Introducción a la Ciencia de los Materiales - Edición 2025
Dpto de Metales - IEM - Facultad de Ingeniería - UdelaR
Deformación plástica
Clase n° 27
Docente: Mario Pereira
Introducción a la Ciencia de los Materiales - Edición 2025
Dpto de Metales - IEM - Facultad de Ingeniería - UdelaR
Tiempo
Objetivos de hoy
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Procesos de fabricación
Introducción a conformación
Introducción a mecanizado
Deformación plástica
Deslizamiento y Maclado
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2 hs
Bibliografía
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W. D. Callister, D. G. Rethwisch, “Materials science and engineering –
an introduction”, 9th Ed., Chap 8, Wiley, 2014
●
S. Kalpakjian, S. R. Schmid, “Manufactura, Ingeniería y tecnología”, 5ta,
2008, Pearson
●
Ashby, “Materials and the environment. Eco-informed Material
Choice”, Butterworth Heinemann, 2012
●
Groover, “Fundamentals of Modern Manufacturing, Materials,
Processes, and Systems”, 5ta, 2013, Wiley
●
Notas Deformación Plástica, ICM, MPereira
Consultas
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En clase (a eso venimos)
Foro en EVA
Correos: mariopereira@fing.edu.uy
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Procesos de fabricación
“Los procesos de fabricación son usados para
obtener componentes útiles a partir de materia
prima y operaciones”
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Procesos de fabricación
“Los procesos de fabricación son usados para
obtener componentes útiles a partir de materia
prima y operaciones”
Dos puntos de vista
● Proceso técnico
● Proceso económico
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Procesos de fabricación
“Los metales tienen la capacidad de deformarse
plásticamente, esto es, mantener la forma final de
forma permanente”
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Procesos de fabricación
“La mayoría de los metales deben
procesarse, se escapan a esto los
metales nobles”
Ej.: el acero
● Se obtiene de la reducción del óxido
hematita (Fe2O3) en un “Alto horno”
(“Blast furnace”)
● La termodinámica predice que la energía
mínima necesaria es de 6,7 MJ/kg
● La energía total (“Embodied Energy”)
(contemplando además procesos de
refinamiento) necesaria es de aprox 29
MJ/kg
● Esto es una eficiencia del 23%, esto se
debe a las pérdidas ocasionadas por la
alta temperatura de los procesos
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Procesos de fabricación
Metales ferrosos
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Procesos de fabricación
Metales ferrosos
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Procesos de fabricación
Metales no ferrosos
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Introducción a la Ciencia de los Materiales - Edición 2025
Procesos de fabricación
Metales no ferrosos
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Introducción a la Ciencia de los Materiales - Edición 2025
Procesos de fabricación
Clasificación de procesos
Lectura recomendada Historical
Note 1.2 [Groover]
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Procesos de fabricación
Manufactura aditiva (additive manufacturing)
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Procesos de fabricación
Clasificación de procesos
Lectura recomendada Historical
Note 1.2 [Groover]
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Introducción a la Ciencia de los Materiales - Edición 2025
Introducción a Conformación
“Los procesos de conformación
utilizan la deformación plástica
para dar forma”
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Introducción a Conformación
Conformación (Bulk forming):
permite realizar operaciones de
conformado cambiando las
matrices y la separación entre ellas
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Introducción a Conformación
Laminación (Rolling machine):
permite realizar operaciones de
conformado cambiando las
matrices y la separación entre ellas
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Introducción a Conformación
Plegadora (Bending machine):
permite realizar operaciones de
doblado cambiando las matrices y
el recorrido
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Introducción a Maquinado
“Los procesos de mecanizado son utilizados para
dar forma a los materiales por medio del
arranque de material en forma de viruta”
Sin los procesos de mecanizado, no tendríamos
agujeros, ni ejes, ni planos, ni ranuras, ni
engranajes, ni tornillos.
¿Se imaginan al mundo sin estas geometrías?
