clases de conformado
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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓNFACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA
ASIGNATURA: C O N F O R M A D O D E M E T A L E S
DOCENTE: Mg – Ing. Uldarico USURIAGA LÓPEZ
Cerro de Pasco, Agosto
2 0 1 4
Debido a que los metales deben ser conformadosen la zona de comportamiento plástico esnecesario superar el límite de fluencia para que ladeformación sea permanente. Por lo cual, elmaterial es sometido a esfuerzos superiores a suslímites elásticos, estos límites se elevanconsumiendo así la ductilidad.
INTRODUCCION
OBJETIVOSLos objetivos que persigue la correcta realización de estapráctica son:• Conocer algunos procesos de conformación de metales (troquelado, doblado, embutido, laminado y extrusión), determinando sus generalidades, variablesinvolucradas y aplicaciones de cada proceso estudiado.• Practicar el manejo adecuado de cada una de las partes de la prensa hidráulica.• Conocer los dispositivos utilizados en los procesos:troquel, matrices y Punzones, etc.
METALES
Elementos químicos que son
Buenos conductores del calor y la electricidad
Sólidos a temperatura común excepto el mercurio y el galio
Propiedades físicas
Dureza resistencia a ser rayados Resistencia longitudinal Resistencia a la rotura
Elasticidad capacidad de volver a su forma original
Maleabilidad posibilidad de cambiar de forma por el martillo
Propiedades físicas
Resistencia a la fatiga capacidad de soportar una fuerza continua
Ductibilidad deformación sin roturas
Metalurgia
Ciencia que incluye su extracción a partir de los minerales Metálicos y el estudio de sus propiedades
Procesos
Concentración: separación del material residual que lo
acompaña
Refinado: producir el metal a estado puro o casi puro
Mecánicas
Químicas
Eléctricas
Extracción
del mineral
del hierro
Explotación
del coqueAlto horno
Escoria
Aire
TransportePreparación del
mineral
Explotación
de la piedra
caliza
Arrabio
HISTORIA DEL USO DEL HIERRO
En el segundo y tercer milenio antes de Cristo, comienzan a apareces objetos de hierro con mayor frecuencia
La edad de hierro es el estudio de la etapa en el desarrollo de una civilización, en la que se descubre y populariza el uso el hierro como material para fabricar armas y herramientas.
La Siderurgia (del griego síderos,
"hierro") es la técnica del tratamiento
del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de éste o de sus
aleaciones.
Óxidos Hidróxidos Carbonatos
El hierro se encuentra presente en la naturaleza en
diferentes formas
Hematita Magnetita Limonita Siderita
Estos minerales se encuentran combinados en rocas, las cuales contienen elementos indeseados denominados gangas.
Imantación Separación por
densidad
Consiste en hacer pasar las rocas
por un cilindro imantado de modo
que aquellas que contengan mineral
de hierro se adhieran al cilindro y
caigan separadas de las otras
rocas, que precipitan en un sector
aparte.
Se sumergen todas las rocas en
agua, la cual tiene una densidad
intermedia entre la ganga y el
mineral de hierro.
Las reservas de Brasil arrojan un 53% en porcentaje
promedio de hierro. A pesar de esto las minas producen
mineral con más de un 65% de pureza. Está constituido el
mineral prácticamente de hematita, principalmente en
Carajás, con un porcentaje que varía entre 60 y 68% de
hierro hematítico, en Minas Gerais con porcentajes de
variación entre 50 y 60% de hierro. Las principales reservas
son estimadas en 50 billones de toneladas y se encuentran
específicamente en este estado y en el de Pará
BRAZIL
Pequeño productor de mineral de
hierro a pesar de contar con grandes
recursos. Los principales depósitos se
ubican en el Cerro El Mutún al sudeste
de este país. Importante cantidad de
éste se exporta a Argentina. El mineral
en forma de finos de sínter posee entre
un 63 y 66% de Ley de Fe y es
enviado a Paraguay pasando antes por
puertos de Brasil. Este mineral
consiste en hematita.
