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DEFORMACIÓN PLÁSTICA - Contenido educativo

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Subido el 6 de agosto de 2018 por Isabel L.

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Vamos a hablar de una forma de conformar materiales que es casi tan antigua como la humanidad. 00:00:03
Se conoce, vamos, es la forma más utilizada desde la época del hierro. 00:00:11
Entonces, lo que ocurre es que la ciencia de los materiales como ciencia es una ciencia muy moderna. 00:00:16
A lo mejor a partir del siglo XIX ya se empezaron a hacer un poco estudios, estudios serios sobre lo que ocurría en el acero y en otros materiales. 00:00:22
Pero la utilización es muy antigua. Evidentemente el hombre ha hecho espadas, ha hecho tesillos de hierro y ha construido puentes y entonces ha necesitado esos materiales. 00:00:33
muchas veces no sabía cuál era la base científica de lo que ocurría ahí. 00:00:48
Entonces se ha transmitido de boca en boca como se puede transmitir una receta de cocina, 00:00:53
pero realmente tenía mucha importancia. 00:00:59
O sea, detrás de todas las recetas de tipo de física, de estado sólido, que son muy importantes 00:01:04
y que yo intentaré la medida posible, por lo menos, dar una primera impresión. 00:01:13
Como vemos hay seis puntos que vamos a tratar en esta lección y bueno pues yo os voy a dar los fundamentos y las cuestiones más simples. 00:01:19
Si necesitáis más pues podéis ampliar el contenido en internet y por supuesto pues claro esto ya es una cuestión de nivel, no es lo mismo lo que nosotros expliquemos a nivel de la ESO o a nivel de bachillerato que lo que después se explica en la universidad. 00:01:30
Entonces, nosotros vamos a intentar ver las bases más importantes de todo esto. 00:01:47
El concepto de deformación plástica. 00:01:56
Es un concepto que ya habéis visto y que ya habéis estudiado en la enseñanza secundaria obligatoria. 00:02:01
No sé si habéis visto esta curva en concreto, pero sí que habéis diferenciado entre lo que es un material plástico, 00:02:08
y de hecho habéis visto los plásticos, de lo que es un material frágil. 00:02:15
y habéis diferenciado entre lo que es un material dúctil y lo que es un material frágil. 00:02:20
Entonces, ¿qué es lo que ocurre? 00:02:27
Cuando yo realizo un esfuerzo sobre un material por los enlaces que existen entre las moléculas de ese material, 00:02:29
el material de alguna forma trata de mantener la forma que tenía inicialmente 00:02:40
y esos enlaces, la energía que está puesta en juego en esos enlaces, intervienen para resistirse, por así decirlo, a ese esfuerzo que nosotros estamos realizando. 00:02:46
Entonces, ahí depende de cómo sea la estructura interna del material. 00:03:00
Hay materiales que si tienen una estructura cristalina muy compacta de tipo hexagonal o de tipo cúbico centrado pueden permitir un deslizamiento con respecto de su forma inicial. 00:03:06
Pero hay otros materiales en que el aplicar esfuerzos se traduce en ruptura de enlaces y, por lo tanto, lo que va a ocurrir en definitiva es que se rompe. 00:03:27
Así podemos diferenciar entre lo que es un material que permite una deformación plástica, un material dúctil, y un material que no permite esa deformación plástica. 00:03:41
En términos de curva es el que tenemos aquí. 00:03:53
Existe un límite que se llama límite elástico. 00:03:57
Cuando se ha superado ese límite elástico, los materiales, aunque nosotros eliminemos el esfuerzo o la fuerza a la que estamos apetidos, no recuperan ya su forma. 00:04:00
Y pueden suceder dos cosas. 00:04:13
O que rompan, como en el caso de los materiales frágiles, como por ejemplo el vidrio. 00:04:15
o por el contrario, que queden con una deformación permanente. 00:04:19
Y esa deformación es la que se conoce como en el nombre de deformación plástica. 00:04:26
Ahora bien, también hay dos conceptos a la hora de realizar estos esfuerzos. 00:04:32
El concepto de realizar en frío o en caliente. 00:04:38
Desde el punto de vista de la ciencia de materiales, 00:04:46
Yo puedo calentar el acero a 100 grados centígrados e intentar deformarle a esa temperatura el acero u otras aleaciones y eso no se considera una deformación en caliente. 00:04:48
Se considera una deformación en caliente cuando se pasa una línea de transformación. 00:05:02
No sé si habéis visto la película de Conan en Bálvaro en el cual el padre de Conan le dice que cuál era el secreto del acero. 00:05:08
¿Qué es más importante para que una espada sea buena? 00:05:15
Si el fuego o el hielo 00:05:20
Y ahí es donde está un poco la clave 00:05:22
Evidentemente, para que se realice una deformación plástica en caliente 00:05:24
Es necesario que el acero esté en forma de austenita 00:05:30
Es decir, haya habido una transformación 00:05:37
El acero ya ha cambiado su estructura cristalina 00:05:40
En esta, en esta es la forma aleotrópica. Y en esta forma de austenita es muy fácil la deformación plástica, bueno, dentro de lo que cabe, teniendo en cuenta que es acero. 00:05:44
Pero claro, hay que hacerlo a alta temperatura porque si no la austenita tiende a descomponerse. 00:05:57
Esto es un poco lo que hacían los antiguos. Calentaban el acero hasta que tenía un color blanco, es decir, hasta que llegaba austenita, dependiendo de la cantidad de carbono. Ellos lo diferenciaban más que nada por el color. 00:06:04
Y después con un martillo conseguían darle la forma adecuada. Evidentemente cuando se trataba de espadas lo primero que hacían antes era hacer el moldeo de la espada y después ya la última fase, la fase ya de moldeado final, de darle el filo, etc. ya se hacía en esta forja. 00:06:19
Entonces, realmente lo que tenían eran varios fenómenos al mismo tiempo. Por un lado, cuando yo hago una deformación, estoy endureciendo porque aumenta la actitud, aumenta la cantidad de defectos en la red. 00:06:45
Pero también, una vez que está caliente y que yo he hecho esa deformación plástica en la cual, luego vamos a hablar un poco también de las texturas, después lo enfriaban. 00:06:59
¿Qué es más importante, el fuego o el hielo? Ambos, le dice el padre. 00:07:13
Efectivamente, porque dependiendo de la velocidad de enfriamiento, el acero, si se enfría muy rápidamente, no se convierte según el diagrama de equilibrio. 00:07:20
Se forma una fase, que es una fase metaestable, que se conoce con el nombre de martensita. 00:07:32
La martensita le confiere mucha dureza al acero, pero también fragilidad. 00:07:38
Entonces hay que llegar a una situación de compromiso entre la dureza y la fragilidad que se quiere dar. Y eso, pues bueno, los antiguos lo sabían como una receta de cocina. Pues sé que tengo que calentar a blanco, después lo tengo que enfriar de tal manera o con agua con hielo o como ocurría en algunos sitios, pues un agua especial o una salmuera o en definitiva, pues todo esto que ocurría. 00:07:43
Aparte de eso, también hay otros muchos fenómenos que ocurren en el proceso de la fragua. Muchísimos fenómenos. Por ejemplo, se pueden introducir las escorias de la fragua y le puede dar textura, le puede dar fibra. 00:08:10
Por ejemplo, ese es el secreto de las espadas de Damasco, que tienen unas fibras que se han introducido mediante la forja. 00:08:29
Está claro que desde entonces hasta nuestros días las cosas se han mejorado. 00:08:38
Y en el mundo moderno se utilizan distintos tipos de forja, distintos tipos de hornos, los hornos denominados hornos de reverbero, en donde es importante la temperatura a la que se llega. 00:08:43
Después la forja no se suele hacer a mano, se suele hacer con martillos de forja importantes y desde luego las cosas se han mejorado sobremanera. 00:09:01
Pero la forja sigue siendo un procedimiento en el cual todavía, sobre todo piezas muy especiales, todavía se realizan mediante este proceso. 00:09:16
