Deformacion Plastica 1 - Embutido PDF

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Clase de deformación Plastica, Embutido-UNI...

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Procesos de Manufactura MC 216 Recordatorios: • Utilizar su nombre completo (nombres y apellidos) para su usuario webex. • Marcar su asistencia en intranet (ya se encuentra habilitado). • Mantener sus micrófonos apagados, salvo cuando se les haga alguna pregunta. Gracias

PROCESO DE EMBUTIDO MC 216 Anita Peraldo Ramos 2020 - I

Es un proceso de conformado, a partir de una plancha de dos dimensiones LxW , para obtener un cuerpo en tres dimensiones LxWxH 1.2.-

Embutido profundo; sin variación sensible del espesor inicial. Estirado de una pieza previamente embutida, con disminución Sensible del espesor.

Paràmetros básicos: D= d= r= e= d 1= d 2= F= n= m= s0= sf= σmax= V0= Vf =

diámetro de la plancha a deformar diámetro del punzòn que produce la deormaciòn relación de embutido = D/d espesor de la plancha diámetro medio del recipiente diàmetro final medio del recipiente fuerza màxima de embuticiòn número de embuticiones relación entre la altura y el diámetro del punzòn superficie de la pieza antes de la deformación superficie de la pieza al final de la deformación tensión máxima que soporta el material en la deformación volumen inicial de la pieza volumen final de la pieza

Una plancha o lámina de material se sujeta por medio del sujeta-chapas entre una placa de presión y la cara superior de un dado, y luego un punzón empuja el material por el dado, alargándolo y deformándolo, para obtener la pieza deseada. La fuerza sobre la placa de presión debe ser tal que permita al material deslizarse en el dado, pero al mismo tiempo debe ser lo suficientemente fuerte para evitar que la lámina se arrugue conforme se avanza el embutido. El punzón no solo tiene que estirar y deformar el metal, sino también debe vencer la fricción creada por esta placa de presión. Considerando la resistencia al corte del material por embutir, es a veces necesario realizar operaciones sucesivas de embutido, para obtener una pieza compleja, sin romperla.

La fuerza del punzòn en el embutido se limita a la carga de tensión máxima que puede soportar la pared de la copa y esto pone un lìmite a la profundidad de pestaña que se puede embutir. El valor máximo de la relación de embutido D/d depende de la relación del grosor e/D.

Si se supone que no habrá cambio en el espesor del metal a lo largo del embutido, entonces se tendrá:

D disco

d e copa embutida

H

π . D2 = π . d2 + π . d . h 4 4 D = √ (d2 + 4 . d . h)

Por referencia de resultado de investigaciones D/d = 2 representa la relación máxima de embutido, que es probable alcanzar en buenas condiciones. Las copas tienden a fallar por rotura cuando D/d > 2 Cuanto menos sea la relación entre el esfuerzo de cedencia y la resistencia a la tensión de la rotura, será mejor para embutir. Un endurecimiento por deformación en frìo demasiado rápido, suele ser malo para embutir.

Según estudios de investigación, la máxima relación de embutido se obtiene de observar las siguientes reglas: 1.Radio del dado de embutido = 10 . e 2.La fuerza de presión del pedestal debe ser mayor a la tercera parte de la fuerza del punzón

La carga de embutido aumenta en una relación lineal con respecto a la relación de embutido. Cuando D/d = 2

F punzon = σ tensión . π . d . e

Para otras relaciones de embutido: F punzon = σ tensión . π . d . e ( D - 1 ) d F punzon = σ tensión . π . e ( D - d )

Cuando F se necesita como medio para seleccionar la capacidad de la prensa, se puede introducir un grado de seguridad del 30%. F punzon = 1.3 . σ tensión . π . e ( D - d )

Proceso de trefilado MC 216 Anita Peraldo Ramos 2020 - I

Es un proceso de conformado que consiste en la reducción de la sección de un alambre o varilla, haciéndolo pasar a través de un orificio cònico de una herramienta llamada hilera o dado Se fabrican alambres hasta de 0.025 mm de diámetro, haciendo pasar el alambre por diferentes y sucesivas hileras, y con recocidos de por medio. La disminución de sección en cada paso es del orden de 20 à 25% con lo que aumenta la resistencia entre 10 à 15 kg/mm2 Las ventajas que aporta el trefilado es la precisión dimensional, la buena calidad superficial, aumento de la resistencia y dureza, y la producción de secciones muy finas. La desventaja es el riesgo de perder la flexión. Etapas del proceso: 1.Decapado; que consiste en preparar y limpiar el material, mediante ataques químicos y se culmina con agua a presión. 2.Trefilado; que consiste ne pasar el alabre por las hileras, usando como lubricante la parafina y el grafito en solución coloidal. 3.Acabado; una vez que ha salido el material, se le somete a operaciones de enderezamiento, eliminación de tensiones y a veces hasta tratamientos térmicos. En una operación de estirado un factor a tomar en cuenta es la reducción del área: R = A0 - Af A0

