introduccion a los procesos de conformado de materiales
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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
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CONTENIDO TEMATICO
1. Ingeniería de materiales
2. Familias de materiales
3. Propiedades
4. Procesos de conformado
5. Evolución y aspectos económicos
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1.- INGENIERÍA DE MATERIALES
MATERIAL
FUNCIÓN
PROPIEDADES
PROCESO
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2.- FAMILIAS DE MATERIALES
• Familias generales de materiales
METALES CERÁMICAS
POLÍMEROS
COMPOSITOS
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METALES
• Átomos unidos por una nube electrónica (enlace metálico)
• Alta conductividad térmica y eléctrica
• Densidad relativamente alta
• Materiales muy tenaces
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FAMILIAS DE MATERIALES
• METALES
Wolframio (W Cobre (Cu) Acero (Fe+C)
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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
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POLÍMEROS
Caucho Poliuretano Kevlar
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CERÁMICAS
• Materiales no orgánicos ni metálicos
• Generalmente son óxidos o carburos
• Muy baja conductividad eléctrica
• Densidad relativamente baja
• Materiales muy frágiles
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CERÁMICAS
Porcelana Grafito (C) Zirconia (ZrO2)
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COMPOSITES
• Obtenidos mezclando materiales de distintas familias
• Propiedades “a medida”
• Varios tipos de refuerzo
• Partículas
• Fibras cortas
• Fibras largas
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COMPOSITES
Partículas Fibra corta Fibra larga
Metal+Cerámica(Co+Diamante)
Cerámica+Cerámica(Escayola+Fibra vidrio)
Polímero+Cerámica(Epoxi+Carbono)
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3.- PROPIEDADES
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3.- PROPIEDADES
DENSIDAD
• Símbolo: ρ
• Unidades: kg/m3
• Relación entre la masa de un material y su volumen
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PROPIEDADES
MÓDULO ELÁSTICO
• Símbolo: Ε• Unidades: GPa• Relación entre la
tensión aplicada a un material y la deformación con la que éste responde
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PROPIEDADES
TENSIÓN DE FLUENCIA
• Símbolo: σy• Unidades: MPa• Tensión a partir de
la cual un material no es capaz de recuperar su forma inicial
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PROPIEDADES
TENACIDAD
• Símbolo: KIc
• Unidades: MPa m1/2
• Resistencia de un material a
propagar grietas
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PROPIEDADES
TEMPERATURA DE FUSIÓN
• Símbolo: Tm
• Unidades: K (Kelvin)
• Temperatura a la cual un sólido comienza a licuarse
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4.- PROCESOS DE CONFORMADO
Material en bruto
Colada Moldeo a
presión Deformación
Plástica
Pulvi- metalurgia
Métodos
Especiales
Mecanizado
Tratamientos térmicos
Acabados
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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
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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
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COLADA EN ARENA
Aluminio (Al) Carcasa motor
Oro (Au) Lingotes
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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
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MOLDEO ROTATIVO O ROTOMOLDEO
Polietileno
Juguetes
Polietileno
ContenedoresPolietileno
Depósitos
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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
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COLADA A LA CERA PERDIDA
Bronce (Cu+Pb) Arte
Acero (Fe+C) Radiador
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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
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• 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)
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MOLDEO POR INYECCIÓN Poli carbonato
Vasos
ABS Carcasas móviles
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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
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MOLDEO A PRESIÓN
Zamac (Zn+Al+Mg+Cu) Medallas y llaveros
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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
![Page 33: Introduccion a los procesos de conformado de materiales](https://reader034.vdocumento.com/reader034/viewer/2022042501/54809865b4af9fbe158b5ed2/html5/thumbnails/33.jpg)
SOPLADO PET
Botellas de lecheVidrio
Botellas y tarros
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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
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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
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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
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LAMINACIÓN
Aluminio (Al) Rail
Acero (Fe+C) Viga
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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
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FORJA
Cobre (Cu) Conexiones eléctricas
Acero (Fe+C)
Llaves fijas
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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
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EXTRUSIÓN
Aluminio (Al)Usos diversos
Cobre (Cu)Disipador térmico
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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
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EMBUTICIÓN
Aluminio (Al) Lata de refresco
Inoxidable (Fe+Cr+Ni)
Fregadero
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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
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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
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PRENSADO-SINTERIZADO
Níquel (Ni) Rotor inyección
Alúmina (Al2O3)
Turbinas
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MÉTODOS ESPECIALES
• Métodos específicos para ciertos tipos de materiales o piezas
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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
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MOLDEO DE ESPUMA EXPANDIDA
Espuma de polietileno
EmbalajeEspuma de polietileno
Protección
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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
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LAMINADO MANUAL
Fibra vidrio + Poliéster
PiscinaFibra vidrio + Poliéster
Yate
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EVOLUCIÓN Y ASPECTOS ECONÓMICOS
Evolución de la importancia de los materiales
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FECHA DE INTRODUCCIÓN MATERIALES CONOCIDOS
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PRODUCCIÓN ANUAL DE MATERIALES COMUNES
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OPTIMIZACIÓN DEL MATERIAL A LO LARGO DEL TIEMPO
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DISPONIBILIDAD DE MATERIALES EN
LA TIERRA
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EJEMPLOS DEL COSTE PRODUCCIÓN Y
CONFORMADO
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COSTE DE PRODUCCIÓN
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EJEMPLO DEL COSTE DE PRODUCCIÓN
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PRECIO MATERIAL BASE Y PRODUCTO ACABADO
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