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 se recristalice durante la deformación. Esto es importante porque la recristalización evita que los materiales se endurezcan por deformación , lo que en última instancia mantiene la resistencia a la fluencia y la dureza bajas y la ductilidad alta. [1] Esto contrasta con el trabajo en frío .
Se pueden realizar muchos tipos de trabajos con metal caliente, 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 guía, 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, como: oxidación excesiva, crecimiento de grano o una transformación de fase no deseada. 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 impartida 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 de trabajo 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 secciones 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 caliente esté la herramienta, menos calor perderá, pero a medida que aumenta la temperatura de la herramienta, disminuye la vida útil de la misma. Por lo tanto, la temperatura de la herramienta debe ser comprometida; comúnmente, 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 se fundió originalmente . La microestructura de los elementos fundidos no optimiza las propiedades de ingeniería, desde un punto de vista de microestructura. El trabajo en caliente mejora las propiedades de ingeniería de la pieza de trabajo porque reemplaza la microestructura con una que tiene granos finos de forma esférica . Estos granos aumentan la resistencia, la ductilidad y la tenacidad del material. [2]
Las propiedades de ingeniería también se pueden mejorar reorientando las inclusiones (impurezas). En el estado fundido, las inclusiones están orientadas aleatoriamente, lo que, al intersecar 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, los largueros crean una estructura de flujo , donde las propiedades son anisotrópicas (diferentes según la dirección). Con los largueros orientados en paralelo a la superficie, se fortalece la pieza de trabajo, especialmente con respecto a la fractura . Los largueros actúan como "supresores de grietas" porque la grieta querrá propagarse a través del larguero y no a lo largo de él. [2]
Las desventajas son: [1]