PORTADA

PROCESO DE MANUFACTURA

INGENIERIA INDUSTRIAL

SECCIÓN "S"

CONFORMADO DE METALES

PROF. ALCIDES CADIZ

 PARTICIPANTES:

EDGAR BECERRA

WILMARYS NUÑEZ

DAYANA BUENO

PUERTO ORDAZ ; JULIO 2015

PRENSAS EXCENTRICAS E HIDRAULICAS

Prensa Excéntrica.

En las prensas excéntricas con frecuencia están conectadas o son conectables al accionamiento principal unos dispositivos que, si hace falta, deben acoplarse sin juego o con poco juego al árbol excéntrico.

Son conocidas por ejemplo prensas excéntricas 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.

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.

DIAGRAMA DEFORMACIÓN ESFUERZO

El diseño de elementos estructurales implica determinar la resistencia y rigidez del material estructural, estas propiedades se pueden relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerza axial para la cual se registra simultáneamente la fuerza aplicada y el alargamiento producido. Estos valores permiten determinar el esfuerzo y la deformación que al graficar originan el denominado diagrama de esfuerzo y deformación.

Los diagramas son similares si se trata del mismo material y de manera general permite agrupar los materiales dentro de dos categorías con propiedades afines que se denominan materiales dúctiles y materiales frágiles. Los diagramas de materiales dúctiles se caracterizan por ser capaces de resistir grandes deformaciones antes de la rotura, mientras que los frágiles presentan un alargamiento bajo cuando llegan al punto de rotura.

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.

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.

Esfuerzo.

Las fuerzas internas de un elemento están ubicadas dentro del material por lo que se Distribuyen en toda el Área; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por unidad de área, la cual se denota con la letra griega sigma (σ) y es un parámetro que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una base común de referencia.

σ = P/A

Dónde:

P≡ Fuerza axial;

A≡ Área de la sección transversal

Deformación.

La resistencia del material no es el único parámetro que debe utilizarse al diseñar o analizar una estructura. Controlar las deformaciones para que la estructura cumpla con el propósito para el cual se diseñó tiene la misma o mayor importancia.

El análisis de las deformaciones se relaciona con los cambios en la forma de la estructura que generan las cargas aplicadas.

Una barra sometida a una fuerza axial de tracción aumentara su longitud inicial; se puede observar que bajo la misma carga pero con una longitud mayor este aumento o alargamiento se incrementará también. Por ello definir la deformación (ε) como el cociente entre el alargamiento δ y la longitud inicial L, indica que sobre la barra la deformación es la misma porque si aumenta L también aumentaría δ. Matemáticamente la deformación sería: ε = δ/L

Elementos de Diagrama Esfuerzo – Deformación.

En un diagrama se observa un tramo recta inicial hasta un punto denominado límite de proporcionalidad. Este límite tiene gran importancia para la teoría de los sólidos elásticos, ya que esta se basa en el citado límite. Este límite es el superior para un esfuerzo admisible.

Los puntos importantes del diagrama de esfuerzo deformación son:

• Límite de proporcionalidad: hasta este punto la relación entre el esfuerzo y la deformación es lineal.
• Límite de elasticidad: más allá de este límite el material no recupera su forma original al ser descargado, quedando con una deformación permanente.
• Punto de cedencia: aparece en el diagrama un considerable alargamiento o cedencia sin el correspondiente aumento de carga. Este fenómeno no se observa en los materiales frágiles.
• Esfuerzo último: máxima ordenada del diagrama esfuerzo – deformación.
• Punto de ruptura: cuanto el material falla.

Dado que el límite de proporcionalidad, elasticidad y punto de cedencia están tan cerca se considera para la mayoría de los casos como el mismo punto. De manera que el material al llegar a la cedencia deja de tener un comportamiento elástico y la relación lineal entre el esfuerzo y la deformación deja de existir (Beer y Johnston, 1993; Popov, 1996; Singer y Pytel, 1982).

FUERZA DE CONFORMADO

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
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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).

EMBUTIDO, DOBLADO

El embutido profundo es una extensión del prensado en la que a un tejo de metal, se le da una tercera dimensión considerable después de fluir a través de un dado. El prensado simple se lleva a cabo presionando un trozo de metal entre un punzón y una matriz, así como al indentar un blanco y dar al producto una medida rígida. Latas para alimentos y botes para bebidas, son los ejemplos más comunes. 

Este proceso puede llevarse a cabo únicamente en frío. Cualquier intento de estirado en caliente, produce en el metal un cuello y la ruptura. El anillo de presión evita que el blanco se levante de la superficie del dado, dando arrugas radiales o pliegues que tienden a formarse en el metal fluyendo hacia el interior desde la periferia del orificio del dado.



DOBLADO

Es un proceso de conformado sin separación de material y con deformación plástica utilizado para dar forma a chapas. Se utiliza, normalmente, una prensa que cuenta con una matriz –si es con estampa ésta tendrá una forma determinada- y un punzón -que también puede tener forma- que realizará la presión sobre la chapa. En el proceso, el material situado a un lado del eje neutro se comprimirá –zona interior- y el situado en el lado opuesto –zona exterior- será traccionado como consecuencia de los esfuerzos aplicados. Esto provoca también un pequeño adelgazamiento en el codo de la chapa doblada, cosa que se acentúa en el centro de la chapa.

CALCULO DE NUMERO 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.

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.

USO DE TABLAS

•Los materiales dúctiles sometidos a tracción tienen elevado alargamiento y deformación plástica. En los materiales duros, poco alargamiento y poca deformación.

•Aplicando calor se disminuye la resistencia a tracción y aumenta tenacidad.

•Si se dobla repetidamente un material dúctil, como no puede deformarse, ni alargarse se produce dureza.

•Los materiales con zonas estructurales de distintas características, producen un reparto irregular de las tensiones internas.

Cualquier material que pueda ser conformado en frío con un cierto radio de doblado, también 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 frío. 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.