3.1_Verdadero/Falso

Comportamiento plástico de los materiales

• La zona plástica se caracteriza por una deformación unitaria que aumenta rápidamente al aumentar el esfuerzo, y el material no recupera su forma inicial.
• La tensión última es el punto en el que, aún reduciendo la tensión, el material sigue deformándose hasta un máximo, y se produce el punto de ruptura.
• La zona plástica se encuentra entre el límite elástico y el punto de ruptura.
• La distancia entre el límite elástico y el punto de ruptura determina la ductilidad del material.
• La relación entre el esfuerzo y la deformación se puede expresar mediante la fórmula σ = Kε^n, donde K es el coeficiente de resistencia y n es el exponente de endurecimiento por deformación.

Endurecimiento por deformación plástica

• El endurecimiento por deformación plástica se refiere a la capacidad de un material dúctil para volverse más duro y resistente a medida que se deforma plásticamente.
• Este fenómeno se produce a temperaturas frías en comparación con la temperatura de fusión.
• El endurecimiento por deformación plástica se caracteriza por un aumento del esfuerzo cortante requerido para el deslizamiento, lo que conduce a un aumento de la resistencia y dureza del metal.

Determinación de las cargas de trabajo

• Los criterios de fluencia se utilizan para determinar el estado de tensión monoaxial equivalente al estado de tensión establecido por las tensiones principales.
• El criterio de Tresca se basa en la tensión tangencial máxima y es adecuado para materiales dúctiles sometidos a estados de tensión en los que se presentan tensiones tangenciales relativamente grandes.
• El criterio de Von Mises se basa en la energía de distorsión y es utilizado para determinar la deformación plástica.

Componentes del trabajo para realizar la deformación plástica

• El trabajo total para realizar la deformación plástica se puede dividir en tres componentes: WH (trabajo a desarrollar con las condiciones supuestas para la deformación homogénea), WF (complemento obtenido al considerar el rozamiento) y WR (distorsión interna del material cuando se deforma de manera diferente a la fluencia óptima).

La temperatura en conformado plástico

• La temperatura afecta el comportamiento esfuerzo-deformación durante la deformación plástica.
• Los valores de K y n dependen de la temperatura.
• La resistencia y el endurecimiento por deformación se reducen a altas temperaturas.
• El trabajo en caliente se caracteriza por una obtención de la deformación con fuerzas y presiones menores, cambios moderados en las propiedades mecánicas y peores acabados y tolerancias.
• El trabajo en frío se caracteriza por una mayor resistencia del material, mejores acabados y tolerancias, y una mayor fuerza requerida.

Ventajas y desventajas del conformado en frío

• Ventajas: ahorro energético, mejores acabados superficiales, mayor resistencia, menor contaminación y favorece anisotropía.
• Desventajas: fuerzas mayores, superficies deben estar limpias y sin cascarillas, aumento de la resistencia por deformación, tensiones residuales y acritud.

Fricción y lubricación

• La fricción entre las superficies de la herramienta y el material de trabajo puede ralentizar el flujo del metal, ocasionar esfuerzos residuales y defectos del producto, incrementar la fuerza y la presión, y aumentar el desgaste de las herramientas.
• La lubricación se utiliza para reducir la fricción y otros problemas asociados.
• Los lubricantes también actúan como refrigerantes, reduciendo la transmisión de calor a las herramientas.

Definición y Características

• La deformación plástica es un proceso de fabricación que implica la modificación de la geometría de un cuerpo sólido mediante fuerzas exteriores, con o sin aplicación de calor, lo que conlleva una variación de sus características mecánicas.
• Se caracteriza por utilizar materiales con amplio período plástico (dúctiles), como aceros y metales no férreos maleables, que soportan deformación permanente sin destruir sus enlaces moleculares.
• Los procesos de deformación plástica permiten alcanzar cambios significativos en la geometría de la pieza, incrementar la resistencia, trabajar a volumen constante, con un porcentaje de desperdicios pequeño y con buenos acabados y tolerancias estrechas.

Comportamiento Plástico de los Materiales

• Durante la deformación plástica, los límites de los granos permanecen intactos y la continuidad de la masa se mantiene, lo que conlleva anisotropía y propiedades diferentes en dirección vertical y horizontal.
• El ensayo de tracción permite estudiar el comportamiento plástico de los materiales, donde se observa un diagrama de esfuerzo-deformación con diferentes zonas, como la zona elástica y la zona plástica.
• La zona plástica se caracteriza por un aumento rápido de la deformación unitaria con el aumento del esfuerzo, lo que conlleva una deformación permanente del material.
• La tensión última se alcanza cuando el material se deforma hasta un máximo, y el punto de ruptura se produce cuando el material se rompe.

Endurecimiento por Deformación Plástica

• El endurecimiento por deformación plástica, también conocido como acritud, se produce cuando un metal dúctil se vuelve más duro y resistente a medida que se va deformando plásticamente.
• La deformación plástica se da a una temperatura fría en comparación con la de fusión, lo que conlleva un aumento del esfuerzo cortante requerido para el deslizamiento y un aumento de la resistencia y dureza del metal.

Determinación de las Cargas de Trabajo

• Los criterios de fluencia permiten encontrar un estado de tensión monoaxial equivalente al estado de tensiones establecido por las tensiones principales.
• El criterio de Tresca se basa en la tensión tangencial máxima, y es aceptable para materiales dúctiles sometidos a estados de tensión en los que se presentan tensiones tangenciales relativamente grandes.
• El criterio de Von Mises se basa en la energía de distorsión, y solo considera la parte de la energía de deformación que determina la aparición de deformaciones plásticas.

