Introducción a los Procesos de Conformación

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Conformación sin pérdida de material

1. Conformación por fusión y moldeo

Un molde es un recipiente que presenta una cavidad en la que se introduce un material en estado de fusión que, al solidificarse, adopta la forma de dicha cavidad.

Elementos de un molde:

  • El orificio de colada, el bebedero y el canal de alimentación permiten la introducción del material.
  • La mazarota es un hueco que se utiliza como depósito de reserva.
  • El macho es una pieza sólida que se introduce en el molde para que, cuando se retire, quede ese espacio como orificio.

Tipos de moldes:

  • Moldes permanentes (pueden volver a utilizarse para obtener sucesivas/muchas piezas).
  • Moldes perdidos (se destruyen una vez finalizado el proceso).

Proceso de moldeo: Consiste en verter una masa de material en estado líquido o de fusión en el interior de la cavidad de un molde.

1.1 Moldeo por gravedad

Consiste en depositar el material fundido en el molde y dejarlo actuar por la gravedad.

Tipos de moldeo por gravedad:

Moldeo en arena:

Se utiliza arena extraída de canteras.

Proceso:

  1. Confección del modelo: se divide el molde en dos partes iguales.
  2. Configuración de la parte inferior del molde: se introduce el canal de alimentación y el macho.
  3. Configuración de la parte superior del molde: se introducen las piezas auxiliares que formarán el bebedero, el orificio de colada y los respiraderos.
  4. Montaje del molde completo: se unen las dos mitades del molde. Una vez cerrado, se colocan piezas pesadas en la parte superior.
  5. Vertido del material fundido: se vierte el material fundido y se deja enfriar hasta que alcance la temperatura ambiente.
  6. Obtención de la pieza moldeada: se rompe el molde y se retira el macho.
Moldeo en coquilla:
  1. Precalentamiento: precalentar el molde antes de verter en su interior el material fundido.
  2. Vertido del material: la masa se vierte en el interior.
  3. Solidificación: se deja enfriar hasta alcanzar la temperatura ambiente.
  4. Apertura: se abre el molde y se extrae la pieza. El molde queda disponible para ser utilizado de nuevo.

Ventajas: se pueden reutilizar los moldes, el enfriamiento rápido del molde permite obtener mayor cantidad de piezas, los buenos acabados de las piezas, el aprovechamiento total del material fundido.

Inconvenientes: no se pueden fabricar piezas complejas porque es difícil labrar en la pieza metálica, el elevado costo del material del molde y la vida del molde es corta cuando se utiliza para piezas de aleaciones férricas.

1.2 Moldeo por presión

Moldeo por fuerza centrífuga:

Consiste en aplicar fuerza centrífuga sobre un molde especial.

Ventajas: presentan menos grietas, se obtienen piezas de espesores más delgados.

Inconvenientes: los moldes son caros ya que deben ser más resistentes. Solo para piezas pequeñas.

Moldeo por inyección:

Consiste en inyectar el material fundido a presión sobre el molde. Los moldes utilizados reciben el nombre de matrices. Los procesos están totalmente mecanizados.

Ventajas: se pueden obtener piezas complejas o en grandes cantidades, tienen un acabado perfecto, no requiere de una maquinaria enorme, requiere de herramientas básicas.

2. Conformación por deformación

Una deformación es elástica cuando, al cesar la fuerza que la origina, el material recupera su forma inicial. Una deformación es plástica cuando, al cesar la fuerza que la origina, no recupera su forma inicial.

Proceso: consiste en someter los materiales a la acción de fuerzas que superen su límite de elasticidad, de modo que provoquen en ellos deformaciones plásticas permanentes.

2.1 Deformación por compresión

Estampación en caliente:

Consiste en situar el metal entre dos estampas. Las estampas son una especie de moldes formados por dos partes denominadas estampa superior y estampa inferior.

Proceso:

  1. Preparación: se da a la pieza una forma aproximada a la definitiva.
  2. Estampación: se coloca la pieza en caliente entre las estampas. La presión hace que el metal ocupe los huecos de la estampa y la pieza adopte la forma definitiva.
  3. Acabado: se corta el material sobrante.
Estampación en frío:

Ventajas: reduce los costos de fabricación al no tener que calentar previamente el material. Presentan un excelente acabado.

Proceso: consiste en colocar la chapa que se quiere estampar sobre la matriz y presionarla mediante el punzón hasta que la pieza adopta la forma deseada. Se obtienen piezas finas.

Aplicaciones: chapas, carrocerías de coches, neveras…

Diferencias:

  • En frío: los moldes se llaman punzón y matriz, el proceso se hace a temperatura ambiente.
  • En caliente: los moldes se llaman estampas. Proceso en caliente.
Extrusión:

Consiste en hacer pasar a presión un material por un molde con formas determinadas. Los materiales sometidos a este proceso son relativamente blandos.

Aplicaciones: estructuras metálicas, vías, raíles…

Laminación:

Consiste en hacer pasar una masa metálica de forma continua entre dos rodillos superpuestos que giran en sentido contrario uno del otro. La laminación en caliente puede considerarse una especie de forja mecánica continua ya que ambos trabajan a la misma temperatura.

Proceso:

  1. Laminación de desbaste: eliminan rugosidades e irregularidades de la superficie de los lingotes, en caliente.
  2. Laminación de palanquilla: recibe la pieza ya desbastada y a partir de ahí se obtienen productos semiacabados.
  3. Laminación de acabado: recibe los productos de la laminación de palanquilla y a través de procesos continuos de laminación se obtienen productos finales.

