Trabajo en Frio y en Caliente

8/10/2019 Trabajo en Frio y en Caliente

1/12

TRABAJO EN FRIO Y EN CALIENTE

1. TRABAJO EN FRO

1.1Definicin

1.2

En qu consiste?1.3Caractersticas

1.3.1 Endurecimiento

1.3.2 Acabado superficial y precisin dimensional

1.3.3 Ms econmico

1.3.4 Comportamiento anisotrpico

1.4Procesos para la conformacin de metales

1.4.1

Embutido profundo y prensado1.4.2 Laminado

1.4.3 Forjado

1.4.4 Estirado

1.4.5 Extrusin

1.4.6 Rechazado de metal

1.4.7 Otros mtodos

1.5

Ventajas1.6Desventajas

1.7Maquina troqueladora

2. TRABAJO EN CALIENTE

2.1Definicin

2.2En qu consiste?

2.3Caractersticas

2.3.1 Carencia de endurecimiento

2.3.2 Eliminacin de las imperfecciones

2.3.3 Comportamiento anisotrpico

2.3.4 Acabo superficial y precisin dimensional

2.4Procesos para la conformacin de metales

2.4.1 Laminado en caliente

2.4.2 Extrusin

2.4.3 Forjado o forja


2/12

2.4.4 Estampado

2.5Ventajas

2.6Desventajas

2.7Materiales para fundicin

2.7.1 Hierro colado gris

2.7.2 Hierro colado blanco

2.7.3 Hierro colado maleable

2.7.4 Hierro colado dctil o nodular

2.7.5 Hierros colados de aleacin

2.7.6 Aceros para fundicin

3. DIFERENCIAS ENTRE TRABAJO EN FRI Y TRABAJO EN CALIENTE

3.1Lnea divisora entre trabajo en caliente y en frio

3.2Trabajo en caliente contra trabajo en fro


3/12

JUAN (1)

TRABAJO EN FRIO Y EN CALIENTE

Los metales, los plsticos y los materiales cermicos se transforman en artculos

tiles y productos de consumo por muchos diferentes medios. Un lingote de acero tieneun uso muy reducido hasta que le es dada una forma tal que pueda usarse en los

procesos de la manufactura y para ello se usan los procesos de formado. Estos sedividen en procesos de formado en frio y en caliente, o trabajo en frio y en caliente.

1. TRABAJO EN FRO1.1DEFINICN:

El trabajo en frio se refiere al trabajo a temperatura ambiente o menor. Estetrabajo ocurre al aplicar un esfuerzo mayor que la resistencia de cedencia original

del metal, produciendo a la vez una deformacin.

1.2EN QU CONSISTE?

Para comprender la accin de trabajo en fro, se debe poseer algn conocimientode la estructura de los metales. Todos los metales son cristalinos por naturaleza yestn hechos de granos de forma irregular de varios tamaos. Esto puede verseclaramente en un microscopio metalrgico si el metal fue convenientemente pulidoo atacado con cido.

Cuando se trabaja en fro los cambios resultantes en la forma de material los traeconsigo marcados en la estructura de grano, tales como: fragmentacin del grano,movimientos de tomos y distorsin de la malla. Para el trabajo en fro se requieren

presiones mucho mayores que en trabajo en caliente. Como el metal permanece enun estado ms rgido, no es permanente el deformado hasta que los esfuerzosaplicados han expedido el lmite elstico.

La cantidad del trabajo en fro que un metal soporta depende sobre todo de suductilidad, mientras ms dctil sea el metal mejor podr trabajarse en fro. Losmetales puros pueden soportar una mayor deformacin que los metales que tienen

elementos dados, dado que los metales de aleacin incrementan la tendencia yrapidez del endurecimiento.

1.3CARACTERSTICAS:- Endurecimiento: Simultneamente se puede endurecer el metal y producir

la forma final deseada. Durante el trabajo en frio la ductilidad, laconductividad elctrica y la resistencia a la corrosin se deteriora. Dado queel trabajo en frio reduce la conductividad elctrica en menos grado que otros

procesos de endurecimiento, como introducir elementos aleantes, el trabajoen frio es una forma satisfactoria para endurecer materiales conductores

como alambres de cobre utilizados para transmitir energa elctrica.


