0tema 12 Procesos Deformacion 2011
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Tema 12.Tema 12.
Procesos de conformado de Procesos de conformado de
Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
Procesos de conformado de Procesos de conformado de metales por deformación metales por deformación
plástica.plástica.
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Clasificación de los Procesos
•Procesos de deformación volumétricaDeformaciones significativas y cambios de forma
Relación entre área superficial y volumen de trabajo pequeña
Forja
Laminación
Extrusión
Herramienta: Matriz
Herramienta: Punzón + Matriz
Extrusión
Estirado y Trefilado
•Procesos de deformación y corte de láminasRelación entre área superficial y volumen de trabajo alta. Trabajo en frío.
Con separación de material: corte, punzonado
Sin separación de material: doblado, embutido
Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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Clasificación según esfuerzo aplicado y movimiento del materialmaterial
Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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Forja
Proceso de compresión usualmente en caliente, con grandes presiones para realizar piezas acabadas o preformas.
Presión: por impacto (martinete)
forma gradual o continua (prensa)
Efectos de la forja:Efectos de la forja:
- Elimina defectos internos (cavidades, poros…)
- Afina el grano, mejor disposición de las fibras
Puros: Al, Cu, Fe, Ti, Zn
Aleaciones de acero, de aluminio, de magnesio y de cobre
Materiales forjables:
Tolerancias usuales: desde IT 13 hasta IT 16Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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Forja
Forja libre: piezas únicas, grandes, o series pequeñas
Forja con estampa: preforma
En matriz abierta:
RebabaEn matriz cerrada:
Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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Recalcado
Acumulación de material en una zona del producto por compresión axial
Forja
Cabezas de tornillo, pernos, clavijas, esferas...
Ejemplo biela forjada
Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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Forja
Cálculo de las fuerzas de forjado
• Con estampa abierta (sobre pieza sólida cilíndrica)
)3
1(4
2
h
DDKF
µπ +=
K Tensión de fluencia
µ Coeficiente de fricción
D Diámetro de la pieza forjada
h Altura de la pieza forjadah Altura de la pieza forjada
• Con estampa cerrada
SKF fσ= σ Tensión de fluencia del material
S Superficie proyectada de la zona forjada
(incluyendo rebaba)
K Factor multiplicador obtenido experimentalmente
Formas Valores de K
Sencillas sin rebaba 3-5
Sencillas con rebaba 5-8
Complejas con rebaba 8-12
Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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Laminación
Proceso de compresión que reduce el espesor (o modifica la sección transversal) de una pieza mediante un juego de rodillos
Colada continua
o lingotes
• En frío o en caliente, Precisión IT 8 - IT 14
•Materiales laminables: los aceros, aluminio, cobre, magnesio, plomo, estaño, cinc y sus aleaciones
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Laminación
• Laminado plano, para la obtención de chapas, hasta 0.008 mm de espesor (papel Aluminio)
- Gran productividad
Carga de laminación S Tensión media en deformación plana
Tren de laminación
WhhRSASP f )( 0 −==S Tensión media en deformación plana
A Área sobre la que se aplica la carga
R Radio rodillo
Espesor inicial y final
W Ancho de la chapa
fhh ,0
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Laminación
• Laminado de forma, para la obtención de barras de sección cuadrada, redonda… , vigas, raíles y roscas
Etapas en una pieza de Etapas en una pieza de sección en H
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Extrusión
Proceso de compresión, mediante el cual el lingote es forzado a pasar por una matriz para producir un perfil macizo o hueco
- En frío o en caliente
- Lubricación con grafito, vidrio fundido
- Se puede obtener casi cualquier perfil transversal, pieza semiacabada
- Precisión alcanzable: � IT 9 a IT 12, algunos casos IT 6 - IT 8
- Grandes reducciones de sección, aleaciones más duras hasta 20:1, con aluminio se puede llegar a 1:100
- Prensas hidráulicas de extrusión con una fuerza desde 2000 Ton hasta 20.000 Ton
Materiales : Estaño, Zinc, Cobre, Latones, Aluminio y sus aleaciones, Aceros al carbono y aleados
Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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Extrusión
Tipos de extrusión:
• Directa
El material fluye en igual dirección y sentido que el émbolo
• Indirecta/invertida
El material fluye en sentido opuesto al émbolo
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Extrusión
• Mixta
el material fluye simultáneamente en y contra el sentido de movimiento del émbolo, genera rebordes
Clasificación según la velocidad:
- Extrusión por impacto: rápida, tubos con paredes finas
- Extrusión lenta: piezas con protuberancias laterales
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Estirado y Trefilado
A= Bloque de acero
B= Núcleo de metal duro inserto en A
Proceso de tracción, que reduce la sección transversal de una barra/alambre al estirar del material a través de una matriz
Estirado: pequeñas reducciones de sección, mejora calidad superficial
Trefilado: Grandes reducciones de sección, en varias pasadas
B= Núcleo de metal duro inserto en A
C= Sección de entrada con ellubrificante
D= Cono de trefilado donde seproduce la deformación
EF= Cilindro de calibración
F
Materiales: Aceros, latones, cobre, aluminio, manganeso y sus aleaciones.
