proceso de deformacion

7/25/2019 proceso de deformacion

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Procesos de deformacinvolumtrica

PROCESOS DEMANUFACTURA 1

Ing. Jos Carlos Lpez Arenales


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Qu es un proceso de deformacin

volumtrica?

Proceso mediante el cual se logra unamodificacin de un material obteniendo un

producto terminado


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Temperatura

Segn la temperatura del proceso:

Trabajo en caliente

Trabajo en fro

Trabajo en tibio


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Trabajo en caliente

El material es precalentado a temperaturade trabajo, el nivel de temperatura dependedel tipo de material y del proceso que sevaya a utilizar.


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Trabajo en caliente

VENTAJAS:

Los esfuerzos de fluencia son bajos.

Requerimientos de potencia son bajos.

La ductilidad del material es alta. Se pueden realizar grandes deformaciones.


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Trabajo en caliente

DESVENTAJAS

Se requiere mucha energa para elcalentamiento. La oxidacin afecta el acabado

superficial.

Variaciones de temperatura : Tolerancias dimensionales altas Propiedades menos definidas.


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Trabajo en caliente

Formado no Isotrmico:

La herramienta que es varias veces ms fuerte queel material, tiene tiempos de contacto cortos, estavariacin de temperatura afecta las capassuperficiales las piezas. Retrasa la fluencia del materia

Limita el espesor mnimo Se incrementa la presin en la matriz

Propiedades variables

Se produce fatiga trmica en la herramienta


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Trabajo en caliente

Formado isotrmico:

El tiempo de contacto ya no es problema

Es difcil encontrar el material adecuadopara la herramienta

El lubricante adecuado es mscomplicado


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Trabajo en caliente

Trabajo controlado en caliente:

Se hace en forma no isotrmica

Se usa para conseguir propiedadesdeseables en los materiales.


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Trabajo en fro

Trabajo realizado a temperatura ambiente.

Aunque normalmente la energa aplicada seconvierte en calor, llegando a temperaturasentre 100 C y 200 C.

Normalmente se aplica despus de unproceso en caliente.


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Trabajo en fro

VENTAJAS:

Las propiedades de la pieza se controlan conexactitud.

Se puede obtener una resistencia elevada.

Se obtienen dimensionalmente tolerancias mscerradas.

Mejor acabado superficial.

La lubricacin es ms fcil.


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Trabajo en fro

DESVENTAJAS:

Los esfuerzos de fluencia son altos. Las presiones en la herramienta son altos.

La ductilidad de los materiales es limitada.

Se restringe la complejidad de formas que sepueden producir.


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Trabajo en tibio

Combina ventajas del trabajo en caliente y en

fro.Las temperaturas de trabajo son bajas,evitando la cascarilla buen acabadosuperficial.

Las temperaturas son suficiente altas parareducir los esfuerzos de fluencia.


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Propsito de la deformacin

Procesos primarios:

Destruir estructuras fundidas, estconformado para sufrir pasos dedeformacin posteriores.

Procesos secundarios:

Procesos posteriores al primario y delos cuales se obtienen los productos

terminados.


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Procesos de estado estable

Trabajo en fro El material se somete a unendurecimiento durante supaso por la matriz.

Permite el clculo de unvalor de deformacin mediopara todo el proceso.


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Procesos de estado no estable

En procesos como la compresin, la geometrade la pieza cambia constantemente.

El anlisis debe repetirse para varios puntos enel tiempo.


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Forjado

Es una de las tcnicas de manufactura

ms importante.Tipos:

Forjado de matriz abierta

Forjado por matriz de impresin

Forjado por matriz cerrada


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Forjado


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Forjado

Las piezas fabricadas por el forjado de

matriz abierta no tienen tanta exactitud comolas piezas fabricadas en el sistema deforjado de matriz cerrada o de impresin.

Las herramientas y equipo utilizado son

sencillos y de no mucho precio. Permite una gran variedad de aplicaciones.


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Recalcado:

Consiste en una acumulacin o condensacin de materias en

una zona limitada de un producto acabado generalmente enforma de palanquilla, barra redonda, o perfil poligonal. Comose realiza por compresin axial se produce simultneamenteun acortamiento.Puede realizarse en fri o en caliente, siendo la primera laforma ms usada. La orientacin de la fibra permite obtener

una mayor seguridad frente al cizallamiento que en otrosprocesos de maquinado.Los materiales ms idneos para este proceso son los acerospobres en carbono, as como el cobre, aluminio y susaleaciones. Incluso que pueden utilizar aceros aleados.