BOLIVIA
• Esta mina está ubicada al interior del Valle del
Huasco en la III Región y reemplazó a la Mina
EL Algarrobo, que está próxima a cerrar por
agotamiento del mineral.
• Los Colorados tiene reservas por 245 millones
de toneladas métricas, con una ley media de
48% de fierro.
• La propiedad de este yacimiento se comparte
en un 50% con Mitsubishi Corporation.
MINA LOS COLORADOS
• Ubicada en la IV Región, produce finos, granzas
y pellets feed, tanto para el mercado nacional
como para la exportación.
• Sus reservas medidas alcanzan a 38,9 millones
de toneladas con una ley media de 48% de
fierro y una ley de corte de 30% de fierro.
MINA EL ROMERAL
• Ubicada en la III Región, abastece de
preconcentrados de hierro a la Planta
de Pellets de Huasco. Esta mina está
en sus últimos años de operación,
debido al agotamiento del mineral.
• Sus reservas medidas alcanzan a 2,6
millones de toneladas, con una ley
media de 47,6% de fierro y una ley de
corte de 26,0% de fierro magnético.
MINA EL ALGARROBO
Los principales yacimientos se
encuentran cerca de Paz del Río
en Boyacá a 220 km al noroeste
de Bogotá. El mineral es del tipo
de mina asociado con
sedimentos con un porcentaje
promedio de 44% de Fe, 11% de
Sílice y 1% de fósforo. Sus
reservas fueron estimadas en 73
Mt el año 1990. Su producción
bordea las 600.000 toneladas.
COLOMBIA
La producción de mineral de hierro,
pélets y granzas de México es para
consumo doméstico exclusivamente.
La producción de pélets se da en
Monclava de propiedad de AHMSA,
Peña Colorada, Alzada y Lázaro
Cárdenas de Villacero,. La empresa
minera más grande de México es
GAN (Grupo Acerero del Norte), que
adquirió los derechos de AHMSA
para la explotación de sus
operaciones en 1991. Estos incluyen
las minas de La Perla y Hércules,
ambas conectadas a través de
tuberías que llegan a las plantas de
sínter y de pélets de AHMSA en Monclava.
MÉXICO
El hierro es una sustancia
relativamente abundante en este país;
sin embargo, sus depósitos no fueron
explotados en la época incaica, ni
durante la Colonia. La explotación de
hierro en el Perú se inicia en 1953 con
los trabajos emprendidos en el
depósito Marcona. A la fecha es la
única mina de hierro en producción,
con un promedio anual, del orden de
10 millones de toneladas métricas.
PERU
En Venezuela el mineral de hierro es extraído de las minas y
comercializado exclusivamente por la Corporación Venezolana de
Guayana (CVG) y Ferrominera del Orinoco (FMO), las minas se
encuentran en la región de Guayana. Las reservas de mineral de
hierro que poseen CVG y FMO están estimadas en alrededor de
1,7 billones de toneladas de reservas comprobadas y 13 billones de
reservas totales que incluyen los estimados de los depósitos
probables y posibles. Venezuela puede suplir la demanda futura de
metálicos por más de un siglo, basándose en la demanda actual y
en las reservas comprobadas.
VENEZUELA
• ESTAN FORMADOS DE HEMATITA
DE ALTO GRADO Y QUE CONTIENE
DEL 30 AL 65 % DE HIERRO.
DEPOSITOS DEL LAGO
SUPERIOR DE AMERICA
OTRAS MINAS
DEPOSITOS
DE LA
U.R.S.S.
