UNLP
Planilla de Actividades Curriculares
Código: M1634
Conformado Plástico de Metales y Pulvimetalurgia (anual)
Última Actualización de la Asignatura: 20/03/2018

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CARRERAS PARA LAS QUE SE DICTA

Carrera Plan Carácter Cantidad de Semanas Año Semestre
03026 - Ingeniería en Materiales 2018 Obligatoria
Totales: 0
Clases: 0
Evaluaciones: 0
5to
Se dicta en  el 2º semestre del año

CORRELATIVIDADES

CORRELATIVIDADES
Ingeniería en Materiales - Plan 2018
PARA PROMOCIONAR
(M1001) Inglés
(M1624) Estructura y Propiedades de las Aleaciones

INFORMACIÓN GENERAL 

Datos Generales

Área: Fabricacion

Departamento: Mecanica

Tipificación: Tecnologicas Aplicadas (TA)

Ingeniería en Materiales - 2018 plegar-desplegar

CARGA HORARIA

HORAS CLASE
TOTALES: 192hs SEMANALES: 6 hs
TEORÍA
96.0 hs
PRÁCTICA
96.0 hs
TEORÍA
3 hs
PRÁCTICA
3 hs

FORMACIÓN PRÁCTICA
Formación Experimental
33.0 hs
Resol. de Problemas abiertos
25.0 hs
Proyecto y Diseño
25.0 hs
PPS
0.0 hs

TOTAL COMPUTABLES HORAS DE ESTUDIO ADICIONALES A LAS DE CLASE (NO ESCOLARIZADAS)

207.0 hs


15.0 hs


PLANTEL DOCENTE

OBJETIVOS

Los objetivos generales de la asignatura son brindar al alumno: a) información sobre los diferentes procesos industriales de procesado de metales mediante deformación plástica y metalurgia de polvos. b) conocimientos científicos suficientes para interpretar la naturaleza de los distintos procesos y los fenómenos físicos que tienen lugar durante los mismos. En particular, se pretende que el alumno sea capaz, ante el desafío de elaborar un producto con características predeterminadas, de seleccionar el procedimiento más adecuado para obtener dicho producto, teniendo en cuenta tanto propiedades buscadas, como consideraciones económicas y ambientales.

PROGRAMA SINTÉTICO

1. Procesamiento por deformación plástica y consolidación de polvos. Generalidades. Historia Materias primas. 2. Fundamentos del conformado plástico. 3. Fundamentos de la pulvimetalurgia. 4. Producción de polvos metálicos. 5. Acondicionamiento caracterización y ensayo de polvos. 6. Compactación de polvos. 7. Sinterización. 8. Otros métodos de consolidación de polvos. Productos pulvimetalúrgicos. 9. Laminación de materiales macizos y particulados. Equipos. Procesos. Parámetros de laminación. Productos. 10. Extrusión de materiales macizos y particulados. Métodos. Parámetros de extrusión. Materiales. Productos. 11. Trefilado. Materiales. Herramental. Productos. 12. Forja de materiales macizos y porosos. Métodos. Operaciones fundamentales. Materiales. Diseño de piezas. Etapas de fabricación. 13. Conformado plástico de productos laminares. Operaciones básicas de conformado. Materiales. Ensayos de conformabilidad. Parámetros que definen las propiedades del material. Defectos en conformado y su control. 14. Impacto ambiental, prevención y control de la contaminación.