Y es un proceso muy interesante y además muy antiguo. 00:09:26
Es la estampación. En la estampación, como vemos aquí, existen dos estampas que realmente son moldes, la superior y la inferior. 00:09:29
Entonces son como moldes. ¿Qué es lo que ocurre? Pues se pone un poco de material en estado pastoso y mediante una prensa se forman estas estampas. 00:09:44
Evidentemente una de las cosas que es necesario tener en consideración es que no son piezas tan grandes como las que se pueden hacer en las forjas. 00:10:04
Y aquí, pues volvemos un poco con el tema que hay que tener en cuenta, por ejemplo, que se puedan formar rebabas, 00:10:14
que salga material por los bordes de las estampas. 00:10:29
estampas. Las estampas tienen que tener una inclinación de 5 a 10 grados para facilitar 00:10:32
la salida de la pieza una vez que esté estampada. La fabricación de las piezas se complica 00:10:43
pero por el proceso de las forjas entonces hay veces que hay que poner forjas intermedias 00:10:50
que faciliten la abstención y bueno también se puede hacer una estampación en frío para 00:10:56
algunos materiales pero para que los resultados en la estampación en frío sean buenos por 00:11:02
la superficie ha de ser sin defectos, el espesor debe ser muy uniforme, en definitiva el éxito 00:11:09
de una buena estampación está en las matrices y en los punzones y bueno pues en economizar 00:11:20
al máximo el proceso para que resulten rentables porque las matrices evidentemente en el proceso 00:11:28
se van desgastando y el tiempo de vida de las matrices es fundamental a la hora de hacer 00:11:33
un estudio de viabilidad de la estampación. Vamos a comparar dos procesos que yo creo 00:11:41
que más o menos ya conocéis por los plásticos, que son el proceso de extrusión y inyección, 00:11:52
que ya se ve en los plásticos, ¿no? Se ve que es esto de la extrusión y la inyección. 00:11:58
En el caso de los plásticos, que es la industria de los plásticos, es un proceso de conformado 00:12:04
muy utilizado, porque el nombre de plásticos realmente alude a esta propiedad, a la propiedad 00:12:09
de poder ser deformados mediante procesos de deformación plásticas, es decir, que son materiales que se deforman muy bien por esta manera. 00:12:16
Entonces, si nos damos cuenta, todo esto que estamos viendo nos recuerda un poco también a lo que ya hemos visto en plásticos 00:12:26
y también se utiliza en el mundo de la metalurgia, en el mundo de los metales y las aceras metálicas, 00:12:32
pero la verdad es que muchos de estos procesos, fundamentalmente donde se usan es para plásticos. 00:12:39
La extrusión también es un proceso que se utiliza en el acero para obtener productos intermedios, por ejemplo, láminas, planchas, y para obtener perfiles, sobre todo también. 00:12:44
Porque, claro, dependiendo de cómo sea la boquilla, podemos tener perfiles de una u otra forma. Por ejemplo, las vigas en H, en I, etc., suelen ser obtenidas mediante procesos de extrusión. 00:13:04
Como siempre, puede ser en caliente o en frío, dependiendo de las temperaturas que manejemos. 00:13:14
Y en caliente podemos diferenciar lo que se llama la extrusión directa de la extrusión inversa. 00:13:21
Por lo que se hace es fluir a presión por medio de un émbolo a través de una boquilla. 00:13:32
Entonces, dependiendo de cómo sea la boquilla, pues así tenemos los procesos. 00:13:37
En cuanto a la inyección, en la inyección se usan moldes y se rellenan los moldes con este material que está en estado semipastoso. 00:13:42
Claro, el principal problema es que los moldes, para que la inyección sea viable, los moldes tienen que estar muy muy bien diseñados. 00:13:54
Para el acero la inyección no vale, porque para conseguir la viscosidad necesaria para que se puedan hacer piezas por inyección en acero se necesitarían temperaturas muy elevadas. 00:14:04
