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09- Procesos de deformación plástica - Coggle Diagram
09- Procesos de deformación plástica
Deformación en caliente vs. deformación en frío
En caliente
Si la tensión necesaria para conseguir una deformación plástica importante es muy grande
T > 0,6 Tf
En frío
Deformación plástica o resistencia del material no son muy grandes
T < 0,3 Tf
Laminado plano y de forma
Reducir el espesor o cambiar la sección transversal
Fuerzas de compresión aplicadas por un conjunto de rodillos
Pasos
Laminación en caliente
Pasos
Estructura de grano grueso se rompe en una estructura más maleable (grano fino y mejores propiedades)
Se puede eliminar cascarilla por inmersión en baños con ácidos
Acondicionamiento de superficie
Con soplete, descascarado o esmerilado grueso para alisar superficies
Se calienta el material hasta el rango austenítico
Se busca romper los granos columnares formados en el proceso de colada continua
Se deforman en el sentido de laminación
Crecen nuevos granos y recristalizan
Laminación en frío
Adquiere mayor resistencia, dureza y acabado superficial
Dirección perpendicular a la laminación es más dura porque tienen más borde de grano
Semielaborados utilizados
Tocho (bloom)
Producto de laminado en caliente, sección cuadrada, se usa laminado de forma para perfiles estructurales
Planchón (slab)
Producto de laminación en caliente, sección transversal rectangular, se laminan como placas y láminas
Palanquilla
Cuadradas, sección más pequeña. Se laminan adquiriendo distintas formas (barras redondas, etc)
Laminado plano
Luego de laminado en caliente
Fricción sobre la superficie de la tira hace que el planchón avance
Fuerza de laminado F y torque reducen el espesor
A medida que el material se hace más fino, la velocidad aumenta porque tiene que pasar la misma cantidad de material por segundo
Defectos
Bordes ondulados
La cinta es más delgada en los bordes, entonces se estiran más
Se ensanchan porque la región central les impide expandirse en la dirección de laminado
Grietas en el centro o en los bordes
El esfuerzo es muy grande (se satura la ductilidad)
Hojaldrado (o acocodrilado)
Se debe a la deformación volumétrica no uniforme o a la presencia de defectos en el material original fundido
Laminado de forma
Se usan diferentes cajas de laminación
En cada etapa se parte de una forma rectangular o cuadrada y se la hace pasar por cilindros que tienen distinta forma en función de la forma que se quiere formar
Se usa para
Vigas
Rieles de tren
Barras sólidas
Laminado de anillo
Se va reduciendo el espesor en la forma del anillo
Un anillo se expande en uno más delgado, aunque de diámetro menor, y se lo coloca entre dos rodillos, uno de los cuales se acciona mientras el otro permanece inactivo
Como el volumen se mantiene constante durante la deformación plástica, la reducción de su espesor se compensa con un aumento en su diámetro
Laminado de roscas
Proceso de formado en frío por el cual se forman roscas o cónicas en barra redonda o alambrón, al pasarlas entre matrices
Se apreta sobre el cilindro para obtener la contraforma de la rosca que está en el cilindro de laminación
Flujo favorable de granos en el producto, favorable de granos en el producto, mejorando así su resistencia en la dirección deseada
Hacemos que las fases resistentes (la cementita en el caso de los aceros) estén alineadas con la forma del tornillo --> mayor resistencia mecánica
Laminado de tubos sin costura
Proceso Mannesman
Formación de la cavidad en una barra redonda sólida
Cuando la barra se somete a fuerzas radiales de compresión, se desarrollan esfuerzos de tensión en su centro
Pasos
Inicialmente, tengo un cilindro macizo
A través de la fuerza de los dos rodillos contra el centro de la barra redonda, se ahueca en el medio por como es la distribución de las fuerzas
Las fuerzas se hacen máximas y mínimas en el centro de la pieza y, por la fatiga, se termina fisurando en el centro
Se enhebra un mandril y va pasando por distintas cajas de laminación para obtener los radios interior y exterior deseados.
