Este documento trata sobre el conformado por deformación plástica de materiales metálicos. Explica que este proceso permite dar forma a los materiales manteniendo un buen comportamiento mecánico. Describe los procesos de conformado en caliente y en frío, y sus efectos metalúrgicos. También cubre procesos específicos como la forja, la laminación y el conformado de chapa.

1. Conformado por deformación
plástica

2. Introducción
Procesos de conformado específicos
Efectos metalúrgicos del conformado
Conformado de chapa
ÍNDICE
Conformado por deformación
plástica

3. Introducción
Conformado por deformación plástica: MEJORES
procesos a la hora de dar forma a materiales metálicos que
deban asegurar un comportamiento mecánico excelente
Tema 8
Polímeros
Cerámicos Demasiado frágiles
Conformado por deformación
plástica

4. Introducción
CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA
Controla el proceso para asegurar
propiedades mecánicas requeridas
Da forma a la
pieza
Procesos de deformación en caliente: la microestructura y las
propiedades finales dependen están estrechamente ligadas al buen
control de las temperaturas, tiempos y deformaciones aplicadas.
+
Procesos de deformación en frío: propiedades dependientes del grado
de deformación
Conformado por deformación
plástica

5. Introducción
CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA
Productos intermedios
-chapas, barras, tubos
Procesos primarios
-Laminación
-Extrusión
Procesos secundarios
-Forja
-Estampación
Piezas más complejas
Conformado en caliente:
T > 0,6Tf (K)
(por encima de la temperatura de
recristalización del material)
Conformado en frío:
T< 0,35 Tf (K)
(por debajo de la temperatura de
recristalización del material)
Conformado por deformación
plástica

6. Introducción
↓σys
Al calentar una
aleación metálica
se requieren menores
presiones de conformado y
además es posible obtener
piezas más complejas.
↑ ductilidad
endurecimiento por
deformación
Durante el
conformado
en caliente
ablandamiento por
recristalización
Figura 7.1 a) Evolución de la tensión con la
deformación en caliente
Conformado en
caliente
Conformado por deformación
plástica
simultáneamente
No endurece ni ablanda
durante la operación

7. Introducción
Figura 7.1 b) Efecto de la velocidad de deformación y la
temperatura en la tensión de conformado
Conformado en
caliente
Conformado por deformación
plástica
La tensión necesaria para deformar plásticamente un material en caliente depende
en gran medida de la velocidad de deformación:
a mayor velocidad de deformación  mayor tensión se debe aplicar

8. Introducción
Conformado en frío
(por debajo de la temperatura de recristalización)
El metal se endurece en el
curso de la deformación
Recocidos de recristalización
σ = K· εn
n: coeficiente de
endurecimiento
por deformación
(0.1-0.5)
La velocidad
de
deformación
apenas influye
en la
deformación
en frío
Conformado por deformación
plástica

9. Introducción
Los procesos de conformado en frío son más baratos, proporcionan
unas tolerancias más estrechas y permiten obtener productos con
una amplia gama de características mecánicas.
Conformado por deformación
plástica

10. Procesos de conformado específicos
Conformado por deformación
plástica

11. Procesos de conformado específicos
Forja
(forging)
De matriz abierta
(open-die)
-formas simples
-malas tolerancias
-series pequeñas de piezas
normalmente grandes
Deformación: ε = Ln (h0-hf)
De matriz cerrada
(closed-die)
-formas complejas
-mejores tolerancias
-grandes series piezas pequeñas
Mayor
fuerza
Conformado por deformación
plástica

12. Procesos de conformado específicos
Recalcado: operación de forja de una pieza cilíndrica con el fin de
aumentar su diámetro y disminuir su longitud
Conformado por deformación
plástica

13. Procesos de conformado específicos
Conformado por deformación
plástica
Fusión
Deformación
plástica
Mecanizado
Metalurgia de
polvos
Tabla 7.1 Tolerancias dimensionales y rugosidades de los procesos de conformado

14. Procesos de conformado específicos
Laminación
Productos largos de sección constante:
chapas, tubos, barras, perfiles…
Conformado por deformación
plástica

16. Procesos de conformado específicos
Laminación Deformación en la laminación
ε = Ln (t0/t f)
Grado de reducción
r =(t0- tf)/t0
(Q = S x v)  v0· w0 ·t0 = vf· wf ·tf
Vl= cte  l0· w0 · t0 = lf· wf ·tf  l0 · t0 = lf· tf
w0 = wf
t: espesor de la chapa
Relación longitud-espesor
Relación entre velocidades de la chapa a la entrada y salida de los cilindros
Conformado por deformación
plástica

17. Procesos de conformado específicos
Laminación
Figura 7.10 Laminación de un perfil hueco cerrado
Conformado por deformación
plástica

18. Procesos de conformado específicos
Laminación
Figura 7.11 Laminación de anillos
Conformado por deformación
plástica

19. Procesos de conformado específicos
Laminación
Figura 7.12 Laminación roscas
Conformado por deformación
plástica

20. Procesos de conformado específicos
Laminación
Figura 7.13 Laminación de tubos de pared gruesa
Conformado por deformación
plástica