Tren de laminación: es un conjunto de laminadores dispuestos de tal manera que el material va pasando de forma continua por cada uno de ellos hasta que se obtiene la forma deseada.

2.2 Deformación por tracción

Consiste en hacer pasar un material dúctil a través de orificios calibrados, denominados hileras, por efecto de fuerzas de tracción, con objeto de disminuir su sección.

  • Estirado: se obtienen barras.
  • Trefilado: se obtienen bobinas de hilo.

Conformación con pérdida de material

Limado:

Es una operación mecánica manual mediante la cual se da forma a una pieza metálica desprendiendo de ella la parte sobrante en forma de limaduras.

Partes de una lima:

  • Punta
  • Cuerpo
  • Espiga o cola
  • Mango

Tipos de limas:

  • Según la forma: planas, cuadradas, triangulares, de media cuña.
  • Según el tamaño: expresada en pulgadas.
  • Según el tipo de picado: el picado sencillo sirve para realizar operaciones más finas, el picado doble sirve para realizar operaciones de mayor desgaste.

Proceso:

  1. Desbastado: se lleva a cabo con limas de picado grueso.
  2. El pulido: es la operación de acabado. Se efectúa con limas de picado fino.

Aserrado:

Es la operación manual que tiene por objeto cortar el material para adecuarlo a unas formas determinadas. Se realiza con una sierra.

Parámetros que caracterizan una hoja de sierra:

  1. Tamaño: varía entre 13 y 15 mm.
  2. Disposición de los dientes: los dientes están triscados (grupo de dientes doblados alternativamente a derecha e izquierda).
  3. Grado de corte: viene dado por el número de dientes que tiene por cada cm de longitud.

Cizallado:

Es una operación mecánica destinada a separar una parte del material efectuando un corte rectilíneo. Las cizallas pueden ser manuales o mecánicas.

Aserrado con máquina herramienta:

Es una operación mecánica destinada a cortar el material para adecuarlo a unas formas determinadas.

Tipos de máquinas:

  • Circulares
  • De cinta sin fin
  • Alternativas

Taladrado:

Es la operación que tiene por objeto el mecanizado de agujeros con obtención de virutas. Para llevar a cabo el proceso se necesitan una broca y una taladradora.

Partes de una broca:

  • La cola o mango
  • El cuerpo
  • La boca o punta

Tipos de brocas:

Según el tipo de material que vamos a perforar:

  1. Brocas para madera (para material blando)
  2. Brocas para metal (mayor dureza)
  3. Brocas para piedra (brocas de WIDIA)

Partes de una taladradora:

  1. La bancada (es la base de la máquina)
  2. El cabezal (parte de la taladradora donde están los mecanismos)
  3. Porta brocas (es un dispositivo que permite sujetar la broca mediante un ejercicio de presión)

Tipos de regular la velocidad:

  • Mediante un sistema de poleas situados en el cabezal (el más común por ser barato, sencillo. Varía cambiando la posición de las correas).
  • Mediante una caja de velocidades (sistema mecánico. Modifican los engranajes).
  • Mediante sistema electrónico (control numérico).

Torneado:

Es la operación mecánica que consiste en labrar cuerpos de revolución y en practicar roscas de cualquier perfil. Necesitamos un torno y cuchillas de tornear.

Torno:

Es una máquina herramienta cuya misión es hacer girar una pieza de manera constante y regular con el fin de poder trabajarla en superficie.

Tipos de tornos:

  1. Tornos paralelos (trabajan las piezas situadas horizontalmente)
  2. Tornos verticales (se utilizan para piezas pesadas y situadas verticalmente)
  3. Tornos al aire (permiten trabajar las piezas planas y de grandes dimensiones)
  4. Tornos de revolver (para trabajos de piezas en serie)
  5. Tornos de precisión (para trabajar piezas de pequeñas dimensiones que exigen gran exactitud, un joyero por ejemplo)

Partes de un torno:

  1. La bancada (soporte de la máquina)
  2. Cabezal (parte donde se encuentran todos los mecanismos)
  3. La contrapunta y punto o plato donde se coloca la pieza.
  4. El carro: permite colocar la pieza y realizar tres tipos de movimientos con la herramienta.

Fresado:

Es la operación mecánica que consiste en labrar cuerpos prismáticos. Necesitamos una fresadora y una fresa.

Tipos de fresadoras:

  • Horizontales
  • Verticales
  • Mixtas

Partes de una fresadora:

  1. Base o bancada que es el soporte de la máquina.
  2. El cuerpo (parte donde se encuentran todos los mecanismos)
  3. Soporte o puente (lugar que sirve de apoyo para colocar el eje portaherramientas)
  4. El carro portamesa (que puede moverse horizontalmente, verticalmente y en ángulo)

Medidas de protección del usuario:

  1. Debe conocerse el modo correcto de llevar a cabo la operación que se va a efectuar.
  2. Las ropas tienen que ser ajustadas.
  3. Deben utilizarse elementos de protección.
  4. Asegurarse de que en la máquina no existe ningún tipo de obstáculos que impida su movimiento correcto.
  5. Mantenerse moderadamente alejado de las partes en movimiento.

Normas de uso de máquinas:

  1. Las máquinas deben estar siempre en buen estado de conservación, limpias y correctamente engrasadas.
  2. Los elementos móviles deben estar protegidos para que no puedan entrar en contacto directo con el operario.
  3. Las piezas que se van a trabajar deben estar bien sujetas.
  4. Las defensas y los resguardos deben estar colocados en su sitio.
  5. Las máquinas de accionamiento eléctrico deben estar conectadas a tierra.
  6. No deben realizarse revisiones ni reparaciones mientras la máquina esté en marcha.