La Temperatura en Conformado Plástico

• La temperatura juega un papel importante en el conformado plástico, ya que los valores de K y n dependen de la temperatura.
• La curva de fluencia representa el comportamiento esfuerzo-deformación durante la deformación plástica en frío.
• El trabajo en caliente se caracteriza por la obtención de la deformación con fuerzas y presiones menores, cambios moderados en las propiedades mecánicas y peores acabados y tolerancias.
• El trabajo en frío se caracteriza por requerir un mayor esfuerzo, lo que conlleva una resistencia del material que aumenta de forma permanente, y mejores acabados y tolerancias.
• La frontera entre trabajo en frío y trabajo en caliente se establece en la temperatura de recristalización, que es la temperatura a la que un material deformado instantáneamente recristaliza en una hora.

Introducción

• Definición: El proceso de fabricación por deformación permanente de un cuerpo sólido, mediante la acción de fuerzas exteriores, con o sin aplicación de calor, que conlleva una modificación de la geometría del mismo y una variación de sus características mecánicas.
• Características de los PCDP:
  • Materiales con amplio período plástico (dúctiles) que soportan deformación permanente sin destruir sus enlaces moleculares.
  • Se alcanzan cambios significativos en la geometría de la pieza.
  • Incremento de resistencia.
  • Conformado a volumen constante.
  • % Desperdicios pequeño.
  • En frío o en caliente.
  • Grandes esfuerzos.
  • Maquinaria y automatización (alta producción).
  • Buenos acabados + tolerancias estrechas.

Comportamiento plástico de los materiales

• Ensayo de tracción: endurecimiento por deformación plástica (acritud) -> metal dúctil se vuelve más duro y resistente a medida que se va deformando plásticamente.
• Aumento del esfuerzo cortante requerido para el deslizamiento -> aumento de la resistencia y dureza del metal.
• Cuanto mayor sea la deformación, mayor será la acritud.
• Tratamientos térmicos (recocido) para eliminar la acritud.

Determinación de las cargas de trabajo

• Criterios de fluencia:
  • Criterio de Tresca (basado en la tensión tangencial máxima).
  • Criterio de Von Mises (energía de distorsión).
• Componentes del trabajo para realizar la deformación plástica de un material:
  • WH (trabajo a desarrollar con las condiciones supuestas para la deformación homogénea).
  • WF (complemento obtenido al considerar el rozamiento).
  • WR (distorsión interna del material cuando éste se deforma de modo diferente al de fluencia óptima).

Temperatura en conformado plástico

• Curva de fluencia: representación válida del comportamiento esfuerzo-deformación durante la deformación plástica.
• Trabajo en caliente: obtención de la deformación con F y P menores / cambios en las propiedades mecánicas moderado / peores acabados y tolerancias.
• Trabajo en frío: se requiere mayor esfuerzo / resistencia del material aumenta de forma permanente / mejores acabados y tolerancias.
• Temperatura de referencia: 0,5 Tf (temperatura de fusión).

Factores que influyen en la Tª de recristalización

• Cantidad de trabajo: mayor grado de deformación -> mayor cantidad de energía acumulada -> menor Tª de recristalización.
• Tamaño de grano antes de la deformación plástica: a menor tamaño de grano -> mayor dificultad para deformarlo -> mayor energía acumulada -> menor Tª de recristalización.
• Tiempo de calentamiento para lograr la recristalización: a mayor tiempo -> menor será la Tª de recristalización.
• Impurezas: si son insolubles no afecta la temperatura de recristalización; si son solubles -> aumenta la Tª de recristalización.

Ventajas y desventajas del conformado en caliente y en frío

• Ventajas del conformado en caliente:
  • Energía necesaria menor que la requerida en frío.
  • No hay endurecimiento (no hay acritud).
  • La porosidad en el metal es considerablemente eliminada.
  • Las impurezas en forma de inclusiones son distribuidas a través del metal.
• Desventajas del conformado en caliente:
  • Rápida oxidación de la superficie, pobre acabado superficial.
  • No se pueden mantener tolerancias estrechas.
  • Equipo para trabajo en caliente y costos de mantenimiento son altos.
• Ventajas del conformado en frío:
  • No hay aporte calor o es pequeña (0,3 Tª fusión).
  • Mejores acabados superficiales.
  • Mayor resistencia (endurecimiento por deformación).
  • Menor contaminación.
  • Favorece anisotropía, confiere propiedades direccionales.
• Desventajas del conformado en frío:
  • Fuerzas mayores (máquinas más pesadas y potentes).
  • Superficies han de estar limpias y sin cascarillas.
  • Aumento resistencia por deformación (proceso se vuelve complejo).
  • Tensiones residuales (acritud).

Fricción y lubricación

• PCDP -> contacto entre las superficies de la herramienta y el material de trabajo a altas presiones.
• Inconvenientes:
  • Ralentiza el flujo del metal, ocasionando esfuerzos residuales y algunas veces defectos del producto.
  • Incremento de F y P.
  • Aumenta el desgaste de las herramientas -> pérdida de precisión.
• Fenómeno de Adherencia: tendencia de dos superficies en movimiento relativo a pegarse -> esfuerzo de fricción superior a la resistencia a esfuerzo cortante.
• Reducir el problema -> uso de lubricantes.
• Determinación del coeficiente de rozamiento -> de forma experimental.

Aprende sobre el comportamiento plástico de los materiales, incluyendo el diagrama de esfuerzo-deformación y las zonas de proporcionalidad y plasticidad. Entrena tu comprensión de este concepto fundamental en ingeniería.