Procesos de Manufactura - Procesos y Tecnologías Para El Conformado de Metales

7/24/2019 Procesos de Manufactura - Procesos y Tecnologas Para El Conformado de Metales

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Octubre 2014

Israel de la Cruz M.

PROCESOS DE MANUFATURA

Procesos y tecnologas para el conformado de metales



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Introduccin

Fundamentos

de formado de

metales

Procesos de

deformacin

volumtrica

Trabajo

de lminas

metlicas

Procesamiento

de cermicos,

plsticos y

compuestos



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Fundamentos de formado

El formado de metalesincluye varios procesos de manufactura en los cualesse usa la deformacin plstica para cambiar la forma de las piezas metlicas.



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Fundamentos de formado de metales

La deformacin es el resultado del uso de una herramienta que generalmente es un troquelpara formar metales, el cual aplica esfuerzos que exceden la resistencia a la fluencia del metal.

Por tanto, el metal se deforma para tomar la forma que determina la forma del troquel.

Los procesos del formado se pueden clasificar en:

1) Procesos de deformacin volumtrica

2) Procesos de trabajo de lminas metlicas.



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Operaciones de formado de metales



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Caractersticas generales de los procesos de formado y moldeado



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Caractersticas generales de los procesos de formado y moldeado



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Comportamiento del material en el formado de metales

La curva de fluencia describe la relacin esfuerzo-deformacin en la regin dondetiene lugar el formado del metal. Tambin indica el esfuerzo de fluencia del metal, la

propiedad de resistencia que determina las fuerzas y la potencia requerida pararealizar una operacin particular de formado.

El esfuerzo de fluencia se define como el valor instantneo del esfuerzo requeridopara continuar la deformacin del material o mantener fluyendoal metal.

El esfuerzo de fluencia promedio (tambin llamadoesfuerzo de fluencia medio) es el valor promedio delos esfuerzos sobre la curva esfuerzo-deformacindesde el comienzo de la deformacin hasta el valorfinal (mximo) que ocurre durante este proceso.



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Temperatura en el formado de metales

El trabajo en fro, tambin conocido como formado en fro, es el formado de metalque se realiza a temperatura ambiente o ligeramente arriba. Las ventajas significativas

del formado en fro comparado con el trabajo en caliente son: 1) proporcionar mejorprecisin, lo que significa tolerancias ms estrechas, 2) mejorar el acabado de lasuperficie, 3) el endurecimiento por deformacin aumenta la resistencia y la dureza dela pieza, 4) el flujo de granos durante la deformacin brinda la oportunidad de obtenerpropiedades direccionales convenientes en el producto resultante y 5) al no requerircalentamiento del trabajo, se ahorran costos de horno y combustible y se logran

mayores velocidades de produccin.



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El trabajo en caliente (tambin llamado formado en caliente) implica la deformacin atemperaturas por encima de la temperatura de recristalizacin. La temperatura de recristalizacin

de un metal es aproximadamente la mitad de su punto de fusin en la escala absoluta. En laprctica, el trabajo en caliente se lleva a cabo usualmente a temperaturas por encima de 0.5Tm.El metal de trabajo se suaviza ms conforme la temperatura se incrementa ms all de 0.5Tm,mejorando as la ventaja del trabajo en caliente por arriba de este nivel. Sin embargo, el procesode deformacin genera el calor que incrementa la temperatura de trabajo en algunas regiones de

la pieza. Esto puede causar la fusin en estas regiones, lo cual es altamente indeseable.

Ventajas respecto al trabajo en fro: 1) la forma de la pieza de trabajo se puede alterar de manerasignificativa, 2) se requiere menor fuerza y potencia para deformar el metal, 3) los metales queusualmente se fracturan en el trabajo en fro pueden formarse en caliente



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El formado isotrmicose refiere a las operaciones de formado que se llevan a cabo de talmanera que eliminan el enfriamiento superficial y los gradientes trmicos resultantes en la

pieza de trabajo. Se realiza por precalentamiento de las herramientas que entran en contactocon la pieza a la misma temperatura de trabajo del metal. Esto desgasta las herramientas yreduce la vida, pero evita los problemas descritos cuando los metales difciles se forman pormtodos convencionales.