A = área de la sección (mm2 )

En el estirado, otro factor es el draft, que es la diferencia entre el diámetro inicial D0 y el diámetro final Df de trabajo. D = D0 - Df ε = ln ( A0 ) = ln ( 1 ) Af 1-r El esfuerzo que resulta de esta deformación será: σ = ỹf . ε = ỹf . ln ( A0 ) Af

siendo ỹf = esfuerzo de fluencia promedio

El esfuerzo de estirado sugerido por Schey, será: σd = ỹf . ( 1 + μ ) . Ф . ln ( A0 ) (lb/pul2 ) tg α Af μ= α= Ф= D= L=

coeficiente de fricciòn dado – pieza angulo del dado (1/2 angulo) 0.88 + 0.12 D L diámetro promedio D = D0 + Df 2 longitud de contacto Lc =

D0 - Df 2 sen α

La fuerza de estirado será: F= Af . σd = Af . ỹf . ( 1 + μ ) . Ф . ln ( A0 ) lb tg α Af F= σm . ( 1 + μ ) . Ф . ε . A tg α σm = k . εn 1+n k= n= A=

coeficiente de Resistencia del material índice de endurecimiento del material Af

Factor de corrección del efecto del trabajo redundante Фw según Green: Фw = 0.88 + 0.78 ( D0 + Df ) . ( 1 + cosα ) D0 - Df 2 senα

Proceso de Laminado MC 216 Anita Peraldo Ramos 2020 - I

Proceso que se caracteriza por la fluencia del metal de modo continuo y en una dirección preferente, con lo que se consigue una reducción del espesor de trabajo. 1.El laminado en caliente se define como la deformación de los materiales a una temperatura superior a la de recristalizaciòn. Cuando el metal se trabaja en caliente, las fuerzas para la deformación serán menores, puede haber mayor deformación sin fractura y se obtiene a partir de lingotes que se hacen pasar por rodillos y con una separación entre ellos que debe reducirse progresivamente. El efecto de la laminación es producir una refinación de la estructura granular para eliminar la porosidad. 2.El laminado en frìo de realiza después del descamado o limpieza de la superficie y se necesitan mayores fuerzas para la deformación y por ello la resistencia y la dureza del material aumentan El proceso se realiza con rodillos que ejercen fuerzas de compresión sobre el metal.

Deformaciòn en la zona plàstica: ε = ln e0 = espesor inicial ef espesor final

Esfuerzo a la fluencia promedio del material: ỹ = K . εn 1+n K: n: ε: d:

coeficiente de resistencia (MPa) exponente de endurecimiento deformación relativa del material reducción de espesor: d = e1 - e2 e 1 - e2 = μ . R 2 d= μ.

R2

Es necesario conocer la longitud de contacto entre los rodillos y el material a laminar para poder determinar en cada instante del proceso, la superficie que se deforma. Para calculos se asume que Ls = Lcontacto

e1

e2

Lcontacto Lx Ly R α

e1 - e2 = w 2 2 sen α = Lx R

R – w = Ly Lx = R sen α

α = arc cos Ly R

Paràmetros: N= VR= Vf = Qe = Qs = w= S=

velocidad de giro del rodillo velocidad lineal tangencial en cada rodillo velocidad de salida del material caudal de entrada a los rodillos caudal de salida de los rodillos ancho de la pieza sección del material entre los rodillos = L . w

Si asumimos un volumen constante

e1 . L 1 . w 1 = e2 . L 2 . w2

Caudal Q = V . S La tensiòn σ que produce la deformación ε en la región plàstica, será: σ = K . εn La fuerza del laminado será: F = ỹ . L . w La potencia requerida para cada rodillo será: P = 2π . N .

Proceso de Doblado MC 216 Anita Peraldo Ramos 2020 - I

Doblado o plegado, es un proceso de conformaciòn del metal alrededor de un eje recto. Las fibras exteriores del metal se alargan, lasinferiores se comprimen y las de la zona media o neutra cambian de forma, pero no de longitud. Este proceso se aplica a planchas, tubos y barras.

Paràmetros:

h= b= r= Fd= L=

espesor de la plancha ancho de la plancha radio de curvatura fuerza de doblado distancia entre apoyos

En el plegado de la plancha se obtienen deformaciones permanentes que obligan al material a superar su lìmite elástico. Es el doblado de la plancha por la Prensa tal que forma un àngulo diedro de arista màs o menos redonda.

