FORMADO DE METALES EN FRIO Y CALIENTE

FORJA

EXTRUSION

LAMINADO

AO

2013

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INTRODUCCIN

En el proceso de formacin de un Ingeniero Mecnico, es muy

importante el conocimiento de la Ciencia de los Materiales, ya que

esta proporciona las herramientas necesarias para comprender el

comportamiento general de cualquier material, lo cual es necesario a

la hora de desarrollar adecuadamente diseos de componentes,

sistemas y procesos que sean confiables y econmicos.

OBJETIVOS

Los objetivos que persigue la correcta realizacin de esta prctica son:

Conocer algunos procesos de conformacin de metales (forjado,

laminado y extrusin), determinando sus generalidades,

variables involucradas y aplicaciones de cada proceso

estudiado.

Conocer los dispositivos utilizados en los procesos: forjado,

laminado y extrusin.

Conocer aplicaciones importantes de los procesos de

conformado de metales.

Conocer la importancia de los instrumentos de seguridad para la

prctica, de las herramientas y el uso adecuado de los mismos.

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MARCO TEORICO

1.- FORMADO DE METALES EN FRIO Y CALIENTE

1.1.- Trabajo en fro.- Se refiere al trabajo a temperatura ambiente o menor. Este trabajo ocurre

al aplicar un esfuerzo mayor que la resistencia de cedencia original de

metal, produciendo a la vez una deformacin. Las principales ventajas del

trabajo en fro son: mejor precisin, menores tolerancias, mejores

acabados superficiales, posibilidades de obtener propiedades de direccin

deseadas en el producto final y mayor dureza de las partes. Sin embargo,

el trabajo en fro tiene algunas desventajas ya que requiere mayores

fuerzas porque los metales aumentan su resistencia debido al

endurecimiento por deformacin, produciendo que el esfuerzo requerido

para continuar la deformacin se incremente y contrarreste el incremento

de la resistencia.

1.2.- Trabajo en caliente.-

Se define como la deformacin plstica del material metlico a una

temperatura mayor que la de recristianizacin. La ventaja principal del

trabajo en caliente consiste en la obtencin de una deformacin plstica

casi ilimitada, que adems 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 y esfuerzos requeridos para deformar el material, opcin de

trabajar con metales que se fracturan cuando son trabajados en fro,

propiedades de fuerza generalmente isotrpicas y, finalmente, no ocurren

endurecimientos de partes debidas a los procesos de trabajo.

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2.- FORJADO El forjado fue el primero de los procesos del tipo de compresin indirecta y es probablemente el mtodo ms antiguo de formado de metales. Involucra la aplicacin de esfuerzos de compresin 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. Existen tres tipos de operacin de forjado:

Forjado a dado abierto.- El material se comprime entre dos planos,

permitiendo que el material fluya sin restriccin es sus caras laterales.

Forjado en dado impresor.- El dado de comprensin ejerce fuerza sobre

la superficie de la pieza, haciendo que est tome la forma del dado. A pesar

de que aumenta la restriccin en el metal, es posible que este fluya ms

all del dado impresor lo que causa un exceso de material (rebaba).

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Forjado sin rebaba.- El dado restringe completamente el material dentro

de la cavidad y no se produce rebaba excedente.

La mayora de operaciones de forjado se realiza en caliente, dada la deformacin

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 fro, la ventaja

es la mayor resistencia del componente, que resulta del endurecimiento por

deformacin.

3.- EXTRUSION

La extrusin es un procedimiento para conformar metales y aleaciones, haciendo

que salgan esos metales a travs de una matriz mediante una presin aplicada al

metal. Es un sistema muy utilizado para tuberas, perfiles y envases.

El proceso comienza con el calentamiento del material. ste se carga

posteriormente dentro del contenedor de la prensa. Se coloca un bloque en la

prensa de forma que sea empujado, hacindolo pasar por el troquel. Si son

requeridas mejores propiedades, el material puede ser tratado

mediante calor o trabajado en fro.

