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Octubre 2014
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PROCESOS DE MANUFATURA
Procesos y tecnologas para el conformado de metales
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Introduccin
Fundamentos
de formado de
metales
Procesos de
deformacin
volumtrica
Trabajo
de lminas
metlicas
Procesamiento
de cermicos,
plsticos y
compuestos
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Fundamentos de formado
El formado de metalesincluye varios procesos de manufactura en
los cualesse usa la deformacin plstica para cambiar la forma de las
piezas metlicas.
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Fundamentos de formado de metales
La deformacin es el resultado del uso de una herramienta que
generalmente es un troquelpara formar metales, el cual aplica
esfuerzos que exceden la resistencia a la fluencia del metal.
Por tanto, el metal se deforma para tomar la forma que determina
la forma del troquel.
Los procesos del formado se pueden clasificar en:
1) Procesos de deformacin volumtrica
2) Procesos de trabajo de lminas metlicas.
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Operaciones de formado de metales
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Caractersticas generales de los procesos de formado y
moldeado
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Caractersticas generales de los procesos de formado y
moldeado
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Comportamiento del material en el formado de metales
La curva de fluencia describe la relacin esfuerzo-deformacin en
la regin dondetiene lugar el formado del metal. Tambin indica el
esfuerzo de fluencia del metal, la
propiedad de resistencia que determina las fuerzas y la potencia
requerida pararealizar una operacin particular de formado.
El esfuerzo de fluencia se define como el valor instantneo del
esfuerzo requeridopara continuar la deformacin del material o
mantener fluyendoal metal.
El esfuerzo de fluencia promedio (tambin llamadoesfuerzo de
fluencia medio) es el valor promedio delos esfuerzos sobre la curva
esfuerzo-deformacindesde el comienzo de la deformacin hasta el
valorfinal (mximo) que ocurre durante este proceso.
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Temperatura en el formado de metales
El trabajo en fro, tambin conocido como formado en fro, es el
formado de metalque se realiza a temperatura ambiente o ligeramente
arriba. Las ventajas significativas
del formado en fro comparado con el trabajo en caliente son: 1)
proporcionar mejorprecisin, lo que significa tolerancias ms
estrechas, 2) mejorar el acabado de lasuperficie, 3) el
endurecimiento por deformacin aumenta la resistencia y la dureza
dela pieza, 4) el flujo de granos durante la deformacin brinda la
oportunidad de obtenerpropiedades direccionales convenientes en el
producto resultante y 5) al no requerircalentamiento del trabajo,
se ahorran costos de horno y combustible y se logran
mayores velocidades de produccin.
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Temperatura en el formado de metales
El trabajo en caliente (tambin llamado formado en caliente)
implica la deformacin atemperaturas por encima de la temperatura de
recristalizacin. La temperatura de recristalizacin
de un metal es aproximadamente la mitad de su punto de fusin en
la escala absoluta. En laprctica, el trabajo en caliente se lleva a
cabo usualmente a temperaturas por encima de 0.5Tm.El metal de
trabajo se suaviza ms conforme la temperatura se incrementa ms all
de 0.5Tm,mejorando as la ventaja del trabajo en caliente por arriba
de este nivel. Sin embargo, el procesode deformacin genera el calor
que incrementa la temperatura de trabajo en algunas regiones de
la pieza. Esto puede causar la fusin en estas regiones, lo cual
es altamente indeseable.
Ventajas respecto al trabajo en fro: 1) la forma de la pieza de
trabajo se puede alterar de manerasignificativa, 2) se requiere
menor fuerza y potencia para deformar el metal, 3) los metales
queusualmente se fracturan en el trabajo en fro pueden formarse en
caliente
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Temperatura en el formado de metales
El formado isotrmicose refiere a las operaciones de formado que
se llevan a cabo de talmanera que eliminan el enfriamiento
superficial y los gradientes trmicos resultantes en la
pieza de trabajo. Se realiza por precalentamiento de las
herramientas que entran en contactocon la pieza a la misma
temperatura de trabajo del metal. Esto desgasta las herramientas
yreduce la vida, pero evita los problemas descritos cuando los
metales difciles se forman pormtodos convencionales.
