Mecanizado sin arranque de viruta

Mecanizado sin arranque de viruta

En todo proceso de fabricación de piezas mecánicas, existen diferentes procedimientos de mecanizado para obtener la forma y propiedades deseadas. Estos procesos pueden ser con o sin arranque de viruta, en donde desarrollaremos este último, el cual consta de diferentes métodos utilizando agentes externos como diferencia de temperaturas, presiones, etc. que modificarán las propiedades físicas del material.

Modelado por fusión

 Moldeo con moldes desechables

o Moldes de Arena

 Según condiciones de la arena: pueden encontrarse moldes en verde, moldes con secado de huella, moldes en arena desecada.

 Según el número de piezas a confeccionar: moldes con arena para número de piezas pequeño. Moldes con arena para grandes series:

• En cáscara

• Al vacío

• Poliestireno expandido

• Revestimiento

o Moldes de Yeso

o Moldes Cerámicos

 Moldeo con moldes permanentes

o Moldes de vaciado por gravedad o a baja presión

o Moldes de inyección

 Máquina de cámara de presión en caliente

 Máquina de cámara de presión en frío

o Fundición por colada centrífuga

Modelado plástico o de aplicación de fuerzas

 Forja

o Libre

o Con estampado

 Laminación

 Extrucción

 Trefilado

 Corte, punzonado, estampado

 Repujado

Conformado por forjado

Introducción

La conformación por deformación plástica de los metales es el proceso utilizado para fabricar piezas mediante la transformación plástica de un cuerpo sólido y en la cual se mantiene inalterado el volumen del cuerpo. Esta transformación se realiza sometiendo a los metales, calientes o fríos, bajo la acción de fuerzas exteriores de diferentes tipos: compresión, tracción, flexión, etc.

Existen diversos procedimientos de conformado dependiendo del tipo de esfuerzo principal empleado y de la pieza a deformar.

Tipos de procesos de conformado por deformación plástica según el tipo de esfuerzo al que se someten las piezas.

 Conformación por compresión:

o Forja libre

o Forja con estampa

o Extrusión

o Laminación

 Conformación por compresión y tracción:

o Extrusión de perfiles

o Trefilado de alambre

o Embutición profunda

o Embutición con estirado por tracción

 Conformación por flexión

o Doblado

 Conformación por torsión

o Retorcido

Clasificación de los procesos de conformación según el tipo de pieza a deformar

Tipo de pieza a trabajar Transformación principal Proceso

Paredes delgadas. Ej. Chapa Desplazamiento Laminado Repujado

Alisado

Alargado (a tracción) Trefilado de alambres y perfiles

Estirado a tracción de superficies y tubos

Embutición profunda

Acuñado hueco

Doblado Doblado recto

Doblado curvo

Arrollado Retorcido

Paredes no delgadas.

Ej. Lingotes Desplazamiento Forja libre

Forja con estampa

Extrusión

Laminado plano y de forma

El proceso de conformación por deformación requiere que el material tenga determinadas propiedades plásticas, para su mejor elaboración.

Las piezas metálicas frente a una acción externa, se comportan indistintamente, dependiendo fundamentalmente de sus características geométricas y metalúrgicas, así como también de la magnitud y dirección de la fuerza que actúa.

Existen dos tipos de esfuerzos básicos, a los que pueden estar sometidas las piezas, ellos son: Tracción y Compresión, ante los cuales estas manifiestan, primero, un comportamiento elástico y posteriormente plástico.

Comportamiento elástico-plástico de las piezas metálicas

La deformación elástica de las piezas se caracteriza por la recuperación de la geometría inicial de las mismas, después de retirada la fuerza exterior aplicada, es decir las deformaciones que ocurren son reversibles.

Sin embargo en la deformación plástica, la geometría de partida no se recobra, una vez retirada la acción de la fuerza, por lo que es irreversible. Esta conducta es el principio físico en el que se basan los procesos de conformación de piezas por deformación plástica.

La plasticidad de los metales, desde el punto de vista de los estados de la materia (líquido, sólido y gaseoso), puede valorarse como una etapa transitoria entre el estado sólido y el líquido, es por ello que para conformar las piezas, conviene trabajarlas en caliente.

Estas características de los metales son representadas en la siguiente gráfica de Tensión-deformación.

