Proceso que cambia la forma del material
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TEMA 1 Estampación La forja por martillo se conoce comúnmente como forja por estampación. La principal función de la forja por estampación es conformar al metal, que ha sido calentado dentro de unas matrices a un estado plástico, a la forma deseada mediante golpes del peso descendente de un martillo. Las matrices, que han sido rectificadas con tolerancias muy pequeñas, controlan la forma y el tamaño de las piezas trabajadas. La presión de impacto de los golpes del martillo refina las barras y mejora las propiedades físicas del metal.
En la fundición en arena y otros procesos con molde desechable o consumible, esto se previene arreglando el molde para hacerlo retráctil. En los procesos de molde permanente se reduce el desgarramiento en caliente, al separar la fundición del molde inmediatamente después de la solidificación
1) Alimentación de filamentos
2) Impregnación con resina
3) Formado previo en una matriz, obteniendo la forma deseada de la sección transversal de la colección de filamentos.
4) Formado y curado, tirándose de las fibras impregnadas a través de la matriz caliente.
5) Estirado y cortado
Las resinas de uso común en pultrusión son poliésteres insaturados, epóxicos y siliconas, que son todos ellos termoestables.
Los productos hechos por pultrusion incluyen varillas sólidas, tuberías, tiras de lámina plana, etc.
El proceso de conformado por extrusión es fundamental para metales, cerámicas y polímeros. Es un proceso de compresión por el cual se fuerza al material a fluir a través de un orificio de una matriz para generar un producto largo y continuo, cuya forma de la sección queda determinada por la forma del orificio.
Para la extrusión de polímeros se cuenta con un tornillo extrusor que transporta el material a través de un cilindro hacia la abertura de la matriz. Las funciones del tornillo se corresponden con sus secciones, que son:
1) Sección de alimentación, en la cual el material se mueve desde la puerta de la tolva y se precalienta.
2) Sección de compresión donde el polímero adquiere una consistencia liquida, el aire atrapado entre los pelets se extrae de la fusión y el material se comprime.
3) Sección dosificadora, en la cual se homogeneíza la fusión y se desarrolla suficiente presión para bombearla a través del orificio de la matriz
Justo antes de alcanzar la matriz, la fusión pasa a una malla (cribas de alambre soportadas por un plato rígido, llamado plato rompedor) que contiene pequeños agujeros axiales. La malla funciona para:
1) filtrar contaminantes y terrones duros de la fusión
2) acumular presión en la sección dosificadora del tornillo
3) enderezar el flujo del polímero fundido y borrar su memoria del movimiento circular impuesto por el tornillo. Si no fuera enderezado, el polímero podría recuperar sus giros dentro de la cámara de extrusión, tendiendo a crecer y distorsionar la extrusión.
El defecto de hoja son láminas o escamas delgadas imperfectamente adheridas a la superficie de los productos laminados o forjados, como consecuencia de defectos en la superficie del lingote como rebabas, aletas o doble piel. También se puede producir cuando la piel de extensas sopladuras subcutáneas se han oxidado parcialmente durante el calentamiento del lingote, quedando adheridas a la superficie del producto laminado, pero sin soldar.
Es lo que sucede en un material cuando por deformación plástica aumenta el número de dislocaciones, variando sus propiedades ya que la resistencia a tracción, el límite elástico y la dureza aumentan, mientras que la ductilidad disminuye
Es la resistencia a la deformación que adquiere el material cuando es deformado (aumenta la dureza y disminuye la ductilidad)
La temperatura de recristalización es aquella en la que un material con una determinada acritud recristaliza completamente en una hora. La recristalización es la segunda fase del tratamiento térmico de recocido de recristalización. Consiste en la formación de nuevos cristales de igual composición y estructura cristalina que los originales sin deformar y equiaxiales, y que termina cuando todo su volumen está ocupado por granos nuevos sin
deformar.
Se observa que en la restauración, los granos tienen una forma alargada, mientras que en la recristalización son equiaxiales. Si se aumenta el tiempo de permanencia a temperaturas elevadas, una vez obtenida la recristalización solo se conseguirá un amento excesivo del tamaño de grano.
La temperatura necesaria para que se produzca la recristalización disminuye cuanto mayor es la deformación previa del metal. Esto es debido a que la red está más distorsionada y la energía interna con la que cuenta es mayor. Al producirse una deformación plástica, los lugares con mayor energía interna son los planos de deslizamiento y los contornos de grano.
Por tanto, para que se produzca la recristalización en un metal es preciso un mínimo de deformación plástica, normalmente del 2 al 8%. A este valor mínimo se le conoce como deformación critica. Para valores de deformación inferiores los núcleos de recristalización que se forman son muy poco numerosos.
El tiempo y la temperatura influyen sobre la resistencia a la tracción la cual indica con su caída brusca el comienzo de la recristalización.
La infiltración es una operación en la cual se llenan los poros de las piezas de PM con un metal fundido. El punto de fusión del metal de relleno debe ser menor que el de la pieza.
El proceso implica calentar el metal de relleno en contacto con el componente sinterizado de manera que la acción de capilaridad haga fluir al relleno dentro de los poros. La estructura resultante es relativamente no porosa y la pieza infiltrada tiene una densidad más uniforme, así como una tenacidad y resistencia mejoradas. Una aplicación de este proceso es la infiltración con cobre de las piezas de hierro sinterizado.
Consiste en la aplicación de un recubrimiento cerámico en la superficie para hacer las piezas más impermeables al agua y mejorar su apariencia. La secuencia de procesamiento usual de los artículos vidriados es: primero se cuece la pieza para endurecer el cuerpo de la misma; luego se aplica el vidriado y luego se vuelve a cocer para vitrificar la superficie
Es el resultado de la debilidad del material cuando se solicita en el sentido del espesor, es decir, perpendicularmente a la dirección de laminación. El desgarre laminar está asociado a la calidad del metal base, a la geometría de la junta (si bien no parece tener relación con el espesor), a la secuencia de soldadura y a las carácterísticas mecánicas del metal fundido (los aceros de mayor resistencia son los más susceptibles)
Una carácterística del prensado convencional es que la presión se aplica uniaxialmente; esto impone limitaciones sobre la geometría de la pieza, ya que los polvos metálicos no fluyen fácilmente en dirección perpendicular a la aplicación de la presión. Este prensado uniaxial produce variaciones de densidad en la compactación, después del prensado. En el prensado isostático la presión se aplica en todas las direcciones contra los polvos contenidos en un molde flexible. Para lograr la compactación se usa la presión hidráulica. Este prensado puede ser en frío o en caliente.
La compactación isostática en caliente, HIP, se lleva a cabo a alta presión y temperatura, usando como medio de compresión un gas que puede ser argón o helio. El molde que contiene los polvos se hace de lámina de metal para resistir altas temperaturas. El HIP realiza en un paso el prensado y la sinterización, sin embargo es un proceso costoso y por ello se usa sobretodo en la industria aeroespacial. Las piezas de PM hechas por HIP se caracterizan por su alta densidad (porosidad cercana a cero), uníón interparticular completa y buena resistencia mecánica.
Los procesos de conformado de los productos cerámicos tradicionales requieren que el material inicial tenga forma de una pasta plástica, compuesta de finos polvos cerámicos mezclados con agua. Su consistencia determina la facilidad para formar el material y la calidad del producto final.
Las proporciones óptimas de polvo y agua dependen del proceso de conformado que se usa. Algunos procesos de conformado requieren alta fluidez; otros actúan sobre una composición que tiene bajo contenido en agua. Con cerca del 50% de agua, la mezcla es una pasta aguada que fluye como un líquido. Al reducirse el contenido de agua, se hace necesario aumentar la presión sobre la pasta para producir un flujo similar. Por tanto los procesos de conformado pueden dividirse con base a la consistencia de la mezcla:
-
moldeo o vaciado deslizante, en el cual la mezcla es una pasta aguada, llamada suspensión cuya composición es del 25 al 40% de agua. Esta suspensión se vacía dentro de un molde poroso de yeso , formándose una capa de arcilla firme en la superficie del molde. Tiene dos variantes:
o vaciado drenado para generar piezas huecas, como vasos.
o Vaciado sólido, para producir productos sólidos. El molde debe rellenarse periódicamente con suspensión adicional para compensar la contracción debida a la absorción de agua.
-
métodos de conformado plástico, en los cuales se forma la arcilla en condición plástica, con un porcentaje de agua entre el 15 y 25%. Se usa para métodos manuales como el torno del alfarero, o para métodos mecanizados como el torneado ligero, prensado plástico o extrusión.
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prensado semiseco, en el cual la arcilla está húmeda pero posee baja plasticidad. Contiene de un 10 a un 15% de agua. Usan alta presión para superar la baja plasticidad y forzarlo dentro de la cavidad de una matriz. Con frecuencia se forma rebaba debido al exceso de barro que se introduce entre las secciones de la matriz.