21. Procesos de conformado específicos
Extrusión
Figura 7.14 Extrusión directa Figura 7.15 Extrusión inversa
Largas piezas de sección constante: barras, perfiles, tubos...
Conformado por deformación
plástica
Menor fuerza

22. Procesos de conformado específicos
Estirado o Trefilado
(proceso de extrusión para obtener hilos)
Conformado por deformación
plástica

23. Efectos metalúrgicos de conformado
Conformado
en caliente
Destruyen la segregación y el producto se
homogeniza
Desaparece la porosidad asociada al
rechupe y a los desprendimientos
gaseosos por soldadura durante el
aplastamiento
Se refinan los grandes granos columnares
típicos de los productos moldeados
Todos estos efectos se traducen en una sustancial mejora de las
propiedades mecánicas de los productos obtenidos por deformación
plástica en relación a los obtenidos por moldeo
Conformado por deformación
plástica

24. Efectos metalúrgicos de conformado
Desventajas del conformado en caliente:
 Oxidación
 Descarburación en el caso de los aceros
 Peores tolerancias dimensionales que los conformados en frío
(debido a la contracción del enfriamiento final)
 Microestructuras menos homogéneas (dificultad de obtener una
temperatura uniforme en toda la pieza)
Conformado por deformación
plástica

25. Efectos metalúrgicos de conformado
CONFORMADO
EN FRÍO
Aumento del límite elástico
Disminuye la ductilidad
RECOCIDO DE RECRISTALIZACIÓN
Si la deformación
supera un
determinado
nivel, el material
se rompe
Aumenta el coste de estos procesos, pero ofrece una versatilidad
mayor que los procesos realizados en caliente, ya que ajustando el
ciclo de deformación-recristalización se pueden conseguir productos
finales con características mecánicas bien diferentes
Conformado por deformación
plástica

26. Efectos metalúrgicos de conformado
Conformado por deformación
plástica

27. Efectos metalúrgicos de conformado
Conformado por deformación
plástica

28. Efectos metalúrgicos de conformado
FIBRADO MECÁNICO: defecto característico de los procesos de
deformación plástica que ocurre como consecuencia del alargamiento de las
inclusiones u otras segundas fases en las direcciones principales de
conformado  anisoropía en las propiedades mecánicas del producto final.
Conformado por deformación
plástica

29. Efectos metalúrgicos de conformado
Estructura típica de los procesos de fabricación en caliente
Conformado por deformación
plástica

30. Efectos metalúrgicos de conformado
Tratamientos termomecánicos:
laminación y forja
Dan forma al material
Se controla todo el proceso de
conformado con el fin de conseguir
mejorar sus propiedades mecánicas
finales a partir de una microestructura
estructura idónea (grano muy fino)
Y
Conformado por deformación
plástica

31. Conformado de chapa
Corte Doblado Embutición
Operaciones en frío
Minimizar
pérdidas de
material
Formas sencillas
de la matriz
Punzonado
Taladro
Estampación
Conformado por deformación
plástica

32. Conformado de chapa
Operaciones en frío
La conformabilidad de una chapa en
operaciones de doblado se especifica en
términos del menor radio que se puede
conseguir sin que se rompa la chapa
(generalmente se expresa en multiplos de
su espesor (2t, 4t…)
Corte Doblado Embutición Estampación
Conformado por deformación
plástica
La mayor conformabilidad se obtiene siempre cuando se dobla la
chapa en su direccion transversal (línea de doblado perpendicular
a la direccción de la laminación de la chapa)
Operación más sencilla de conformado de chapa

33. Conformado de chapa
Operaciones en frío
Piezas tridimensionales
(carrocería de vehículos de transporte,
cascasas de electrodomésticos…)
Matrices y punzones de formas
adecuadas
Corte Doblado Embutición Estampación
Embutición por expansión
Embutición por compresión
Embuticiones mixtas
Conformado por deformación
plástica

34. Conformado de chapa
Por compresión
Embutición
Por expansión
Conformado por
deformación plástica
-Ductilidad
-Coeficiente de
endurecimiento por
deformación ‘n’

35. Conformado de chapa
La capacidad de un material para ser embutido viene dada por el
coeficiente límite de embutición del material LDR (Limt Drawing
Ratio). (Depende de acuerdo RP y Rd y de la lubricación utilizada)
LDR = (D0)max / Dp ; LDR max ~ 2
Conformado por deformación
plástica
Rd
Rp REEMBUTICIÓN

36. Conformado de chapa
Mejorar la embutibilidad  controlar la textura (orientación cristalográfica
preferente de sus granos individuales)  determinación del coeficiente de
anisotropía ‘r’ (mediante un ensayo de tracción)
r = ε2/ ε3 = ε2 / -(ε1+ ε2)
r = (r0º + 2r45º + r90º)
Conformado por deformación
plástica
Interesan r altos, a ser
posible mayores que 2

37. Conformado de chapa
Curvas límite de embutición: representación de las deformaciones máximas a
estricción o a rotura que admite la chapa en sus dos direcciones principales
Conformado por deformación
plástica
Emburición
por
compresión
Emburición
por expansión