"AÑO DE LA INVERSIÓN PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENT ALIMENTARIA" ARIA"
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE METALURGIA
TEMA: Trabajo en caliente
CURSO: METALURGIA FÍSICA FÍSICA II DOCENTE: Ing. Manuel HUAMÁN DE LA CRUZ
PRESENTADO POR: BULLON ARIAS, Miguel CACHUAS CÓRDOVA, Willian CARHUAPOMA CAJAHUAMAN, Jhon CASAS RIVERA, Elmer HIDALGO SOLIS, Anderson MARTINEZ SIFUENTES, Edison PALACIOS COTRINA, Silvert PALACIOS ROJAS, Patricia RAMOS ANQUIPA, Roger
SEMESTRE: Noveno PASCO – PERU - 2013 METALURGIA FISICA FISICA II 1
A DIOS y nuestros Padres que nos brindan su cariño, su respaldo y sacrificio para nuestra Formación Profesional
METALURGIA FISICA FISICA II 2
OBJETIVO:
Conocer los distintos tipos de mecanismo para trabajos en frio y caliente.
Realizar
estos
tipos
de
mecanismos
con
el
proceso
de
manufactura.
Diferenciar las principales características de un trabajo en caliente con un trabajo en frio.
INTRODUCCIÓN: 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
plástica
casi
la
obtención
ilimitada,
que
de
además
una
es
deformación
adecuada
para
moldear partes grandes porque el metal tiene una baja resistencia de cedencia y una alta ductilidad. Los beneficios obtenidos con el trabajo en caliente son: mayores modificaciones a la forma de la pieza de trabajo, menores fuerzas y esfuerzos requeridos para deformar el material, opción de trabajar con metales que se fracturan cuando
son
trabajados
generalmente
en
isotrópicas
endurecimientos
de
frío, y,
partes
propiedades
finalmente,
debidas
a
de no
los
fuerza ocurren
procesos
de
trabajo. Sin
embargo
el
acabado
superficial
y
las
tolerancias
suelen ser más bajas en comparación con el trabajo en frío,
las
partes
trabajadas 3
tienen
un
comportamiento
METALURGIA FISICA II
anisotrópico. Así mismo, es más difícil de registrar el control de exactitud dimensional debido a la combinación de deformación elástica y contracción térmica del metal, por lo cual en el diseño de la pieza es necesario tener en cuenta una dimensión mayor al iniciar cualquier operación. En la práctica, el trabajo en caliente se realiza desde temperaturas un poco mayores a 0.5 Tm (la mitad de la temperatura de fusión). El proceso de deformación genera por sí mismo calor que incrementa las temperaturas de trabajo en sectores localizados de las partes, lo que puede causar la fusión indeseable de dichas regiones.
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METALURGIA FISICA II
TRABAJO EN CALIENTE Por trabajo (o labrado) en caliente se entienden aquellos procesos como laminado o rolado en caliente, forja, extrusión en caliente y prensado en caliente, en los cuales el metal se caldea en el grado suficiente para que alcance una condición plástica y fácil de trabajar. El laminado en caliente se usa por lo general para obtener una barra de material con forma y dimensiones particulares. El extrusionado es el proceso por el cual se aplica una gran presión un lingote metálico caliente, haciendo que fluya en estado plástico a través de un orificio restringido. El forjado o forja es el trabajo en caliente de metales mediante martinetes, prensas o maquinas de forja. En común con otros procesos de labrado en caliente, la forja produce una estructura de grano refinado que da por resultado una mayo resistencia
y
ductilidad.
Las
piezas
forjadas
tienen
mayor
resistencia por el mismo peso.
5
METALURGIA FISICA II
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. Los beneficios obtenidos con el trabajo en caliente son: mayores modificaciones a la forma de la pieza de trabajo, menores
fuerzas
material, cuando
opción
son
y de
esfuerzos trabajar
trabajados
generalmente
en
isotrópicas
requeridos con
metales
frío, y,
para que
propiedades
finalmente,
deformar se
el
fracturan de
no
fuerza ocurren
endurecimientos de partes debidas a los procesos de trabajo.
MATERIALES PARA FUNDICIÓN: HIERRO COLADO GRIS: de todos los matrices para fundición, el
hierro gris es el que más comúnmente se usa debido a su costo relativamente bajo, la facilidad de ser fundido o colación en grandes cantidades y a su fácil maquinado. Las principales objeciones
son:
su
fragilidad
y
su
baja
resistencia
a
la
tensión. Este material so se suelda con facilidad debido a que puede agrietarse.
