PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS METALES EL PROCESO DE METALES Y ALEACIONES

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS METALES

EL PROCESO DE METALES Y ALEACIONES

La fundición de metales y aleaciones

La mayoría de los metales son procesados fundiendo primeramente el metal en un horno cuya función es proporcionar metal fundido. Al metal fundido se le pueden añadir diversos elementos con el fin de producir diferentes tipos de aleaciones. Todos estos productos, que se fabrican por trabajo del metal en frío y en caliente a partir de grandes lingotes, se llaman productos de aleación forjados. Los productos hechos de esta forma se llaman productos de fundición y las aleaciones usadas en su fabricación aleaciones de fundición.

Por ejemplo, los pistones usados en los motores de los automóviles se fabrican normalmente introduciendo un metal fundido en el interior de un molde permanente de acero.

 Laminación en frío y caliente de metales y aleaciones: La laminación en frío y caliente son métodos comúnmente usados en la fabricación de metales y aleaciones. Mediante estos procesos podemos conseguir láminas y planchas de gran longitud con secciones transversales uniformes.

Laminación en caliente de lingotes en hojas: La laminación en caliente de lingotes en hojas puede ser realizada gracias a que, cuando el metal está caliente, con cada paso del rodillo se consiguen reducciones de espesor mayores. Después de ser extraídos del horno de precalentamiento, los lingotes son laminados en caliente en un tren de laminación y desbaste reversible.

Laminación en caliente de lingotes en hojas: Después del laminado en caliente, que puede incluir algún proceso de laminado en frío, los rollos de metal se vuelven a calentar en un proceso denominado recocido, que reblandece el metal, con el fin de eliminar cualquier defecto introducido en el procese de laminado en caliente.

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Extrusión de metales y aleaciones.

La extrusión es un proceso de conformación plástica en el cual un material bajo grandes presiones ve reducida su sección transversal al ser forzado a pasar a través de una abertura. Muchos metales son sometidos a extrusión en caliente, puesto que la resistencia a la deformación del metal es menor que si tiene en lugar frío. En la directa, la barra es introducida en una cámara de la prensa para ser forzada directamente por un pistón a pasar a través de la boquilla. En la indirecta, un pistón hueco sujeta la boquilla, y el lado opuesto de la cámara está cerrado por una placa.

Forja

La forja es otro método primario de conversión de metales en formas útiles. En el proceso de forja el metal es golpeado o prensado a la forma deseada. En la forja con martillo, un martillo efectúa repetidamente golpes sobre la superficie de metal. En la forja con prensa, el metal es sometido a una lenta fuerza de compresión.

Los procesos de forja también pueden clasificarse en forja de matriz abierta y forja de matriz cerrada. En la forja de matriz cerrada, el metal que va a ser forjado es situado entre dos matrices, las cuales tienen en la parte de arriba y la de abajo impresiones con la forma deseada. La forja de matriz cerrada puede llevarse a cabo mediante el uso de un par de matrices con una o varias impresiones.

El proceso de forja se utiliza para producir formas irregulares, las cuales requieren cierto trabajo para mejorar la estructura del metal por reducción de la porosidad y refinamiento de la estructura interna.

TENSIÓN Y DEFORMACIÓN EN METALES

Deformación elástica y plástica

El número de deformaciones elásticas, que un metal puede soportar es pequeño, puesto que durante la deformación elástica los átomos del metal son desplazados de su posición original, pero no hasta el extremo de que tomen nuevas posiciones fijas. Cuando la fuerza sobre el metal que ha sido deformado elásticamente cesa, los átomos del metal vuelven a sus posiciones originales y el metal adquiere de nuevo su forma original. Durante la deformación plástica, los átomos del metal son desplazados permanentemente de sus posiciones originales y toman nuevas posiciones.

Tensión y deformación.

Tensión: La tensión σ en la barra s igual al cociente entre la fuerza de tensión uniaxial media F y la sección transversal original A0 de la barra.

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Deformación: Tal desplazamiento se llama deformación. L a deformación, originada por la acción de una fuerza de tensión uniaxial sobre una muestra metálica, es el cociente entre el cambio de longitud de la muestra en la dirección de la fuerza y la longitud original.

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La deformación resulta una magnitud adimensional. En la práctica industrial es común convertir la deformación en un porcentaje de deformación o porcentaje de elongación:

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Coeficiente de Poisson

Una deformación elástica longitudinal de un metal, produce un cambio dimensional lateral asociado. Una tensión σz produce una deformación axial +εz y una contracción lateral de –εx y –εy. Si el comportamiento es isotrópico3 εx y εy son iguales. El cociente

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Se llama coeficiente Poisson. Para matrices ideales V = 0.5. Para materiales reales los típicos rangos del coeficiente de Poisson varían desde 0.25 hasta 0.4 con un promedio en torno a 0.3.

ENSAYOS DE TENSIÓN Y DIAGRMA DE TENSIÓN-DEFORMACIÓN EN INGENIERÍA

El ensayo de tensión se utiliza para evaluar la resistencia de metales y aleaciones. El tipo de muestras utilizadas para ensayo de tensión varía considerablemente. La longitud patrón más comúnmente utilizada para pruebas de tensión es una longitud de 2 pulg.

Las propiedades mecánicas de metales y aleaciones que son de importancia en ingeniería para el diseño de estructuras y que puede obtenerse del ensayo de tensión son

**Módulo de elasticidad.

**Límite elástico a un 0.2% de Offset.

**Resistencia máxima a la tensión.

**Porcentaje de elongación a la fractura.

**Porcentaje de reducción en el área de fractura.

Módulo de elasticidad: Para metales, la máxima deformación elástica es usualmente menor a un 0.5%. En general los metales y aleaciones muestran una relación lineal entre la tensión y la deformación en la región elástica en un diagrama tensión-deformación que se describe mediante la ley de Hooke.

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Límite elástico: El límite elástico es un dato muy importante para el diseño de estructuras en ingeniería puesto que es la tensión a la cual un metal o aleación muestra deformación plástica significativa.

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