Procesos Clave de Conformado de Metales y Aleaciones: Fabricación, Unión y Remoción

Procesos Clave de Conformado de Metales y Aleaciones

El conformado de metales y aleaciones abarca diversas técnicas fundamentales para dar forma a estos materiales, modificando sus propiedades y creando componentes con geometrías específicas. A continuación, se detallan los principales métodos:

Moldeo

El moldeo es un proceso que requiere la creación de un modelo que reproduzca la forma final de la pieza, generalmente a una escala ligeramente superior para compensar la contracción del material al enfriarse. Estos modelos pueden fabricarse de diversos materiales, como madera o metal.

El molde se construye típicamente en dos piezas, reproduciendo en su cavidad la forma del modelo. La arena de fundición es el material más común para la elaboración de moldes debido a sus propiedades esenciales:

• Plasticidad en estado húmedo
• Cohesión
• Conductividad calorífica adecuada
• Disgregación (facilidad para desmoronarse tras el enfriamiento)

Deformación Plástica

En la deformación plástica, los metales son sometidos a esfuerzos de tracción, compresión o cizallamiento. Durante este proceso, aparecen tensiones internas en el metal, las cuales pueden aliviarse mediante calentamiento, facilitando la deformación sin fractura.

Forja

Basada en la deformación plástica en caliente, la forja somete el material a esfuerzos de compresión hasta lograr la deformación deseada. Este proceso produce un afinamiento del grano, lo que resulta en una mejora significativa de las propiedades mecánicas del metal.

Extrusión

También basada en la deformación plástica en caliente, la extrusión utiliza un punzón que presiona el material con una prensa, forzándolo a salir por un orificio y dándole la forma deseada. Los materiales aptos para extrusión deben poseer:

• Bajo límite elástico
• Poca dureza
• Buena capacidad de deformación

Laminación

La laminación es un proceso de deformación plástica que puede realizarse en frío o en caliente. Consiste en ejercer una fuerza de compresión sobre el metal, haciéndolo pasar entre rodillos que giran en sentidos opuestos. Para este proceso, los materiales deben poseer buena ductilidad y maleabilidad.

Estampación

La estampación es una técnica de deformación plástica que se puede aplicar en frío o en caliente. El material se somete a esfuerzos de compresión entre dos moldes de acero o estampas, utilizando una prensa. Este método es ideal cuando se requieren muchas piezas o cuando estas son de geometría compleja. Dentro del estampado en frío, destacan el doblado y la embutición.

Corte

El corte se basa en la separación del material. Se realiza principalmente sobre chapas metálicas de poco espesor, utilizando herramientas como guillotinas y cizallas. Las cuchillas de estas herramientas forman un ángulo de incidencia (típicamente entre 2 y 4 grados) que, al final del proceso, provoca la rotura del material.

Soldadura

La soldadura es un proceso fundamental basado en la unión de metales, aplicando calor y/o presión. Existen dos tipos principales:

Soldadura Heterogénea

Este tipo de soldadura une materiales diferentes, utilizando un material de aportación con un punto de fusión inferior al de los metales a unir.

• Blanda: Utiliza aleaciones de estaño-plomo y se realiza a temperaturas inferiores a 450ºC.
• Fuerte: Emplea aleaciones de cobre-plata-aluminio y se lleva a cabo a temperaturas superiores a 450ºC.

Soldadura Homogénea

En la soldadura homogénea, los materiales a unir son del mismo tipo o muy similares, y el material de aportación (si lo hay) tiene una composición similar a la de los metales base.

Soldadura por Fusión

• Soldadura por Gas (Soplete): Se utiliza una llama generada por la combustión de gases (temperaturas entre 2000ºC y 3200ºC). La llama presenta tres zonas características: el dardo, la zona reductora y el penacho.
• Soldadura por Arco Eléctrico: Se aprovecha el salto eléctrico entre un electrodo y el metal base, lo que genera un arco que produce la fusión de ambos, creando la unión.

Soldadura por Presión y Fusión

Combina la aplicación de presión con la fusión localizada del material.

• Por Puntos: Unión localizada en puntos específicos.
• Por Costura: Unión continua a lo largo de una línea.

Arranque de Material

El arranque de material, también conocido como mecanizado, se realiza mediante máquinas-herramienta como la taladradora, el torno, la fresadora, etc. Estas máquinas poseen una herramienta de corte que, al interactuar con el material, genera viruta.

Durante el proceso, se combinan tres movimientos principales:

• Penetración: Movimiento de la herramienta hacia el interior del material.
• Avance: Movimiento de la herramienta o pieza que permite el corte continuo.
• Corte: Movimiento principal de la herramienta que arranca el material.

El filo de la herramienta presenta tres ángulos característicos:

• Ángulo de Incidencia: Entre 4 y 10º.
• Ángulo de Ataque: Entre 0 y 45º.
• Ángulo de Filo: La suma de los dos anteriores.

La viruta puede adoptar diferentes formas (plástica, cortada o arrancada) dependiendo del material trabajado y las condiciones de corte.