Embed Size (px)
Citation preview
República Bolivariana de Venezuela
Ministerios de Educación Superior
IUP Santiago Mariño
Extensión – Puerto Ordaz
Esc. 45 – Ing. Industrial
Manejo de materiales – Sección “S”
CONFORMADO DE MATERIALES
PROFESOR: BACHILLERES:
Ing. Alcides Cádiz Kennya Franco
Dresler Zamora
Puerto Ordaz, Enero 2015
INTRODUCCION
En esta oportunidad se desarrollaran ciertos aspectos importantes que deben ser de
conocimiento general para el ingeniero industrial de la actualidad, el cual se enfrentara a
una serie de situaciones donde deberán mostrar destreza y conocimiento para aplicar en
procesos de conformado de materiales. Para el desarrollo de un tema tan complejo como
este definiremos prensas hidráulicas y excéntricas y generalidades como doblado,
embutido, diagrama de esfuerzo y deformación, aplicaciones y herramientas que ayudaran
a determinar y calcular los procesos mencionados anteriormente.
CONFORMADO DE MATERIALES
El conformado de los materiales determina la forma de utilizar las maquinas de la
manera más eficiente y productiva que existe actualmente, algunas piezas metálicas en su
proceso de fabricación se someten a este proceso, como es el caso del acero, por ejemplo.
PRENSAS EXCÉNTRICAS
Son conectables al accionamiento principal de unos dispositivos que, si hace falta,
deben acoplarse sin juego o con poco juego al árbol excéntrico. Las prensas excéntricas son
de marcha rápida con regulación de altura, en las que la excéntrica lleva un casquillo de
excéntrica, en el que está montada la biela. La elevación de la prensa se ajusta por la torsión
del casquillo del casquillo de excéntrica contra la excéntrica. Durante el funcionamiento
normal el casquillo de excéntrica está retenido en la excéntrica. Esto debe efectuarse lo más
posible con una retención solidaria en rotación; el juego de giro no es admisible.
PRENSAS HIDRÁULICAS
Es un mecanismo conformado por vasos comunicantes impulsados por pistones de
diferente área que, mediante pequeñas fuerzas, permite obtener otras mayores. Los
pistones son llamados pistones de agua, ya que son hidráulicos. Estos hacen funcionar
conjuntamente a las prensas hidráulicas por medio de motores.
LAS PRENSAS EXCÉNTRICAS E HIDRÁULICAS COMO MAQUINAS UTILIZADAS EN EL
CONFORMADO DE METALES
Las prensas tienen capacidad para la producción rápida, puesto que el tiempo de
operación es solamente el que necesita para una carrera del ariete, mas el tiempo necesario
para alimentar el material. Por consiguiente se pueden conservar bajos costos de
producción. La maquina utilizada para la mayoría de las operaciones de trabajo en frio y
algunos en caliente, se conoce como prensa. Consiste de un bastidor que sostiene una
bancada y un ariete, una fuente de potencia, y un mecanismo para mover el ariete
linealmente y en ángulos rectos con relación a la bancada. Una prensa debe estar equipada
con matrices y punzones diseñados para ciertas operaciones específicas. La mayoría de
operaciones de formado, punzonado y cizallado, se pueden efectuar en cualquier prensa
normal si se usan matrices y punzones adecuados.
DIAGRAMA DE ESFUERZO-DEFORMACION
La curva usual Esfuerzo - Deformación (llamada también convencional, tecnológica,
de ingeniería o nominal), expresa tanto el esfuerzo como la deformación en términos de las
dimensiones originales de la probeta, un procedimiento muy útil cuando se está interesado
en determinar los datos de resistencia y ductilidad para propósito de diseño en ingeniería.
Para conocer las
propiedades de los materiales, se
efectúan ensayos para medir su
comportamiento en distintas
situaciones. Estos ensayos se
clasifican en destructivos y no
destructivos. Dentro de los
ensayos destructivos, el más
importante es el ensayo de
tracción.
El gráfico del esfuerzo como una función de la deformación. Puede construirse a
partir de los datos obtenidos en cualquier ensayo mecánico en el que se aplica carga a un
material, y las mediciones continuas de esfuerzo y de formación se realizan
simultáneamente. Se construye para ensayos de compresión, tensión y torsión. Todo cuerpo
al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el sentido de aplicación de la fuerza.
En el caso del ensayo de tracción, la fuerza se aplica en dirección del eje de ella y por eso se
denomina axial, la probeta se alargara en dirección de su longitud y se encogerá en el
sentido o plano perpendicular. Aunque el esfuerzo y la deformación ocurren
simultáneamente en el ensayo.