Problema: cuando metales como los aceros altamente aleados,
muchasaleaciones de titanio y las aleaciones de nquel se calientan
a las temperaturasde trabajo en caliente y entran en contacto con
las herramientas de formadorelativamente fras, el calor es
transferido de manera rpida fuera de la
superficie de la pieza, elevando la resistencia en estas
regiones.
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Friccin y lubricacin en el formado de metales
La friccin en el formado de metales surge debido al estrecho
contacto entre las superficies de laherramienta y el material de
trabajo, y a las altas presiones que soportan las superficies en
estas
operaciones. En la mayora de los procesos de formado, la friccin
es inconveniente por las siguientesrazones: 1) retarda el flujo del
metal en el trabajo, ocasionando esfuerzos residuales y algunas
vecesdefectos del producto, 2) se incrementan las fuerzas y la
potencia para desempear la operacin y 3) eldesgaste de las
herramientas puede conducir a la prdida de la precisin dimensional,
lo cual da porresultado piezas defectuosas y el remplazo de las
herramientas.
Si el coeficiente de friccin llega a ser lo suficientemente
grande, ocurre una condicin conocida comoadherencia. La adherencia
en el trabajo de metales (tambin llamada friccin por adherencia) es
latendencia de las dos superficies en movimiento relativo a pegarse
una a la otra en lugar de deslizarse.
Tm es el punto de fusin del metal particular (temperatura
absoluta).Israel de la Cruz M.
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Friccin y lubricacin en el formado de metales
Los lubricantes para el trabajo de los metales se aplican en la
interfaz herramienta-trabajo enmuchas operaciones de formado para
reducir los perjudiciales efectos de la friccin. Los
beneficios que se obtienen de su aplicacin incluyen una reduccin
en la adherencia, en lasfuerzas, en la potencia y en el desgaste de
las herramientas, as como un mejor acabado de lasuperficie en el
producto final. Los lubricantes tienen tambin otras funciones, como
reducirel calor en las herramientas.
Las consideraciones para escoger un lubricante apropiado para el
trabajo de metales incluyenel tipo de procesos de formado que se va
a utilizar (rolado, forjado, estirado de lminametlica u otros), ya
sea trabajo en caliente o trabajo en fro, as como el material de
trabajo,la reactividad qumica con la herramienta y con los metales
de trabajo (por lo general, esdeseable que los lubricantes se
adhieran a las superficies para que sean ms efectivos en lareduccin
de la friccin), facilidad de aplicacin, bajas toxicidad,
inflamabilidad y escaso costo.
Los lubricantes usados para operaciones de trabajo en fro
incluyen aceites minerales, grasas yaceites grasos, emulsiones en
agua, jabones y otros recubrimientos. El trabajo en caliente
serealiza algunas veces en seco para ciertas operaciones y
materiales (por ejemplo, el laminadoen caliente del acero y la
extrusin de aluminio). Cuando los lubricantes se usan para
trabajoen caliente incluyen aceites minerales, grafito y
vidrio.
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Procesos de deformacin
volumtrica
Los procesos de deformacin volumtrica se realizan en operaciones
de trabajo en fro, y calientetanto por arriba como por debajo de la
temperatura de cristalizacin. El trabajo en fro o debajode la
temperatura de cristalizacin es apropiado cuando el cambio de forma
es menos severo yhay necesidad de mejorar las propiedades mecnicas,
o alcanzar un buen acabado en la piezafinal. El trabajo en caliente
se requiere generalmente cuando involucra la deformacinvolumtrica
de grandes piezas de trabajo.
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Operaciones de formado de metales
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Laminado
Ellaminadoes un proceso de
deformacin en el cual elespesor del material detrabajo se reduce
mediantefuerzas de compresinejercidas por dos rodillosopuestos.
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Laminado
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Proceso delaminacin plana
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Diverso arreglos de rodillos
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Diverso arreglos de rodillos
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Defectos en placas y hojas laminadas
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Ejemplos de laminacin
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Ejemplos de laminacin
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Ejemplos de laminacin
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Ejemplos de laminacin
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Ejemplos de laminacin
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Ejemplos de laminacin
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Ejemplos de laminacin
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Ejemplos de laminacin
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Forjado
El forjado es un proceso de deformacin en el cual se
comprime el material de trabajo entre dos troqueles,usando
impacto o presin gradual para formar la pieza.
