Conformado de Metales: Tecnologías y Procesos

T8 - Aspectos Generales del Conformado Plástico

Limitaciones

Coste de utillajes, precisión limitada, materiales a emplear son limitados ya que no todos se pueden deformar fácilmente.

Factores que Influyen en la Deformación Plástica

• Temperatura: Reduce la tensión de fluencia.
• Tasa de deformación: Depende de la temperatura también.
• Estado tensional.
• Otros factores: fricción y aspectos metalúrgicos.

Limitación del Ensayo de Tracción

Se realiza a temperatura ambiente, es complicado realizar ensayos a velocidad de deformación constante, no reproduce bien los estados tensionales característicos de procesos concretos.

Acritud - Endurecimiento por Deformación

Endurecimiento por deformación plástica debido al incremento de la densidad de dislocaciones y su acumulación en los bordes de grano. Se endurece el material.

Ley de Hollomon

Tensión = K (constante distinta para cada material) * deformación verdadera (ε).

Conformado en Frío

Temperatura inferior a la temperatura de recristalización.

Características: Presiones mayores que en caliente, deformaciones pequeñas, influencia de la tasa de deformación menor, se suelen necesitar operaciones de acabado.

Conformado en Caliente

Temperatura superior a la de recristalización.

Características: Orientación de grano en la dirección de deformación, refino del grano que mejora las propiedades, deformaciones mucho mayores y acabado superficial y tolerancias pobres. Se genera nueva estructura de grano.

T9 - Proceso de Forja

Características

• Repetibilidad: Tiradas largas.
• Mejora las propiedades mecánicas como la tenacidad, ductilidad, resistencia a fatiga y resistencia a corrosión. Esto se debe a: integridad metalúrgica y el fibrado direccional.
• Productividad: Largas tiradas (por ser los costes de utillajes muy altos).
• Acabados de piezas: Intermedio entre fundición y mecanizado.

Forja Libre

Dos utillajes de caras planas, no se confina el flujo de metal, se emplea para piezas sencillas o para preformas.

Forja con Estampas

Flujo de metal limitado por la forma de los utillajes, utillajes caros obtenidos por mecanizado que soportan cargas y temperaturas elevadas, el exceso de material sale y forma rebaba, el material de las estampas varía en función de su uso en prensas o martillos.

Coste Final de Productos Forjados

Costes de material, de utillajes, de producción y de mecanizado.

Tipos de Ensayos

• De Recalcado.
• De Torsión en Caliente.

Limitaciones de Diseño

• Ángulos de salida.
• Radios de acuerdo (no se pueden forjar aristas vivas).
• Paredes gruesas.
• Tolerancias y acabado superficial pobres.
• Agujeros de diámetro grande.
• Poca automatización del proceso.
• Altas solicitaciones (sometidas a ciclos térmicos).

Prensas

Deformación por presión, deformaciones homogéneas, mejores tolerancias que martillos, su capacidad definida por la fuerza en la carrera.

Tipos:

• Mecánicas: Bajo tonelaje, alta productividad.
• Hidráulicas: Tonelaje elevado, para piezas grandes.

Martillos

Deformación por impactos, deformaciones más superficiales, más baratos y flexibles, su capacidad definida por la energía en los impactos.

Tipos: Por gravedad, activada y contragolpe. En los dos primeros, parte de la energía de impacto queda absorbida por el yunque. La eficiencia de un martillo depende de la relación entre la masa de cimentación y la masa de caída (más peso del yunque frente a la masa, mejor).

T11 - Conformado de Chapa

Placa (espesor > 6mm), chapa (espesor < 6mm y ancho > 600mm) y fleje (espesor < 6mm y ancho < 600mm).

Características

Formas complejas, excelentes acabados superficiales, piezas con elevada relación rigidez-peso, alta productividad, series largas, resistencia a flexión.

Materiales más utilizados: Acero al carbono (espesor de 1.5mm se trabaja en frío y hasta 12.5 mm se precalienta la pieza), aluminio, aceros inoxidables, aceros de alto límite elástico.

Hot Stamping

Para aceros de ultra-alto límite elástico.

Proceso: Calentamiento por encima de la temperatura de austenización: se reduce el límite elástico, aumenta la ductilidad y se reduce la recuperación elástica. Enfriamiento rápido posterior, logrando endurecimiento martensítico de la pieza, aumentando el límite elástico.

Comportamiento de la Chapa

Las propiedades de la chapa vienen definidas por todo lo que se le ha hecho anteriormente.

• Anisotropía: Las propiedades no son iguales en todas las direcciones.
• Estados tensionales variables.

Corte con Punzón

Se cizalla por el contacto matriz-punzón.

Proceso:

1. Deformación elastoplástica cuando empieza a bajar.
2. Material sometido a cortadura pura fallando por tracción a 45º provocada por la cortadura. Aparece una grieta.
3. Al romperse aparece zona bruñida, con acabado excelente causada por la fricción con el punzón.
4. Entre la parte cortada y el resto de la chapa aparece una holgura.

Tipos de Troqueles

• Progresivos.
• Compuestos (coaxiales).

Corte Láser

Luz de alta densidad provoca fusión y el corte de la chapa, cortes de alta calidad, máxima flexibilidad.

Doblado de Chapa

Parámetros importantes: espesor chapa, ángulo de doblado, radio de doblado, bend allowance (longitud de chapa necesaria para obtener la forma que queremos).

Parámetros a considerar: Springback: Momento recuperador debido al comportamiento elástico.