Conformado superplástico (SPF) - aimme.es · PDF fileConformado superplástico...

Conformado
superplstico (SPF) Aproximacin a tecnologas emergentes
Algunas aleaciones son capaces de experimentar un comportamiento
superplstico dentro de un cierto rango de temperaturas y velocidades de
deformacin. La superplasticidad se refiere a la capacidad del material de
desarrollar grandes deformaciones permanentes sin romperse. Esto permite
fabricar piezas de formas complejas a travs de un proceso continuo de
deformacin. En esta aproximacin a las tecnologas emergentes se abordarn
conceptos tericos, aplicaciones, ventajas y desventajas relacionados con este
proceso de conformado.
2009
OTEA
AIMME
01/09/2009

Conformado superplstico (SPF)
[email protected]
AIMME - Instituto Tecnolgico Metalmecnico
http://www.aimme.es
Aproximacin al
1. Introduccin
Muchos procesos industriales de conformado, como la laminacin o la extrusin producen
grandes deformaciones plsticas y, en ocasiones, pueden formar granos submicromtricos
(100 nm a 1 m). Sin embargo, mediante estas tcnicas de deformacin o conformado, una o
ms dimensiones del material se reducen de tal forma que, si se requieren acumular grandes
deformaciones, lo que se obtiene son lminas muy delgadas (laminacin) o filamentos
(extrusin) que tienen poca utilidad prctica, si se piensa en aplicaciones de tipo estructural.
Sin embargo, existen mtodos de deformacin intensa en que el material sufre cambios
mnimos en sus dimensiones, por lo que no hay un lmite geomtrico definido a l
que se puede alcanzar, suponiendo que el material tenga la suficiente ductilidad.
El trmino superplasticidad introducido en metalurgia por Bochvar y Sviderskaya, en 1945,
la propiedad que posee un material policristalino de
aplicados) grandes alargamientos
esfuerzos de traccin mecnica
Figura 1. Plasticidad de una aleacin AlZnMgCu a varias temperaturas de trabajo y velocida
7.5x10
Aunque no existe un lmite de alargamiento que delimite el comportamiento superplstico del
que no lo es, los alargamientos mximos a fractura que se obtienen con materiales
superplsticos varan desde varios cientos a varios miles por ciento.
superplsticas se han reportado deformaciones de hasta un 8000 % en aleaciones de bronce,
aluminio y otros materiales.
En la literatura se reconocen
transformaciones, que se exhibe en materiales policristalinos que experimentan cambios
dimensionales anisotrpicos frente a la aplicacin de cambios fsicos determinados. En
segundo lugar, la superplasticidad microestructural
en materiales policristalinos metlicos, intermetlicos o cermicos, cuyo tamao de grano no
supera los 10 m, cuando son sometidos a
absolutas del orden de, o mayor
tercer lugar la superplasticidad por esfuerzos internos.
Instituto Tecnolgico Metalmecnico http://observatorio.aimme.es
Aproximacin al conformado superplstico (SPF)
). Sin embargo, mediante estas tcnicas de deformacin o conformado, una o
sin) que tienen poca utilidad prctica, si se piensa en aplicaciones de tipo estructural.
mnimos en sus dimensiones, por lo que no hay un lmite geomtrico definido a l
introducido en metalurgia por Bochvar y Sviderskaya, en 1945,
la propiedad que posee un material policristalino de experimentar (sin elevados esfuerzos
grandes alargamientos, de manera isotrpica, sin fractura, cuando est sometido a
esfuerzos de traccin mecnica (Ver figura 1).
Plasticidad de una aleacin AlZnMgCu a varias temperaturas de trabajo y velocidades de deformacin
7.5x10-4
s-1
[A. Smolej, E. Slacek, R. Turk, 2002]
os varan desde varios cientos a varios miles por ciento. En aleaciones metlicas
En la literatura se reconocen tres tipos de superplasticidad, la superplasticidad de
segundo lugar, la superplasticidad microestructural o grano fino, que es aquella que se exhibe
m, cuando son sometidos a bajas velocidades de deformacin y temperaturas
absolutas del orden de, o mayor, que la mitad de la temperatura de fusin, sin llegar a sta. En
tercer lugar la superplasticidad por esfuerzos internos.
http://observatorio.aimme.es
2 de 8
conformado superplstico (SPF)
). Sin embargo, mediante estas tcnicas de deformacin o conformado, una o
sin) que tienen poca utilidad prctica, si se piensa en aplicaciones de tipo estructural.
mnimos en sus dimensiones, por lo que no hay un lmite geomtrico definido a la deformacin
introducido en metalurgia por Bochvar y Sviderskaya, en 1945, es
(sin elevados esfuerzos
, de manera isotrpica, sin fractura, cuando est sometido a
des de deformacin
En aleaciones metlicas
cidad, la superplasticidad de
o grano fino, que es aquella que se exhibe
bajas velocidades de deformacin y temperaturas
, que la mitad de la temperatura de fusin, sin llegar a sta. En

Conformado superplstico (SPF)
[email protected]
AIMME - Instituto Tecnolgico Metalmecnico
http://www.aimme.es
Es la gran ductilidad lo que interes a muchos investigadores y que definieron como el
beneficio potencial de la superplasticidad en
desarrollo de la tcnica de conformado superplstico (
para conformar materiales superplsticos de clase nica. La tcnica de SPF se considera como
un proceso de conformado de formas casi acabadas (
matriz superficial, en lugar de los pares de matrices que se utilizan normalmente en las
operaciones de conformado de chapa metlica. Una lmina de material se conforma en un
paso dentro de la cavidad de la matriz (la cual se calienta previamente a la temperatura
deseada) que suele tener la forma final a las dimensiones de la parte deseada, usando gas a
presin, el proceso se ilustra esquemticamente en la figura 2.
Figura 2. Esquema del proceso de conformado superplstico
La superplasticidad microestructural o de grano fino
piezas por conformado de chapas y los requisitos bsicos para conseguir
superplstica son, fundamentalmente, tres:
1. Microestructura con grano fino, uniforme y equiaxial menor a 10 m2. Velocidad de deformacin controlada, normalmente en el rango 13. Temperatura experimental de trabajo mayor o igual de
absoluta de fusin del material)
Este ltimo requisito (que aparece por el hecho de que la superplasticidad es un proceso
controlado por difusin), suele ser incompatible con la retencin de un grano pequeo, ya que
las altas temperaturas favorecen el crecimiento de grano, por lo que parece lgico que
eutcticos y aleaciones metlicas con presencia de una distribucin uniforme de
dispersoides que impidan el crecimiento de grano, favorecern el comportamiento
superplstico.
Adems del conformado convencional por la tcnica de SPF, se puede obtener beneficios
adicionales mediante la mejora de la tcnica, impulsada principalmente por la gran flexibilidad
del proceso. El SPF puede combinarse con otros procesos de fabricacin
eficiente proceso de conformado; por ejemplo con procesos de unin convencional, unin por
difusin (Difussion Bonding, DB) y embuticin profunda (
El SPF se combina con la unin por difusin (
complejas (tipo panal de abeja). La DB es la unin dos componentes mediante la aplicacin de
Instituto Tecnolgico Metalmecnico http://observatorio.aimme.es
Es la gran ductilidad lo que interes a mu

Conformado superplástico (SPF) - aimme.es · PDF fileConformado superplástico...

Documents

Transcript of Conformado superplástico (SPF) - aimme.es · PDF fileConformado superplástico...