Capitulo 16 - Preguntas de repaso PDF

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Participantes: Adrián SanchoJostin UriguenJonnathan LemaPaul HerediaDeyvid PinedaCAPITULO 16PREGUNTAS DE REPASO16 ¿En qué difiere el formado de hojas metálicas del laminado, forjado y extrusión?La forja, al igual que la laminación y la extrusión, es un proceso de conformado por deformación plástica ...

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Participantes: Adrián Sancho Jostin Uriguen Jonnathan Lema Paul Heredia Deyvid Pineda CAPITULO 16 PREGUNTAS DE REPASO 16.1 ¿En qué difiere el formado de hojas metálicas del laminado, forjado y extrusión? La forja, al igual que la laminación y la extrusión, es un proceso de conformado por deformación plástica que puede realizarse en caliente o en frío y en el que la deformación del material se produce por la aplicación de fuerzas de compresión. La extrusión es un es un proceso utilizado para crear objetos con sección transversal definida y fija. El material se empuja o se extrae a través de un troquel de una sección transversal deseada. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesos manufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos, porque el material solamente encuentra fuerzas de compresión y de cizallamiento. También las piezas finales se forman con una terminación superficial excelente. A diferencia de las fabricadas por fundición y forjado, las partes de hojas metálicas ofrecen las ventajas de su ligereza y versatilidad. Mediante el trabajo de prensado o formado por prensado realiza el formado de hojas en prensas mediante juegos de matrices o dados. Otra diferencia es que en los procesos de formado de hojas metálicas se utilizan en piezas de trabajo que tienen relaciones elevadas de superficie de área a espesor. A diferencia de los procesos de forjado y extrusión que son de deformación volumétrica. 16.2 ¿Qué causa las rebabas? ¿Cómo se pueden reducir o eliminar? En el forjado por matriz de impresión, la pieza de trabajo, la pieza de trabajo toma la forma de la cavidad de la matriz mientras se va forjando entre dos matrices con forma Por lo general, este proceso se realiza a temperaturas elevadas para mejorar la ductilidad de los metales y disminuir las fuerzas. Durante la deformación, parte del material fluye hacia el exterior y forma unos bigotes o rebaba. 16.3 Explique la diferencia entre punzonado y troquelado o preparación de piezas en bruto. El punzonado y el troquelado son operaciones de cizallado en las que las cuchillas tienen la forma de líneas curvas cerradas que siguen los bordes de un punzón y una matriz, estas operaciones de corte son iguales y su diferencia es que en el troquelado, el trozo de material que recorta el punzón, que aquí suele llamarse troquel, es la pieza a producir, por lo que las rebabas mayores y demás detalles indeseables deben dejarse en la banda. En el punzonado, el trozo recortado es el desperdicio, mientras que el resto de la banda constituye la pieza a producir. Ambas operaciones suelen realizarse en prensas mecánicas de varios tipos.

16.4 Liste las diversas operaciones realizadas por el corte con matriz. ¿Qué tipos de aplicaciones tienen estos procesos en manufactura?    

Perforado: es el punzonado de varios orificios en una hoja. Seccionado: con él se cizalla la hoja en dos o más piezas. Muescado: consiste en el retiro de piezas (o diferentes formas) de las orillas. Pestañado o lanceteado: con él se deja una ceja sin retirar material.

