proceso de deformación plástica

1. Procesos de deformación plástica
Realizado por:
Gabriel Rodríguez
C.I: 23.859.123

2. Deformación plásticas
Se habla de una deformación plástica cuando un esfuerzo aplicado a un material es
tal que al retirar el esfuerzo el material ya no es capaz de volver a sus dimensiones
originales. Un esfuerzo puede ser definido como una presión, es decir, una fuerza
aplicada en un área en específico, pero se convierte en un esfuerzo cuando dicha
presión es relacionada con un porcentaje de deformación. La deformación es
simplemente la resta entre las dimensiones originales y las nuevas dimensiones que
adquiere el material.
Cuando al retirar un esfuerzo el material permanece con unas dimensiones
distintas a las originales, se dice que el material se deformó plásticamente. La
deformación plástica se alcanza cuando la fuerza aplicada resulta tan grande que,
internamente, los átomos o moléculas tuvieron que cambiar su posición para
compensar dicha fuerza.

3. Deformación plástica de los metales dúctiles
Los materiales metálicos usados en la ingeniería se clasifican generalmente en dúctiles
y frágiles. Un material dúctil es el que tiene un alargamiento a tracción relativamente
grande hasta llegar al punto de rotura (por ejemplo, el acero estructural o el aluminio),
mientras que un material frágil tiene una deformación relativamente pequeña hasta el
mismo punto. Frecuentemente se toma como línea divisoria entre las dos clases de
materiales un alargamiento arbitrario de 0.05 cm/cm. La fundición y el hormigón son
ejemplos de materiales frágiles.
Presentan región elástica, región plástica y fractura
Características mecánicas generales: resistentes, dúctiles (maleables) y con fractura en
la región plástica
El tipo de enlace en un material determina críticamente el grado de deformación elástica
o plástica del mismo, p. ej. la posibilidad de que los átomos abandonen sus posiciones de
equilibrio bajo la aplicación de tensiones externas
El enlace metálico (no direccional ) permite un desplazamiento sencillo de las
dislocaciones bajo pequeñas tensiones aplicadas y en cualquier dirección
La carga eléctrica en un metal está des localizada y compartida por todo el material,
luego no supone un impedimento para el desplazamiento de los átomos
Particularidades (oscilaciones en la transición régimen elásticoplástico,
superplasticidad)

4. Ecuaciones de la plasticidad
La teoría de la plasticidad esta definida por tres grupos de ecuaciones
básicas:La descomposición de deformaciones en sus partes elástica y plástica,
con las ecuaciones
de Hooke que relacionan las deformaciones elásticas con las tensiones
aplicadas.El criterio de plasticidad, que define en que condiciones el
comportamiento es elástico o
plástico.La regla de flujo que define como se incrementa de deformación
plástica.
Veamos con detalle cada uno de estos grupos de ecuaciones para un material
metálico isotropo.

5. Descomposición elastoplástica

6. Criterio de plasticidad

7. Regla de flujo

8. Trabajo en frio
Se refiere al trabajo a temperatura ambiente o menor. Este trabajo ocurre al
aplicar un esfuerzo mayor que la resistencia de cedencia original de metal,
produciendo a la vez una deformación.
Características
•Mejor precisión
•Menores tolerancias
•Mejores acabados superficiales
•Mayor dureza de las partes
•Requiere mayor esfuerzo

9. Proceso de Deformación Plástica

10. Equipos utilizados en los procesos de conformación
por deformación plástica.
Laminado
Este proceso requiere equipos pesados llamados molinos laminadores o de
laminación que son los encargados de ejercer la presión necesaria al tocho o la
palanquilla para reducir el espesor en los diferentes pasos. El molino de
laminación consiste en dos rodillos opuestos que se denomina molino de dos
rodillos. Estos pueden tener varias configuraciones: reversible y no reversible. En
la no reversible los rodillos giran en la misma dirección. Y en la reversible los
rodillos pueden girar en ambas direcciones y permite una serie de reducciones a
través de los mismos rodillos pasando varias veces el material desde direcciones
opuestas.
Extrusión
Existen diferentes variaciones en el equipamiento para la extrusión, los cuales se
distinguen por cuatro características fundamentales:

