El documento describe diferentes procesos de trabajo en frío y en caliente de materiales. El trabajo en frío involucra la deformación plástica de un material a temperatura ambiente o menor, utilizando presiones elevadas. Incluye operaciones como cizallado, extrusión, laminado y doblado. El trabajo en caliente deforma el material a una temperatura mayor que la de recristalización, permitiendo una deformación casi ilimitada. Procesos como forjado y soldadura se realizan típicamente en caliente. El documento también cubre corte, efectos

1. Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
Ampliación Maracaibo
Asignatura: Ciencias de los Materiales
Sección: “A” Diurno
Trabajo en Frío y Trabajo
en Caliente
Realizado por:
Colina, María Gabriela Molero, Moisés
C.I. 26.871.346 C.I. 30.215.499
Carrera: #49 Ing. Química

2. Se refiere al trabajo a temperatura ambiente o menor. Este trabajo ocurre al aplicar un esfuerzo mayor que la
resistencia original de metal, produciendo a la vez una deformación. El proceso se lleva a cabo aplicando presiones
muy elevadas que deforman el material más allá de su límite elástico pero sin llegar a su punto de rotura. De esta
manera se pueden conseguir piezas de alta complejidad sin apenas pérdida de material y a una velocidad muy
elevada, produciendo series largas de piezas idénticas con unos costes muy reducidos.
Hay una serie de operaciones básicas en las que se basan todos los procesos de conformación en frío. Las
principales son cizallar, reducir, recalcar, extrusionar, perforar, recortar y bruñir. Existe un tipo de herramienta para
cada operación, con una geometría, material y recubrimiento específico adaptado a lo que se quiere conseguir.
TRABAJO EN FRÍO

3. TRABAJO EN FRÍO
VENTAJAS
Mejor precisión al elaborar
las piezas.
Mínimas tolerancias.
Superior dureza en las
partes.
Excelentes acabados
superficiales.
Posibilidades de obtener
propiedades de dirección
deseadas en el producto final.
DESVENTAJAS
Reducción de la ductilidad.
Aumento de la resistencia a
la tensión.
Limitado de las operaciones
de formado en las partes.
Requiere de mayores
presiones que el trabajo en
caliente.

4. OPERACIONES BÁSICAS
Cizallado Extrusión Laminado Troquelado
Doblado Embutido Bruñido

5. Cizallado
Es una operación de corte de láminas
que consiste en disminuir la lámina a
un menor tamaño. Para hacerlo el
metal es sometido a dos bordes rectos
cortantes.
En este proceso el punzón desciende
sobre el metal y éste se deforma
plásticamente sobre la matriz. El
punzón penetra en el metal y, luego, la
cara opuesta de éste se comba
levemente y se corre hacia la matriz.
Cuando la ductilidad y resistencia del
material llega a su límite por la tensión
aplicada, excede la resistencia de la
cizalladora y el metal se rompe
bruscamente a través del espesor
restante.

6. Extrusión
Es un proceso por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para
darle forma a su sección transversal. Ejemplos de este proceso son secciones huecas, como tubos, y una variedad de
formas en la sección transversal.
En la extrusión directa, se deposita en un recipiente un lingote
en bruto llamado tocho, que será comprimido por un pistón. Al
ser comprimido, el material se forzará a fluir por el otro extremo
adoptando la forma que tenga la geometría del dado. Por otro
lado, la extrusión indirecta consiste en un dado impresor que
está montado directamente sobre el émbolo. La presión ejercida
por el émbolo se aplica en sentido contrario al flujo del material.
El tocho se coloca en el fondo del dado contenedor.

7. Laminado
Es un proceso en el que se reduce el espesor de una pieza larga a través
de fuerzas de compresión ejercidas por un juego de rodillos, que giran
apretando y halando la pieza entre ellos.
El resultado del laminado puede ser la pieza terminada (por ejemplo, el
papel aluminio utilizado para la envoltura de alimentos y cigarrillos), y
en otras, es la materia prima de procesos posteriores, como el
troquelado, el doblado y la embutición.
El acero pasa por
una serie de rodillos
que desbastan el
material (proceso
laminado) y,
finalmente, la lámina
es almacenada en
rollos.

8. Troquelado
Se cortan láminas sometiéndolas a
esfuerzos cortantes, desarrollados entre
un punzón y una matriz, se diferencia del
cizallado ya que este último solo
disminuye el tamaño de lámina sin darle
forma alguna.
Los parámetros que se tienen en cuenta
en el troquelado son la forma y los
materiales del punzón y la matriz, la
velocidad y la fuerza de punzonado, la
lubricación, el espesor del material y la
holgura o luz entre el punzón y la matriz.
La determinación de la luz influirá en la
forma y la calidad del borde cortado.
Entre mayor luz exista, el borde cortado
será más burdo y provocará una zona
más grande de deformación en la que el
endurecimiento será mayor.

