2 Procesos de conformado especííficosficos
Laminación
Figura 7.11 Laminación de anillos
Conformado por deformación plástica
7.2 Procesos de conformado espec7.2 Procesos de conformado especííficosficos
Laminación
Figura 7.12 Laminación roscas
Conformado por deformación plástica
7.2 Procesos de conformado espec7.2 Procesos de conformado especííficosficos
Laminación
Figura 7.13 Laminación de tubos de pared gruesa
Conformado por deformación plástica
TECNOLOGÍA DE MATERIALES
7.2 Procesos de conformado espec7.2 Procesos de conformado especííficosficos
Extrusión
Figura 7.14 Extrusión directa Figura 7.15 Extrusión inversa
Largas piezas de sección constante: barras, perfiles, tubos...
Conformado por deformación plástica
Menor fuerza
7.2 Procesos de conformado espec7.2 Procesos de conformado especííficosficos
Estirado o Trefilado (proceso de extrusión para obtener hilos)
Conformado por deformación plástica
7.3 Efectos metal7.3 Efectos metalúúrgicos de conformadorgicos de conformado
Conformado en caliente
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
Conformado por deformación plástica
7.3 Efectos metal7.3 Efectos metalúúrgicos de conformadorgicos de conformado
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 por deformación plástica
7.3 Efectos metal7.3 Efectos metalúúrgicos de conformadorgicos de conformado
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
Conformado por deformación plástica
7.3 Efectos metal7.3 Efectos metalúúrgicos de conformadorgicos de conformado
Conformado por deformación plástica
7.3 Efectos metal7.3 Efectos metalúúrgicos de conformadorgicos de conformado
Conformado por deformación plástica
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.
Conformado por deformación plástica
7.3 Efectos metal7.3 Efectos metalúúrgicos de conformadorgicos de conformado
Estructura típica de los procesos de fabricación en caliente
Conformado por deformación plástica
7.3 Efectos metal7.3 Efectos metalúúrgicos de conformadorgicos de conformado
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
Conformado por deformación plástica
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
Conformado por deformación plástica
7.4 Conformado de chapa7.4 Conformado de chapa
Operaciones en frío
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
Conformado por deformación plástica
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
7.4 Conformado de chapa7.4 Conformado de chapa
Operaciones en frío
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
Conformado por deformación plástica
7.4 Conformado de chapa7.4 Conformado de chapa
Por compresión
Embutición
Por expansión
Conformado por deformación plástica
-Ductilidad
-Coeficiente de endurecimiento pordeformación ‘n’
7.4 Conformado de chapa7.4 Conformado de chapa
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
Conformado por deformación plástica
Rd
Rp REEMBUTICIÓN
7.4 Conformado de chapa7.4 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)
Conformado por deformación plástica
Interesan r altos, a ser posible mayores que 2
7.4 Conformado de chapa7.4 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
Conformado por deformación plástica
Emburiciónpor
compresión
Emburiciónpor expansión