Entonces, en el acero no, pero en el aluminio sí que se puede conseguir que a temperaturas, digamos, razonables, se pueda conseguir que la viscosidad del aluminio sea lo suficientemente baja como para poder utilizar este procedimiento, 00:14:16
o sea, mediante la inyección del material en estado semipastoso, se puedan rellenar moldes y se pueden obtener piezas, pues, bueno, se puede conseguir. 00:14:35
No es lo más común, pero sí se puede conseguir. 00:14:47
La laminación es un proceso de conformación plástica en el que el metal se deforma al pasar entre dos cilindros superpuestos que giran en sentidos contrarios. 00:14:54
Como el resto, puede ser en caliente, si es en estado esténitico, o en frío, si no se llega al estado esténitico. 00:15:11
Bueno, pues es muy típico utilizarlo en la industria para obtener perfiles, como el que veis aquí, que es un perfil en I. 00:15:20
Y también para obtener chapa, chapa que puede ser fina o menos fina, pero que tiene muy buen acabado superficial. 00:15:33
La unidad de laminación o caja está compuesta por dos cilindros. 00:15:43
Puede haber cajas que están compuestas por más. 00:15:48
Podemos tener cilindros de tipo dúo, cuartos o sextos. 00:15:51
En ese caso, cuando son de dúos, cuartos y sextos, más que hablar de trenes de laminación, 00:15:56
se suele hablar de calandras, de depuración de calandrado. 00:16:02
El calandrado ya lo hemos visto, por ejemplo, para el caso del papel 00:16:06
y también es muy utilizado en la industria del plástico 00:16:10
y para los elastómeros, en el caso de las gomas. 00:16:16
Porque ya sabemos que los elastómeros, aparte de al estirarse, 00:16:21
también tienen una propiedad de módulo de Poisson y unas propiedades fluidoelásticas muy concretas, 00:16:26
entonces al estirarse también se endurecen y es una forma de conseguir elastómeros conformados 00:16:37
de elastómeros con buenas propiedades mecánicas. Pues podemos tener chapas, perfiles, etc. 00:16:43
Es el trefilado y el estirado. El estirado se utiliza cuando se quiere obtener alambres o hilos muy finos. Es un proceso de conformación plástica por el cual se produce una disminución de la sección modificando las propiedades mecánicas. 00:16:52
Se pueden hacer pasar por hileras 00:17:13
Que son, o sea, previo al trefilado 00:17:17
Después del trefilado 00:17:19
Primero se trefila, después se estira 00:17:21
Para ello se tiene que ser muy útil 00:17:22
Muy tenaz 00:17:29
Y buena calidad 00:17:31
Y uniformidad de composición 00:17:32
Se utilizan bancos de estirado 00:17:35
Como el que tenéis aquí 00:17:39
Que el primer paso para el estirado 00:17:40
pues es el trefilado, que simplemente consiste en reducir el grosor de un hilo o una barra, 00:17:42
haciéndole pasar mediante una boquilla. También podemos usar la tracción. 00:17:49
Se puede aplicar a barras que tienen entre 4 y 6 metros de longitud y con diámetros mayores de 10 milímetros. 00:18:00
aunque bueno pues los procesos de adelgazamiento del hilo están digamos muy sano tenemos unos 00:18:07
límites en cualquier caso la operación de tres filas no tiene una primera parte que es la de 00:18:20
banadera que se coloca el rollo material de partida la hilera que es la que estáis viendo 00:18:27
en esta diapositiva que depende un poco del material una bobina de arrastre y bueno pues 00:18:34
aquí podemos tener diferentes digamos que hay dependiendo de los materiales y del producto 00:18:41
acabado tenemos diferentes máquinas y puede haber distintas variantes os haya servido la 00:18:50
explicación de hoy y como siempre pues tenéis preguntas hacerlas costar comentando 00:19:01
Idioma/s:
es
Autor/es:
ISABEL LAFUENTE
Subido por:
Isabel L.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial
Visualizaciones:
81
Fecha:
6 de agosto de 2018 - 20:11
Visibilidad:
Público
Centro:
Sin centro asignado
Duración:
19′ 10″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
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Tamaño:
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