CONFORMADO
Paula A. Rojas.
Laminación Los laminadores pueden ser de diferentes diseños que dependen de la finalidad a que se destinan. LAMINACIÓN EN CALIENTE Dúo reversible: el lingote pasa varias veces en uno y otro sentido entre los cilindros hasta conseguir la sección deseada. Trío: se emplean tres cilindros y el material puede pasar varias veces hacia ambos lados sin invertir el movimiento de la máquina.
Laminación LAMINACIÓN EN FRÍO (además de los anteriores) Cuádruple: poseen dos cilindros de apoyo de mayor tamaño que los de trabajo, que hacen mínima la deformación de éstos y mejoran la uniformidad del producto.
Cluster: poseen varios cilindros de apoyo.
Laminación Laminación en caliente: De planchones a planchas. Planchones (e=156 mm)
Horno (150 ton/hora)
Plancha gruesa (25 mm)
Laminador trío Laminador continuo
Plancha fina (e= 1,8 a 12,7 mm)
Laminación Laminación en frío: De planchas a láminas. Plancha fina (e= 1,8 a 12,7 mm)
Decapado (óxidos)
Protección (aceite)
Láminas (0,17mm)
Laminador frío continuo
Forja Procesos de conformado de compresión directa: Laminación y Forja “La forja es el arte y el lugar de trabajo del forjador o herrero, cuyo trabajo consiste en dar forma al metal por medio del fuego y del martillo”. http://es.wikipedia.org/wiki/Forja La forja es un proceso que se realiza en caliente mediante el empleo de martillos, martinetes mecánicos e hidráulicos o prensas.
El equipo dependerá de las fuerzas requeridas y del tamaño de la pieza a obtener.
Forja FORJA POR MARTILLADO: La presión máxima se alcanza cuando el martillo toca el material y disminuye rápidamente, promoviendo la deformación superficial.
FORJA EN PRENSA: La presión aumenta cuando el material se está deformando y alcanza su valor máximo al dejar de aplicarse el esfuerzo, por lo tanto la deformación es más profunda.
Forja La forja puede ser realizada en matriz abierta o cerrada dependiendo de la simplicidad y número de piezas a fabricar.
Efecto “barril”: ensanchamiento mayor de la pieza en el centro que en la parte adyacente a la superficie de los planos de forja debido a que el roce interfiere con el flujo libre del material en esa superficie.
Forja Defectos de Forja. •Forja incompleta (interior) •Agrietamiento (exterior o superficial) •Pliegues
Efecto “barril”
Efecto fibrado mecánico (inclusiones)
Extrusión* Procesos de conformado de compresión indirecta: Extrusión , trefilado y embutido. Proceso en el que un bloque de material se reduce de sección forzándolo a fluir a través de un orificio mediante la acción de . presiones elevadas. •En general se emplea para la obtención de BARRAS y TUBOS, pero también se puede emplear para obtener perfiles con secciones de formas complicadas en materiales dúctiles como el aluminio. • La extrusión de algunos materiales se dificulta debido a la lubricación requerida para evitar el deterioro de los equipos a elevadas temperaturas.
*latín: expulsar
Extrusión Tipo de extrusión Si el material es forzado contra la matriz por un émbolo se denomina extrusión directa.
En extrusión indirecta se vástago hueco que empuja contra el material.
emplea un a la matriz
Extrusión indirecta: •
Produce menor fricción, requiere menos potencia.
•
Requiere de un vástago hueco (menores cargas aplicadas).
Extrusión de A. Aluminio El material inicial para realizar perfiles de aluminio es un tocho de aluminio.
El tocho de extrusión se fabrica mediante la fundición en longitudes de hasta 7 m.
La extrusión consiste en hacer pasar un tocho de aluminio precalentado (450-500ºC) a alta presión (1600-6500 ton, dependiendo del tamaño de la prensa) a través de una matriz, cuya abertura corresponde al perfil transversal de la extrusión.
http://www.hydro.com/extrusion/laroca/sp/product/manufacturing_excellence/extrusion_process/
Extrusión de A. Aluminio Cuando el perfil abandona la prensa, se desliza sobre una bancada donde se le enfría con aire o agua, en función de su tamaño, forma, la aleación involucrada y las propiedades requeridas.
