DEFORMACIÓN
PLÁSTICA
Un
lingote de acero tiene un uso muy reducido hasta que le es dada una forma tal
que pueda usarse en un proceso de manufactura. Si el lingote es admitido en
frío, se vuelve bastante difícil, si no imposible, convertir el material por
medios mecánicos en una forma estructural, acero en barra o lámina. Sin
embargo, si el lingote se trabaja en caliente, puede martillarse, prensarse,
rolarse o extruirse en otras formas. Debido a la desoxidación y otras
desventajas del trabajo en caliente a temperaturas elevadas, la mayoría de los
metales ferrosos se trabajan en frío o se terminan en frío después del trabajo
en caliente para obtener un buen acabado superficial, alta exactitud
dimensional y mejorar las propiedades mecánicas.
La forja fue el primer método de trabajo en
caliente; una prensa movida por una fuente de potencia general y una banda
desde los árboles, tenía un brazo descendente y golpeaba un pedazo caliente de
metal colocado en un dado. Gracias a la tecnología los procesos mejoraron, y
hoy día permanecen semejantes al proceso inicial.
Los dos tipos principales de trabajo mecánico en los
cuales el material puede sufrir una deformación plástica y cambiarse de forma
son trabajos en caliente y trabajos en frío. Como muchos conceptos
metalúrgicos, la diferencia entre trabajo en caliente y en frío no es fácil de
definir. Cuando al metal se le trabaja en caliente, las fuerzas requeridas para
deformarlo son menores y las propiedades mecánicas se cambian moderadamente.
Cuando a un metal se le trabaja en frío, se requieren grandes fuerzas, pero el
esfuerzo propio del metal se incrementa permanentemente.
La temperatura de recristalización de un metal determina
si el
trabajo en caliente o en frío está siendo cumplido o no. El trabajo
en caliente de los metales toma lugar por encima de la recristalización o rango
de endurecimiento por trabajo. El trabajo en frío debe hacerse a temperaturas
abajo del rango de recristalización y frecuentemente es realizado a temperatura
ambiente. Para el acero, la recristalización permanece alrededor de 500 a 700
°C, aunque la mayoría de los trabajos en caliente del acero se hacen a
temperaturas considerablemente arriba de este rango. No existe tendencia al
endurecimiento por trabajo mecánico hasta que el límite inferior del rango
recristalino se alcanza.
Algunos metales, tales como el plomo y
el estaño, tienen un bajo rango recristalino y pueden trabajarse en caliente a
temperatura ambiente, pero la mayoría de los metales comerciales requieren de
algún calentamiento.
Las composiciones aleadas tienen una gran influencia sobre
todo en el rango de trabajo conveniente, siendo el resultado acostumbrado
aumentar la temperatura del rango recristalino. Este rango también puede
incrementarse por un trabajo anterior en frío.
Durante todas las operaciones de trabajo en caliente, el
metal está en estado plástico y es formado rápidamente por presión.
Adicionalmente, el trabajo en caliente tiene las ventajas siguientes:
- La porosidad en el metal es considerablemente eliminada.
La mayoría de los lingotes fundidos contienen muchas pequeñas sopladuras. Estas
son prensadas y a la vez eliminadas por la alta presión de trabajo.
- Las impurezas en forma de inclusiones son destrozadas y
distribuidas a través del metal.
- Los granos gruesos o prismáticos son refinados. Dado que
este trabajo está en el rango recristalino, seria mantenido hasta que el límite
inferior es alcanzado para que proporcione una estructura de grano fino.
- Las propiedades físicas generalmente se mejoran,
principalmente debido al refinamiento del grano. La ductilidad y la resistencia
al impacto se perfeccionan, su resistencia se incrementa y se desarrolla una
gran homogeneidad en el metal. La mayor resistencia del acero laminado existe
en la dirección del flujo del metal.
- La
cantidad de energía necesaria para cambiar la forma del acero en estado
plástico es mucho menor que la requerida cuando el acero está frío.
- Todos los procesos de trabajo en caliente presentan
unas cuantas desventajas que no pueden ignorarse.
Debido a la alta temperatura del acompañamiento de un
pobre acabado superficial. Como resultado del escamado no pueden mantenerse
tolerancias cerradas. El equipo para trabajo en caliente y los costos de
mantenimiento son altos, pero el proceso es económico comparado con el trabajo
de metales a bajas temperaturas.
El término acabado en caliente, se refiere a
barras de acero, placas o formas estructurales que se usan en estado "laminado" en el que se obtienen de las
operaciones de trabajo en caliente. Se hacen algunos desescamados pero por lo
demás el acero está listo para usarse en puentes, barcos, carros de
ferrocarril, y otras aplicaciones en donde no se requieren tolerancias
cerradas. El material tiene buena soldabilidad y maquinabilidad, dado que el
contenido de carbono es menor del 0.25%.
Los principales métodos de trabajo en caliente de los
metales son: