Tecnología mecánica :
Moldeo Fundición Pulvimetalurgia Moldeo por inyección Moldeo por soplado Moldeo por compresión o o o o o
Conformado o deformación plástica. Laminación Forja Extrusión Estirado Conformado de chapa Encogimiento Calandrado o o o o o o o
Procesos con arranque de material Mecanizado Torneado Fresadora Taladrado Electroerosión o
o
Tratamiento térmico Templado Revenido Recocido o o o
o o
Nitruración Sinterización
Tratamientos superficiales; Acabado Eléctricos Electropulido Abrasivos Pulido o
o
Tecnología química
Procesos físicos Procesos químicos Tratamientos superficiales Pasivado o
Conformación por deformación plástica
DEFINICIÓN Los procesos industriales de conformación por deformación consisten en someter los materiales a la acción de fuerzas que superen su límite de elasticidad, de modo que provoquen en en ellos deformaciones deformaciones plásticas de carácter permanente. permanente. Una deformación es plástica cuando, al cesar la fuerza que la origina, el material no recupera su forma inicial. MATERIALES MÁS ADECUADOS Son los metales blandos y dúctiles (chapas de acero dulce, el latón o el aluminio laminado recocido).Por el contrario los materiales duros y frágiles no lo permiten tan fácilmente, aunque pueden someterse a deformaciones ligeras y locales. TIPOS DE PIEZAS La deformación plástica en caliente es adecuada para piezas complicadas se utilizan materiales que utilizan bien la forja. Clasificación
Esfuerzo
Proceso
Compresión en caliente
Forja Estampación en caliente
Compresión con fluencia
Extrusión
Compresión rectilínea
Estampación en frío
Compresión rotativa
Perfilado
TIPOS DE PROCESOS
En caliente
Compresión entre cilindros
Laminación
Tracción
Estirado Trefilado
Se suele hacer con piezas, en las que el grado de deformación es muy grande. Y al calentarlo es mejor deformarlo.
En frío
Al contrario que en caliente. Se hace con piezas en las que el grado de deformación es normal.
Conformación por deformación plástica
DEFINICIÓN Los procesos industriales de conformación por deformación consisten en someter los materiales a la acción de fuerzas que superen su límite de elasticidad, de modo que provoquen en en ellos deformaciones deformaciones plásticas de carácter permanente. permanente. Una deformación es plástica cuando, al cesar la fuerza que la origina, el material no recupera su forma inicial. MATERIALES MÁS ADECUADOS Son los metales blandos y dúctiles (chapas de acero dulce, el latón o el aluminio laminado recocido).Por el contrario los materiales duros y frágiles no lo permiten tan fácilmente, aunque pueden someterse a deformaciones ligeras y locales. TIPOS DE PIEZAS La deformación plástica en caliente es adecuada para piezas complicadas se utilizan materiales que utilizan bien la forja. Clasificación
Esfuerzo
Proceso
Compresión en caliente
Forja Estampación en caliente
Compresión con fluencia
Extrusión
Compresión rectilínea
Estampación en frío
Compresión rotativa
Perfilado
TIPOS DE PROCESOS
En caliente
Compresión entre cilindros
Laminación
Tracción
Estirado Trefilado
Se suele hacer con piezas, en las que el grado de deformación es muy grande. Y al calentarlo es mejor deformarlo.
En frío
Al contrario que en caliente. Se hace con piezas en las que el grado de deformación es normal.
Los procesos industriales de conformación por deformación consisten en someter los materiales a la acción de fuerzas f uerzas que superen su límite de elasticidad, de modo que provoquen en ellos deformaciones plásticas de carácter permanente. Actualmente, estos estos procesos tienen gran importancia importancia industrial y se llevan a cabo tanto en frío como en caliente. Los procesos de deformación en caliente permiten obtener las mismas deformaciones que en frío, pero con menor esfuerzo. Por otra parte, algunos materiales sólo pueden ser conformados en caliente, ya que a temperatura ambiente es prácticamente imposible. En general, los metales blandos y dúctiles se deforman con fácilidad. Es el caso de las chapas de acero dulce, el latón o aluminio laminado recocido. Por el contrario, los metales duros y frágiles no permiten fácilmente su conformación, aunque pueden someterse a deformaciones ligeras y locales. Clasificamos los procesos de deformación según el tipo de esfuerzo al que se somete el material: compresión o tracción.
En los procesos de deformación por compresión se clasifican la forja, manual y mecánica, la estampación en frío y en caliente, la extrusión y la laminación.
Los procesos de deformación por tracción incluyen el estirado y el trefilado
Clasificación más específica: Esfuerzo
Proceso - Forja - Compresión en caliente - Estampación en caliente - Compresión con fluencia - Extrusión - Compresión rectilínea - Estampación en frío - Compresión rotativa - Perfilado - Compresión entre cilindros - Laminación - Tracción - Estirado
- Trefilado
←
La forja. Consiste en calentar el
metal a temperaturas muy elevadas (al rojo vivo) hasta que sea más fácil deformarlo.
←
Piezas de aluminio obtenidas por extrusión. La extrusión consiste en empujar el metal por una especie de moldes, llamados troqueles, para conseguir la forma deseada.
Estampación en frío de la chapa. La chapa se coloca ←
encima de un elemento fijo, llamado matriz, y con el elemento móvil, llamado punzón, y lo comprimimos.
←
Laminación. Podemos observar
como el metal, al principio más grueso, pasa por dos cilindros, y sale más
comprimido.
←
Tracción. Esfuerzo al que está sometido un cuerpo por la aplicación
de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, que tienden a estirarlo.
Trefilado.
Consiste en hacer pasar un metal por un dado o por una hilera para reducir su sección y convertirlo en alambre. ←
Laminacion Se conoce como laminación o laminado al proceso industrial por medio del cual se reduce el espesor de una lámina de metal o de materiales semejantes con la aplicación de presión mediante el uso de distintos procesos, como la laminación de anillos o el laminado de perfiles. Por tanto, este proceso se aplica sobre materiales con un buen
nivel de maleabilidad. La máquina que realiza este proceso se le conoce como laminador . El laminado puede ser en frío o en caliente. El laminado en caliente es el que se realiza con una temperatura bastante mayor a la de la recristalización que tiene el metal .[1] La forma actual del laminado en caliente deriva del proceso patentado por el británico Henry Cort en 1783, el cual tuvo tal impacto que él es popularmente conocido como «el padre de la laminación».[2] Forja La forja, al igual que la laminación y la extrusión, es un proceso de conformado por deformación plástica que puede realizarse en caliente o en frío y en el que la deformación del material se produce por la aplicación de fuerzas de compresión. Este proceso de fabricación se utiliza para dar una forma y unas propiedades determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones. La deformación se puede realizar de dos formas diferentes: por presión, de forma continua utilizando prensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando martillos pilones. Hay que destacar que es un proceso de conformado de metales en el que no se produce arranque de viruta, con lo que se produce un importante ahorro de material respecto a otros procesos, como por ejemplo el mecanizado. Los principales tipos de forja que existen son:
Forja libre Forja con estampa Recalcado Forjado isotérmico
Índice
1 Forja libre 2 Forja con estampa 3 Forjado isotérmico 4 Recalcado 5 Fórmulas 6 Efectos que produce la forja en caliente y el forjado isotérmico 7 Forja artesanal 8 Materiales a los que se aplica 9 Aplicaciones 10 Véase también 11 Bibliografía
Forja libre
Es el tipo de forja industrial más antiguo y se caracteriza porque la deformación del metal no está limitada (es libre) por su forma o masa. Se utiliza para fabricar piezas únicas o pequeños lotes de piezas, donde normalmente éstas son de gran tamaño. Además este tipo de forja sirve como preparación de las preformas a utilizar en forjas por estampa. También puede encontrarse como forja en dados abiertos.