-
prensado seco en el cual la arcilla está básicamente seca (contiene menos del 5% de agua). La arcilla seca no tiene plasticidad. Se añaden aglutinantes para proporcionar resistencia, así como lubricantes para que no se pegue la mezcla en la matriz, que será de carburo de wolframio cementado ya que el barro seco es muy abrasivo. No se forman rebabas en el prensado en seco y no ocurre contracción de secado, asique el tiempo de secado se elimina, lográndose una buena precisión en las dimensiones del producto final. Se utiliza para azulejos de baño, aisladores eléctricos, ladrillos refractarios, etc.
1) Contracción liquida durante el enfriamiento anterior a la solidificación
2) Contracción durante el cambio de fase de liquido a solido
3) Contracción térmica de la fundición solidificada durante el enfriamiento hasta la temperatura ambiente.
Durante la fase 2 de la contracción, contracción de solidificación, primero se produce una reducción de la altura de fundición y luego una restricción en la cantidad de metal líquido disponible para la alimentación de la porción superior del centro de la fundición, denominándose a esta cavidad de encogimiento rechupe. Sino se elimina este rechupe, posteriormente en la laminación o forja, se alargará el rechupe dejando un defecto en el centro de la sección de gran longitud.
Los modelistas toman en cuenta la contracción por solidificación para sobredimensionar las cavidades de los moldes. La cantidad que hay que aumentar las dimensiones del molde con respecto al tamaño final de la pieza se llama tolerancia de contracción del modelo.
La temperatura de recristalización es la temperatura aproximada a la cual un material con una acritud determinada recristaliza completamente en una hora.
La temperatura necesaria para que se produzca la recristalización disminuye cuanto mayor es la deformación previa. Esto es debido a que la red está más distorsionada y la energía interna con la que cuenta es mayor, ya que al producirse una deformación plástica, los planos de deslizamiento y los contornos de grano son puntos localizados de energía interna elevada.
Por tanto, para que se produzca la recristalización en un metal es preciso un mínimo de deformación plástica, normalmente del 2 al 8%. A este valor mínimo se le conoce como deformación critica. Para valores de deformación inferiores los núcleos de recristalización que se forman son muy poco numerosos.
Todas las carácterísticas de los metales que dependen de su estructura cristalina son afectadas por las deformaciones plásticas o el trabajo en frío, que provocan una variación de propiedades y la acritud del material.
Aumentan: la resistencia a la tracción, el límite de elasticidad y la dureza
Disminuyen: la ductilidad expresada en porcentaje de alargamiento
La ley de variación de estas propiedades no es la misma para todas ellas. Así por ejemplo, el límite elástico aumenta por lo general con mayor rapidez en el primer 10% de reducción, mientras que el aumento de la resistencia a la tracción es sensiblemente lineal
La ductilidad se comporta de manera opuesta a la dureza, ya que en el primer 10% de reducción, la disminución es muy acusada, prosiguiendo después en una proporción mas moderada.
El comportamiento de los metales durante el conformado puede comprenderse a través de su curva tensión-deformación. Así en la regíón plástica, el comportamiento se expresa con:
donde k es un coeficiente de resistencia en MPa y n es el exponente de endurecimiento por deformación.
La recuperación de las propiedades de un material deformado se consigue con un tratamiento térmico de recocido de recristalización, que mediante un calentamiento elimina la estructura distorsionada por el trabajo en frío y hace que adopte un equilibrio libre de distorsiones.
Son las dos fases del tratamiento térmico de recocido de recristalización, en el que a través de un calentamiento se elimina la estructura distorsionada por el trabajo en frio y hace que se adopte una de equilibrio libre de distorsiones.
La restauración o recuperación consiste en el reagrupamiento de dislocaciones que dan origen a gérmenes o núcleos de granos nuevos, no producíéndose movimientos de borde de grano. Comprende todos los fenómenos que se presentan antes de la aparición de granos nuevos sin deformar.
La recristalización tiene lugar cuando al aumentar el tiempo de restauración se hacen perceptibles en la microestructura nuevos cristales diminutos. Estos tienen la misma composición y estructura que los granos originales sin deformar, pero a diferencia de los granos de etapa de restauración, su forma no es alargada, sino que son aproximadamente de dimensiones uniformes (equiaxiales). Para que se produzca la recristalización en un metal es preciso un mínimo de deformación plástica, por lo que suele desarrollarse en las zonas de grano más intensamente deformadas y con una elevada energía interna, como son los contornos de granos y los planos de deslizamiento. La recristalización de un material termina cuando todo su volumen está ocupado por granos nuevos sin deformar.
Los dos tipos básicos de extrusión son el directo y el indirecto. En el directo existen dos variaciones principales del proceso: la extrusión directa por manguete y la extrusión hidrostática. En la extrusión hidrostática, el punzón no empuja sobre el tocho caliente. En lugar de esto, el tocho está rodeado por un fluido en una cámara cerrada, y el punzón actúa sobre el fluido, el cual lo hace entonces sobre el metal caliente, produciendo la extrusión. Una ventaja de la extrusión hidrostática es que la fricción lateral entre el tocho de metal y el interior de la cámara del cilindro es absorbida por el fluido hidráulico.
Son compuestos procesados por métodos de procesamiento de partículas en matriz metálica MMC y en matriz cerámica CMC. Los carburos cementados son una familia de materiales compuestos que consisten en partículas de carburos cerámicos en aglutinante metálico, estando en una proporción de 80-95% los carburos. El más importante el carburo de volframio en aglutinante de cobalto (WC- Co).
Los cermets se basan en óxidos cerámicos como el Al203 y MgO. El cromo es un aglutinante común que se usa en estos materiales compuestos. Las proporciones de cerámico a metal cubren un rango más amplio que el de los carburos cementados, donde en algunos casos el metal es el principal ingrediente. Estos cermets se transforman en productos útiles mediante los mismo métodos de conformado que se usan para los carburos cementados.
La tecnología común de los componentes en matriz cerámica incluye materiales cerámicos como el Al203 o el vidrio, reforzados con fibras de carbono, SiC o Al203.
La secuencia convencional de la metalurgia de polvos es:
1) Mezcla de los polvos
2) Compactación; se prensan los polvos hasta obtener la forma deseada
3) Sinterizado
En la compactación se aplica alta presión a los polvos para darles la forma requerida, siendo el método más habitual el prensado, en el cual punzones opuestos aprietan el polvo contenido en una matriz. A la pieza después de prensada se le llama compacto en verde. El término verde significa que la pieza no está completamente procesada. Como resultado del prensado, la densidad de la pieza es mucho mayor que la densidad volumétrica inicial. En el prensado convencional se aplica la presión uniaxialmente. Sin embargo es mejor el prensado isostático, ya que al aplicarse en todas las direcciones, elimina las limitaciones geométricas que impónía el método convencional (los polvos metálicos no fluían fácilmente en dirección perpendicular a la aplicación de la presión).
En el prensado isostático en caliente, al igual que en el prensado caliente y la sinterización por chispas, el prensado y el sinterizado se alcanzan en un solo paso.
El desgarramiento en caliente también se llama agrietamiento en caliente. Ocurre cuando un molde, que no cede durante las etapas finales de la solidificación o en las etapas primeras de enfriamiento, restringe la contracción de la fundición después de la solidificación. Este defecto se manifiesta con una separación del metal en un punto donde existe una alta concentración de tensiones, causada por la indisponibilidad del metal para contraerse naturalmente. En la fundición en arena y otros procesos con molde desechable o consumible, esto se previene arreglando el molde para hacerlo retráctil. En los procesos de molde permanente se reduce el desgarramiento en caliente al separar la fundición del molde inmediatamente después de la solidificación.
Es una forma prefabricada para operaciones de formado de FRP, que consisten en fibras impregnadas con resinas termoestables parcialmente curadas para facilitar el proceso de formado. El curado completo debe realizarse durante y/o después del formado. Los prepregs se disponen en forma de cintas, láminas aplicadas transversalmente o algún substrato. La ventaja de estos elementos prefabricados es que se fabrican con filamentos continuos, incrementando así la resistencia y el módulo. Las cintas y láminas prepregs se asocian con compuestos avanzados (reforzados con boro, carbono-grafito y Kevlar), así como con fibras de vidrio.
Es un proceso de conformado por compresión para materiales compuestos con matriz polimérica. La carga inicial en el moldeo con reserva elástica (MRE) es un sándwich que consiste en un polímero espumado central entre dos capas de fibra. El macho de espuma es comúnmente un poliuretano de celda abierta con resina líquida como un epóxido o poliéster, y las capas de fibra seca pueden ser de tela, mecha tejida u otra forma de material fibroso. El sándwich se coloca en la sección inferior del molde y se prensa a presión moderada, alrededor de 0,7 MPa. Al comprimirse el macho, éste suelta la resina para mojar la superficie seca de las capas. El curado produce una pieza de peso ligero que consiste en un núcleo de baja densidad y paredes de FRP (polímero reforzado con fibra)
En un molde cerrado, es una vía de paso que permite el flujo del metal fundido desde fuera del molde hasta la cavidad.
Se usa para alimentar metal líquido al proceso durante el enfriamiento y compensar así la contracción por solidificación. La mazarota debe permanecer fundida hasta después de que la fundición solidifique. Para minimizar los efectos dañinos de la contracción es conveniente que las regiones de la fundición más distantes de la fuente de metal líquido se solidifiquen primero y que la solidificación progrese de estas regiones hasta la mazarota.
