Molinos laminadores

Se dispone de varias configuraciones de molinos de laminación que manejan una variedad de aplicaciones y problemas técnicos en los procesos de laminación. El molino de laminación básico consiste en dos rodillos opuestos y se denomina molino de laminación de dos rodillos. Los rodillos en estos molinos tienen diámetros que van de 0.6 a 1.4 m (2.0 a 4.5 ft).

La configuración de rodillos puede ser reversible o no reversible. En el molino no reversible los rodillos giran siempre en la misma dirección y el trabajo siempre pasa a través del mismo lado. El molino reversible permite la rotación de los rodillos en ambas direcciones, de manera que el trabajo puede pasar a través de cualquier dirección. Esto permite una serie de reducciones que se hacen a través del mismo juego de rodillos, pasando simplemente el trabajo varias veces desde direcciones opuestas.

La desventaja de la configuración reversible es la cantidad significativa de movimiento angular debido a la rotación de grandes rodillos, y los problemas técnicos asociados a la reversibilidad de la dirección.

En la configuración de tres rodillos, hay tres rodillos en una columna vertical y la dirección de rotación de cada rodillo permanece sin cambio. Para lograr una serie de reducciones se puede pasar el material de trabajo en cualquier dirección, ya sea elevando o bajando la tira después de cada paso. El equipo en un molino de tres rodillos se vuelve más complicado debido al mecanismo elevador que se necesita para elevar o bajar el material de trabajo.

PRODUCTOS LAMINADOS

 La laminación es un método de conformado deformación utilizado para producir productos metálicos alargados de sección transversal constante.

Este proceso metalúrgico se puede realizar con varios tipos de máquinas. La elección de la máquina más adecuada va en función del tipo de lámina que se desea obtener (espesor y longitud) y de la naturaleza y características del metal.

Este es un proceso en el cual se reduce el espesor del material pasándolo entre un par de rodillos rotatorios. Los rodillos son generalmente cilíndricos y producen productos planos tales como láminas o cintas. También pueden estar ranurados o grabados sobre una superficie a fin de cambiar el perfil, así como estampar patrones en relieve. Este proceso de deformación puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en frío.

EQUIPO PARA EL LAMINADO

CONFORMABILIDAD: PROPIEDAD TECNOLÓGICA DE LOS METALES

La Conformabilidad es la propiedad del material que determina su moldeabilidad. En estado líquido tiene relación con le tipo de fundición que se emplee (molde-vaciado, preza fundida, etc.). En estado sólido está relacionada con procesos de deformación plástica del material (trefilado, laminado, etc.). En estado granular, esta ligada a la presión y a la temperatura que se apliquen a los granos o polvo del material.

El estudio de la mecánica de los materiales, ha estudiado algunos principios de la elasticidad y plasticidad  como:

1. Todas las deformaciones son recuperables: una vez retirada la carga que ocasionó una deformación, ésta desaparece por completo y el cuerpo regresa a su estado original.

2. Las componentes desviadora y esférica están desacopladas: campos de tensiones de tipo esférico únicamente producen cambios de volumen (pero no distorsiones), mientras que campos de tensiones de tipo desviador puro (con componente esférica nula) producen únicamente distorsiones (pero no cambios de volumen.

3. No hay rotura: las tensiones pueden aumentar de manera indefinida sin que las propiedades del material cambien, ni que el cuerpo llegue a un estado último de rotura.

Estas tres características no se cumplen, en general, para materiales reales: las deformaciones son, al menos en parte, permanentes; en muchos casos existe acoplamiento entre las componentes esférica y desviadora (dilatancia); y las tensiones no pueden aumentar de manera indefinida sin que el material llegue a un estado límite de agotamiento y se produzca la rotura u otros cambios de comportamiento.

Por todo ello, parece razonable plantearse la necesidad de:

1.determinar de forma directa los estados últimos y de rotura

2.modelar deformaciones no recuperables

3.modelar cambios de comportamiento

4.modelar, con rigor, materiales frágiles o reblandecibles

Éstas últimas consideraciones son estudiadas  a partir la plasticidad de los materiales. La teoría de la plasticidad fue desarrollada a partir de 1930 inicialmente para metales, y puede ser aplicada a otros tipos de materiales.

La plasticidad es la propiedad mecánica de un material inelástico, natural, artificial, biológico o de otro tipo, de deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.

En los metales, la plasticidad se explica en términos de desplazamientos irreversibles de dislocaciones.

 Por ejemplo en la siguiente figura, se tiene la de curva tensión-deformación para un esfuerzo uniaxial de tracción, en un metal dúctil con comportamiento elasto-plástico: el comportamiento es elástico lineal para pequeñas deformaciones (tramo recto de color azul) y presenta plasticidad a partir de cierto límite.