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Introducción a Maquinado
“Los procesos de mecanizado son utilizados
para dar forma a los materiales por medio del
arranque de material en forma de viruta”
Materiales que el hombre “trabaja” mediante
mecanizado
● Madera
● Rocas
● Metales
● Polímeros
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Introducción a Maquinado
“Los procesos de mecanizado son utilizados
para dar forma a los materiales por medio del
arranque de material en forma de viruta”
Materiales que el hombre “trabaja” mediante
mecanizado
● Madera
● Rocas
● Metales
● Polímeros
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Introducción a Maquinado
Maquinado convencional: uso de herramienta
afilada
Formación de viruta (chip formation)
Video de Torno CNC (CNC lathe)
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Introducción a Maquinado
Procesos abrasivos: uso de pequeñas
partículas muy duras
Rectificado (grinding)
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Introducción a Maquinado
“Los procesos de maquinado son utilizados para dar
forma a los materiales por medio del arranque de
material en forma de viruta”
Maquinado No convencional:
● Mecánicos (cizalla, water jet)
● Electroquímicos (ECM)
● Calor (Láser, plasma, oxi-corte)
● Químicos
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Introducción a Maquinado
Maquinado convencional:
●
●
Ventajas
○ Variedad de materiales
○ Variedad de geometrías
○ Excelente precisión dimensional
○ Buena terminación superficial
Desventajas
○ Desperdicio de material
○ Tiempo de ejecución largo
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Deformación plástica
“Someter a la pieza a deformaciones mayores
a la de fluencia, logrando deformaciones
permanentes”
En plasticidad se usan valores verdaderos
●
𝜀 > 𝜀𝑦
●
𝜎 > 𝑌 = 𝑅_𝑝0,2% = 𝑆_𝑦 = 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖 ó𝑛 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
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Deformación plástica
Conformación en “Frio”
● Bajas temperaturas
● Permite Bajas deformaciones
● Excelente precisión
● Fuerzas “elevadas”
A “frío” nos referimos a una
temperatura en la cual el
material no recristaliza y se
endurece al deformarse
The Ingenious Design of the
Aluminum Beverage Can
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Deformación plástica
Variación de propiedades mecánicas con la
temperatura
Al aumentar la temperatura
●
●
●
Aumenta la distancia interatómica
Se activan muchos sistemas de deslizamiento
Aumento de la difusión
Como Resultado, obtenemos
●
●
●
Disminuye el E (Módulo de elasticidad)
Disminuye la Tensión de Fluencia
Recristalización dinámica
Callister W. (2018) “Materials Science and Engineering”
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Deformación plástica
Conformación en “Caliente”
● Altas temperaturas
● Permite Altas deformaciones
● Baja precisión
● Fuerzas “bajas”
A “caliente” nos referimos a una
temperatura en la cual el material
recristaliza y se deforma de
manera dinámica
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Deformación plástica vs Maquinado
Comparación entre ambos procesos
Conformado
● Reorganización estructural, granos mejor
orientados
● Puede haber aumento de resistencia por el
endurecimiento local
● Rugosidad superficial alta
Maquinado
● No hay reorganización
● Leve endurecimiento local
● Rugosidad superficial baja
Groover 2013
Kalpakjian, 2008
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Deformación plástica
Cómo se deforman plásticamente los metales?
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Metalurgia de Transformación - Edición 2025
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Deformación plástica
Cómo se deforman plásticamente los metales?
Supongamos que la barra
es un monocristal
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Deformación plástica
Dislocaciones y deslizamiento
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Al deformar plásticamente un
metal se mueven y crean
nuevas dislocaciones
La Tensión Cortante Resuelta Crítica es aquella en la cual se rompen los enlaces y se provoca el deslizamiento
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Deformación plástica
Tensión Cortante Resuelta Crítica (Critical Resolved Shear Stress)
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Deformación plástica
Metales policristalinos
“Policristalinos más resistentes
que monocristalinos”
“No todos los planos de deslizamiento están
favorablemente orientados y no se activan
hasta se termine el movimiento de los
adyacentes mejor orientados”.
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Líneas de deslizamiento
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Deformación plástica
Sistema de deslizamiento
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Sistema de deslizamiento = Flia_plano + Flia_dirección
(máxima densidad)
SD_FCC = {111}<110>
Son 4x3 combinaciones posibles
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Deformación plástica
Sistema de deslizamiento
● Densidad lineal
● Densidad planar
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Deformación plástica
Ejercicio de Sistemas de deslizamiento
Entre FCC y HCP, ¿Cuál presenta mayor ductilidad?
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Deformación plástica
Ejercicio de Sistemas de deslizamiento
Entre FCC y HCP, ¿Cuál presenta mayor ductilidad?
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Deformación plástica
Deslizamiento
(a)
(b)
dislocación de borde
dislocación helicoidal
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Deformación plástica
Maclado
Deslizamiento
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Deformación plástica
Maclado
La deformación mediante maclado en estructuras BCC y HCP se dan a:
● Altas velocidades de deformación
● Bajas temperaturas
“En estas condiciones el Deslizamiento no logra activarse”
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Deformación plástica
Deslizamiento y Maclado
“En estructuras BCC y HCP el Maclado posibilita una mejor orientación de
los cristales para que continúe la deformación por deslizamiento”
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Deformación plástica
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Martensitic Transformations in CuAlNi Based
Shape Memory Alloys
Maclado en Shape Memory Alloys (SMA)
Martensita
Austenita
Las SMA logran deformaciones grandes y reversibles mediante maclado, por medio de cambios de
temperatura. Aplicaciones médicas, aeroespaciales, instrumentos
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Resumen
●
Introducir al estudiante a los procesos de fabricación por deformación plástica
●
Entender diferencias entre procesos de alta y baja temperatura
●
Asociar movimiento de dislocaciones con Deformación plástica, def. de Tensión Resuelta
Crítica.
●
Explicamos porqué una estructura policristalina posee más resistencia que una
monocristalina
●
Aplicación mediante ejercicio de Sistemas de deslizamiento
●
Diferenciar “deslizamiento” de “maclado” y poder describirlos
●
Nombramos las SMA aleaciones metálicas con memoria de forma