Son sumideros de calor internos o externos que causan un enfriamiento rápido en ciertas regiones de la fundición, fomentando la solidificación direccional.
Los enfriadores internos son pequeñas partes de metal colocadas dentro de la cavidad antes del vaciado, cuyo objetivo es que el metal fundido solidifique primero alrededor de esas partes. El refrigerante interno debe tener una composición química igual a la del metal que se vacía. Esto se logra fabricando el enfriador del mismo metal que la fundición.
Los enfriadores externos son insertos metálicos en las paredes de la cavidad del molde que remueven el calor del metal fundido mas rápidamente que la arena circundante, a fin de promover la solidificación. Se usan a menudo en secciones de la fundición que son difíciles de alimentar con metal líquido, el cual encuentra así un enfriamiento rápido que lo hace solidificar en estas secciones mientras la conexión con el metal liquido esta todavía abierta.
Además de preservar el medio ambiente, el reciclado del vidrio facilita la fusión puesto que disminuye el tiempo de fusión. La proporción de vidrio reciclado puede llegar hasta un 100%, dependiendo de la cantidad de desechos de vidrio disponibles y de las especificaciones de la composición final.
Se usa para producir botellas de boca angosta. Se usan dos o más operaciones de soplado en lugar del presando y e soplado. En los procesos hay variaciones que dependen de la forma del producto.
Primero se alimenta un trozo en la cavidad de un molde invertido y se sopla aire para formar parcialmente la pieza. Después se reorienta esta pieza y se transfiere a una cavidad más grande para soplarse al tamaño final. Algunas veces se requiere recalentamiento entre los pasos sucesivos de soplado. Otras veces se usan moldes duplicados y triplicados junto con alimentadores de vidrio en línea para incrementar la velocidad de producción.
La viscosidad es importante en el procesamiento de polímeros debido a que la mayoría de métodos de conformado involucran el flujo de polímeros fundidos a través de los pequeños canales o aberturas de la matriz. Las velocidades de flujo son frecuentemente grandes e implican altas velocidades de corte, y como las tensiones cortantes se incrementan con la velocidad de corte, se requieren presiones significativas para realizar estos procesos.
Fluidos newtonianos: incluye a los fluidos más simples como el agua o el aceite. La viscosidad es una constante a una temperatura dada y no cambia con la velocidad de corte. La relación entre la deformación cortante (gamma) y el esfuerzo cortante (tau) es proporcional, siendo la viscosidad la constante de proporcionalidad (ç)
Fluidos pseudoplásticos: la viscosidad disminuye con la velocidad de corte, lo cual indica que el fluido se hace más delgado a velocidad de corte más altas. Este comportamiento se llama pseudoplasticidad y puede expresarse mediante:
K es una constante correspondiente al coeficiente de viscosidad
Para un polímero fundido, los valores de n son menores que 1
1) Sección de alimentación: el material se mueve desde la puerta de la tolva y se precalienta.
2) Sección de compresión donde el polímero adquiere una consistencia liquida, el aire atrapado entre los pelets se extrae de la fusión y el material se comprime.
3) Sección dosificadora, en la cual se homogeniza la fusión y se desarrolla suficiente presión para bombearla a través del orificio de la matriz.
es el término que se usa cuando se introduce aceite u otro fluido dentro de los poros de una pieza sinterizada. Los productos más comunes son rodamientos impregnados con aceite, los engranajes, etc. Los tratamientos se realizan mediante inmersión de las piezas sinterizadas en un baño de aceite caliente.
operación en la cual se llenan los poros de las piezas de PM con un metal fundido. El punto de fusión del metal de relleno debe ser menor que el de la pieza. El proceso implica calentar el metal de relleno en contacto con el componente sinterizado de manera que la acción de capilaridad haga fluir el relleno dentro de los poros. La estructura resultante es relativamente no porosa y la pieza infiltrada tiene una densidad más uniforme, así como una tenacidad y resistencia mejoradas. Un ejemplo es la infiltración con Cu de piezas con hierro sinterizado.
Para la mezcla de dos polvos metálicos donde existe una diferencia de temperatura de fusión entre los dos metales se usa este método. Se mezclan los dos polvos iniciales y luego se calientan a una temperatura lo suficientemente alta para fundir al metal de menor punto de fusión, pero no el otro. El metal fundido moja perfectamente las partículas sólidas, creando una estructura densa con uniones fuertes entre los metales una vez solidificados. El calentamiento prolongado puede generar la aleación de los metales por una disolución gradual de las partículas sólidas en el metal líquido o la difusión del metal liquido en el sólido, dependiendo de los metales involucrados. En cualquier caso el producto resultante esta perfectamente densificado (sin poros) y fuerte. Ejemplos de sistemas que involucran sinterización en fase liquida son: Fe-Cu, W-Cu, Cu-Co.
Es una alternativa que combina el prensado y el sinterizado, y supera algunos de los problemas del prensado caliente. El proceso consiste en dos pasos básicos:
1) los polvos o un compacto en verde preformado se colocan en una matriz,
2) los punzones superior e inferior, que también sirven como electrodos, comprimen la pieza aplicando una corriente eléctrica de alta energía que al mismo tiempo quema los contaminantes de la superficie y sinteriza los polvos, y forma una pieza densa y sólida en cerca de 15 seg.
El proceso más general es el moldeo por inyección de polvos, que incluye polvos metálicos y cerámicos. En el moldeo por inyección metálico los pasos son:
a. Mezcla de polvos metálicos con aglomerante. El aglomérate actúa como un portador de partículas, siendo sus funciones las de aportar carácterísticas propias de flujo durante el moldeo y sostener los polvos en la forma moldeada hasta el sinterizado.
b. Formación de pelets granulares con la mezcla
c. Calentamiento de los pelets a la temperatura de moldeo, se inyectan en un molde y la pieza se enfría y se retira del molde.
d. Se procesa la pieza para eliminar el aglomerante por técnicas térmicas o disolventes
e. Sinterizado de la pieza. La contracción que acompaña a la densificación durante el sinterizado limita la precisión dimensional.
f. Operaciones secundarias que se requieran
El PIM es apropiado para formar piezas similares a las del moldeo por inyección de plásticos, siendo más económico para pequeñas piezas complejas de alto valor.
-Atomización
-Reducción química
-Electrolisis
1) Dos métodos se basan en atomización con gas, en los que se utiliza una corriente de gas a alta velocidad (aire o gas inerte) para atomizar el metal liquido. En la figura a, el gas fluye a través de una boquilla de expansión, succionando el metal líquido de la fusión que se encuentra debajo y rociándolo en un recipiente. Las gotitas se solidifican en forma de polvo. En método parecido (figura b) el metal fundido fluye a través de una boquilla y se atomiza inmediatamente por chorros de aire. Los polvos metálicos resultantes se recolectan en una cámara situada debajo
2)
Atomización por agua, similar a la atomización por gas pero que utiliza una corriente de agua a alta velocidad en lugar de aire (figura c). Es el más común de los métodos de atomizado, particularmente apropiado para metales que finden a mas de 1600 grados. Sin embargo, la desventaja de usar agua es la oxidación en la superficie de las partículas, aunque se puede usar aceite sintético para reducir dicha oxidación.
3)
- Termoformado al vacío
- Termoformado a presión
- Termoformado mecánico
El termoformado a presión involucra presión positiva para forzar al plástico caliente dentro de la cavidad del molde. Su ventaja sobre el termoformado al vacío radica en que se pueden desarrollar presiones más altas (3-4 atm). La secuencia del proceso es similar a la del termoformado al vacío, la diferencia es que la lámina se presiona desde arriba hacia la cavidad del molde. Los agujeros de ventilación en el molde dejan salir el aire atrapado.
Los procesos de pultrusión se limitan a secciones rectas de sección transversal constante. Sin embargo, hay también necesidad de piezas largas reforzadas con fibra continua, pero de forma más bien curva cuya sección transversal puede variar a través de su longitud. Para estas piezas menos regulares son apropiados los procesos de pulformado. Es una pultrusión con pasos adicionales para tomar un contorno semicircular y alterar la sección transversal en uno o más puntos a lo largo de la pieza.
En el proceso de pulformado, la pieza continua de trabajo, una vez que sale de la matriz formadora, se alimenta dentro de una mesa giratoria con moldes negativos colocados en su periferia. El trabajo se fuerza dentro de las cavidades de moldes por medio de una matriz de zapata que aprieta la sección transversal en varios puntos y forma la curvatura. El diámetro de la mesa determina el radio de la pieza. Conforma la pieza sale de la mesa de matrices, se corta a la longitud prevista.
Se utilizan también las fibras y resinas que se usan en pultrusión. Una aplicación importante de este proceso es la producción de muelles de hoja de automóviles.
En la primera etapa, la velocidad de secado es rápida y constante, debido a que el agua en la superficie de la arcilla se evapora en el aire circundante y el agua interior emigra, por acción capilar, hacia la superficie para reemplazarla. Durante esta etapa ocurre la contracción, con el riesgo asociado de deformación y agrietamiento debido a las variaciones del secado en las diferentes secciones de la pieza.
