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SEPARATA 04 COLABILIDAD PROCESOS DE METALES Y ALEACIONESDE APOYO CURSO FRACTURA Y MECÁNICA DE FRACTURA FECHA.

COLABILIDAD: PROPIEDAD que tiene relación con la fluidez que adquiere un material una vez alcanzada la temperatura de fusión. Tiene gran importancia en procesos de fundición en los cuales a través del vertido de metal fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena, se obtiene piezas metálicas. Para que un material logre una fluidez adecuada para que el proceso de fundición se lleve a cabo con éxito, es necesario que la temperatura de colada sobrepase unos 110°C la temperatura de fusión, para evitar problemas de endurecimiento precoz del material.

Plasticidad: Propiedad mecánica de un material anelástico, natural, artificial, biológico o de otro tipo, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su l ímite elástico .En los metales, la plasticidad se explica en términos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones.La anelasticidad es cualquier comportamiento de la mecánica de sólidos por la cual no existe una relación bien definida entre las tensiones instantáneas y las deformaciones instantáneas del sólido. PROCESO DE METALES Y ALEACIONES1. Fundición2. Embutición3. Laminación

4. Trefilado5. Extrusión

LINGOTES CON FORMA DE PLANCHA Y DE SECCIÓN CIRCULAR, OBTENCIÓN DE LINGOTES DE ACERO

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PRODUCTOS Y ALEACIONES DE FUNDICIÓNEscala muy pequeña •Molde con la forma del producto final Ejemplo: los pistones utilizados en productos de automóviles. Colado, Se retiran del molde, Se eliminan las rebabas del tratamiento térmico.La laminación o laminado es un proceso de conformación plástica en el que el metal fluye de modo continuo y en una dirección preferente, mediante fuerzas de compresión. El laminado es un proceso de deformación volumétrica en el que se reduce el espesor inicial del material trabajado, mediante las fuerzas de compresión que ejercen dos rodillos sobre la pieza/material de trabajo.Laminación en caliente de lingotes de sección rectangular•Se lleva a cabo en caliente•Mayor reducción de espesor•1200°C•El planchón se recalienta•Bobina

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Laminación en frio de chapas metálicas•Recocido para reblandecer el metal y eliminar cualquier trabajo en frio•Se aplica a temperatura ambiente

EXTRUSIÓN DE METALES Y ALEACIONES Es un proceso de conformado plástico mediante el cual un material sometido a alta presión ve reducida su sección

transversal cuando es forzado a pasar a través de una abertura o matriz de extrusión Productos: Barras cilíndricas, tubos y formas irregulares.

La extrusión en caliente se hace a temperaturas elevadas para evitar el trabajo forzado y hacer más fácil el paso del material a través del troquel. La mayoría de la extrusión en caliente se realiza en prensas hidráulicas horizontales con rango de 250 a 12.000 t. Rangos de presión de 30 a 700 Mpa (4400 a 102.000 psi), por lo que la lubricación es necesaria, puede ser aceite o grafito para bajas temperaturas de extrusión, o polvo de cristal para altas temperaturas de extrusión. La mayor desventaja de este proceso es el costo de las maquinarias y su mantenimiento. 1

Temperaturas de varios metales en la extrusión en caliente1

Material Temperatura [°C (°F)]Magnesio 350-450 (650-850)Aluminio 350-500 (650-900)Cobre 600-1100 (1200-2000)Acero 1200-1300 (2200-2400)Titanio 700-1200 (1300-2100)

1000-1200 (1900-2200)Aleaciones Refractarias Mayores a 2000 (4000)

TIPOS DE EXTRUSIÓN DIRECTA Y TIPOS DE EXTRUSIÓN INDIRECTA

Forja con martillo y prensa

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Forja del martillo del hierro labrado Prensa para juntas•Golpeado o comprimido hasta forma deseada •Metal caliente o frio•Los dos tipos principales de forja son martillo y prensa.

