3.1 Introducción Daniel Glez
3.2 Procesamiento
mecánico
3.2.1. Procesos de conformado
3.2.2 Trabajo en frio vs trabajo
caliente
3.2.3 Modelos de deformacion
3.3 Procesos de
Arranque de Material
3.3.1 Herramientas de corte
3.4 Procesamientos
Térmicos
3.4.1 Eliminacion de esfuerzos
3.4.2 Recocido completo
3.4.3 Procesos de precipitacion
3.5 Procesos de
fabricación
3.6 Procesos con
polvos
3.1 Introducción
La operación principal en el
procesamiento de los metales y las aleaciones es
separarlos de sus minerales y
refinarlos de manera que se obtengan las composiciones que el usuario requiera.
Es de considerable importancia lo anteriormente mencionado para el logro de los
fines de ingeniería y científicos.
3.2 Procesamiento
mecánico
3.2.1 Procesos de conformado (formado
mecánico).
El laminado,
el forjado, la extrusión, el estirado y el repujado se encuentran entre los
procesos de formado más comunes. La deformación mecánica produce un endurecimiento. Esta característica
es importante por dos razones: primero, afecta las propiedades del producto, y, segundo, afecta el comportamiento del material durante el procesado, puesto
que un material con endurecimiento por deformación requiere más energía para
una deformación adicional y, debido a esto, se reduce su ductibilidad y es más
propenso a la fractura.
3.2.2 Trabajo en frío vs trabajo en caliente.
Si se deforma
un material por encima de su temperatura de recristalización, de manera casi
común ocurre un recocido con la deformación. Como resultado de esto no se
produce ningún endurecimiento por deformación en el proceso, recordando que la
temperatura de recristalización varía de material a material y en general se
encuentra entre un tercio y la mitad de la temperatura absoluta de fusión.
Por lo
general es posible usar el laminado, la extrusión y el forjado para fabricar
productos de un tamaño considerable, sin que exista un endurecimiento por
deformación que obligue a gastar demasiada energía. Más aún, las grandes masas
de metal se enfrían lentamente. Juntos, estos factores favorecen el trabajo en
caliente para los proceso de trabajo primario, por ejemplo, para la formación
inicial del metal desde un lingote hasta planchas, barras, vigas, etc., pero el
formado final (trabajos secundarios) de materiales delgados tales como lámina y alambre se
realiza más comúnmente por troquelado profundo (lámina), estirado de alambre y
perfilado, todas ellas son operaciones de
trabajo en frió. El trabajo en frió es deseable en este punto debido a que se
puede evitar la oxidación de la superficie, un control de dimensiones adecuado
es posible y las propiedades finales pueden ajustarse de acuerdo a las
especificaciones.
3.2.3 Modelos de deformación.
El modelo de deformación en una operación de laminado es
bastante simple en su concepto.
Los rodillos aplican comprensión en una dirección; existe un alargamiento comparable en la dirección
longitudinal, en la que se está laminando, y una muy leve deformación en la
tercera dimensión. La deformación en el estirado de alambre o en la extrusión
es sólo ligeramente menos sencilla en su concepto. Aquí existe una comprensión
radial y un alargamiento parcial, el cual es igual a la reducción del área
transversal.
Los detalles
de deformación en estos procesos de laminado y estirado son más complejos que
las descripciones anteriores debido a que los granos se deforman de manera
uniforme. Aquellos granos que están orientados de manera favorable están
sujetos a una deformación extensa. Otros se deforman mucho menos; más aún,
todas las deformaciones se deben adaptar entre sí para mantener la continuidad
en los granos.
3.3 Procesos
de Arranque de Material
El maquinado
es el proceso de arranque de material más ampliamente usado. Puede realizarse
en un torno, en un cepillo, en una fresadora, taladrando, o con
muchas otras variaciones. Este proceso es una combinación de corte y
deformación mecánica.
El ingeniero
prefiere una viruta que se rompa. Esto significa que a menudo es deseable
especificar algo de trabajo en frío antes del maquinado, para reducir la
ductilidad del metal. También significa que ciertas fases que se encuentran
como impurezas pueden juntarse al acero para
formar fácilmente la viruta y fabricar de esta manera un acero fácil de
manejar.
Estas virutas
además hacen que exista una menor fricción y por esto un calentamiento menor en
la punta de la herramienta. Esto es importante puesto que un calentamiento
excesivo reduce la dureza de la herramienta, lo que nos lleva a un embotamiento
mas rápido y a causa de eso a una mayor fricción y calor producidos, llevando a
una falla grande.
3.3.1 Herramientas de corte.
Los aceros de
alto carbono pueden hacerse muy duros con un templado y un revenido. Esta es la
razón por la cual son usados para herramientas. A elevadas temperaturas los
carburos crecen, en el desarrollo del proceso, el acero se suaviza notablemente
hasta que toma las propiedades de una esferoidita, una micro estructura que no es deseable en esta caso. De cualquier
manera es posible reducir el crecimiento de los carburos y el proceso de
suavización de manera considerables introduciendo en los aceros estabilizadores
de carburos (Cr, W, Mo y V). Si las partículas de carburo que contienes estos
elementos van a crecer, no solo los átomos pequeños de carbono, sino los mas
grandes que acabamos de mencionar deben difundirse a través de la matriz ferrítica una mayor temperatura.
