Métodos de Conformado Mecánico

Métodos de Conformado Mecánico

• Procesos de fundición

• Procesos con arranque de viruta

• Procesos de conformado mecánico

• Procesos a partir de polvos

• Procesos de conformado de polímeros y cerámicos

Procesos primarios

• Procesos para modificar las propiedades de los materiales

• Procesos para unir partes

• Procesos de acabado de superficies

Procesos secundarios

Métodos de Conformado Mecánico

Conocer y analizar los principales métodos de

manufactura mediante deformación plástica.

• Tamaño de lote

• Materia prima

• Diseño del proceso

• Fabricación, ajuste y prueba del herramental

• Etapas intermedias

• Producto final

1. Definición de etapas

2. Diseño de

herramentales

• Producción

Métodos de Conformado Mecánico

• Restricciones

• Tamaño del lote

• Fecha de entrega

• Facilidades

Procedimiento convencional

Costo/No piezas

Personal más experimentado en el proceso,

equipo a disposición, fabricación

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• Experiencia

• Dibujo • Fabricación • Producción

Forma real convencional

No existeModelar

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• Definición de etapas intermedias

• Sistemas expertos

• Diseño

• Formado

Final

• Simulación• Diseño Solución numérica

•Análisis de la carga necesaria def. plástica•Análisis de flujo•Análisis de transferencia de calor•Análisis de microestructura

(fricción)

Métodos de Conformado Mecánico

Deformación:Cambio de tamaño (dimensiones) y/o forma (geometría)

Deformación

Elástica -deformación recuperable-Muy pequeña (Infinitesimal 10-2[m]) -Metales, cerámicos, polímeros-Excepto elastómeros (Hules)

Plástica -deformación permanente-Mayor magnitud al rango elástico (»1% de deformación)

Métodos de Conformado Mecánico

Extensometría

• Se encarga de medir las deformaciones generadas en un cuerpo

Dependiendo de las características de los instrumentos empleados, (sean de contacto

o sin contacto) se puede clasificar como:

• Extensometría Mecánica

• Extensometría Óptica (Videoextensometría a través

de láser y/o cámaras)

Métodos de Conformado Mecánico

• Extensometría Eléctrica

Aleaciones Cobre(55)-Níquel(45) (Constantán)

Aleaciones Níquel(80)-Cromo(20) (Nicrom o inconel)

Métodos de Conformado Mecánico

Esfuerzo:Concepto que indica la respuesta al interior del material al que se sometido a diversas solicitaciones.

Estos no se aplican a un elemento, lo que se puede aplicar son fuerzas o cargas.

No se pueden medir, se evalúan al conocer la magnitud de la solicitación así como las características geométricas del elemento sobre el que se aplica estas.

Métodos de Conformado Mecánico

Esfuerzo

Métodos de Conformado Mecánico

Problemas en ingeniería

3D 2D

Métodos de Conformado Mecánico

11 12 13

21 22 23

31 32 33

o

xx xy xz

ij yx yy yz

zx zy zz

i – dirección

j - plano

Métodos de Conformado Mecánico

i – dirección

j - plano

11 12 13

21 22 23

31 32 33

o

xx xy xz

ij yx yy yz

zx zy zz

Métodos de Conformado Mecánico

1

Elástica (infinitesimal)

C C

Plástica (finita)

, n mk

Métodos de Conformado Mecánico

11 22 33

11 22 33 12 13

21 22 11 33 23

31 32 33 11 22

Considerando el desviador de esfuerzos

3

esfuerzo hidrostático (igual magnitud en todas direcciones)

12

3

12

3

12

3

ij

ij H ij ij

H

H

ij

S

S

S

11 12 13

21 22 23

31 32 33

ij

S S S

S S S S

S S S

Métodos de Conformado Mecánico

Esfuerzos(Ejercicio: Criterios de fluencia)

1 11 22 33

2 2 2

2 11 22 22 33 33 11 12 23 31

3 11 22 33 12 23 31

Los invariantes asociados a éste quedan

0

magnitud relaionada con la

energía dedeformación (elástica) para el cambio de forma.

2

J S S S

J S S S S S S S S S

J S S S S S S

2 2 2

11 23 22 31 33 12

3 2

1 2 3

3

2 3

3

2 3

2 2 2

2 12 23 31 11 22 22 33 33 11

La ecuación característica queda

0

0

ó 0

S S S S S S

S J S J S J

S J S J

S J S J

J S S S S S S S S S

Esfuerzos(Ejercicio: Criterios de fluencia)

2

2

2

2

2

2

Criterio de von Mises-Hencky

Asume que la falla o fluencia del material ocurre cuando el segundo invariante

asociado al desviador de esfuerzos alcanza un valor crítico (cortante

crítico)

0

J k

J k

J k

2

2

1 1

2 2

3 3

deformación elástica

fluencia

estableciendo en función de esfuerzos principales

0 0 0 0

0 0 0 0

0 0 0 0

ijp ijp

J k

S

y S S

S

Esfuerzos(Ejercicio: Criterios de fluencia)

1 2 3

2 1 3

3 1 2

2 2 2

2 12 23 31 11 22 22 33 33 11 1 2 2 3 3 1

1 2 3 2 1 3 2 1 3 3 1 2

2

3 1 2 1 2 3

2

2 1

12 0 0

3

10 2 0

3

10 0 2

3

2 2 2 21

9 2 2

12

6

ijpS

J S S S S S S S S S S S S S S S

J

J

2 2

2 3 1 2 2 3 3 1

2 2 2

2 1 2 3 1 2 2 3 3 1

12

6J

Esfuerzos(Ejercicio: Criterios de fluencia)

2 2 2

2 1 2 3 1 2 2 3 3 1

2 2 2

2 1 2 2 3 3 1

1

2 1 0 2 3

3

0

2 2

2 0

12

6

1

6

de una condición uniaxial de carga (ensayo de tracción)

0 0

0 0 ; , 0

0 0

esfuerzo de fluencia

10

6

ijp

J

J

J

2 2

1 0

2 2

0

2 2 2 2

0 1 2 2 3 3 1

1

3

1

3

1 1

3 6

k

Esfuerzos(Ejercicio: Criterios de fluencia)

2 2 2 2

0 1 2 2 3 3 1

12 2 2 2

0 1 2 2 3 3 1

12 2 2 2

M 1 2 2 3 3 1

1 1

3 6

1

2

1ó

2V eficaz

Esfuerzos(Ejercicio: Criterios de fluencia)

Un elemento mecánico fabricado en una aleación de aluminio 6061, se

encuentra bajo la acción de diversas solicitaciones, las cuales provocan

en el mismo el siguiente estado de esfuerzos:

Determine si el elemento falla bajo las solicitaciones antes descritas, es

decir si se presentara una deformación permanente, considerando que el

esfuerzo de fluencia homogéneo (obtenido mediante un ensayo de

tracción) para esta aleación de aluminio es de 150 MPa.

11 12 22

13 23 33

50MPa ; 35MPa ; 80MPa

22MPa ; 43MPa ; 115MPa