A. Periodo Elástico: el metal es sometido a esfuerzos, se deforma y al dejar de tensionarlo, vuelve a la forma inicial

B. Zona de alargamiento semielastico

C. Zona de fluencia o escurrimiento

D. Zona de alargamiento homogéneo en toda la probeta: el material es deformado adoptando una forma distinta a la inicial

E. Zona de estricción: el material llega a la zona de rotura

Definición del forjado en caliente

La forja es el conjunto de operaciones necesarias para la conformación de piezas metálicas, mediante la deformación plástica del material, aplicando esfuerzos violentos de compresión repetidos (martilleo) o continuos (compresión), después de haberlas calentado por encima de la temperatura de recristalización, pero inferiores a la de fusión, por lo que existe una temperatura máxima y mínima.

Característica de las piezas forjadas

Las piezas forjadas se caracterizan por ser simples y macizas, a diferencia de las piezas fundidas sin agujeros pasantes, los cuales se hacen en operaciones posteriores de mecanizado.

Las piezas conformadas por forja pueden ser:

 Piezas acabadas: la forja da la forma definitiva

 Piezas de desbaste: la forja da la forma aproximada, con un exceso de material de 3mm y posteriormente se mecaniza.

Materiales forjables

Para realizar la deformación plástica sobre los metales es imprescindible la utilización de materiales con propiedades plásticas, que les permitan experimentar una deformación permanente y significativa, sin destrucción de los enlaces moleculares.

La mayoría de los metales pueden ser forjados pero no así sus aleaciones que a veces resultan pocos maleables, demasiado frágiles y se rompen antes de alcanzar el grado de deformación deseado.

Los materiales forjables a temperatura ambiente son aquellos que tengan compuestos químicos plásticos y los no forjables aquellos que por el contrario, sus compuestos químicos son no plásticos. Son muy forjables todos los aceros al carbono, con preferencia, los de bajo contenido de carbono, así como los metales no férreos maleables.

En el caso de los metales no aleados, se puede discernir, a través del diagrama Hierro-Carbono como muestra la figura, que a temperatura ambiente son forjables aquellos cuyos constituyentes son la ferrita y en parte la perlita, sin embargo no son forjables los que contengan cementita.

Pero a la temperatura de forja y para materiales con porcentaje de carbono menor al 1,76, estos constituyentes se transforman totalmente en austenita, que es muy plástica y por lo tanto perfectamente forjable.

De aquí que las fundiciones, que a temperatura de forja están constituidas por austenita y cementita, no sean forjables, ya que esta última tiene una elevada fragilidad y por ello, son inadecuadas para la conformación, excepto las fundiciones de grafito esferoidal que pueden hacerlo en caliente.

Por otra parte el cobre debe forjarse en frío ya que en caliente es muy frágil, mientras que el aluminio y muchas aleaciones ligeras admiten forjado en caliente y en frío.

Temperaturas de forja

Las temperaturas a las que deben calentarse los metales y aleaciones en la forja, están comprendidos para cada material, entre una temperatura mínima y otra máxima. Estas temperaturas están condicionadas por la recristalización, ésta última es la temperatura a la que ocurre la reorganización del cristal, la formación del grano nuevo, por lo tanto en el caso de los aceros esta temperatura es igual a la de austenización: 721°.

La temperatura mínima siempre debe ser mayor a la de recristalización, ya que por encima de ésta, los metales pueden deformarse significativamente y con pequeños esfuerzos.

Es cierto que a mayor temperatura, el metal ofrece menor resistencia a la deformación, pero mayor será el crecimiento de su grano, hasta que llegue a fundirse, por ello se debe aplicar para cada metal o aleación una temperatura máxima que no conviene superar.

Beneficios aportados a la estructura del metal con la aplicación del proceso de forja

Existen dos razones por las que se forjan los metales:

 Para perfeccionar la calidad del metal, eliminando la fragilidad de los lingotes y corrigiendo la forma y disposición de los cristales.

 Para fabricar el producto final de forma aproximada o precisa.

Las piezas forjadas se utilizan, en menoscabo de las mecanizadas, que parten de perfiles laminados, por varios motivos:

 No se corta el fibrado

 Menores tiempos de mecanizado

 Menor desperdicio de material

 Adecuado para piezas de compromiso con gran

...