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METALURGIA FISICA II
HIERRO
COLADO
BLANCO: si
todo
el
carbono
en
un
hierro
de
fundición está en forma de cementita y perlita sin que haya grafito, la estructura resultante se conoce como hierro colado blanco.
Se
puede
producir
en
dos
variedades
y
uno
u
otro
método dan por resultado un metal con grandes cantidades de cementita..
HIERRO COLADO MALEABLE: si el hierro fundido blanco se somete a
un
proceso
de
recocido,
el
producto
se
le
llama
hierro
colado maleable. Un hierro maleable de buena clase puede tener una
resistencia
a
la
tensión
mayor
que
350
Mpa,
con
una
elongación de hasta el 18%. Debido al tiempo que se requiere para el recocido.
HIERRO
COLADO
DÚCTIL
O
NODULAR: se
combinan las propiedades
dúctiles del hierro maleable y la facilidad de fundición y maquinado
del
gris,
y
que
al
mismo
tiempo
poseyera
estas
propiedades después del colado. El hierro colado dúctil es esencialmente el mismo hierro maleable, sin embargo, el hierro dúctil
se
obtiene
agregando
magnesio
al
metal
fundido.El
hierro dúctil tiene un alto módulo de elasticidad (de 172 Gpa).
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METALURGIA FISICA II
El hierro nodular posee una resistencia a la compresión que es mayor que la resistencia a la tensión, aunque la diferencia no es tan grande. Su intervalo de aplicaciones resulta utilizable en piezas de fundición que requieran resistencia a cargas de choque o impacto. HIERROS
COLADOS
DE
ALEACIÓN: el
níquel,
el
cromo
y
el
molibdeno son los elementos de aleación más utilizados con el hierro
fundido.
El
níquel
aumenta
la
resistencia
y
la
densidad, mejora la resistencia al desgaste. Cuando se agrega cromo y níquel, la dureza y la resistencia mejoran sin que haya reducción en la maquinabilidad. El molibdeno aumenta la rigidez,
la
dureza
y
la
resistencia
a
la
tensión
y
al
impacto.
ACEROS PARA FUNDICIÓN: la ventaja del proceso de colado es que
piezas con formas complejas se pueden fabricar a un costo menor que por otros medios. Los mismos elementos de aleación que se utilizan en aceros para forja se emplean con los aceros para
fundición,
a
fin
propiedades
mecánicas.
pueden
tratadas
ser
de Las
mejorar piezas
térmicamente
8
la de a
resistencia acero
fin
de
fundido
y
otras
también
modificar
las
METALURGIA FISICA II
propiedades mecánicas y, a diferencia de los hierros fundidos, pueden ser soldadas.
CARACTERISTICAS DEL TRABAJO EN CALIENTE VENTAJAS Y DESVENTAJAS El término acabado en caliente:
Se
refiere
a
barras
de
acero,
placas
o
formas
estructurales que se usan en estado "laminado" en el que se obtienen de las operaciones de trabajo en caliente
Se hacen algunos desescamados pero por lo demás el acero está
listo
ferrocarril,
para y
usarse otras
en
puentes,
aplicaciones
barcos, en
carros
donde
no
de se
requieren tolerancias cerradas.
El material tiene buena soldabilidad y maquinabilidad, dado que el contenido de carbono es menor del 0.25%.
9
METALURGIA FISICA II
PROCEDIMIENTO
El
acero
permanece
en
las
lingoteras
hasta
que
su
solidificación es casi completa, que es cuando los moldes son removidos.
Mientras permanece caliente, los lingotes se colocan en hornos de gas llamados fosos de recalentamiento, en donde permanecen
hasta
alcanzar
una
temperatura
de
trabajo
uniforme de alrededor de 1200 °C en todos ellos.
Los lingotes entonces se llevan al tren de laminación en donde debido a la gran variedad de formas terminadas por hacer, son primero laminadas en formas intermedias como lupias, tochos o planchas.