11. •Movimiento de la extrusión con relación al material que será sometido a extrusión:
Si el troquel se sostiene de forma estacionaria y el material de partida se mueve
hacia él, se trata de una "extrusión directa". Si el material de partida está
estacionario y el troquel se mueve hacia el material de partida, se trata entonces de
una "extrusión indirecta".
•La posición de la prensa, ya sea vertical u horizontal.
•El tipo de manejo, ya sea hidráulico o mecánico.
•El tipo de carga aplicada, ya sea convencional (variable) o hidráulica.
Existen varios métodos para la formación de cavidades internas en la extrusión. Una
vía es usar una barra hueca y entonces usar un mandril fijo o flotante. El mandril
fijo también es conocido como tipo alemán, integrado dentro el dummy block y el
mango. El mandril flotante también es conocido como tipo francés, flotadores en
las hendiduras en el dummy block se alinean con el mismo al troquel cuando ocurre
la extrusión. Si una barra sólida se usa como material entonces esta debe, primero,
ser pasada por el mandril, antes de ser extruida por el troquel. Se utiliza una prensa
especial para controlar el mandril independientemente del material de partida.1 La
barra sólida puede incluso ser usada con el troquel araña, troquel tronera o troquel
puente, todos estos tipos de troqueles incorporados al mandril en el troquel y
mantienen el mandril en el lugar. Durante la extrusión el metal se divide y fluye
alrededor de los sostenes, dejando una línea de soldadura en el producto final.

12. El forjado
Martillos y prensas: estas máquinas trabajan para golpes repetidos en caliente
(martillos, pistones y martinetes), o por presión, esfuerzos estáticos (prensas).
Los martillos pilones y martinetes trabajan según el principio de la caridad de
una masa desde cierta altura sobre el acero. Para accionar la masa puede usarse
vapor o aire. Estas máquinas pueden llegar a usar masas de hasta 125000 kg. Los
martinetes pueden aportar presiones de hasta 1800 kg. las prensas pueden ser
hidráulicas o mecánicas, trabajan por presión estática

13. Efectos de la conformación en frío
Las distintas orientaciones de los cristales y la baja movilidad atómica a las
temperaturas de conformado, hacen que no haya homogeneización y por tanto
las diferentes zonas del cristal pueden soportar distintas tensiones.
El desequilibrio de ´estas dará origen a tensiones de largo alcance, también
llamadas macrotensiones o tensiones de Heyn, cuyos efectos se manifiestan de
las siguientes maneras:
- Produciendo deformaciones en las piezas mecanizadas, haciendo imposible
su acabado final cuando las tolerancias son estrechas.
- Haciendo surgir esfuerzos superficiales de tracción que tienden a acentuar
los defectos superficiales y aumentan la sensibilidad de entallas, rebajando la
resistencia a la fatiga y favoreciendo la corrosión.
- Aumento de la dureza y fragilidad (acritud).

14. Las ventajas de estos procesos frente a los de conformado en caliente son:
- mejores superficies y tolerancias dimensionales
- mejores propiedades mecánicas (resistencia)
- mejor reproducibilidad
- confieren al material anisotropía (en caso de que esta característica suponga una
ventaja para la aplicación de que se trate).
Las desventajas de estos procesos son:
- mayor necesidades de fuerza y energía debido al endurecimiento por deformación
(equipo más pesado y potente).
- menor ductilidad
- se produce anisotropía en el material (en caso de que sea una circunstancia
desfavorable)
- y es necesario que la pieza de partida presente unas superficies limpias.
Para producir grandes deformaciones es necesario realizar el proceso en varias etapas
y someter el material, al final de cada etapa, a un tratamiento de recocido para eliminar
las tensiones residuales.

15. Efectos del calentamiento en la deformación plástica
Al deformar un metal en frío se le comunica una energía y, por lo tanto, pasa a un
estado de inestabilidad, puesto que su energía interna es ahora mayor que la que
tenía sin deformar. A la temperatura ambiente la velocidad con que se pasa a la forma
estructural estable es muy lenta, siendo posible aumentarla elevando su
temperatura. Con ello se incrementa la agitación térmica y, en consecuencia, la
movilidad atómica, dando lugar a la aparición de tres etapas: restauración,
recristalización y crecimiento de grano.
a) Restauración: Caracterizada por la tendencia de los átomos a pasar a sus
posiciones de equilibrio estable, sin que haya movimiento aparente de los contornos
de los granos. Durante esta etapa se contrarresta la consolidación, desaparecen en el
metal las tensiones internas, disminuye ligeramente la dureza y el límite elástico.

16. Recristalización: En esta etapa se forman cristales nuevos de entre los antiguos
deformados. Comienza a partir de una determinada temperatura, con la
formación de gérmenes que aparecen en los lugares de mayor acritud, en los
límites de grano y en los planos de deslizamiento y maclado. Estos gérmenes
crecen a expensas de los átomos que les rodean y finalmente, sustituyen al
edificio cristalino deformado. Paralelamente a estos cambios estructurales el
metal recupera su plasticidad y las propiedades físicas tienden a alcanzar los
valores que tenían antes de producirse la deformación.
c) Crecimiento de grano: Si continúa el calentamiento por encima de la
temperatura de recristalización θr, comienza otra etapa, durante la cual el grano
recristalizado continúa creciendo a medida que aumenta la temperatura. El
crecimiento de grano (llamado también coalescencia) por encima de la
temperatura de recristalización depende de la temperatura y del tiempo de
calentamiento, siendo estos dos factores favorables para el aumento de grano.