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Presentación. edgard d`ambrosio
- 1. Conformado de Materiales EdgarD`Ambrosio C:I: 26.256.236
- 2. PROCESOS DE CONFORMADO Losprocesos de conformado de metales comprenden un amplio grupo de procesos de manufactura, en los cuales se usa la deformación plástica para cambiar las formas de las piezas metálicas. En los procesos de conformado, las herramientas, usualmente dados de conformación, ejercen esfuerzos sobre la pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometría del dado. Debido a que los metales deben ser conformados en la zona de comportamiento plástico, es necesario superar el límite de fluencia para que la deformación sea permanente. Por lo cual, el material es sometido a esfuerzos superiores a sus límites elásticos, estos límites se elevan consumiendo así la ductilidad .
- 4. Propiedades metálicas enlos procesos de conformado Al abordar los procesos de conformado es necesario estudiar una serie de propiedades metálicas influenciadas por la temperatura, dado que estos procesos pueden realizarse mediante un trabajo en frio, como mediante un trabajo en caliente. Límite de Fluencia Aumenta Ductilidad Disminuye Límite de Fluencia Disminuye Ductilidad Aumenta
- 5. Trabajo en Caliente Losprocesos de deformación de metales aprovechan las propiedades de flujo plástico del material a medida que es deformado para producir la forma deseada: el material se comprime o estira hasta adquirir la forma deseada. Los procesos de deformación de metales aprovechan las propiedades de flujo plástico del material a medida que es deformado para producir la forma deseada: el material se comprime o estira hasta adquirir la forma deseada. Los procesos de deformación de metales aprovechan las propiedades de flujo plástico del material a medida que es deformado para producir la forma deseada: el material se comprime o estira hasta adquirir la forma deseada. Si el lingote es admitido en frío, se vuelve bastante difícil, si no imposible, convertir el material por medios mecánicos en una forma estructural, acero en barra o lámina. Sin embargo, si el lingote se trabaja en caliente , puede martillarse, prensarse, laminarse o extruirse en otras formas. Debido a la oxidación y otras desventajas del trabajo en caliente a temperaturas elevadas, la mayoría de los metales ferrosos se trabajan en frío o se terminan en frío después del trabajo en caliente para obtener un buen acabado superficial, alta exactitud dimensional y mejorar las propiedades mecánicas.
- 6. Las Características PrincipalesSon: • Por encima de la temperatura mínima de recristalización. • La forma de la pieza se puede alterar significativamente. • Se requiere menor potencia para deformar el metal. • Las propiedades de resistencia son generalmente isotrópicas debido a la ausencia de una estructura orientada de granos creada en el trabajo en frío. • El trabajo en caliente no produce fortalecimiento de la pieza. • Precisión dimensional más baja. • Mayores requerimientos de energía.
- 7. Las tecnologías defabricación para el proceso de conformado en caliente son: • Laminación • Forja • Extrusión • Estirado • Doblado • Embutido
- 8. Teniendo en cuentalos usos de los productos metálicos obtenidos (automóvil, minería, ferrocarril, construcción naval, etc…) y el volumen fabricado, se consideran como procesos más relevantes dentro del conformado en caliente la laminación en caliente y la forja . Laminación en caliente: Conformado en el cual se hace pasar el metal por trenes de rodillos que le dan una forma progresivamente más parecida a la deseada. Un efecto del trabajo en caliente con la operación de laminado, es el refinamiento del grano causado por recristalización.
- 9. El trabajo encaliente tiene las ventajas siguientes: La porosidad en el metal es considerablemente eliminada. La mayoría de los lingotes fundidos contienen muchas pequeñas sopladuras. Estas son prensadas y a la vez eliminadas por la alta presión de trabajo. Las impurezas en forma de inclusiones son destrozadas y distribuidas a través del metal. Los granos gruesos o prismáticos son refinados. Dado que este trabajo está en el rango recristalino, seria mantenido hasta que el límite inferior es alcanzado para que proporcione una estructura de grano fino. Las propiedades físicas generalmente se mejoran, principalmente debido al refinamiento del grano. La ductilidad y la resistencia al impacto se perfeccionan, su resistencia se incrementa y se desarrolla una gran homogeneidad en el metal. La mayor resistencia del acero laminado existe en la dirección del flujo del metal.
- 11. Desventajas Debido a laalta temperatura del metal existe una rápida oxidación o escamado de la superficie con acompañamiento de un pobre acabado superficial. Como resultado del escamado no pueden mantenerse tolerancias cerradas. El equipo para trabajo en caliente y los costos de mantenimiento son altos, pero el proceso es económico comparado con el trabajo de metales a bajas temperaturas.
