República
Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular
para la Educación Universidad
I.U.P.
“Santiago Mariño“
Escuela 45. Ing.
Industrial “S”
Cátedra: Procesos de Manufactura
PROCESOS DE CONFORMADO DE LOS METALES
Docente:
Autor:
Alcides
Cádiz
Johnderth Cabrera
Niurkaris
Belmonte
Puerto
Ordaz, Enero del 2014
Las Prensas Excéntricas E Hidráulicas Como Máquinas Utilizadas En El Conformado De Metales.
- Prensas Excéntricas
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 frío 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.
- Prensas Hidráulicas.
Una prensa hidráulica 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.
- Conformado De Metales
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.
Diagrama
de Esfuerzo-Deformación
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.
Uso y
aplicaciones especifica como:
En el proceso de conformado de piezas las partes se
pueden formar: por fundición y colada, por deformación plástica, por maquinado,
por ensamble y unión.
Los procesos de conformado mecánico de acuerdo al estado
de tensiones o fuerzas aplicadas a las piezas durante el conformado, se
clasifican en:
- Proceso de Compresión directa: forjado, laminado.
- Proceso de Compresión indirecta: trefilado y extrusión
- Proceso de tracción: estirado.
- Proceso de flexión: doblado (plegado, rolado, perfilado, embutido, repujado).
- Proceso de Corte: cizallado y punzonado.
- Proceso de torsión: para la construcción de resortes helicoidales.
- Cizallado
El corte del metal implica su sostenimiento a un esfuerzo
de corte, superior a su resistencia límite, entre filos cortantes adyacentes
como se muestra en la figura 22. Conforme el punzón desciende sobre el metal,
la presión produce una deformación plástica que tiene lugar como en B en la
figura. El metal se somete a un esfuerzo muy alto entre los filos de la matriz
y el punzón, y las fracturas se inician en ambos lados de la lámina a medida
que continúa la deformación. Cuando se alcanza el límite de resistencia del
material la fractura progresa; si el juego es correcto, y ambos filos tienen el
mismo aguzado, las fracturas se encuentran en el centro de la lámina como se
muestra en C. el valor del juego, que desempeña un papel importante en el
diseño de matrices depende de la dureza del material. Para el acero deberá ser
del 5 al 8 % del espesor del material por lado. Si se usa un juego inadecuado,
las fracturas no coinciden, y en cambio, deben atravesar todo el espesor de la
lámina, consumiendo más potencia.
a)
Punzón en contacto con la lámina.
b)
Deformación plástica.
c)
Fractura completa.
- Punzonado.
Los
procesos de conformado de chapa en general, y en particular el proceso de
punzonado, suelen asociarse con procesos mecánicos relativamente simples de
reducida aportación tecnológica y escaso valor añadido. Sin embargo, la
realidad es muy diferente ya que estos procesos, al igual que otros procesos de
tipo mecánico, están fuertemente influenciados por factores muy diversos
relacionados con la máquina, las herramientas, el material y características
geométricas de la pieza o el propio entorno del proceso (tabla 1).
El
punzonado es una operación de corte de chapas o láminas, generalmente en frío,
mediante un dispositivo mecánico formado por dos herramientas: el punzón y la
matriz. La aplicación de una fuerza de compresión sobre el punzón obliga a éste
a penetrar en la chapa, creando una deformación inicial en régimen
elastoplástico seguida de un cizallamiento y rotura del material por
propagación rápida de fisuras entre las aristas de corte del punzón y matriz.
El proceso termina con la expulsión de la pieza cortada (figura anexa).
1. Doblado
Se
puede efectuar con el mismo equipo que se usa para corte, esto es, prensas
operadas con manivela, excéntrico y leva. En donde esté considerado el doblado,
el metal se somete a esfuerzos tanto en tensión como de compresión con valores
inferiores a la resistencia límite del material, sin un cambio apreciable del
espesor. Tal como en una prensa dobladora, el doblado simple implica un doblez
recto a lo largo de la lámina de metal.
Para
diseñar una sección rectangular a doblar, uno debe determinar cuánto metal se
debe dejar para el doblez, pues las fibras exteriores se alargan y las
interiores se cortan. Durante la operación, el eje neutro de la sección se
mueve hacia el lado de la compresión, lo cual arroja más fibras en tensión.
