Informe de laboratorio de Procesos de Manufactura.

Nombre: Alvaro Acosta Calderon

Materia/ paralelo: Laboratorio de Procesos de Manufactura / Paralelo: 101

Número y título de experimento: Experimento No 3, Conformado de metales: Laminación

Profesor:   Julio Alberto Cáceres.

Fecha de experimento: lunes 29 de Junio de 2015

Fecha de presentación: lunes 13 de Julio de 2015

Nombre de compañeros de laboratorio: Freddy Arboleda Muñoz, Esther Ochoa Reinoso, Abrahan Plua Espinoza, Milton Tapia Villareal, Carlos Villao.

A) Resumen:

El propósito del experimento fue poder conocer los procesos de

conformado plástico, trabajado den frio, laminación de aluminio. Además

como objetivo fue poder identificar la deformación de los granos,

orientación y tamaño de grano, después de haber pasado la pieza por la

laminadora. Conocer en la microestructura los cambios de las propiedades

mecánicas, como la dureza y ductilidad, debido al trabajado en frío.

Se utilizó una probeta de aluminio para aplicarle el trabajo en frio, se

tomaron las medidas iniciales y se cortó la pieza para tener como muestra

la pieza sin laminar. Luego se utilizó la laminadora para el trabajo en frio, se

realizaron ocho pasadas a la pieza de aluminio, y se tomaron las medidas

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nuevamente. Luego se volvió a cortar el pedazo laminado. El pedazo

restante se lo pasó por la laminadora nuevamente para un total de diez

pasadas más. Finalmente se tomaron las medidas de la última pieza

laminada, se realizaron los cálculos respectivos para obtener la reducción

del espesor, la longitud de contacto, la deformación real la fuerza del rodillo,

la potencia y el trabajo de conformado.

Por último se tomaron las medidas de dureza de cada probeta y se

compararon los resultados obtenidos.

B) Enfoque experimental:

El proceso de laminación es un proceso de deformación el cual consiste en

reducir el espesor de un material de trabajo mediante fuerzas de

compresión ejercidas por dos rodillos opuestos. Este trabajo puede ser en

frío o en caliente dependiendo del espesor y las propiedades que se le

quieran dar al material.

Con una simple visualización se puede observar que el material después de

cada laminación se deforma volumétricamente pero a su vez su estructura

interna también lo hará, lo que producirá que a medida de que se deforme

el material sus propiedades mecánicas también lo harán, tales como su

dureza y su ductilidad.

C) Procedimiento experimental:

Los materiales utilizados fueron los siguientes:

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Platinas de aluminio

Lijadora y pulidora

Laminadora

Calibrador vernier

Durómetro

Microscopio

El procedimiento experimental consistió en lo siguiente:

Antes de iniciar el proceso y después de cada pasada, se midió y

registro el largo, ancho y espesor de las platinas. Con estos datos fue

posible determinar la reducción en espesor.

Antes de poder utilizar la laminadora, fue necesario, por normas de

seguridad, quitarse relojes, anillos y pulseras, para evitar que se

atoren en la laminadora.

Se procedió a medir la dureza inicial, además de tomas las medidas

de ancho, largo y espesor.

Se lamina la primera platina, con un total de 8 pasadas. Luego se

tomaron las nuevas medidas de largo, ancho y espesor.

Se realizó el procedimiento anterior, pero esta vez se realizaron un

total de 10 pasadas a la platina que tiene 8 pasadas previamente.

Se realizaron los cálculos respectivos para hallar la reducción del

espesor, la longitud de contacto, la deformación real la fuerza del

rodillo, la potencia y el trabajo de conformado.

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Luego se realiza el proceso de lijado para llevar la pieza al

microscopio y poder observar el arreglo de granos, y las diferencias

que existen en la pieza sin laminar, en la semi laminada con 8

pasadas y en la pieza laminada con 18 pasadas.

Por último se mide la dureza de las tres probetas y se comparan los

resultados.

D) Análisis de resultados:

Las probetas sin laminar muestran una dureza HRB menor a las dos

probetas laminadas, con 8 y 18 pasadas respectivamente (Tabla No2), y

esto se debe a que a medida que se lamina en frio, los granos son

deformados y se alinean en la misma dirección de lamiando lo que produce

un endurecimiento de la pieza, pero con a la vez disminuye la ductilidad y

se vuelve más frágil con cada pasada. (Figura No1, No2, No3)

La figura No1 es la probeta si laminar, ya que se puede observar que los

granos no se encuentran agrupados o alineados, sino que se encuentran sin

orden alguno. A diferencia de la figura No2 y figura No3 que fueron

laminadas con 8 y 18 pasadas respectivamente.

Además se compara la dureza de la segunda y tercera probeta (Tabla No2)

lo que indica que la dureza varia muy poco, debido a que por más que se

siga laminado el material, la dureza se mantendrá constante hasta que

llegue el punto en que se fragilice la pieza y se rompa debido a los esfuerzos

sometidos.

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E) Conclusiones:

Se logra concluir que para lamiando en frio, a medida que se realicen

más pasadas en la laminadora, la dureza aumenta, pero hasta cierto

punto en que se vuelve constante hasta romperse.

Para disminuir la dureza después del trabajado en frio, del laminado,

se puede aplicar el tratamiento térmico de recocido, para aliviar

tensiones y aumentar la ductilidad.

El esfuerzo de fluencia es directamente proporcional al trabajo

aplicado y esta depende el tipo de material utilizado.

