Estatica y dinamica

2009

Conformado superplástico (SPF)
Aproximación a tecnologías emergentes
Algunas aleaciones son capaces de experimentar un comportamiento superplástico dentro de un cierto rango de temperaturas y velocidades de deformación. La superplasticidad se refiere a la capacidad del material de desarrollar grandes deformaciones permanentes sin romperse. Esto permite fabricar piezas de formascomplejas a través de un proceso continuo de deformación. En esta aproximación a las tecnologías emergentes se abordarán conceptos teóricos, aplicaciones, ventajas y desventajas relacionados con este proceso de conformado.

OTEA AIMME 01/09/2009

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Aproximación al conformado superplástico (SPF)
1. Introducción
Muchos procesos industriales de conformado,como la laminación o la extrusión producen grandes deformaciones plásticas y, en ocasiones, pueden formar granos submicrométricos (100 nm a 1 µm). Sin embargo, mediante estas técnicas de deformación o conformado, una o ). más dimensiones del material se reducen de tal forma que, si se requieren acumular grandes deformaciones, lo que se obtiene son láminas muy delgadas (laminación) o filamentos(extrusión) que tienen poca utilidad práctica, si se piensa en aplicaciones de tipo estructural. sión) Sin embargo, existen métodos de deformación intensa en que el material sufre cambios mínimos en sus dimensiones, por lo que no hay un límite geométrico definido a l deformación la que se puede alcanzar, suponiendo que el material tenga la suficiente ductilidad. El término superplasticidadintroducido en metalurgia por Bochvar y Sviderskaya, en 1945, es la propiedad que posee un material policristalino de experimentar (sin elevados esfuerzos aplicados) grandes alargamientos, de manera isotrópica, sin fractura, cuando está sometido a alargamientos, esfuerzos de tracción mecánica (Ver figura 1).

Figura 1. Plasticidad de una aleación AlZnMgCu a varias temperaturas de trabajo y velocidades dedeformación velocidades -4 -1 7.5x10 s [A. Smolej, E. Slacek, R. Turk, 2002]

Aunque no existe un límite de alargamiento que delimite el comportamiento superplástico del que no lo es, los alargamientos máximos a fractura que se obtienen con materiales superplásticos varían desde varios cientos a varios miles por ciento. En aleaciones metálicas os superplásticas se han reportado deformaciones dehasta un 8000 % en aleaciones de bronce, aluminio y otros materiales. En la literatura se reconocen tres tipos de superplasticidad, la superplasticidad de cidad, transformaciones, que se exhibe en materiales policristalinos que experimentan cambios dimensionales anisotrópicos frente a la aplicación de cambios físicos determinados. En segundo lugar, la superplasticidad microestructural o granofino, que es aquella que se exhibe en materiales policristalinos metálicos, intermetálicos o cerámicos, cuyo tamaño de grano no supera los 10 µm, cuando son sometidos a bajas velocidades de deformación y temperaturas m, absolutas del orden de, o mayor, que la mitad de la temperatura de fusión, sin llegar a ésta. En mayor, tercer lugar la superplasticidad por esfuerzos internos.
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Es la gran ductilidad lo que interesó a muchos investigadores y que definieron como el beneficio potencial de la superplasticidad en el área del conformado de metales y condujo al desarrollo de la técnica de conformado superplástico ( (Superplastic Forming, SPF)como medio , para conformar materiales superplásticos de clase única. La técnica de SPF se considera como un proceso de conformado de formas casi acabadas ( (near-net shape) que requiere de una sola ) matriz superficial, en lugar de los pares de matrices que se utilizan normalmente en las operaciones de conformado de chapa metálica. Una lámina de material se conforma en un paso dentro de la cavidad...