Dislocaciones

IMPORTANCIA DISLOCACIONES EN LOS PROCESOS METALÚRGICOS

1. Presencia en los materiales durante los procesos de conformado: laminación, extrusión.

Los procesos de conformado de metales comprenden un amplio grupo de procesos de manufactura, en los cuales se usa la deformación plástica para cambiar las formas de las piezas metálicas.

En los procesos de conformado, las herramientas, usualmente dados de conformación, ejercen esfuerzos sobre la pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometría del dado.

a. Laminación: El laminado es un proceso en el que se reduce el espesor de una pieza larga a través de fuerzas de compresión ejercidas por un juego de rodillos, que giran apretando y halando la pieza entre ellos.

El resultado del laminado puede ser la pieza terminada (por ejemplo, el papel aluminio utilizado para la envoltura de alimentos y cigarrillos), y en otras, es la materia prima de procesos posteriores, como el troquelado, el doblado y la embutición.

b. Extrusión: La extrusión es un proceso por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal. Ejemplos de este proceso son secciones huecas, como tubos.

Existe el proceso de extrusión directa, extrusión indirecta, y para ambos casos la extrusión en caliente para metales (a alta temperatura).

 Extrusión directa: En la extrusión directa, se deposita en un recipiente un lingote en bruto llamado tocho, que será comprimido por un pistón. Al ser comprimido, el material se forzará a fluir por el otro extremo adoptando la forma que tenga la geometría del dado.

 Extrusión indirecta:La extrusión indirecta o inversa consiste en un dado impresor que está montado directamente sobre el émbolo. La presión ejercida por el émbolo se aplica en sentido contrario al flujo del material. El tocho se coloca en el fondo del dado contenedor.

2. Deslizamientos de dislocaciones y sus efectos en el comportamiento mecánico de metales.

Toda imperfección en el cristal aumenta la energía interna en el lugar de la imperfección, la energía local aumenta porque, cerca de la imperfección los átomos están muy comprimidos y cercanos entre sí o muy apartados.

Una dislocación en un cristal metálico que por los demás sería perfecto, se puede mover con facilidad por el cristal si el esfuerzo constante resuelto es igual al esfuerzo constante critico resuelta. En los materiales los defectos como las dislocaciones, defectos puntuales y límites de grano sirven como obstáculos a las dislocaciones.

3. Sistemas de deslizamientos en las distintas estructuras cristalinas.

Un sistema de deslizamiento está definido por la combinación de un plano que se desliza y la dirección en que se da su desplazamiento.

 Estructura cúbica centrada en las caras (FCC)

El deslizamiento en cristales cúbicos con centro en las caras ocurre en el plano de empaquetamiento compacto, el cual es del tipo {111} y se da en la dirección <110>. En el diagrama, el plano específico y su dirección de deslizamiento son (111) y [110] respectivamente. Dadas las permutaciones de los tipos de planos de deslizamiento y los tipos de dirección, los cristales CCC tienen 12 sistemas de deslizamiento. En la red FCC, la norma del vector de Burgers, b, que coincide con la mínima distancia entre dos puntos de la red, puede ser calculada usando la siguiente ecuación:

 Estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC)

El deslizamiento en cristales BCC ocurre también en el plano de menor vector de Burgers; sin embargo, a diferencia de en los FCC, no hay auténticos planos de empaquetamiento compacto en las estructuras BCC. Por consiguiente, un sistema de deslizamiento en BCC requiere calor para activarse. Algunos materiales BCC (α-Fe por ejemplo) pueden contener hasta 48 sistemas de deslizamiento. Existen seis planos de deslizamiento del tipo {110}, cada uno con direcciones <111> (12 sistemas). Además, hay 24 planos {123} y 12 planos {112}, cada uno con una dirección <111> (36 sistemas, haciendo un total de 48) que, aunque no tienen exactamente la misma energía de activación que los planos {110}, esta es tan cercana que se pueden aproximar como equivalentes para todos los propósitos prácticos. En el diagrama de la derecha, el plano de deslizamiento específico y su dirección son (110) y [111], respectivamente.

Los metales elementales que se encuentran en la estructura BCC incluyen al litio, sodio, potasio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, rubidio, niobio, molibdeno, cesio, bario, tantalio, tungsteno, radio y europio. Entre los materiales compuestos con estructura cristalina BCC se encuentran los haluros de cesio, a excepción del CsF.

 Empaquetamiento hexagonal compacto (HCP)

El deslizamiento en estos metales es mucho más limitado que en las estructuras BCC y FCC. Esto ocurre porque existen poquísimos sistemas de deslizamiento activos en estas estructuras. La consecuencia de esto es que el metal es generalmente frágil y quebradizo.

Los metales cadmio, cinc, magnesio, titanio y berilio tienen un plano de deslizamiento en {0001} y una dirección de <1120>. Esto define un total de 3 sistemas de deslizamiento según la orientación. No obstante, otras combinaciones son posibles.2

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