U.5 Formado de Metales y Trabajo 19

ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
FACULTAD DE INGENIERÍA
1
Unidad 5 Formado de metales y trabajo en metales
5.- Fundamento de formado de metal.
5.0.1 Deformación Volumétrica
5.0.1.1 Efecto de La Temperatura En Las Propiedades, trabajos en: caliente, frio,

isotérmico
5.0.1.2 Tensión y Deformación Real
5.0.1.3. Efecto de la velocidad de deformación
Fecha de modificación: Septiembre del 2019 Elaborado: Alfredo Gallardo M. Pág. 5.0- 1
Procesos de deformación plástica

5.0.1 DEFORMACIÓN VOLUMÉTRICA
FORJADO LAMINACIÓN EXTRUSION
El proceso de Deformación volumétrica comprende:

Procesos primarios: destruir la estructura fundida por medio de pasos de deformación sucesivos.
El producto semielaborado resultante está destinado al conformado o formado posterior
Procesos secundarios Toman los productos de algunos procesos primarios y los transforman en
piezas terminadas
Los dos tipos principales de trabajo mecánico en los cuales el material puede sufrir una deformación
plástica y cambiarse de forma son:
o Trabajos en caliente Cuando al metal se le trabaja en caliente, las fuerzas requeridas para
deformarlo son menores y las propiedades mecánicas se cambian moderadamente.
o Trabajos en frío Cuando a un metal se le trabaja en frío, se requieren grandes fuerzas,
pero el esfuerzo propio del metal se incrementa permanentemente.
5.0.1.1 EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LAS PROPIEDADES

La temperatura tiene un gran efecto en casi todas las propiedades de los materiales
Los materiales tienen mayor maleabilidad y una menor resistencia a una mayor temperatura
El aumento de temperatura
o Se favorece la deformación plástica (el deslizamiento de dislocaciones es más fácil)
o Tensión de fluencia (movimiento de dislocaciones) disminuye al aumentar la temperatura.
o Reduce el esfuerzo de fluencia y el módulo de elasticidad
o El material se pone más dúctil, maleabilidad
En caso contrario, cuando se baja la temperatura se favorecen la fractura
Efecto de la temperatura en curva esfuerzo

deformación
o Eleva la ductilidad y la tenacidad
o Reduce el esfuerzo de fluencia y el
módulo de elasticidad
Trabajo en caliente
Por encima de la temperatura de recristalización (0,5 – 0,9Tm, donde Tm es la temperatura de fusión

del metal particular en ºK), normalmente dentro del rango de 0,75 Tm
Ventajas
• No existe tendencia al endurecimiento por trabajo mecánico ya que el trabajo se realiza sobre
la temperatura de recristalización
• La porosidad en el metal es considerablemente eliminada.
3
• La forma de la parte de trabajo se puede alterar significativamente.
• Se requiere menor potencia para deformar el metal.
• Las propiedades físicas generalmente se mejoran, principalmente debido al refinamiento del
grano.
• La ductilidad y la resistencia al impacto se perfeccionan, su resistencia se incrementa y se
desarrolla una gran homogeneidad en el metal
• La mayor resistencia del acero laminado existe en la dirección del flujo del metal.
Desventaja
 Mayor requerimiento de energía
 Oxidación de la superficie de trabajo
 Acabado más pobre y menor duración de vida de la herramienta
Trabajo en frio:
Ventajas:
 Proporciona mejor precisión, tolerancia más estrecha.
 Mejora el acabado de la superficie
 El endurecimiento por deformación aumenta la resistencia y la dureza de la parte
 El flujo de granos durante la deformación brinda la oportunidad de obtener propiedades
direccionales convenientes en el producto final
Desventajas:
o Requiere mayor potencia para desempeñar las operaciones
o Se debe tener cuidado para asegurar que las superficies de la pieza de trabajo inicial estén
libres de incrustaciones y suciedad.
o La ductilidad y el endurecimiento por deformación del metal de trabajo limitan la cantidad
de formado que se puede hacer sobre la pieza
Trabajo en tibio (warm working)

o Por debajo de la temperatura de re cristalización (0,3 – 0,5 Tm )
o Fuerzas más bajas y menores requerimiento de potencia
o Son posibles trabajos más intrincados
o Se puede eliminar o reducir la necesidad de recocido
Formado isotérmico
 Materiales especiales de altas temperaturas
 Consiste el eliminar el enfriamiento superficial y los gradientes térmicos mediante
precalentamiento de las herramientas
 Disminución de la vida de la herramienta
5.0.1.2 Tensión y Deformación real
F
Tensión real 
A
l l
Deformación lineal e o
lo
Deformación natural  
 l 
4 dl   e  ln 
de   l 
lo  o 
Ao  A
Reducción de área: r
Ao
  e  ln 1
Deformación unitaria real 1 r
El
Esfuerzo de fluencia de deformación es “valor instantáneo del

esfuerzo requerido para continuar la deformación del material o
mantener “fluyendo” el metal
El esfuerzo real y la deformación real en la región plástica se expresa como
Esta ecuación se denomina “curva de flujo o fluencia
K: coeficiente de resistencia
n: exponente de endurecimiento por deformación que es la
pendiente de la gráfica esfuerzo real v/s deformación en escala
5
logarítmica
Pendiente: n = a/b
  K  n
En la Tabla 5.0.1, se tiene algunos valores de del coeficiente de

resistencia de algunos metales a temperatura ambiente. “COEFICIENTE DE RESISTENCIA “K”
Tabla 5.0.1
Esfuerzo de fluencia promedio
Es el esfuerzo promedio de los esfuerzos sobre la curva esfuerzo-deformación desde el comienzo de

la deformación hasta el valor máximo
El valor de Yf, se obtiene integrando la ecuación entre cero y el valor final de la deformación y se
obtiene:
Esfuerzo de fluencia: Y  K · n
f
Esfuerzo de fluencia promedio:
 K · n
6 Yf 
1 n
5.0.1.3. Efecto de la velocidad de deformación

