Procesos de Conformado: Laminado, Plegado y Propiedades de Materiales

Procesos de Laminado

El laminado es un proceso de deformación por el cual el espesor del material se reduce mediante fuerzas de compresión ejercidas básicamente por rodillos opuestos. Los rodillos deben girar en sentido contrario para atraer el material y apretarlo entre ellos.

Laminado Plano

Se destina al laminado de planchas, tiras y piezas de sección transversal rectangular con un ancho mayor que el espesor. Se presiona el material entre dos rodillos de manera que su espesor se reduce, y se incrementa el ancho del material.

Laminado de Perfiles

El material se deforma para generar un contorno en la sección transversal. El proceso se realiza pasando el material a través de rodillos que tienen mecanizado el negativo de la forma deseada.

Laminado de Anillos

Se laminan paredes gruesas de un anillo para obtener otro de paredes más delgadas, pero de mayor diámetro. Se aplica en caliente para anillos grandes y en frío para pequeños.

Ventajas Generales del Laminado:

• Ahorro de material.
• Correcta orientación de las fibras para su óptima aplicación.
• Endurecimiento mediante el trabajo en frío.

Laminado de Roscas

Empleado para conformar roscas en piezas cilíndricas mediante su laminación entre dos matrices con forma de rosca. Se suele realizar en frío.

Laminado de Ruedas Dentadas

Proceso de conformado en frío para ciertos tipos de ruedas dentadas.

Ventajas:

• Altas velocidades de producción.
• Mejor resistencia a la fatiga.
• Menor desperdicio de material.

Perforado con Rodillos (Proceso Mannesmann)

Proceso de conformación en caliente destinado a la elaboración de tubos con paredes gruesas sin costura, empleando dos rodillos cónicos opuestos que giran en el mismo sentido.

Procesos de Plegado

El plegado es la deformación del material alrededor de un eje recto. La zona interior del material se comprime y la exterior se estira.

Doblado en V

La plancha se dobla entre un punzón y una matriz, ambos en forma de V, con diversidad de ángulos posibles. Se utiliza para operaciones de baja producción y se ejecuta en una prensa.

Doblado de Bordes

Comporta una carga voladiza sobre la plancha. Se emplea una placa pisón para la sujeción de la pieza contra la superficie de la matriz, mientras que el punzón fuerza la parte en voladizo para doblarla sobre el borde de la matriz.

Enlaces Químicos en Materiales

Enlace Iónico

Se forma entre iones de distinta carga eléctrica (cationes y aniones). Las fuerzas de atracción son de naturaleza electrostática.

Características:

• Elevado punto de fusión.
• Materiales duros y frágiles.
• Presentan cierta elasticidad cuando son sometidos a tensiones.
• Baja conductividad eléctrica en estado sólido, que se incrementa con la temperatura o en estado fundido/disuelto.
• Pueden ser transparentes u opacos.

Enlace Covalente

Se forma cuando se unen químicamente elementos no metálicos (o entre un no metal y el hidrógeno). No hay transferencia completa de electrones desde un átomo a otro, pero sí una compartición o penetración mutua de las órbitas de los electrones de la última capa (electrones de valencia), formando una nube electrónica común. Proporciona intensas fuerzas atractivas entre los átomos que une. La excepcional dureza del diamante se debe a su estructura de enlaces covalentes.

Características:

• Materiales muy duros y frágiles (en estructuras de red covalente).
• No se deforman plásticamente y poseen elevada temperatura de fusión (redes covalentes).
• Conductividad eléctrica variable (generalmente aislantes o semiconductores).
• Suelen ser transparentes en estado puro.

Enlace Metálico

Es característico de los metales y aleaciones. Se puede describir como un conjunto ordenado de iones positivos (los núcleos atómicos con sus electrones internos) inmersos en una "nube" o "mar" de electrones de valencia deslocalizados, que pertenecen colectivamente a todo el cristal. Estos electrones libres son los responsables de muchas de sus propiedades.

Características:

• Buena conductividad eléctrica y térmica.
• Brillo metálico característico (reflexión de la luz).
• Opacidad.
• Capacidad de deformación plástica (ductilidad y maleabilidad).
• Capacidad de reemplazar el hidrógeno en los ácidos (reactividad química).

Otros Conceptos y Propiedades de Materiales

Constituyentes de los Aceros

Microestructuras comunes formadas en los aceros según su composición y tratamiento térmico:

• Cementita (Fe₃C): Compuesto intermetálico muy duro y frágil.
• Ferrita (Hierro α): Solución sólida de carbono en hierro con estructura BCC (cúbica centrada en el cuerpo). Blanda y dúctil.
• Perlita: Microconstituyente eutectoide formado por láminas alternas de ferrita y cementita.
• Austenita (Hierro γ): Solución sólida de carbono en hierro con estructura FCC (cúbica centrada en las caras). Estable a altas temperaturas, no magnética.
• Martensita: Fase metaestable muy dura y frágil, formada por enfriamiento rápido de la austenita. Estructura tetragonal centrada en el cuerpo (BCT).

Resiliencia

Es una medida de la energía que absorbe un material por unidad de sección transversal antes de fracturarse bajo un impacto. Se determina mediante el ensayo de impacto (por ejemplo, Charpy o Izod).

Cohesión

Se refiere a las fuerzas de atracción intermoleculares o interatómicas que mantienen unidas las partículas que constituyen un material.

Características Típicas de Bordes Cizallados

Al cortar un material mediante cizallado, el borde resultante suele presentar distintas zonas:

• Redondeado: Zona inicial donde el material fluye plásticamente.
• Bruñido: Zona lisa resultante del deslizamiento del material contra la herramienta de corte.
• Zona de fractura: Superficie rugosa donde el material se separa por fractura.
• Rebaba: Pequeño saliente de material en el borde inferior del corte.