Forja con estampa
Antes y después de aplicar el proceso de forja con estampa Este tipo de forja consiste en colocar la pieza entre dos matrices que al cerrarse conforman una cavidad con la forma y dimensiones que se desean obtener para la pieza. A medida que avanza el proceso, ya sea empleando martillos o prensas, el material se va deformando y adaptando a las matrices hasta que adquiere la geometría deseada. Este proceso debe realizarse con un cordón de rebaba que sirve para aportar la presión necesaria al llenar las zonas finales de la pieza, especialmente si los radios de acuerdo de las pieza son de pequeño tamaño y puede estar sin rebaba, dependiendo de si las matrices llevan incorporada una zona de desahogo para alojar el material sobrante (rebaba) o no. Se utiliza para fabricar grandes series de piezas cuyas dimensiones y geometrías pueden variar ampliamente. Las dimensiones de estas piezas van desde unos pocos milímetros de longitud y gramos de peso hasta varios metros y toneladas, y sus geometrías pueden ser simples o complejas. Cabe mencionar que es el forjado de estampa También puede encontrarse como forja en dados cerrados. En efecto así se presentan estos forjados.
Forjado isotérmico Artículo principal: Forjado isotérmico
El forjado isotérmico es un tipo especial de forja en la cual la temperatura de los troqueles es significativamente superior a la utilizada en procesos de forja convencional.
Recalcado A diferencia de los procesos anteriores que se realizan en caliente, este además puede realizarse en frío. Consiste en la concentración o acumulación de material en una zona
determinada y limitada de una pieza (normalmente en forma de barra). Por tanto, una consecuencia directa de este proceso es que disminuye la longitud de la barra inicial y aumenta la sección transversal de ésta en la zona recalcada. Si el proceso se realiza en frió y en los extremos de las piezas se denomina encabezado en frío.
Fórmulas Fuerza necesaria para realizar la forja:
donde si se trata de forja con estampa A es el área proyectada de la pieza incluyendo la rebaba y K f (factor de forma) se obtiene de tablas. En forja libre A es el área de contacto entre la matriz y la pieza y K f se obtiene de:
donde es el coeficiente de rozamiento entre el material y la prensa, y D y h son el diámetro (o longitud de contacto) y la altura de la pieza en el instante calculado. Cálculo del esfuerzo de fluencia:
donde K es el coeficiente de resistencia a la fluencia del material y n es el coeficiente de endurecimiento por acritud. Cálculo de la deformación:
donde hi es la altura inicial del bruto de partida y h f es la altura final.
Efectos que produce la forja en caliente y el forjado isotérmico
Orientación de la fibra: Las propiedades mecánicas del producto variarán, mejorándolas si el esfuerzo se aplica en la dirección de la fibra formada por el proceso y empeorándolas si se aplica en dirección perpendicular . Afinamiento del grano: Esto se produce a temperaturas superiores a la de recristalización pero inferiores a la de equicohesión y la forja se realiza con martillos pilones, de modo intermitente. En cambio, el afinamiento no se producirá si se supera la temperatura de equicohesión y la forja se realiza utilizando prensas, de forma continua.
Eliminación de cavidades, poros, sopladuras, etc.: Debido a las enormes presiones a las que el material es sometido en la operación, éste es compactado y desaparecen las cavidades, poros, sopladuras, etc. (siempre que las paredes de estos defectos no estén oxidadas).
Forja artesanal En este caso, la forja es el arte y el lugar de trabajo del forjador o herrero, cuyo trabajo consiste en dar forma al metal por medio del fuego y del martillo.
Un herrero trabajando una pieza de metal al rojo sobre un yunque.
Fragua. Una forja contiene básicamente una fragua para calentar los metales (normalmente compuestos de hierro), un yunque y un recipiente en el cual se pueden enfriar rápidamente las piezas forjadas para templarlas. Las herramientas incluyen tenazas para sostener el metal caliente y martillos para golpearlo. En la forja se modela el metal por deformación plástica y es diferente de otros trabajos del metal en los que se elimina parte del material mediante brocas, fresadoras, torno, etc., y de otros procesos por los que se da forma al metal fundido vertiéndolo dentro de un molde (fundición). Al tratarse de un oficio casi en extinción, hay muy pocos artistas forjadores que realmente utilizan el hierro de forma artesanal.
Materiales a los que se aplica Este proceso puede aplicarse a:
Metales puros: aluminio, cobre, titanio y zinc. Aleaciones: acero, de aluminio, de cobre, de magnesio y bronces.
Aplicaciones La forja tiene multitud de aplicaciones en distintos campos, algunas de ellas son las siguientes: Bielas, cigüeñales, ejes, rejas, barandillas, cabezas de tornillos, de pernos, remaches, clavos, etc.
Véase también
Forja orbital Forjado isotérmico Laminación Extrusión Estampado de metales Forja catalana Herrero Artesanía del hierro Hierro forjado Fundición (metalurgia)
Bibliografía
Carlos Vila Pastor, Fernando Romero Subirón, Gracia M. Bruscas Bellido y Julio Serrano Mira, “Tecnología Mecánica: Metrología y procesos de conformado de metales sin arranque de viruta.”, Colección “Materials” de la
UJI, nº 233.
Extrusión La extrusión es un proceso utilizado para crear objetos con sección transversal definida y fija. El material se empuja o se extrae a través de un troquel de una sección transversal deseada. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesos manufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos, porque el material solamente encuentra fuerzas de compresión y de cizallamiento. También las piezas finales se forman con una terminación superficial excelente.1 La extrusión puede ser continua (produciendo teóricamente de forma indefinida materiales largos) o semicontinua (produciendo muchas partes). El proceso de extrusión puede hacerse con el material caliente o frío.
Los materiales extruidos comúnmente incluyen metales, polímeros, cerámicas, hormigón y productos alimenticios.