16.5 Describa la diferencia entre dados o matrices compuestas, progresivas y de transferencia. Matrices compuestas: mediante esta matriz se pueden realizar varias operaciones en la misma hoja con un solo recorrido de una estación. Estas operaciones combinadas se limitan a formas simples ya que el proceso es algo lento, el costo de producción de estas matrices se eleva con rapidez en comparación con las que son utilizadas para operaciones individuales de cizallamiento. Matrices progresivas: Mediante estas matrices se pueden elaborar partes que requieren múltiples operaciones con grandes capacidades de producción. Mediante esta, la hoja metálica se alimenta como cinta en rollo y se realiza una operación diferente en la misma estación de la maquina con cada recorrido de una serie de punzones. Matrices de transferencia: Con esta configuración la hoja metálica se pasa por diferentes operaciones en distintas estaciones de la máquina, las cuales se arreglan a lo largo de una línea recta o trayectoria circular. Al final de la operación, la parte se transfiere a la siguiente estación para operaciones posteriores. 16.6 Describa las características de las hojas metálicas que son importantes en las operaciones de formado de láminas. Explique por qué son importantes. Anisotropía: Determina la capacidad de la hoja (lámina) metálica para estirarse sin formar cuellos y sin romperse; son deseables un exponente de endurecimiento por deformación (n) y un exponente de sensibilidad a la velocidad de deformación (m) elevados. Elongación de punto de fluencia: Las depresiones parecidas a flamas (también llamadas bandas de Lüder o deformaciones por estirado) que comúnmente se observan en la superficie de la hoja, se pueden eliminar mediante laminado de revenido, pero debe darse forma a la hoja dentro de cierto tiempo después del laminado. Anisotropía planar: Exhibe comportamiento diferente en diferentes direcciones planares; ocurre en las hojas laminadas en frío debido a la orientación preferida o la fibración mecánica; causa ondulación en el embutido profundo; se puede reducir o eliminar mediante recocido, pero con una resistencia menor. Tamaño de grano: Determina la rugosidad de la superficie en las hojas metálicas estiradas, cuanto más grueso es el grano, más rugosa será la apariencia (cáscara de naranja), también afecta la resistencia del material.

Esfuerzos residuales: Originados comúnmente por la deformación no uniforme durante el formado, provoca una distorsión parcial cuando se corta, puede producir el agrietamiento por esfuerzo-corrosión, se reducen o eliminan mediante el relevado de esfuerzos. Arrugado: Causado por los esfuerzos de compresión en el plano de la hoja, puede ser objetable, dependiendo de su extensión, puede ser útil para impartir rigidez a las partes al incrementar su módulo de sección, se puede controlar mediante un diseño apropiado del herramental y de la matriz. Calidad de las orillas cizalladas: Depende del proceso utilizado; las orillas pueden ser rugosas, no a escuadra, y contener grietas esfuerzos residuales y una capa endurecida por trabajo, que son todos dañinos para la formalidad de la hoja; la calidad de las orillas se puede mejorar mediante troquelado fino, reduciendo la holgura, rasurando y con mejoras en el diseño del herramental y de la matriz y con lubricación Condición superficial de la hoja: Depende de la práctica de laminado de la hoja; es importante en el formado de las hojas y puede causar desgarramiento y una calidad superficial deficiente. 16.7 Describa las características de los diagramas de límites de formado (FLD). Los diagramas de límites de formado son muy útiles para operaciones de estampado general, ya que establecen relaciones cuantitativas entre las deformaciones mayor y menor que limitan el formado con seguridad. Para operaciones de embutido profundo, el parámetro importante es la anisotropía normal o plástica de la hoja (la relación de la deformación del ancho a la deformación de espesor en una prueba de tensión). Se construye marcando primero la hoja plana con un patrón de rejilla de, mediante técnicas electroquímicas o de fotograbado. Después se estira la lámina en bruto sobre un punzón y se observa y mide la deformación de los círculos en las regiones donde ocurrió la falla (formación de cuellos y rasgado). Aunque suelen tener un diámetro de 2.5 mm a 5 mm (0.1 a 0.2 pulgada), los círculos deben hacerse tan pequeños como sea práctico para mejorar la precisión de la medición 16.8 Liste las propiedades de los materiales que influyen en la recuperación elástica. Explique por qué y cómo lo hacen. Este proceso implica la colocación de una parte tubular, cónica o curvilínea dentro de una matriz hembra dividida, expandiéndola después, por lo común con un inserto de poliuretano. Luego se retrae el punzón, se regresa el inserto a su forma original (por medio de recuperación elástica total) y se retira la parte formada abriendo la matriz dividida. 16.9 Dé una aplicación específica para cada una de las operaciones comunes de doblado descritas en este capítulo. En el doblado en V: la lámina de metal se dobla entre un punzón y un dado en forma de V, los ángulos van desde los muy obtusos hasta los muy agudos. El doblado en V se usa generalmente para operaciones de baja producción y se realizan frecuentemente en una prensa de cortina, los correspondientes dados en V son relativamente simples y de bajo costo. Se puede aplicar en láminas cuya geometría es más compleja que la de un doblado de bordes