PROGRAMA ANALÍTICO 

Año: 2018, semestre: 1

Vigencia: 22/08/2017 - Actualidad

1. PROCESAMIENTO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA Y CONSOLIDACIÓN DE POLVOS. Generalidades. Historia. Materias primas: Productos fundidos y preelaborados macizos; materiales particulados y preelaborados porosos.
2. FUNDAMENTOS DEL CONFORMADO PLÁSTICO. Conformado plástico volumétrico y de chapas. Concepto de deformabilidad. Relación microestructura-propiedades. Resistencia mecánica. Ductilidad. Tensión, deformación y velocidad de deformación. Criterios de fluencia plástica. Tensión y deformación equivalentes. Anisotropía plástica y cristalográfica. Anisotropía mecánica. Inestabilidad plástica. Estados de tensión y deformación en los diferentes procesos de elaboración plástica. Metalurgia de la elaboración plástica. Deformación en frío y en caliente. Recuperación y recristalización estáticas y dinámicas. Elaboración termomecánica. Deformación controlada.
3. FUNDAMENTOS DE LA PULVIMETALURGIA. Marco de referencia. Definiciones. Aplicaciones. Ventajas y limitaciones. Procesos pulvimetalúrgicos, convencional y especiales. Características de los polvos metálicos. Efectos de la presión y la temperatura.
4. PRODUCCIÓN DE POLVOS METÁLICOS. Atomización: por agua y por gas; centrífuga; por vacío. Solidificación ultrarrápida. Métodos químicos: reducción de óxidos; precipitación. descomposición térmica; otros métodos químicos. Electrodeposición. Molienda. Aleado mecánico. Ejemplos de fabricación de polvos: hierro y aceros; cobre, aluminio; níquel; cobalto, metales preciosos; tungsteno, molibdeno y carburos metálicos.
5. ACONDICIONAMIENTO, CARACTERIZACIÓN Y ENSAYO DE POLVOS METÁLICOS. Riesgos asociados a la manipulación de polvos: explosividad; inflamabilidad; toxicidad. Tamizado. Mezclado. Limpieza. Normas de muestreo y ensayo. Tamaño de partículas, análisis mediante: tamizado; difracción de luz; sedimentación; zona sensible; microscopía. Superficie específica: determinación mediante permeametría y adsorción de gas. Forma de las partículas, examen cualitativo mediante microscopía electrónica de barrido. Análisis químico volumétrico y superficial. Densidad aparente y fluabilidad. Compresibilidad y compactabilidad.
6. COMPACTACIÓN DE POLVOS. Comportamiento de polvos metálicos bajo presión. Relación presión-densidad. Distribución de presión y densidad en compactos. Resistencia en verde. Compactación en matrices rígidas. Diseño y llenado de la matriz. Clasificación de las piezas según su forma. Secuencias de compactación en piezas de múltiples niveles. Tipos de prensas. Requerimientos de presión. Capacidad de carga y carrera de las prensas. Comparación entre prensas mecánicas e hidráulicas. Diseño de matrices y herramental. Compactación isostática en frío. Defectos de piezas en verde.
7. SINTERIZACIÓN. Métodos y equipos de sinterización. Hornos continuos y discontinuos de atmósfera controlada y de vacío. Tipos de atmósferas de sinterización. Control de reacciones, oxidación-reducción, carburación-decarburación. Cambio de propiedades por sinterización. Efecto de las características de los polvos y del procesado. Mecanismos de sinterización de polvos monofásicos y mezclas de polvos. Fuerzas impulsoras. Mecanismos de transporte de materia. Tipos y etapas de sinterización.
8. OTROS MÉTODOS DE CONSOLIDACIÓN. Compactación dinámica. Sinterización en frío. Moldeo por inyección y extrusión de polvos con un plastificante. Prensado en caliente. Compactación isostática en caliente. Sinterización de polvo suelto. “Slip casting”. Infiltración. PRODUCTOS PULVIMETALÚRGICOS. Piezas estructurales. Productos de porosidad controlada. Materiales compuestos. Carburos cementados, aceros para herramienta. Otros productos.
9. LAMINACIÓN. Características de los productos laminados. Clasificación de los equipos laminadores. Laminación de planos en caliente y en frío. Características del proceso. Variables en juego. Control de espesor y planitud. Propiedades desarrolladas por el proceso y su control. Calidades de chapas. Usos. Defectos. Parámetros de laminación. Distribución de presiones en el arco de contacto. Fricción adherente, deslizante y mixta. Colina de roce. Presión y fuerza separatríz en laminación. Plano neutro y ángulo neutro. Deslizamiento delantero y trasero. Tensión trasera y delantera. Factores que afectan la resistencia a la deformación y la colina de roce. Ensanchamiento en laminación. Aplastamiento de cilindros. Torque y potencia en laminación. Laminación de no planos. Método de la planchuela equivalente. Laminación de polvos. Defectos en productos laminados.
10. EXTRUSIÓN. Métodos de extrusión: directa; inversa; hidrostática. Presión y velocidad de extrusión. Flujo metálico. Parámetros de extrusión. Análisis teórico de la presión de extrusión. Materiales y productos. Extrusión de polvos. Procesos. Comparación entre la extrusión de materiales macizos y materiales particulados. Defectos en productos extrudados.
11. TREFILADO. Definición. Métodos y equipos de trefilado. Tensión de trefilado. Condición de trefilado. Reducción de área. Productos. Propiedades. Defectos.
12. FORJA. Definición y concepto. Métodos de forja. Operaciones fundamentales de forjado. Equipos de forja. Diseño y análisis del proceso de forjado. Variables intervinientes. Etapas de fabricación. Forjado de productos pulvimetalúrgicos. Defectos en productos forjados.
13. CONFORMADO PLÁSTICO DE CHAPAS. Descripción general del proceso. Materiales aptos para conformado. Operaciones básicas de conformado. Tensiones y deformaciones actuantes. Efecto de las propiedades de la chapa sobre el proceso de conformado. Ensayos de conformabilidad. Parámetros n, m, R y R. Diagramas límite de conformado. Estudios de distribución de deformaciones en piezas conformadas. Defectos en conformado y su control.
14. Evaluación de impacto ambiental, prevención y control de la contaminación en los procesos de deformación plástica.