En la segunda etapa, el contenido de humedad se ha reducido hasta que los granos cerámicos han quedado en contacto, y ocurre poca o ninguna contracción. El proceso de secado se hace más lento, como se puede ver en la grafica de la velocidad decreciente.
Entre las ventajas del conformado en frio, están:
- Es posible conseguir un mejor acabado. No existe virtualmente la oxidación de la superficie o formación de cascarilla, pero se debe quitar cualquier cascarilla existente sobre la superficie del metal que se va a conformar en frio.
- Se pueden lograr tolerancias más estrechas, porque no hay expansión térmica en el proceso.
- Del formado de los metales en frio resultan resistencias más elevadas y estructuras de grano mas uniformes.
Producción de polvos metálicos, cuyos métodos principales son por atomización, métodos químicos y métodos electrolíticos.
2)
3)
4)
5)
Operaciones secundarias entre las que están la densificación, el ajuste dimensional, la infiltración e impregnación, el tratamiento térmico y acabado.
1) Cerámicos tradicionales
2) Nuevos productos cerámicos
3) Vidrios
Los productos cerámicos tradicionales se hacen a partir de minerales que se encuentran en la naturaleza e incluyen alfarería, porcelana, ladrillos y cemento. Los nuevos productos cerámicos se hacen a partir de materias primas producidas sintéticamente y cubren un amplio espectro de productos como herramientas de corte, huesos artificiales, combustibles nucleares y sustratos de circuitos electrónicos.
El material inicial para todos estos artículos es el polvo. En el caso de los cerámicos tradicionales, los polvos se mezclan usualmente con agua para aglutinar las partículas y lograr una consistencia adecuada para darles forma. En los nuevos productos cerámicos se usan otras sustancias aglutinantes durante el conformado.
Explicar breve y razonadamente si las tolerancias dimensionales obtenidas en el conformado en caliente son mayores o menores que el conformado en frio
En el trabajo en caliente el material no puede quedar a sus dimensiones definitivas, debido a la variación que experimentan éstas durante el enfriamiento. Por el contrario, en el trabajo en frio puede dejarse el material a dimensiones, dentro de un margen estrecho de tolerancias y además no se forma cascarilla en la superficie durante la operación, si bien la deformación requiere más energía y por tanto es más costoso. Las reducciones iniciales se llevan a cabo con el material a temperatura elevada, y las finales se realizan en frio, con objeto de aprovechar las ventajas de ambos procedimientos.
Las prensas utilizadas en compactación convencional en la metalurgia de polos son mecánicas, hidráulicas o una combinación de las dos. La presión se aplica uniaxialmente. Esto impone limitaciones sobre la geometría de la pieza, ya que los polvos metálicos no fluyen fácilmente en dirección perpendicular a la aplicación de la presión. El prensado uniaxial produce también variaciones de densidad en la compactación después del prensado.
En el prensado isostático, la presión se aplica en todas las direcciones contra los polvos contenidos en un molde flexible. Para lograr la compactación se usa la presión hidráulica. El prensado isostático puede hacerse de dos forman: en frio o en caliente.
Las deformaciones producidas en laminación se valoran por presión, coeficiente de reducción y alargamiento.
La presión se define como la diferencia de espesores antes y después de pasar la pieza por los trenes de laminación
El coeficiente de reducción se define como la relación entre las secciones de salida y de entrada del material laminado.
El coeficiente de alargamiento se define como la relación entre longitudes de la pieza antes y después de laminar.
vent unions hibrids 1 unión hibrida s la comb d 1 técnica convencionl d uníón (sold habitual_ x resist méc) cn uníón adhesiva aprovecand así ls ventajs d las unions adesivs y salvando sus inconv kmo l envejec y la sensibilidd a ls sfuerzs d pelado. Muy usada n la industria dl auto, ventjs: >resist a cizalladura, >resit a fatia, proporciona structurs stancas y sellads incluso a gases, mjor resist a la corrosión frent a uniones solapads, <peso, mjor distrib d esfuerc n gnral. ox direct CaO ls oxi d ls metals forma2 x ox direct n un amb gaseoso pueden formar capas protectors o no pro. R=vol d ox formad/vol d metal consu R<1 l ox no recubrirá l metl, ox porosos y no prot R>=1 ox recubrí metl formándose oxi2 compacts y protectors R>>1 ox sn muy voluminoss y tiendn a reskbrajars perdiendo su caractr protector func mec dl revest debe facilitr l deposito dl mat n la junta o soldar n posicin así kmo yevar elemts formadrs d scoria q ayudn a retener el mat fundido n la junta (sobr todo n posicions distins a ls d sobrmsa) gracias a su fusión y vaporiz (al ser Tª d fusión dl mat base menor).
como afect la tensión min a la vida a fat l interés sk sigmmin sea lo + cercana posibl a simgmx xa k la vida a fatida tb lo sea. Sto s puede ver gracias a la ec d París: da/dN?A[alf·(simgmx-sigmmin)raíz(piá)]m al ser Asimg lo + peq posibl s reduce la vibra disminuyndo la vel d crecimient y x tnto aumentand la vida a fatiga xk soldadura TIG s adecuad xa peq spesors la sold TIG (x arco elect cn protec d gas y electro no comb) s adecuada xa peq spesors xk permit utilizr bajos aports termics func metalur dl revest s una d ls 3 funcs dl revest d ls electro2 junto cn la func elect (cebado y stabilidd dl arco) y la mec (ayudr a ret l mat fundido). Lo q hace al formar la scoria s proteger d la atmsf evitando la absocn d gases y la oxidcn dl cordón. Al producirs reaccions quimics metal-scoria permit eliminar impurezs y modificr la composición quimic dl cordón cond d diseño d unions adesivs maxizr l área d uníón, capas d uníón unif y d spesor peq, trabajar a cizalladur y compresión, evitr sfuerzos d pelado (a través d diseño, l adesiv adecuad y/o uníón mec adicionl) y concentra d tensions, utilización d sujeccions xa garantizr la uníón durante l curado.
Junta fría-desgarre en caliente
Son dos defectos que ocurren en la fundición.La junta fría aparece cuando dos porciones del metal fluyen al mismo tiempo, pero hay una falta de fusión entre ellas debido a la solidificación o enfriamiento prematuro. Sus causas con similares a las del llenado incompleto.El desgarramiento en caliente también se llama agrietamiento en caliente, ocurre cuando un molde, que no cede durante las etapas finales de la solidificación o en las etapas primeras de enfriamiento, restringe la contracción de la fundición después de la solidificación. Este defecto se manifiesta con una separación del metal en un punto donde existe una alta concentración de tensiones, causada por la indisponibilidad del metal para contraerse naturalmente.En la fundición en arena y otros procesos con molde desechable o consumible, esto se previene arreglando el molde para hacerlo retráctil. En los procesos de molde permanente se reduce el desgarramiento en caliente, al separar la fundición del molde inmediatamente después de la solidificación
.Pultrusión
Es un proceso en el cual se sumerge en un baño de resina una mecha continua de fibras y después se tira de ellas a través de una matriz formador donde se cura la resina impregnada. El producto curado se corta en grandes secciones rectas, que quedan reforzadas con fibras continuas en toda su longitud. El proceso consta de cinco pasos:1) Alimentación de filamentos
2) Impregnación con resina
3) Formado previo en una matriz, obteniendo la forma deseada de la sección transversal de la colección de filamentos.
4) Formado y curado, tirándose de las fibras impregnadas a través de la matriz caliente.
5) Estirado y cortado
Las resinas de uso común en pultrusión son poliésteres insaturados, epóxicos y siliconas, que son todos ellos termoestables.
Los productos hechos por pultrusion incluyen varillas sólidas, tuberías, tiras de lámina plana, etc.
28. ¿Para qué sirve el tornillo extrusor y la placa rompedora?
El proceso de conformado por extrusión es fundamental para metales, cerámicas y polímeros. Es un proceso de compresión por el cual se fuerza al material a fluir a través de un orificio de una matriz para generar un producto largo y continuo, cuya forma de la sección queda determinada por la forma del orificio.
Para la extrusión de polímeros se cuenta con un tornillo extrusor que transporta el material a través de un cilindro hacia la abertura de la matriz. Las funciones del tornillo se corresponden con sus secciones, que son:
1) Sección de alimentación, en la cual el material se mueve desde la puerta de la tolva y se precalienta.
2) Sección de compresión donde el polímero adquiere una consistencia liquida, el aire atrapado entre los pelets se extrae de la fusión y el material se comprime.
3) Sección dosificadora, en la cual se homogeneíza la fusión y se desarrolla suficiente presión para bombearla a través del orificio de la matriz
Justo antes de alcanzar la matriz, la fusión pasa a una malla (cribas de alambre soportadas por un plato rígido, llamado plato rompedor) que contiene pequeños agujeros axiales. La malla funciona para:
1) filtrar contaminantes y terrones duros de la fusión
2) acumular presión en la sección dosificadora del tornillo
3) enderezar el flujo del polímero fundido y borrar su memoria del movimiento circular impuesto por el tornillo. Si no fuera enderezado, el polímero podría recuperar sus giros dentro de la cámara de extrusión, tendiendo a crecer y distorsionar la extrusión.