Índice
1 Historia 2 Procesos 2.1 Extrusión en caliente 2.2 Extrusión en frío 2.3 Extrusión tibia 2.4 Equipamiento 2.4.1 Extrusión directa 2.4.2 Extrusión indirecta 2.4.3 Extrusión hidrostática 2.4.4 Empuje 2.5 Defectos de extrusión 3 Materiales 3.1 Metal 3.2 Plásticos 3.3 Cerámicas 3.4 Alimentos 3.5 Transportador de medicamentos 4 Diseño 5 Véase también 6 Referencias 6.1 Notas 6.2 Bibliografía 7 Enlaces externos o o o o
o
o o o o o
o o
Historia En 1797, Joseph Bramah patentó el primer proceso de extrusión para hacer un tubo de plomo. Éste consistía en el precalentamiento del metal para luego pasarlo por un troquel mediante un émbolo a mano. El proceso no fue desarrollado sino hasta 1820, cuando Thomas Burr construyó la primera prensa hidráulica. Hasta ese momento el proceso se llamó squirting . En 1894 Alexander Dick expandió el proceso de extrusión al cobre y aleaciones de bronce.2
Procesos El proceso comienza con el calentamiento del material. Éste se carga posteriormente dentro del contenedor de la prensa. Se coloca un bloque en la prensa de forma que sea empujado, haciéndolo pasar por el troquel. Si son requeridas mejores propiedades, el material puede ser tratado mediante calor o trabajado en frío.2 El radio de extrusión se define como el área de la sección transversal del material de partida dividida por el área de sección transversal del material al final de la extrusión. Una de las principales ventajas del proceso de extrusión es que este radio puede ser muy grande y aún producir piezas de calidad.
Extrusión en caliente
La extrusión en caliente se hace a temperaturas elevadas para evitar el trabajo forzado y hacer más fácil el paso del material a través del troquel. La mayoría de la extrusión en caliente se realiza en prensas hidráulicas horizontales con rango de 250 a 12.000 t. Rangos de presión de 30 a 700 Mpa (4400 a 102.000 psi), por lo que la lubricación es necesaria, puede ser aceite o grafito para bajas temperaturas de extrusión, o polvo de cristal para altas temperaturas de extrusión. La mayor desventaja de este proceso es el costo de las maquinarias y su mantenimiento. 1 Temperaturas de varios metales en la extrusión en caliente Material Temperatura [°C (°F)] Magnesio 350-450 (650-850) Aluminio 350-500 (650-900) Cobre 600-1100 (1200-2000) Acero 1200-1300 (2200-2400) Titanio 700-1200 (1300-2100) 1000-1200 (1900-2200) Aleaciones Refractarias Mayores a 2000 (4000) El proceso de extrusión es generalmente económico cuando son producidos varios kilogramos (libras) y muchas toneladas, dependiendo de los materiales que han sido empleados en el proceso. Por ejemplo, en algunos aceros se vuelve más económico si se producen más de 20.000 kg (50.000 lb).2
Matrices de aluminio para extrusión en caliente
Front side of a four family die. For reference, the die is 228 mm (8,9763779436 in) in diameter.
Close up of the shape cut into the die. Notice that the walls are drafted and that the back wall thickness varies.
Back side of die. The wall thickness of the extrusion is 3 mm (0,1181102361 in). Extrusión en frío Artículo principal: Extrusión en frío
La extrusión fría es hecha a temperatura ambiente o cerca de la temperatura ambiente. La ventaja de ésta sobre la extrusión en caliente es la falta de oxidación, lo que se traduce en una mayor fortaleza debido al trabajo en frío o tratamiento en frío, estrecha tolerancia, buen acabado de la superficie y rápida velocidad de extrusión si el material es sometido a breves calentamientos.1 Los materiales que son comúnmente tratados con extrusión fría son: plomo, estaño, aluminio, cobre, circonio, titanio, molibdeno, berilio, vanadio, niobio y acero. Algunos ejemplos de productos obtenidos por este proceso son: los tubos plegables, el extintor de incendios, cilindros del amortiguador, pistones automotores, entre otros. Extrusión tibia
La extrusión tibia se hace por encima de la temperatura ambiente pero por debajo de la temperatura de recristalización del material, en un intervalo de temperaturas de 800 a 1800 °F (de 424 °C a 975 °C). Este proceso se usa generalmente para lograr el equilibrio apropiado en las fuerzas requeridas, ductilidad y propiedades finales de la extrusión.3 La extrusión tibia tiene varias ventajas comparada con la extrusión fría: reduce la presión que debe ser aplicada al material y aumenta la ductilidad del acero. Incluso puede eliminar el tratamiento térmico requerido en la extrusión en frío. Equipamiento
Existen diferentes variaciones en el equipamiento para la extrusión, los cuales se distinguen por cuatro características fundamentales:1 1. Movimiento de la extrusión con relación al material que será sometido a extrusión: Si el troquel se sostiene de forma estacionaria y el material de partida se mueve hacia él, se trata de una "extrusión directa". Si el material de partida está estacionario y el troquel se mueve hacia el material de partida, se trata entonces de una "extrusión indirecta". 2. La posición de la prensa, ya sea vertical u horizontal. 3. El tipo de manejo, ya sea hidráulico o mecánico. 4. El tipo de carga aplicada, ya sea convencional (variable) o hidráulica.
Existen varios métodos para la formación de cavidades internas en la extrusión. Una vía es usar una barra hueca y entonces usar un mandril fijo o flotante. El mandril fijo también es conocido como tipo alemán, integrado dentro el dummy block y el mango. El mandril flotante también es conocido como tipo francés, flotadores en las hendiduras en el dummy block se alinean con el mismo al troquel cuando ocurre la extrusión. Si una barra sólida se usa como material entonces esta debe, primero, ser pasada por el mandril, antes de ser extruída por el troquel. Se utiliza una prensa especial para controlar el mandril independientemente del material de partida .1 La barra sólida puede incluso ser usada con el troquel araña, troquel tronera o troquel puente, todos estos tipos de troqueles incorporados al mandril en el troquel y mantienen el mandril en el lugar. Durante la extrusión el metal se divide y fluye alrededor de los sostenes, dejando una línea de soldadura en el producto final.4 El proceso de extrusión típico cuesta más de 100.000 dólares, mientras el troquelado puede costar hasta 2000.
Extrusión directa
Gráfico de fuerzas requeridas por varios procesos de extrusión. La extrusión directa, también conocida como extrusión delantera, es el proceso más común de extrusión. Éste trabaja colocando la barra en un recipiente fuertemente reforzado. La barra es empujada a través del troquel por el tornillo o carnero. Hay un dummy block reusable entre el tornillo y la barra para mantenerlos separados. La mayor desventaja de este proceso es la fuerza requerida en la extrusión de la barra, es mayor que la necesitada en la extrusión indirecta porque la fuerza de fricción introducida por la necesidad de la barra de recorrer completamente el contenedor. Por eso la mayor fuerza requerida es al comienzo del proceso y decrece según la barra se va agotando. Al final de la barra la fuerza aumenta grandemente porque la barra es delgada y el material debe fluir no radialmente para salir del troquel. El final de la barra, llamado tacón final, no es usado por esta razón.5
Extrusión indirecta
En la extrusión indirecta, también conocida como extrusión retardada, la barra y el contenedor se mueven juntos mientras el troquel está estacionario. El troquel es sostenido en el lugar por un soporte el cual debe ser tan largo como el contenedor. La longitud máxima de la extrusión está dada por la fuerza de la columna del soporte. Al moverse la barra con el contenedor, la fricción es eliminada .6 Ventajas:
Una reducción del 25 a 30% de la fuerza de fricción, permite la extrusión de largas barras. Hay una menor tendencia para la extrusión de resquebrajarse o quebrarse porque no hay calor formado por la fricción. El recubrimiento del contenedor durará más debido al menor uso. La barra es usada más uniformemente tal que los defectos de la extrusión y las zonas periféricas ásperas o granulares son menos probables.
