Procesos de conformación de metales: moldeo, forja, estampación y estirado

Procesos de Conformación por Moldeo

La conformación de materiales se puede realizar mediante diversas técnicas:

• Moldeo: Creación de formas vertiendo material fundido en un molde.
• Deformación: Modificación de la forma de un material sólido mediante fuerzas externas.
• Adición: Construcción de objetos capa por capa (ej. impresión 3D).
• Arranque de material: Eliminación de material para dar forma (ej. mecanizado).

Características de los Metales para Moldeo

Para un moldeo eficiente, los metales deben poseer las siguientes propiedades:

• Punto de fusión bajo.
• Calor latente de fusión bajo.
• Baja tensión superficial.
• Bajo coeficiente de dilatación en estado sólido y líquido.
• Buena aptitud para el llenado del molde.
• Densidad elevada.

Propiedades de la Arena de Moldeo

La arena utilizada en moldeo debe cumplir con ciertos requisitos:

• Plasticidad.
• Permeabilidad.
• Refractariedad.
• Cohesión.
• Conductividad.
• Deformabilidad suficiente.
• Precio accesible.

Moldeo en Arena con Modelo de Poliestireno

Ventajas:

• No es necesario extraer el modelo, ya que el poliestireno se evapora durante la colada.

Inconvenientes:

• Cada pieza requiere un nuevo molde y modelo.

Moldeo en Cáscara

Ventajas:

• Moldes ligeros.
• Proceso rápido.
• Piezas de mayor precisión.

Inconvenientes:

• Solo es rentable en grandes series de producción.
• La arena utilizada es muy cara.
• Se necesitan modelos que conduzcan bien el calor, como los metálicos, que son más costosos.

Procesos de Conformación por Deformación

Recristalización, Forja y Fusión

Estos procesos representan diferentes estados o etapas en la conformación de metales, a menudo relacionados con la temperatura y la estructura interna del material:

• Recristalización: Proceso de formación de nuevos granos en un metal deformado en frío, generalmente a temperaturas elevadas pero por debajo del punto de fusión.
• Forja: Deformación plástica del metal en estado sólido, generalmente en caliente, para darle forma.
• Fusión: Cambio de estado de sólido a líquido, previo al moldeo.

Quemaduras en Metales

Las quemaduras ocurren cuando las impurezas que rodean a los granos de metal se funden y quedan en forma de capas delgadas sin cohesión con los granos, lo que hace que el metal se vuelva frágil.

Operaciones de Forja

Algunas de las operaciones comunes en el proceso de forja incluyen:

• Estirado.
• Degüello.
• Recalado.
• Corte.
• Punzonado.
• Doblado.

Estampación en Caliente

Etapas:

• Obtención de la preforma.
• Distribución de la conformación entre ambas estampas.
• Previsión de rebabas.
• Previsión de salidas.
• Estampas en serie.

Materiales más utilizados:

• Acero.
• Aluminio (Al) y sus aleaciones.
• Latón (especialmente para chapas).

Estampación en Frío

Operaciones:

• Troquelado.
• Doblado.
• Curvado.
• Embutición.
• Estirado.

Extrusión en Frío

Este proceso se utiliza con materiales dúctiles como:

• Plomo (Pb).
• Estaño (Sn).
• Aluminio (Al).
• Zinc (Zn).

Aplicaciones comunes incluyen la fabricación de tubos de pasta de dientes, vainas de pilas, entre otros.

Tipos de Laminadores

Los laminadores se clasifican según el número de cilindros:

• Dúos.
• Cuartos.
• Sextos.

Estirado de Materiales

Requisitos de los materiales:

Para el estirado, los materiales deben ser:

• Dúctiles.
• Tenaces.
• De excelente calidad y uniformidad (ejemplos: cobre, acero extradulce, latones, aluminio, magnesio).

Objeto del estirado:

El estirado tiene como finalidad:

• Calibrar.
• Endurecer.
• Dar forma a una barra mediante adelgazamiento.

Diferencias entre Trefilado y Estirado

• Aplicación:
  • El estirado se aplica a barras de 4-6 metros de longitud y diámetros superiores a 10 mm, así como a tubos.
  • El trefilado se aplica a redondos obtenidos por laminación con diámetros de 5-8 mm que se presentan enrollados.
• Finalidad:
  • En el estirado, el adelgazamiento del material no es un fin en sí mismo, sino un medio para calibrar, endurecer o dar forma.
  • En el trefilado, el objetivo principal es adelgazar el material.
• Número de pasadas:
  • El estirado se realiza generalmente en una sola pasada.
  • El trefilado requiere varias pasadas para lograr el diámetro deseado.