40. ¿Cómo se produce el defecto de hoja en laminación?
El defecto de hoja son láminas o escamas delgadas imperfectamente adheridas a la superficie de los productos laminados o forjados, como consecuencia de defectos en la superficie del lingote como rebabas, aletas o doble piel. También se puede producir cuando la piel de extensas sopladuras subcutáneas se han oxidado parcialmente durante el calentamiento del lingote, quedando adheridas a la superficie del producto laminado, pero sin soldar.
41
¿Qué es la acritud?
Es lo que sucede en un material cuando por deformación plástica aumenta el número de dislocaciones, variando sus propiedades ya que la resistencia a tracción, el límite elástico y la dureza aumentan, mientras que la ductilidad disminuye
Es la resistencia a la deformación que adquiere el material cuando es deformado (aumenta la dureza y disminuye la ductilidad)
44. ¿Qué factores afectan a la temperatura crítica de recristalización?
La temperatura de recristalización es aquella en la que un material con una determinada acritud recristaliza completamente en una hora. La recristalización es la segunda fase del tratamiento térmico de recocido de recristalización. Consiste en la formación de nuevos cristales de igual composición y estructura cristalina que los originales sin deformar y equiaxiales, y que termina cuando todo su volumen está ocupado por granos nuevos sin
deformar.
Se observa que en la restauración, los granos tienen una forma alargada, mientras que en la recristalización son equiaxiales. Si se aumenta el tiempo de permanencia a temperaturas elevadas, una vez obtenida la recristalización solo se conseguirá un amento excesivo del tamaño de grano.
La temperatura necesaria para que se produzca la recristalización disminuye cuanto mayor es la deformación previa del metal. Esto es debido a que la red está más distorsionada y la energía interna con la que cuenta es mayor. Al producirse una deformación plástica, los lugares con mayor energía interna son los planos de deslizamiento y los contornos de grano.
Por tanto, para que se produzca la recristalización en un metal es preciso un mínimo de deformación plástica, normalmente del 2 al 8%. A este valor mínimo se le conoce como deformación critica. Para valores de deformación inferiores los núcleos de recristalización que se forman son muy poco numerosos.
El tiempo y la temperatura influyen sobre la resistencia a la tracción la cual indica con su caída brusca el comienzo de la recristalización.
45. ¿Qué se consigue con la infiltración de PM?
La infiltración es una operación en la cual se llenan los poros de las piezas de PM con un metal fundido. El punto de fusión del metal de relleno debe ser menor que el de la pieza.
El proceso implica calentar el metal de relleno en contacto con el componente sinterizado de manera que la acción de capilaridad haga fluir al relleno dentro de los poros. La estructura resultante es relativamente no porosa y la pieza infiltrada tiene una densidad más uniforme, así como una tenacidad y resistencia mejoradas. Una aplicación de este proceso es la infiltración con cobre de las piezas de hierro sinterizado.
47. ¿En qué consiste el vidriado de cerámicos tradicionales?
Consiste en la aplicación de un recubrimiento cerámico en la superficie para hacer las piezas más impermeables al agua y mejorar su apariencia. La secuencia de procesamiento usual de los artículos vidriados es: primero se cuece la pieza para endurecer el cuerpo de la misma; luego se aplica el vidriado y luego se vuelve a cocer para vitrificar la superficie
50. Desgarre laminar
Es el resultado de la debilidad del material cuando se solicita en el sentido del espesor, es decir, perpendicularmente a la dirección de laminación. El desgarre laminar está asociado a la calidad del metal base, a la geometría de la junta (si bien no parece tener relación con el espesor), a la secuencia de soldadura y a las carácterísticas mecánicas del metal fundido (los aceros de mayor resistencia son los más susceptibles)
59. Compactación isostática en caliente
Una carácterística del prensado convencional es que la presión se aplica uniaxialmente; esto impone limitaciones sobre la geometría de la pieza, ya que los polvos metálicos no fluyen fácilmente en dirección perpendicular a la aplicación de la presión. Este prensado uniaxial produce variaciones de densidad en la compactación, después del prensado. En el prensado isostático la presión se aplica en todas las direcciones contra los polvos contenidos en un molde flexible. Para lograr la compactación se usa la presión hidráulica. Este prensado puede ser en frío o en caliente.
La compactación isostática en caliente, HIP, se lleva a cabo a alta presión y temperatura, usando como medio de compresión un gas que puede ser argón o helio. El molde que contiene los polvos se hace de lámina de metal para resistir altas temperaturas. El HIP realiza en un paso el prensado y la sinterización, sin embargo es un proceso costoso y por ello se usa sobretodo en la industria aeroespacial. Las piezas de PM hechas por HIP se caracterizan por su alta densidad (porosidad cercana a cero), uníón interparticular completa y buena resistencia mecánica.
60. Conformado de cerámicos tradicionales en función del % de agua (examen)
Los procesos de conformado de los productos cerámicos tradicionales requieren que el material inicial tenga forma de una pasta plástica, compuesta de finos polvos cerámicos mezclados con agua. Su consistencia determina la facilidad para formar el material y la calidad del producto final.
Las proporciones óptimas de polvo y agua dependen del proceso de conformado que se usa. Algunos procesos de conformado requieren alta fluidez; otros actúan sobre una composición que tiene bajo contenido en agua. Con cerca del 50% de agua, la mezcla es una pasta aguada que fluye como un líquido. Al reducirse el contenido de agua, se hace necesario aumentar la presión sobre la pasta para producir un flujo similar. Por tanto los procesos de conformado pueden dividirse con base a la consistencia de la mezcla:
-
moldeo o vaciado deslizante, en el cual la mezcla es una pasta aguada, llamada suspensión cuya composición es del 25 al 40% de agua. Esta suspensión se vacía dentro de un molde poroso de yeso , formándose una capa de arcilla firme en la superficie del molde. Tiene dos variantes:
o vaciado drenado para generar piezas huecas, como vasos.
o Vaciado sólido, para producir productos sólidos. El molde debe rellenarse periódicamente con suspensión adicional para compensar la contracción debida a la absorción de agua.
-
métodos de conformado plástico, en los cuales se forma la arcilla en condición plástica, con un porcentaje de agua entre el 15 y 25%. Se usa para métodos manuales como el torno del alfarero, o para métodos mecanizados como el torneado ligero, prensado plástico o extrusión.
-
prensado semiseco, en el cual la arcilla está húmeda pero posee baja plasticidad. Contiene de un 10 a un 15% de agua. Usan alta presión para superar la baja plasticidad y forzarlo dentro de la cavidad de una matriz. Con frecuencia se forma rebaba debido al exceso de barro que se introduce entre las secciones de la matriz.
-
prensado seco en el cual la arcilla está básicamente seca (contiene menos del 5% de agua). La arcilla seca no tiene plasticidad. Se añaden aglutinantes para proporcionar resistencia, así como lubricantes para que no se pegue la mezcla en la matriz, que será de carburo de wolframio cementado ya que el barro seco es muy abrasivo. No se forman rebabas en el prensado en seco y no ocurre contracción de secado, asique el tiempo de secado se elimina, lográndose una buena precisión en las dimensiones del producto final. Se utiliza para azulejos de baño, aisladores eléctricos, ladrillos refractarios, etc.
61. Rechupe
La contracción ocurre en 3 pasos1) Contracción liquida durante el enfriamiento anterior a la solidificación
2) Contracción durante el cambio de fase de liquido a solido
3) Contracción térmica de la fundición solidificada durante el enfriamiento hasta la temperatura ambiente.
Durante la fase 2 de la contracción, contracción de solidificación, primero se produce una reducción de la altura de fundición y luego una restricción en la cantidad de metal líquido disponible para la alimentación de la porción superior del centro de la fundición, denominándose a esta cavidad de encogimiento rechupe. Sino se elimina este rechupe, posteriormente en la laminación o forja, se alargará el rechupe dejando un defecto en el centro de la sección de gran longitud.
Los modelistas toman en cuenta la contracción por solidificación para sobredimensionar las cavidades de los moldes. La cantidad que hay que aumentar las dimensiones del molde con respecto al tamaño final de la pieza se llama tolerancia de contracción del modelo.
62. Influencia de la deformación en la temperatura de recristalización
La temperatura de recristalización es la temperatura aproximada a la cual un material con una acritud determinada recristaliza completamente en una hora.
La temperatura necesaria para que se produzca la recristalización disminuye cuanto mayor es la deformación previa. Esto es debido a que la red está más distorsionada y la energía interna con la que cuenta es mayor, ya que al producirse una deformación plástica, los planos de deslizamiento y los contornos de grano son puntos localizados de energía interna elevada.
Por tanto, para que se produzca la recristalización en un metal es preciso un mínimo de deformación plástica, normalmente del 2 al 8%. A este valor mínimo se le conoce como deformación critica. Para valores de deformación inferiores los núcleos de recristalización que se forman son muy poco numerosos.
