2. CONFORMADO EN CALIENTE
El conformado en caliente es un
proceso que depende de la
temperatura y el tiempo. Con este
método, las piezas se forman en
estado blando a elevadas temperaturas
y luego se templan en la herramienta.
El proceso de conformado en caliente
sigue los siguientes pasos:
Calentamiento en el horno
Traslado del horno hasta la prensa,
sobre la herramienta de embutición
Conformado plástico en caliente
Templado con herramienta cerrada
3. Las características principales del trabajo en caliente son:
• Por encima de la temperatura mínima de recristalización.
• La forma de la pieza se puede alterar significativamente.
• Se requiere menor potencia para deformar el metal.
• Las propiedades de resistencia son generalmente isotrópicas
debido a la ausencia de una estructura orientada de granos
creada en el trabajo en frío.
• El trabajo en caliente no produce fortalecimiento de la pieza.
• Precisión dimensional más baja.
• Mayores requerimientos de energía.
• Oxidación de la superficie de trabajo.
• Las herramientas están sometido a elevados desgastes y
consiguientes mantenimientos.
CONFORMADO EN CALIENTE
4. Las piezas producidas por
conformado en caliente se
caracterizan porque alcanzan una
alta resistencia, pueden tener formas
complejas y adquieren unos efectos
de springback reducidos. El
comportamiento óptimo del material
se consigue a través de la
transformación estructural de la
austenita a martensita. El material
más usado en el conformado en
caliente es el acero al boro 22MnB5,
que está disponible por muchos
fabricantes de acero.
CONFORMADO EN CALIENTE
5. CONFORMADO EN CALIENTE DIRECTO
En el conformado en caliente
directo, la pieza se austeniza a
altas temperaturas, se transfiere a
la matriz refrigerada y entonces
se embute profundamente.
De esta forma, se pueden
conseguir formas complejas ya
que el material tiene una
excelente ductilidad a altas
temperaturas. fases del conformado
en caliente directo
6. CONFORMADO EN CALIENTE INDIRECTO
En el conformado en caliente
indirecto, la pieza primero se
embute profundamente sin
calentar.
A continuación, antes de obtener
la forma final, se calienta la
pieza hasta temperatura de
austenitización y entonces se
hace la embutición final. Este
paso adicional amplia las
capacidades del conformado y
permite que se puedan obtener
geometrías muy complejas. fases del conformado
en caliente indirecto
7. • No aumenta la dureza o ductilidad del metal ya que los granos distorsionados deformados
durante el proceso, pronto cambian a nuevos granos sin deformación.
• El metal se hace más tenaz pues los cristales formados son más pequeños y por lo tanto más
numerosos, además porque se disminuye el espacio entre cristales y se segregan las
impurezas.
• Se requiere menor fuerza y por lo tanto menor tiempo, ya que el material es más maleable.
• Facilidad para empujar el metal a formas extremas cuando esta caliente, sin roturas ni
desgastes pues los cristales son más plegables y se forman continuamente.
• Ayuda a perfeccionar la estructura granular.
• Se eliminan zonas de baja resistencia.
• Se eliminan los poros en forma considerable debido a las altas presiones de trabajo.
• Baja costos de dados.
• EI material tiene buena soldabilidad y maquinabilidad, dado que el contenido de carbono es
menor al 0.25%.
VENTAJAS DEL CONFORMADO
EN CALIENTE
8. Algunas de las desventajas que
presenta el trabajo en caliente son:
• Se tiene una rápida oxidación o
formación de escamas en la
superficie con el siguiente mal
acabado superficial.
• No se pueden mantener tolerancias
estrechas.
• Se requieren herramientas
resistentes al calor que son
relativamente costosas.
DESVENTAJAS DEL
CONFORMADO EN CALIENTE
9. LAMINACION
Aún calientes, los lingotes se colocan en hornos de gas llamados hornos de
foso, allí permanecen hasta alcanzar una temperatura de trabajo uniforme de
alrededor de 1200 ºC, una vez alcanzada esta temperatura los lingotes se
llevan al tren de laminación en donde primero son laminados en formas
intermedias como lupias, tochos o planchas. Una lupia tiene una sección
transversal con un tamaño mínimo de 150 x 150 mm. Un tocho es más
pequeño que una lupia y puede tener cualquier sección desde 40 mm. hasta el
tamaño de una lupia. Las planchas pueden laminarse ya sea de un lingote o
de una lupia, tienen un área de sección transversal rectangular con un mínimo
de 250 mm. y un espesor mínimo de 40 mm. El ancho siempre es 3 o mas
veces el espesor y puede ser de cuando mucho 1500 mm. Placas, plancha
para tubos, y flejes se laminan a partir de planchas.