- 12. Con el pasode los años ha habido una clara tendencia a optimizar el proceso. Un tren de laminación puede definirse como máquina de fabricación para trabajar materiales por presión entre cilindros rotativos. Pero esta definición no está completa, ya que en la mayoría de los casos la laminación de un metal necesita varias etapas tecnológicas, siendo además necesarias ciertas operaciones auxiliares, como pueden ser: El transporte de los materiales Su almacenaje Manipulación Corte en las longitudes requeridas Recalentadores Enfriadores Identificación
- 13. La demanda defabricación en serie del material laminado lleva consigo un alto grado de mecanizado y por tanto un alto grado de automatización. Las máquinas que trabajan el metal laminado se colocan en una cadena de fabricación y se conectan con los medios necesarios que permitan transportar las piezas de una máquina a la siguiente. Estos sistemas de máquinas son típicos de los talleres más modernos y suelen englobarse también en el tren de laminación. Un tren de laminación moderno de gran producción es, generalmente, un conjunto complejo de máquinas y mecanismos que realizan una serie de operaciones consecutivas e interrelacionadas.
- 14. FORJADO A pesar deque la forja es el método más antiguo de trabajar el metal (año 8000 a.C.), aún se sigue utilizando en la actualidad ya que asegura las mejores aracterísticas mecánicas de los materiales y la más alta calidad en cualquier tipo de producto. Aunque puede no ser el método más económico para hacer productos en ciertas geometrías, la historia ha demostrado que la forja tiene el más alto nivel de precisión y combinación de propiedades mecánicas. Las instalaciones y los equipos actuales son cada vez más modernos y automáticos, siempre buscando una mejora en la productividad del proceso. Forja: Conformado en caliente mediante la aplicación de grandes presiones: intermitentemente (golpes) o de forma continua (prensado).
- 15. Forja de herreroo con martillo Forja con martinete Forja horizontal Forja con prensa Forja de laminado Estampado Forja de herrero o con martillo No se obtienen tolerancias cerradas No formas complicadas Forja con martinete Este es el equivalente moderno del forjado de herrero en donde la fuerza limitada del herrero ha sido reemplazada por un martillo mecánico o de vapor. El proceso puede llevarse a cabo en forjado abierto donde el martillo es reemplazado por un mazo y el metal es manipulado manualmente sobre un yunque.
- 17. Forja horizontal No haychoque o vibración en la máquina. Igualmente en ambos lados. Menos tiempo de contacto entre el material y el dado. Se requiere menos energía que con otros procesos de forja
- 18. Forja con prensa Empleanuna acción lenta de compresión deformando el metal plástico, contrariamente al rápido impacto del golpe del martillo. Pueden ser operadas ya sea mecánica o hidráulicamente . Pueden ejercer una fuerza de 4 a 90 MN. Forjas de más de 100 ton de peso pueden ser movidas fácilmente en estas prensas forjadoras y los productos de más alta calidad son manufacturados por esta técnica. Forja de laminado La forja por laminado se usa en una amplia variedad de piezas, incluyendo ejes, barras para propulsores de avión, palancas, hojas de cuchillos, cinceles, estrechado de tubos y extremos de muelles. Las piezas hechas de este modo tienen muy buen terminado de superficie y las tolerancias son iguales a otros procesos de forja. El metal es trabajado completamente en caliente y tiene buenas propiedades físicas.
- 20. Dados de forjado Esimportante el diseño de los dados para el éxito de la operación de forjado. Las partes que se forjan deben diseñarse con el conocimiento de los principios y limitaciones de este proceso. Factores Críticos El principal factor que se debe controlar en el proceso de conformado en caliente es la temperatura a la cual se está calentando el material. Si el calentamiento es insuficiente el metal será más difícil de trabajar debido a que posee una menor ductilidad y maleabilidad propiedades que se le confieren al calentarlos a una temperatura adecuada. El proceso de laminado en caliente debe seguir una secuencia: primero calentamiento, pasar la chapa por el tren de desbaste, luego por el tren de laminación y por ultimo el tren de acabado. Si no se respeta esta secuencia se presentan diversos problemas tales como: desgaste excesivo de los rodillos de laminación, excesiva potencia para realizar el trabajo, etc.