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Recalcado

Recalcado sin friccin Recalcado con friccin deslizante

Recalcado con friccin adherida

Recalcado con platinas sobresalientes Forjado de pieza sobresaliente


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Debastado

Bataneo

Rebordeado

Recalcado de anillos

Punzonado


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Debastado

Las compresiones individuales en formasecuencial van reduciendo poco a poco laaltura de toda la longitud de la pieza detrabajo.


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Bateado

Se aplica cuando la pieza de trabajo tiene

secciones gruesas. Se utiliza herramientacon superficies inclinadas y al momento depresionar el material se corre hacia ladireccin del flujo del material.


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Rebordeado

Similar al proceso de bateado, solo que aquse concentra el material en formaperpendicular a la carga direccionndolo alcentro de las superficies inclinadas de lamatriz.
http://www.lazpiur.com/intranet/uploads/imagenes/productos/68_PUNZONES-de-forja-en-calien.jpg


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Punzonado

Las impresiones oagujeros se hacen enlas piezas de trabajomediante esteproceso. El material

desplazado fluye ensentido contrario al delpunzn.
http://www.lazpiur.com/intranet/uploads/imagenes/productos/68_PUNZONES-de-forja-en-calien.jpg


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Estampado

Usa ms bien una impresin cerrada quedados de cara abierta. La forja se producepor presin o impacto, lo cual obliga al metalcaliente y flexible a llenar la forma de losdados.

En esta operacin existe un flujo drstico delmetal en los dados causado por los golpesrepetidos sobre el metal.


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Estampado


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Forja de matriz cerrada

La forja en matriz cerrada se utiliza mucho paraalta produccin. En el proceso, el metal esformado prensndose entre un por de dados.

El dado superior se fija generalmente al arietede una prensa de forja o a un martillo, mientrasque el inferior queda sujeto al yunque. Juntosconstituyen la matriz cerrada.

Las operaciones se dividen en un nmero depasos.


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El mtodo permite obtener piezas de grancomplejidad y exactitud, as como un buenacabado.

Utilizada en la produccin de piezas de pesoreducido, de precisin y en lotes de 1000 a

10000 unidades.


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Forja

Carac tersti cas :

Elimina las bolsas de gas internas y otrasinclusiones de metal, que podran causar fallas nopredecibles en piezas sometidos a esfuerzos oimpactos elevados.

Alta resistencia y tenacidad: Mediante la orientacinadecuada de las fibras del metal, la forja desarrollala mximo resistencia posible al impacta y a lafatiga, dando a dems a la pieza la ductilidadnecesaria para resistir fallas baja impactosinesperados.


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Forja

Bondad de configuracin: Muchas de las piezasforjadas se pueden producir aproximadamente a la

configuracin final estipulada, reducindose a unmnimo la necesidad de un maquinado posterior.

Uniformidad de las piezas: Es posible obtenerpiezas que exhiban una amplia gama depropiedades fsico mecnicas, dependiendo de losmateriales, aleaciones y tratamientos trmicos.


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Forja

Ahorro de peso: La alta resistencia que puede serdesarrollada en las piezas forjados por la adecuada

orientacin del flujo de fibras, refinamiento de laestructura cristalina y tratamiento trmico, permitetener un peso ms reducido que las piezasfabricadas con otros procesos.

Economa: Se pueden producir piezas de

configuracin geomtrica muy complicada que enotro caso tendran que elaborar mediante elensamble de varias partes.


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Extrusin

Este procedimiento nos permite obtener redondos,

tubos y perfiles de alta complejidad. Es de muchaprecisin, pero produce material de desecho. Selleva el material a estado plstico, pastoso, y se lehace fluir a travs de una boquilla que le otorga laforma deseada.

La extrusin en caliente es un proceso que utiliza lagran maleabilidad de los materiales previamentecalentados para formarlo.


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Extrusin

Consiste en forzar al material (contenido en unacmara de presin) mediante un mbolo a salir a

travs de una matriz formadora especial, quedetermina la seccin transversal del producto.

Este emerge como una barra continua que se cortea la longitud deseada.

Los metales que ms comnmente se someten aextrusin son: El plomo, cobre, latn, bronce,aleaciones de aluminio y magnesio.


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Extrusin

Acero 1,100 1,250 CCobre 750 925 C

Aluminio 320 450 C

El acero es ms difcil de extruir a causa desu alta resistencia a la fluencia y sutendencia a soldarse a las paredes de lacmara de la matriz en las condiciones dealta temperatura y presin requeridas.


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Extrusin

a. Procesamiento directo. b. Procesamiento inverso.