La mayor deformación toma lugar en el espesor aunque hay algún incremento
en el ancho. La uniformidad de la temperatura es importante en todas las
operaciones de laminado, puesto que controla el flujo del metal y la
plasticidad. (Ver Figura 1) Un efecto del trabajo en caliente con la operación de
laminado, es el refinamiento del grano causado por la recristalización.
10. LAMINACION
La mayoría de los laminados primarios se
hacen ya sea en un laminador reversible de
dos rodillos (Tren de laminación) o en un
laminador de rolado continuo de tres rodillos.
En el laminador reversible de dos rodillos, la
píela pasa a través de los rodillos, los cuales
son detenidos y regresados en reversa una y
otra vez. A intervalos frecuentes el metal se
hace girar 90° sobre su costado para
conservar la acción uniforme y refinar el metal
completamente, se requieren alrededor de 30
pasadas para reducir un lingote grande a una
lupia. Los rodillos superior e inferior están
provistos de ranuras para alojar las diferentes
reducciones de la sección transversal de la
superficie.
11. FORJADO
Es un método de manufactura de
piezas metálicas, que consisten en la
deformación plástica de un metal,
ocasionada por esfuerzos impuestos
sobre él, ya sea por impacto o por
presión. En el proceso, el metal fluye
en la dirección de menor resistencia,
así que generalmente ocurrirá un
alargamiento lateral al menos que se le
contenga. El grupo de metales más
importantes lo constituyen el acero y
sus aleaciones, ciertos materiales no
ferrosos, como el aluminio y sus
aleaciones.
12. Existen dos clases de forja, en matriz abierta y en matriz cerrada.
En la forja en matriz abierta, el metal no esta completamente contenido en el dado,
el forjado con martinete es un ejemplo característico de este método. La pieza es
formada debido a rápidos y sucesivos golpes del martillo. Utilizada en la producción
de piezas pesadas con tolerancias grandes y en lotes pequeños y medianos.
La forja en matriz cerrada se utiliza mucho para alta producción. En el proceso, el
metal es formado prensándose entre un por de dados. El dado superior se fija
generalmente al ariete de una prensa de forja o a un martillo, mientras que el inferior
queda sujeto al yunque. Juntos constituyen la matriz cerrada. El método permite
obtener piezas de gran complejidad y exactitud, así como un buen acabado.
Utilizada en la producción de piezas de peso reducido, de precisión y en lotes de
1000 a 10000 unidades.
En ciertas ocasiones la forja libre y la forja cerrada se pueden combinar
favorablemente, por ejemplo, en la producción de piezas de precisión, es muy
común preformar primero el metal en matriz abierta, y luego realizar el acabado final
en matrices cerradas.
TIPOS DE FORJADO
13. • Cortar y preformar la pieza. El corte se puede hacer con sierra a
cizalla y preformada con una prensa de forja. Se utiliza el
preformada cuando la pieza a forjar tiene una geometría
complicada a su pesa unitaria es relativamente alta, con esta
operación se modifica la configuración inicial del metal, facilitando
así su forjado final, requiere además de un calentamiento inicial.
• Calentar un trozo de metal cortado y/o preformado en hornos de
tipo eléctrico, de resistencia, de inducción, de alta frecuencia o de
combustible líquido o gaseoso. Los aceros (incluyendo el acero
inoxidable) son calentados aproximadamente a 1230 °C, en
cambio, el aluminio se calienta a 425 °C. Esta fase de
calentamiento se requiere a pesar de que el metal haya sido
previamente calentado para su preformado.
PROCESO DE FORJADO
14. • La pieza ya caliente, se coloca en la matriz de la prensa o martinete.
Dependiendo de su forma o tamaño y complejidad será el numero de
pasos y cavidades de la matriz, donde proporcionalmente se le ira
dando forma al producto. Cuando la pieza ha sido formada, pasa a unas
prensas cortadoras de menor capacidad, para en efectuar en ellas el
desbarbado. Se debe realizar inmediatamente después del formado final
para aprovechar la elevada temperatura de la pieza y hacer el corte con
una fuerza menor.
• Una vez que la pieza se ha forjado y desbarbado, se le somete
normalmente a un tratamiento térmico con el propósito de aliviarle
esfuerzos originados por la deformación y reducir la dureza en caso de
aceros de alto contenido de carbón. Los métodos más usuales para
ablandar el acero son el recocido y el normalizado. Las partes hechas
por el proceso de forja en caliente, pueden pesar desde 200 grs. hasta 2
toneladas, sin embargo, la mayoría de las piezas pesan de 2 a 50 Kg.
PROCESO DE FORJADO
15. EXTRUSION
La extrusión en caliente es un proceso que utiliza
la gran maleabilidad de los materiales
previamente calentados para formarlo. Consiste
en forzar al metal (contenido en una cámara de
presión) mediante un embolo a salir a través de
una matriz formadora especial, que determina la
sección transversal del producto.
