En metalurgia , el trabajo en caliente se refiere a procesos en los que los metales se deforman plásticamente por encima de su temperatura de recristalización . Estar por encima de la temperatura de recristalización permite que el material recristalice durante la deformación. Esto es importante porque la recristalización evita que los materiales se endurezcan por deformación , lo que en última instancia mantiene el límite elástico y la dureza bajos y la ductilidad alta. [1] Esto contrasta con el trabajo en frío .
Con metal caliente se pueden realizar muchos tipos de trabajo, incluidos el laminado , el forjado , la extrusión y el trefilado .
El límite inferior de la temperatura de trabajo en caliente está determinado por su temperatura de recristalización. Como orientación, el límite inferior de la temperatura de trabajo en caliente de un material es el 60% de su temperatura de fusión (en una escala de temperatura absoluta ). El límite superior para el trabajo en caliente está determinado por varios factores, tales como: oxidación excesiva, crecimiento del grano o una transformación de fase indeseable. En la práctica, los materiales generalmente se calientan primero hasta el límite superior para mantener las fuerzas de conformado lo más bajas posible y maximizar la cantidad de tiempo disponible para trabajar en caliente la pieza de trabajo. [1]
El aspecto más importante de cualquier proceso de trabajo en caliente es controlar la temperatura de la pieza de trabajo. El 90% de la energía transmitida a la pieza de trabajo se convierte en calor. Por lo tanto, si el proceso de deformación es lo suficientemente rápido, la temperatura de la pieza debería aumentar; sin embargo, esto no suele suceder en la práctica. La mayor parte del calor se pierde a través de la superficie de la pieza de trabajo hacia las herramientas más frías. Esto provoca gradientes de temperatura en la pieza de trabajo, generalmente debido a secciones transversales no uniformes donde las secciones más delgadas son más frías que las más gruesas. En última instancia, esto puede provocar grietas en las superficies más frías y menos dúctiles. Una forma de minimizar el problema es calentar las herramientas. Cuanto más calientes están las herramientas, menos calor se pierde, pero a medida que aumenta la temperatura de las herramientas, su vida útil disminuye. Por lo tanto, la temperatura de las herramientas debe verse comprometida; Por lo general, las herramientas de trabajo en caliente se calientan a 500–850 °F (325–450 °C). [2]
Las ventajas son: [1]
Por lo general, la pieza de trabajo inicial que se trabaja en caliente fue fundida originalmente . La microestructura de los elementos fundidos no optimiza las propiedades de ingeniería, desde el punto de vista de la microestructura. El trabajo en caliente mejora las propiedades técnicas de la pieza de trabajo porque reemplaza la microestructura por una que tiene granos finos de forma esférica . Estos granos aumentan la resistencia, ductilidad y tenacidad del material. [2]
Las propiedades técnicas también se pueden mejorar reorientando las inclusiones (impurezas). En el estado fundido, las inclusiones están orientadas aleatoriamente, lo que, cuando se cruzan con la superficie, puede ser un punto de propagación de grietas. Cuando el material se trabaja en caliente, las inclusiones tienden a fluir con el contorno de la superficie, creando largueros . En conjunto, las cuerdas crean una estructura de flujo , donde las propiedades son anisotrópicas (diferentes según la dirección). Con los largueros orientados paralelos a la superficie, fortalece la pieza de trabajo, especialmente con respecto a la fractura . Los largueros actúan como "detenedores de grietas" porque la grieta querrá propagarse a través del larguero y no a lo largo de él. [2]
Las desventajas son: [1]