Forjado
Pieza de trabajo se moldea mediante fuerzas de compresión aplicadas por medio de matrices y herramentales
Forjabilidad: capacidad de un material para someterse a deformación sin agrietarse
Golpeo la pieza (en caliente) con una herramienta resistente fría
Características de las piezas obtenidas
Buena resistencia y tenacidad
Confiables en aplicaciones críticas sujetas a esfuerzos
De cualquier tamaño, incluso muy grandes
Variantes
Forja en matriz abierta
Se golpea la pieza con una matriz o pieza metálica con forma prácticamente plana
Deformación en un sólo sentido
Características
Más barata que cerrada
Más versátil
Sólo piezas de geometría sencilla
Amplia gama de tamaño de partes
Se debe maquinar para dar forma
Forja en matriz cerrada
Se aplasta el material, tratando que llene una matriz (especie de molde)
Diferentes formas de matriz para aplastar al material hasta la forma final
Características
No se forma rebaba
Permite obtener piezas más complejas que la matriz abierta
Se agregan injertos para obtener formas complejas
Forjado de presición
La pieza de trabajo se forma entre 2 matrices con forma
Se realiza a temperaturas elevadas para aumentar la ductilidad
Una parte del material queda saliendo de la rebaba y se saca más tarde
Tolerancias dimensionales cerradas pero permite producir piezas más complejas
Orientación de los granos es mejor que en mecanizado (más resistencia mecánica) porque el flujo de granos sigue la forma de la pieza
Defectos
Formación de pliegues porque se tuerce el alma
Se debería aumentar el espesor del alma o cambiar el diseño de la matriz
Grietas en las costillas
Defectos internos causados por el material cilíndrico muy grande
Laminado-forjado / Laminado inclinado
Se usan cilindros
El proceso de forjado, en vez de producirse por una matriz que baja y produce aplastamiento, se hace lo mismo pero con un cilindro que gira y lo aplasta
Forjado de bolas
Las barras con forma giran sobre su propio eje a medida que la barra central también gira y forma esferas
Estrusión
Un bloque transversal se reduce de sección transversal al ser forzado a pasar a través de un dado o mariz agujereada por la aplicación de presión elevada
Se hace con material sólido, no líquido
Permite obtener perfiles con formas entrincadas
Tipos de extrusión
Extrusión directa
Colocamos el cilindro de aluminio y se fuerza la salida del material a través de la apertura del dado mediante el accionamiento hidráulica del pistón
Es común insuflarle aire frío para congelar la estructura homogénea (luego, envejecido)
Sirve para piezas largas, sección constante (puede ser compleja)
Caso: hidrostática
Se usa un fluído para evitar roce del material con la matriz
Extrusión indirecta
El dado se mueve hacia la palanquillas no extruida
Empujar por la misma dirección que la pieza va a salir
El material no roza con la matriz dado que hay un fluido
Sirve para formas mucho más simples
Extrusión lateral
Se usa para piezas chicas
La salida es perpendicular al pistón
Defectos de extrusión
Agrietamiento con patrón Chevron (hueco central) en barras redondas de acero extruido
Agrietamiento de la superficie (cuando fricción o velocidad o temperatura de extrusión son muy elevadas)
Efecto tubo (óxidos del interior pasan al centro de la palanquilla
Trefilado/ estirado
Proceso de deformación en frío para obtener un material de elevada resistencia a la tracción
Se pasa la pieza a través de un orificio de menor sección, jalando la pieza a través de un lado
Reducción de la ductilidad
Se hace en frío y endurece por deformación
Reduzco la sección por tracción
Se pierde conductividad porque, por la deformación plástica, se aumentan las disclocaciones, los granos se alargan --> más frágil y pierde conductividad eléctrica
Se usa tratamiento térmico de recristalización para solucionarlo
Estirado de tubos
Se necesita, además de la matriz de trefilado, algo que produzca el hueco
Puede ser flotante. No se mueve por la fricción
Puedo usar una barra pero no puedo hacer piezas tan largas
Puedo no usar nada pero pierdo control del diámetro interno
Procesos de formado de láminas metálicas
Rolado
A partir de un chapón bastante grueso, se lo dobla para que tenga un dibujo
Ej: Latas de hojalata
Estampado
Una barra sólida o tubo se somete a fuerzas de impacto radial por medio de una serie de matrices reciprocantes de la máquina
Incluye
Punzonado
Consiste en prensar un punzón endurecido con geometría especial de la punta, dentro de la superficie de un bloque de metal
Puedo quedarme con la parte interna o la externa
Troquelado
Repujado
Doblado
Precauciones: fractura del material, arrugado o plegado, incapacidad de mover el doblez
El doblado tiene un límite que tiene que ver con la ductilidad de la chapa
El material es mas susceptible si se dobla en algunas direcciones con respecto a otras
Ej: Matriz en V, doblado al aire, doblado con rodillos
Cizallado
A las piezas les queda una rebaba
La lámina se corta sometiéndola a esfuerzos de corte con un punzón y una matriz
Funciona parecido a una guillotina
Operaciones de cizallado
Ranurado
Con cuchillas rotatorias (parecido a los abrelatas)
Rasurado
Se recorta el material adicional de la orilla
Bridado
Proceso de doblado de las orillas de las hojas metálicas
La periferia se somete a esfuerzos que pueden ocasionar agrietamiento a lo largo de la periferia o que se arrugue
Embutido profundo
Un punzón impulsa una lámina metálica bruta dentro de la cavidad de una matriz
Se coloca una pieza en bruto de hoja metálica redonda sobre la apertura de una matriz circular. El punzón baja y empuja la lámina dentro de la cavidad de la matriz, formando una copa o depresión
Rechazado
Formado de partes asimétricas sobre un mandril mediante el uso de diversas herramientas y rodillos
Se logran
Partes asimétricas pequeñas o grandes
Buen acabado superficial y bajo costo herramental
Puede tener altos costos de mano de obra, a menos que se automatice
El mandril va girando, no se cambia el espesor. Sólo le da forma
Doblado de tubos
Rellenar su interior con partículas sueltas y despupes doblarlo sobre un soporte adecuado
El relleno evita que se pandee hacia adentro
Tipos de doblado de tubos
Doblado por estiramiento
Doblado por tracción
Doblado por compresión