4/12

- Acabado superficial y precisin dimensional: mediante el proceso detrabajo en frio es posible obtener tolerancias dimensionales y terminadossuperficiales excelentes

Maximo (2)

- Ms econmico:El proceso de trabajo en frio es un mtodo econmico paraproducir grandes cantidades de pequeas piezas ya que no requiere de piezaselevadas ni de equipo de conformado costosos.

- Comportamiento anisotrpico: los esfuerzos residuales y elcomportamiento anisotrpico adecuadamente controlados pudieran ser

benficos.

1.4PROCESOS PARA LA CONFORMACION DE METALES

El concepto del conformado en fro comprende todos los mtodos de fabricacinque permiten deformar plsticamente (a temperatura ambiente y ejerciendo una presinelevada) metales o aleaciones de metales tales como cobre, aluminio o latn, pero sinmodificar el volumen, el peso o las propiedades esenciales del material. Durante elconformado en fro la materia prima recibe su nueva forma mediante un proceso que

consta de diferentes etapas de deformacin. De tal manera se evita que se exceda lacapacidad de deformacin del material y por lo tanto su rotura.

El conformado en fro es empleado a nivel mundial para fabricar los productos msdiversos: clavos, tornillos, bulones, tubos de cobre, botellas de aluminio, etc. Tambinla mayora de los objetos metlicos de uso domstico se producen mediante estemtodo: mangos, bisagras, elementos de unin, listones y utensilios de cocina

1.4.1 EMBUTIDO PROFUNDO Y PRENSADOEl embutido profundo es unaextensin del prensado en la que a un tejo de metal, se le da una tercera

dimensin considerable despus de fluir a travs de un dado. El prensado simplese lleva a cabo presionando un trozo de metal entre un punzn y una matriz, ascomo al indentar un blanco y dar al producto una medida rgida. Latas paraalimentos y botes para bebidas, son los ejemplos ms comunes.

Este proceso puede llevarse a cabo nicamente en fro. Cualquier intentode estirado en caliente, produce en el metal un cuello y la ruptura. El anillo de

presin evita que el blanco se levante de la superficie del dado, dando arrugasradiales o pliegues que tienden a formarse en el metal fluyendo hacia el interiordesde la periferia del orificio del dado.1.4.2 LAMINADO Este es un proceso en el cual se reduce el espesor delmaterial pasndolo entre un par de rodillos rotatorios. Los rodillos son

generalmente cilndricos y producen productos planos tales como lminas o


5/12

cintas. Tambin pueden estar ranurados o grabados sobre una superficie a fin decambiar el perfil, as como estampar patrones en relieve.

Este proceso de deformacin puede llevarse a cabo, ya sea en caliente oen fro. El trabajo en caliente es usado muy ampliamente porque es posiblerealizar un cambio en forma rpida y barata.

Los materiales laminados en caliente tienen propiedades isotrpicas ycarecen de tensiones residuales. Sus principales desventajas son que el productono se mantiene dentro de las tolerancias adecuadas, y que la superficie de la

pieza queda cubierta por una capa de xido caracterstica.El laminado en fro se lleva a cabo por razones especiales, tales como la

produccin de buenas superficies de acabado o propiedades mecnicasespeciales.

Se lamina ms metal que el total tratado por todos los otros procesos. Ellaminado se utiliza en los procesos de fabricacin de los aceros, aluminio, cobre,magnesio, plomo, estao, Zinc, y sus aleaciones. Casi todos los metalesutilizados en la industria, han sufrido una laminacin en alguna etapa de su

conformacin.La principal aplicacin del laminado es la laminacin del acero y su

principal aplicacin es la produccin de acero. La temperatura de la laminacindel acero es de unos 1200 C, los lingotes de acero iniciales, que se obtienen porfundicin, se elevan a dicha temperatura en unos hornos llamados "fosas derecalentamiento" y el proceso en el que elevamos la temperatura del lingoterecibe el nombre de "recalentado".

Los lingotes de acero recalentados pasan al molino de laminacin en losque se laminan para convertirlos en una de las tres formas intermedias: lupias,tochos o planchas. Las lupias se utilizan para generar perfiles estructurales yrieles para ferrocarril, los tochos se laminan para obtener barras y varillas. Y las

planchas se laminan para producir placas, laminas y tiras. El laminado posteriorde las placas y lminas suele realizarse en fro.