F) Recomendaciones:

Se recomienda el uso del mandil durante toda la práctica.

Es necesario tener cuidado al momento de utilizar la laminadora,

deben retirarse todo tipo de relojes, anillos y pulseras para evitar

quedar atrapado en los rodillos de la laminadora.

En caso de algún accidente comunicar inmediatamente al profesor.

Se debe tener cuidado al momento de poner la probeta en la

laminadora, para evitar que la probeta se deforme de forma no

deseada.

Tomar correctamente las medidas con el vernier, para evitar

posibles errores.

G) Referencias:

Guía laboratorio de proceso de manufactura. Anexo A

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Preguntas evaluativas:

1.- ¿Indique cómo influye el material para determinar la fuerza y la potencia de laminación?

El material afecta a la fuerza de laminación, ya que el esfuerzo de fluencia es

un valor característico del material. La fuerza aplicada es directamente

proporcional a la potencia, y esta varia con el esfuerzo de fluencia.

2.- Identifique Ud. como influye la laminación en frio, en la inducción de endurecimiento en los diferentes materiales.

Cuando se realiza laminación en frio, se realiza a temperaturas menores a la

temperatura de recristilización, por lo que el material se endurece, queda

cargado de tensiones. A diferencia que cuando se lamian en caliente, los

granos se recristalizan y recuperan su forma inicial para evitar el

endurecimiento. La temperatura de recristalización varía dependiendo del

material utilizado, por lo que cada material se lamina en caliente a distintas

temperaturas para evitar el endurecimiento.

3.- Indique Ud. como varia la microestructura durante el laminado.

A medida que se lamian la pieza, los granos se comienzan a deformar, lo que

causa que los granos se achaten y se alarguen en la misma dirección del

laminado, pero cuando se lamina bastantes veces el material se vuelve frágil

y no sirve para ninguna aplicación.

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4.- ¿Cuál sería el mejor tratamiento térmico para evitar que la plancha se rompa durante la laminación? ¿Por qué?

Después de laminación en frio se aplica el recocido, para aliviar las

tensiones y aumentar su ductilidad, evitando la fragilidad del material.

Anexo B

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Figura No1. Laminadora

Figura No2. Probeta sin laminar

Figura No3. Probeta laminada con 18 pasadas

Anexo C

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Figura No4. Probeta laminada con 8 pasadas

Cálculos realizados:

Las mediciones tomadas fueron las siguientes:

  Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3Espesor

(h0) Ancho

(h0)Espesor

(h1)Ancho (w1)

Espesor (h2)

Ancho (w2)

1 13 24.3 10.2 25.3 6.7 25.52 11 23.75 10.15 25.25 6.8 25.23 13.2 23.7 10.15 26 6.7 25.5

Promedio : 12.4 23.9 10.17 25.5 6.73 25.35Tabla No.1: Dimensiones de las probetas

  Probeta 1 Probeta 2

Probeta 3

1 75 83 862 77 84 863 78 82 87

Promedio: 76.67 83 86.33

Tabla No.2: Dureza de las probetas

1) Determinar la reducción de espesor máxima

dmax=Rµ2

R: Radio del rodillo

µ: Para trabajos en frio entre 0.1 a 0.2

dmax=91∗0.152=2.048mm

2) Determinar longitud de contacto en cada laminado

Lp=√R∗∆h

Cada laminado fue de una vuelta. El ∆ h fue de:

∆ h1=12.4−10.17=2.23mm

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∆ h2=10.17−6.73=¿3.44mm

Lp1=√91(2.23)=14.24mm

Lp2=√91(3.44)=17.69mm

3) Deformación real y deformación ingenieril

Deformación real:

ε 1=ln( h0h1 )=ln( 12.410.17 )=0.19825

ε 2=ln( h1h2 )=ln( 10.176.73 )=0.41287

Deformación ingenieril:

e1=∆h1ho

=2.2312.4

=0.1822

e 2=∆h2h1

= 3.4410.17

=0.338

4) Fuerza sobre los rodillos en cada pasada

El esfuerzo de fluencia es de:

Y f=k εn

1+n

k: Coeficiente de resistencia del material (175 MPa)

n: Exponente de endurecimiento (0.2)

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Y f 1=175∗0.412870.2

1+0.2

Y f 1=105.5MPa

Y f 2=175∗0.198250.2

1+0.2

Y f 2=122.2MPa

La fuerza sobre los rodillos:

F=Y f∗w∗Lc

W1: ancho de la probeta 23.9 mm

W2: ancho de la probeta 25.5 mm

F1=105.5MPa∗23.9mm∗14.24mm=35905.5N

F2=122.2MPa∗25.5mm∗17.69mm=55123.8N

5) Potencia requerida para cada pasada

P=2π60

∗N∗F∗Lp [W ]

N: Velocidad de rotación 25[rpm]

F: Fuerza de laminado

Lp : Longitud de contacto

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P1=2π

60∗25∗35905.5∗0.01424=1338.5W

P2=2π60

∗25∗55123.8∗0.01769=2552.9W

6) Trabajo de conformado

W=∀∫ k εndε

W=∀ nk εn−1

∀1=0.0124∗0.0239∗0.111=32.9∗10−6m3

W 1=32.9∗10−6∗0.2∗175∗106∗0.198250.2−1

W 1=4201.8J

∀2=0.01017∗0.0255∗0.111=28.8∗10−6m3

W 2=28.8∗10−6∗0.2∗175∗106∗0.412870.2−1

W 2=2045.5 J

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