Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

CAPÍTULO 2 Materiales 43
consiste en la mezcla mecánica de polvos, que se compacta en matrices a altas presiones que
después se calienta a una temperatura menor que el punto de fusión del ingrediente principal.
Las partículas se unen para formar una parte fuerte individual similar a la que se hubiera obtenido
fundiendo los mismos ingredientes juntos. Las ventajas son 1) la eliminación de chatarra
o material de desperdicio, 2) la eliminación de las operaciones de maquinado, 3) el bajo costo
unitario cuando se producen en masa y 4) el control exacto de la composición. Algunas de
las desventajas son 1) el alto costo de las matrices, 2) las propiedades físicas son más pobres,
3) el mayor costo de los materiales, 4) las limitaciones en el diseño y 5) el rango limitado
de materiales que pueden utilizarse. Las partes que por lo general se fabrican mediante este
proceso son los cojinetes impregnados con aceite, filamentos de lámparas incandescentes,
puntas de carburo cementado para herramientas e imanes permanentes. Algunos productos
sólo se elaboran mediante la metalurgia con polvos, por ejemplo, los implantes quirúrgicos.
La estructura es diferente de la que se puede obtener si se funden los mismos ingredientes.
2-12 Procesos de trabajo en caliente
Cuando se habla de trabajo en caliente se hace referencia a procesos como el laminado, el
forjado, la extrusión en caliente y el prensado en caliente, en los que el metal se calienta por
encima de su temperatura de recristalización.
El laminado en caliente se usa a menudo para crear una barra de material de forma
y dimensiones particulares. En la figura 2-11 se muestran algunas de las diferentes formas y
perfiles que con mayor frecuencia se producen mediante este proceso. Todos están disponibles
en muchos tamaños y materiales diferentes. Los materiales más comunes en tamaños de
barra laminada en caliente son las aleaciones de acero, aluminio, magnesio y cobre.
Los tubos pueden fabricarse mediante el laminado de tiras o de placas. Los bordes de la
tira se laminan juntos para crear costuras que se sueldan a tope o de solapa. El tubo sin costura
se fabrica laminando y horadando con un mandril de perforación una barra sólida calentada.
La extrusión es el proceso mediante el cual se aplica una gran presión a una palanca o
pieza bruta de metal calentado, lo cual obliga a ésta a fluir a través de un orificio reducido.
Este proceso es más común con materiales de bajo punto de fusión, como el aluminio, cobre,
magnesio, plomo, estaño y zinc. También hay extrusiones de acero inoxidable pero en menor
cantidad.
El forjado es el trabajo en caliente de metal mediante martillos, prensas o máquinas
de forjado. En común con otros procesos de trabajo en caliente, este método produce una
estructura de grano refinado que ofrece mayor resistencia y ductilidad. Comparados con las
fundiciones, los forjados tienen mayor resistencia para el mismo peso. Además, los forjados a
martillo se hacen más lisos y más exactos que las fundiciones en arena, por lo que requieren
menos maquinado. Sin embargo, el costo inicial de las matrices de forjado suele ser mayor
que el costo de los patrones para las fundiciones, aunque a menudo la mayor resistencia unitaria,
y no el costo, representa el factor decisivo entre estos dos procesos.
Figura 2-11
Formas comunes que se pueden
lograr mediante laminado
en caliente.
Redonda Cuadrada Semioval
a) Formas de barra
Plana
Hexagonal
Patín ancho Canal Ángulo Te Zeta
b) Perfiles estructurales