En el no ocurre el endurecimiento por deformación con el trabajo en caliente por lo tanto la calidad de deformación plástica trabajo
se en
le
puede
caliente
dar es
al
metal
recomendado
en
casi
para
el
ilimitada,
el
conformado
de
piezas grandes puesto que el metal tiene bajo esfuerzo de fluencia y se le deforma fácilmente, de hecho se requiere energía
para
caliente.
Por
artículos
de
deformar eso
la
metal
al
metal
primera suele
cuando
etapa
ser
en
se
le
trabaja
en
la
fabricación
de
trabajado
en
caliente.
Los pasos o etapas iniciales..
10
METALURGIA FISICA II
DIFERENCIAS TRABAJO ENTRE FRIO Y CALIENTE:
El trabajo en caliente realizado sobre metal en estado platico,
refina
la
estructura
del
grano,
mientras
el
trabajo en frio distorsiona el grano, y reduce un poco su tamaño,
el
trabajo
maquinabilidad
en
exactitud
frio
mejora
dimensional
su y
resistencia, terminado
de
superficie del metal.
Debido a que la oxidación es menor para trabajo en frio laminas más delgadas y hojalatas pueden maquinarse mejor que por trabajo en caliente.
MAQUINA TROQUELADORA Esta es una herramienta utilizada para cambiar la forma de materiales solidos y para el estampado de metales en frio. En el estampado se utilizan los troqueles en pares. El troquel más pequeño, o cuño, encaja dentro de un troquel mayor, o matriz. El metal al que va a darse forma, que suele ser una lámina o
una pieza
en bruto
recortada, se coloca
sobre la
matriz en la bancada de la prensa. El cuño se monta en el pistón
de
la
prensa
y
se
hace
bajar
mediante
presión
hidráulica o mecánica.
11
METALURGIA FISICA II
En
las
distintas
operaciones
se
emplean
troqueles
de
diferentes formas. Los más sencillos son los troqueles de perforación, utilizados para hacer agujeros en la pieza.
Los troqueles determinada
de en
corte se una
utilizan
lámina
de
para
estampar
metal
para
una
forma
operaciones
posteriores. Los troqueles de rebordeado forman un reborde curvo en piezas huecas.
Un
tipo
especial
de
troquel
de
rebordeado,
llamado troquel de costura con alambre, enrolla firmemente los bordes
externos
del
metal
alrededor
de
un
alambre
que
se
inserta para dar resistencia a la pieza. Los troqueles combinados están diseñados para realizar varias de
las
operaciones
descritas
en
un
único
recorrido
de
la
prensa; los troqueles progresivos permiten realizar diversas operaciones sucesivas de modelado con el mismo troquel.
12
METALURGIA FISICA II
TRABAJO DEL METAL EN CALIENTE Un lingote de acero tiene un uso muy reducido hasta que le es
dada
una
manufactura.
forma
tal
Si
lingote
el
que
pueda es
usarse
admitido
en en
un
proceso
frio
se
de
vuelve
bastante difícil, si no imposible, convertir el material por medios mecánicos en una forma estructural, acero en barra o lámina. Sin embargo, si el lingote se trabaja en caliente, puede
martillarse,
prensarse,
rolarse
o
extruirse
en
otras
formas.
El primer método en caliente fue “La Forja”. Como se muestra
en esta imagen.
13
METALURGIA FISICA II
DEFORMACIÓN PLÁSTICA. Hay dos tipos de trabajo mecánico en los cuales los materiales pueden
sufrir
deformación
plástica
y
así
poder
cambiar
de
forma.
Trabajos en caliente.
Trabajos en frio.
Cuando un material se trabaja en caliente las fuerzas para deformarlo son menores y las propiedades mecánicas cambian muy poco, no así cuando se trabaja en frio que las fuerzas deben de ser mayores pero el esfuerzo se incrementa permanentemente. La temperatura de re cristalización de un material determina si el trabajo en caliente o en frio se cumple o no. El trabajo en caliente toma lugar por encima de la re cristalización o rango de endurecimiento por trabajo. El trabajo en frio se debe
de
hacer
cristalización,
por
debajo
frecuentemente
de
la
temperatura
es
realizado
a
de
re
temperatura
ambiente. Para el ACERO la re cristalización permanece alrededor de los 500 a 700 C. Sin embargo algunos metales como son: plomo y estaño tienen bajo rango recristalino y se pueden trabajar en caliente a temperatura
ambiente
pero
algunos
metales
comerciales
requieren de algún calentamiento. En trabajo caliente el metal está en estado plástico y se forma
rápidamente
por
presión,
este
trabajo
tiene
las
siguientes ventajas.