BIBLIOGRAFÍA

Año: 2018, semestre: 1

Vigencia: 22/08/2017 - Actualidad

- ASM Metals Handbook: Volume 14, 9th ed., Forming and Forging / Ohio: ASM International, 1988. (Biblioteca).
- ASM Handbook. Volume 14A: Metalworking: Bulk Forming / Ohio: ASM International, 2005. (Biblioteca).
- ASM Handbook. Volume 14B: Metalworking: Sheet Forming / Ohio: ASM International, 2006. (Biblioteca).
- DIETER, George E., SEMIATIN, S. Lee & KUHN, Howard A.: “Handbook of Workability and Process Design” / Ohio: ASM International, 2003. (Biblioteca).
- GINZBURG, Vladimir B: “Steel Rolling Technology: Theory and Practice” / New York: Marcel Dekker, 1989. (Biblioteca).
- GINZBURG, Vladimir B: “FLAT-ROLLED STEEL PROCESSES: Advanced Technologies”. / CRC Press, 2009. (Biblioteca).
- ROBERTS, William L.: “Hot Rolling of Steel” / Taylor and Francis, 1983. (Biblioteca).
- LAUE, Kurt & STENGER, Helmut: “EXTRUSION: Processes, Machinery, Tooling”. / Ohio: ASM, 1981. (Biblioteca).
- BAUSER M., SAUER G. & SIEGERT K.: “EXTRUSION” 2nd ed. / Ohio: ASM International, 2006. (Biblioteca).
- SAHA, Pradip K.: “Aluminum Extrusion Technology” / Ohio: ASM International, 2000. (Biblioteca).
- ALTAN, Taylan, NGAILE Gracious & SHEN Gangshu: “Cold and Hot Forging: Fundamentals and Applications” / Ohio: ASM International, 2005. (Biblioteca).
- OXFORD, William F. & CADDELL, Robert M.: “METAL FORMING: Mechanics and Metallurgy”, 2nd ed. / New Jersey: PTR Prentice Hall, 1993. (Cátedra).
- THEIS, Henry E.: “Handbook of Metalforming Processes” / New York: Marcel Dekker, 1999. (Biblioteca).
- DEL RÍO, Jesús: “Deformación plástica de los materiales. La forja y la laminación en caliente” / Barcelona: Gustavo Gili, 1980. (Biblioteca).
- ROWE G. W.: “An Introduction To The Principles Of Metalworking”./ London: E. Arnold, 1968. (Biblioteca).
- DE LOS RÍOS E., IURMAN L., LUCAIOLI A., MAZZINI N., BLANCO J. M. y SAENZ LÓPEZ A.: Desarrollo 3, cap. 2. / Ensenada, Propulsora Siderúrgica, 1974. (Cátedra).
- CANTALEJOS N. A.: Desarrollo 4, cap. 1. / Ensenada, Propulsora Siderúrgica, 1984. (Cátedra).
- PEACE, Leander F. III & WEST, William G. “Fundamentals of Powder Metallurgy”. / Princeton, New Jersey: Metal Powder Industries Federation, 2002. (Biblioteca).
- GERMAN, Randall M. “Powder Metallurgy Science” 2nd ed. / Princeton, New Jersey: Metal Powder Industries Federation, 1994. (Biblioteca – Cátedra).
- GERMAN, Randall M. “Sintering: Theory and Practice” / New York: John Wiley, 1996. (Biblioteca).
- LENEL, Fritz V. “Powder Metallurgy: Principles and Applications”. / Princeton, New Jersey: Metal Powder Industries Federation, 1980. (Biblioteca– Cátedra).
- ASM Metals Handbook: Volume 7, 10th ed., Powder Metallurgy / Ohio: ASM International, 1998. (Cátedra).
- Apuntes de la cátedra. (Biblioteca – Cátedra).

