Procesos De Conformado Y Metalurgia De Polvos

Procesos de conformado

El conformado de piezas metálicas, generalmente se basa en las propiedades tecnológicas de fusibilidad, maleabilidad y ductilidad. En el primer caso llegaremos a la forma deseada fundiendo el metal y ertiéndolo, una vez líquido, en moldes apropiados en los que se deja solidificar, en operaciones de conformado por moldeo. En los otros dos casos, la forma final se obtiene actuando directamente sobre el metal mientras éste se encuentra en estado plástico, o también, aunque más raramente, sobre el metal frío.

LAMINACION

El laminado es un proceso de deformación en el cual el metal pasa entre dos rodillos y se comprime mediante fuerzas de compresión ejercidas por los rodillos. Los rodillos giran, como se ilustra en la figura 3.6, para jalar el material y simultáneamente apretarlo entre ellos. La mayoría de los procesos de laminado involucra una alta inversión de capital, ya que se requiere equipos pesados llamados molinos laminadores o de laminación, El alto costo de inversión requiere quela producción sea en grandes cantidades y por lo general artículos estándares como láminas y placas.

La mayoría de los productos laminados se realizan en caliente debido a la gran cantidad de deformación requerida, y se le llama laminado en caliente. Los metales laminados en caliente están generalmente libres de esfuerzos residuales y sus propiedades son isotrópicas.

Examinemos la secuencia de pasos en un molino de laminación para ilustrar la variedad de productos que pueden hacerse. El trabajo empieza con un lingote de acero fundido y recién solidificado.

Aún caliente, el lingote se coloca en un horno donde permanece por muchas horas, hasta alcanzar una temperatura uniforme en toda su extensión, para que pueda fluir consistentemente durante el laminado.

Para el acero, la temperatura de laminación es alrededor de 1200 ºC. La operación de calentamiento se llama recalentada, y los hornos en los cuales se lleva a cabo se llaman fosas de recalentamiento.

FORJA

Se denomina forja o forjado aquella operación plástica en la que se da forma al metal mediante martilleo, compresión o estiramiento. Se califican como forjables, los metales que se pueden deformar, en frío o en caliente, sin que se roduzcan grietas ni roturas.

En general, son forjables en caliente los materiales que antes de fundir presentan un amplio periodo de ablandamiento, es decir, los que suelen ser soldables.

En relación a las piezas moldeadas, las forjadas o estampadas presentan las siguientes ventajas:

a) Mejores características mecánicas, a igualdad de dimensiones, por la estructura de grano que conferimos al material.

b) Menor peso, en consecuencia menor coste, a igualdad de resistencia.

c) Mayor resistencia a fatiga.

d) Menor sobredimensionado para mecanizar, y consecuentemente menos material para eliminar con los útiles para llegar a la forma definitiva de la pieza.

Para evitar la adherencia del metal en la matriz se recurre a una lubricación. Por último, se precalienta hasta unos 200ºC-300ºC.

Los materiales (aceros de herramientas) para la construcción de matrices deben poseer las siguientes características:

- Dureza junto con adecuada tenacidad.

- Resistencia al desgaste a elevadas temperaturas

- Poca sensibilidad a los cambios de temperaturas

- Indeformabilidad en los tratamientos térmicos

EXTRUSION

La extrusión en caliente es un proceso que utiliza la gran maleabilidad de los materiales previamente calentados para formarlo. 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. La mayoría de los metales utiliza extrusión en caliente, para reducir las fuerzas requeridas, eliminar los efectos del trabajo en frío y reducir las propiedades direccionales. El proceso también se puede utilizar para materiales de baja resistencia que no se pueden formar por estirado.

Los metales que más comúnmente se someten a extrusión son: El plomo, cobre, latón, bronce, aleaciones de aluminio y magnesio. La obtención de las piezas metálicas por el proceso de extrusión se puede realizar para los siguientes materiales con las temperaturas adecuadas.

Acero 1100 – 1250 ºC

Cobre 750 – 925 ºC

Aluminio 320 – 450 ºC

El acero es más difícil de extruír a causa de su alta resistencia a la fluencia y su tendencia a soldarse a las paredes de la cámara de la matriz en las condiciones de alta temperatura y presión requeridas.

Sin embargo, se hacen en la actualidad cantidades significativas de extrusiones de acero, usando como lubricantes en el tocho sales de fosfato o recubrimiento de vidrio que se funde durante la extrusión, las matrices se hacen de acero para herramientas. Los ángulos de entrada y salida varían considerablemente, así que el diseño del dado debe ser cuidadoso. Un factor importante en el proceso es la lubricación de las paredes, tanto el material que se va a trabajar así como el de la estampa o matriz, esto evita el desgaste y alarga su vida útil.

Las presiones empleadas en el proceso son muy altas, para extruír el acero se requiere de una presión de 8800 a 12700 Kg/cm., las prensas hidráulicas tienen capacidad de mas de 14000 ton. Las tasas de producción son elevadas dado que se pueden extruír materiales a razón de 300 m/min. Como las matrices tienen costos bajos, la extrusión en caliente es económica para obtener pequeños lotes de piezas las tolerancias son buenas pero se incrementa a medida que el perfil o pieza adquiere mayor tamaño. Para la mayoría de las formas obtienen fácilmente tolerancias de alrededor de +0.003 pulgadas.

Las extrusiones poseen la estructura de grano compacto uniforme de otros metales trabajados en caliente1 tienen propiedades direccionales bastante marcadas. Los acabados son usualmente de 3.2 a 6.4 x 10 mm. Los principales productos del proceso de extrusión son: varillas, perfiles, estructurales, tubos, cables, cubiertos de plomo, molduras de marcos, cartuchos de latón, etc.

La maquinaria más empleada en la extrusión convencional son las prensas de tipo horizontal que se operan hidráulicamente. Las velocidades correctas de trabajo, dependiendo de la temperatura y del material, varían desde unos cuantos metros por minuto hasta 300 m/min. Existen algunas variaciones del proceso de extrusión.

Extrusión directa

Consiste en colocar dentro de la cámara un tocho caliente y redondo que se comprime mediante un embolo. El

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