Informe Deformacion en Frio Ciencias de los materiales II

DEFORMACION EN FRIO – CIENCIA DE LOS MA MATERIALES TERIALES II

18 de abril de 2016

I.- INTRODUCION Las Las prop propie ieda dade des s y cara caract cter erís ísti tica cas s de los los meta metale les s dete determ rmin inan an la func funció ión n que que desempe desempeñara ñaran. n. Estas Estas propied propiedade ades s y caracte característ rísticas icas pueden pueden alterars alterarse e mediante mediante la aplicación de diferentes procesos como. Uno de estos procesos es la deformación en frio. La defo deforrmaci mación ón en frio frio es un proc proces eso o que que apar aparte te de caus causar ar camb cambio ios s en sus sus propiedades y características también causa cambios en la forma de las piezas, con la pecu peculi liar arid idad ad que que se real realiz iza a a una una temp temper erat atur ura a men menor a la temp temper erat atur ura a de recristalización. Este proceso tiene mucha aplicación en la producción de piezas en serie debido al acabado superficial y a las tolerancias que estas alcanzan. En el presente informe se abordara el tema de la deformación en frio y los ensayos que se realizan a las piezas deformadas para determinar la variación de sus propiedades y características y la relación que eisten entre estas.

II.- OBJETIVOS 1

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!. "plicar y verificar verificar los conocimient conocimientos os obtenidos obtenidos en los cursos cursos #iencias #iencias de los $ateriales $ateriales % y #iencias de los $ateriales %%. &. 'eter 'etermin minar ar la varia variaci ción ón de las propie propiedad dades es y carac caracter teríst ística icas s de las las prob probeta etas s y su relación entre estas. (. )bser )bserva varr cómo cómo varí varían an las las prop propied iedad ades es mec*ni mec*nicas cas +durez +dureza, a, resis resisten tenci cia, a, tamañ tamaño o de rano, frailidad, ductilidad, etc.- del metal lueo de someterlo a un trabao en frío o deformación pl*stica. /. #onoce #onocerr los mecanism mecanismos os de deforma deformacio ciones, nes, las transform transformaci aciones ones que ocurren ocurren en las estructuras cristalinas en el metal lueo del trabao en frío. 0. 1ealiza 1ealizarr los respect respectivos ivos ensayos ensayos de dureza y metalorafí metalorafía a a los material materiales es escoidos escoidos +#u- para el trabao en frío a distintos valores de deformación lonitudinal.

III. FUNDAMENTO TEÓRICO GENERALIDADES: La deformación de los metales mediante el cual se altera la forma inicial de estos mediante procesos que alteran sus propiedades para conformar piezas que tendr*n la

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forma y las propiedades adecuadas para cumplir con determinada función. Esta deformación se refiere a la deformación pl*stica de los metales. 'ependiendo de los efectos que cause la temperatura sure la siuiente clasificación2

a) Deformac!" e" ca#e"$e: La deformación se realiza a una temperatura por encima de la temperatura de recristalización, es decir, creación de nuevos ranos libre de tensiones internas a partir de los ranos deformados.

%) Deformac!" e" $%o: La deformación se realiza a una temperatura por debao de la temperatura de recristalización, pero cercana a esta.

c) Deformac!" e" fro: La deformación se realiza por debao de la temperatura de recristalización. Los conceptos de alta o baa temperatura son relativos puesto que son fiados por la temperatura de recristalización del metal.

DEFORMACIÓN EN FRIO Es un proceso de deformación permanente aplicada a piezas met*licas para cambiar su forma inicial y sus propiedades, que se realiza a temperaturas por debao de la temperatura de recristalización. Esta deformación es debida a la deformación individual de sus ranos que ocurre cuando es sometido a esfuerzos de compresión o tracción. La deformación de los ranos oriina un estado de acritud de la pieza. " nivel microscópico se percibe el incremento de la densidad de dislocaciones, es decir se crean nuevas dislocaciones en el interior de la estructura del metal. Este incremento de dislocaciones hace que sea m*s difícil la propaación de estas a través de las dislocaciones ya eistentes en el material, que a nivel macroscópico se traduce como el

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aumento de la frailidad, de la dureza y de la resistencia mec*nica, y la disminución de la ductilidad. 3odas estas propiedades est*n interrelacionadas entre sí. 4ara comprobar estos cambios se recurre a ensayos tracción, de dureza, metalor*ficos, etc. •

E"&a'o& (e Tracc!": Es el esfuerzo interno al que est* sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que act5an en sentido opuesto, y tienden a someterlo. 6ean estos los valores del ensayo de tracción para una pieza sin deformar +línea ris- y los valores lueo de la deformación +línea azul-2

'onde

4ara

un

mismo

valor

de

deformación el esfuerzo ser* mayor en la línea azul.

•

E"&a'o& (e Dre*a: Es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, deformaciones permanentes, etc.