Tratamiento térmico
Para obtener perfiles de aluminio rectos y eliminar cualquier tensión en el material, se les estira. Luego, se cortan en longitudes adecuadas y se envejecen artificialmente para lograr la resistencia apropiada.
http://www.hydro.com/extrusion/laroca/sp/product/manufacturing_excellence/extrusion_process/
Extrusión de Plomo REVESTIMIENTO DE CABLES El Pb se emplea como cubierta para cables, ya sea telefónicos, de televisión, de internet o de electricidad. La ductilidad única del plomo lo hace particularmente apropiado para esta aplicación, porque puede estirarse para formar un forro continuo alrededor de los conductores internos
• Aluminio • Plomo • Estaño
Trefilado Proceso de fabricación de alambre En las operaciones de ESTIRADO se fuerza al material a pasar a través de una matriz o HILERA, mediante la aplicación de una fuerza de tracción al extremo del material que YA HA PASADO por la matriz; SE FUERZA AL MATERIAL A PASAR POR LA MATRIZ “TIRANDO DE ÉL”.
La reducción de sección de una barra o varilla, por operaciones sucesivas de estirado, se llama ESTIRADO DE BARRAS O VARILLAS, y dentro de esta denominación, se llama TREFILADO al proceso de fabricación de alambre por estirado.
Conformado de chapas Embutido Profundo • El proceso puede en general considerarse como un proceso que ocurre bajo condiciones de deformación plana.
• En la zona superior del disco a embutir, no existe deformación en la dirección normal a la chapa (dε3=0). En la zona vertical, la deformación en la dirección del espesor, nuevamente debe valer cero, en este caso dε2=0
Conformado de Chapas •¿A través de qué parámetro puede caracterizarse la respuesta de un material frente a embutición?. Los materiales que presentan la mejor respuesta a embutición, no son los que poseen el mayor valor de la elongación a rotura.
Conformado de Chapas Embutido Profundo • Surge entonces la necesidad de definir un parámetro que prediga de manera razonable la respuesta a embutición. Dicho parámetro es el Cuociente límite de embutibilidad o LDR (Limit Drawing Ratio), definido por:
LDR = D/d Donde: D es el diámetro del máximo disco a embutir y d es el diámetro del punzón. Es claro que a mayor valor de LDR, mejor respuesta embutibilidad se tendrá.
Texturas Texturas de deformación Corresponde a las componentes de texturas inducidas a través de deformación en frío. Desde luego dependen del material y del tipo de deformación impuesta.
Ej: Aceros laminados en frío (BCC), las típicas texturas de deformación son: Dirección [110] paralela a la dirección de laminación y planos (100), (112) y (111) paralelos al plano de laminación.
Texturas Índice de anisotropía normal Para un material como el mostrado en la figura, en el que se aplica una carga capaz de producir deformación plástica sobre una probeta, el índice de anisotropía r se define como:
Donde: εw corresponde a la deformación en el ancho y εt corresponde a la deformación en el espesor
Dado que r mide deformaciones en los ejes w y t, sus valores dependen del valor de estos parámetros de manera que:
Texturas Índice de anisotropía normal En principio, para determinar este índice basta un ensayo de tracción hasta alcanzar 10, 15, 20% de deformación. Se mide el largo y el ancho iniciales y posteriormente se miden el largo y ancho finales una vez deformado el material.
Este procedimiento se encuentra normalizado bajo la especificación ASTM E-517. que pide realizar el ensayo sobre probetas cortadas a 0º, 45º y 90º de la dirección de laminación según la figura.
Texturas Índice de anisotropía normal A partir de los ensayos de estas probetas se obtienen r0, r45, r90 y con ellos se calcula: El valor de r indica la facilidad que posee un material para deformarse en un proceso de embutición.
•Un alto valor de r está relacionado con un alto valor de la deformación en el plano (εw) y con un bajo valor de deformación a lo largo del espesor (εt). • Para favorecer las operaciones de embutición, es preciso que se produzca el máximo de deformación en el plano y un mínimo de deformación en el sentido del espesor.