En el forjado se aplica la presin por impacto o en forma
gradual. La diferencia depende ms del tipo de equipousado que de
las diferencias en la tecnologa de losprocesos. Una mquina de
forjado que aplica cargas deimpacto se llamamartinete de forja,
mientras que la que
aplica presin gradual se llamaprensa de forjado.
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Caractersticas generales de los procesos de forjado
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Tipos de operacin de forja
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Tipos de operacin de forja
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Deformacin por forja
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Forjado en troquel abierto
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Secuencia de forjado con troquel impresor
El forjado con troquel impresor, llamado algunas veces forjado
en troquelcerrado, se realiza con troquel que tiene la forma
inversa de la requerida para
la pieza.
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d f d
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Ejemplos de formado
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Ej l
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Ejemplos de formado
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Ej l d f d
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Ejemplos de formado
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Ej l d f d
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Ejemplos de formado
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Ej l d f d
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Ejemplos de formado
Israel de la Cruz M.
Ej l d f d
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Ejemplos de formado
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Ej l d f d
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Ejemplos de formado
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Ej l d f d
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Ejemplos de formado
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Ejemplos d f j d
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Ejemplos de forjado
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Defectos f j
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Defectosen forja
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Extrusin
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Extrusin
La extrusin es un proceso de formado por compresin en el
cual el metal de trabajo es forzado a fluir a travs de la
aberturade un troquel para darle forma a su seccin transversal.
Elproceso puede parecerse a apretar un tubo de pasta de
dientes.
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Productos extrudidos
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Productosextrudidos
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Tipos de extrusin
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Tipos de extrusin
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Extrusin directa
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Extrusindirecta
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Extrusin directa
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Extrusindirecta
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Extrusin directa
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Extrusindirecta
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Extrusin indirecta
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Extrusinindirecta
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Extrusin por impacto
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Extrusinpor impacto
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Extrusin hidrosttica
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Extrusinhidrosttica
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Defectos de extrusin
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Defectos de extrusin
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Estirado (trefilado)
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Estirado(trefilado)
Elestiradoes una operacin donde la seccin transversal de una
barra, varilla o alambre se reduce al tirar del material a travs
dela abertura de un troquel
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Estirado (trefilado)
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Estirado(trefilado)
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Estirado (trefilado)
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Estirado(trefilado)
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Trabajo de lminas
metlicasLas piezas de lmina de metal se caracterizan
generalmente por su alta resistencia, buenaprecisin dimensional,
buen acabado superficial y bajo costo relativo. Se pueden
disearoperaciones de produccin masiva de lmina para grandes
cantidades de componentes que serequieren en muchos de los
productos arriba mencionados. La mayora de los procesos conlminas
metlicas se realiza a temperatura ambiente (trabajo en fro),
excepto cuando el materiales grueso, frgil o la deformacin es
significativa. stos son los casos usuales de trabajo encaliente
debajo de la temperatura de cristalizacin ms que trabajo en
caliente por encima dedicha temperatura.
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Operaciones de corte
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Operaciones de corte
El corte de lmina se realiza por una accin de cizalla entre
dos
bordes afilados de corte.
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Caractersticas generales de los procesos de formado de hojas
metlicas
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g p j
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Caractersticas importantes de los metales en las operaciones de
formado de hojas
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p p j
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Punzonado
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Punzonado
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Punzonado
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Punzonado
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Cizallado
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C a ado
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ngulos de cizallado
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ngulos de ci allado
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Doblado de hojas, placas y tubos
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j , p y
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Doblado de hojas, placas y tubos
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j , p y
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Doblado de hojas, placas y tubos
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j , p y
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Doblado de hojas, placas y tubos
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j , p y
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Doblado de hojas, placas y tubos
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j p y
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Doblado de hojas, placas y tubos
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Doblado de hojas, placas y tubos
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Doblado de hojas, placas y tubos
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Mecnica del embutido
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Mecnica del embutido
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Mecnica del embutido
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Mecnica del embutido
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Mecnica del embutido
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Cul es el mensaje
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