Plegadora

Es un tipo de Prensa, cuyas operaciones se caracterizan porque la matriz es rectilínea y de gran longitud. Està formada por una bancada en la que està dispuesta la mesa y un bastidor con dos guias verticales. Tendrà una matriz de la forma requerida y un macho con una arista redondeada con un cierto radio. Plegado en àngulo

Plegado doble

Ondulaciones

Dobladora de plancha Es un tipo de máquina que permite realizar pliegues en planchas, sujetando las planchas en la mesa dispuesta sobre una bancada, mientras un macho obliga a la plancha a doblarse hasta el ángulo deseado.

Dobladora de tubo o de barra

Es una máquina que tiene una bancada sobre la que se coloca una guía que son dos rodillos de perfil cóncavo, del diámetro requerido sobre el tubo o barra que se doblará.

Radio mínimo de plegado El radio interior del plegado debe ser el mayor posible para evitar fallas por concentración de tensiones. Rmin = h ( 0.0085 σF + 0.5 ) d h= espesor de la plancha d= alargamiento a la rotura (en tanto por uno) σt= resistencia a la tracción (kg/mm2 ) Para que el plegado sea posible, el radio r del plegado debe ser tal que r < rmin y tiene una relación con el ancho de la plancha w. w = 6 à 8 veces h cuando h ≤ 3 w = 8 à 12 veces h cuando h > 3 El radio medio máximo que garantiza la deformación permanente es: rmin = rmax - h 2

rmax = E . h 2 σF

E = mòdulo de elasticidad ΣF = lìmite de fluencia Trazo del material a plegar En una operación de plegado, el material es sometido a una flexión que hace que las fibras exteriores se traccionen y las interiores se compriman, y existe una fibra que no se deforma y es la fibra neutra. Las líneas de plegado no presentan aristas vivas, sino un cierto radio interior r i

La longitud de la pieza a cortar será la suma de las longitudes de la fibra neutra en las zonas dobladas y no dobladas.

Lfibra neutra = α ( ri + h . k ) 2 α = àngulo de doblado (radianes) ri = radio interior de la plancha doblada h = espesor de la plancha k = factor de corrección

ri / h 5.0 3.0 2.0 1.2 0.8 0.5

k 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5

L1 r

e L2

Trazado de la plancha:

L1

π ( r + e/2 ) 2

L2

L = L1 + π ( r + e/2 ) + L2 2

Fuerza y trabajo de plegado Al realizar una operación de plegado, la Prensa desarrolla una fuerza que varìa a lo largo del recorrido del punzòn. Para realizar un plegado debe comprobarse que la Plegadora es capaz de desarrollar la fuerza máxima de plegado y que la matriz y el macho son capaces de soportar dicha fuerza. Fmax = k . σt . L . e2 W e= σt = w= L= K= K=

espesor de la plancha resistencia a la tracción abertura de la matriz longitud de pliegue 1.2 – 1.35 para plegado en àngulo 0.7 – 0.8 para plegado por doblado

Trabajo de plegado:

T = ∫ F . dh

F = fuerza de plegado Dh= diferencial de recorrido del macho de plegado T = x . Fmax . h Fmax = fuerza máxima de plegado x = coeficiente corrector h = recorrido del macho en el que se realiza el trabajo, desde el contacto con la plancha hasta el punto inferior de la carrera del descenso.

Proceso de forja MC 216 Anita Peraldo Ramos 2020 - I

Proceso de conformado donde el material es sometido a grandes presiones, por impacto, aplicadas de forma continua o intermitente. El forjado en frìo es para conseguir mayor endurecimiento del material después de la deformación. El forjado en caliente es para conseguir incrementar la ductilidad del material y la necesidad de reducir la resistencia. Forjado sin rebaba, es cuando el dado cubre en una cavidad toda la forma que se desea obtener de la pieza Forjado en dado abierto significa que la pieza a forjar estarà entre dos dados planos que la comprimen, y manteniendo libre toda la zona que no topa los dados. Paràmetros: A= hf = h 0= ε= P= P=

area de la sección transversal altura final de la pieza altura inicial de la pieza deformación ε= ln ( h0 ) hf potencia Pot = F . Velocidad presión de deformación aplicada p= Yf . ( 1 + μ . b/2 ) h

Yf= lìmite de fluencia del material b= ancho de la pieza recalcada h= altura de la pieza recalcada μ= coeficiente de rozamiento Recalcar significa que la pieza aumenta su ancho y reduce su altura. Yf = k . εn (MPa) K= N=

coeficiente de resistencia coeficiente de endurecimiento del material

F=p.S F=

Pot = F . v

fuerza ejercida por la prensa (MN)

P= S= Pot= V=

presión de deformación o de forja (MPa) area de la base de la pieza por cada recalcado (m2 ) potencia necesaria de la prensa velocidad de desplazamiento...