Proceso de Deformación Plástica Trabajo en Frío

1. Profesor: Participante:
Ing. Jaime Zerpa Cruz Bermúdez
C.I: 11.947.861 46
Ciudad Ojeda, 17-09-2017
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO ¨SATIAGO MARIÑO¨
EXTENSIÓN COL, SEDE CIUDAD OJEDA
PROCESO DE FABRICACIÓN I

2. Introducción
Los procesos de deformación plástica de los metales se pueden
realizar a distintas temperaturas dependiendo del tipo de material,
tolerancias, acabado superficial, entre otras. La temperatura a la cual
hay que trabajar depende del tipo de material y no hay una temperatura
en valor absoluto que marque la frontera entre frío y caliente; por
ejemplo una temperatura de 400° C en acero puede ser trabajo en frío,
en aleaciones de aluminio puede ser trabajo en caliente. La diferencia
entre trabajo en frío y caliente no depende de una temperatura en
concreto si no de la temperatura de recristalización. El conformado en
frío es empleado a nivel mundial para fabricar los productos más
diversos. Clavos, tornillos, bulones, tubos de cobre, botellas de
aluminio, cord metálico para neumáticos etc. 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.

3. 1. Elásticas: La deformación es reversible, el
metal recupera su forma original al eliminar
las fuerzas exteriores que actúan ya que los
átomos no han alcanzado nuevas posiciones
de equilibrio.
2. Plásticas: La deformación es permanente
e irreversible debido a que se encuentra
sometido a tensiones por encima de su rango
elástico. La deformación plástica produce
cambios significativos en las propiedades de
los materiales, todo dependiendo de la
temperatura a la cual se realiza la
deformación.
Los átomos de los metales en estado sólido están ocupan las posiciones
de equilibrio. Si se somete la pieza a fuerzas exteriores se produce un
desplazamiento de dichos átomos alterando, así, el equilibrio cristaloquímica
de la pieza. Este desplazamiento produce deformaciones, que pueden ser de
dos tipos:
Figura 1. Curva de Esfuerzo vs Deformación

4. • La resistencia a la tensión, la resistencia a la fluencia y la dureza aumentan, mientras
que la ductilidad, representada por el porcentaje de alargamiento, disminuye.
• La distorsión de la estructura reticular impide el flujo de electrones y disminuye la
conductividad eléctrica. Este efecto es leve en metales puros, pero apreciable en
aleaciones.
• El incremento en energía interna, sobre todo en las fronteras de grano, hace al
material más susceptible a la corrosión intergranular, con lo cual se reduce la
resistencia a la corrosión. Una forma de evitar el agrietamiento por el esfuerzo de
corrosión es aliviar los esfuerzos internos mediante un tratamiento térmico adecuado
después del trabajo en frío, y antes de poner al material en servicio.
• Los efecto puede de la deformación en frío pueden ser disminuidos o eliminado
mediante tratamiento térmico.
• El material trabajado en frío puede mantenerse a estrechas tolerancias; está libre de
escamas superficiales, pero requiere de más potencia para deformarse; por tanto, es
más costoso producirlo.

5. 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. Un material se
considera trabajado en frío si sus granos
están en una condición distorsionada
después de finalizada la deformación
plástica. Todas las propiedades de un metal
que dependan de la estructura reticular se
ven afectadas por la deformación plástica o
por el trabajado en frío.

6. • Mayores precisiones, tolerancias más estrechas.
• Mejor acabado superficial.
• Incrementa la resistencia y la dureza.
• Direccionalidad de las propiedades mecánicas.
• Se logran mayores velocidades de producción.
• Se requiere aplicar precisiones mayores que en el trabajo en caliente.
• Se requiere mayor potencia y por consiguiente equipos más grandes.
• Mientras más dúctil sea el metal, menos podrá trabajarse en frío.
• Se deben verificar las superficies de los metales que estén libres de
suciedad antes de comenzar el trabajo en frío.

7. Clasificación de los Procesos de Conformado
Los procesos de conformado de metales comprenden un amplio grupo
de procesos de manufactura, en los cuales se usa la deformación plástica
para cambiar las formas de las piezas metálicas. Su clasificación es la
siguiente:

8. El doblado de metales es la deformación
de láminas alrededor de un determinado
ángulo. Los ángulos pueden ser clasificados
como abiertos (si son mayores a 90 grados),
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. El doblado implica la
deformación de una lámina metálica o placa
para que adopte un ángulo respecto a un eje
recto, en la mayoría de los casos. Existen
diferentes formas de doblado, las más
comunes son: doblado entre dos formas y
doblado deslizante.
Figura 2. Doblado de una lamina Metálica.

9. En este tipo de doblado, la lámina metálica es deformada
entre un punzón en forma de V u otra forma y un dado. Se
pueden doblar con este punzón desde ángulos muy obtusos
hasta ángulos muy agudos. Esta operación se utiliza
generalmente para operaciones de bajo volumen de producción.
Figura 3. Doblado en V. (1) Antes y (2) Después del doblado.