ACTIVIDADES PRÁCTICAS

A lo largo del desarrollo de la asignatura los alumnos deberán diseñar una o más piezas y el procedimiento de fabricación de las mismas, teniendo en cuenta las propiedades deseadas en el producto, características de la materia prima, características del proceso elegido, y variables intervinientes. Carga horaria prevista: 25 hs (20 hs de actividades extra-áulicas y 5 hs de consulta y defensa del trabajo).
Además, se desarrollarán una serie de seminarios y prácticas de laboratorio.
1. FUNDAMENTOS DEL CONFORMADO PLÁSTICO. Carga horaria prevista: 6 hs. Resolución de problemas y cuestionario teórico. Presentación de los problemas resueltos y respuestas a las cuestiones teóricas con la debida fundamentación.
2. FUNDAMENTOS DE LA PULVIMETALURGIA. Carga horaria prevista: 3 hs. Cuestionario teórico-práctico. Presentación de respuestas con la debida fundamentación.
3. PRODUCCIÓN DE POLVOS METÁLICOS. Carga horaria prevista: 3 hs. Cuestionario teórico-práctico. Presentación de respuestas con la debida fundamentación.
4. ACONDICIONAMIENTO, CARACTERIZACIÓN Y ENSAYO DE POLVOS. Carga horaria prevista: 3 hs. Cuestionario teórico-práctico. Presentación de respuestas con la debida fundamentación.
5. LABORATORIOS DE MICROSCOPÍA ÓPTICA Y ELECTRÓNICA DE BARRIDO: Preparación, observación y análisis de muestras en microscopio óptico y microscopio electrónico de barrido. Presentación de informe escrito. Carga horaria prevista: 6 horas.
6. COMPACTACIÓN DE POLVOS. Carga horaria prevista: 3 hs. Cuestionario teórico-práctico. Presentación de respuestas con la debida fundamentación.
7. LABORATORIO DE COMPACTACIÓN. Compactación de polvos aplicando diferentes cargas y determinación de la densidad de los compactos. Carga horaria prevista: 6 horas.
8. SINTERIZACIÓN. Carga horaria prevista: 3 hs. Cuestionario teórico-práctico. Presentación de respuestas con la debida fundamentación.
9. LABORATORIOS DE SINTERIZACIÓN. Sinterización a diferentes temperaturas de las muestras obtenidas en el laboratorio de compactación. Carga horaria prevista: 6 horas.
10. LABORATORIO DE CARACTERIZACIÓN DE PIEZAS SINTERIZADAS. Determinación de la densidad, microestructura y dureza de las piezas sinterizadas. Análisis del efecto de los parámetros de compactación y sinterización. Presentación de informe escrito (laboratorios de compactación, sinterización y caracterización de productos). Carga horaria prevista: 6 horas.
11. OTROS MÉTODOS DE CONSOLIDACIÓN - PRODUCTOS PULVIMETALÚRGICOS. Carga horaria prevista: 3 hs. Cuestionario teórico-práctico. Presentación de respuestas con la debida fundamentación.
12. LAMINACIÓN. Carga horaria prevista: 6 hs. Resolución de problemas y cuestionario teórico. Presentación de los problemas resueltos y respuestas a las cuestiones teóricas con la debida fundamentación.
13. LABORATORIO DE LAMINACIÓN. Carga horaria prevista: 3 hs. Realización, en la laminadora del LIMF, de procesos de laminación, variando los parámetros intervinientes. Presentación de informe escrito.
14. EXTRUSIÓN Y TREFILADO. Carga horaria prevista: 6 hs. Resolución de problemas y cuestionario teórico. Presentación de los problemas resueltos y respuestas a las cuestiones teóricas con la debida fundamentación.
15. FORJA Y CONFORMADO. Carga horaria prevista: 6 hs. Resolución de problemas y cuestionario teórico. Presentación de los problemas resueltos y respuestas a las cuestiones teóricas con la debida fundamentación.
16. LABORATORIO DE ENSAYOS DE TRACCIÓN - DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS n y R. Carga horaria prevista: 6 hs. (3 hs. de ensayos y 3 hs. de procesamiento de datos). Realización de ensayos mecánicos normalizados y procesamiento en computadora de los datos obtenidos. Presentación de informe escrito.
17. LABORATORIO DE ENSAYOS DE CONFORMABILIDAD. Carga horaria prevista: 6 hs. (3 hs. de ensayos y 3 hs. de medición y procesamiento de datos). Realización, en la máquina de ensayos Erichsen del LIMF, de ensayos de conformabilidad de chapas. Presentación de informe escrito.
18. Visitas a plantas industriales. Se prevén 2 o 3 visitas, a plantas de forja, laminación de aceros, laminación y extrusión de aluminio y empresa pulvimetalúrgica. Carga horaria prevista: 8 hs cada visita.
19. TRABAJO MONOGRÁFICO O DE INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA. Carga horaria prevista: 25 hs (20 hs de actividades extra-áulicas y 5 hs de consulta y defensa del trabajo). Presentación grupal de un trabajo, sobre un tema relacionado a la asignatura, y defensa oral del mismo.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA

La materia se desarrollará en dos clases semanales de tres horas, correspondientes a contenidos teórico-prácticos.
Al comienzo de cada unidad habrá una exposición por parte de los docentes, en la que se destacarán los puntos más importantes de la misma. Las clases sucesivas serán de consulta y resolución de problemas y cuestionarios. En ellas los alumnos, con la orientación de los docentes, deberán analizar los contenidos de la unidad. Se facilitarán apuntes y bibliografía adicional.
Esta actividad se complementará con la realización de laboratorios y visitas a plantas.
Además, cada alumno, en forma individual o en grupo según lo establezca la Cátedra, deberá diseñar una pieza y el método de fabricación de la misma y, desarrollar uno o más trabajos especiales que deberá exponer y discutir ante el resto de la clase.

SISTEMA DE EVALUACIÓN

Se realizarán dos evaluaciones parciales, durante las semanas previstas por el calendario académico para la evaluación del segundo módulo de cada semestre. Eventualmente, podrán realizarse coloquios al promediar cada semestre. Para poder rendir las evaluaciones los alumnos deberán tener aprobados los cuestionarios y laboratorios de las unidades correspondientes. Para aprobar la evaluación se requiere una calificación igual o superior a cuatro (4). Cada alumno tendrá opción a un recuperatorio por cada parcial más un recuperatorio flotante al finalizar el año lectivo.
Aprobarán la asignatura en forma directa los alumnos que se hayan inscripto en dicha modalidad, que hayan realizado satisfactoriamente el diseño de la/las piezas, hayan aprobado ambas evaluaciones parciales, en cualquiera de sus instancias, y hayan alcanzado un promedio de calificaciones -entre evaluaciones parciales, coloquios (si los hubiera) y trabajos especiales- igual o superior a seis (6).
El alumno que no haya aprobado la asignatura por el régimen de promoción directa y posea una calificación mínima de cuatro (4) puntos en los aspectos prácticos de la asignatura, estará habilitado para rendir examen final según lo previsto por la Ordenanza Nº 28/02.

MATERIAL DIDÁCTICO

- Apuntes desarrollados por la cátedra:
- Fundamentos del conformado plástico (39 pág.).
- Deformación en caliente (17 pág.).
- Laminación controlada (10 pág.).
- Procesos pulvimetalúrgicos – Historia (18 pág.).
- Fabricación de polvos metálicos (72 pág.).
- Acondicionamiento, caracterización y ensayo de polvos metálicos (36 pág.).
- Compactabilidad y compresibilidad (6 pág.)
- Compactación de polvos metálicos (23 pág.).
- Compactación dinámica (26 pág.).
- Sinterización: observaciones experimentales (15 pág.).
- Práctica de sinterización (23 pág.).
- Mecanismos de sinterización (20 pág.).
- Forjado y prensado en caliente de polvos metálicos (9 pág.).
- Infiltración (10 pág.).
- Laminación (57 pág.).
- Clasificación de laminadores de productos planos (15 pág.).
- Extrusión (18 pág.).
- Trefilado (12 pág.).
- Forja (16 pág.).
- Anisotropía plástica (6 pág.).
- Ensayos de conformabilidad de chapas metálicas (9 pág.).

ACTIVIDAD LABORATORIO-CAMPO


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