CURSO: CONFORMADO DE METALESTEMA: INTRODUCCION A LOS PROCESOS DE CONFORMADO

PROFESOR: Ing: CÉSAR BASURTO C.HUANCAYO – PERU

ABRIL - 2014

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

FACULTAD DE INGENIERIA METALURGICA Y DE MATERIALES

CONTENIDO TEMATICO

1. Ingeniería de materiales

2. Familias de materiales

3. Propiedades

4. Procesos de conformado

5. Evolución y aspectos económicos

1.- INGENIERÍA DE MATERIALES

MATERIAL

FUNCIÓN

PROPIEDADES

PROCESO

2.- FAMILIAS DE MATERIALES

• Familias generales de materiales

METALES CERÁMICAS

POLÍMEROS

COMPOSITOS

METALES

• Átomos unidos por una nube electrónica (enlace metálico)

• Alta conductividad térmica y eléctrica

• Densidad relativamente alta

• Materiales muy tenaces

FAMILIAS DE MATERIALES

• METALES

Wolframio (W Cobre (Cu) Acero (Fe+C)

POLÍMEROS

• Formados por la unión de pequeñas moléculas orgánicas (monómeros) entre sí

• Dichos grupos son unidos individualmente mediante enlaces covalentes

• Baja densidad• Baja temperatura de fusión

POLÍMEROS

Caucho Poliuretano Kevlar

CERÁMICAS

• Materiales no orgánicos ni metálicos

• Generalmente son óxidos o carburos

• Muy baja conductividad eléctrica

• Densidad relativamente baja

• Materiales muy frágiles

CERÁMICAS

Porcelana Grafito (C) Zirconia (ZrO2)

COMPOSITES

• Obtenidos mezclando materiales de distintas familias

• Propiedades “a medida”

• Varios tipos de refuerzo

• Partículas

• Fibras cortas

• Fibras largas

COMPOSITES

Partículas Fibra corta Fibra larga

Metal+Cerámica(Co+Diamante)

Cerámica+Cerámica(Escayola+Fibra vidrio)

Polímero+Cerámica(Epoxi+Carbono)

3.- PROPIEDADES

3.- PROPIEDADES

DENSIDAD

• Símbolo: ρ

• Unidades: kg/m3

• Relación entre la masa de un material y su volumen

PROPIEDADES

MÓDULO ELÁSTICO

• Símbolo: Ε• Unidades: GPa• Relación entre la

tensión aplicada a un material y la deformación con la que éste responde

PROPIEDADES

TENSIÓN DE FLUENCIA

• Símbolo: σy• Unidades: MPa• Tensión a partir de

la cual un material no es capaz de recuperar su forma inicial

PROPIEDADES

TENACIDAD

• Símbolo: KIc

• Unidades: MPa m1/2

• Resistencia de un material a

propagar grietas

PROPIEDADES

TEMPERATURA DE FUSIÓN

• Símbolo: Tm

• Unidades: K (Kelvin)

• Temperatura a la cual un sólido comienza a licuarse

4.- PROCESOS DE CONFORMADO

Material en bruto

Colada Moldeo a

presión Deformación

Plástica

Pulvi- metalurgia

Métodos

Especiales

Mecanizado

Tratamientos térmicos

Acabados

PROCESOS DE CONFORMADO

MÉTODOS DE COLADA• Se parte del material en estado líquido• El material se vierte en un molde• Al solidificar el material este adquiere

la forma del molde• Metales solidifican por enfriamiento• Polímeros solidifican por

polimerización• Cerámicas solidifican por reacción

COLADA EN ARENA(EMPLEADA PARA METALES)

• Rango de pesos [Kg]0,3~1000

• Espesor mínimo [mm]5~100

• Complejidad de formaMed/Alta

• Tolerancias [mm] 1~3• Rugosidad [µm]

12~25• Rentabilidad 1~1000k

COLADA EN ARENA

Aluminio (Al) Carcasa motor

Oro (Au) Lingotes

MOLDEO ROTATIVO O ROTOMOLDEO

(EMPLEADO PARA POLÍMEROS)

• Rango de pesos [Kg] :0,1~50

• Espesor mínimo [mm]:2,5~6

• Complejidad de forma:Baja

• Tolerancias [mm]:0,4~1

• Rugosidad [µm]:0,5~2

• Rentabilidad: 100~10k

MOLDEO ROTATIVO O ROTOMOLDEO

Polietileno

Juguetes

Polietileno

ContenedoresPolietileno

Depósitos

COLADA A LA CERA PERDIDA(EMPLEADO PARA METALES

• Rango de pesos [Kg]:0,001~20

• Espesor mínimo [mm]:1~30

• Complejidad de forma:Med/Alta

• Tolerancias [mm]:0,1~0,4

• Rugosidad [µm]:1,6~3,2

• Rentabilidad: 1~50k

COLADA A LA CERA PERDIDA

Bronce (Cu+Pb) Arte

Acero (Fe+C) Radiador

MOLDEO A PRESIÓN

• Material en estado semi-sólido

• Introducción del material en el molde a presión hasta el llenado completo del mismo

• Al solidificar el material este adquiere la forma del molde

• Rango de pesos [Kg]:0,01~25

• Espesor mínimo [mm]:0,3~10

• Complejidad de formaAlta

• Tolerancias [mm]: 0,05~1

• Rugosidad [µm]: 0,2~1,6

• Rentabilidad:10k~1000k

MOLDEO POR INYECCIÓN

(EMPLEADO PARA POLÍMEROS Y COMPOSITES)

MOLDEO POR INYECCIÓN Poli carbonato

Vasos

ABS Carcasas móviles

MOLDEO A PRESIÓN(EMPLEADA PARA METALES)