Henderson (3)

1.4.3 FORJADOEn el caso ms simple, el metal es comprimido entre unmartillo y un yunque; la forma final se obtiene girando y moviendo la pieza detrabajo entre golpe y golpe. Para produccin en masa y el formado de secciones

grandes, el martillo es sustituido por un martinete o dado deslizante en unbastidor e impulsado por una potencia mecnica, hidrulica o vapor. Undispositivo utiliza directamente el empuje hacia abajo que resulta de la explosinen la cabeza de un cilindro sobre un pistn mvil.

Los dados que han sustituido al martillo y al yunque pueden variar desdeun par de herramientas de cara plana, hasta ejemplares que tiene cavidadesapareadas capaces de ser usadas para producir las domas ms complejas.

Si bien, el forjado puede realizarse ya sea con el metal caliente o fro, elelevado gasto de potencia y desgaste en los dados, as como la relativamente

pequea amplitud de deformacin posible, limita las aplicaciones del forjado enfro.

En el forjado en caliente se requieren menores esfuerzos pero se obtieneun acabado superficial y una precisin dimensional no tan buena como en el


6/12

forjado en fro que aunque requiere mayores fuerzas por la alta resistencia queofrece el material se obtienen mejores resultados de precisin y acabadosuperficial, tambin existe el inconveniente que en el forjado en fro el materialde la pieza debe tener ductilidad suficiente a temperatura ambiente.

Un ejemplo es el acuado, donde los metales superficiales son impartidos

a una pieza de metal por forjado en fro. El forjado en caliente se est utilizandocada vez ms como un medio para eliminar uniones y por las estructurasparticularmente apropiadas o propiedades que pueden ser conferidas al productofinal. Es el mtodo de formado de metal ms antiguo y hay muchos ejemplosque se remontan hasta 1000 aos A.C.1.4.4 ESTIRADOEste es esencialmente un proceso para la produccin deformas en hojas de metal. Las hojas se estiran sobre hormas conformadas endonde se deforman plsticamente hasta asumir los perfiles requeridos. Es un

proceso de trabajo en fro y es generalmente el menos usado de todos losprocesos de trabajo.1.4.5 EXTRUSIONEn este proceso un cilindro o trozo de metal es forzado a

travs de un orificio por medio de un mbolo, por tal efecto, el metal estirado yextruido tiene una seccin transversal, igual a la del orificio del dado. Hay dostipos de extrusin, extrusin directa y extrusin indirecta o invertida. En el

primer caso, el mbolo y el dado estn en los extremos opuestos del cilindro y elmaterial es empujado contra y a travs del dado. En la extrusin indirecta eldado es sujetado en el extremo de un mbolo hueco y es forzado contra elcilindro, de manera que el metal es extruido hacia atrs, a travs del dado. Laextrusin puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en fro, pero es

predominantemente un proceso de trabajo en caliente.La extrusin en caliente se hace para evitar el trabajo forzado y hacer

ms fcil el paso del material a travs del troquel. Los rangos de presin andande 4400 a 102.000psi, por lo que la lubricacin es necesaria. Su mayordesventaja es el costo de las maquinarias y su mantenimiento.

La extrusin en frio tiene como beneficio la falta de oxidacin, que setraduce en mayor fortaleza debido al trabajo en frio, estrecha tolerancia, buenacabado de la superficie y rpida velocidad de extrusin si el material essometido a breves calentamientos.

La nica excepcin a esto es la extrusin por impacto, en la cual elaluminio o trozos de plomo son extruidos por un rpido golpe para obtener

productos como los tubos de pasta de dientes. En todos los procesos de extrusinhay una relacin crtica entre las dimensiones del cilindro y las de la cavidad del

contenedor, especialmente en la seccin transversal.

MIGUEL (4)

1.4.6RECHAZADO DE METAL El rechazado de metal es la operacin deformado de metal delegado presionndolo contra una forma mientras gira. Lanaturaleza de proceso limita los artculos simtricos o de seccin transversalcircular. Este tipo de trabajo se hace sobre un tomo rpido, el cual es semejanteal tomo ordinario para madera excepto que, en lugar de cabeza mvil comn est

provisto de algunos medios de sujecin de la pieza contra la forma.