Antes y después de aplicar el proceso de forja con estampa

Proceso de trabajo de los metales en estado plástico, aplicándoles fuerzas de compresión mediante martillos manuales (machos de forjar), martillos mecánicos (martinetes y martillos pilones) o máquinas de forjar específicas. La forja es el procedimiento de labranza de los metales que se conoce de más antiguo. Es un trabajo que puede hacerse en caliente o en frío, sin embargo, cuando se realiza en frío recibe nombres especiales. Por ello el término forja se refiere habitualmente a la forja en caliente que se lleva a cabo por encima de la temperatura de recristalización. (La temperatura de recristalización de los aceros está generalmente entre los 400 y los 700 °C.)

FORJADO CON DADO ABIERTOEste proceso se puede describir como una pieza sólida colocada entre dos matrices planas o dados, cuya altura se reduce por compresión.

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Antes y después de aplicar el proceso de forja con estampa

TREFILADO DE ALAMBRE: •Se reduce el diámetro a través del paso de las matrices •En el trefilado de alambre de acero se utiliza un injerto de carburo de volframio insertado en una camisa de acero.

Máquinas trefiladoras para alambre fino Maquinas Trefiladoras de Servicio Pesado de Alta VelocidadEMBUTICIÓN: •Forma de copa, •Chapas metálicas

TENSIÓN Y DEFORMACIÓN EN METALES DEFORMACIÓN ELÁSTICA•Recupera sus dimensiones originales•Cantidad de deformación pequeña•Los átomos del metal se desplazan de sus posiciones originales pero sin llegar a alcanzar nuevas posiciones•Los átomos de metal a sus posiciones iniciales.

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DEFORMACIÓN PLÁSTICA•NO RECUPERA COMPLETAMENTE SUS DIMENSIONES•LOS ÁTOMOS DEL METAL SE DESPLAZAN PERMANENTEMENTE DESDE SUS POSICIONES INICIALES HASTA NUEVAS POSICIONES

TENSIÓN Y DEFORMACIÓN CONVENCIONAL Tensión convencional•Es igual a la fuerza media de tracción F sobre la barra dividida por el área de su sección transversal Deformación convencional•Es la relación entre el cambio en la longitud de una muestra en la dirección en que se aplica la fuerza y la longitud original de la muestra considerada

TENSIÓN Y DEFORMACIÓN REALTENSIÓN REAL La sección transversal cambia continuamente La tensión convencional no es precisa. La convencional disminuye mientras la deformación aumenta. La real es mayor que la convencional.En ingeniería no se basa en la tensión real hasta fractura, sino hasta que excede el límite elástico y el material empieza a deformarse.

DEFORMACIÓN PLÁSTICA DE METALES POLICRISTALINOSEFECTOS DE LOS LÍMITES DE GRANO SOBRE RESISTENCIA DE LOS METALES Los límites de grano aumentan la resistencia Actúan como barreras del movimiento de dislocaciones, excepto a temperatura elevada Grano pequeño Cobre policristalino es más resistente que el monocristalino

Figura. Modelo multiescala para la simulación de la deformación plástica de aleaciones de diseño policristalinos [1]: (a) escala macroscópica, donde la geometría global y las condiciones existentes en los límites del sólido se encuentran definidas; y, (b) escala microscópica, mediante la representación de la microestructura policristalina en cada punto del sólido.

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Durante la deformación plástica de metales las dislocaciones que se mueven a lo largo de un determinado plano de deslizamiento no pueden seguir en línea recta cuando van desde un grano a otro Las líneas cambian de dirección en los límites de grano.

EL TRABAJO EN FRIO O ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN •Es uno de los métodos más importantes de endurecimiento de metales.•Ejemplo, el cobre y el aluminio puros solamente pueden endurecer de forma significativa por este método•Endurecimiento de los metales por disolución solida •Aumenta la resistencia de los metales •La adición de uno o más elementos al metal puede aumentar la resistencia por la formación de una disolución solida •Estos estados de tensión interactúan con las dislocaciones y dificultan su movimiento, por la que la disolución solida es más resistente que el metal puro

FACTOR DE TAMAÑO RELATIVO La diferencia en entre el tamaño de los átomos del soluto y los del disolvente afecta al endurecimiento porque afecta al a distorsión de la red cristalina y la distorsión de la red dificulta el movimiento de las dislocaciones, es decir, endurece el metalOrden a corto alcance Tienden a formar una cierta ordenación atómica de corto alcance. Como consecuencia, las diferentes estructuras de enlace impiden el movimiento de las dislocaciones.

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