El doblado de bordes involucra una carga voladiza sobre la lámina de metal. Se usa una placa de presión, que aplica una fuerza de sujeción Fh para sujetar la lámina contra el dado, mientras el punzón fuerza la parte volada para doblarla sobre el borde del dado. El doblado se limita a ángulos de 90º o menores. Se pueden diseñar dados deslizantes más complicados para ángulos mayores de 90º. Debido a la presión del sujetador, los dados deslizantes son más complicados y más costosos que los dados en V y se usan generalmente para trabajos de alta producción. 16.10 ¿Por qué se pandean los tubos cuando se doblan? ¿Cuál es el efecto de la relación espesor-diámetro del tubo? En ingeniería estructural el fenómeno aparece principalmente en pilares y columnas, y se traduce en la aparición de una flexión adicional en el pilar cuando se halla sometido a la acción de esfuerzos axiales de cierta importancia. El doblado y conformado de tubos y otras secciones huecas requiere herramental especial debido a la tendencia al pandeo. A partir de cierto valor de la carga axial de compresión, denominada carga crítica de pandeo; de acuerdo a la carga que se aplique al momento del doblado de tubos, pilares o columnas se podrá saber si este tubo a doblar necesita un relleno para evitar la ruptura. 16.11 Defina la anisotropía normal y explique por qué es importante para determinar la capacidad de embutido profundo de un material. Es Un factor que influye en el formado de hojas metálicas es la anisotropía (direccionalidad) de las mismas. Cabe recordar que la anisotropía se adquiere durante el proceso termomecánico de la lámina y que hay dos tipos de ella: la anisotropía cristalográfica (orientación preferencial de los granos) y la fibración mecánica (alineación de las impurezas, inclusiones y huecos a través del espesor de la hoja). 16.12 Describa la ondulación y por qué ocurre. La ondulación son las formaciones de las orillas de las copas de forma ondulada o de orejas Los bordes ondulados son objetables en las copas porque tienen que recortarse, ya que no cumplen algún Propósito útil e interfieren en el procesamiento posterior de la copa, lo que produce desechos. La anisotropía planar de la hoja causa el borde ondulado, y el número de ondulaciones producidas u orejas puede ser dos, cuatro u ocho, dependiendo de la historia de procesamiento y la microestructura de la hoja. Si ésta es más fuerte en la dirección de laminación que en la dirección transversal y la resistencia varía de manera uniforme con respecto a la orientación, entonces se formarán dos ondulaciones. Si la hoja tiene resistencia elevada en diferentes orientaciones, entonces se formarán más ondulaciones.

16.13 ¿Cuáles son las ventajas del formado con hule? ¿Con qué procesos compite? bajo costo de herramientas, flexibilidad y facilidad de operación, bajo desgaste de dados, prevención de daños a la lámina, posibilidad de producir formas complicadas.

16.14 ¿Cuál es la diferencia entre el embutido profundo y el re embutido? El embutido profundo se fabrica mediante un proceso en el que un punzón impulsa una lámina metálica bruta dentro de la cavidad de una matriz. En el proceso básico de embutido profundo, se coloca una pieza en bruto de hoja metálica redonda sobre la abertura de una matriz circular y se mantiene en su lugar con una placa de sujeción. El punzón baja y empuja la lámina dentro de la cavidad de la matriz, formando una copa y la variable más importante para realizar u embutido profundo es las propiedades de la hoja metálica y la relación del diámetro de la pieza en bruto con la del punzón.