Este emerge como una barra continua que se
corte a la longitud deseada. La mayoría de los
metales utiliza extrusión en caliente, para reducir
las fuerzas requeridas, eliminar los efectos del
trabajo en frío y reducir las propiedades
direccionales. El proceso también se puede utilizar
para materiales de baja resistencia que no se
pueden formar por estirado.
16. EXTRUSION
Los metales que más comúnmente se someten a extrusión son: El plomo, cobre, latón,
bronce, aleaciones de aluminio y magnesio. La obtención de las piezas metálicas por el
proceso de extrusión se puede realizar para los siguientes materiales con las
temperaturas adecuadas.
Acero 1100 – 1250 ºC
Cobre 750 – 925 ºC
Aluminio 320 – 450 ºC
El acero es más difícil de extruír a causa de su alta resistencia a la fluencia y su tendencia
a soldarse a las paredes de la cámara de la matriz en las condiciones de alta temperatura
y presión requeridas.
Sin embargo, se hacen en la actualidad cantidades significativas de extrusiones de acero,
usando como lubricantes en el tocho sales de fosfato o recubrimiento de vidrio que se
funde durante la extrusión, las matrices se hacen de acero para herramientas. Los
ángulos de entrada y salida varían considerablemente, así que el diseño del dado debe
ser cuidadoso. Un factor importante en el proceso es la lubricación de las paredes, tanto
el material que se va a trabajar así como el de la estampa o matriz, esto evita el desgaste
y alarga su vida útil.
17. EXTRUSION
Las presiones empleadas en el proceso son muy altas, para extruír el acero se
requiere de una presión de 8800 a 12700 Kg/cm., las prensas hidráulicas tienen
capacidad de mas de 14000 ton. Las tasas de producción son elevadas dado que se
pueden extruír materiales a razón de 300 m/min. Como las matrices tienen costos
bajos, la extrusión en caliente es económica para obtener pequeños lotes de piezas
las tolerancias son buenas pero se incrementa a medida que el perfil o pieza
adquiere mayor tamaño. Para la mayoría de las formas obtienen fácilmente
tolerancias de alrededor de +0.003 pulgadas.
Las extrusiones poseen la estructura de grano compacto uniforme de otros metales
trabajados en caliente1 tienen propiedades direccionales bastante marcadas. Los
acabados son usualmente de 3.2 a 6.4 x 10 mm. Los principales productos del
proceso de extrusión son: varillas, perfiles, estructurales, tubos, cables, cubiertos de
plomo, molduras de marcos, cartuchos de latón, etc.
La maquinaria más empleada en la extrusión convencional son las prensas de tipo
horizontal que se operan hidráulicamente. Las velocidades correctas de trabajo,
dependiendo de la temperatura y del material, varían desde unos cuantos metros
por minuto hasta 300 m/min. Existen algunas variaciones del proceso de extrusión.
18. TIPOS DE EXTRUSION
Extrusión directa
Consiste en colocar dentro de la cámara un tocho caliente y redondo que se comprime
mediante un embolo. El metal extruido a través del dado, se abre: hasta que solo queda un
pequeño residuo para cortarlo cerca del dado y eliminar el extremo.
Extrusión indirecta
Difiere de la extrusión directa, en el que la parte extraída se forza a través del embolo. Se
requiere menor esfuerzo en este método, pues no hay fricción entre el trozo de metal y las
paredes del recipiente que lo contiene.
Sin embargo, tiene limitaciones tales como, la debilidad del ariete por ser hueco y la
imposibilidad de proporcionar un soporte adecuado a la parte extraída.
Extrusión por impacto
En la extrusión por impacto un punzón es dirigido al pedazo de metal por una fuerza tal
que este es elevado a su alrededor la mayoría de las operaciones de extrusión por
impacto, tales como la manufactura de tubos plegables, son trabajos en frío. Sin embargo
hay algunos metales y productos, particularmente aquellos en los cuales se requieren
paredes delgadas, en los que los pedazos de metal son calentados a elevadas
temperaturas.
19. CONCLUSION
Recientemente, el conformado en caliente se ha convertido en un
proceso muy importante para la industria automotriz ya que permite
cumplir los requisitos específicos para seguridad en los test de choque
del vehículo y/o bajar el peso total.
Numerosos fabricantes de coches usan este proceso para producir
piezas estructurales de la carrocería tales como pilares A y B, túneles,
vigas de parachoques, marcos de puertas, vigas de puertas, barras
laterales, barras de techo y marcos de techo.
El conformado en caliente es más complejo comparado con el
conformado convencional. Usando el proceso de conformado en
caliente, se pueden producir en menos tiempo piezas con una alta
resistencia, con una mayor complejidad geométrica y minimizando los
efectos del springback.
