Formado de Materiales en Frio y Caliente
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FORMADO DE METALES EN FRIO Y CALIENTE
FORJA
EXTRUSION
LAMINADO
AO
2013
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INTRODUCCIN
En el proceso de formacin de un Ingeniero Mecnico, es muy
importante el conocimiento de la Ciencia de los Materiales, ya que
esta proporciona las herramientas necesarias para comprender el
comportamiento general de cualquier material, lo cual es necesario a
la hora de desarrollar adecuadamente diseos de componentes,
sistemas y procesos que sean confiables y econmicos.
OBJETIVOS
Los objetivos que persigue la correcta realizacin de esta prctica son:
Conocer algunos procesos de conformacin de metales (forjado,
laminado y extrusin), determinando sus generalidades,
variables involucradas y aplicaciones de cada proceso
estudiado.
Conocer los dispositivos utilizados en los procesos: forjado,
laminado y extrusin.
Conocer aplicaciones importantes de los procesos de
conformado de metales.
Conocer la importancia de los instrumentos de seguridad para la
prctica, de las herramientas y el uso adecuado de los mismos.
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MARCO TEORICO
1.- FORMADO DE METALES EN FRIO Y CALIENTE
1.1.- Trabajo en fro.- 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 deformacin. Las principales ventajas del
trabajo en fro son: mejor precisin, menores tolerancias, mejores
acabados superficiales, posibilidades de obtener propiedades de direccin
deseadas en el producto final y mayor dureza de las partes. Sin embargo,
el trabajo en fro tiene algunas desventajas ya que requiere mayores
fuerzas porque los metales aumentan su resistencia debido al
endurecimiento por deformacin, produciendo que el esfuerzo requerido
para continuar la deformacin se incremente y contrarreste el incremento
de la resistencia.
1.2.- Trabajo en caliente.-
Se define como la deformacin plstica del material metlico a una
temperatura mayor que la de recristianizacin. La ventaja principal del
trabajo en caliente consiste en la obtencin de una deformacin plstica
casi ilimitada, que adems es adecuada para moldear partes grandes
porque el metal tiene una baja resistencia de cedencia y una alta
ductilidad. Los beneficios obtenidos con el trabajo en caliente son:
mayores modificaciones a la forma de la pieza de trabajo, menores
fuerzas y esfuerzos requeridos para deformar el material, opcin de
trabajar con metales que se fracturan cuando son trabajados en fro,
propiedades de fuerza generalmente isotrpicas y, finalmente, no ocurren
endurecimientos de partes debidas a los procesos de trabajo.
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2.- FORJADO El forjado fue el primero de los procesos del tipo de compresin indirecta y es probablemente el mtodo ms antiguo de formado de metales. Involucra la aplicacin de esfuerzos de compresin 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. Existen tres tipos de operacin de forjado:
Forjado a dado abierto.- El material se comprime entre dos planos,
permitiendo que el material fluya sin restriccin es sus caras laterales.
Forjado en dado impresor.- El dado de comprensin ejerce fuerza sobre
la superficie de la pieza, haciendo que est tome la forma del dado. A pesar
de que aumenta la restriccin en el metal, es posible que este fluya ms
all del dado impresor lo que causa un exceso de material (rebaba).
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Forjado sin rebaba.- El dado restringe completamente el material dentro
de la cavidad y no se produce rebaba excedente.
La mayora de operaciones de forjado se realiza en caliente, dada la deformacin
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 fro, la ventaja
es la mayor resistencia del componente, que resulta del endurecimiento por
deformacin.
3.- EXTRUSION
La extrusin es un procedimiento para conformar metales y aleaciones, haciendo
que salgan esos metales a travs de una matriz mediante una presin aplicada al
metal. Es un sistema muy utilizado para tuberas, perfiles y envases.