7/12

Particularmente todas las piezas se forman con la ayuda de una herramientamanual, llamadaOrmaque presiona al metal contra la forma.1.4.7 Otros mtodos

Los mtodos no convencionales para el proceso de formado en fro sonaquellos que no se utilizan comnmente como son:

- Formado por alta relacin de energa- Formado por explosivo- Formado electrohidrulicamente- Formado electromagntico- Granallado- Formado por alta relacin de energa.

1.5VENTAJAS

Las principales ventajas del trabajo en fro son: mejor precisin, menorestolerancias, mejores acabados superficiales, posibilidades de obtenerpropiedades de direccin deseadas en el producto final y mayor dureza de laspartes

1.6DESVENTAJASSin embargo, el trabajo en fro tiene algunas desventajas ya que requieremayores fuerzas porque los metales aumentan su resistencia debido alendurecimiento por deformacin, produciendo que el esfuerzo requerido paracontinuar la deformacin se incremente y contrarreste el incremento de la

resistencia, la reduccin de la ductilidad y el aumento de la resistencia a latensin limitan la cantidad de operaciones de formado que se puedan realizar alas partes.

1.7MAQUINA TROQUELADORA

Esta es una herramienta utilizada para cambiar la forma de materiales slidos y parael estampado de metales en frio.

En el estampado se utilizan los troqueles en pares. El troquel ms pequeo, o cuo,encaja dentro de un troquel mayor, o matriz. El metal al que va a darse forma, que suele

ser una lmina o una pieza en bruto recortada, se coloca sobre la matriz en la bancada dela prensa. El cuo se monta en el pistn de la prensa y se hace bajar mediante presinhidrulica o mecnica.

En las distintas operaciones se emplean troqueles de diferentes formas:Los ms sencillos son los troqueles de perforacin, utilizados para hacer agujeros

en la pieza.Los troqueles de corte se utilizan para estampar una forma determinada en una

lmina de metal para operaciones posteriores.Los troqueles de f lexin y dobladoestn diseados para efectuar pliegues simples o

compuestos en la pieza en bruto.Los troqueles de embutir se emplean para crear formas huecas. Para lograr una

seccin reducida en una parte hueca, como el cuello de un cartucho de fusil, se utilizantroqueles reductores especiales.


8/12

Los troqueles de rebordeado forman un reborde curvo en piezas huecas. Un tipoespecial de troquel de rebordeado, llamado troquel de costura con alambre, enrollafirmemente los bordes externos del metal alrededor de un alambre que se inserta paradar resistencia a la pieza.

Los troqueles combinadosestn diseados para realizar varias de las operaciones

descritas en un nico recorrido de la prensa; los troqueles progresivos permiten realizardiversas operaciones sucesivas de modelado con el mismo troquel.

Carlos (5)

2. TRABAJO EN CALIENTE

Es posible darle una forma til a un metal mediante el trabajo en caliente en vez de

hacerlo en frio

2.1DEFINICN: El trabajo en caliente se define como la deformacin plstica delmetal a una temperatura superior a la temperatura de recristalizacin. Durante eltrabajo en caliente el metal se est recristalizando continuamente.

2.2EN QU CONSISTE?

Una de las propiedades ms importantes de los metales es su maleabilidad, estetrmino indica la habilidad de un metal para ser deformado mecnicamente por encimade su lmite elstico, sin deformarse y sin incremento considerable en la resistencia a ladeformacin.

La materia prima (para los procesos de formado), es el acero del lingote, este, con suestructura cristalina tpica gruesa y dendrtica, no es til para las aplicaciones en las quese requiera resistencia mecnica. Las partes fabricadas directamente de acero de lingote

pueden estrellarse al recibir fuerzas de trabajo y cargas de impacto. Los granosdendrticos que contiene un lingote vaciado deben recristalizarse para dar al acero laresistencia necesaria, esto se logra mediante procesos de trabajo en caliente comoforjado o laminacin.