Para deformación por compresión (aplicación en proceso de forjado)
 
·
Velocidad de deformación real h
Es la Deformación real que sufre el material por unidad de tiempo

V: Velocidad del cabezal
h : variación de altura de la pieza que se deforma
Deformación promedio en laminación
  
V: velocidad de la lámina ·
L: Longitud de contacto entre cilindro y lámina L
ε: Deformación volumétrica
Sensibilidad a la velocidad de deformación
El efecto de la velocidad sobre las propiedades de resistencia se conoce como sensibilidad a la

velocidad de deformación, el efecto se puede ver en la gráfica A, al aumentar la velocidad de
deformación, se incrementa la resistencia a la deformación
Esfuerzo de fluencia en el trabajo en caliente
m: exponente de sensibilidad a la velocidad de deformación, que se obtiene de la pendiente del

grafico B (coordenas logarítmicas del grafico A) esfuerzo de fluencia v/s velocidad deformación
C: Consistencia de resistencia, se determina en la intersección de la pendiente cundo la velocidad

de deformación es igual al valor 1
Grafica A Grafica B
Efecto de la temperatura en los valores de C y m
 El valor de la consistencia de resistencia “ C” decrece al aumentar la temperatura

del metal
 La pendiente “m” crece al aumentar la temperatura (mayor pendiente)
De la gráfica podemos decir

 A temperatura ambiente, el efecto de la velocidad
de deformación es casi despreciable.
 A medida que se incrementa la temperatura la
pendiente es más grande.
 Por lo cual, en trabajo en caliéntela la resistencia de
deformación del material aumenta fuertemente con el
incremento de la velocidad de deformación
La tabla T 5.0.2, se dan valores de “m” para los tres

rangos de temperatura de trabajos en metales
Tabla 5.0.2
Categoría Rango Temp. Exponente de sensibilidad Coef. de fricc
Trabajo en frió ≤ 0,3 Tm -0,05 <m >0,05 0,1

Trabajo en cal. ≤ 0,5 a 0,75 Tm 0,05<m<0,3 0,4 a 0,5
Materiales Súper plásticos 0,3<m< a 0,70
En la Tabla 5.0.3 se obtienen la deformación real y la rapidez de
deformación para diferentes procesos
TABLA 5.0.3
La Tabla 5.0.4 contiene un resumen de los valores en deformación volumétrica

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5.- Fundamento de formado de metal.

5.0.1 Deformación Volumétrica

5.0.1.1 Efecto de La Temperatura En Las Propiedades, trabajos en: caliente, frio,

5.0.1.2 Tensión y Deformación Real

5.0.1.3. Efecto de la velocidad de deformación

Procesos de deformación plástica

FORJADO LAMINACIÓN EXTRUSION

El proceso de Deformación volumétrica comprende:

5.0.1.1 EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LAS PROPIEDADES

En caso contrario, cuando se baja la temperatura se favorecen la fractura

Efecto de la temperatura en curva esfuerzo

Por encima de la temperatura de recristalización (0,5 – 0,9Tm, donde Tm es la temperatura de fusión

Trabajo en tibio (warm working)

Esfuerzo de fluencia de deformación es “valor instantáneo del

Esta ecuación se denomina “curva de flujo o fluencia

En la Tabla 5.0.1, se tiene algunos valores de del coeficiente de

Esfuerzo de fluencia promedio

Es el esfuerzo promedio de los esfuerzos sobre la curva esfuerzo-deformación desde el comienzo de

Esfuerzo de fluencia promedio:

5.0.1.3. Efecto de la velocidad de deformación

Es la Deformación real que sufre el material por unidad de tiempo

Deformación promedio en laminación

Sensibilidad a la velocidad de deformación

El efecto de la velocidad sobre las propiedades de resistencia se conoce como sensibilidad a la

Esfuerzo de fluencia en el trabajo en caliente

m: exponente de sensibilidad a la velocidad de deformación, que se obtiene de la pendiente del

C: Consistencia de resistencia, se determina en la intersección de la pendiente cundo la velocidad

Efecto de la temperatura en los valores de C y m

 El valor de la consistencia de resistencia “ C” decrece al aumentar la temperatura

De la gráfica podemos decir

La tabla T 5.0.2, se dan valores de “m” para los tres

Categoría Rango Temp. Exponente de sensibilidad Coef. de fricc

Trabajo en frió ≤ 0,3 Tm -0,05 <m >0,05 0,1

La Tabla 5.0.4 contiene un resumen de los valores en deformación volumétrica

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