La porosidad es considerablemente eliminada, los lingotes tienen
muchas
sopladuras
las
cuales
son
prensadas
eliminadas por la alta presión de trabajo.
14
METALURGIA FISICA II
y
Las
impurezas
son
destrozadas
y
se
distribuyen
en
el
metal
CARENCIA DE ENDURECIMIENTO Durante la deformación por trabajo en caliente no hay endurecimiento; en consecuencia, prácticamente es ilimitada la deformación plástica; una placa muy gruesa puede ser reducida a una hoja delgada en una serie continua de operaciones. Los primeros pasos en el proceso se realizan a temperaturas muy por
encima
de
la
temperatura
de
recristalizacion,
para
aprovechar la menor resistencia del metal. El último paso se efectúa
justo
por
encima
de
la
temperatura
de
recristalizacion, con una deformación porcentual grande, a fin de producir el tamaño de grano más fino posible.
El trabajo en caliente es adecuado para el conformado de piezas grandes, ya que a temperaturas elevadas el metal tiene un
límite
elástico
y
alta
ductilidad.
Además,
a
las
temperaturas del trabajo en caliente los metales HC como el magnesio tiene un mayor número de sistemas de deslizamiento activos; su más alta ductilidad permite una mayor deformación que la posible mediante el trabajo en frío. Dado que ocurre la recristalizacion de manera simultánea con el trabajo en caliente, es factible obtener estas elevadas
15
METALURGIA FISICA II
deformaciones y no es necesario un tratamiento de recocido por separado.
ELIMINACION DE LAS IMPERFECCIONES Algunas eliminar, gaseosos caliente, cerrarse
o
imperfecciones se
pueden
pueden
cerrase
el el
será
metal
minimizar y
agolpamiento poro,
del
sus
soldarse interno
eliminado
original
se
efectos.
Los
durante de
por
el
pueden poros
trabajo
en
átomos,
formado
al
difusión
durante
el
proceso de conformado y de enfriamiento. Las diferencias de composición en el metal también pueden reducirse, ya que el trabajo en caliente acerca la superficie hacia el centro de la placa, reduciendo así las distancias de difusión.
16
METALURGIA FISICA II
COMPORTAMINETO ANISOTRÓPICO Las propiedades finales de piezas trabajadas en caliente no son isotrópicas. Los rodillos o dados de conformado, que normalmente están en una temperatura inferior a la del metal, enfrían su superficie más rápidamente que el centro de la pieza. Entonces, la superficie tendrá un tamaño de grano más fino
que
fibrosa
en al
el
centro.
alargarse
Además,
las
se
produce
inclusiones
y
las
una
estructura
partículas
de
segunda fase en dirección del trabajo.
ACABADO SUPERFICIAL Y PRESICIÓN DIMENSIONAL El acabado superficial por lo general es pobre junto al obtenido
mediante
el
trabajo
en
frío,
el
oxígeno
puede
reaccionar con el metal de la superficie, formando óxidos que durante el conformado serán introducidos durante el conformado serán
introducidos
dentro
de
la
superficie.
En
algunos
metales, con el tungsteno y el berilio, el trabajo en caliente deberá efectuarse en atmosferas protectoras. La precisión dimensional también es difícil de controlar durante el trabajo en caliente. Debe tomarse en consideración una mayor deformación elástica, ya que a las temperaturas de trabajo en caliente el módulo de elasticidad es bajo y además, se
contrae
al
enfriarse.
La
combinación
de
la
deformación
elástica y la contracción térmica requiere que la pieza se fabrique sobredimensionada durante la deformación; los dados 17
METALURGIA FISICA II
de conformación deben diseñarse cuidadosamente y es necesario un
control
preciso
de
la
temperatura
si
se
han
de
lograr
dimensiones exactas
¿QUE ES DEFORMACIÓN? Es el cambio del tamaño o forma de un cuerpo debido a los esfuerzos
producidos
por
una
o
más
fuerzas
aplicadas
(o
también por la ocurrencia de la dilatación térmica). Independientemente de la forma en que se aplica la fuerza, el comportamiento mecánico del material se describe mediante tres tipos de deformaciones: tracción, compresión y corte.