2.3CARACTERSTICAS

2.3.1

Carencia de endurecimiento: durante la deformacin por trabajo encaliente no hay endurecimiento; en consecuencia, prcticamente es ilimitadola deformacin plstica; una placa muy gruesa puede ser reducida a una hojadelgada en una serie continua de operaciones. Los primeros pasos en el

proceso se realizan a temperas turas muy por encima de la temperatura derecristalizacin para aprovechar la menor resistencia del metal. El ltimo

paso se efecta justo por encima de la temperatura de recristalizacin, conuna deformacin porcentual grande, a fin de producir el tamao de granoms fino posible.

El trabajo en caliente es adecuado para el conformado de piezas grandes,ya que a temperatura elevadas el metal tiene u limite elstico bajo y alta


9/12

ductilidad. Adems, a las temperaturas del trabajo en caliente los metales HC(metales con una estructura cristalina hexagonal compacta) como elmagnesio tiene un mayor nmero de sistemas de deslizamiento activos; sums alta ductilidad permite una mayor deformacin que la posible medianteel trabajo en frio

Temperatura de recri stali zacin se refiere a la temperatura aproximada altamente

trabajado en frio se recristaliza por completo en una hora.

2.3.2 Eliminacin de las imperfecciones: algunas imperfecciones del metaloriginal se pueden eliminar, o se pueden minimizar sus efectos. Los porosgaseosos pueden cerrarse y soldarse durante el trabajo el caliente, elagolpamiento interno de tomos, formado al cerrarse el poro, ser eliminado

por difusin durante el proceso de conformado y de enfriamiento. Las

diferencias de composicin en el mental tambin pueden reducirse, ya que eltrajo en caliente acerca la superficie hacia el centro de la placa reduciendoas las distancias de difusin.

2.3.3 Comportamiento anisotrpico: las propiedades finales de piezas trabajadasen caliente no son isotrpicas. Los rodillos o dados de conformado, quenormalmente estn a una temperatura inferior a la del metal, enfran susuperficie ms rpidamente que el centro de la pieza. Entonces, la superficietendr un tamao de grano ms fino que en el centro. Adems, se produceuna estructura fibrosa a la alargarse las inclusiones uy las partculas de sunga

fase en la direccin del trabajo.

CANACHE (6)

2.3.4 Acabado superficial y precisin dimensional: el acabado superficial por logeneral es pobre junto al obtenido mediante el trabajo en frio. El oxgeno

puede reaccionar con el metal de la superficie, formando xidos que duranteel conformado sern introducidos dentro de la superficie. En algunosmetales, como el tungsteno y el berilio, el trabajo el caliente deberefectuarse en atmosferas protectoras.

La precisin dimensional tambin es ms difcil de controlar durante eltrabajo en caliente, debe tomarse en consideracin una mayor deformacinelstica, ya que a las temperaturas de trabajo en caliente el modelo deelasticidad es bajo y adems, el metal se contrae al enfriarse. Lacombinacin de la deformacin elstica y la contraccin trmica requiereque la pieza se fabrique sobredimensionada durante la deformacin; los

dados de conformacin deben disearse cuidadosamente y es necesario uncontrol preciso de la temperatura si se han de lograr dimensiones exactas.


10/12

2.4PROCESOS PARA LA CONFORMACION DE METALES

Existen diversos procesos para la conformacin de materiales:2.4.1 Laminado en caliente se usa por lo general para obtener una barra de

material con forma y dimensiones particulares.2.4.2

Extrusin: es el proceso por el cual se aplica una gran presin un lingotemetlico caliente, haciendo que fluya en estado plstico a travs de unorificio restringido.

2.4.3 Forjado o forja es el trabajo en caliente de metales mediante martinetes,prensas o mquinas de forja. En comn con otros procesos de labrado encaliente, la forja produce una estructura de grano refinado que da porresultado una mayor resistencia y ductilidad. Las piezas forjadas tienenmayor resistencia por el mismo peso.