Procesos de Conformado Cambiar la forma de un material sólido. Mejorar las propiedades del material mediante cambios microestructurales. Reducir defectos creados por procesos anteriores.
Otorgar nuevas características.
Defectos de solidificación 1. Contracción.
La mayoría de los materiales se contraen al pasar del estado líquido al sólido*.
Contracción volumétrica Material
(1-(ρl/ρs) 100%
Al
-12,27
Cu
-11,05
Au
-10,76
Fe
-10,92
* Bismuto, Galio, se dilatan.
•Si la solidificación comienza en todas las superficies, la contracción dará lugar a CAVIDADES. •Si durante superficie lentamente contracción RECHUPE.
la solidificación una se enfría más que las otras, la dará origen a un
Defectos de solidificación 1. Contracción Rechupe Cavidad o rechupe secundario
Rechupe: Antes de vaciar el material líquido, se adiciona a la lingotera una parte superior llamada MAZAROTA, el rechupe queda fuera de la pieza. Rechupe secundario: No puede ser evitado durante la colada pero, debido a que la superficie del material no queda en contacto con la atmósfera, se suelda fácilmente con procesos de conformado de compresión directa.
Defectos de solidificación 1. Contracción Para obtener lingotes libres de Rechupe lo ideal sería que el frente de solidificación fuese plano y horizontal, esta condición se logra si: 1. Si la contracción se compensa con un nuevo llenado. 2. La velocidad de llenado del molde (velocidad de colada) y la de solidificación sean lo más próximas posible.
Defectos de solidificación 2. Porosidad
Metales y aleaciones metálicas disuelven gases cuando se encuentran en estado líquido.
• Al solidificar, la solubilidad de los gases se reduce, en algunos casos, notablemente, lo que depende del tipo de gas y del metal en el cual está disuelto. Fe: CO, CO2, O2, H2, N2 Cu: H2, O2, SO2
Defectos de solidificación 2. Porosidad • Los gases en exceso forman burbujas que pueden quedar atrapadas en el sólido generando POROSIDAD GASEOSA. Los gases pueden quedar retenidos en: 2. Espacios interdendríticos 3. Cavidades de la masa metálica que reciben el nombre de SOPLADURAS.
Externas
Internas
Defectos de solidificación 2. Porosidad La porosidad puede ser reducida: • Manteniendo lo más baja posible la temperatura de colada. • Mantener el metal en cuchara para permitir el escape de gases*. • Adicionando elementos que reaccionen con el gas y formen otra fase sólida (inclusiones). • Reducir la humedad en los moldes. • Evitar el arrastre de aire al molde. •Colar en vacío.
Picaduras
(Poros superficiales creados por desprendimiento de vapor de agua)
Defectos de solidificación 2. Porosidad
Hierro y oxígeno.
El oxígeno se disuelve en el Fe durante el proceso de fabricación del acero. Durante la solidificación el oxígeno se combina con C para formar CO. Las burbujas de monóxido quedan atrapadas dentro del acero a menos que el oxígeno sea eliminado antes de la solidificación. Adicionando Al al baño, el oxígeno se combina para formar Al2O3 y de esta manera no reacciona con C y no forma CO.
Defectos de solidificación 3. Inclusiones no metálicas Las inclusiones pueden ser definidas como fases no metálicas, embebidas en la matriz de un metal o aleación. Usualmente en aleaciones ferrosas son óxidos, sulfuros, silicatos, y nitruros. De acuerdo con su origen, las inclusiones no metálicas se dividen en endógenas – las que son propias o inherentes en el proceso de obtención del material y exógenas – derivadas de causas externas. El origen de muchas inclusiones del tipo endógenas se encuentra en la obtención del acero. En esta se involucran varios elementos provenientes de la carga del alto horno y otros adicionados en la refinación.
Defectos de solidificación 4. Segregación (Aleaciones) • La segregación de elementos químicos aumenta cuando el enfriamiento, desde el líquido, es lento y por ende es un problema en lingotes de gran tamaño. • Su efecto puede disminuir con un adecuado conformado y tratamiento térmico (difusión).
Conformado SOLIDIFICACIÓN
Tratamientos Térmicos