9. Doblado
Es la deformación de
láminas alrededor de
un determinado
ángulo. Los ángulos
pueden ser clasificados
como abiertos
(mayores a 90°),
cerrados (menores a
90°) o rectos. Durante
la operación, las fibras
externas del material
están en tensión,
mientras que las
interiores están en
compresión. El
doblado no produce
cambios significativos
en el espesor de la
lámina metálica.
Doblados
más
Comunes
Doblado entre dos
Formas
La lámina metálica es deformada entre un punzón en forma
de V u otra forma y un dado. Se pueden doblar con el
punzón desde ángulos muy obtusos hasta ángulos muy
agudos.
Doblado Deslizante
Una placa presiona la lámina metálica a la matriz o dado
mientras el punzón le ejerce una fuerza que la dobla
alrededor del borde del dado. Este tipo de doblado está
limitado para ángulos de 90°.

10. Embutido
Consiste en colocar la lámina de metal sobre un dado y luego presionándolo hacia la cavidad con ayuda de un punzón que
tiene la forma en la cual quedará formada la lámina.
El número de etapas de embutición depende de la relación que exista entre la magnitud del disco y de las dimensiones de
la pieza embutida, de la facilidad de embutición, del material y del espesor de la chapa. Es decir, cuanto más complicadas
las formas y más profundidad sea necesaria, tanto más etapas serán incluidas en dicho proceso.

11. Bruñido
Es un proceso mediante el cual un accesorio de
corte, alojado en la herramienta de bruñido
rota sobre la superficie sobre la que vamos a
trabajar, a velocidades relativamente bajas y a
presiones de contacto comparables al
rectificado. Este proceso es llevado a cabo por
una o más piedras de bruñido que giran
horizontalmente mediante un movimiento
helicoidal dentro de la pieza a trabajar.
El proceso se basa principalmente en el
acabado de orificios después de perforar,
escariar... aunque no es necesario que todos
los orificios sean mecanizados antes del
bruñido; muchos componentes de carburo de
tungsteno y cerámico son bruñidos
directamente desde su estado sinterizado y los
tubos de acero se bruñen a menudo tal y como
se reciben de la planta .

12. EFECTOS DEL TRABAJO EN FRÍO
Todos los materiales son cristalinos por naturaleza y están
hechos de granos de forma irregular de varios tamaños.
Cuando se trabaja en frío, los cambios resultantes en la forma
del material traen consigo marcas en la estructura del grano.
Dichos cambios estructurales producen fragmentaciones del
grano, movimientos de átomos y distorsión de la malla.
La cantidad de trabajo en frío que un metal soporta depende,
sobre todo, de su ductilidad. Mientras más dúctil sea el metal,
mejor podrá trabajarse en frío. Los metales puros pueden
soportar una mayor deformación que los que tienen
elementos dados, debido a que los metales de aleación
incrementan la tendencia y rapidez del endurecimiento.
Para el trabajo en frío se requieren presiones mucho
mayores que en el trabajo en caliente. Como el metal
permanece en un estado más rígido, no es permanentemente
deformado hasta que los esfuerzos aplicados han excedido el
límite elástico.

13. APLICACIONES
Es empleado a nivel mundial para fabricar productos más diversos: clavos, tornillos, tubos de cobre, botellas de
aluminio… También, la mayoría de los objetos metálicos de uso doméstico se producen mediante este método: mangos,
bisagras, elementos de unión, listones y utensilios de cocina.

14. Se define como la deformación plástica del material metálico a una temperatura
mayor que la de recristalización. La ventaja principal del trabajo en caliente consiste
en la obtención de una deformación plástica casi ilimitada, que además es adecuada
para moldear partes grandes porque el metal tiene una baja resistencia de cedencia
y una alta ductilidad.
TRABAJO EN CALIENTE

15. TRABAJO EN CALIENTE
VENTAJAS DESVENTAJAS
Es usado
ampliamente porque
es posible realizar un
cambio de forma
rápida
Se utiliza ya que es
posible la
deformación de
manera barata
El producto se
mantiene dentro de las
tolerancias adecuadas
La superficie de la
pieza queda cubierta
por una capa de oxido
característica

16. OPERACIONES BÁSICAS
Soldadura Forjado
Corte

17. Proceso de forjado
El proceso de forjado fue el primero de los procesos del tipo de compresión indirecta y es probablemente el método
más antiguo de formado de metales. Involucra la aplicación de esfuerzos de compresión que exceden la resistencia de
fluencia del metal. En este proceso de formado se comprime el material entre dos dados, para que tome la forma
deseada.
La mayoría de operaciones de forjado se realiza en caliente, dada la deformación demandada en el proceso y la
necesidad de reducir la resistencia e incrementar la ductilidad del metal. Sin embargo este proceso se puede realizar en
frío, la ventaja es la mayor resistencia del componente, que resulta del endurecimiento por deformación.