• Rango de pesos [Kg]:0,05~20

• Espesor mínimo [mm]:1~8

• Complejidad de forma:Med/Alta

• Tolerancias [mm]:0,15~0,5

• Rugosidad [µm]:0,5~1,6

• Rentabilidad: 5k~1000k

MOLDEO A PRESIÓN

Zamac (Zn+Al+Mg+Cu) Medallas y llaveros

SOPLADO(EMPLEADA PARA POLÍMEROS Y

VIDRIOS) • Rango de pesos [Kg]:

0,001~0,3• Espesor mínimo [mm]:

0,4~3• Complejidad de forma:

Baja• Tolerancias [mm]:

0,25~1• Rugosidad [µm]:

0,2~1,6• Rentabilidad: 1k~10000k

SOPLADO PET

Botellas de lecheVidrio

Botellas y tarros

MOLDEO POR COMPRESIÓN(EMPLEADA PARA POLÍMEROS )

• Rango de pesos [Kg]:0,2~20

• Espesor mínimo [mm]:1,5~25

• Complejidad de forma:Bajo/Med

• Tolerancias [mm]:0,1~1

• Rugosidad [µm]: 0,2~2• Rentabilidad:

2k~200k

DEFORMACIÓN PLÁSTICA

•Se parte del material en estado sólido

El material comprime o estira hasta adquirir la forma deseada

Puede darse a diferentes temperaturas

• Caliente T > 0.85 Tm • Tibio 0.85 Tm > T > 0.55 Tm

• Frío 0.55 Tm > T

LAMINACIÓN(EMPLEADA PARA METALES)

• Rango de pesos [Kg]:Cont.

• Espesor mínimo [mm]:2~100

• Complejidad de forma:Baja

• Tolerancias [mm] : 0,3~2

• Rugosidad [µm]:3,2~12,5

• Rentabilidad: 10k~1000k

LAMINACIÓN

Aluminio (Al) Rail

Acero (Fe+C) Viga

FORJA(EMPLEADA PARA METALES)

• Rango de pesos [Kg]:0,1~100

• Espesor mínimo [mm]:2~100

• Complejidad de forma:Baja

• Tolerancias [mm]: 0,3~2• Rugosidad [µm]:

3,2~12,5• Rentabilidad: 10k~1000k

FORJA

Cobre (Cu) Conexiones eléctricas

Acero (Fe+C)

Llaves fijas

EXTRUSIÓN(EMPLEADA PARA METALES)

• Rango de pesos [Kg]:1~1000

• Espesor mínimo [mm]:0,1~900

• Complejidad de forma:Baja

• Tolerancias [mm]: 0,2~2• Rugosidad [µm]:

0,5~12,5• Rentabilidad:• 1k~1000k

EXTRUSIÓN

Aluminio (Al)Usos diversos

Cobre (Cu)Disipador térmico

EMBUTICIÓN(EMPLEADA PARA METALES)

• Rango de pesos [Kg]:0,01~30

• Espesor mínimo [mm]:0,2~5

• Complejidad de forma:Media

• Tolerancias [mm]:0,1~0,8

• Rugosidad [µm]:0,5~12,5

• Rentabilidad:

25k~250k

EMBUTICIÓN

Aluminio (Al) Lata de refresco

Inoxidable (Fe+Cr+Ni)

Fregadero

PULVIMETALURGIA

-Se parte del material en estado sólido particulado– El material se comprime en un molde o matriz– Al calentar el material comprimido las partículas se consolidan formando una pieza sólida

PRENSADO-SINTERIZADO(EMPLEADO PARA METALES Y

CERÁMICAS)• Rango de pesos [Kg]:

0,01~5• Espesor mínimo [mm]:

1,5~8• Complejidad de forma:

Bajo/Med• Tolerancias [mm]: 0,1~1• Rugosidad [µm]:

1,6~6,3• Rentabilidad: 1k~1000k

PRENSADO-SINTERIZADO

Níquel (Ni) Rotor inyección

Alúmina (Al2O3)

Turbinas

MÉTODOS ESPECIALES

• Métodos específicos para ciertos tipos de materiales o piezas

MOLDEO DE ESPUMA EXPANDIDA(EMPLEADA PARA POLÍMEROS)

• Rango de pesos [Kg]:0,01~10

• Espesor mínimo [mm]:5~100

• Complejidad de formaBajo/Med

• Tolerancias [mm]: 0,5~2• Rugosidad [µm]:

50~500• Rentabilidad: 2k~1000k

MOLDEO DE ESPUMA EXPANDIDA

Espuma de polietileno

EmbalajeEspuma de polietileno

Protección

LAMINADO MANUAL(EMPLEADO PARA COMPOSITES)

• Rango de pesos [Kg]:1~6000

• Espesor mínimo [mm]:2~10

• Complejidad de forma:Bajo/Med

• Tolerancias [mm]: 0,6~1• Rugosidad [µm]: 1~500• Rentabilidad: 1~500

LAMINADO MANUAL

Fibra vidrio + Poliéster

PiscinaFibra vidrio + Poliéster

Yate

EVOLUCIÓN Y ASPECTOS ECONÓMICOS

Evolución de la importancia de los materiales

FECHA DE INTRODUCCIÓN MATERIALES CONOCIDOS

PRODUCCIÓN ANUAL DE MATERIALES COMUNES

OPTIMIZACIÓN DEL MATERIAL A LO LARGO DEL TIEMPO

DISPONIBILIDAD DE MATERIALES EN

LA TIERRA

EJEMPLOS DEL COSTE PRODUCCIÓN Y

CONFORMADO

COSTE DE PRODUCCIÓN

EJEMPLO DEL COSTE DE PRODUCCIÓN

PRECIO MATERIAL BASE Y PRODUCTO ACABADO