Formado de metal y trabajo de metales PDF

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Apuntes del tema de formado de metal y trabajo de materiales para la materia de Ingeniería de Materiales con Alma Abad....

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Resumen Fundamentos del formado de metales El formado de metales se le conoce como un proceso de manufactura que se basa en la deformación plástica para cambiar la forma de los metales, mediante la compresión de un troquel que implique esfuerzos que excedan la resistencia a la fluencia

del

metal.

Clasificación general de los procesos de formado de metales Los procesos de formado de metal se pueden clasificar de la siguiente manera (figura 1.0.).

Como se muestra en la Fig 1., la formación de metales se puede clasificar en dos secciones que son deformación volumétrica y trabajo de láminas metálicas. La deformación volumétrica se caracteriza por deformaciones significativas y grandes cambios de forma, aparte la relación entre el área superficial y el volumen de trabajo es relativamente pequeño. La deformación volumétrica se puede dividir en cuatro procesos, de rolado, de forjado, de extrusión y de estirado de alambre y barra. “El proceso de rolado consiste en la deformación por compresión en el cual el espesor de una plancha o placa se reduce por medio de dos herramientas cilíndricas opuestas llamadas rodillos (Fig 2). El proceso de forjado consiste en comprimir una pieza de trabajo entre dos troqueles opuestos, de manera

que la forma del troquel se imprima para obtener el trabajo requerido, este puede ser realizado en caliente y en algunos casos en frío (Fig. 3). El proceso de extrusión es un procedimiento compresión en el cual se fuerza el metal de trabajo a fluir a través de la abertura de un troquel para que tome la forma de la abertura de éste en su sección transversal (Fig. 4). El proceso de estirado es un proceso de formado, en el cual el diámetro de un alambre o barra se reduce cuando se tira del alambre a través de la abertura del troquel (Fig 5)” (Groover, Mikell P. 2007)..

La segunda clasificación de los procesos de formado de metales se denomina como el trabajo de láminas metálicas que son operaciones de formado o preformado de láminas, tiras y rollos de metal. Prensado es el término que se aplica frecuentemente a las operaciones de láminas metálicas, debido a que las máquinas utilizadas para desempeñar estas operaciones son prensas. La pieza producida en una operación de laminado metálico se llama frecuentemente estampado. El trabajo de láminas se hace siempre en frío y se utiliza un punzón y troquel. Este se divide en cuatro: 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. El estirado se refiere a la transformación de una lámina plana de metal en una forma hueca o cóncava, como una copa, mediante el estirado del metal. En el proceso de corte queda de alguna manera fuera de lugar en nuestra lista de procesos de deformación, debido a que implica más el corte que el formado del metal, en esta operación se corta la pieza usando un punzón y un troquel. En el proceso de misceláneos se incluyen procesos de formado relacionados que no utilizan herramientas de prensado y troquel Fig 6.

Efectos de la temperatura en el formado de metales Durante el proceso de formado de un metal, los valores de K y n dependen de la temperatura, al igual que las propiedades mecánicas del metal. Un ejemplo de esto es la reducción de la resistencia y el endurecimiento por deformación, o el incremento

de

la

ductilidad

a

altas

temperaturas.

Esto es especialmente importante porque significa una reducción en la fuerza y potencia necesarias para un proceso de deformación si este se realiza a altas temperaturas, en el caso del trabajo en caliente, y una mayor durabilidad de pieza y mejor acabado de superficie en el caso del trabajo en frío. Por tanto, es importante recalcar que ambos tienen sus ventajas y desventajas, por lo que es importante evaluar el proceso requerido para cada pieza en particular. Trabajo en frío:

Es el formado de metal que se realiza a temperatura

ambiente o ligeramente arriba.

Ventajas del trabajo en frío: ● Mayor precisión, permite tolerancias más estrechas ● Mejor acabado superficial ● Mayor endurecimiento por deformación, aumenta la resistencia y dureza ● Ahorro energético al no tener que calentar la pieza ● Mayor eficiencia de producción Desventajas del trabajo en frío: ● Requiere mayor fuerza y potencia para realizar las operaciones ● Se debe trabajar con una superficie extremadamente limpia y libre de incrustaciones o suciedad, de no ser así, se arriesga a tener imperfecciones en la pieza final ● La cantidad de formado que se puede realizar es limitada debido a la poca ductilidad y el endurecimiento por deformación que presentan las piezas formadas en frío. Trabajo en caliente: Es el formado de metal que se realiza a temperaturas por encima del punto de recristalización, siendo este aproximadamente la mitad de su

punto

de

fusión

en

la

escala

absoluta.

Ventajas del trabajo en caliente: ● La forma de la pieza se puede alterar de manera significativa ● Se requiere de una menor fuerza y potencia para formar el metal ● Los metales altamente frágiles se pueden formar en caliente ● No produce un fortalecimiento en la pieza Desventajas del trabajo en caliente: ● Baja precisión dimensional ● Mayor requerimiento energético ● Oxidación de la superficie de trabajo debido a incrustaciones ● Acabado superficial deficiente ● Menor

durabilidad

de

la

Procesos principales de formado de metales Laminado

pieza

Es un proceso de deformación en el cual el espesor del material de trabajo se reduce mediante fuerzas de compresión ejercidas por dos o más rodillos opuestos. ○ Laminado plano ○ Laminado de perfiles ○ Molinos laminadores Forjado Proceso de deformación en el cual se comprime el material de trabajo entre dos troqueles, usando impacto o presión gradual para formar la pieza. ○ Forjado en troquel abierto ○ Forjado con troquel impresor ○ Forjado sin rebaba ○ Troqueles de forjado, martinetes y prensas Extrusión Es un proceso de formado por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un troquel para darle forma a su sección transversal. ○ Extrusión directa ○ Extrusión indirecta ○ Extrusión en caliente ○ Extrusión en frío ○ Extrusión por impacto Estirado de alambres y barras El estirado es una operación donde el diámetro de una barra, varilla o alambre se reduce al tirar del material a través de la abertura de un troquel. Las características generales del proceso son similares a las de la extrusión; la diferencia es que en el estirado el material de trabajo se jala a través del troquel, mientras que en la extrusión se empuja a través de él. También, la diferencia básica entre el estirado de barras y el estirado de alambre es el tamaño del diámetro del material que procesa. ○ Estirado de barras ○ Estirado de alambre ○ Estirado simple ○ Estirado continuo

Procesos que se incluyen en el trabajo metálico de láminas Operaciones de doblado Se le conoce como la deformación del metal alrededor de un eje recto. El metal se deforma plásticamente, así que el doblez toma una forma permanente al remover los esfuerzos que lo causaron. ○ Doblado en V ○ Doblado de bordes ○ Embutido ○ Formado de bridas ○ Doblez ○ Engargolado ○ Rebordeado Operaciones de cortes Consiste en una acción de deformación plástica en las superficies de un metal, cuando un punzón empuja el metal deformandolo para después hacer una penetración hasta fracturar el metal. ○ Cizallado ○ Punzonado ○ Perforado Operaciones con láminas metálicas no realizadas en prensas ○

Formado por estirado

○

Doblado y formado con rodillos

○

Rechazado

○

Formado por alta velocidad de energía...