Problema: cuando metales como los aceros altamente aleados, muchasaleaciones de titanio y las aleaciones de nquel se calientan a las temperaturasde trabajo en caliente y entran en contacto con las herramientas de formadorelativamente fras, el calor es transferido de manera rpida fuera de la

superficie de la pieza, elevando la resistencia en estas regiones.



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Friccin y lubricacin en el formado de metales

La friccin en el formado de metales surge debido al estrecho contacto entre las superficies de laherramienta y el material de trabajo, y a las altas presiones que soportan las superficies en estas

operaciones. En la mayora de los procesos de formado, la friccin es inconveniente por las siguientesrazones: 1) retarda el flujo del metal en el trabajo, ocasionando esfuerzos residuales y algunas vecesdefectos del producto, 2) se incrementan las fuerzas y la potencia para desempear la operacin y 3) eldesgaste de las herramientas puede conducir a la prdida de la precisin dimensional, lo cual da porresultado piezas defectuosas y el remplazo de las herramientas.

Si el coeficiente de friccin llega a ser lo suficientemente grande, ocurre una condicin conocida comoadherencia. La adherencia en el trabajo de metales (tambin llamada friccin por adherencia) es latendencia de las dos superficies en movimiento relativo a pegarse una a la otra en lugar de deslizarse.

Tm es el punto de fusin del metal particular (temperatura absoluta).Israel de la Cruz M.


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Friccin y lubricacin en el formado de metales

Los lubricantes para el trabajo de los metales se aplican en la interfaz herramienta-trabajo enmuchas operaciones de formado para reducir los perjudiciales efectos de la friccin. Los

beneficios que se obtienen de su aplicacin incluyen una reduccin en la adherencia, en lasfuerzas, en la potencia y en el desgaste de las herramientas, as como un mejor acabado de lasuperficie en el producto final. Los lubricantes tienen tambin otras funciones, como reducirel calor en las herramientas.

Las consideraciones para escoger un lubricante apropiado para el trabajo de metales incluyenel tipo de procesos de formado que se va a utilizar (rolado, forjado, estirado de lminametlica u otros), ya sea trabajo en caliente o trabajo en fro, as como el material de trabajo,la reactividad qumica con la herramienta y con los metales de trabajo (por lo general, esdeseable que los lubricantes se adhieran a las superficies para que sean ms efectivos en lareduccin de la friccin), facilidad de aplicacin, bajas toxicidad, inflamabilidad y escaso costo.

Los lubricantes usados para operaciones de trabajo en fro incluyen aceites minerales, grasas yaceites grasos, emulsiones en agua, jabones y otros recubrimientos. El trabajo en caliente serealiza algunas veces en seco para ciertas operaciones y materiales (por ejemplo, el laminadoen caliente del acero y la extrusin de aluminio). Cuando los lubricantes se usan para trabajoen caliente incluyen aceites minerales, grafito y vidrio.



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Procesos de deformacin

volumtrica

Los procesos de deformacin volumtrica se realizan en operaciones de trabajo en fro, y calientetanto por arriba como por debajo de la temperatura de cristalizacin. El trabajo en fro o debajode la temperatura de cristalizacin es apropiado cuando el cambio de forma es menos severo yhay necesidad de mejorar las propiedades mecnicas, o alcanzar un buen acabado en la piezafinal. El trabajo en caliente se requiere generalmente cuando involucra la deformacinvolumtrica de grandes piezas de trabajo.



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Operaciones de formado de metales



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Laminado

Ellaminadoes un proceso de

deformacin en el cual elespesor del material detrabajo se reduce mediantefuerzas de compresinejercidas por dos rodillosopuestos.