DEPOSITOS DE
LA COSTA
ORIENTAL DE
GRAN
BRETAÑA
DEPOSITOS
LORONESES
DEPOSITOS DE
TIERRA DE SOL
DE MEDIA
NOCHE
LOS DEPOSITOS
EN LA CUENCA DEL
AMAZONAS
Para la producción de hierro son necesarios cuatro elementos fundamentales:
Mineral de hierro Coque
Piedra caliza Aire
PREPARACIÓN Y ENRIQUECIMIENTO DEL
MINERAL
Trituración
Clasificación
Calcinación
Lavado
Separación electromagnética
Tostación
Intemperización
Sinterización
COMBUSTIBLE
COQUE
COMBUSTIBLE VEGETAL
-Alto poder calorífico 7000 a 8000 Kcal/kg
-Porosidad
-Resistencia
-Bajo costo
-Considerable desgaste
-Poder calorífico 6500 a 8000 Kcal/kg
-Ausencia de azufre
-Bajo porcentaje de ceniza
-Alto costo
-Baja resistencia
ALTO HORNO
C + 02= CO2 + 97 650
cal.
CO2+ C = 2CO – 37 710
cal.
3Fe2O3 +CO= 2Fe3O4 + CO2 + 8870
cal.
2Fe3O4 + 2CO =6FeO+ 2CO2- 9980 cal
6FeO+ 6CO = 6Fe +6CO2+ 19500 cal.
* FeO +C = Fe + CO -34 460 cal.
3Fe + 2CO = Fe3C+
C02
DISTRIBUCIÓN GENERAL DE UN ALTO HORNO Y PLANTA AUXILIAR
Composición final de arrabio
Hierro
10 %
3-4 % Carbón
CarbonoSilicioMagnesioFosforoAzufre
*Aumenta cantidad de grafito*Aumenta el silicio y manganeso*Aumenta la tenacidad
Hierro gris, cristal grande
Hierro gris, cristal medio
Hierro gris fino
Hierro blanco
*Aumenta el azufre*Aumenta la cantidad*Aumenta la fragilidad
PRODUCTOS DE ALTO
HORNO
Se utilizan para moldear objetos y piezas en los talleres de fundición 1.25-4.25%Mn0.5-1.3% P0.3% S
Obtención del acero.
Ferroaleaciones; hierros fundidos con alto contenido de silicio ó manganeso.Se utilizan como adiciones especiales para producir acero y piezas de hierro fundido
Se utilizan en producción de ladrillos, bloques y hormigón; material de asilamiento térmico, balasto para vías de ferrocarril o se reviste de asfalto para carreteras
Se utiliza como combustible en los recuperadores, calderas de vapor y otras instalaciones de producción.
Fundición gris Arrabio Fundición especial Escoria Gas
EL ACERO
¿Qué es el Acero?
¿Qué es el Arrabio y como se obtiene?
Obtención del Acero
Método Bessemer
Método Martin-Siemens
Horno Eléctrico
ASPECTOS GENERALES DEL ACERO
Propiedades del acero:
Estructura cristalina compacta y homogénea: Materialestructural más cercano a la isotropía.
Densidad muy alta: 8t/m3
Resistencia muy alta tanto a la tracción como compresión.
Alto ratio resistencia / peso.
Material dúctil.
Material frágil.
Conductividad térmica muy elevada.
Impurezas presentes en el acero:
Azufre: forma con el hierro sulfuro, da lugar a un eutéctico. Secontrola la presencia de sulfuro mediante el agregado demanganeso.
Fósforo: Disminuye la ductilidad. Forma un eutéctico frágil conbajo punto de fusión y transmite al acero su fragilidad.
Oxígeno: el contenido de oxigeno es mayor en el acero enestado liquido que en estado sólido. Para evitar burbujas de gasatrapadas en el metal, el oxigeno debe eliminarse.
2. Principales Productos del AceroBARRAS
Barras para hormigón Barras para molienda Alambrón
PLANOS
Planchas gruesas Rollos y planchas laminadas
en caliente
Rollos y planchas laminadas
en fríoTUBULARES
Tubos soldados por arco
sumergido
LOS ACEROS AL CARBONO
• El carbono aumenta la dureza y la resistencia del acero.
• La composición química, Fe y C (principales), Mg y Si(necesarios) y S, P, O e H (impurezas).
• Máquinas, carrocerías de automóvil, cascos de buques…
Acero al Carbono
LOS ACEROS INOXIDABLES
Jeringa de alta presión de Acero Inoxidable
• Aceros que no son aceros al carbono o convencionales.