Todo el espesor disminuye ligeramente, el ancho aumenta en el lado de la
compresión y se acorta en el otro. Aunque las longitudes correctas para los
dobleces se pueden determinar por fórmulas empíricas, están considerablemente
influidas por las propiedades físicas del metal. El metal que se ha doblado,
retiene algo de su elasticidad original y hay alguna recuperación de
elasticidad después de retirar el punzón, a esto se le llama recuperación
elástica.
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.
2. 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, se usa para hacer piezas de forma
de copa y otras formas huecas más complejas.
En
la embutición de una pieza se parte de una porción de chapa que
descansa sobre la matriz, mientras el pisador la mantiene sobre esta y
el punzón ejerce la presión necesaria para conformar la pieza
provocando la fluencia del material a través de la cavidad abierta en
la matriz. La pieza va a conformarse en función de la forma de la abertura
de la matriz y la forma del punzón, mientras que el pisador va a
evitar el pandeo del material al tratarse de formas generalmente no
desarrollables
El
número de etapas de embutición depende de la relación que exista entre la
magnitud del disco y de las dimensiones de la pieza embutida, de la facilidad
de embutición, del material y del espesor de la chapa. Es decir, cuanto más
complicadas las formas y más profundidad sea necesaria, tantas más etapas serán
incluidas en dicho proceso.
Cálculo de número de pases de embutición
Para
realizar dicho calculo dentro de una operación de embuticion primero
que todo se debe tener en cuenta la forma del embutido ya que con la forma del
embutido se puede determinar el desarrollo del embutido y poder así aplicar la
formula la cual nos dará los cálculos de desarrollo, por otra parte se debe
tener en cuenta el numero de operaciones en que se va a realizar el embutido
para ello también se cuenta con una ecuación la cual nos dará el numero de
secuencias que debe tener el embutido para ello se tiene en cuenta generalmente
con el diámetro del embutido y la altura por también se puede encontrar
como ecuación para el embutido la presión que debe ejercer el
prensa chapa para evitar la deformación de la lamina en el momento del embutido
en este caso se tiene en cuenta los diámetros y una constante de presión
específica para cada material, por último la ultima ecuación que utilizamos es
la carga de embutido la cual como la del punzo nado se tiene
semejantes parámetros.
- ü 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, acercándose progresivamente a la forma definitiva.
1. Características
del material: propiedades, tamaño de grano.
2. Espesor
del material.
3. Tipo
de embuticion: simple doble o triple efecto.
4. Grado
de reducciones.
5. Geometría
de la embuticion.
Para
la determinación de las operaciones por el método de coeficientes de reducción,
se parte del cálculo de la chapa plana y se procede a multiplicar cada nuevo
diámetro por un factor dependiente del tipo de chapa hasta alcanzar el valor
deseado.
En la
siguiente figura se ilustra el proceso donde D es el diámetro de desarrollo, d1
el diámetro de la primera embuticion, d2 el de la segunda etc. Se tiene en
consecuencia lo siguiente:
d1 =
K1 x D
d2 =
K2 x d1
d3 = K2x d2
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
Hemos concluido con esta investigacion y hemos apredido para que sirve cada cosa.
En la actualidad es de gran importancia saber que la prensa es una máquina herramienta que tiene como finalidad lograr la
deformación permanente o incluso cortar un determinado material, mediante la
aplicación de una carga.
Cabe destacar que el hombre ha
estado empeñado en multiplicar su fuerza física. Inicialmente se asoció con otros para aplicar
cada uno su fuerza individual a un solo objeto.
Bibliografia
http://books.google.co.ve/books?id=gilYI9_KKAoC&pg=PA411&dq=%EF%83%BC%09Prensas+Exc%C3%A9ntricas&hl=es&sa=X&ei=Q1LpUsCNJefRsATInYG4Bw&ved=0CEEQ6AEwBA#v=onepage&q=%EF%83%BC%09Prensas%20Exc%C3%A9ntricas&f=false
http://ingenierosindustriales.jimdo.com/herramientas-para-el-ingeniero-industrial/procesos-industriales/procesos-de-conformado/
http://www.ecured.cu/index.php/Prensa_hidr%C3%A1ulica
