Procesos de conformado

Primer 20% corte 3 tec. de los materiales
Procesos de conformacion en caliente y frio.
Definiciones, clasificación y aplicación de cada uno de los procesos que conforman los procesos de conformación en caliente, en frío, ventajas y desventajas

1. República bolivariana de Venezuela M inisterio del poder popular para la educación superior I nstituto universitario politécnico “ S antiago M ariño” E xtensión Maracaibo C átedra: tecnología de los materiales Procesos de conformado Realizado por: Dayelin González 28.455.459 Escuela:46

2. Procesos de conformado Los procesos de conformado de metales determina la forma de utilizar las máquinas de manera más eficiente y productiva que existe actualmente, abarca un extenso grupo de procesos de fabricación (manufactura), en los cuales se usa la deformación plástica para alterar las siluetas o formas de las piezas metálicas. En los procesos de conformado las herramientas, generalmente dados de conformación, ejercen esfuerzos sobre la pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometría del dado. Todos los metales que son sometido al cambio de su forma o conformado, debe de conocer la zona de comportamiento plástico para así superar su limite de fluencia para que la deformación de tal metal sea permanente y se obtenga la forma o silueta que se desee, todos los metales o materiales se le aplican esfuerzos superiores a sus limites elásticas para que así aumente de forma paralela los limites de la ductilidad.

3. Procesos de conformación en caliente Se define como la deformación plástica del material metálico a una temperatura mayor que la de recristalización. La solidificación que se produce durante el conformado va acompañada de procesos paralelos de recuperación y ablandamiento durante y después de la etapa de conformado. El proceso de conformado en caliente sigue los siguientes pasos: Calentamiento en el horno, traslado del horno hasta la prensa, sobre la herramienta de embutición, conformado plástico en caliente y templado con herramienta cerrada. Las características principales del trabajo en caliente son: La forma de la pieza se puede alterar significativamente, se requiere menor potencia para deformar el metal, opción de trabajar con metales que se fracturan cuando son trabajados en frío, no se produce fortalecimiento de la pieza, precisión dimensional más baja, mayores requerimientos de energía, oxidación de la superficie de trabajo, las herramientas están sometido a elevados desgastes y consiguientes mantenimiento.

4. Procesos de conformación en frio Los procesos de conformación en frio son aquellas que se realiza a temperatura inferior a la recristalización. No obstante, se puede utilizar energía térmica junto con la mecánica, solo basta con que su efecto no provoque cambios esenciales en la estructura cristalina. Este trabajo ocurre al aplicar un esfuerzo mayor que la resistencia de cedencia original de metal, produciendo a la vez una deformación. Entonces cuando mayor sea la deformación producida, mayor ha de ser la fuerza aplicada para que continúe deformándose. Este fenómeno se conoce como endurecimiento por deformación en frio y es utilizado en la practica para aumentar la resistencia de los metales a base de una perdida de ductilidad. Cuando se trabaja en frío los cambios resultantes en la forma del material trae consigo marcas en la estructura de grano. Los cambios estructurales producen fragmentaciones del grano, movimientos de átomos y distorsión de la malla. Los procesos de conformando posee las siguientes características: Mejor precisión, menores tolerancias, mejores acabados superficiales m ayor dureza de las partes, requiere mayor esfuerzo.

5. Clasificación de los procesos de conformado Procesos de conformado Operaciones de formado o preformado Doblado Operaciones de deformaciones volumétricas Trefilado Forjado Embutido Corte Laminado Extrusión Cizallado Troquelado

6. Clasificación de los procesos de conformado Operaciones de formado o preformado : Los procesos de conformado de láminas son operaciones realizadas en láminas, tiras y rollos, realizadas a temperatura ambiente con sistemas de punzones y dados . Las operaciones de láminas metálicas se ejecutan siempre en frío y se utiliza un juego de herramientas llamadas punzón y troquel. El punzón es la porción positiva y el troquel es la porción negativa del juego de herramientas. Algunos de ellas son: operación de doblado, corte y embutido .

7. Clasificación de los procesos de conformado 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. El doblado implica la deformación de una lámina metálica o placa para que adopte un ángulo respecto a un eje recto, en la mayoría de los casos . Existen diferentes formas de doblado, las más comunes son: doblado entre dos formas y doblado deslizante

8. Clasificación de los procesos de conformado Doblado entre dos 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°Cuando se remueve la fuerza de doblado, la lámina intenta regenerarse gracias a una propiedad elástica de los metales conocida como memoria, restitución o recuperación. Esta propiedad no sólo se observa en láminas y placas planas, sino también en varillas, alambres y barras con cualquier perfil transversal.

9. Clasificación de los procesos de conformado Proceso de corte : En esta operación se corta la pieza usando un punzón y un troquel. Aunque éste no es un proceso de formado, se incluye aquí debido a que es una operación necesaria y muy común en el trabajo de láminas metálicas. Las formas mas comunes de corte son cizallado y troquelado. Cizallado: 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, como se muestra en la siguiente imagen

10. Clasificación de los procesos de conformado Troquelado: En el procesos de troquelado 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. Proceso de embutido: C onsiste en colocar la lámina de metal sobre un dado o matriz 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.