18. Proceso de corte
Hay tres categorías generales de corte industrial: térmico,
erosivo y mecánico.
Térmico
Oxicorte: crea una reacción química
entre el oxígeno y el acero que está
tan caliente (aproximadamente 982,2 ºC)
que el metal se ablanda y luego se funde
Plasma: usa un gas ionizado a alta
temperatura para producir
un arco muy caliente y con alta densidad
de energía que puede cortar cualquier
material conductor
Láser: enfoca un haz de luz concentrada
de gran energía que calienta y funde el
material, mientras que el gas retira los
desechos fundidos
Erosivo
Corte por chorro de agua genera un volumen de agua a alta presión
que pasa a través de un orificio muy pequeño para crear un flujo de
agua a alta velocidad. En aplicaciones solo con agua, este flujo de
agua a alta velocidad erosiona el material que se está cortando. En
un corte por chorro de agua abrasivo, el flujo de agua a alta
velocidad acelera un abrasivo (normalmente granate) que se
introduce y se mezcla después del orificio;
esta mezcla de abrasivo de agua acelerado
erosiona el material que se está cortando.
El corte por chorro de agua abrasivo es
necesario para materiales más duros,
como metal y piedra.
Mecánico
Este proceso involucra el uso de fuerzas
físicas para cortar un objeto. Ejemplos de
este tipo de corte incluyen serrar, cortar
por cizalla y taladrar.Herramientas
mecánicas funcionan colocando el
mecanismo de corte, como una hoja, en
contacto físico con el objeto que se está
cortando.

19. Proceso de soldadura
La soldadura por gas, es más lenta y más fácil de controlar que
la soldadura por arco. Este método une metales por calentamiento,
la fuente de calor es una llama producida por combustión de gas,
tal como acetileno, metilacetileno (gas MAPP), o hidrógeno. Este
proceso incluye a veces el uso de presión y un material de relleno.
Los Gases comúnmente utilizados son el oxígeno y, o bien acetileno,
hidrógeno, propano, o propileno. Estos gases se suministran
habitualmente en los cilindros de gas comprimido, que pueden
plantear riesgos de manipulación y transporte adicionales.
La soldadura por arco es uno de varios procesos de fusión para la
unión de metales. Mediante la aplicación de calor, el metal en la unión
entre dos partes se funde con un metal de relleno. Tras el enfriamiento
y la solidificación, se crea una unión metalúrgica. Puesto que la unión
es una mezcla de metales, la soldadura final, potencialmente, tiene las
mismas propiedades de resistencia que el metal de las piezas. Esto está
en contraste con los procesos que no son de fusión (es decir, soldadura
blanda, soldadura fuerte, etc.) en el que las propiedades mecánicas y
físicas de los materiales de base no se pueden duplicar.

20. EFECTOS DEL TRABAJO EN
CALIENTE
Durante el trabajo en caliente los granos se alargan
y recristalizan inmediatamente, con un control adecuado se
obtiene un tamaño de grano fino.
Sin embargo, todos los procesos de trabajo en caliente presentan
una cuantas desventajas que no pueden ignorarse. Debido a la alta
temperatura del metal existe una rápida oxidación o escamado de
la superficie con acompañamiento de un pobre acabado
superficial
Como resultado del escamado no pueden mantenerse tolerancias
cerradas. El equipo para trabajo en caliente y los costos de
mantenimiento son altos, pero el proceso es económico
comparado con el trabajo de metales a bajas temperaturas.

21. Las aplicaciones del trabajo en caliente están entre las manufacturas más complejas. La empresa Uddeholm lleva muchos
años ayudando a sus clientes con estas aplicaciones, entre las que se encuentran las siguientes.HPDC para fundición
inyectada a alta presión, Forja, Templado en prensa/estampación en caliente, Extrusión
Uddeholm tiene una acreditada experiencia de asistencia a sus clientes para aumentar la duración de las matrices y
herramientas en estas aplicaciones y para reducir el costo por pieza
APLICACIONES

22. Fin.