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Extrusin en frio.-

En ella vamos a forzar al material para que fluya entre las paredes de la

matriz y la de un punzn que lo est oprimiendo. Para que esa operacin

sea correcta deben cumplirse dos condiciones:

Habr que utilizar materiales muy dctiles.

La presin del punzn ser enrgica y se aplicar por choque.

Para la extrusin en fro se utilizan mquinas de gran potencia, siendo

habitual el empleo de mquinas de punzn o de ballesta.

Extrusin en caliente

Tambin hacemos fluir el material que previamente hemos calentado hasta

una temperatura entre la de recristalizacin y la de fusin. El sitio por donde

fluye es la matriz, que tendr la seccin de la pieza.

Se pueden usar metales bsicos o en combinacin de otros como aleantes,

siendo los ms utilizados el aluminio, cobre, cinc, estao y nquel.

Las prensas de extrusin en caliente son especficas para este proceso.

Son de tipo horizontal y disponen de un cabezal fijo, un contenedor que es

donde se pone el lingote, una matriz que es donde se prensa y un punzn

que va a empujar a ese lingote.

El material obtenido presenta unas buenas caractersticas mecnicas, a la

altura de otros procesos, e incluso mejorando las propiedades de los

materiales. Los perfiles obtenidos pueden ser redondos, ngulos, dobles

tes. Adems, tambin se pueden obtener perfiles semiacabados si se

desea.

Extrusin directa.-

Se deposita en un recipiente un lingote en bruto llamado tocho, que ser

comprimido por un pistn. Al ser comprimido, el material se forzar a fluir

por el otro extremo adoptando la forma que tenga la geometra del dado.

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Extrusin indirecta o inversa.-

Consiste en un dado impresor que est montado directamente sobre el

mbolo. La presin ejercida por el mbolo se aplica en sentido contrario al

flujo del material. El tocho se coloca en el fondo del dado contenedor.

Defectos de extrusin

Quebradura de superficie.- Cuando hay grietas en la superficie de

extrusin. Esto se debe a la temperatura de extrusin, friccin, o velocidad

muy alta. Esto puede pasar tambin a bajas temperaturas, si el producto

temporalmente se pega al troquel.

Defecto de tubo.- Se crea una estructura de flujo que arrastra los xidos

de la superficie y las impurezas al centro del producto. Tales patrones que

son frecuentemente causados por altas fricciones o enfriamiento de la parte

externa de la barra.

El agrietamiento interior o defecto Chevron.- Se produce cuando el

centro de la expulsin desarrolla grietas o vacos. Estas grietas son

atribuidas fuerzas de tensin hidrosttica en la lnea central en la zona de

deformacin en el troquel. Aumenta al aumentar el ngulo de la matriz y la

concentracin de impurezas, y disminuye al aumentar la relacin de

extrusin y la friccin.

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4.- LAMINADO

Es un proceso en el que se reduce el espesor de una pieza larga a travs de

fuerzas de compresin ejercidas por un juego de rodillos, que giran apretando y

halando la pieza entre ellos.

El resultado del laminado puede ser la pieza terminada (por ejemplo, el papel

aluminio utilizado para la envoltura de alimentos y cigarrillos).

Generalmente el laminado se realiza en caliente. Este proceso comienza con una

colada continua en donde se recalienta el acero en un foso de termodifusin,

luego el acero pasa por una serie de rodillos que desbastan el material (proceso

laminado) y finalmente la lmina es almacenada en rollos.

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TIPOS DE LAMINADORES

Dos.- Estn formados por una caja con dos cilindros que pueden ser reversibles.

Tros.- Estn formados por tres cilindros que se sitan sobre un mismo plano vertical.

Dos alternativos.- En estos, a uno de los cilindros de los trenes.

Tro.- Se le mete un rbol de transmisin.

Doble do.- Son dos cajas do.

Cuartos.- Son cuatro cilindros en un mismo plano vertical.