CONFORMADO Y DEFORMACION VOLUMETRICA

Conformado volumtrico:Los procesos de conformado plstico de metales,son todos aquellos procesos dondese busca generar formas a metales, de tal manera quesu volumen y masase conservan, y las partculas sean desplazadas de una posicin al otra. La importancia de estos procesos radica en los mltiples artculos y formas en metal queexisten y su fabricacin en serie, haciendo que su alta demanda dependa de las buenas caractersticas mecnicas que posee el material, al igual que su gran maleabilidad y ductilidad.

En la industria metalmecnica, existen diferentes tipos de proceso de conformado, siendo cada uno adecuado para un propsito determinado. La eleccin del proceso de conformado determinado, depende de la forma y/o tratamiento al que se quiera llevar el material.Los procesos de conformado seclasifican de acuerdo al dos principales variables: la temperatura de trabajo y el tipo de materia prima. Estas dos variables serndefinidas a continuacin antes de definir cada proceso por separado, puesto que representa un punto de mucha importancia para la definicin y clasificacinde cada proceso.Debido a que los metales deben ser conformados en la zona de comportamiento plstico es necesario superar el lmite de fluencia para que la deformacin sea permanente. Por lo cual, el material es sometido a esfuerzos superiores a sus lmites elsticos, estos lmites se elevan consumiendo as la ductilidad.

En el conformado de metales se deben tener en cuenta ciertas propiedades, tales como un bajo lmite de fluencia y una alta ductilidad. Estas propiedades son influenciadas por la temperatura: cuando la temperatura aumenta, el lmite de fluencia disminuye mientras que la ductilidad aumenta.

Existe para esto un amplio grupo de procesos de manufactura en los cuales las herramientas, usualmente un dado de conformacin, ejercen esfuerzos sobre la pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometra del dado.

Curva de esfuerzo y deformacin

Conformado volumtrico

Los procesos de conformado de bloques provocan deformaciones y cambios drsticos de formas en los materiales. Las formas inciales de las piezas son, barras rectangulares y cilndricas, para operaciones de deformacin como laminado, forjado, extrusin y estirado (trefilado).

Los procesos de deformacin de bloques se realizan en operaciones de trabajo en fro y en caliente. El trabajo en fro se realiza cuando hay necesidad de mejorar las propiedades mecnicas o alcanzar un buen acabado superficial. El trabajo en caliente se requiere cuando se involucra la deformacin volumtrica de grandes piezas de trabajo.

Trabajo en fro:Se refiere al trabajo a temperatura ambiente o menor. Este trabajo ocurre al aplicar un esfuerzo mayor que la resistencia de cedencia original de metal, produciendo a la vez una deformacin.

Ventajas:

- mejor precisin,- menores tolerancias, - mejores acabados superficiales,- posibilidades de obtener propiedades de direccin deseadas en el producto final y mayor dureza de las partes.

Desventajas:

- requiere mayores fuerzas porque los metales aumentan su resistencia debido al endurecimiento por deformacin, produciendo que el esfuerzo requerido para continuar la deformacin

- se incremente y contrarreste el incremento de la resistencia; la reduccin de la ductilidad y el aumento de la resistencia a la tensin limitan la cantidad de operaciones de formado que se puedan realizar a las partes. Trabajo en caliente:

Se define como la deformacin plstica del material metlico a una temperatura mayor que la de recristalizacin.

Ventajas:

la obtencin de una deformacin plstica casi ilimitada. Adecuada para moldear partes grandes porque el metal tiene una baja resistencia de cedencia y una alta ductilidad. mayores modificaciones a la forma de la pieza de trabajo. menores fuerzas y esfuerzos requeridos para deformar el material. opcin de trabajar con metales que se fracturan cuando son trabajados en fro. propiedades de fuerza generalmente isotrpicas.

Desventajas:

El acabado superficial y las tolerancias suelen ser ms bajas en comparacin con el trabajo en fro las partes trabajadas tienen un comportamiento anisotrpico. As mismo, es ms difcil de registrar el control de exactitud dimensional debido a la combinacin de deformacin elstica y contraccin trmica del metal, por lo cual en el diseo de la pieza es necesario tener en cuenta una dimensin mayor al iniciar cualquier operacin.

OPERACIONES DE FORMADO O PREFORMADO DE LMINAS DE METAL

Los procesos de conformado de lminas son operaciones realizadas en lminas, tiras y rollos, realizadas a temperatura ambiente con sistemas de punzones y dados.Algunos de ellas son: operacin de corte, doblado y embutido.