63. Propiedades de los metales relacionados con el trabajo en frío
Todas las carácterísticas de los metales que dependen de su estructura cristalina son afectadas por las deformaciones plásticas o el trabajo en frío, que provocan una variación de propiedades y la acritud del material.
Aumentan: la resistencia a la tracción, el límite de elasticidad y la dureza
Disminuyen: la ductilidad expresada en porcentaje de alargamiento
La ley de variación de estas propiedades no es la misma para todas ellas. Así por ejemplo, el límite elástico aumenta por lo general con mayor rapidez en el primer 10% de reducción, mientras que el aumento de la resistencia a la tracción es sensiblemente lineal
La ductilidad se comporta de manera opuesta a la dureza, ya que en el primer 10% de reducción, la disminución es muy acusada, prosiguiendo después en una proporción mas moderada.
El comportamiento de los metales durante el conformado puede comprenderse a través de su curva tensión-deformación. Así en la regíón plástica, el comportamiento se expresa con:
donde k es un coeficiente de resistencia en MPa y n es el exponente de endurecimiento por deformación.
La recuperación de las propiedades de un material deformado se consigue con un tratamiento térmico de recocido de recristalización, que mediante un calentamiento elimina la estructura distorsionada por el trabajo en frío y hace que adopte un equilibrio libre de distorsiones.
64. Diferencia entre recristalización y restauración (examen)
Son las dos fases del tratamiento térmico de recocido de recristalización, en el que a través de un calentamiento se elimina la estructura distorsionada por el trabajo en frio y hace que se adopte una de equilibrio libre de distorsiones.
La restauración o recuperación consiste en el reagrupamiento de dislocaciones que dan origen a gérmenes o núcleos de granos nuevos, no producíéndose movimientos de borde de grano. Comprende todos los fenómenos que se presentan antes de la aparición de granos nuevos sin deformar.
La recristalización tiene lugar cuando al aumentar el tiempo de restauración se hacen perceptibles en la microestructura nuevos cristales diminutos. Estos tienen la misma composición y estructura que los granos originales sin deformar, pero a diferencia de los granos de etapa de restauración, su forma no es alargada, sino que son aproximadamente de dimensiones uniformes (equiaxiales). Para que se produzca la recristalización en un metal es preciso un mínimo de deformación plástica, por lo que suele desarrollarse en las zonas de grano más intensamente deformadas y con una elevada energía interna, como son los contornos de granos y los planos de deslizamiento. La recristalización de un material termina cuando todo su volumen está ocupado por granos nuevos sin deformar.
65. Extrusión hidrostática (examen)
Los dos tipos básicos de extrusión son el directo y el indirecto. En el directo existen dos variaciones principales del proceso: la extrusión directa por manguete y la extrusión hidrostática. En la extrusión hidrostática, el punzón no empuja sobre el tocho caliente. En lugar de esto, el tocho está rodeado por un fluido en una cámara cerrada, y el punzón actúa sobre el fluido, el cual lo hace entonces sobre el metal caliente, produciendo la extrusión. Una ventaja de la extrusión hidrostática es que la fricción lateral entre el tocho de metal y el interior de la cámara del cilindro es absorbida por el fluido hidráulico.
66. Cermets
Son compuestos procesados por métodos de procesamiento de partículas en matriz metálica MMC y en matriz cerámica CMC. Los carburos cementados son una familia de materiales compuestos que consisten en partículas de carburos cerámicos en aglutinante metálico, estando en una proporción de 80-95% los carburos. El más importante el carburo de volframio en aglutinante de cobalto (WC- Co).
Los cermets se basan en óxidos cerámicos como el Al203 y MgO. El cromo es un aglutinante común que se usa en estos materiales compuestos. Las proporciones de cerámico a metal cubren un rango más amplio que el de los carburos cementados, donde en algunos casos el metal es el principal ingrediente. Estos cermets se transforman en productos útiles mediante los mismo métodos de conformado que se usan para los carburos cementados.
La tecnología común de los componentes en matriz cerámica incluye materiales cerámicos como el Al203 o el vidrio, reforzados con fibras de carbono, SiC o Al203.
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Fase de compactación en metalurgia
La secuencia convencional de la metalurgia de polvos es:
1) Mezcla de los polvos
2) Compactación; se prensan los polvos hasta obtener la forma deseada
3) Sinterizado
En la compactación se aplica alta presión a los polvos para darles la forma requerida, siendo el método más habitual el prensado, en el cual punzones opuestos aprietan el polvo contenido en una matriz. A la pieza después de prensada se le llama compacto en verde. El término verde significa que la pieza no está completamente procesada. Como resultado del prensado, la densidad de la pieza es mucho mayor que la densidad volumétrica inicial. En el prensado convencional se aplica la presión uniaxialmente. Sin embargo es mejor el prensado isostático, ya que al aplicarse en todas las direcciones, elimina las limitaciones geométricas que impónía el método convencional (los polvos metálicos no fluían fácilmente en dirección perpendicular a la aplicación de la presión).
En el prensado isostático en caliente, al igual que en el prensado caliente y la sinterización por chispas, el prensado y el sinterizado se alcanzan en un solo paso.
75. Desgarre en caliente en piezas metálicas obtenidas por moldeo
El desgarramiento en caliente también se llama agrietamiento en caliente. Ocurre cuando un molde, que no cede durante las etapas finales de la solidificación o en las etapas primeras de enfriamiento, restringe la contracción de la fundición después de la solidificación. Este defecto se manifiesta con una separación del metal en un punto donde existe una alta concentración de tensiones, causada por la indisponibilidad del metal para contraerse naturalmente. En la fundición en arena y otros procesos con molde desechable o consumible, esto se previene arreglando el molde para hacerlo retráctil. En los procesos de molde permanente se reduce el desgarramiento en caliente al separar la fundición del molde inmediatamente después de la solidificación.
76. Prepregs
Es una forma prefabricada para operaciones de formado de FRP, que consisten en fibras impregnadas con resinas termoestables parcialmente curadas para facilitar el proceso de formado. El curado completo debe realizarse durante y/o después del formado. Los prepregs se disponen en forma de cintas, láminas aplicadas transversalmente o algún substrato. La ventaja de estos elementos prefabricados es que se fabrican con filamentos continuos, incrementando así la resistencia y el módulo. Las cintas y láminas prepregs se asocian con compuestos avanzados (reforzados con boro, carbono-grafito y Kevlar), así como con fibras de vidrio.
77. Moldeo con reserva elástica
Es un proceso de conformado por compresión para materiales compuestos con matriz polimérica. La carga inicial en el moldeo con reserva elástica (MRE) es un sándwich que consiste en un polímero espumado central entre dos capas de fibra. El macho de espuma es comúnmente un poliuretano de celda abierta con resina líquida como un epóxido o poliéster, y las capas de fibra seca pueden ser de tela, mecha tejida u otra forma de material fibroso. El sándwich se coloca en la sección inferior del molde y se prensa a presión moderada, alrededor de 0,7 MPa. Al comprimirse el macho, éste suelta la resina para mojar la superficie seca de las capas. El curado produce una pieza de peso ligero que consiste en un núcleo de baja densidad y paredes de FRP (polímero reforzado con fibra)
Bebedores y mazarotas
Bebedero
En un molde cerrado, es una vía de paso que permite el flujo del metal fundido desde fuera del molde hasta la cavidad.
Mazarota
Se usa para alimentar metal líquido al proceso durante el enfriamiento y compensar así la contracción por solidificación. La mazarota debe permanecer fundida hasta después de que la fundición solidifique. Para minimizar los efectos dañinos de la contracción es conveniente que las regiones de la fundición más distantes de la fuente de metal líquido se solidifiquen primero y que la solidificación progrese de estas regiones hasta la mazarota.
Enfriadores: que son y donde deben colocarse
Son sumideros de calor internos o externos que causan un enfriamiento rápido en ciertas regiones de la fundición, fomentando la solidificación direccional.
Los enfriadores internos son pequeñas partes de metal colocadas dentro de la cavidad antes del vaciado, cuyo objetivo es que el metal fundido solidifique primero alrededor de esas partes. El refrigerante interno debe tener una composición química igual a la del metal que se vacía. Esto se logra fabricando el enfriador del mismo metal que la fundición.
Los enfriadores externos son insertos metálicos en las paredes de la cavidad del molde que remueven el calor del metal fundido mas rápidamente que la arena circundante, a fin de promover la solidificación. Se usan a menudo en secciones de la fundición que son difíciles de alimentar con metal líquido, el cual encuentra así un enfriamiento rápido que lo hace solidificar en estas secciones mientras la conexión con el metal liquido esta todavía abierta.
Importancia de usar vidrio reciclado en la fabricación de vidrio
Además de preservar el medio ambiente, el reciclado del vidrio facilita la fusión puesto que disminuye el tiempo de fusión. La proporción de vidrio reciclado puede llegar hasta un 100%, dependiendo de la cantidad de desechos de vidrio disponibles y de las especificaciones de la composición final.