Piezas típicas: varillas, tubos, alambres, cables, muelles, clavos...Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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Estirado y Trefilado
Tren de trefilado
(Hasta 90% de reducción de sección en pasadas sucesivas,
Matriz/Hilera
Operaciones
-Decapado: limpieza de escamas y óxido, por ataque químico
-Estirado/Trefilado: con lubrificantes de parafina o grafito
-Acabado: Enderezamiento y recocido de afino de grano o de eliminación de tensiones
en pasadas sucesivas, en alambres)
Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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0
1
l
lL
V
Wnσ=
igualando W=W1 y considerando que A0 .l0 = A1 .l1= V
• Esfuerzos en Trefilado
Estirado y Trefilado
Trabajo real W1= F1.l1
tracción pura por def. homogénea
63,01
11
1
11 =
−=
−== r
rLdondede
rL nnσσσ
rL
l
lL
A
F
l
l
A
AAr
l
lLA
l
lL
l
VF
nn
nn
−===
−=−
===
1
1
1
0
11
1
1
1
0
0
10
0
11
0
1
11
σσσ
σσ
Max. Reducción en una pasada 63% (en la práctica 50%)Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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Conformación de chapa con separación de material
Cortede chapas, flejes o pletinas
Cizallas rotativas
Guillotina
Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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Conformación de chapa con separación de material
PunzonadoParámetros del proceso
- Forma y material del punzón y matriz
-Velocidad de punzonado
- Lubricación
- Holgura entre punzón y matriz
TepF σ=
p = perímetro del corte
e = espesor chapa
σt = Carga de rotura por cortadura
siendo σT = 3/4 a 4/5 de σr
σr = Carga de rotura por tracción
Se aplica coef. de rozamiento entre 1.1 y 1.2
Fuerza de punzonado
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Conformación de chapa con separación de material
Punzonado con matriz progresiva
Para piezas que requieren operaciones múltiples (punzonado, estampado,
muescas…)
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Conformación de chapa sin separación de material
Doblado
Fibras internas en compresión: acortamiento
Fibras externas en tracción: alargamiento
- La resistencia del material doblado en su punto más débil es menor que la original
- Recuperación elástica, resulta un ángulo de doblado menor que el propuesto
- La longitud de la pieza resulta modificada como consecuencia de la deformación.
- Pueden aparecer grietas
Fibra neutra
- Pueden aparecer grietas
- Existe un radio mínimo de doblado en función del espesor y material (tabulado)
•Determinación de la fibra neutra mediante probetas:
Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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Conformación de chapa sin separación de material
Doblado X Espesor chapa e
e2
1 e ≤ 2
e7
3 2 < e < 4
e3
1 e > 4
•Valores prácticos de posición de la fibra neutra
rL
aeF σ5.2
3
2 2
=σr = Coef. rotura por tracción
del material
Fuerza doblado (sin incluir la fricción)
rL3
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Conformación de chapa sin separación de material
Curvado/Redondeado
-Es un doblado progresivo de la chapa en sentido axial
-En general es necesario hacer un trabajo de estampado previo en los bordes de las entradas con el fin de que estas tengan la curvatura precisa
-Para curvar grandes tanques de almacenamiento, recipientes a presión, tubos...
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Conformación de chapa sin separación de material
Rebordonado
Doblado continuo a lo largo de los bordes
Repujado
Genera piezas de revolución huecas, a partir de chapa plana, aplastándola contra un mandril con rodillo/herramienta
(Indicado para piezas de gran diámetro donde matriz-punzón de embutición son muy costosos)
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Embutición
Conformación de chapa sin separación de material
Conformado en el que a partir de una chapa en forma de disco, se obtiene un cuerpo hueco
a) se coloca el disco de chapa sobre la matriz
b) desciende el punzón y pisador
c) el punzón embute la chapa convirtiéndola en un cuerpo hueco
d) retrocede el punzón y el pisador, y el extractor saca la pieza
Embutición profunda: con embuticiones sucesivas (ej. lata aluminio bebidas)
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a b c d
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Embutición
Conformación de chapa sin separación de material
Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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Bibliografía• Procesos de fabricación.
J.D. Zamanillo Cantolla, P. Rosado CastellanoSPUPV-170.
• Manufacturing Engineering and Technology.Kalpakjian, S. Ed. Prentice-Hall. 2000.
• Fundamentos de Manufactura moderna: Materiales Procesos y Sistemas. Groover, M. P. Ed. Prentice-Hall. 1997.
• Matrices, moldes y utillajes. Julián Camarero, Arturo Martínez. Ed. Dossat. 2003.
• Estampado en frío de la chapa. Mario Rossi. Ed. Dossat. 1979.
Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación
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