INTRODUCCIÓN

En los materiales existen dos tipos de deformaciones, la plástica y la elástica.

La deformación elástica se define como la que se produce mientras existe una tensión, y esta desaparece del todo cuando también lo hace la tensión que la provoco. Si la tensión supera el valor de la resistencia a la cedencia, se produce una deformación que no desaparece totalmente después de retirar la tensión que lo provoco.

La deformación plástica es la deformación permanente que existe después de retirar la fuerza que la origino. En el caso de materiales metálicos y cerámicos, esta deformación permanente puede producirse por movimiento de dislocaciones o por maclaje.

En la mayoría de los materiales metálicos no existe un cambio brusco entre el comportamiento elástico y el plástico sino que se produce una zona de comportamiento elastoplastico. Este se debe a la anisotropía local que presentan los materiales metálicos policristalinos. Estos metales policristalinos. Estos metales policristalinos observados a escala microscópica presentan un aspecto que es todo lo contrario de la continuidad, la homogeneidad y la isotropía asumidas a escala macroscópica.

ESTIRADO EN FRIO

Los perfiles estructurales de acero pueden ser fabricados por medio de una técnica sumamente conocida y empleada en la industria siderúrgica, el estirado en frío.

El proceso de estirado en frío consiste en estirar longitudinalmente una varilla o barra de acero, reduciendo su diámetro y mejorando su límite elástico; este proceso se realiza sin calentar previamente el metal.

¿Cuál es el proceso del estirado en frio?

El proceso del acero al carbón estirado en frío consiste en una deformación plástica del material, que se logra al pasar la barra o el acero en rollo a través de un dado de dimensión menor a su diámetro inicial.Se cuenta con dos procesos de fabricación para el estirado en frío,

de rollo a barra de barra a barra

En ambos se tienen los siguientes pasos: decapado, estirado y enderezado.

Decapado: El decapado se realiza mediante granallado del acero laminado en caliente, que es la materia prima que se utiliza, tiene por objeto retirar el óxido (cascarilla) que posee este tipo de material.

Estirado en frío: El material se "estira" al aplicarle una acción mecánica para que pueda pasar a través de un dado metálico con una dimensión transversal menor a la original del material.

Enderezado: Consiste en pasar la barra previamente estirada a través de un dispositivo con rodillos y una placa de acero con lo que se logra la rectitud requerida y un pulido homogéneo.

CARACTERISTICAS

Tiene un acabado brillante y bastante exacto.

Mejora la resistencia, la maquinabilidad

El endurecimiento por deformación plástica en frío es el fenómeno por medio del cual un metal dúctil se vuelve más duro y resistente a medida es deformado plásticamente.

El fenómeno de endurecimiento por deformación se explica así:

1. El metal posee dislocaciones en su estructura cristalina.

2. Cuando se aplica una fuerza sobre el material, las dislocaciones se desplazan causando la deformación plástica.

3. Al moverse las dislocaciones, aumentan en número.

4. Al haber más dislocaciones en la estructura del metal, se estorban entre sí, volviendo más difícil su movimiento.

5. Al ser más difícil que las dislocaciones se muevan, se requiere de una fuerza mayor para mantenerlas en movimiento. Se dice entonces que el material se ha endurecido.

DEFORMACIÓN EN FRÍO

La deformación en frío se produce cuando el material endurece progresivamente a medida que aumenta la deformación plástica, esto implica que no se presentan fenómenos de recuperación ni recristalización. El rango de trabajo en frío esta· limitado entre las temperaturas de transición dúctil-frágil y de recristalización. El concepto de deformación en frío no está· relacionado con la temperatura de trabajado. Por ejemplo, el plomo funde a 326ºC (599ºK) y su temperatura de recristalización es la ambiente o aún inferior, según la pureza del metal. Por otra parte, el tungsteno funde a 3410ºC (3683 ºK) y recristaliza a 1100ºC. Por lo

anterior, el plomo se trabaja en caliente a temperatura ambiente mientras que el tungsteno en frío a 8000 C. El trabajo en frío tiene los siguientes inconvenientes:

1. La resistencia que presenta el metal a ser deformado es, por lo común, elevada y aumenta durante el proceso debido al endurecimiento por deformación.