El diagrama esfuerzo-deformación obtenido a partir del ensayo normal a la tensión
de una manera dúctil. El punto P indica el límite de proporcionalidad; E, el límite elástico Y,
la resistencia de fluencia convencional determinada por corrimiento paralelo (offset) según
la deformación seleccionada OA; U; la resistencia última o máxima, y F, el esfuerzo de
fractura o ruptura.
FUERZAS DE CONFORMADO EN LOS DIFERENTES PROCESOS DE CORTE
ALGUNOS PROCESOS DE CONFORMADO:
En este proceso se obtiene la flexión debido a la
aplicación de un momento, en el metal sometido a flexión, existe
gran variación de tensiones en una misma sección transversal. Los
procesos de flexión incluyen al doblado.
Doblado
Es un proceso de conformado mecánico por flexión en el
que el metal es obligado a tomar nuevas formas por movimiento
o flujo plástico sin alterar su espesor de forma que todas las secciones permanezcan
constante. El doblado abarca procesos como son: plegado, rolado, perfilado, embutido etc.
Rolado
Es un proceso de conformado mecánico por flexión,
mediante el cual se deforma una lámina metálica y se le da
forma de superficie desarrollable, considerando como tal, la
que puede extenderse sobre un plano sin sufrir deformación.
Perfilado
Es un proceso de conformado mecánico por flexión que consiste en fabricar perfiles
de longitud considerable por medio de curvado o doblado de
tiras de laminas mecánicas.
DOBLADO
El doblado de metales es la deformación de láminas
alrededor de un determinado ángulo. Los ángulos
pueden ser clasificados como abiertos (si son mayores a
90 grados), cerrados (menores a 90°) o rectos. Durante la
operación, las fibras externas del material están en
tensión, mientras que las interiores están en compresión.
El doblado no produce cambios significativos en el
espesor de la lámina metálica. Existen diferentes formas
de doblado, las más comunes son: doblado entre dos formas y doblado deslizante.
Doblado entre formas:
En este tipo de doblado, la lámina metálica es deformada entre un punzón en forma
de V u otra forma y un dado. Se pueden doblar con este punzón desde ángulos muy obtusos
hasta ángulos muy agudos. Esta operación se utiliza generalmente para operaciones de bajo
volumen de producción.
Doblado Deslizante:
En el doblado deslizante, una placa presiona la lámina metálica a la matriz o dado
mientras el punzón le ejerce una fuerza que la dobla alrededor del borde del dado. Este tipo
de doblado está limitado para ángulos de 90°. Cuando se remueve la fuerza de doblado, la
lámina intenta regenerarse gracias a una propiedad elástica de los metales conocida como
memoria, restitución o recuperación. Esta propiedad no sólo se observa en láminas y placas
planas, sino también en varillas, alambres y barras con cualquier perfil transversal.
Doblado deslizante (1) Antes y (2) Después del doblado.
Donde Fh = Fuerza de sujeción, F = fuerza de doblado aplicada
Cálculo de la fuerza para doblado de láminas:
La fuerza de doblado es función de la resistencia del material, la longitud L de la
lámina, el espesor T de la lámina, y el tamaño W de la abertura del dado. Para un dado en V,
se suele aproximar la fuerza máxima de doblado, FD, con la siguiente
Fd=LT2 S/w
Símbolos para calcular la fuerza de doblado
Sult= Esfuerzo último de tensión del material, 2 Lb/pul O Pa
L = longitud de la lámina, pul ó mm
T = espesor, pul ó mm
W = luz entre apoyos o abertura del dado, pul ó mm
EMBUTIDO
El embutido consiste en colocar la lámina de metal sobre un dado y luego
Presionándolo hacia la cavidad con ayuda de un punzón que tiene la forma en la cual
quedará formada la lámina.
Un ejemplo de embutido es la fabricación de una copa metálica. Para este caso, un blanco
de diámetro Db es embutido en un dado por un
punzón de diámetro Dp. Los radios en las
esquinas del dado y el punzón están dados por
RpyRd. El punzón ejerce una fuerza F hacia abajo
para lograr la deformación del metal; además,
una fuerza Fh es aplicada hacia abajo por la
placa sujetadora, que estabilizará el flujo de la lámina para que éste sea parejo. El punzón
baja hasta que la lámina ha quedado introducida en la luz entre punzón y matriz, y el
resultado es una pieza fabricada en forma de cilindro de diámetro Dp.