El proceso comienza con el calentamiento del material. ste se carga
posteriormente dentro del contenedor de la prensa. Se coloca un bloque en la
prensa de forma que sea empujado, hacindolo pasar por el troquel. Si son
requeridas mejores propiedades, el material puede ser tratado
mediante calor o trabajado en fro.
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Extrusin en frio.-
En ella vamos a forzar al material para que fluya entre las paredes de la
matriz y la de un punzn que lo est oprimiendo. Para que esa operacin
sea correcta deben cumplirse dos condiciones:
Habr que utilizar materiales muy dctiles.
La presin del punzn ser enrgica y se aplicar por choque.
Para la extrusin en fro se utilizan mquinas de gran potencia, siendo
habitual el empleo de mquinas de punzn o de ballesta.
Extrusin en caliente
Tambin hacemos fluir el material que previamente hemos calentado hasta
una temperatura entre la de recristalizacin y la de fusin. El sitio por donde
fluye es la matriz, que tendr la seccin de la pieza.
Se pueden usar metales bsicos o en combinacin de otros como aleantes,
siendo los ms utilizados el aluminio, cobre, cinc, estao y nquel.
Las prensas de extrusin en caliente son especficas para este proceso.
Son de tipo horizontal y disponen de un cabezal fijo, un contenedor que es
donde se pone el lingote, una matriz que es donde se prensa y un punzn
que va a empujar a ese lingote.
El material obtenido presenta unas buenas caractersticas mecnicas, a la
altura de otros procesos, e incluso mejorando las propiedades de los
materiales. Los perfiles obtenidos pueden ser redondos, ngulos, dobles
tes. Adems, tambin se pueden obtener perfiles semiacabados si se
desea.
Extrusin directa.-
Se deposita en un recipiente un lingote en bruto llamado tocho, que ser
comprimido por un pistn. Al ser comprimido, el material se forzar a fluir
por el otro extremo adoptando la forma que tenga la geometra del dado.
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Extrusin indirecta o inversa.-
Consiste en un dado impresor que est montado directamente sobre el
mbolo. La presin ejercida por el mbolo se aplica en sentido contrario al
flujo del material. El tocho se coloca en el fondo del dado contenedor.
Defectos de extrusin
Quebradura de superficie.- Cuando hay grietas en la superficie de
extrusin. Esto se debe a la temperatura de extrusin, friccin, o velocidad
muy alta. Esto puede pasar tambin a bajas temperaturas, si el producto
temporalmente se pega al troquel.
Defecto de tubo.- Se crea una estructura de flujo que arrastra los xidos
de la superficie y las impurezas al centro del producto. Tales patrones que
son frecuentemente causados por altas fricciones o enfriamiento de la parte
externa de la barra.
El agrietamiento interior o defecto Chevron.- Se produce cuando el
centro de la expulsin desarrolla grietas o vacos. Estas grietas son
atribuidas fuerzas de tensin hidrosttica en la lnea central en la zona de
deformacin en el troquel. Aumenta al aumentar el ngulo de la matriz y la
concentracin de impurezas, y disminuye al aumentar la relacin de
extrusin y la friccin.
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4.- LAMINADO
Es un proceso en el que se reduce el espesor de una pieza larga a travs de
fuerzas de compresin 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).
Generalmente el laminado se realiza en caliente. Este proceso comienza con una
colada continua en donde se recalienta el acero en un foso de termodifusin,
luego el acero pasa por una serie de rodillos que desbastan el material (proceso
laminado) y finalmente la lmina es almacenada en rollos.
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TIPOS DE LAMINADORES
Dos.- Estn formados por una caja con dos cilindros que pueden ser reversibles.
Tros.- Estn formados por tres cilindros que se sitan sobre un mismo plano vertical.
Dos alternativos.- En estos, a uno de los cilindros de los trenes.
Tro.- Se le mete un rbol de transmisin.
Doble do.- Son dos cajas do.
Cuartos.- Son cuatro cilindros en un mismo plano vertical.