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Laminado



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Proceso delaminacin plana



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Diverso arreglos de rodillos



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Diverso arreglos de rodillos



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Defectos en placas y hojas laminadas



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Ejemplos de laminacin



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Forjado

El forjado es un proceso de deformacin en el cual se

comprime el material de trabajo entre dos troqueles,usando impacto o presin gradual para formar la pieza.

En el forjado se aplica la presin por impacto o en forma

gradual. La diferencia depende ms del tipo de equipousado que de las diferencias en la tecnologa de losprocesos. Una mquina de forjado que aplica cargas deimpacto se llamamartinete de forja, mientras que la que

aplica presin gradual se llamaprensa de forjado.



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Caractersticas generales de los procesos de forjado



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Tipos de operacin de forja



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Tipos de operacin de forja



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Deformacin por forja



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Forjado en troquel abierto



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Secuencia de forjado con troquel impresor

El forjado con troquel impresor, llamado algunas veces forjado en troquelcerrado, se realiza con troquel que tiene la forma inversa de la requerida para

la pieza.


d f d


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Ejemplos de formado


Ej l


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Ejemplos de formado


Ej l d f d


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Ejemplos de formado


Ej l d f d


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Ejemplos de formado


Ej l d f d


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Ejemplos de formado


Ej l d f d


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Ejemplos de formado


Ej l d f d


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Ejemplos de formado


Ej l d f d


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Ejemplos de formado


Ejemplos d f j d


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Ejemplos de forjado


Defectos f j


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Defectosen forja


Extrusin


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Extrusin

La extrusin es un proceso de formado por compresin en el

cual el metal de trabajo es forzado a fluir a travs de la aberturade un troquel para darle forma a su seccin transversal. Elproceso puede parecerse a apretar un tubo de pasta de dientes.


Productos extrudidos


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Productosextrudidos


Tipos de extrusin


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Tipos de extrusin


Extrusin directa


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Extrusindirecta


Extrusin directa


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Extrusindirecta


Extrusin directa


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Extrusindirecta


Extrusin indirecta


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Extrusinindirecta


Extrusin por impacto


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Extrusinpor impacto


Extrusin hidrosttica


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Extrusinhidrosttica


Defectos de extrusin


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Defectos de extrusin


Estirado (trefilado)


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Estirado(trefilado)

Elestiradoes una operacin donde la seccin transversal de una

barra, varilla o alambre se reduce al tirar del material a travs dela abertura de un troquel




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Estirado(trefilado)




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Estirado(trefilado)



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Trabajo de lminas

metlicasLas piezas de lmina de metal se caracterizan generalmente por su alta resistencia, buenaprecisin dimensional, buen acabado superficial y bajo costo relativo. Se pueden disearoperaciones de produccin masiva de lmina para grandes cantidades de componentes que serequieren en muchos de los productos arriba mencionados. La mayora de los procesos conlminas metlicas se realiza a temperatura ambiente (trabajo en fro), excepto cuando el materiales grueso, frgil o la deformacin es significativa. stos son los casos usuales de trabajo encaliente debajo de la temperatura de cristalizacin ms que trabajo en caliente por encima dedicha temperatura.


Operaciones de corte


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Operaciones de corte

El corte de lmina se realiza por una accin de cizalla entre dos

bordes afilados de corte.


Caractersticas generales de los procesos de formado de hojas metlicas


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g p j


Caractersticas importantes de los metales en las operaciones de formado de hojas


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p p j


Punzonado


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Punzonado


Punzonado


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Punzonado


Cizallado


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C a ado


ngulos de cizallado


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ngulos de ci allado


Doblado de hojas, placas y tubos


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j , p y




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j , p y




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j , p y



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j , p y




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j p y




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Mecnica del embutido


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Cul es el mensaje

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