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TRABAJO EN CALIENTE Ing. Víctor Manuel Andrade Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Ciencia de Materiales I

DATOS:

NOMBRES: ORTIZ CAÑIZARES WILLIAMS EDUARDO

PERALVO LUGUE JOHAO ISRAEL

SIGUENCIA ROJAS LÍBANO RENATO

NRC: 1862

FECHA: 2018/08/02

1.- OBJETIVO(S).  Identificar la Influencia de temperaturas superiores a la de re cristalización en el momento de la deformación de los metales.  Identificar la respuesta al trabajo en caliente de tres materiales metálicos como son el hierro, aluminio y un bronce

2.- MARCO TEÓRICO.

Efecto del Trabajo en caliente. Es en donde el metal se caldea en el grado suficiente para que alcance una condición plástica y fácil de trabajar. El laminado en caliente se usa por lo general para obtener una barra de material con forma y dimensiones particulares.

Los procesos de deformación de metales aprovechan las propiedades de flujo plástico del material a medida que es deformado para producir la forma deseada: el material se comprime o estira hasta adquirir la forma deseada.

Un lingote metálico tiene un uso muy reducido hasta que le es dada una forma tal que pueda usarse en un proceso de manufactura. Si el lingote es admitido en frío, se vuelve bastante difícil, si no imposible, convertir el material por medios mecánicos en una forma estructural, acero en barra o lámina. Sin embargo, si el lingote se trabaja en caliente, puede martillarse, prensarse, laminarse o extruirse en otras formas. Debido a la oxidación y otras desventajas del trabajo en caliente a temperaturas elevadas, la mayoría de los metales ferrosos se trabajan en frío o se terminan en frío después del trabajo en caliente para obtener un buen acabado superficial, alta exactitud dimensional y mejorar las propiedades mecánicas.

Laminando el acero en formas intermedias-lupias, tochos y planchas. Procesando lupias, tochos y planchas en placas, láminas, barras, formas estructurales u hojalata – Una lupia tiene una sección transversal con un tamaño mínimo de 150 x 150 mm.

– Un tocho es más pequeño que una lupia y puede tener cualquier sección desde 40 mm hasta el tamaño de una lupia. – Las planchas pueden laminarse ya sea de un lingote o de una lupia. Tienen un área de sección transversal rectangular con un ancho mínimo de 250 mm y un espesor mínimo de 40 mm. El ancho siempre es 3 o más veces el espesor y puede ser cuando mucho de 1500 mm. Placas, plancha para tubos y fleje se laminan a partir de planchas.

Las características principales son: – Por encima de la temperatura mínima de re cristalización. – La forma de la pieza se puede alterar significativamente. – Se requiere menor potencia para deformar el metal. – Las propiedades de resistencia son generalmente isotrópicas debido a la ausencia de una estructura orientada de granos creada en el trabajo en frío. – El trabajo en caliente no produce fortalecimiento de la pieza. – Precisión dimensional más baja. – Mayores requerimientos de energía. – Oxidación de la superficie de trabajo. – El utillaje está sometido a elevados desgastes y consiguientes mantenimientos. – El término Utillaje se define como el conjunto de útiles, herramientas, maquinaria, implementos e instrumental de una industria

Las principales Ventajas: -Mayores modificaciones a la forma de la pieza de trabajo, menores fuerzas y esfuerzos requeridos para deformar el material, opción de trabajar con metales que se fracturan cuando son trabajados en frío, propiedades de fuerza generalmente isotrópicas y, finalmente, no ocurren endurecimientos de partes debidas a los procesos de trabajo. -Obtención de una deformación plástica casi ilimitada, que además es adecuada para moldear partes grandes. – La porosidad en el metal es considerablemente eliminada. La mayoría de los lingotes fundidos contienen muchas pequeñas sopladuras. Estas son prensadas y a la vez eliminadas por la alta presión de trabajo.

– Las impurezas en forma de inclusiones son destrozadas y distribuidas a través del metal. – Los granos gruesos o prismáticos son refinados. Dado que este trabajo está en el rango recristalino, sería mantenido hasta que el límite inferior es alcanzado para que proporcione una estructura de grano fino. – 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. – La cantidad de energía necesaria para cambiar la forma del acero en estado plástico es mucho menor que la requerida cuando el acero está frío.

Desventajas: – Debido a la alta temperatura del metal existe una rápida oxidación o escamado de la superficie con acompañamiento de un pobre acabado superficial. Como resultado del escamado no pueden mantenerse tolerancias cerradas. El equipo para trabajo en caliente y los costos de mantenimiento son altos, pero el proceso es económico comparado con el trabajo de metales a bajas temperaturas. 

Con el paso de los años ha habido una clara tendencia a optimizar el proceso. Un tren de laminación puede definirse como máquina de fabricación para trabajar materiales por presión entre cilindros rotativos. Pero esta definición no está completa, ya que en la mayoría de los casos la laminación de un metal necesita varias etapas tecnológicas, siendo además necesarias ciertas operaciones auxiliares, como pueden ser: – El transporte de los materiales –Su almacenaje –Manipulación –Corte en las longitudes requeridas – Recalentadores – Enfriadores – Identificación, etc...



La demanda de fabricación en serie del material laminado lleva consigo un alto grado de mecanizado y por tanto un alto grado de automatización. Las máquinas que

trabajan el metal laminado se colocan en una cadena de fabricación y se conectan con los medios necesarios que permitan transportar las piezas de una máquina a la siguiente. Estos sistemas de máquinas son típicos de los talleres más modernos y suelen englobarse también en el tren de laminación. 