Existen:- Forja de hierro o con martillo

-

Forja con martinete-

Forja horizontal- Forja con prensa- Forja de laminado

2.4.4 Estampado:El estampado difiere de la forja con martillo en el que se usams bien una impresin cerrada que dados de cara abierta. La forja se

produce por presin o impacto. Lo cual obliga al metal caliente y flexible allenar la forma de los dados. En esta operacin existe un flujo drstico delmetal en los dados causado por los golpes repetidos sobre el metal. Paraasegurar el flujo propio del metal durante los golpes intermitentes, lasoperaciones se dividen en un nmero de pasos. Cada paso cambia la forma

gradualmente controlando el flujo del metal hasta que se obtiene la formafinal. El nmero de pasos requeridos vana de acuerdo al tamao y forma dela pieza, las cualidades de forja del metal y las tolerancias requeridas. Para

productos de formas grandes y complicadas, puede requerir usar ms de unjuego de dados.

2.5VENTAJAS

La ventaja principal del trabajo en caliente consiste en la obtencin de unadeformacin plstica casi ilimitada, que adems es adecuada para moldear partes

grandes porque el metal tiene una baja resistencia de cedencia y una alta ductilidad

Los beneficios obtenidos con el trabajo en caliente son: mayores modificaciones a laforma de la pieza de trabajo, menores fuerzas y esfuerzos requeridos para deformar elmaterial, opcin de trabajar con metales que se fracturan cuando son trabajados en fro,

propiedades de fuerza generalmente isotrpicas y, finalmente, no ocurrenendurecimientos de partes debidas a los procesos de trabajo.

2.6DESVENTAJAS- Los esfuerzos son dejados en el metal y permanece con ellos hasta que se eliminan

por un tratamiento trmico posterior.- Se crea una distorsin o fragmentacin de la estructura del grano.


11/12

- La resistencia y la dureza del metal se aumenta con la correspondiente prdida deductilidad.

- La temperatura recristalina para el acero se aumenta.- Existe una rpida oxidacin o escamado de la superficie con acompaamiento de un

pobre acabado superficial.

MARYNES (7)

2.7MATERIALES PARA FUNDICIN

2.7.1

Hierro colado grisde todos los matrices para fundicin, el hierro gris es elque ms comnmente se usa debido a su costo relativamente bajo, lafacilidad de ser fundido o colacin en grandes cantidades y a su fcilmaquinado. Las principales objeciones son: su fragilidad y su bajaresistencia a la tensin. Este material no se suelda con facilidad debido a que

puede agrietarse.2.7.2 Hierro colado blancosi todo el carbono en un hierro de fundicin est en

forma de cementita y perlita sin que haya grafito, la estructura resultante seconoce como hierro colado blanco. Se puede producir en dos variedades yuno u otro mtodo dan por resultado un metal con grandes cantidades de

cementita, y as el producto ser muy frgil y duro para el maquinado, perotambin muy resistente al desgaste.2.7.3 Hierro colado maleablesi el hierro fundido blanco se somete a un proceso

de recocido, el producto se le llama hierro colado maleable. Un hierromaleable de buena clase puede tener una resistencia a la tensin mayor que350 Mpa, con una elongacin de hasta el 18%. Debido al tiempo que serequiere para el recocido, el hierro maleable necesariamente es ms costosoque el gris.

2.7.4 Hierro colado dctil o nodularse combinan las propiedades dctiles delhierro maleable y la facilidad de fundicin y maquinado del gris, y que almismo tiempo poseyera estas propiedades despus del colado. El hierro

colado dctil es esencialmente el mismo hierro maleable, sin embargo, elhierro dctil se obtiene agregando magnesio al metal fundido.El hierro dctil tiene un alto mdulo de elasticidad (de 172 Gpa).

El hierro nodular posee una resistencia a la compresin que es mayor que laresistencia a la tensin, aunque la diferencia no es tan grande. Su intervalode aplicaciones resulta utilizable en piezas de fundicin que requieranresistencia a cargas de choque o impacto.

2.7.5 Hierros colados de aleacin: el nquel, el cromo y el molibdeno son loselementos de aleacin ms utilizados con el hierro fundido. El nquelaumenta la resistencia y la densidad, mejora la resistencia al desgaste.Cuando se agrega cromo y nquel, la dureza y la resistencia mejoran sin que

haya reduccin en la maquinabilidad. El molibdeno aumenta la rigidez, ladureza y la resistencia a la tensin y al impacto.


12/12

Documents

Trabajo en Frio y en Caliente