11. Clasificación de los procesos de conformado Operaciones de deformaciones volumétricas : Los procesos de deformación volumétrica se caracterizan por deformaciones significativas y grandes cambios de forma, y la relación entre el área superficial y el volumen de trabajo es relativamente pequeña. Los procesos de deformación de bloques se realizan en operaciones de trabajo en frío y en caliente. El trabajo en frío se realiza cuando hay necesidad de mejorar las propiedades mecánicas o alcanzar un buen acabado superficial. El trabajo en caliente se requiere cuando se involucra la deformación volumétrica de grandes piezas de trabajo La forma del trabajo inicial para estos procesos incluye tochos cilíndricos y barras rectangulares.

12. Clasificación de los procesos de conformado Proceso de laminado : El laminado es un proceso de deformación en el cual el metal pasa entre dos rodillos, que giran apretando y halando la pieza entre ellos, de tal manera el metal o material se comprime. 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.

13. Clasificación de los procesos de conformado 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.

14. Clasificación de los procesos de conformado 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. Consiste en forzar al metal (contenido en una cámara de presión) mediante un embolo a salir a través de una matriz formadora especial, que determina la sección transversal del producto. Este emerge como una barra continua que se corte a la longitud deseada. 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).

15. Clasificación de los procesos de conformado Proceso de trefilado : Es la operación de conformación en frío, la cual consiste en reducir la sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través de un orificio cónico practicado en una herramienta llamada hilera, dado o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es paulatinamente menor . El trefilado se realiza a temperatura ambiente y se trata de un proceso multipaso a través de hileras colocadas en serie. 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.

16. Aplicación de los procesos de conformado Proceso de doblado : Es utilizado para doblar, formar, rebordear, repujar, desbarbar y punzonar lámina metálica de bajo calibre, obteniendo asi laminas, chapas, tubos y varillas. Proceso de corte : Se obtiene la división de un material o chapa en dos partes, o la perforación de este. Proceso de embutido : Se obtiene piezas de forma de copa y otras formas huecas más complejas, por ejemplos: Tapas, latas de cerveza o gaseosa, tanques de gasolina. Proceso de laminado: Permite la reducción de espesor de un material, dando productos acabados, como perfiles de construcción, railes, tubos,...

17. Aplicación de los procesos de conformado Procesos de forjado: Se logra un material en distintas formas, que se moldea, perfecciona y mejore sus propiedades mecánicas; ejemplo, bielas , cigüeñales, ejes, rejas, barandillas, cabezas de tornillos y pernos, remaches, clavos ,… Proceso de extrusión: Se adquiere material en forma de lamina o películas, es decir una sección transversal, tales como hojas plásticas, tubos, manguera, filamentos y pellets Proceso de trefilado: Se consigue material en forma de alambre, algunos productos acabados son: cables y alambres de distintos metal o aleación.

18. Ventajas de los procesos de conformado Ventajas en procesos de conformación en caliente : Permite obtener la misma deformación que en frio con menos esfuerzos. Puesto que se produce simultáneamente la deformación y la recristalización, es posible obtener: Un grano mas fino, materiales mas blandos, aumento de la resistencia al impacto, ausencia de tensiones residuales, estructura mas uniforme (las impurezas se elimina fluyendo al exterior del material), se puede obtener grandes deformaciones. Alta ductilidad. Mayor densidad. Estructura fibrosa y, por tanto, una mejor resistencia mecánica en la dirección de la fibra.

19. Ventajas de los procesos de conformado Ventajas en procesos de conformación en frio: Mejores superficies y tolerancias dimensionales. Mejores propiedades mecánicas (resistencia). Mejor reproducibilidad. Confieren al material anisotropía (en caso de que esta característica suponga una ventaja para la aplicación de que se trate). Mayor dureza de las partes. Mejor precisión. Posibilidades de obtener propiedades de dirección deseadas en el producto final . Distorsiona la forma del grano.

20. Desventajas de los procesos de conformado Desventajas en procesos de conformación en caliente: Oxidación rápida (esto es, formación de escamas, dando por resultados superficies rugosas). Tolerancias relativamente amplias (2-5%) debido a las superficies rugosas y dilataciones térmicas. La maquinaria es costosa y requiere mantenimiento considerable. Produce un alto consumo energético. No se pueden mantener tolerancias estrechas.

21. Desventajas de los procesos de conformado Desventajas en procesos de conformación en frio: Mayores necesidades de fuerza y energía debido al endurecimiento por deformación (equipo mas pesado y potente). Reducción de la ductilidad. Se produce anisotropía en el material (en caso de que sea una circunstancia desfavorable). Incremento de la deformación. Y es necesario que la pieza de partida presente superficies limpias. Aumento de la resistencia a la tensión.