Por más compleja que sea la solicitación de un material: •
El
estado
describe
de
tensiones
mediante
tres
de
un
tipos
elemento de
de
esfuerzos:
volumen
se
tracción,
compresión y corte. •
El estado de deformaciones de un elemento de volumen se describe mediante tres tipos de deformaciones: tracción, compresión y corte.
Hasta aquí sólo se tuvo en cuenta la FORMA en que se aplica una carga sobre un cuerpo sólido y la respuesta del mismo en cuanto a las deformaciones.
18
METALURGIA FISICA II
Si
se
tiene
material
en
(que
el NIVEL
cuenta
admita
deformación)
de
cargas
responderá
aplicadas, mediante
un dos
tipos de deformaciones:
Elástica
Plástica
DEFORMACIÓN ELÁSTICA (REVERSIBLE) Es aquella en la que el cuerpo recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En
este
tipo
de
deformación
el
sólido
varía
su
estado
tensional y aumenta su energía interna en forma de energía
potencial elástica .
POTENCIAL ELÁSTICA .
DEFORMACIÓN PLÁSTICA (IRREVERSIBLE) Es aquella en la que el cuerpo no recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación. En los materiales metálicos, la deformación plástica ocurre mediante
la
formación
y
movimiento
de
dislocaciones.
Un
mecanismo de deformación secundario es el maclado (formación de maclas).
19
METALURGIA FISICA II
Estos
mecanismos
de
deformación
plástica
(maclas
y
dislocaciones) se activan cuando la tensión aplicada superan a la tensión de fluencia del material. Es decir, en un ensayo de tracción,
a
deformación plástica
la
tensión
elástica
(la
tensión
y
de
fluencia
comienza deja
de
finaliza
la
zona
ser
de
la
zona
deformación
proporcional
a
deformación).
20
de
METALURGIA FISICA II
la
CONCLUSIÓN:
El trabajo en caliente es usado muy ampliamente porque es posible realizar cambios en forma rápida y barata. El laminado en frio se lleva a cabo por razones especiales, tales como la producción de buenas superficies de acabado o propiedades mecanismo especiales se lamina mas metal que en total tratado por todos los otros procesos.
En el trabajo en caliente la energía necesaria para la deformación es mas pequeña que en el trabajo en frio.
El
trabajo
en
caliente
se
realiza
en
normalmente
condiciones de limites elástico.
21
METALURGIA FISICA II
en
BIBLIOGRAFÍA REFERENCIA TEXTUAL
Anderson,
J.C.
y
otros,
“Ciencia
de
los
Materiales”,
Limusa Editores, México, 1998.
ASKELAND,
Donal
R.,
“Ciencia
e
Ingeniería
de
los
Materiales”, Thomson Editores. México, 1998.
Budinsky, K. y otro, “Engineering Materials”, Prentice
Flim,
R.A,
y
otro,
“Materiales
de
Ingeniería
y
sus
Aplicaciones”, Mc Graw -Hill, México, 1979.
REFERENCIA DE SITIOS WEBS
http://www.comtf.es/colegio.
http://www.monografias.com/.shtml
http://www.monografias.com.
http://www.wikipedia.org/wiki/
22
METALURGIA FISICA II
ÍNDICE Pág. DEDICATORIA
02
INTRODUCCIÓN
03
CAPÍTULO I
05
1. DEONTOLOGÍA: CONCEPTO 1.1. DEONTOLOGÍA
05
1.2. OBJETIVO
06
1.3. PRINCIPIOS DE LA DEONTOLOGÍA
08
CAPÍTULO II
10
2. CÓDIGOS DEONTOLÓGICOS: CONCEPTO 2.1. CÓDIGOS DEONTOLÓGICOS
10
2.2. DEONTOLOGÍA APLICADA
12
2.3. DEONTOLOGÍA PROFESIONAL
13
2.4. OBJETIVO: DEONTOLOGÍA PROFESIONAL
15
2.5.
DIFERENCIA
ENTRE
DEONTOLOGÍA
Y
ÉTICA
PROFESIONAL 2.6.
SEMEJANZAS
16 ENTRE
PROFESIONAL
DEONTOLOGÍA
Y
ÉTICA 16
2.7. DEONTOLOGÍA JURÍDICA
19
CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA REFERENCIA TEXTUAL REFERENCIAS DE SITIOS WEBS
23
METALURGIA FISICA II