PROCESO DE EMBUTICIÓN
Se denomina Embutición al proceso de conformado en frío de los metales, por el
que se transforma un disco o piezas recortada, según el material, en piezas huecas, e incluso
partiendo de piezas previamente embutidas, estirarlas a una sección menor con mayor
altura. La embutición es un buen proceso para la fabricación en chapa fina de piezas con
superficies complejas y altas exigencias dimensionales, sustituyendo con éxito a piezas
tradicionalmente fabricadas por fundición y mecanizado.
CÁLCULO DE NÚMERO DE PASES DE EMBUTICIÓN.
Determinación Del Diámetro Del Elemento A Embutir
La determinación de las dimensiones de la chapa de la que ha de salir el objeto
embutido se basa en la igualdad de los volúmenes de material del trozo de chapa inicial y el
de la pieza embutida. La importancia de la determinación del desarrollo se basa en tres
necesidades
1. Economía del material
2. Facilidad de embutición
3. Reducción del número de útiles.
Los cálculos que se describen en los numerales siguientes son aplicables a cuerpos
huecos que tengan forma geométrica regular y con sección circular. Para cuerpos irregulares
no siempre se puede realizar un cálculo exacto. Haciendo la aproximación de que el espesor
no varía durante la embutición, será suficiente con encontrar la igualdad entre la superficie
de la embutición y la de corte
Determinación Del Número De Embutición
La determinación del número de operaciones, junto a la del diámetro del disco
inicial son dos de las cuestiones más importantes de los procesos de embutición. La
necesidad de realizar el embutido en dos o más pasadas viene determinada por la
imposibilidad de que el material pueda resistir la elevada tensión radial a que se le somete
durante el proceso de embutición debido a la relación existente entre el diámetro inicial del
disco y el diámetro del recipiente a embutir.
Las piezas embutidas de gran profundidad, o de forma complicada no pueden
ser obtenidas en una sola operación. Estas deben ser deformadas en varias etapas y en
matrices diferentes, acercandose progresivamente a la forma definitiva.Cuanto mas pekeño
es el diametro del punzon respecto al disco a embutir tanto mayor sera la presion necesaria
para el embutido. Para que esta presion no provoque la rotura de la chapa, esta no debe
superar los limites de resistencia del material. Los factores mas importantes que influencian
la calidad y la dificultad de las embuticiones son:
1. Caracteristicas del material: propiedasdes, tamaño de grano.
2. Espesor del material.
3. Tipo de embuticion: simple doble o triple efecto.
4. Grado de reducciones.
5. Geometria de la embuticion.
Otra forma de calcular la embutición es
utilizando las siguiente tabla.
USO DE TABLAS DE ESFUERZOS EN MATERIALES A CONFORMAR Y OTRAS VARIABLES DE
INTERÉS.
Cualquier material que pueda
ser conformado en frio con un cierto
radio de doblado, tambien puede ser
conformado en una maquina de perfilar.
En la siguiente tabla se muestra un
Ranking de los materiales con mejores
características para ser conformados
mediante una maquina perfiladora en
frio. Donde 100 significa que el material
presenta condiciones excelentes
mientras que un “0” cero significa que
no puede ser usado en este proceso de
conformación.
CONCLUSION
Debido a que los metales deben ser conformados tomando en cuenta la zona de
comportamiento de cada uno, es necesario estudiar el límite de fluencia para que el proceso
de deformación y conformado sea permanente, bueno dependiendo del objetivo que se
persiga. En el conformado de metales se deben tener en cuenta ciertas propiedades, tales
como un bajo límite de fluencia y una alta ductilidad. Estas propiedades son influenciadas
por la temperatura: cuando la temperatura aumenta, el límite de fluencia disminuye
mientras que la ductilidad aumenta.
Existe para esto un amplio grupo de procesos de manufactura en los cuales las
herramientas, usualmente un dado de conformación, ejercen esfuerzos sobre la pieza de
trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometría del dado. En general para el
proceso de conformado deben tener presente dos aspectos la temperatura del trabajo y l
composición del material.
BIBLIOGRAFÍA
http://www.monografias.com/trabajos82/conformado-materiales/conformado-
materiales.shtml#ixzz3P2TqxZ3I
http://raykenhack.blogspot.com/
http://www.monografias.com/trabajos72/diagrama-esfuerzo-deformacion/
diagrama-esfuerzo-deformacion.shtml#ixzz3P2nTkRru