En los materiales elásticos, en particular en muchos metales dúctiles, un esfuerzo de tracción pequeño lleva aparejado un comportamiento elástico. Eso significa que pequeños incrementos en la tensión de tracción comporta pequeños incrementos en la deformación, si la carga se vuelve cero de nuevo el cuerpo recupera exactamente su forma original, es decir, se tiene una deformación completamente reversible. Sin embargo, se ha comprobado experimentalmente que existe un límite, llamado límite elástico, tal que si cierta función homogénea de las tensiones supera dicho límite entonces al desaparecer la carga quedan deformaciones remanentes y el cuerpo no vuelve exactamente a su forma. Es decir, aparecen deformaciones no-reversibles.

Este tipo de comportamiento elasto-plástico descrito más arriba es el que se encuentra en la mayoría de metales conocidos, y también en muchos otros materiales. El comportamiento perfectamente plástico es algo menos frecuente, e implica la aparición de deformaciones irreversibles por pequeña que sea la tensión, la arcilla de modelar y la plastilina se aproximan mucho a un comportamiento perfectamente plástico. Otros materiales además presentan plasticidad con endurecimiento y necesitan esfuerzos progresivamente más grandes para aumentar su deformación plástica total. E incluso los comportamientos anteriores pueden ir acompañados de efectos viscosos, que hacen que las tensiones sean mayores en casos de velocidades de deformación altas, dicho comportamiento se conoce con el nombre de visco-plasticidad.

Un comportamiento próximo al elástico lineal hasta que la tensión aplicada alcanza un cierto valor σY (que llamamos límite de fluencia). Una vez alcanzado este valor, se produce un cambio de comportamiento, por el cual las deformaciones crecen mucho más rápido, mientras que la tensión se mantiene sensiblemente constante o varía muy poco: el material “fluye.” 

Una vez alcanzado el régimen elasto-plástico (es decir, después de que la tensión haya sobrepasado el valor σY), las deformaciones no son recuperables en su totalidad. En efecto, observando un ciclo de carga y descarga como el OAB indicado en la figura, observamos que la deformación existente en el punto A es igual a la ecuación dada, y alcanzado un cierto valor de las deformaciones, se produce rotura del material :

Generalizando los distintos tipos de comportamiento que puede presentar la pieza sometida a estudio, se diferencian tres tipos de plasticidad:

Plasticidad perfecta: la superficie de fluencia depende únicamente de las tensiones,  no cambia de tamaño durante el proceso de carga.

Plasticidad rigidizable: la superficie de fluencia se expande (se “hincha”) durante el proceso de carga.

Plasticidad reblandecible: la superficie de fluencia se contrae durante el proceso de carga.

Muchas veces se confunden los términos elasticidad con plasticidad, te dejo un vídeo instructivo para que puedas diferenciar estos dos conceptos

PROCESO DE DEFORMACIÓN VOLUMÉTRICA

En general se menciona estos procesos cuando se tiene una parte inicial más voluminosa que laminar, y las deformaciones son significativas con referencia a su forma inicial. Los procesos de deformación volumétrica que se describen en esta sección son: 1) laminado, 2) forjado, 3) extrusión, 4) estirado de alambre y barras.

 La sección también documenta las variantes y operaciones afines a estos cuatro procesos básicos que se han desarrollado a través de los años. Estos proceso se pueden clasificar en: operaciones en frio o en caliente. Se realiza las operaciones en frio cuando la deformación no es tan significativa y se requiere mejorar las propiedades mecánicas de las partes con un buen acabado superficial.

El trabajo en caliente se realiza cuando la deformación es significativa comparada con la parte original. La importancia tecnológica y comercial de los procesos de deformación volumétrica deriva de lo siguiente:

 • Con las operaciones de trabajo en caliente se pueden lograr cambios significativos en la forma de las partes de trabajo.

• Las operaciones de trabajo en frío se pueden usar no solamente para dar forma al trabajo, sino también para incrementar su resistencia.

• Estos procesos producen poco o ningún desperdicio como subproducto de la operación. Algunas operaciones de deformación volumétrica son procesos deforma neta o casi neta; se alcanza la forma final con poco o ningún maquinado posterior.

Procesos de conformado plástico de metales

INTRODUCCIÓN

LA IMPORTANCIA DE LOS  METALES EN TECNOLOGÍA MODERNA ESTÁ PREVISTA, EN GRAN PARTE, A LA FACILIDAD CON LA CUAL ELLOS PUEDEN SER FORMADOS EN FORMAS ÚTILES COMO TUBOS, BARRAS Y HOJAS, ENTRE OTRAS.

¿QUE SON ESTOS PROCESOS?

Los procesos de conformado plástico de metales, son todos aquellos procesos donde se busca generar formas a metales, de tal manera que su volumen y masa se conservan, y las partículas del  este sean desplazadas de una posición al otra. La importancia de estos procesos radica en los múltiples artículos y formas en metal que existen y su fabricación en serie, haciendo que su alta demanda dependa de las buenas características mecánicas que posee el material, al igual que su gran maleabilidad y ductilidad.

PROCESOS DE CONFORMADO PLÁSTICO DE METALES

En la industrial metalmecánica, existen diferentes tipos de proceso de conformado, siendo cada uno adecuado para un propósito determinado. La elección del proceso de conformado determinado, depende de la forma y/o tratamiento al que se quiera llevar el material.

