trabajo en caliente

El trabajo en caliente describe la deformación plástica de metales a temperaturas elevadas, donde el material se vuelve lo suficientemente blando como para remodelarse sin agrietarse. El metal se calienta por encima de su temperatura de recristalización, un punto en el que se forman continuamente nuevas estructuras de grano durante la deformación. Esto permite que el material fluya y cambie de forma con mucha menos fuerza de la que se necesitaría en frío, y sin la fragilidad que proviene del endurecimiento por deformación a temperatura ambiente.

Los principales procesos de trabajo en caliente son la forja, el laminado, la extrusión y el estirado. En la forja, un lingote o tocho calentado se golpea o prensa repetidamente para darle una forma final o casi final. El laminado en caliente reduce losas gruesas a láminas, chapas o bobinas haciéndolas pasar por laminadores giratorios; los laminadores industriales trabajan a temperaturas entre 1100 y 1300 grados Celsius para el acero. La extrusión en caliente fuerza un tocho a través de una matriz para crear perfiles largos o tubos. El estirado en caliente tira del metal a través de una matriz para reducir el diámetro o el espesor de la pared. Cada proceso intercambia la alta velocidad y la eficiencia energética del conformado en caliente con la formación de cascarilla y la oxidación que ocurre a esa temperatura.

Control de temperatura y comportamiento del material

El éxito del trabajo en caliente depende de mantener el metal en una estrecha ventana de temperatura. Demasiado frío y se vuelve difícil de deformar, lo que puede causar grietas internas y daños en la herramienta; demasiado caliente y el material se debilita y es propenso a defectos superficiales, crecimiento de grano o incluso fusión localizada. Las diferentes aleaciones tienen diferentes rangos de trabajo. Los aceros con bajo contenido de carbono toleran amplias ventanas de temperatura, mientras que las aleaciones de titanio y níquel requieren un control más estricto. El trabajo en sí genera calor por fricción y deformación plástica, por lo que los operadores deben equilibrar la temperatura del horno, el enfriamiento ambiental y la velocidad de deformación para mantener las condiciones óptimas durante toda la operación.

La cascarilla, la gruesa capa de óxido que se forma en la superficie durante el calentamiento y el trabajo, es la molestia definitoria del trabajo en caliente. Debe eliminarse mediante desincrustación, generalmente por medios mecánicos como el granallado o el decapado ácido, antes de un procesamiento o venta posterior. Esto aumenta el costo y reduce el rendimiento final. El tamaño de grano en la pieza terminada depende de la temperatura de recalentamiento, la cantidad de deformación y la velocidad de enfriamiento después del trabajo; los operadores utilizan estas variables deliberadamente para lograr las propiedades mecánicas deseadas.

El trabajo en caliente es económico para grandes series de producción porque requiere menos energía total que el trabajo en frío, permite un mayor cambio de forma por pasada y reduce el desgaste de la herramienta. Es el camino estándar para convertir lingotes y tochos en bruto en formas de material utilizables y para fabricar grandes forjas, rieles y perfiles estructurales. Una vez que una pieza se trabaja en caliente hasta dimensiones casi finales, puede terminarse en frío o mediante mecanizado para lograr tolerancias estrictas y un acabado superficial superior.