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El ensayo 1oc78ell2 El durómetro 1oc78ell utiliza como penetrador un cono de diamante o una bola de acero, y mide la dureza por la profundidad de penetración. Es el m*s etendido debido a que se puede aplicar a todos los materiales y porque la dureza se obtiene por medición directa.

6ean estos los resultados de la dureza 1oc78ell2

4robeta

sin

deformar.

•

4robeta

'ureza en la probeta

deformada.

deformada es mayor.

E+ame" Me$a#o,rfco: 'eterminan las características micro estructurales de un metal relacion*ndolas con sus propiedades física, químicas y mec*nicas. 4ara realizar este ensayo es necesario preparar muestras representativas, es decir que no presenten alteraciones.

Estas ser*n las vistas en el microscopio metalor*fico2

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La cantidad de rano en la dirección vertical se incrementa.

4robeta sin deformar

4robeta deformada

IV.- MATERIALES  E/UI0OS UTILI1ADOS

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Probetas de obre

Li!as de di"ersas #edidas

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E$%i&o &ara reali'ar desbastado de #aterial al a(%a)

*ido +,trio

-+ #iroso&io #etalo(r./o

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M.$%i+a de #edii+ de M.$%i+a &%lidora 4 d%re'a #ara ILSON &ol"o V.- 0ROCEDIMIENTOS INSTR-MENTS DI3ISION abrasi"o 5al#i+a7 El procedimiento consta de tres partes definidas2 !. 'eformación de las probetas. &. Ensayo de dureza. (. Eamen metalor*fico.

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2. Deformac!" (e 3ro%e$a& a.

%nicialmente se tienen siete probetas de cobre sin deformar enumeradas del cero al seis. " cada una de ellas se le tomar* las medidas de su di*metro y de su altura.

" cada una de ellas se les deformara aplicando presiones crecientes de la siuiente forma

b.

6e volver* a tomar las medidas a todas las probetas ya deformadas.

4. E"&a'o (e (re*a a.

b.

#ada probeta deformada ser* cortada de la siuiente forma2

Este corte se realizar* inmovilizando la probeta en el torno de banco y cortar

los

flancos

con

la

sierra.

Las dos caras paralelas eneradas por el corte deber*n limarse para que quede una superficie m*s plana.

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c.

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3odas las superficies plana de las probetas se liaran para proceder a continuación con los ensayos de dureza 1oc78ell.

d.

El ensayo de dureza se realizara en los siuientes puntos2

9ale aclarar que se deara una cara intacta pues a esta se le realizara el eamen metalor*fico. e.

#on los datos obtenidos se trazara una r*fica dureza versus deformación.

5. E+ame" me$a#o,rfco: a.

La cara que no fue sometida al ensayo de dureza ser* preparada para realizar su eamen metalor*fico, Es decir, se liara, se pulir*, se le realizara el ataque químico y finalmente se llevara al microscopio.

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b.

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:a en el microscopio metalor*fico se observara la microestructura de cada probeta y se tomara una fotorafía a la vista obtenida.

c.

" las fotorafías tomadas se les realizara la determinación de las densidades lineales tanto en la dirección de la deformación como en la dirección normal a esta. #on los datos obtenidos se hallara la densidad promedio para cada probeta.

d.

;inalmente se compara y analizara los datos obtenido y se determinara la relación que eiste entre ellas.

VI.- CALCULOS  RESULTADOS 1esultados de las mediciones de las probetas2

Da$o& (e #a Deformac!".

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4robeta

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Ca(ro 2.- 'eformación de probetas.

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Ca(ro 4.- Ensayo de dureza.

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VII.- CUESTIONARIO 2.- 6E" 78 &e (fere"ca" #o& cam%o& 7e ocrre" e" " ma$era# me$#co (ra"$e #a (eformac!" 3#&$ca e" fro (e #o& ocrr(o& e" "a (eformac!" 3#&$ca e" ca#e"$e9 La deformación para que sea en frio o en caliente va a depender de la temperatura a la que se realiza la deformación pl*stica, si esta se da por debao de la temperatura de recristalización o por encima de ella. La temperatura de recristalización no est* definida y depende de la temperatura de fusión de cada metal.

4.- 6/8 3orce"$ae (e #a e"er,;a 7e &e ,a&$a e" " 3roce&o (e (eformac!" 3#&$ca e" fr;o &e (e&3re"(e e" forma (e e"er,;a ca#or;fca9 En un proceso de deformación en frio tan solo es !>< de la enería aplicada por la fuerza eterna. Eso quiere decir que el restante A>< de la enería se desprende en forma de enería calorífica y el resto es usado para vencer la fricción que se produce dentro del material.