Método soplado soplado para la fabricación de vidrio
Se usa para producir botellas de boca angosta. Se usan dos o más operaciones de soplado en lugar del presando y e soplado. En los procesos hay variaciones que dependen de la forma del producto.
Primero se alimenta un trozo en la cavidad de un molde invertido y se sopla aire para formar parcialmente la pieza. Después se reorienta esta pieza y se transfiere a una cavidad más grande para soplarse al tamaño final. Algunas veces se requiere recalentamiento entre los pasos sucesivos de soplado. Otras veces se usan moldes duplicados y triplicados junto con alimentadores de vidrio en línea para incrementar la velocidad de producción.
Indicar la relación entre la viscosidad con la velocidad de corte en los fluidos newtoniano y pseudoplásticos
La viscosidad es importante en el procesamiento de polímeros debido a que la mayoría de métodos de conformado involucran el flujo de polímeros fundidos a través de los pequeños canales o aberturas de la matriz. Las velocidades de flujo son frecuentemente grandes e implican altas velocidades de corte, y como las tensiones cortantes se incrementan con la velocidad de corte, se requieren presiones significativas para realizar estos procesos.
Fluidos newtonianos: incluye a los fluidos más simples como el agua o el aceite. La viscosidad es una constante a una temperatura dada y no cambia con la velocidad de corte. La relación entre la deformación cortante (gamma) y el esfuerzo cortante (tau) es proporcional, siendo la viscosidad la constante de proporcionalidad (ç)
Fluidos pseudoplásticos: la viscosidad disminuye con la velocidad de corte, lo cual indica que el fluido se hace más delgado a velocidad de corte más altas. Este comportamiento se llama pseudoplasticidad y puede expresarse mediante:
K es una constante correspondiente al coeficiente de viscosidad
Para un polímero fundido, los valores de n son menores que 1
Secciones en las que se divide generalmente el cilindro y el tornillo de un extrusor para inyección de plástico
1) Sección de alimentación: el material se mueve desde la puerta de la tolva y se precalienta.
2) Sección de compresión donde el polímero adquiere una consistencia liquida, el aire atrapado entre los pelets se extrae de la fusión y el material se comprime.
3) Sección dosificadora, en la cual se homogeniza la fusión y se desarrolla suficiente presión para bombearla a través del orificio de la matriz.
Explicar brevemente las diferencias entre la impregnación e infiltración en la metalurgia de polvos
Impregnación:
es el término que se usa cuando se introduce aceite u otro fluido dentro de los poros de una pieza sinterizada. Los productos más comunes son rodamientos impregnados con aceite, los engranajes, etc. Los tratamientos se realizan mediante inmersión de las piezas sinterizadas en un baño de aceite caliente.
Infiltración:
operación en la cual se llenan los poros de las piezas de PM con un metal fundido. El punto de fusión del metal de relleno debe ser menor que el de la pieza. El proceso implica calentar el metal de relleno en contacto con el componente sinterizado de manera que la acción de capilaridad haga fluir el relleno dentro de los poros. La estructura resultante es relativamente no porosa y la pieza infiltrada tiene una densidad más uniforme, así como una tenacidad y resistencia mejoradas. Un ejemplo es la infiltración con Cu de piezas con hierro sinterizado.
Sinterización en fase liquida
Para la mezcla de dos polvos metálicos donde existe una diferencia de temperatura de fusión entre los dos metales se usa este método. Se mezclan los dos polvos iniciales y luego se calientan a una temperatura lo suficientemente alta para fundir al metal de menor punto de fusión, pero no el otro. El metal fundido moja perfectamente las partículas sólidas, creando una estructura densa con uniones fuertes entre los metales una vez solidificados. El calentamiento prolongado puede generar la aleación de los metales por una disolución gradual de las partículas sólidas en el metal líquido o la difusión del metal liquido en el sólido, dependiendo de los metales involucrados. En cualquier caso el producto resultante esta perfectamente densificado (sin poros) y fuerte. Ejemplos de sistemas que involucran sinterización en fase liquida son: Fe-Cu, W-Cu, Cu-Co.
Sinterización por chispa (spark sintering)
Es una alternativa que combina el prensado y el sinterizado, y supera algunos de los problemas del prensado caliente. El proceso consiste en dos pasos básicos:
1) los polvos o un compacto en verde preformado se colocan en una matriz,
2) los punzones superior e inferior, que también sirven como electrodos, comprimen la pieza aplicando una corriente eléctrica de alta energía que al mismo tiempo quema los contaminantes de la superficie y sinteriza los polvos, y forma una pieza densa y sólida en cerca de 15 seg.
Pasos moldeo por inyección de polvos
El proceso más general es el moldeo por inyección de polvos, que incluye polvos metálicos y cerámicos. En el moldeo por inyección metálico los pasos son:
a. Mezcla de polvos metálicos con aglomerante. El aglomérate actúa como un portador de partículas, siendo sus funciones las de aportar carácterísticas propias de flujo durante el moldeo y sostener los polvos en la forma moldeada hasta el sinterizado.
b. Formación de pelets granulares con la mezcla
c. Calentamiento de los pelets a la temperatura de moldeo, se inyectan en un molde y la pieza se enfría y se retira del molde.
d. Se procesa la pieza para eliminar el aglomerante por técnicas térmicas o disolventes
e. Sinterizado de la pieza. La contracción que acompaña a la densificación durante el sinterizado limita la precisión dimensional.
f. Operaciones secundarias que se requieran
El PIM es apropiado para formar piezas similares a las del moldeo por inyección de plásticos, siendo más económico para pequeñas piezas complejas de alto valor.
Citar métodos principales para la producción de polvos metálicos
Hay tres métodos principales para producir comercialmente polvos metálicos, cada uno de los cuales implica consumo de energía para incrementar el área superficial del metal. Los métodos son:-Atomización
-Reducción química
-Electrolisis
En pulvimetalurgia, describir al menos tres procesos de fabricación de polvos por atomización
La atomización implica la conversión de un metal fundido en una nube de pequeñas gotas que se solidifican formando polvos. Es el método más versátil y popular para producir polvos metálicos en la actualidad. Hay varias formas de crear el rocío del metal fundido.1) Dos métodos se basan en atomización con gas, en los que se utiliza una corriente de gas a alta velocidad (aire o gas inerte) para atomizar el metal liquido. En la figura a, el gas fluye a través de una boquilla de expansión, succionando el metal líquido de la fusión que se encuentra debajo y rociándolo en un recipiente. Las gotitas se solidifican en forma de polvo. En método parecido (figura b) el metal fundido fluye a través de una boquilla y se atomiza inmediatamente por chorros de aire. Los polvos metálicos resultantes se recolectan en una cámara situada debajo
2)
Atomización por agua, similar a la atomización por gas pero que utiliza una corriente de agua a alta velocidad en lugar de aire (figura c). Es el más común de los métodos de atomizado, particularmente apropiado para metales que finden a mas de 1600 grados. Sin embargo, la desventaja de usar agua es la oxidación en la superficie de las partículas, aunque se puede usar aceite sintético para reducir dicha oxidación.
3)
Atomizado centrífugo:
método en el que se vacía una corriente de metal liquido en un disco, que gira rápidamente y rocía el metal en todas direcciones pulverizándolo.Termoformado a presión
El termoformado es un proceso en el cual se usa una lámina plana de material termoplástico para darle la forma deseada. Consta de dos pasos principales: el calentamiento y el formado. El formado puede clasificarse en tres categorías básicas:- Termoformado al vacío
- Termoformado a presión
- Termoformado mecánico
El termoformado a presión involucra presión positiva para forzar al plástico caliente dentro de la cavidad del molde. Su ventaja sobre el termoformado al vacío radica en que se pueden desarrollar presiones más altas (3-4 atm). La secuencia del proceso es similar a la del termoformado al vacío, la diferencia es que la lámina se presiona desde arriba hacia la cavidad del molde. Los agujeros de ventilación en el molde dejan salir el aire atrapado.
Pulformado
Los procesos de pultrusión se limitan a secciones rectas de sección transversal constante. Sin embargo, hay también necesidad de piezas largas reforzadas con fibra continua, pero de forma más bien curva cuya sección transversal puede variar a través de su longitud. Para estas piezas menos regulares son apropiados los procesos de pulformado. Es una pultrusión con pasos adicionales para tomar un contorno semicircular y alterar la sección transversal en uno o más puntos a lo largo de la pieza.
En el proceso de pulformado, la pieza continua de trabajo, una vez que sale de la matriz formadora, se alimenta dentro de una mesa giratoria con moldes negativos colocados en su periferia. El trabajo se fuerza dentro de las cavidades de moldes por medio de una matriz de zapata que aprieta la sección transversal en varios puntos y forma la curvatura. El diámetro de la mesa determina el radio de la pieza. Conforma la pieza sale de la mesa de matrices, se corta a la longitud prevista.
Se utilizan también las fibras y resinas que se usan en pultrusión. Una aplicación importante de este proceso es la producción de muelles de hoja de automóviles.