10. En el 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°.
Cuando se remueve la fuerza de
doblado, la lámina intenta regenerarse
gracias a una propiedad elástica de
los metales conocida como memoria,
restitución o recuperación. Esta
propiedad no sólo se observa en
láminas y placas planas, sino también
en varillas, alambres y barras con
cualquier perfil transversal.
Figura 5. Dados.
Figura 6. Punzones.
Figura 4. Doblado Deslizante a una pieza de metal.

11. En este proceso se corta la pieza usando un punzón y
un troquel. Aunque éste no es un proceso de formado, se
incluye aquí debido a que es una operación necesaria y
muy común en el trabajo de láminas metálicas. Las formas
mas comunes de corte son cizallado y troquelado.
Figura 7. Primer contacto del punzón con la lamina. Figura 8. Después del corte.
7 8

12. Cizallado
Operación de corte de láminas que consiste en
disminuir la lámina a un menor tamaño. Para hacerlo el
metal es sometido a dos bordes cortantes, como se
muestra en la siguiente imagen.
Figura 9. Proceso de Cizallado.

13. Troquelado
En el 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. El producto
terminado del troquelado puede ser
la lámina perforada o las piezas
recortadas.
Figura 10. Proceso de Troquelado.
Figura 11. Fabricación de monedas.

14. Embutido
El 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.
Figura 12. Proceso de Embutición. Figura 13. Pieza Embutida.

15. Laminado
Este es un proceso en el cual se reduce el
espesor del material pasándolo entre un par de
rodillos rotatorios. Los rodillos son generalmente
cilíndricos y producen productos planos tales
como láminas o cintas. También pueden estar
ranurados o grabados sobre una superficie a fin
de cambiar el perfil, así como estampar patrones
en relieve. Este proceso de deformación puede
llevarse a cabo, ya sea en caliente o en frío.
El laminado en frío se lleva a cabo por razones especiales, tales como la
producción de buenas superficies de acabado o propiedades mecánicas
especiales. Se lamina más metal que el total tratado por todos los otros
procesos.
Figura 14. Proceso de Laminación.

16. Forjado
La forja, es un proceso de conformado por deformación plástica que puede
realizarse en caliente o en frío y en el que la deformación del material se
produce por la aplicación de fuerzas de compresión. Este proceso de
fabricación se utiliza para dar una forma y unas propiedades determinadas a
los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones. La
deformación se puede realizar de dos formas diferentes: por presión, de forma
continua utilizando prensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando
martillos pilones. Si bien, el forjado puede realizarse ya sea con el metal
caliente o frío, el elevado gasto de potencia y desgaste en los dados, así
como la relativamente pequeña amplitud de deformación posible, limita las
aplicaciones del forjado en frío.
Figura 15. Forjado.

17. Estirado
Este es esencialmente un
proceso para la producción de
formas en hojas de metal. Las
hojas se estiran sobre hormas
conformadas en donde se
deforman plásticamente hasta
asumir los perfiles requeridos.
Es un proceso de trabajo en
frío y es generalmente el
menos usado de todos los
procesos de trabajo.
Figura 16. Estirado.

18. Extrusión
En este proceso un cilindro o trozo de metal es
forzado a través de un orificio por medio de un émbolo,
por tal efecto, el metal estirado y extruido tiene una
sección transversal, igual a la del orificio del dado. Hay
dos tipos de extrusión, extrusión directa y extrusión
indirecta o invertida. En el primer caso, el émbolo y el
dado están en los extremos opuestos del cilindro y el
material es empujado contra y a través del dado. En la
extrusión indirecta el dado es sujetado en el extremo
de un émbolo hueco y es forzado contra el cilindro, de
manera que el metal es extruido hacia atrás, a través
del dado. La extrusión puede llevarse a cabo, ya sea
en caliente o en frío, pero es predominantemente un
proceso de trabajo en caliente. La única excepción a
esto es la extrusión por impacto, en la cual el aluminio
o trozos de plomo son extruidos por un rápido golpe
para obtener productos como los tubos de pasta de
dientes.
Figura17. Proceso de Extrusión.
Figura 18. Prensa Hidráulica de Extrusión en Frío

19. Conclusión
El proceso de trabajo en frio es un método poco costoso
para producir grandes cantidades de partes pequeñas, por
que no se necesitan grandes fuerzas ni costosos equipos de
conformación. Tampoco se necesita elementos de aleación, lo
que significa que podemos usar materias primas de menor
costo. El trabajo en frio perjudica la ductilidad, la conductividad
eléctrica y la resistencia a la corrosión. Sin embargo, como el
grado en que el trabajo en frio reduce la conductividad
eléctrica es menor que en otros procesos de endurecimiento,
solo se deben introducir elementos aleantes para mejorar esta
propiedad.