5.- 6E" 78 &e (fere"ca" e# meca"&mo (e (eformac!" 3#&$ca 3or (e&#*ame"$o ' e# meca"&mo (e (eformac!" 3#&$ca 3or mac#ae9 En la deformación por deslizamiento, hay un movimiento de *tomos respecto a un plano de deslizamiento. Este plano debe estar alineado con la estructura reticular. En la deformación pl*stica por maclae, los *tomos en un lado de un plano, denominado plano de maclae, forman una imaen simétrica respecto a los *tomos al otro lado del plano. 6i la velocidad de deformación es alta, los metales se deforman m*s por maclae que por deslizamiento. 18


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<.- De&cr%r e# com3or$ame"$o (e #a (re*a e" f"c!" (e# 3orce"$ae (e (eformac!" 3#&$ca e" fr;o. E&7ema$*ar e# ca&o (e# co%re. r*fica de < deformación vs dureza en los puntos ", D, #

=.- U"a 3ro%e$a c#;"(rca (e co%re >a &fr(o "a (eformac!" e" fr;o 3or a3#a&$ame"$o. La (eformac!" &fr(a >a &(o (e 5?@ e" #o",$(. S & ra(o (e&38& (e #a (eformac!" e" fr;o e& (e 42< mm 6C# era & ra(o a"$e& (e #a (eformac!"9

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?.- E+3#7e %reeme"$e 3or 7e #o& me$a#e& C e+a,o"a# com3ac$o) &o" $;3came"$e m& fr,#e& 7e #o& me$a#e& FCC C%o ce"$ra(o e" #a& cara&) ' BCC C%o ce"$ra(o e" e# cer3o). Los metales con estructuras cristalinas ;## y D## tienen varios sistemas de deslizamientos +por lo menos !&-, estos metales son bastante d5ctiles debido a la etensa deformación pl*stica que pueden seuir en los sistemas. 4or lo contrario, los metales C# disponen de menor n5mero de sistemas de deslizamiento por lo que son fr*iles.

.- 6C!mo cam%a #a re&&$(a( e#8c$rca (e " me$a# ca"(o &e (eforma e" fr;o9 La resistividad aumenta en cierta dirección por que los ranos tienen un patrón de alineación debido a la deformación, es por ello que si se trata de medir la resistividad eléctrica desde distintas direcciones obtendremos valores diferentes.

.- 6A 7e &e (e"om"a acr$(9 Es el incremento de la dureza anada por el proceso de deformación pl*stica.

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VIII.- CONCLUSIONES •

La dureza tiende a incrementarse conforme aumenta la deformación debido al incremento de las dislocaciones, lleando un momento en las que estas ya no pueden difundirse por el material.

•

•

El incremento de la dureza influye en otras propiedades y características 1esistencia mec*nica2 aumenta con el incremento la dureza. o ;railidad2 'isminuye con el aumento de la dureza. o 'uctilidad2 'isminuye con el aumento de la dureza. o "l deformarse la probeta observamos que los ranos se deforman en dirección del esfuerzo aplicado, enerando un incremento del di*metro aparente en dirección perpendicular.

•

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•

•

6e ha observado que los ranos alaran su dimensión en la dirección transversal. Esto hace que se produzcan lieras variaciones en la superficie media de rano que pr*cticamente se mantiene constante, claro esto si la deformación ha sido pequeña, pero si fue sometida a una deformación rande hay si se nota una variación en el tamaño de rano +alaramiento del rano-.

La deformación en frío es un tratamiento de deformación permanente que se realiza por debao de la temperatura de recristalización, consiuiendo aumentar la dureza y la resistencia a la tracción de la pieza y disminuyen su plasticidad y tenacidad. La deformación del material es debida a la deformación individual de sus ranos, cualquier esfuerzo que act5e sobre la pieza se transmite por su interior a través de dichos ranos. La densidad de dislocaciones aumenta con la deformación, hace que sea m*s difícil el movimiento de éstas a través de las dislocaciones ya eistentes y el material se endurece.

I.- RECOMENDACIONES

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•

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6e debería delear la responsabilidad de la toma de datos a un estudiante y que este pase a los rupos los datos y las fotorafías tomadas, de esta manera la información sería m*s ordenada y fidedina.

•

1ealizar una correcta preparación de la probeta para que se pueda realizar de manera adecuada el ensayo metalor*fico y los resultados sean correctos

•

6e debe preparar la superficie donde se realizar* la medición de dureza 1oc78ell.

•

•

Usar el *cido nítrico con cuidado. "l realizar la deformación de la probeta se le recomienda al estudiante que lo haa despacio y manteniendo las caras paralelas, para que al llevarla al durómetro esta no esté moviéndose, ya que al pasar esto la dureza medida no ser* la correcta.

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3ener mucho cuidado al realizar el corte lonitudinal con el serrucho ya que este tiende a balacearse y así el corte saldr* curvo. "l utilizar la lima observar con sumo cuidado el momento en la cual las caras ya est*n paralelas. "l trabaar en la pulidora coer bien la probeta par que no se te caia.

'urante el c*lculo del rado de distorsión trazar un nF de líneas adecuado que puedan servir de muestra para los c*lculos.

.- BIBLIOGRAFHA •

Gilliam ;. 6mith. H Fundamentos de ciencia e ingeniería de materialesI, Editorial $cra8JCill, !AAB. 22


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