1. pieza bruta calentada 1. pieza bruta calentada

2. matriz 2. matriz

3. vstago 3. orificio del troquel

4. troquel 4. vstago

5. orificio de la matriz 5. salida del metal


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Extrusin


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Estirado

El material se deforma en compresinjalandoel extremo deformado (compresinindirecta).

En la aplicacin de alambre tambin sellama trefilado.

Los tubos sin costura tambin pueden serestirado, para cambiar de forma (redondo acuadrado).


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Trefilado


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Laminado

El proceso de deformacin en el cual el metalpasa entre dos rodillos y se comprime

mediante fuerzas de compresin ejercidas porlos rodillos. Los rodillos giran, para jalar elmaterial y simultneamente apretarlo entreellos.

Un proceso estrechamente relacionado es ellaminado de perfiles, en el cual una seccintransversal cuadrada se transforma en unperfil.


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Laminado

Los metales laminados en caliente estngeneralmente libres de esfuerzos residualesy sus propiedades son isotrpicas.

Las desventajas del laminado en calienteson que el producto no puede mantenerse

dentro de tolerancias adecuadas, y lasuperficie presenta una capa de xidocaracterstica.


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Laminado

La mayora de los procesos de laminadoinvolucra una alta inversin de capital, yaque se requiere equipos pesadosllamados molinos laminadores o delaminacin.

La mayora de los productos laminadosse realizan en caliente debido a la grancantidad de deformacin requerida.


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Laminado

La temperatura delaminacin es dealrededor 1,200 C


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Laminado

Varias configuraciones de molinos de laminacin: (a) dos rodillos, (b) tres

rodillos, (c) cuatro rodillos, (d) molino en conjunto y (e) molino de rodillos en tndem


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Tipos de laminado

1. Angular 2. En T

3. Doble T4. En U5. En Z6. Rail

7. Redondo8. Cuadrado9. Hexagonal


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Laminado de anillos

Laminado de anillos

El laminado de anillos es un proceso de deformacin

que lamina las paredes gruesas de un anillo paraobtener anillos de paredes ms delgadas, pero de undimetro mayor. Conforme el anillo de paredes gruesasse comprime, el material se alarga, ocasionando que el

dimetro del anillo se agrande. El laminado de anillosse aplica usualmente en procesos de trabajo encaliente para anillos grandes y en procesos de trabajoen fro para anillos pequeos.


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Laminado de anillos

Las aplicaciones de laminado de anillos incluyen: collares para rodamientos de bolas y rodillos,

llantas de acero para ruedas de ferrocarril y cinchos paratubos, recipientes a presin Mquinas rotatorias.

Las paredes de los anillos no se limitan a seccionesrectangulares, el proceso permite la laminacin de formas mscomplejas.

Las ventajas del laminado de anillos sobre otros mtodos parafabricar las mismas partes son: el ahorro de materias primas, laorientacin ideal de los granos para la aplicacin y el

endurecimiento a travs del trabajo en fro.


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Laminado de anillos


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Laminado transversal

Laminado de cuerdas

El laminado de cuerdas se usa para formarcuerdas en partes cilndricas, mediante sulaminacin entre dos dados. Es el procesocomercial ms importante para produccin

masiva de componentes con cuerdasexternas (pernos y tornillos, por ejemplo).


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Laminado de cuerdas


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Laminado de engranes


ste es un proceso de formado en fro que produceciertos engranes. La industria automotriz es unimportante usuario de estos productos.

Las caractersticas de deformacin de los cilindroso discos se orientan paralelamente a su eje (o a unngulo en el caso de engranes helicoidales) enlugar de la espiral del laminado de cuerdas.


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Laminado transversal

Ventajas:

Altas velocidades de produccin

Mejor resistencia a la fatiga

Menos desperdicio de material


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Conclusiones

Se puede encontrar un proceso de deformacinvolumtrica casi para cualquier pieza.

El trabajo en fro ofrece productos de resistenciaincrementada, tolerancias y acabado superficialbuenos.

En el trabajo en fro se obtiene menor ductilidad y

elevados esfuerzos de fluencia, presin de la matrizy fuerzas de deformacin mayores.


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Conclusiones

El trabajo en caliente ofrece esfuerzos de fluenciamenores.

Consumo de energa extra, tolerancias y acabadossuperficiales ms burdos. Las condiciones de trabajo: temperaturas elevadas,

herramientas altamente esforzadas, operacinrpida y vibracin son un riesgo para lostrabajadores, es necesario que usen su EPP.

Adema s deben existir guardas y mecanismos deseguridad apropiados.

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