CUESTIONARIO. 1.- ¿En qué consiste el mecanismo de endurecimiento por deformación? El mecanismo consiste en la formación y acumulación de dislocaciones en el grano atraves de deformar el material metálico.
2.- ¿Cuales son las variables significativas de este endurecimiento?
3.- ¿Qué diferencias hay entre laminación en caliente y en frio? R. El laminado en caliente elimina la mayoría de las dislocaciones dislocaciones por la temperatura de trabajo superior a la temperatura de re cristalización del material metálico y en cambio en el laminado en frio no sucede esto.
4.- Mencione cuales son los defectos de superficie más comunes. R: Superficie del cristal, defecto volumétrico, inclusiones, defectos de apilamiento y maclas,
5.- ¿Qué es una dislocación? disl ocación? R: Son defectos de la red cristalina de dimensión uno, es decir que afectan a una fila de puntos de la red.
6.- Explica el mecanismo de generación de dislocaciones. R: Cuando se aplica un esfuerzo mayor que la resistencia ala fluencia las dislocaciones comienzan a deslizarse (ley de Schmid) con el tiempo las dislocaciones que se mueven sobre su plano de deslizamiento encuentran obstáculos que fijan la línea de dislocación, pueden moverse tan lejos que provocan un bucle a este mecanismo se le llama fuente de Frank-Read.
7.- Mencione y explique ¿Qué tipo de dislocaciones existen? R: Dislocaciones de borde, línea, cuña o arista: Formada por un plano extra de átomos del cristal, en este tipo de dislocación el vector de Burgers es perpendicular al plano que contiene la dislocación y paralelo al plano de deslizamiento.
Dislocaciones helicoidales: Se le nombra así debido a la superficie espiral formada por los planos alrededor de la línea de dislocación.
8.- ¿Qué es una Macla? Es la agrupación simétrica de cristales idénticos, la simetría puede ser respecto del plano de mancla o por el giro de sus elementos alrededor del eje de la mancla en: 60, 90, 120 y 180 grados.
9.- Una placa de Cobre de 0.25 pulgadas de espesor, debe trabajarse en frío un 63%. Determine el espesor final de la placa. R: ef = e0 – [e0 * ( TF/100)] ef = 0,25 – [0,25 * ( 63/100)] = 0,0925
10.- Una placa de aluminio previamente trabajada en frío 20% tiene 2 pulgadas de espesor. Entonces, se trabaja la placa adicionalmente en frío hasta llegar a 1.3 pulgadas. Calcule el porcentaje total de trabajado en frío. R: TF = 20% = [(e0-2)/e0]*100 0,2e0 – e0 = -2 e0*(0,2 – 1) = -2 e0 = -2/-0,8 = 2,5 in TF = [(2,5 – 1,3)/100]*100 = 48%
OBJETIVOS:
Aprender a utilizar la máquina de laminado.
Reconocer lo que sucede a nivel estructural, con los metales y aleaciones, al deformarlos en frío.
Medir la dureza a distintos porcentajes de trabajado en frío y analizar las variaciones que se obtengan.
HIPÓTESIS: A pesar de que el cobre y el latón son metales relativamente blandos, estos se endurecerán a causa del deslizamiento de planos producido por el laminado que se le hará. Así mismo, será mayor la dureza del material conforme sea mayor el porcentaje de trabajado en frío (laminado) que se le aplique al material. Además, el latón presentará mayor dureza en cada porcentaje debido a que es una aleación.
1
CÁLCULOS Y RESULTADOS:
2
%TF
TF
e0 (cm)
Ef Teórico (cm)
Ef Exp. (cm)
TF Experimental
Dureza*
0
0,00
0,941
0,941
0,941
0,00
64,13
15
0,15
0,943
0,801
0,801
0,1505
105,09
30
0,30
0,941
0,658
0,658
0,3007
107,86
45
0,45
0,941
0,518
0,514
0,4537
109.26
60
0,60
0,940
0,376
0,350
0,628
110,75
75
0,65
0,942
0,235
0,232
0,7537
111,25
Tabla 1. Datos experimentales y teóricos para las muestras de cobre. %TF
TF
e0 (cm)
ef Teórico (cm)
ef Exp. (cm)
TF Experimental
Dureza*
0
0,00
0,945
0,945
0,945
0,00
95,00
15
0,15
0,942
0,800
0,67
0,2887
111.6
30
0,30
0,943
0,660
0,630
0,3319
111.9
45
0,45
0,945
0,519
0,519
0,4507
117.7
60
0,60
0,945
0,378
0,378
0,6000
116.2
Tabla 2. Datos experimentales y teóricos para las muestras de latón. *Los datos de dureza fueron medidos en escala Rockwell H con el Hardness Tester siguiente: Macromet 3, marca Buehler, No. de serie 510-DX-03592, No. modelo 18000-5002, identador 1/8 in.
Ejemplo de cálculos: Para el cálculo del espesor final teórico.
ef = e0 – [e0 * (
]
Utilizando como ejemplo la deformación del cobre a 15% ef = 0,943 – [0,943 * (
]
ef = 0,801cm Para el cálculo del Trabajado en Frío experimental (usando ef experimental)
TF=
TF=
= 0.1505
%TF= TF*100 = 15.05%
3
Gráfico 1. Dureza Rockwell H en función del %TF para el Cobre
HRH en función de %TF 140 120 100 H R H
80 60 40 20 0 0
10
20
30
40
50
60
70
%TF (experimental)
Gráfico 2. Dureza Rockwell H en función del %TF para el Latón
Análisis de Resultados.
El incremento de dureza se debe al aumento en el trabajo en frío en las piezas de cobre por una deformación plástica, que tiene el efecto de incrementar la densidad de dislocaciones del material. Cuando el material se satura con nuevas dislocaciones estas tratan de acomodarse curvándose en el centro. Según nuestra hipótesis, la dureza aumentaría al deformar el metal y la relación de los datos mostrada en las gráficas apoya esa
afirmación, ya que muestra la tendencia de aumentar la dureza conforme aumenta el porcentaje en trabajo en frío porque las dislocaciones se van deslizando, encontrando obstáculos (defectos que hacen que se anclen) arqueándose y apilándose, provocando que tenga una nueva dislocación al momento de laminar nuestra pieza. 4
Al laminarse un material metálico, los granos obtenidos son más pequeños que los de la pieza sin laminar, por lo que aumentan las propiedades mecánicas del material, tal como se puede apreciar en cada imagen, al igual que en los gráficos 1 y 2. Además, podemos notar que la dureza del latón fue bastante mayor a la del cobre, debido al hecho de que es una aleación de Cobre con Zinc, lo cual aumenta las propiedades mecánicas del cobre (al igual que el laminado en frío).
Conclusión: El trabajo en frío sí aumentó la dureza de las piezas trabajadas y esto se debe a las nuevas dislocaciones que se crean y la obtención de granos pequeños. A mayor porcentaje de trabajado en frío, la dureza del material aumentará en la misma medida. La dureza del latón es mayor que la del cobre en cada uno de los porcentajes de trabajado en frío.
Bibliografia: -Ciencia e ingeniería de Materiales, Askeland Donald R, edamsa impresiones,Agosto 2011pag 297-298 -Fundamentos de la ciencia e ingeniería de los materiales, 4ta edición Mc Graw Hill Mexico 2006.