Cizallado:

Operacin de corte de lminas que consiste en disminuir la lmina a un menor tamao. Para hacerlo el metal es sometido a dos bordes cortantes.

Proceso de Cizallado Donde V es la velocidad y F es la fuerza de la cuchilla.

Troquelado:

el troquelado se cortan lminas sometindolas a esfuerzos cortantes, desarrollados entre un punzn y una matriz, se diferencia del cizallado ya que este ltimo solo disminuye el tamao de lmina sin darle forma alguna.El producto terminado del troquelado puede ser la lmina perforada o las piezas recortadas.

Ejemplo de Troquelado Fabricacin de Monedas

Partes de la troqueladora.

La troqueladora consta de un troquel y una prensa hidrulica que lo aloja. Las partesdel troquel se muestran en la y se describen a continuacin:

- Punzn o macho: Ejerce presin sobre la lmina a troquelar, cortndola gracias al juego existente entre ste y la matriz.

Base inferior del troquel: Parte tenaz que contiene a la placa sufridera.

- Base superior del troquel: Parte tenaz que aloja al macho y contiene una placa sufridera.

- Pin centrador: permite alinear el centro de la prensa con el centro de fuerza del troquel. Esta ubicado en la superficie superior de la base superior del troquel.

- Resortes de espira redonda: Presionan la placa gua contra el fleje a troquelar, evitando que se deforme durante el corte.

- Placa pisadora o gua de punzones: Impide el movimiento de la lmina antes de realizar el troquelado y garantiza su correcta ubicacin con respecto a la hembra y el macho.

- Matriz o hembra: Parte templado, ubicada en el inferior de la troqueladora. La superficie de la matriz determina la vida del troquel, debido a que posee una porcin recta que se va desgastando con el uso y debe ser rectificada para conservar una buena calidad de los productos. La parte inferior de la matriz sirve como estructura y tiene una cavidad cnica que permite la salida de los blancos.

- Placa sufridera: parte templada y revenida que impide las posibles indentaciones producidas por los continuos golpes o impactos que suceden durante la troquelada.

- Guas de Fleje (lmina): Orientan la lmina haciendo que sta se mantenga alineada segn el trabajo requerido

Doblado:

El doblado de metales es la deformacin de lminas alrededor de un determinado ngulo. Los ngulos pueden ser clasificados como abiertos (si son mayores a 90 grados), cerrados menores a 90) o rectos. Durante la operacin, las fibras externas del material estn en tensin, mientras que las interiores estn en compresin.

El doblado no produce cambios significativos en el espesor de la lmina metlica.Existen diferentes formas de doblado, las ms comunes son: doblado entre dos formas y doblado deslizante.

Doblado entre formas:

En este tipo de doblado, la lmina metlica es deformada entre un punzn en forma de V u otra forma y un dado. Se pueden doblar con este punzn desde ngulos muy obtusos hasta ngulos muy agudos. Esta operacin se utiliza generalmente para operaciones de bajo volumen de produccin.

Doblado en V. (1) Antes y (2) Despus del doblado

Embutido:

El embutido consiste en colocar la lmina de metal sobre un dado y luego presionndolo hacia la cavidad con ayuda de un punzn que tiene la forma en la cual quedar formada la lmina.

Un ejemplo de embutido es la fabricacin de una copa metlica. Para este caso, un blanco de dimetro Db es embutido en un dado por un punzn de dimetro Dp. Los radios en las esquinas del dado y el punzn estn dados por Rp y Rd. El punzn ejerce una fuerza F hacia abajo para lograr la deformacin del metal; adems, una fuerza Fh es aplicada hacia abajo por la placa sujetadora, que estabilizar el flujo de la lmina para que ste sea parejo. El punzn baja hasta que la lmina ha quedado introducida en la luz entre punzn y matriz, y el resultado es una pieza fabricada en forma de cilindro de dimetro Dp.

Pieza embutida

Proceso de Embuticin

Procesos de deformacin volumtrica

Los procesos de conformado de bloques provocan deformaciones y cambios drsticos de formas en los materiales. Las formas iniciales de las piezas son, en este caso, barras rectangulares y cilndricas, para operaciones de deformacin como laminado, forjado, extrusin y estirado (trefilado).En operaciones de trabajo en fro y en caliente. El trabajo en fro se realiza cuando hay necesidad de mejorar las propiedades mecnicas o alcanzar un buen acabado superficial. El trabajo en caliente se requiere cuando se involucra la deformacin volumtrica de grandes piezas de trabajo.