El desarrollo de la tecnología, en general, y de la automatización en particular, subraya el principio de enlazar todas las etapas de la fabricación, desde la materia prima hasta el embalaje de los productos terminados, en una cadena automatizada.

3.- EQUIPO Y MATERIALES.

3.1

Hierro

3.2

aluminio.

3.3

bronce

3.4

Yunque.

3.5

martillo.

3.6

boquilla de fragua

4.- PROCEDIMIENTO.

4.1

Seleccione tres muestras metálicas

4.2

Pula mecánicamente las piezas seleccionadas.

4.3

Obtenga un 40 % - 80 % de trabajo en caliente (mientras son expuestas a la boquilla en temperaturas superiores a la de recristalización)

4.4

Observe los resultados del trabajo en caliente en forma visual.

4.5

Mida durezas antes y después.

4.6

Compare microestructuras antes y después del trabajo en caliente.

5.- RESULTADOS Y ANÁLISIS

Los procesos de deformación de metales aprovechan las propiedades de flujo plástico del material a medida que es deformado para producir la forma deseada: el material se comprime o estira hasta adquirir la forma deseada. Un lingote metálico tiene un uso muy reducido hasta que le es dada una forma tal que pueda usarse en un proceso manufactura. Si el lingote es admitido en frío, se vuelve bastante difícil, si no imposible, convertir el material por medios mecánicos en una forma estructural, acero en barra o lámina.

Sin embargo, si el lingote se trabaja en caliente, puede martillarse, prensarse, laminarse o extruirse en otras formas. Debido a la oxidación y otras desventajas del trabajo en caliente a temperaturas elevadas, la mayoría de los metales ferrosos se trabajan en frio o se terminan en frio después del trabajo en caliente para obtener un buen acabado superficial, alta exactitud dimensional y mejorar las propiedades mecánicas. Los procesos de deformación de metales aprovechan las propiedades de flujo plástico del material a medida que es deformado para producir la forma deseada: el material se comprime o estira hasta adquirir la forma deseada.

Teniendo en cuenta los usos de los productos metálicos obtenidos (automóvil, minería, ferrocarril, construcción naval, etc., y el volumen fabricado, se consideran como procesos más relevantes dentro del conformado en caliente la laminación en caliente y la forja. Un efecto del trabajo en caliente con la operación de laminado, es el refinamiento del grano causado por re cristalización.

El tratamiento en caliente tiene ciertas ventajas: La porosidad en el metal es considerablemente eliminada. La mayoría de los lingotes fundidos contienen muchas pequeñas sopladuras. Estas son prensadas y a la vez eliminadas por la alta presión de trabajo. Las impurezas en forma de inclusiones son destrozadas y distribuidas a través del metal. Los granos gruesos o prismáticos son refinados, dado que este trabajo está en el rango re cristalino, seria mantenido hasta que el límite inferior es alcanzado para que proporcione una estructura de grano fino.

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. La cantidad de energía necesaria para cambiar la forma del acero en estado plástico es mucho menor que la requerida cuando el acero esta frio.

En el tratamiento que se hizo en caliente pudimos medir con el durómetro el cual es dispositivo para determinar la dureza de un material. La dureza es una propiedad de los materiales y este trabajo que se hizo en caliente es para poder controlar esta propiedad del material, en este caso en el acero, es por esto que mediante la utilización del durómetro pudimos determinar el incremento de la dureza del material de una dureza inicial en Rockwell B de 70.43 y después del trabajo en caliente la dureza subió hasta 84.1.

6.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES En conclusión podemos decir que: 

Los procesos de deformación de metales aprovechan las propiedades de flujo plástico del material a medida que es deformado para producir la forma deseada: el material se comprime o estira hasta adquirir la forma deseada.



Un lingote metálico tiene un uso muy reducido hasta que le es dada una forma tal que pueda usarse en un proceso de manufactura.



Debido a la oxidación y otras desventajas del trabajo en caliente a temperaturas elevadas, la mayoría de los metales ferrosos se trabajan en frío o se terminan en frío después del trabajo en caliente para obtener un buen acabado superficial, alta exactitud dimensional y mejorar las propiedades mecánicas.



La cantidad de energía necesaria para cambiar la forma del acero en estado plástico es mucho menor que la requerida cuando el acero está frío.

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La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes, entre otras.

Para el trabajo en caliente se recomienda: 

Se recomienda tener en cuenta la temperatura a la cual se encuentra la llama de fuego para hacer el tratamiento en caliente.



Se recomienda no dejar enfriar la muestra puesto que no se obtendría los resultados deseados.



Se recomienda que la varilla debe sea cortada de matera recta, puesto que la parte cortada debe ser preparada para el análisis metalográfico.

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Se recomienda girar la varilla mientras es golpeada para de esta forma poder reducir el diámetro de la misma de una manera correcta.



Se recomienda tener en cuenta el diámetro inicial de la varilla, puesto a partir del mismo diámetro mediante cálculos se obtendrán los siguientes diámetros.

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Se recomienda tener mucho cuidado al momento de usar todos y cada uno de los equipos del laboratorio como es el durómetro.

7.- BIBLIOGRAFÍA Askeland. (2004). Ciencia e ingenieria de los materiales. mexico: reverte.

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Smith, W. (2006). Ingenieria de los materiales. mc Graw.

ANEXOS 1.

2.