Los procesos de conformado se clasifican de acuerdo al dos principales variables: la temperatura de trabajo y el tipo de materia prima. Estas dos variables serán definidias a continuación antes de definir cada proceso por separado, puesto que representa un punto de mucha importancia para la definición y clasificación de cada proceso.

PROCESOS DE CONFORMADO SEGÚN LA TEMPERATURA DE TRABAJO

Se dividen en dos tipos, trabajo en caliente y en frio.

Trabajo en frío

Se refiere al trabajo a temperatura ambiente o menor. Este trabajo ocurre al aplicar un esfuerzo mayor que la resistencia de  cedencia original de metal, produciendo a la vez una deformación.

Las principales ventajas del trabajo en frío son: mejor precisión, menores tolerancias, mejores acabados superficiales, posibilidades de obtener propiedades de dirección deseadas en el producto final y mayor dureza de las partes. Sin embargo, el trabajo en frío tiene algunas desventajas ya que requiere mayores fuerzas porque los metales aumentan su resistencia debido al endurecimiento por deformación, produciendo que el esfuerzo requerido para continuar la deformación se incremente y contrarreste el incremento de la resistencia (Figura No. 1); la reducción de la ductilidad y el aumento de la resistencia a la tensión limitan la cantidad de operaciones de formado que se puedan realizar a las partes.

 Trabajo en caliente

Se define como la deformación plástica del material metálico a una temperatura mayor que la de recristalización. La ventaja principal del trabajo en caliente consiste en la obtención de una deformación plástica casi ilimitada, que además es adecuada para moldear partes grandes porque el metal tiene una baja resistencia de cedencia y una alta ductilidad. Los beneficios obtenidos con el trabajo en caliente son: 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.

DEFORMACIÓN PLÁSTICA DE LOS METALES DÚCTILES

La mayoría de las propiedades mecánicas de los materiales se obtienen mediante ensayos de laboratorio realizados mediante normas estandarizadas y utilizando probetas también estandarizadas. Se fijan la velocidad de carga y la temperatura.

Los ensayos se pueden realizar con cargas de compresión, tracción, flexión y cortadura, que a su vez pueden ser estáticas o dinámicas. Los ensayos de compresión, tracción y flexión con cargas estáticas son los que más se suelen realizar.

Los ensayos de tracción se realizan con los materiales dúctiles con un cierto grado de plasticidad, tales como los materiales metálicos ferrosos y no ferrosos, plásticos, gomas, fibras, etc.

Los ensayos de compresión y flexión se realizan con los materiales frágiles, tales como los materiales refractarios, el hormigón, cerámicos, etc. Estos materiales poseen una baja resistencia a la tracción en comparación con la de compresión.

La deformación plástica de los metales tiene lugar principalmente por el proceso de deslizamiento, que involucra un movimiento de las dislocaciones. El deslizamiento usualmente tiene lugar sobre los planos más compactos y en las direcciones compactas. 
La combinación de un plano de deslizamiento y una dirección de deslizamiento constituye un sistema de deslizamiento. Los metales con un alto número de sistemas de deslizamiento como Cobre (Cu), Plata (Ag),  Platino (Pt), Níquel (Ni) , Plomo (Pb),  Aluminio (Al) son más dúctiles que aquellos con sólo unos pocos sistemas de deslizamiento Hierro (Fe) , Cromo (Cr), Vanadio (V) , Molibdeno (Mo), Wolframio (W). Muchos metales se deforman con formación de maclas cuando el deslizamiento es difícil.

Los materiales dúctiles toleran métodos de fabricación por deformación plástica y soportan una mayor cantidad de uso, ya que se deforman antes de romperse. Es necesario aplicar una gran fuerza para romper un material dúctil: sus átomos pueden deslizarse unos sobre otros, estirando el material sin romperse.

Es importante saber distinguir entre los términos dúctil y blando. En primer lugar, la ductilidad sólo aparece cuando un material en particular es sometido a una fuerza de gran magnitud; por ejemplo, si se aplica una carga pequeña, entonces el material se deformará discretamente, y recién cederá y se deformará en un grado mucho mayor cuando se lo lleve al límite. Lo más curioso y digno de ser destacado es que cuando este tipo de material atraviesa esa barrera, en la cual la fuerza ejercida sobre él es considerable, conserva su integridad y simplemente cambia de forma.

Durante un ensayo de tracción, un experimento que consiste en evaluar las propiedades relacionadas con la resistencia de un material buscando el punto en el cual se rompen, los dúctiles atraviesan una etapa de deformación irreversible muy considerable que se caracteriza por un mínimo aumento de la carga a la cual se somete.

Para la industria de la tecnología y sin tener en cuenta ciertas cuestiones de tipo económico, resulta muy ventajoso utilizar este tipo de materiales para la fabricación de productos, dado que admiten técnicas muy convenientes para obtener ciertas formas complejas o específicas. Con respecto a su uso, su flexibilidad antes de ser destruidos es su aspecto más atractivo; un material frágil llega a la rotura sin dar señales a su usuario, mientras que en el caso de los dúctiles se advierte una torsión extrema, de manera que resultaría imposible romperlos por accidente.