16.15 ¿Cuáles son las diferencias y similitudes entre el rechazado convencional y el cortante? CORTE CONEBCIONAL  El rechazado convencional es  Se puede utilizar un solo rodillo de particularmente adecuado para formado, pero son preferibles dos formas cónicas y curvilíneas, que de para equilibrar las fuerzas que otra manera sería difícil o actúan sobre el mandril. antieconómico producir.  Las partes características producidas  Aunque la mayoría de las son cubiertas para motores de operaciones de rechazado se cohetes y conos de nariz para realizan a temperatura ambiente, las misiles. partes gruesas y los metales con  produce formas cónicas asimétricas altas resistencias o baja ductilidad o curvilíneas reduciendo el espesor exigen rechazado a temperaturas de la hoja y manteniendo su elevadas. diámetro máximo (de la pieza en  Los diámetros de la parte pueden bruto. llegar hasta 6 m

16.16 ¿En qué es fundamentalmente distinto el formado con rodillos del laminado? El proceso es flexible y se utiliza ampliamente con el propósito de doblar placas para aplicaciones como calderas, recipientes cilíndricos a presión y diversos miembros estructurales curvos. El diseño y la secuencia de los rodillos (que por lo común se accionan por medios mecánicos) requieren gran experiencia. Además, deben considerarse las tolerancias dimensionales y la recuperación o restitución elástica, así como el desgarramiento y pandeo de la cinta 16.17 ¿Qué es el anidado? El término Anidado en manufactura, está referido al proceso de corte por maquinado de varias piezas en una lámina, donde estas están distribuidas y/o configuradas de una manera óptima con un gran ahorro de espacio en una sola mesa de trabajo 16.18 ¿Qué es el microformado? ¿Cuál es su importancia en la manufactura moderna? El microformado es uno de los procesos especializados que existe para formados. Es un proceso que se utiliza para la formación de partes y componentes metálicos muy pequeños. Entre los componentes que suelen fabricarse mediante microformado están los pequeños ejes para micromotores, resortes, tornillos y una variedad de partes cabeceadas en frío, extruidas, dobladas, repujadas, acuñadas, punzonadas o procesadas por embutido profundo. Las dimensiones comunes son sub milimétricas y su peso normal se mide en miligramos. 16.19 ¿Cuáles son las ventajas del formado superplástico? • Se pueden dar formas complejas a partir de una sola pieza, con detalles finos, tolerancias cerradas y eliminación de operaciones secundarias. • Se desarrollan pocos, o ninguno, esfuerzos residuales en las partes formadas. • Debido a la baja resistencia del material a las temperaturas de formado, los herramentales se pueden fabricar con materiales que tengan una resistencia menor que la de los materiales en otros procesos de trabajo de los metales, de ahí que los costos de herramental sean menores. • El material no debe ser superplástico a las temperaturas de servicio, ya que en caso contrario la parte sufrirá cambios de forma. • Debido a la alta sensibilidad a la velocidad de deformación de los materiales superplásticos, deben formarse a velocidades de deformación muy bajas, comúnmente entre 104 y 102/s. Los tiempos de formado varían desde unos cuantos segundos hasta varias horas, por lo que los tiempos de ciclo son mucho más largos que los de los procesos convencionales de formado. En consecuencia, el formado superplástico es un proceso de formado por lotes

16.20 Describa las diferencias que ha observado entre productos fabricados con hojas metálicas y los elaborados mediante fundición y forja. Las ventas entre los productos fabricados con hojas metálicas y las que son forjados o fundido es la diferencia en la sección transversal o el espesor Las piezas suelen tener gran superficie una relación de área espesor y son menos rígida, por lo tanto, más fácil de deformar. Las hojas metálicas rara vez son para usos estructurales. Las piezas generalmente tienen una superficie más lisa que las piezas forjadas o fundidas a menos que se haya realizado una operación de acabado. Las piezas estructurales forjadas y fundidas pueden someterse a varias combinaciones de cargas. 16.21 Describa el proceso de corte que tiene lugar cuando un par de tijeras corta una hoja de aluminio. En este proceso de corte producen fuerzas perpendiculares a la pieza, haciendo que las partículas del material tiendan a resbalar o desplazarse las otras.