2. La ductilidad, en general, es reducida, por lo que no se pueden alcanzar grandes deformaciones plásticas sin recurrir a recocidos intermedios.

Las ventajas que presenta la deformación en frío son:

1. No se requiere energía para el calentamiento del metal,

2. No hay pérdidas de material por oxidación,

3. Se obtienen buenas tolerancias dimensionales,

4. El acabado superficial de las piezas es excelente,

5. Se puede endurecer al metal por deformación plástica para mejorar su resistencia en servicio.

DISLOCACIONES

En este tipo de deformación se generan dislocaciones que interactúan entre sí y con otras barreras (precipitados, bordes de grano, etc.) para producir endurecimiento por deformación. Así, un metal recocido contiene de 106 a 108 dislocaciones por centímetro cuadrado, mientras que un metal suavemente deformado 1012. Como las dislocaciones representan una distorsión de la red cristalina, entonces el incremento en la densidad de dislocaciones aumenta la energía de deformación del metal. Este incremento en la densidad de dislocaciones produce un aumento en el esfuerzo requerido para deformar al metal, lo cual se observa en la curva esfuerzo-deformación obtenida por una prueba tensil y generalmente se representa, con limitaciones, por la ecuación de Hollomon.

Clasificación

Se distinguen tres tipos de dislocaciones:

Dislocación de borde, línea, cuña o arista: Formada por un plano extra de átomos en el cristal, el vector de Burgers es perpendicular al plano que contiene la dislocación y paralelo al plano de deslizamiento. Existe una interacción fuerte entre dislocaciones de arista de tal manera que se pueden llegar a aniquilar.

Dislocación helicoidal o de tornillo: Se llama así debido a la superficie espiral formada por los planos atómicos alrededor de la línea de dislocación y se forman al aplicar un esfuerzo cizallante. La parte superior de la región frontal del cristal desliza una unidad atómica a la derecha respecto a la parte inferior. En este caso, el vector de Burgers es paralelo al plano que contiene la dislocación y perpendicular al plano de deslizamiento.

Dislocaciones mixtas: Dislocación formada por las dos anteriores, una de cuña y una helicoidal.

Movimiento de las dislocaciones

En general las dislocaciones se pueden mover en diferentes planos de deslizamiento. La elección de este plano y la dirección de deslizamiento no es arbitraria y por lo tanto el grado de facilidad de deslizamiento vendrá determinado por las condiciones a las que está sometido el cristal y la estructura del mismo. Existen planos con mayor facilidad en la propagación de dislocaciones y dentro de los mismos, existen direcciones preferentes de deslizamiento por las cuales se desplazan las dislocaciones. Se puede definir un plano sobre el que desliza la dislocación y una dirección de deslizamiento, la combinación de ambos se denomina sistema de deslizamiento. Los planos más favorables para que se dé movimiento de dislocaciones son los de máxima compacidad y las direcciones serán alguno de los vectores contenidos en el plano, generalmente donde los átomos están más compactos.

Durante la deformación plástica el volumen permanece constante. Para producir el alargamiento de un material en la deformación en frío, los granos se deben alargar en la dirección deseada y, correspondientemente, reducir en las direcciones transversales; esto ocasiona un gran incremento en el ·rea de borde del grano. En la Fig. 10 se presenta la microestructura de un acero 1008 con diferentes grados de deformación.

Mecanismo de Deformación por Maclado

En algunos materiales metálicos la deformación plástica puede ocurrir por maclado: En el maclado, una Fuerza de corte produce desplazamientos atómicos de forma tal que en un lado de un plano (el plano de maclado), los átomos están situados como si fueran imágenes especulares de las posiciones de los átomos del otro lado. El maclado ocurre en planos y direcciones cristalográficas bien definidas, dependiendo de la estructura cristalina.