Desventajas:6
Las impurezas y defectos en la superficie de la barra afectan la superficie de la extrusión. Antes de ser usada, la barra debe ser limpiada o pulida con un cepillo de alambres. Este proceso no es versátil como la extrusión directa porque el área de la sección transversal es limitada por el máximo tamaño del tallo.
Extrusión hidrostática En la extrusión hidrostática la barra es completamente rodeada por un líquido a presión, excepto donde la barra hace contacto con el troquel. Este proceso puede ser hecho caliente, tibio o frío. De cualquier modo, la temperatura es limitada por la estabilidad del fluido usado. El fluido puede ser presurizado por dos vías :6 1. Razón de extrusión constante: el émbolo es usado para presurizar el fluido dentro del contenedor. 2. Razón de extrusión constante: una bomba es usada, posiblemente con un intensificador de presión, para presurizar el fluido, el cual es bombeado al contenedor. Las ventajas de este proceso incluyen:6
No fricción entre el contenedor y la barra, reduciendo la fuerza requerida. Esta finalmente permite mayores velocidades, proporciones de la reducción más altas y menores temperaturas de la barra. Usualmente la ductilidad del material disminuye cuando altas presiones son aplicadas. Largas barras y largas secciones transversales pueden ser extruidas.
Desventajas:6
Las barras deben ser preparadas, adelgazado un extremo para que coincida con el ángulo de entrada del troquel. esto es necesario para formar un sello al
principio del ciclo. Usualmente las barras enteras necesitan ser pulidas para quitarles cualquier defecto de la superficie. Contener el fluido en altas presiones puede ser dificultoso.
Empuje Muchas de las prensas modernas de extrusión directa como indirecta usan empuje hidráulico, pero hay pequeñas prensas mecánicas que aún se usan. De las prensas hidráulicas hay dos tipos: prensa empuje-directo de aceite y empuje- acumulador de agua. Prensa de empuje-directo de aceite son las más comunes porque son fiables y robustas. Estas pueden producir sobre 5000 psi (34,5 MPa). Suple una presión constante a lo largo de toda la barra. La desventaja es que son lentas, entre 2 y 8 ips (51 a 203 mm/s) .7 Empuje por acumulador de agua son más caras y más grandes que la prensa de empuje directo de aceite, esta pierde sobre el 10% de su presión sobre el golpe, pero son más rápidas, sobre los 15 ips (381 mm/s). Por esto son usadas en la extrusión del acero. También son usadas en materiales que tienen que ser calentados a altas temperaturas por razones de seguridad.7 Las prensas de extrusión hidrostática usualmente usan aceite ricino con presiones por encima de 200 ksi (1380 MPa). El aceite de ricino es usado por su buena lubricación y su alta propiedad de presión.8 Defectos de extrusión
Quebradura de superficie - cuando hay grietas en la superficie de extrusión. Esto se debe a la temperatura de extrusión, fricción, o velocidad muy alta. Esto puede pasar también a bajas temperaturas, si el producto temporalmente se pega al troquel. Defecto de tubo - Se crea una estructura de flujo que arrastra los óxidos de la superficie y las impurezas al centro del producto. Tales patrones que son frecuentemente causados por altas fricciones o enfriamiento de la parte externa de la barra. El agrietamiento interior o defecto Chevron se produce cuando el centro de la expulsión desarrolla grietas o vacíos. Estas grietas son atribuidas fuerzas de tensión hidrostática en la línea central en la zona de deformación en el troquel. Aumenta al aumentar el ángulo de la matriz y la concentración de impurezas, y disminuye al aumentar la relación de extrusión y la fricción.
Materiales Metal
Metales que son comúnmente usados en procesos de extrusión :9
Aluminio : es el material más común, puede ser extruido caliente o frío. si es extruido caliente es calentado de 575 a 11 00 °F (300 a 600 °C) . Ejemplos de
este producto incluye armaduras, marcos, barras y disipadores de calor entre otros. Cobre (1100 a 1825 °F (600 a 1000 °C)) cañerías, alambres, varas, barras, tubos y electrodos de soldadura. A menudo se requieren 100 ksi (690 MPa) para extruir el cobre. Plomo y estaño ((máximo 575 °F (300 °C)) cañerías, alambres, tubos y forros exteriores de cables. La fundición de plomo también es usada en vez del prensado de extrusión vertical. Magnesio ((575 a 1100 °F (300 a 600 °C)) en partes de aviones y partes de industrias nucleares. Zinc ((400 a 650 °F (200 a 350)), varas, barras, tubos, componentes de hardware, montajes y barandales Acero (1825 a 2375 °F (1000 a1300 °C)) varas y pistas, usualmente el carbón acerado simple es extruido. La aleación acero y acero inoxidable también puede ser extruida. Titanio ((1100 a 1825 °F (600 a 1000 °C)) componentes de aviones, asientos, pistas, anillos de arranques estructurales.