Etapas del secado en los cerámicos tradicionales
En el secado, al eliminar el agua de la arcilla húmeda, el volumen de la pieza se contrae. El proceso de secado ocurre en dos etapas.En la primera etapa, la velocidad de secado es rápida y constante, debido a que el agua en la superficie de la arcilla se evapora en el aire circundante y el agua interior emigra, por acción capilar, hacia la superficie para reemplazarla. Durante esta etapa ocurre la contracción, con el riesgo asociado de deformación y agrietamiento debido a las variaciones del secado en las diferentes secciones de la pieza.
En la segunda etapa, el contenido de humedad se ha reducido hasta que los granos cerámicos han quedado en contacto, y ocurre poca o ninguna contracción. El proceso de secado se hace más lento, como se puede ver en la grafica de la velocidad decreciente.
Citar las 3 principales ventajas del conformado en frio frente al conformado en caliente
El trabajo de los metales en frio se produce cuando se les deforma por debajo de su temperatura de recristalización. El trabajo en frio se usa primordialmente como un proceso de acabado, y de ordinario sigue al trabajo en caliente, el cual se ha utilizado para efectuar la mayor parte de la deformación del metal.Entre las ventajas del conformado en frio, están:
- Es posible conseguir un mejor acabado. No existe virtualmente la oxidación de la superficie o formación de cascarilla, pero se debe quitar cualquier cascarilla existente sobre la superficie del metal que se va a conformar en frio.
- Se pueden lograr tolerancias más estrechas, porque no hay expansión térmica en el proceso.
- Del formado de los metales en frio resultan resistencias más elevadas y estructuras de grano mas uniformes.
Enumerar la secuencia de operaciones que se emplea para fabricar piezas mediante la metalurgia de polvos
1)Producción de polvos metálicos, cuyos métodos principales son por atomización, métodos químicos y métodos electrolíticos.
2)
Mezcla de los polvos
Para lograr buenos resultados en los pasos siguientes, los polvos metálicos deben homogeneizarse perfectamente. La mezcla se realiza por medios mecánicos y generalmente se añaden otros ingredientes a los polvos como los lubricantes o aglutinantes.3)
Compactación
Se aplica alta presión a los polos para darles la forma requerida. El método convencional es el prensado, en el cual punzones opuestos aprietan el polvo contenido en una matriz. A la pieza después de prensada se le llama compacto en verde. El prensado isostática da mejores resultados.4)
Sinterizado
Es una operación de tratamiento térmico que se ejecuta sobre el compacto para unir sus partículas metálicas, incrementando de esta manera su fuerza y resistencia. La fuerza básica que mueve el sinterizado es la reducción de la energía superficial. La contracción ocurre durante el sinterizado como resultado de la reducción del tamaño de los poros.5)
Operaciones secundarias entre las que están la densificación, el ajuste dimensional, la infiltración e impregnación, el tratamiento térmico y acabado.
Explicar porque se trabaja fácilmente metales como el estaño y el plomo a temperatura ambiente
Los términos caliente y frio, aplicados al trabajo son relativos. Por ejemplo, el plomo y el estaño, cuya temperatura de recristalización es inferior a la temperatura ambiente, si se trabajan a esta última temperatura están siendo trabajadas en caliente, el cual es un tratamiento más barato al requerir menos energía que el conformado en frio. Por el contrario, el acero, cuya temperatura de recristalización es elevada, a una temperatura de 540 grados se trabaja en frio.Diferencias entre los cerámicos tradicionales y nuevos cerámicos desde el punto de vista de materia prima
Los materiales cerámicos se dividen en 3 categorías:1) Cerámicos tradicionales
2) Nuevos productos cerámicos
3) Vidrios
Los productos cerámicos tradicionales se hacen a partir de minerales que se encuentran en la naturaleza e incluyen alfarería, porcelana, ladrillos y cemento. Los nuevos productos cerámicos se hacen a partir de materias primas producidas sintéticamente y cubren un amplio espectro de productos como herramientas de corte, huesos artificiales, combustibles nucleares y sustratos de circuitos electrónicos.
El material inicial para todos estos artículos es el polvo. En el caso de los cerámicos tradicionales, los polvos se mezclan usualmente con agua para aglutinar las partículas y lograr una consistencia adecuada para darles forma. En los nuevos productos cerámicos se usan otras sustancias aglutinantes durante el conformado.
Explicar breve y razonadamente si las tolerancias dimensionales obtenidas en el conformado en caliente son mayores o menores que el conformado en frio
En el trabajo en caliente el material no puede quedar a sus dimensiones definitivas, debido a la variación que experimentan éstas durante el enfriamiento. Por el contrario, en el trabajo en frio puede dejarse el material a dimensiones, dentro de un margen estrecho de tolerancias y además no se forma cascarilla en la superficie durante la operación, si bien la deformación requiere más energía y por tanto es más costoso. Las reducciones iniciales se llevan a cabo con el material a temperatura elevada, y las finales se realizan en frio, con objeto de aprovechar las ventajas de ambos procedimientos.
Diferencias entre la compactación isostática y convencional en metalurgia de polvos
En la compactación se aplica alta presión a los polvos para darles la forma requerida, siendo el método más habitual el prensado, en el cual punzones opuestos aprietan el polvo contenido en una matriz. A la pieza después de prensada se le llama compacto en verde. El término verde significa que la pieza no está completamente procesada. Como resultado del prensado, la densidad de la pieza es mucho mayor que la densidad volumétrica inicial.Las prensas utilizadas en compactación convencional en la metalurgia de polos son mecánicas, hidráulicas o una combinación de las dos. La presión se aplica uniaxialmente. Esto impone limitaciones sobre la geometría de la pieza, ya que los polvos metálicos no fluyen fácilmente en dirección perpendicular a la aplicación de la presión. El prensado uniaxial produce también variaciones de densidad en la compactación después del prensado.
En el prensado isostático, la presión se aplica en todas las direcciones contra los polvos contenidos en un molde flexible. Para lograr la compactación se usa la presión hidráulica. El prensado isostático puede hacerse de dos forman: en frio o en caliente.
Explicar la influencia del tamaño de los rodillos de laminación en la reducción del espesor
El laminado consiste básicamente en hacer pasar una barra de metal entre un par de rodillos metálicos que giran en direcciones opuestas, disminuyendo el espesor de la pieza. El tamaño de la sección transversal de la pieza laminada se puede conformar a casi cualquier dimensión.Las deformaciones producidas en laminación se valoran por presión, coeficiente de reducción y alargamiento.
La presión se define como la diferencia de espesores antes y después de pasar la pieza por los trenes de laminación
El coeficiente de reducción se define como la relación entre las secciones de salida y de entrada del material laminado.
El coeficiente de alargamiento se define como la relación entre longitudes de la pieza antes y después de laminar.
vent unions hibrids 1 unión hibrida s la comb d 1 técnica convencionl d uníón (sold habitual_ x resist méc) cn uníón adhesiva aprovecand así ls ventajs d las unions adesivs y salvando sus inconv kmo l envejec y la sensibilidd a ls sfuerzs d pelado. Muy usada n la industria dl auto, ventjs: >resist a cizalladura, >resit a fatia, proporciona structurs stancas y sellads incluso a gases, mjor resist a la corrosión frent a uniones solapads, <peso, mjor distrib d esfuerc n gnral. ox direct CaO ls oxi d ls metals forma2 x ox direct n un amb gaseoso pueden formar capas protectors o no pro. R=vol d ox formad/vol d metal consu R<1 l ox no recubrirá l metl, ox porosos y no prot R>=1 ox recubrí metl formándose oxi2 compacts y protectors R>>1 ox sn muy voluminoss y tiendn a reskbrajars perdiendo su caractr protector func mec dl revest debe facilitr l deposito dl mat n la junta o soldar n posicin así kmo yevar elemts formadrs d scoria q ayudn a retener el mat fundido n la junta (sobr todo n posicions distins a ls d sobrmsa) gracias a su fusión y vaporiz (al ser Tª d fusión dl mat base menor).
como afect la tensión min a la vida a fat l interés sk sigmmin sea lo + cercana posibl a simgmx xa k la vida a fatida tb lo sea. Sto s puede ver gracias a la ec d París: da/dN?A[alf·(simgmx-sigmmin)raíz(piá)]m al ser Asimg lo + peq posibl s reduce la vibra disminuyndo la vel d crecimient y x tnto aumentand la vida a fatiga xk soldadura TIG s adecuad xa peq spesors la sold TIG (x arco elect cn protec d gas y electro no comb) s adecuada xa peq spesors xk permit utilizr bajos aports termics func metalur dl revest s una d ls 3 funcs dl revest d ls electro2 junto cn la func elect (cebado y stabilidd dl arco) y la mec (ayudr a ret l mat fundido). Lo q hace al formar la scoria s proteger d la atmsf evitando la absocn d gases y la oxidcn dl cordón. Al producirs reaccions quimics metal-scoria permit eliminar impurezs y modificr la composición quimic dl cordón cond d diseño d unions adesivs maxizr l área d uníón, capas d uníón unif y d spesor peq, trabajar a cizalladur y compresión, evitr sfuerzos d pelado (a través d diseño, l adesiv adecuad y/o uníón mec adicionl) y concentra d tensions, utilización d sujeccions xa garantizr la uníón durante l curado.