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En este caso se obtienen piezas por deformación o por corte limpio del material. En ambos casos los procesos se pueden realizar a temperatura ambiente, pero lo normal es que se realicen a temperaturas elevadas (en el caso de los aceros, por encima de la temperatura A3).
El conformado en caliente tiene la ventaja de que los granos del metal quedan pequeños y, caso de haber sopladuras, se sueldan. En los procesos en frío la deformación produce un endurecimiento del material que puede llegar a producir una rigidez excesiva.
FORJA Y ESTAMPACIÓN
Consiste en calentar el metal (normalmente aceros) hasta una temperatura inferior a la de fusión (hasta cerca de 1000º C) y posteriormente golpearlo con un martillo o una prensa. A esta temperatura aumenta la plasticidad del metal por lo que se le puede dar la forma deseada sin romper o quebrar el material.
Antiguamente se realizaba la forja a mano, calentando el metal en una fragua de carbón, se sacaba la pieza con la ayuda de unas tenazas, se colocaba sobre el yunque y, con el martillo, se la golpeaba dándole la forma deseada.
Actualmente se emplean prensas mecánicas o hidráulicas, que comprimen el material hasta darle la forma deseada, o bien se emplean martillos mecánicos que golpean el material. La fuerza necesaria para realizar la forja depende del tipo de metal, de la superficie total en contacto y de la forma que tenga la pieza.
Estampas de forja
Al analizar con microscopio una sección del metal forjado se observa que los granos machacados están orientados formando una fibra, que marca una dirección de preferente resistencia. Además, se observa que con el proceso de forja desaparecen los poros y sopladuras del metal.
Veta procedente del forjado
La llamada forja en frío se realiza a temperatura ambiente mediante potentes prensas, para obtener pernos y piezas sometidas a desgaste, ya que la deformación provoca un aumento de resistencia de la pieza.
La estampación es una forja, en frío o en caliente, que se realiza a una lámina de metal, para obtener piezas de la carrocería de los automóviles, por ejemplo, o monedas en el proceso de acuñación.
LAMINACIÓN
El laminado es un proceso de deformación en el que se reduce el espesor del material mediante la compresión que ejercen dos rodillos sobre la pieza.
Se realiza en caliente (muy por encima de A 3) para facilitar las grandes deformaciones que se producen. Además, los productos laminados en caliente tienen las mismas propiedades en todas direcciones y carecen de tensiones residuales.
Los principales inconvenientes que presenta son que el producto no puede mantenerse dentro de tolerancias adecuadas por las contracciones térmicas, y que la superficie de la pieza queda cubierta por una capa de óxido característica.
Dado que el grosor disminuye al pasar por los rodillos, la velocidad del metal tras éstos es superior a la velocidad de entrada, lo que debe ser tenido en cuenta para aplicar procesos posteriores.
Con este método se obtienen chapas de distintos grosores de acero, o aluminio (el papel de aluminio, por ejemplo), pero también se pueden utilizar rodillos con diversas formas para obtener raíles de ferrocarril, vigas, etc., barras de forma y grosor constante que se denominan perfiles. Es frecuente que éste sea el último proceso de una colada continua:
Al igual que ocurría con la forja, también se realiza un laminado en frío para obtener engranajes de módulo pequeño y, sobre todo, tornillería:
Laminado de roscas
EXTRUSIÓN
Ésta es otra forma de obtener perfiles, sobre todo para materiales de bajo punto de fusión. Entre esos materiales el más ampliamente extrusionado es el aluminio para obtener, por ejemplo, las distintas piezas que formarán las conocidas ventanas.
Para ello se hace pasar el material casi fundido a través de un dado o matriz, que es una placa con orificios, y las barras obtenidas tendrán el perfil de ese orificio:
Dados para obtener perfiles.
El dado de la derecha está dotado de un
torpedo para formar un tubo.
La mayoría de la extrusión en caliente se realiza en prensas hidráulicas horizontales que pueden ejercer fuerzas entre 250 y 12.000 toneladas. Aunque es un método barato para grandes fabricaciones en serie, su mayor desventaja es el costo de las maquinarias y su mantenimiento.
Al igual que en los casos anteriores, también se realiza extrusión en frío, con metales blandos como el aluminio o acero de bajo contenido en carbono. En estos casos suele ser una extrusión inversa, en que el pistón empuja a la matriz, y el material sale por el interior de la matriz:
Otra opción es que el metal salga entre los resquicios de la matriz y el contenedor. En este caso es corriente que el proceso se realice mediante un impacto.
La extrusión no sólo se realiza con metales. También se extrusiona barro para fabricar ladrillos y otros objetos de tierra cocida, y sobre todo, para fabricar alimentos. En este enlace hay una colección de vídeos.
ESTIRADO Y TREFILADO
En esencia son el mismo proceso, y consiste en hacer pasar una barra (estirado) o una bobina de alambre (trefilado) por una matriz o dado para disminuir su sección.
TROQUELADO
Es la operación en la que se realiza un agujero de forma determinada en una lámina mediante un punzón perforador que se introduce en un agujero llamado troquel, ambos de acero templado para conseguir la máxima dureza. A nivel doméstico estamos troquelando cuando se hacen agujeros a las hojas para meterlas en carpetas de anillas.
La chapa sometida a troquelado es sometida a una fuerza de cizalla que es proporcional a la dureza del material, al grosor de la lámina y al contorno que hay que cortar.
Es corriente realizar troquelados progresivos, en los que la pieza deseada se consigue con varios golpes sucesivos de prensa hasta obtener piezas complejas, como pueden ser las arandelas, o las chapas que conforman la carrocería de los automóviles con sus ventanas y formas.
Troquelado progresivo
Troquelado progresivo o en fases
Una variante del troquelado es el cizallado, que es el nombre técnico del tradicional corte con tijeras, solo que en la industria son herramientas de gran potencia llamadas cizallas. Mientras que con el troquelado se cortan figuras cerradas, el proceso de cizallado realiza cortes rectos o curvados que no tienen por qué ser cerrados.
Es una operación más barata que la de troquelado, ya que no necesita grandes prensas hidráulicas, pero suele ser una operación de eliminación de chapa, y se usa en la obtención de piezas más simples.
DOBLADO
En esta operación se consigue doblar una chapa para formar un ángulo. Al igual que en las operaciones anteriores, el proceso se realiza mediante prensas hidráulicas, y en el ángulo siempre se debe respetar un radio de ajuste:
Un caso especial del doblado es el curvado de tubos mediante el sistema de los tres rodillos. Mediante este método se puede trabajar chapas de grosores elevados con un alto grado de calidad final.
Curvado de chapa mediante tres rodillos
CONFORMADO DE PLÁSTICOS Y MADERAS
Recordando las tres familias básicas de materiales poliméricos:
Termoplásticos, que se funden con el calor
Plásticos termoestables, son los que tienen fuertes estructuras químicas que impiden su fusión, y el calor sólo consigue carbonizarlos.
Elastómeros, o plásticos elásticos a base de cauchos o siliconas.
Los materiales termoplásticos, una vez reblandecidos mediante calor, además de permitir los procesos vistos hasta ahora, admiten otra serie de métodos específicos, que se visitan aquí.
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