La aleación de magnesio y aluminio usualmente tiene 0.7 5 μm (30 μin). RMS o mejor acabado de superficie. El titanio y el acero pueden lograr 3 μm (125 μin). RMS.1
En 1950 Ugine Séjournet de Francia, inventó un proceso el cual usaba cristal como lubricante para extruir acero.10 El proceso Ugine-Sejournet o Sejournet es ahora usado en otros materiales que tienen temperatura de fusión mayor que el acero o que requiere un limitado rango de temperatura su extrusión. El proceso comienza por el calentamiento del material a la temperatura de extrusión y entonces es enrollado en polvo de cristal. El cristal se funde y forma una fina capa que actúa como lubricante. Un espero anillo de cristal sólido con 0,25 a 0,75, ien (6 a 18 mm) de espesor es ubicado en la cámara sobre el troquel para lubricar la extrusión mientras es forzado a pasar por el troquel. Una segunda ventaja del anillo de cristal es la habilidad de aislar el calor de la barra del troquel. La extrusión tendrá una capa de cristal de 1 mil de espesor, la que puede ser fácilmente quitada cuando se enfría.3 Otro descubrimiento en la lubricación es el uso del revestimiento de fosfato. Con este proceso junto a la lubricación con cristal, el acero puede ser extruido con extrusión fría. La capa de fosfato absorbe al cristal líquido para ofrecer una mejor propiedad de lubricación.3 Plásticos
Vista en sección de un extrudor de plásticos, mostrando los componentes. La extrusión plástica normalmente usa astillas plásticas o pellets que están usualmente secas en un depósito de alimentación o tolva antes de ir al tornillo de alimentación
(husillo). La resina del polímero es calentada hasta el estado de fusión por resistencias que se encuentran en el cañón de la extrusora y el calor por fricción proveniente del tornillo de extrusión (husillo). El husillo fuerza a la resina a pasar por el cabezal dándole la forma deseada (lámina, cilindrica, tiras, etc.). El material extruido se enfría y se solidifica ya que es tirado del troquel a un tanque de agua. En algunos casos (tales como los tubos de fibras-reforzadas), el material extruido es pasado a través de un largo troquel, en un proceso llamado pultrusión, o en otros casos pasa a través de rodillos de enfriamiento (calandria) para sacar una lámina de las dimensiones deseadas para termoformar la lámina. Se usa una multitud de polímeros en la producción de tubería plástica, cañerías, varas, barras, sellos, y láminas o membranas. === 1 ===
Similar a la extrusión con plásticos pero con un posterior vulcanizado por calor. Cerámicas
Bote de Play-Doh verde junto a un juguete de extrusión. La cerámica también puede formarse a través de la extrusión. La extrusión de la terracota se usa para producir las cañerías. Muchos ladrillos modernos también son manufacturados usando un proceso de extrusión de ladrillos.11 Alimentos
La extrusión ha tenido una gran aplicación en el proceso de alimentación. Productos como pastas, masa de la galleta, cereales del desayuno, la comidas para bebé, las papas fritas y la comida seca, entre otros, son principalmente manufacturados por la extrusión. En el proceso, se muelen los materiales hasta darles el tamaño correcto a las partículas (usando la consistencia de la harina ordinaria). La mezcla seca se pasa a través de un pre-acondicionador donde se agregan otros ingredientes (azúcar líquido, grasas, tintes, carnes y agua que dependen del producto). La mezcla pre condicionada se pasa entonces a través de un extrusor forzándola a pasar por un troquel donde se corta a la longitud deseada. El proceso de cocción tiene lugar dentro del extrusor en el que el producto produce su propia fricción y calor debido a la presión generada (10-20 bar). El proceso de cocción utiliza un proceso conocido como el gelatinización del almidón. Los extrusores que usan este proceso tienen una capacidad de 1-25 toneladas por hora.
El uso de la expulsión en el proceso cocción proporciona a los alimentos las siguientes características:
Gelatinización del almidón Desnaturalización de las proteína Inactivación de enzimas de comida crudas La destrucción de toxinas naturalmente Disminución de microorganismos en el producto final Ligero aumento de la biodisponibilidad de hierro Creación de almidones para necesidades de hiposensibilización de insulina, un factor de riesgo para el desarrollo de diabetes.12 13 Pérdida de lisina, un aminoácido esencial necesario para el crecimiento y el metabolismo del nitrógeno.14 15 Simplificación de almidones complejos, aumentando las tasas de deterioro dental.16 17 Destrucción de vitamina A (beta-caroteno).18 19
La extrusión también es utilizada para el desarrollo de comida para mascotas. Transportador de medicamentos
La extrusión a través de los filtros nano-porosos, poliméricos está usándose para manufacturar suspensiones de lípidos. La droga del anti-cáncer Doxorubicina en el sistema de liberación de liposoma se produce por extrusión, por ejemplo.
Diseño Las pautas siguientes deben seguirse para producir una extrusión de calidad. El tamaño máximo para una extrusión es determinado por el círculo más pequeño que encajará alrededor de la sección transversal (llamado círculo circunscripto). Este diámetro, a su vez controla el tamaño del troquel requerido, qué finalmente determina si la parte encajará en la prensa. Por ejemplo, una prensa más grande puede manipular círculos circunscritos de 6 dm (25") de diámetro para el aluminio y 55 cm (22") del diámetro para acero y titanio.1 Las secciones más espesas generalmente necesitan un tamaño de la sección aumentado. Para que el material fluya apropiadamente el soporte no debe ser mayor que 10 veces su espesor. Si la sección transversal es asimétricas, la sección adyacentes deben de tener tamaño lo más iguales posible. Deben evitarse las esquinas afiladas; para aluminio y magnesio el radio mínimo debe ser 0,4 mm (1/64") y para las esquinas de acero debe ser 0,75 mm (0.030") y los ángulos deben ser 3 mm (0.125"). La siguiente tabla lista la sección transversal mínima y espesor para los varios materiales .1
Materiales
Sección transversal mínima [cm² (sq. in.)]
Aceros de 2.5 (0.40) carbono Acero inoxidable 3.0-4.5 (0.45-0.70) Titanio 3.0 (0.50)
Espesor mínimo [mm (pulg.)] 3.00 (0.120) 3.00-4.75 (0.120-0.187) 3.80 (0.150)
Aluminio Magnesio
<2.5 (0.40) <2.5 (0.40)
1.00 (0.040) 1.00 (0.040)
Véase también
Extrusión de polímero Extrusión kárstica o extrusión freática
En inglés
Canal de igualdad de extrusión angular Extrusión de impacto Revestimiento por extrusión
Referencias Notas
1. ↑ Saltar a: a b c d e f g h i Oberg et ál ., 2000, pp. 1348 – 1349. 2. ↑ Saltar a: a b c Drozda, pp. 13-11 & 13-12. 3. ↑ Saltar a: a b c Avitzur, B. (1987), «Metal forming», Encyclopedia of Physical Science & Technology, 8, San Diego: Academic Press, Inc., pp. 80 – 109. 4. Ir a ↑ Drozda, p. 13-21. 5. Ir a ↑ Drozda, p. 13-13. 6. ↑ Saltar a: a b c d e Drozda, p. 13-14. 7. ↑ Saltar a: a b Drozda, p. 13-16. 8. Ir a ↑ Drozda, p. 13-20. 9. Ir a ↑ Drozda, pp. 13-15 & 16. 10. Ir a ↑ Bauser, Martin; Sauer, Günther; Siegert, Klaus (2006), Extrusion, ASM International, p. 270, ISBN 087170837X 11. Ir a ↑ Brick manufacturing process 12. Ir a ↑ Beaufrand MJ, de la Guérivière JF, Monnier C, Poullain B.. "Effect of the extrusion process on the availability of proteins (Abstract)". PMID 707920. 13. Ir a ↑ Guy, Robin (2001). Extrusion Cooking: Technologies and Applications. Cambridge: Woodhead Publishing. pp. 111-116. 14. Ir a ↑ Beaufrand MJ, de la Guérivière JF, Monnier C, Poullain B.. "Effect of the extrusion process on the availability of proteins (Abstract)". PMID 707920. 15. Ir a ↑ Guy, Robin (2001). Extrusion Cooking: Technologies and Applications. Cambridge: Woodhead Publishing. pp. 111-116. 16. Ir a ↑ Beaufrand MJ, de la Guérivière JF, Monnier C, Poullain B.. "Effect of the extrusion process on the availability of proteins (Abstract)". PMID 707920. 17. Ir a ↑ Guy, Robin (2001). Extrusion Cooking: Technologies and Applications. Cambridge: Woodhead Publishing. pp. 111-116. 18. Ir a ↑ Beaufrand MJ, de la Guérivière JF, Monnier C, Poullain B.. "Effect of the extrusion process on the availability of proteins (Abstract)". PMID 707920. 19. Ir a ↑ Guy, Robin (2001). Extrusion Cooking: Technologies and Applications. Cambridge: Woodhead Publishing. pp. 111-116.
