Práctica Calificada 1 - PC1 - 2020-2 - Ejercicios-TEMA B PDF

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Warning: TT: undefined function: 321TEMA BTECNOLOGÍA DE LOS PROCESOS DE MANUFACTURA (IN179)Práctica Calificada N°Ciclo 2020 -Profesor : F. Quevedo Sección : IS7B Duración : 70 minutosNombres y Apellidos:Parte 2: Problemas de aplicación (70 minutos) En la figura adjunta; se muestra el modelo de una p...

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TEMA B TECNOLOGÍA DE LOS PROCESOS DE MANUFACTURA (IN179) Práctica Calificada N°01 Ciclo 2020-2 Profesor Sección Duración

: F. Quevedo : IS7B : 70 minutos

Nombres y Apellidos:

Parte 2: Problemas de aplicación (70 minutos) 1) En la figura adjunta; se muestra el modelo de una pieza de acero para ser fabricada por fundición en molde de arena. Volumen del modelo 2315766 mm3 y área superficial 163164 mm2 Para este trabajo se recomienda: utilizar mazarota cilíndrica, superior de Hmz = 1,4 Dmz, y la relación del tiempo de solidificación de la mazarota y de la pieza sea 1,5. Se va utilizar dos mazarotas superiores. Para las condiciones dadas, justificando su respuesta con sus cálculos, Determine: a) El diámetro mínimo de la mazarota, utilice el método de módulo de solidificación. (1p) b) La cantidad mínima de material que se necesita fundir para llenar el molde, en kg. Asumir que el volumen del bebedero es el 8 % del volumen del modelo (“pieza”). (1p) c) Con un, bosquejo del molde; muestre la posición y ubicación de la “pieza”, de las mazarotas y del bebedero (1p) d) El rendimiento de la fundición, en % (1p) e) La cantidad de combustible que se necesita para llevar el metal a temperatura de colada (1200 °C), si utiliza GNV (considere la eficiencia en la combustión de 75% y el poder calorífico del GNV 9200 kcal/m3), en m3. (1p)

2) Una pieza cilíndrica se recalca en frío en una prensa hidráulica de forja hasta obtener una altura de 20 mm. La pieza inicial tiene un diámetro de 30 mm y una altura de 30 mm. La fuerza máxima de forjado es de 380 kN, el esfuerzo de fluencia del material recocido es de 250 N/mm2 y el exponente de endurecimiento por deformación es igual a 0,2. El coeficiente de fricción en la interfaz obra-herramienta para el trabajo en frío es 0,1. El factor multiplicador del esfuerzo axial por efecto de la fricción está dado por Kf = 1 + 0,4  (d/h).

1

Para estas condiciones,

a) Calcule el esfuerzo de fluencia final “𝑌𝑓 ”. (4p) b) Calcule el coeficiente de resistencia del material “K”.

(1p)

3) Una planta debe procesar planchas de 50 mm de espesor laminándolas en caliente sin variar su ancho de 1000 mm. Para la operación se empleará una caja de laminación que permite disponer de una potencia útil de 500 kW y capaz de desarrollar una fuerza de laminación máxima de 3000 kN con rodillos de 400 mm de diámetro. El esfuerzo de fluencia del material calentado a la temperatura de laminación es de 60 N/mm2. Considerando condiciones ideales de deformación homogénea y despreciando el efecto de la fricción se pide determinar: a) El mínimo espesor a que puede reducirse la plancha en una sola pasada por la limitación de fuerza; (2p) b) La frecuencia rotacional en rpm que deberá aplicarse a los rodillos en esta reducción para maximizar la producción; (2p)

TABLA 1

Aluminio

2,7

660

1,2

7,0

5,6

Calor específico sólido (cal/g.°C) 0,21

Cobre

8,96

1084

0,8

4,5

7,5

0,092

82

0,86

Acero

7,84

1458

0,9

3,0

7,2

0,11

94

0,09

Material

Densidad a 25°C (g/cm3)

Temperatura Fusión (°C)