3.4 Procesamientos
Térmicos: Procesos de recocido
El término
recocido es usado para lograr una tanto una suavización como un aumento de
tenacidad. Esta palabra puede tener un significado especial cuando nos
referimos a un tratamiento térmico en un acero. El recocido es un calentamiento
a una temperatura tal que los átomos individuales obtienen una mayor libertad de movimiento y son capaces de reordenarse en una estructura
con menor energía.
3.4.1 Eliminación de esfuerzos.
El proceso de
recocido más simple implica una eliminación de esfuerzos. Un enfriamiento no
uniforme a menudo produce esfuerzos residuales debido a que parte del metal aún
se encuentra contrayéndose después de que el resto se ha solidificado
totalmente. Es entonces cuando una parte del material queda con esfuerzos de
tensión y otra con esfuerzos de comprensión; los esfuerzos de tensión estarían
desbalanceados y podría resultar alguna distorsión.
3.4.2
Recocido Completo.
El procedimiento consiste
en calentar el acero a unos 50º F, seguido de un enfriamiento, dejando el acero
sometido en un enfriamiento a la misma velocidad que se enfría en el horno. Esto
consigue que los aceros sean más blandos antes de maquinarlos para que
manejarlos sea más fácil.
3.4.3
Procesos de Precipitación.
Las aleaciones de metales ligeros pueden aumentar su resistencia por
medio de un endurecimiento por precipitación (endurecimiento por
envejecimiento, o endurecimiento acelerado).
Se pueden
considerar varios procedimientos de
enfriamiento y recalentamiento.
Un
enfriamiento rápido nos da una aleación más resistente, que también es muy
dúctil. Este material resulta muy importante ya que tiene las ventajas que le
dan las resistencia y la ductilidad en forma conjunta.
Un
enfriamiento rápido, seguido por un recalentamiento a una temperatura
intermedia, duplica la resistencia de la aleación.
3.5 Procesos de fabricación
Siempre que se van a unir dos superficies
metálicas de cualquier tipo se nos presenta un gran problema en lo que a
procesamiento de metales se refiere. La soldadura naturalmente está para consideraciones
especiales en los metales escogidos, debido a que en el proceso de soldado se
presentan tanto la fusión como la solidificación en el remachado, las
propiedades metálicas también son importantes. Los remaches de aceros se
introducen, generalmente, cuando aún están calientes. Evitando el
endurecimiento por deformación, el remache se conforma a los contornos del
agujero, de manera que resulta una unión ajustada.
Al soldar el
acero, encontramos 3 efectos térmicos:
·
a) Solidificación
del metal soldado
·
b) Austerización
del metal inmediatamente adyacente
·
c) Esfuerzos
residuales debido a los severos gradientes de temperatura.
El metal soldado generalmente se enfría de
manera rápida y en los aceros de baja aleación, con grano fino, puede formar
martensita. Esto podría ser indeseable puesto que muchas estructuras soldadas no pueden ser revenidas fácilmente a
causa de su tamaño. Sin embargo, se tiene una alternativa: el metal soldado
puede ser depositado en varias pasadas, de manera que las últimas pasadas hagan
un revenido a la martensita formada inicialmente.
En la mayoría
de las soldaduras es necesario efectuar una eliminación de esfuerzos. Para
hacerlo, generalmente se recalienta la zona soldada por medio de un soplete o
algún procedimiento similar, haciendo que el enfriamiento de la zona soldada
ocurra de una manera más lenta.
3.6 Procesos
con polvos
La
sinterización es un proceso térmico que ha sido utilizado a través de la historia para
elaborar productos cerámicos partiendo de arcillas y/u otras partículas
sólidas. En los últimos años, esta técnica ha sido utilizada cada vez en mayor escala en metalurgia, de manera que hoy día los productos fabricados por
(metalurgia de polvos) se constituyen en una fracción importante del diseño de productos.
En principio,
los productos realizados bajo este proceso se obtienen compactando polvos
metálicos en el interior de un molde.
El proceso de
sinterización de metales debe realizarse en una atmósfera
carente de oxigeno. Cualquier cantidad de oxigeno presente reaccionaría
con el metal impidiendo la unión de la partículas. Generalmente se utiliza una
atmósfera de hidrogeno. La temperatura de sinterización está normalmente
cerca del punto de fusión del metal. Esto acelera la difusión requerida.
Un reciente
desarrollo de importancia involucra el uso de metalurgia de polvo seguida de un
prensado en caliente. Se compacta el metal en polvo, seguido de un calentamiento
para iniciar la sinterización. La preforma se comprime entonces en un molde
cerrado, proveyéndose así la densidad completa. La ventaja de este
procedimiento es doble: primero, que casi el 100% del metal se aprovecha en el
producto, segundo, la composición puede ser mas uniforme en todas las partes,
tanto que es posible compararlo con una fundición.
No hay comentarios:
Publicar un comentario