UNIDAD 4: “Control de la microestructura”.

ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN.

El endurecimiento por deformación es un fenómeno por el cual un metal dúctil se hace más duro y resistente a medida que es deformado plásticamente. A veces se denomina acritud, o bien endurecimiento por trabajo en frío, debido a que la temperatura a la cual ocurre es fría en relación a la temperatura de fusión del mental. La mayoría de los metales se endurecen por deformación a temperatura ambiente.

Cuando hablamos de deformación en frío, nos referimos a un tratamiento el cual se hace por

debajo de la temperatura de recristalización que es la formación de granos cristalinos nuevos

por calentamiento a una temperatura determinada, y así aumentar la dureza y resistencia a

la tracción de la pieza trabajada y así también disminuyendo su plasticidad y tenacidad.

La deformación del material se debe a que las fuerzas que se ejercen sobre el metal, las cuales

deforman individualmente sus granos con la deformación de las granos se genera un estado de

acritud en el metal, y por consecuencia se produce un aumento en la fragilidad , la dureza y la

resistencia mecánica del metal.

Se obtiene el endurecimiento por deformación de un metal incrementando el número de dislocaciones. Cuando se aplica un esfuerzo superior al límite elástico, las dislocaciones empiezan a deslizarse. Cuantas más dislocaciones existan el material será más resistente. Esta resistencia a la formación y movimiento de las dislocaciones se manifiesta a nivel macroscópico como una resistencia a la deformación plástica.

Características:

El metal posee dislocaciones en su estructura cristalina Cuando se aplica una fuerza sobre el material, las dislocaciones se desplazan

causando la deformación plástica. Al moverse las dislocaciones, aumentan en número. Al existir más dislocaciones en la estructura del metal, se estorban entre sí, volviéndolo

más difícil su movimiento. Al ser más difícil que las dislocaciones de muevan, se requiere de una fuerza mayor

para mantenerlas en movimiento.

Algunos claros proceso en los que se utiliza la deformación en frío son los siguientes:

EMBUTIDO:

Este proceso se basa en fijar una placa de metal entre la matriz de embutición y un dispositivo

que se encarga de fijar la lámina, para que luego un elemento llamado punzón baja y estira el

material por los bordes rebordeados de la matriz. De esta manera se produce una pieza hueca

y los cristales del material se desplazan a medida de que este se desplaza entre el punzón y la

matriz.

Este proceso se debe hacer solamente en frio ya que al aumentar la temperatura y estirar se

produce un cuello en el material y su ruptura. Un ejemplo claro de este proceso es

la fabricación de ollas  y latas para alimentos y bebidas.

LAMINADO:

 El laminado es un proceso de deformación en el cual el metal pasa entre dos rodillos y se comprime mediante fuerzas de compresión ejercidas por los rodillos. Los rodillos giran para jalar el material y simultáneamente apretarlo entre ellos. Un proceso estrechamente relacionado es el laminado de perfiles, en el cual una sección transversal cuadrada se transforma en un perfil tal como en una viga en I.

El laminado en frío es utilizado cuando se desean tener buenos acabados de superficie, y en la obtención de propiedades  mecánicas especiales. El laminado en caliente se usa más pues es más barato y rápido el cambio de forma.

TREFILADO:

 Cuando hablamos de trefilado nos referimos al estirado del alambre en frío por pasos sucesivos a través de hileras , dados de carburo de tungsteno  disminuyendo de tamaño del material y ocasionando acritud en este lo que  le da nuevas propiedades mecánicas a este.

El trefilado es simplemente el alargamiento mecánico de la fibra en la dirección del eje. Durante este proceso las cadenas moleculares se orientan en la dirección del trefilado, de modo que se mejoran la resistencia a la tracción, el módulo de elasticidad y la tenacidad. Aunque la

resistencia mecánica de una fibra trefilada aumenta en la dirección axial, también es verdad que esta resistencia disminuye en la dirección transversal o radial. 

En el trefilado, la sección transversal de una barra o alambre redondos se reducen o cambian jalándolos a través de un da do o matriz. Las variables principales en el trefilado se parecen alas de la extrusión por la reducción de área transversal, ángulo del dado, fricción a lo largo dela interfase dado-pieza y velocidad de trefilado. El ángulo del dado influye sobre la fuerza de estirado y la calidad del producto. Se puede demostrar que, para cierta reducción de diámetro y cierta condición de fricción, hay un ángulo óptimo de dado con el cual es mínima la fuerza de estirado sin embargo, esos cálculos no quieren decir que se deba hacer el proceso con este ángulo optimo, porque, como se verá más adelante, hay otras consideraciones que tienen que ver con la calidad del producto.

El trefilado se hace en máquinas llamadas trefiladoras las cuales están equipadas con unas

bobinas de tracción las cuales son las encargadas de hacer pasar el alambre a través de las

hileras y dados. Las trefiladoras  son de velocidad controlada y no controlada.

El alargamiento relativo  se calcula en la ecuación:

 

EXTRUSIÓN:

 

El proceso de extrusión  comienza con un trozo de metal el cual es esforzado a pasar por un

orificio  por un embolo, de esta manera el metal toma las dimensiones del orificio del dado. El

proceso de extrusión. Existen dos tipos de extrusión, la directa y la indirecta, la primera se

refiere aquella en la que el embolo y el dado se encuentran  en extremos opuestos de la pieza

de metal, y la segunda se refiere a al caso en que el dado se encuentra ubicado en un extremo

del embolo que es hueco, por lo tanto la pieza saldrá extruida por la parte posterior del

embolo después de pasar por el dado.

4.2. TRATAMIENTOS TERMICOS.

Un tratamiento térmico es un proceso al que se someten los materiales con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los

ε = alargamiento relativo

Si = Sección inicial

Sf = Sección final

materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, el acero y la fundición, formados por el hierro y el carbono; también se aplican a sólidos cerámicos. Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química como de la estructura cristalina química, dando a los materiales unas características mecánicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada. Con el tratamiento térmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamaño del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dúctil. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecidos. Entre las características están:

Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto con otro material.

Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras (resistencia al impacto).

Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.

Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar.

En general pueden distinguirse de manera simplificada los siguientes tratamientos térmicos:1.-Temple.2.-Revenido.3.-Normalización.4.- Recocido.