Contracción volumétrica (%) Liquida

Solidificación

Sólida

Calor de fusión (cal/g) 105

Calor específico líquido (cal/g.°C) 0,18

1caloría = 1,163 x 10-6 Kw-h; 1kilocaloría=4184 J; temperatura ambiente = 25°C; 1in=1pulg=2,54cm. Principales fórmulas: FUNDICIÓN: 𝑉 𝑇𝑆𝑇 = 𝐶𝑚 ( )2 𝐴

𝑉 𝑇𝑆𝑚𝑧 𝑉 ( )𝑚𝑧 = √ ( ) 𝑇𝑆𝑃 𝐴 𝑃 𝐴

𝑅𝑒𝑔𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝐶ℎ𝑣𝑜𝑟𝑖𝑛𝑜𝑣

𝑀é𝑡𝑜𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖ó𝑛

𝑉 𝐻𝑚𝑧 𝐷𝑚𝑧 𝑟 ( )𝑚𝑧 = 𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒: 𝑟 = 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑧𝑎𝑟𝑜𝑡𝑎 𝐷𝑚𝑧 2+ 4𝑟 𝐴 𝑉 𝐻𝑚𝑧 2+ 4𝑟 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑧𝑎𝑟𝑜𝑡𝑎 𝐷𝑚𝑧 = √𝐾( )𝑚𝑧 ( ) 𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒: 𝑟 = 𝐷𝑚𝑧 𝑟 𝐴 ℎ2 1 𝑑ℎ 𝑉 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑙𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 ; 𝑡2 = ∫ 𝑆. 𝑡1 = 𝑆𝑑 √2 𝑔 𝐻 𝑆𝑑 √2 𝑔 ℎ1 √ℎ 𝐻 = 𝑚{𝐶𝑒𝑠−𝑠 (𝑇𝑓 − 𝑇𝑎 ) + 𝐶𝑓 + 𝐶𝑒𝑠−𝑙 (𝑇𝑐𝑜𝑙 − 𝑇𝑓 )} 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 DEFORMACIÓN PLÁSTICA FORJA: 𝐴𝑜 . ℎ𝑜 = 𝐴𝑓 . ℎ𝑓 ℎ𝑜 𝜀 = ln ( ) ℎ𝑓 𝐹 = 𝑌. 𝐴

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛

𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎

𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑗𝑎𝑑𝑜

2

𝐹𝑟 = 𝐾𝑓 . 𝑌. 𝐴

𝜇 .𝐷 𝐾𝑓 = 1 + 0,4 ℎ LAMINACIÓN: 𝑑 = 𝑡𝑜 − 𝑡𝑓 𝑑 𝑟= 𝑡𝑜

𝐿 = √𝑅(𝑡𝑜 − 𝑡𝑓 ) 𝑣𝑓 − 𝑣𝑟 𝑠𝑓 = 𝑣𝑟 𝑣𝑟 − 𝑣𝑜 𝑠𝑏 = 𝑣𝑟

𝑣𝑜 (𝑡𝑜 . 𝑏𝑜 ) = 𝑣𝑓 (𝑡𝑓 . 𝑏𝑓 )

𝐹 = 𝑝𝐿𝑏

𝑝 = 𝑌𝑚 =

𝑡𝑜 𝜀 = ln ( ) 𝑡𝑓

𝐾 𝜀𝑛 𝑛+1

𝐹𝑟 = 𝐾𝑓 𝑌𝑚 𝐿 𝑏 𝐾𝑓 = 1 +

𝑡𝑜 + 𝑡𝑓 𝜇 𝐿 ; 𝑡𝑚 = 2 𝑡𝑚 2

𝑃𝑖𝑑 = (𝑡𝑜 𝑏 𝑣𝑜 )(𝑌𝑚 𝜀 )

𝑃𝑟𝑒 = 2 𝜋 𝑁 𝐹 𝐿 ∆ℎ𝑚𝑎𝑥 = 𝜇2 𝑅

𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑗𝑎𝑑𝑜

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛

𝑅𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 − 𝑑𝑟𝑎𝑓𝑡 𝑅𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛

𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑎𝑐𝑡𝑜

𝐷𝑒𝑠𝑙𝑖𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑜 𝐷𝑒𝑠𝑙𝑖𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑠𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟

𝐸𝑛𝑠𝑎𝑐ℎ𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙

𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙

𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎

𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎

𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑙

𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑛𝑐ℎ𝑎

San Miguel, 24 de septiembre del 2020

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