16.22 Identifique las variables del material y del proceso que influyen en la fuerza de punzonado en el cizallado y explique cómo afecta cada una de ellas a esta fuerza. Una de las variables que puede afectar en el proceso del cizallado es la holgura que al aumentar se disminuye la fuerza del punzonado y por ende también disminuye el desgaste de los punzones y matrices. Otra variable que influyen en la fuerza del punzonado es la forma del punzón y de la matriz.

En la imagen podemos observar que las superficies del punzón y de la matriz son planas. Debido a que se cizalla al mismo tiempo todo el espesor, la fuerza de punzonado aumenta con rapidez durante el cizallamiento 16.23 Explique por qué la recuperación elástica en el doblado depende del esfuerzo de fluencia, el módulo elástico, el espesor de la hoja y el radio de doblado. La deformación plástica es inevitablemente seguida por la recuperación elástica. Para un módulo elástico determinado, un mayor rendimiento de los resultados de estrés en una mayor recuperación elástica, porque el modulo elástico n es mayor. Unos altos módulos de elasticidad con una tensión de fluencia ven resultará en la cepa menos elástica, por lo tanto menos recuperación elástica. Cuando aumentando el radio aumenta la recuperación elástica y el aumento del espesor de la lámina se reduce la recuperación elástica. La restitución o recuperación se puede calcular en términos de los radios Ri y Rf

16.24 ¿Cuál es la importancia del tamaño de los círculos en los patrones de rejilla mostrados en la figura 16,15? ¿Cuál es la importancia del espesor de las líneas? Los círculos deben hacerse tan pequeños como sea práctico para mejorar la precisión de la medición. Los ejes mayor y menor de los círculos se utilizan para determinar las coordenadas en el diagrama de límites de formado 16.25 Explique por qué las pruebas de formado de depresiones (copas) pueden no predecir bien la formabilidad de las hojas metálicas en procesos de formado real. La dificultad de las pruebas de ventosas es que las deformaciones son asimétricas, es decir, son lo mismo en todas las direcciones. Las operaciones de conformado de chapa, por otro lado, rara vez tienen lugar en un estado asimétrica de tensión. Sin embargo, las pruebas de ventosas son fáciles de realizar en la tienda piso y dará alguna indicación aproximada de formabilidad. 16.26 Se indicó que cuanto más gruesa sea la hoja metálica, más altas se volverán las curvas en la figura 16.14b. ¿Por qué cree que ocurre este efecto? Cuanta más gruesa sea la hoja, más elevada será la curva de formabilidad y, por ende, más formable. Las curvas representan los límites entre las zonas de falla y las zonas seguras para cada tipo de metal, por lo tanto, cuanto más elevada sea la curva, mejor será la formabilidad de un metal en particular.

16.27 Identifique los factores que influyen en la fuerza de embutido profundo (F) en la figura 16.32b y explique por qué lo hacen. El diámetro del blanco afecta la fuerza porque el mayor el diámetro, mayor es la circunferencia, y por lo tanto, cuanto mayor sea el volumen de material para ser deformado La holgura, c, entre el punzón y el dado afecta directamente a la fuerza porque a distancias menores, el planchado comienza a tener lugar, aumentando así la fuerza. la resistencia a la fluencia y el exponente de endurecimiento por deformación, n, de la pieza de trabajo afecta a la fuerza, porque a medida que estos parámetros aumentan, se requerirán fuerzas más altas para causar deformación. 16.28 ¿Por qué las perlas de la figura 16.36b se colocan en esas ubicaciones particulares?