- 21. Como variables críticasde proceso tenemos: velocidad de alimentación, tiempo de tratamiento, número de pasadas en laminador y temperatura de salida. La calidad de la colada es un factor limitante para los posteriores procesos de conformado. El mantenimiento de los equipos también es determinante, ya que del buen funcionamiento depende una buena productividad. Aquí incluimos el recambio y mantenimiento de los utillajes. La situación geográfica de la planta industrial. Hay que favorecer la cercanía a las acerías y/o plantas de laminación y la cercanía a los puertos. Todo ello abaratará excesivamente los costes logísticos. Trabajo del metal en caliente Laminado Materiales: metales puros: Al, Cu, Fe, Ti, Zn Aleaciones: Acero, de Al, (Al-Cu, Al-Mg, Al-Zn, Al-Mn) de Mg ( Mg-Al, Mg-Zn, Mg-Mn), de Cu (Cu-Zn, Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Pb) o bronces (Cu-Al, Cu-Ni, Cu-Si)
- 22. Forjado Materiales: metales puros: Al,Cu, Fe, Ti, Zn Aleaciones: Acero, de Al, (Al-Cu, Al-Mg, Al-Zn, Al-Mn) de Mg ( Mg-Al, Mg-Zn, Mg-Mn), de Cu (Cu-Zn, Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Pb) o bronces (Cu-Al,Cu-Ni, Cu-Si) EXTRUSION Los metales que pueden trabajarse en caliente pueden extruirse con formas de sección transversal uniforme con ayuda de presión. El principio de extrusión, similar a la acción del chorro de la pasta de dientes de un tubo, ha sido muy usado para procesos en serie desde la producción de ladrillos, tubo de desagüe, tubo de drenaje, hasta la manufactura de macarrones. Algunos metales como el plomo, estaño y aluminio pueden extruirse en frío Consiste en forzar al metal (confinado en una cámara de presión) a salir a través de dados especialmente formados. Varillas, tubos, guarniciones moldeadas, formas estructurales, cartuchos de bronce, y cables forrados con plomo son productos característicos de metales extruidos.
- 23. Las velocidades deoperación dependen sobre todo de la temperatura y material, varían de unos cuantos metros sobre minuto hasta 275 m/min. Temperaturas de varios metales en la extrusión en caliente
- 24. Ventajas de laextrusión : Facilidad de producir una variedad de formas de alta resistencia, buena exactitud y terminado de superficie a altas velocidades de producción, y relativamente con un bajo costo de los dados . Longitudes casi ilimitadas Existen muchas variantes de este proceso Extrusión Directa Extrusión Indirecta Extrusión por Impacto Extrusión Directa: El metal es extruido a través del dado abriéndolo hasta que sólo queda una pequeña cantidad. Extrusión Indirecta: Se requiere menos fuerza por este método, debido a que no existe fuerza de rozamiento entre el tocho y la pared continente.
- 26. El debilitamiento delapisonador cuando es hueco y la imposibilidad de proveer soporte adecuado para la parte extruida constituyen las restricciones de este proceso. Extrusión por Impacto: Un punzón es dirigido al pedazo de metal con una fuerza tal que éste es levantado a su alrededor. La mayoría de las operaciones de extrusión por impacto, tales como la manufactura de tubos plegables, son trabajadas en frío. Manufactura de Tubería Pueden hacerse por soldadura eléctrica o a tope, plancha para formado de tubos, perforado y extrusion . (para tubería sin costura) Tuberia sin costura: Alta presión y temperatura como también para transportar gas y líquidos químicos como también para transportar gas y líquidos químicos. Hasta de 400 mm de diámetro . Tubo soldado a tope es el más común y se usa con propósitos estructurales, postes y para transporte de gas, agua y desperdicios . Tubo con soldadura eléctrica: se usa principalmente para líneas de tubería que transportan productos del petróleo o agua.
- 30. Embutido Para productos sincostura que no pueden hacerse con equipo convencional de rolado Para productos sin costura que no pueden hacerse con equipo convencional de rolado .
- 31. Se calienta unalupia a temperatura de forja y con un punzón de penetración operado con una prensa vertical, la lupia se forma por forja dentro de un extremo hueco cerrado. Para cilindros largos o tubos de pared delgada, pueden requerirse calentamientos y embutidos repetidos
- 32. RECHAZADO EN CALIENTE Seusa comercialmente para conformar o formar placas circulares gruesas de alguna forma sobre un cuerpo giratorio y estrangular o cerrar los extremos de tubos. En ambos casos una especie de torno se usa para hacer girar la pieza rápidamente. El formado se hace con una herramienta de presión roma o rodillo que entra en contacto con la superficie de la pieza en rotación y provoca el flujo del metal y que éste se conforme a un mandril de la forma deseada. Una vez que la operación se desarrolla, se genera un considerable calor por rozamiento el cual ayuda a mantener al metal en estado plástico. FORJADO TIBIO Conocido como Termoforjado utiliza una temperatura intermedia que normalmente se usa para trabajo en frío y en caliente. No hay cambios metalúrgicos en el metal ni imperfecciones de superficie frecuentemente asociadas con el metal trabajado a temperaturas elevadas.
- 33. Las líneas deflujo siguen el contorno de la pieza, se reducen las concentraciones de esfuerzos. La temperatura del metal y las presiones y velocidades de forjado deben controlarse cuidadosamente, puesto que el metal está abajo de la temperatura de recristalización.