Los metales del proceso de trabajo en caliente se deforman plásticamente por encima de su temperatura de recristalización . Estar por encima de la temperatura de recristalización permite que el material se recristalice durante la deformación. Esto es importante porque la recristalización evita que los materiales se endurezcan por deformación , lo que en última instancia mantiene el límite elástico y la dureza bajos y la ductilidad alta. [1] Esto contrasta con el trabajo en frío .
Se pueden realizar muchos tipos de trabajo, incluido el laminado , la forja , la extrusión y el estirado , con metal caliente.
Mantener la temperatura
El límite inferior de la temperatura de trabajo en caliente está determinado por su temperatura de recristalización. Como pauta, el límite inferior de la temperatura de trabajo en caliente de un material es el 60% de su temperatura de fusión (en una escala de temperatura absoluta ). El límite superior para el trabajo en caliente está determinado por varios factores, tales como: oxidación excesiva, crecimiento de granos o una transformación de fase no deseada. En la práctica, los materiales generalmente se calientan primero hasta el límite superior para mantener las fuerzas de conformado lo más bajas posible y para maximizar la cantidad de tiempo disponible para trabajar en caliente la pieza de trabajo. [1]
El aspecto más importante de cualquier proceso de trabajo en caliente es controlar la temperatura de la pieza de trabajo. El 90% de la energía impartida a la pieza de trabajo se convierte en calor. Por lo tanto, si el proceso de deformación es lo suficientemente rápido, la temperatura de la pieza de trabajo debería aumentar, sin embargo, esto no suele suceder en la práctica. La mayor parte del calor se pierde a través de la superficie de la pieza de trabajo hacia las herramientas más frías. Esto provoca gradientes de temperatura en la pieza de trabajo, generalmente debido a secciones transversales no uniformes donde las secciones más delgadas son más frías que las secciones más gruesas. En última instancia, esto puede provocar grietas en las superficies más frías y menos dúctiles. Una forma de minimizar el problema es calentar las herramientas. Cuanto más caliente está la herramienta, menos calor se pierde, pero a medida que aumenta la temperatura de la herramienta, la vida útil de la herramienta disminuye. Por lo tanto, la temperatura de la herramienta debe verse comprometida; comúnmente, las herramientas de trabajo en caliente se calientan a 325–450 ° C (500–850 ° F). [2]
Ventajas desventajas
Las ventajas son: [1]
- Disminución del límite elástico, por lo que es más fácil de trabajar y consume menos energía o fuerza.
- Aumento de la ductilidad
- Las temperaturas elevadas aumentan la difusión, lo que puede eliminar o reducir las inhomogeneidades químicas.
- Los poros pueden reducir su tamaño o cerrarse completamente durante la deformación
- En el acero, la microestructura de austenita cúbica centrada en la cara, débil, dúctil se deforma en lugar de la microestructura de ferrita cúbica centrada en el cuerpo fuerte que se encuentra a temperaturas más bajas.
Por lo general, la pieza de trabajo inicial que se trabaja en caliente se fundió originalmente . La microestructura de los elementos fundidos no optimiza las propiedades de ingeniería, desde el punto de vista de la microestructura. El trabajo en caliente mejora las propiedades de ingeniería de la pieza de trabajo porque reemplaza la microestructura con una que tiene granos finos de forma esférica . Estos granos aumentan la resistencia, ductilidad y tenacidad del material. [2]
Las propiedades de ingeniería también se pueden mejorar reorientando las inclusiones (impurezas). En el estado fundido, las inclusiones están orientadas aleatoriamente, lo que, al cruzarse con la superficie, puede ser un punto de propagación de grietas. Cuando el material se trabaja en caliente, las inclusiones tienden a fluir con el contorno de la superficie, creando largueros . En conjunto, las cadenas crean una estructura de flujo , donde las propiedades son anisotrópicas (diferentes según la dirección). Con los largueros orientados paralelos a la superficie, fortalece la pieza de trabajo, especialmente con respecto a la fractura . Los larguerillos actúan como "supresores de grietas" porque la grieta querrá propagarse a través del larguero y no a lo largo de él. [2]
Las desventajas son: [1]
- Reacciones indeseables entre el metal y la atmósfera circundante (incrustación u oxidación rápida de la pieza de trabajo)
- Tolerancias menos precisas debido a la contracción térmica y alabeo por enfriamiento desigual
- La estructura del grano puede variar en todo el metal por varias razones.
- Requiere una unidad de calentamiento de algún tipo, como un horno de gas o diesel o un calentador de inducción, que puede ser muy costoso.
Procesos
Bibliografía
- Degarmo, E. Paul; Black, J T .; Kohser, Ronald A. (2003), Materiales y procesos en la fabricación (9a ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4