Bibliografía
Drozda, Tom; Wick, Charles; Bakerjian, Ramon; Veilleux, Raymond F.; Petro, Louis, Tool and manufacturing engineers handbook: Forming , 2, SME, ISBN 0872631354. Oberg, Erik; Jones, Franklin D.; Horton, Holbrook L.; Ryffel, Henry H. (2000), Machinery's Handbook (26ª edición), New York: Industrial Press Inc., ISBN 08311-2635-3.
Estirado
Índice
1 Introducción 1.1 Definición de estirado de materiales 1.2 Diferencias entre estirado y trefilado 2 Características del proceso 2.1 Análisis numérico del proceso de estirado: 3 Proceso de conformado 3.1 Practica del estirado 3.1.1 1º Decapado 3.1.2 2º Estirado 3.1.3 3º Acabado 3.2 Equipo necesario 4 Bibliografía 5 Enlaces externos 6 Enlaces internos o o
o
o
o
Introducción Definición de estirado de materiales
Se denomina Estirado al proceso de Conformado por Deformación Plástica en el que se estira una barra o varilla de metal con el objetivo de reducir su sección. Para reducir la sección de la pieza, se utiliza una matriz de un material metálico muy duro insertado en un bloque de acero. La reducción de la sección del material dependerá del ángulo de abertura de la matriz. Diferencias entre estirado y trefilado
Los dos procesos son mecánicamente iguales, aunque la maquinaria y la forma de trabajo son distintas. Las diferencias son: En el estirado se consiguen pequeñas reducciones de sección, buscando un calibre determinado. En el trefilado se busca reducir bruscamente la sección, por lo que debemos dar múltiples pasadas para conseguir el efecto. Aunque todo lo plastico no se puede estirar, pues según el tipo de plástico el proceso puede presentar más o menos dificultad.
Características del proceso Análisis numérico del proceso de estirado:
Deformación longitudinal
Esfuerzo Esfuerzo Factor de Fuerza Potencia Reducción de de fluencia deformación de de de sección estirado promedio no homogenea estirado estirado Fest Pest r
A continuación se expone la formulación matemática necesaria para el cálculo final de la fuerza y la potencia de estirado:
Cálculo de la deformación longitudinal:
donde Ai es la área inicial del material y Af es el área final del material estirado. Cálculo de la reducción de la sección:
Cálculo del esfuerzo de fluencia promedio:
donde K es el coeficiente de resistencia del material en Kp/cm2 y n es el exponente de endurecimiento por acritud. Por medio de la expresión de Schey podemos cálcular: Factor de deformación no homogenea:
donde D es la media entre el diametro inicial y el final del material y Lc es la longitud de contacto entre el material de entrada y la matriz. Esfuerzo de estirado:
donde es el coeficiente de rozamiento en la interfase material-matriz, y forma la matriz en la entrada del material.
es el ángulo
Fuerza de estirado:
Potencia de estirado:
donde Vest es la velocidad de estirado del material.
Proceso de conformado Practica del estirado
El proceso de estirado, como norma general, se realiza como una operación de deformación plástica en frio y para secciones redondas. Las principales ventajas del proceso de estirado son: Un mayor control de las tolerancias: podemos obtener un IT muy bajo. Acabado superficial: podemos obtener un muy buen acabado superficial. Propiedades mecánicas: mejora en la resistencia a flexión y mayor dureza. Mayor capacidad de mecanización. Las operaciones que se realizan en el proceso de estirado son:
1º Decapado Se limpia, generalmente con ataques químicos y agua a presión, el material para eliminar el oxido que puede formarse en la superficie. Esto es necesario para prevenir daños en la matriz y en la superficie de trabajo.
2º Estirado Se procede a colocar el material en la máquina para empezar el proceso de estirado. En este proceso es decisivo el uso de lubrificantes para no dañar la superficie del material al pasarlo por la matriz y aplicarle la reducción de sección. En el estirado podemos distinguir, principalmente, dos procesos: estirado de alambres y de tubos. En el estirado de alambres podemos conseguir una reducción del 50% del espesor en barras menores de 150mm, utilizando el proceso descrito anteriormente. El estirado de tubos se utiliza para reducir el espesor de la pared de los tubos sin costura, los cuales se han producido por medio de otros procesos, como por ejemplo extrusión. Este proceso podemos realizarlo con ayuda de un mandril o no:
3º Acabado Una vez el material estirado pasa por un proceso de enderezamiento y un ligero recocido de eliminación de tensiones, y si el caso lo requiere, algún tratamiento isotérmico para mejorar sus características mecánicas.
Equipo necesario
En general el estirado de barras se realiza en un banco de estirado, consistente en una mesa de entrada, un bloque de acero que contiene la matriz, la corredera que coge el tubo para aplicarle la fuerza de estirado y una mesa de salida.
Bibliografía
Carlos Vila Pastor, Fernando Romero Subirón, Gracia M. Bruscas Bellido y Julio Serrano Mira,
“Tecnología Mecánica: Metrología y procesos de conformado de metales sin arranque de viruta.”, Colección “Materials” de la UJI, nº 233.
Groover, M.P., “Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems”,
Wiley.
Enlaces externos
http://www.stlcd.com/espanol/cold-drawn-stee http://www.stlcd.com/esp anol/cold-drawn-steel-process.shtml l-process.shtml
Enlaces internos
Trefilado
Trefilado Se entiende por trefilar a la operación de conformación en frío consistente en la reducción de sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través de un orificio cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado. Los materiales más empleados para su conformación mediante trefilado son el acero acero,, el cobre cobre,, el aluminio y los latones latones,, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil dúctil..
Índice
1 Características del trefilado 1.1 Mandriles para el trefilado 2 Proceso 3 Equipo necesario 4 Materiales a los que se aplica 4.1 Proceso de obtención del alambre 5 Bibliografía o
o
6 Véase también
Características del trefilado El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos sucesivos a través de hileras, dados o trefilas trefil as de carburo de tungsteno cuyo diámetro es paulatinamente menor. menor. Esta disminución disminución de sección sección da al material una cierta acritud en beneficio de sus sus características mecánicas. mecánicas . Dependiendo de la longitud y el diámetro de las barras a trabajar, t rabajar, varían las reducciones que se pueden llegar a obtener mediante este proceso. A las barras de hasta 15 mm de diámetro o mayores, se les suele dar una ligera pasada para mejorar el acabado superficial y las tolerancias dimensionales reduciendo su diámetro hasta 1,5 mm. En otros tamaños más pequeños, se puede llegar a conseguir reducciones del 50%, y en otros alambres de hasta el 90% en pasadas sucesivas, partiendo en un estado del material de recocido y antes de que necesite un nuevo recocido con el fin de eliminar su acritud. Se fabrican alambres de hasta 0,025 mm y menores, variando el número de hileras por los que pasa el alambre y con varios recocidos de por medio. La disminución de sección en cada paso es del orden de un 20% a un 25% lo que da un aumento de resistencia entre 10 y 15 kg/mm2. Pero alcanzado cierto límite, variable en función del tipo de acero, no es aconsejable continuar con el proceso de trefilado trefil ado pues, a pesar que la resistencia a tracción sigue aumentando, se pierden otras características como la flexión. Las ventajas que aporta el ttrefilado refilado propias del conformado en frío son las siguientes: buena calidad calidad superficial, precisión dimensional, aumento aumento de resistencia resistencia y dureza, y por supuesto la posibilidad de producir secciones muy finas. Mandriles para el trefilado
Muchas de las varillas, alambres, tubos de pared estrecha y perfiles especiales, se producen mediante mediante un trefilado en frío. Dependiendo del del producto que que queramos obtener, realizaremos un trefilado simple, con mandril fijo o con mandril flotante:
Diferencias del Trefilado
Proceso Las diferentes operaciones que se realizan durante este proceso son:
-Patentado: tratamiento térmico que consiste en calentar el alambre hasta 950 °C, y una vez alcanzada dicha temperatura; enfriarlo bruscamente en un baño de plomo a 500 °C. Este tratamiento tiene por objeto dar al alambre una estructura dúctil que permite el trefilado. -Decapado: consiste en preparar y limpiar el material, materi al, eliminando el óxido que puede haberse formado en las superficies del material, en laminaciones anteriores. Normalmente se hace hace mediante ataques ataques químicos y posteriormente se realiza una limpieza con agua a presión. -Trefilado: los lubricantes y diferentes máquinas son los factores principales. Se suele utilizar de lubricantes la parafina y el grafito en solución coloidal o finamente dividido. -Acabado: una vez que ya ha salido el material de la hilera, se le somete a operaciones de enderezamiento, eliminación de tensiones y, a veces, algunos tratamientos isotérmicos para conseguir mejoras en las características mecánicas del producto.
Equipo necesario Las máquinas utilizadas para realizar este proceso se denominan trefiladoras. En ellas se hace pasar el alambre a través tr avés de las hileras, como se ha descrito anteriormente. Para lograrlo el alambre se enrolla en unos tambores o bobinas de tracción que fuerzan el paso del alambre alambre por las hileras. Estas Estas hileras se refrigeran refrigeran mediante agua agua y las bobinas bobinas o tambores de tracción se refrigeran refri geran normalmente con agua y aire. Las trefiladoras tr efiladoras pueden ser de acumulación en en las que no hay un control de velocidad estricto estricto entre pasos o con palpadores en las que sí se controla la velocidad velocidad al mantener mantener el palpador una tensión constante.
Materiales a los que se aplica Alambre Proceso de obtención del alambre
Tras el proceso de fundición del acero, se obtiene la palanquilla palanquilla,, de sección cuadrada, después por laminación en caliente se obtienen los rollos de alambrón con cascarilla. Este sufre un tratamiento térmico de austempering o patentado durante el cual, la austenita se transforma en bainita en bainita.. La estructura bainítica da al material una ductilidad suficiente para facilitar su deformación en frío durante el proceso de trefilado. Si se trata de alambres de acero con un bajo contenido en carbono, es suficiente un recocido, que recristaliza la ferrita dejando el material apto para trefilar. El alambre así tratado pasa a continuación por un proceso de desoxidación en medio ácido, en el cual se eliminan los óxidos y la cascarilla que lo recubren al salir del horno de patentado. Antes del trefilado conviene proteger la superficie del alambre con una capa de fosfatos fosfatos,, ( bonderización) bonderización) o bien cobre, cal u otro depósito que servirá de soporte del lubricante de trefilería.
Proceso de obtención del alambre.
Bibliografía
Carlos Vila Pastor, Fernando Romero Subirón, Gracia M. Bruscas Bellido y Julio Serrano Mira,
“Tecnología Mecánica: Metrología y procesos de conformado de metales sin arranque de viruta.”, Colección “Materials” de la UJI, nº 233.
Calandrado Se denomina calandria a una máquina que se emplea en los telares o fábricas de tejidos para sacar a éstos el brillo y más principalmente cuando se trata de telas de algodón. La calandria se emplea tan pronto para dar la última presión a los tejidos antes de ponerlos a la venta como para hacer su superficie tersa, unida y consistente. Así se requiere para los tejidos que han de ser sometidos a la impresión variando el grado de presión y consistencia que haya de darse con el objeto que se propone el tejedor.
Índice
1 Características 2 Calandrado 2.1 Calandrado de termoplásticos 3 Referencias o
4 Enlaces externos
Características La calandria se compone de dos o más laminadores que se tocan y cuya presión se gradúa por contrapesos siendo varios los cilindros. La tela pasa por entre los dos primeros cilindros superiores, después entre el segundo y tercero y así sucesivamente. Lo ordinario es que la máquina tenga cinco cilindros y se prensan a la vez dos piezas de tela pasando cada una dos veces por este laminador. De los cilindros, uno por lo menos ha de ser de metal y éste, perfectamente alisado y bruñido en su superficie es hueco y se calienta por lo general por una corriente de vapor que circula entre el cilindro y otro interior que le es concéntrico. Cuando por un sistema de engranajes se dan velocidades diferentes a los cilindros, aumenta considerablemente el lustre que toma la tela llamándose a las calandrias que obran de esta manera calandrias de lustrar . Si inmediatamente antes de pasar la tela por la calandria se la rocía ligeramente con agua, adquiere un viso especial cuya belleza aumenta si durante el cilindrado se da a la tela un ligero movimiento de vaivén en el sentido de su anchura cuyo movimiento puede conseguirse con un mecanismo especial.
Calandrado El calandrado es un proceso de conformado que consiste en hacer pasar un material sólido a presión entre rodillos de metal generalmente calientes que giran en sentidos opuestos y se cortan con una cuchilla para obtener el tamaño deseado. La finalidad puede ser obtener láminas de espesor controlado o bien modificar el aspecto superficial de la lámina. Este proceso se aplica a una gran variedad de materiales, incluyendo metales, fibras textiles, papel y polímeros. Calandrado de termoplásticos
Consiste en pasar el plástico en estado viscoelástico (Tg< T
Referencias
Este artículo incorpora material del Diccionario Enciclopédico Hispano Americano del año 1898, que se encuentra en el dominio público.
FORMADO/conformado o deformacion plastica
CALANDRADO.
MAQUINA.
PROCESO
PIEZAS
______________________________________________________________________ _ ESTAMPADO
MAQUINA Y PROCESO.
______________________________________________________________________ ____ EXTRUSION
PROCESO.
PIEZAS.
_______________________________________________________________ ___
FORJADO
PIEZAS.
Forjado en hierro
______________________________________________________________________ _____
LAMINADO
PROCESO
Piezas
______________________________________________________________________ ____ TREFILADO
PROCESO
PIEZAS
_______________________________________________________________ _
EMBUTIDO
PROCESO
PIEZAS
______________________________________________________________________ _________ TROQUELADO
PROCESO
PIEZAS EN CARTON
______________________________________________________________________ _____
ROLL FORMING
PROCESO
______________________________________________________________________ ________ TERMOFORMADO
PROCESOS
maquina de termoformado
PIEZAS
______________________________________________________________________ _______
REPUJADO
Herramientas
Piezas
ACUÑADO
PROCESO
PIEZAS
PROCESOS DE CONFORMADO
Los procesos de conformado de metales comprenden un amplio grupo de procesos de manufactura, en los cuales se usa la deformación plástica para cambiar las formas de las piezas metálicas.
En los procesos de conformado, las herramientas, usualmente dados de conformación, ejercen esfuerzos sobre la pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometría del dado.
Curva de Esfuerzo vs Deformación Debido a que los metales deben ser conformados en la zona de comportamiento plástico, es necesario superar el límite de fluencia para que la deformación sea permanente. Por lo cual, el material es sometido a esfuerzos superiores a sus límites elásticos, estos límites se elevan consumiendo así la ductilidad .
Propiedades metálicas en los procesos de conformado Al abordar los procesos de conformado es necesario estudiar una serie de propiedades metálicas influenciadas por la temperatura, dado que estos procesos pueden realizarse mediante un trabajo en frio, como mediante un trabajo en caliente. Límite de Fluencia
Aumenta
Ductilidad
Disminuye
Límite de Fluencia
Disminuye
Ductilidad
Aumenta
Trabajo en frio
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 deformación.
Características
Mejor precisión Menores tolerancias Mejores acabados superficiales Mayor dureza de las partes Requiere mayor esfuerzo
Trabajo en caliente
Se define como la deformación plástica del material metálico a una temperatura mayor que la de recristalización. La ventaja principal del trabajo en caliente consiste en la obtención de una deformación plástica casi ilimitada, que además es adecuada para moldear partes grandes porque el metal tiene una baja resistencia de cedencia y una alta ductilidad.
Características
Mayores modificaciones a la forma de la pieza de trabajo Menores esfuerzos Opción de trabajar con metales que se fracturan cuando son trabajados en frío
Clasificación de los procesos de conformado
PROCESO DE CIZALLADO El proceso de cizallado es una operación de corte de láminas que consiste en disminuir la lámina a un menor tamaño. Para hacerlo el metal es sometido a dos bordes cortantes.
Donde V es la velocidad y F es la fuerza de la cuchilla
Ejemplo de Cizallado
PROCESO DE TROQUELADO El proceso de troquelado es una operación en la cual se cortan láminas sometiéndolas a esfuerzos cortantes, desarrollados entre un punzón y una matriz, se diferencia del cizallado ya que este último solo disminuye el tamaño de lámina sin darle forma alguna. El producto terminado del troquelado puede ser la lámina perforada o las piezas recortadas.
Los bordes de herramientas desafilados contribuyen también a la formación de rebabas, que disminuye si se aumenta la velocidad del punzón.
Partes de una troqueladora
Cálculo de la fuerza de troquelado ejercida por el punzón
La fuerza máxima del punzón, FT, se puede estimar con la ecuación:
donde, t: es el espesor de la lámina l : es la longitud total que se recorta (el
perímetro del orificio)
Sult: es la resistencia última a la tensión del material, y k: es
un factor para aumentar la fuerza teórica requerida debida al empaquetamiento de la lámina recortada, dentro de la matriz. El valor de k suele estar alrededor de 1.5. Ejemplo de troquelado
PROCESO DE DOBLADO El doblado de metales es la deformación de láminas alrededor de un determinado ángulo. Los ángulos pueden ser clasificados como abiertos (si son mayores a 90 grados), cerrados (menores a 90°) o rectos. Durante la operación, las fibras externas del material están en tensión, mientras que las interiores están en compresión. El doblado no produce cambios significativos en el espesor de la lámina metálica.
Tipos de doblado
Doblado entre formas
En este tipo de doblado, la lámina metálica es deformada entre un punzón en forma de V u otra forma y un dado. Se pueden doblar con este punzón desde ángulos muy obtusos hasta ángulos muy agudos. Esta operación se utiliza generalmente para operaciones de bajo volumen de producción.
Doblado deslizante
En el doblado deslizante, una placa presiona la lámina metálica a la matriz o dado mientras el punzón le ejerce una fuerza que la dobla alrededor del borde del dado.
Este tipo de doblado está limitado para ángulos de 90°.
Cálculo de la fuerza para doblado de láminas
La fuerza de doblado es función de la resistencia del material, la longitud L de la lámina, el espesor T de la lámina, y el tamaño W de la abertura del dado. Para un dado en V, se suele aproximar la fuerza máxima de doblado, FD, con la siguiente ecuación:
Ejemplo de doblado
PROCESO DE EMBUTIDO El proceso de embutido consiste en colocar la lámina de metal sobre un dado y luego presionándolo hacia la cavidad con ayuda de un punzón que tiene la forma en la cual quedará formada la lámina.
El número de etapas de embutición depende de la relación que exista entre la magnitud del disco y de las dimensiones de la pieza embutida, de la facilidad de embutición, del
material y del espesor de la chapa. Es decir, cuanto más complicadas las formas y más profundidad sea necesaria, tanto más etapas serán incluidas en dicho proceso. Ejemplo de embutido
PROCESO DE LAMINADO El laminado es un proceso en el que se reduce el espesor de una pieza larga a través de fuerzas de compresión 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 embutición. Proceso de laminado del Acero
Ejemplo de laminado
PROCESO DE FORJADO El proceso de forjado fue el primero de los procesos del tipo de compresión indirecta y es probablemente el método más antiguo de formado de metales. Involucra la aplicación de esfuerzos de compresión 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.
La mayoría de operaciones de forjado se realiza en caliente, dada la deformación demandada en el proceso y la necesidad de reducir la resistencia e incrementar la ductilidad del metal. Sin embargo este proceso se puede realizar en frío, la ventaja es la mayor resistencia del componente, que resulta del endurecimiento por deformación. Ejemplo de forjado
PROCESO DE EXTRUSIÓN La extrusión es un proceso por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal. Ejemplos de este proceso son secciones huecas, como tubos.
Existe el proceso de extrusión directa, extrusión indirecta, y para ambos casos la extrusión en caliente para metales (a alta temperatura).
Tipos de extrusión
Extrusión directa
En la extrusión directa, se deposita en un recipiente un lingote en bruto llamado tocho, que será comprimido por un pistón. Al ser comprimido, el material se forzará a fluir por el otro extremo adoptando la forma que tenga la geometría del dado.
Extrusión indirecta
La extrusión indirecta o inversa consiste en un dado impresor que está montado directamente sobre el émbolo. La presión ejercida por el émbolo se aplica en sentido contrario al flujo del material. El tocho se coloca en el fondo del dado contenedor.
http://ingenierosindustriales.jimdo.com/herramientas-para-el-ingenieroindustrial/procesos-industriales/procesos-de-conformado/