Laminado:

El laminado es un proceso en el que se reduce el espesor de una pieza larga a travs de fuerzas de compresin ejercidas por un juego de rodillos, que giran apretando y halando la pieza entre ellos

El resultado del laminado puede ser la pieza terminada (por ejemplo, el papel aluminio utilizado para la envoltura de alimentos y cigarrillos), y en otras, es la materia prima de procesos posteriores, como el troquelado, el doblado y la embuticin.Generalmente el laminado se realiza en caliente.

Forjado:

El forjado fue el primero de los procesos del tipo de compresin indirecta y es probablemente el mtodo ms antiguo de formado de metales. Involucra la aplicacin de esfuerzos de compresin que exceden la resistencia de fluencia del metal.

En este proceso de formado se comprime el material entre dos dados, para que tome la forma deseada. Existen tres tipos de operacin de forjado.

1. En el Forjado a dado abierto el material se comprime entre dos planos, permitiendo que el material fluya sin restriccin es sus caras laterales.

2. En el Forjado en dado impresor, el dado de comprensin ejerce fuerza sobre la superficie de la pieza, haciendo que esta tome la forma del dado. A pesar de que aumenta la restriccin en el metal, es posible que este fluya ms all del dado impresor lo que causa un exceso de material (rebaba).

3. En el Forjado sin rebaba el dado restringe completamente el material dentro de la cavidad y no se produce rebaba excedente.Tipos de Forjado.

Extrusin:

La extrusin es un proceso por compresin en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a travs de la abertura de un dado para darle forma a su seccin transversal.

Ejemplos de este proceso son secciones huecas, como tubos, y una variedad deformas en la seccin transversal.

Los tipos de extrusin dependen bsicamente de la geometra y del material a procesar. Existe el proceso de extrusin directa, extrusin indirecta, y para ambos casos la extrusin en caliente para metales (a alta temperatura).

En la extrusin directa, se deposita en un recipiente un lingote en bruto llamado tocho, que ser comprimido por un pistn al ser comprimido, el material se forzar a fluir por el otro extremo adoptando la forma que tenga la geometra del dado.

Proceso de Extrusin

COMFORMADO DE CHAPA METALICA

CARACTERISTICAS

Producto plano de anchura igual o superior a 600mm. Se obtiene por laminaciones yTratamientos trmicos sucesivos del material.

- Chapa fina: espesor < 3mm- Chapa gruesa: espesor > 3mm

Otros productos relacionados:

- Banda: producto plano laminado en caliente y suministrado en forma de bobina.- Fleje: banda cuya anchura de laminacin es < 600mm

Los productos de chapa se obtienen por deformacin plstica del metal EN PRENSAS, utilizando herramientas COMPLEJAS Y CARAS denominadas TROQUELES

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PROPIEDADES:

Las propiedades de la chapa vienen determinadas por los procesos previos de laminacin y tratamientos trmicos a los que haya sido sometida

ANISOTROPA: las propiedades no son iguales en todas las direcciones como consecuencia de la recristalizacin direccional durante la laminacin (similar al fibrado direccional en forja).

La anisotropa puede provocar flujos de material diferentes en las diferentes direcciones durante el conformado. En el ejemplo, una copa correctamente embutida (izquierda) y defectuosa (derecha) como consecuencia de la anisotropa

Corte de chapa:

Existen diferentes mtodos industriales para el CORTE DE CHAPA:

PUNZONADO:

el material se cizalla por efecto del contacto con el conjunto punzn-matriz.El acabado de los bordes es funcin (entre otros factores) de la holgura entre punzn y matriz.A mayor holgura, peor acabado. Otros parmetros importantes: Material de la chapa. Lubricacin. Velocidad de bajada del punzn. CORTE FINO: punzonado con muy pequea separacin punzn-matriz.Proporciona un acabado excelente de bordes, pero requiere chapade muy buena calidad.

CORTE POR LSER:

un haz de luz de alta densidad de energa provoca la fusin y el corte de la chapa.

Consigue cortes de alta calidad con poca prdida de material. Se aplica para espesores en el rango 0,2mm - 6mm en acero, acero inoxidable y aluminio (entre otros materiales). Permite la mxima flexibilidad: con el mismo cabezal lser es posible obtener cualquiergeometra de pieza, mediante programacin en un Control Numrico (frente al punzonado, en el que con un punzn solo es posible cortar una geometra).