• Además de Fe y C poseen altos contenidos en Cr y Ni.
• Pueden contener otros metales tales como Mo, Ti, Mn, Cu en pequeñas proporciones.
• Fe – Cr (10-20%) – Ni (8-10%) – C es el más básico.
ACERO INOXIDABLE
• Se producen por acería eléctrica a partir de chatarra de acero inoxidable.
Siderurgia no Integral
• Además de las cargas habituales se introduce Cr como ferrocromo y Ni mecánico.
• Se realizan los procesos habituales de fusión, conversión, desulfuración, ajuste de composición, afino y colada continua.
¿Cómo se Producen?
Provenientes del Cr
• Provoca un efecto anticorrosivo en condiciones ambientales
• Crea un capa protectora con cierta debilidad
Provenientes del Ni
• Protege la capa pasivante, es decir, la acción anticorrosiva del Cr
• Mejora sus propiedades
mecánicas
Es importante aclarar que los aceros denominados inoxidables no se oxidan en condiciones atmosféricas pero si pueden hacerlo en otras condiciones de temperatura y presión.
Propiedades de los Aceros Inoxidables
1. AusteníticosLos más empleados:16-26% de Cr y un mínimo de 7% de Ni. No magnéticos, elevada ductilidad y soldabilidad. Añadiendo Mo se aumenta la resistencia química.
2. Ferríticos12-17% de Cr. Resistencia a la corrosión aceptable, magnéticos.
3. MartensíticosCon un 11-13% de Cr. Presentan alta dureza y tenacidad.
4. DuplexAceros austeno-ferríticos: 17-30% de Cr, 6-12% de Ni y 2-5% de Mo. Mejores propiedades mecánicas y anticorrosivas.
Clasificación de los Aceros Inoxidables
APLICACIÓN DE LOS ACEROS
Acero Cortex
El uso intensivo que tiene, y ha tenido, el acero para la construcción de estructuras metálicas ha conocido grandes éxitos, como la Torre Eiffel, construida en París en 1889, que es hoy día uno de los monumentos más visitados del mundo.
Alambres y Cordones de Acero
Los alambres y cordones de acero de alta resistencia son utilizados en construcción con el objetivo principal de incrementar la resistencia a tracción de las estructuras de hormigón y crear unos estados de tensión y deformación adecuados
Barras para Hormigón
Se usan en la confección de armaduras de cualquier elemento de hormigón armado.Las corrugas o resaltes permiten una alta adherencia al cemento o al hormigón. Entre sus aplicaciones tenemos: columnas, vigas, losas, tanques de agua, viviendas, edificios, puentes, etc.
Barras para Molienda
Uso como medio de molienda en la minería. Las barras para molienda de minerales poseen propiedades de elevada resistencia a la abrasión (dureza), elevada tenacidad y desgaste uniforme.
Laminados en Caliente
Se usa en la fabricación de tubos y perfiles para construcción estructural, cañerías y tubos soldados para la conducción de fluidos, cilindros, etc.
Laminados en Frío
Este material es usado en muebles metálicos, cocinas, refrigeradoras, tubos, partes externas de vehículos y en general donde se requiera un buen acabado superficial.
1. Aluminio y Aleaciones: Piezas para aviones, cuerpos deválvulas, cabezas de cilindros, cajas de cambio deautomóviles, zapatas de freno, etc.
2. Cobre y Aleaciones: Se emplea en conductos ymaquinaria eléctrica.
3. Aleaciones de Magnesio: Maquinaria portátil,herramientas neumáticas, máquinas de escribir y coser,etc.
4. Aleaciones de Zinc: Piezas para la industria automotriz,accesorios para edificios, piezas de máquinas para oficinay juguetes.
Aleaciones
La corona de acero inoxidable ha probado ser un medio eficaz y práctico para restaurar los dientes demasiado degradados .
Curva de esfuerza - deformación
PROCESO DE TRABAJO EN CALIENTE