1. Procesos de deformación volumétrica.
1.1. Los procesos de conformado de bloques provocan deformaciones y cambios drásticos de formas en los materiales. Las formas iniciales de las piezas son, en este caso, barras rectangulares y cilíndricas, para operaciones de deformación como laminado, forjado, extrusión y estirado ( trefilado).
1.2. Los procesos de deformación de bloques se realizan en operaciones de trabajo en frío y en caliente. El trabajo en frío se realiza cuando hay necesidad de mejorar las propiedades mecánicas o alcanzar un buen acabado superficial. El trabajo en caliente se requiere cuando se involucra la deformación volumétrica de grandes piezas de trabajo.
1.2.1. Laminado
1.2.1.1. El laminado es un proceso en el que se reduce el espesor de una pieza larga a través de fuerzas de compresión ejercidas por un juego de rodillos, que giran apretando y halando la pieza entre ellos.
1.2.1.1.1. El resultado del laminado puede ser la pieza terminada (por ejemplo, el papel aluminio utilizado para la envoltura de alimentos y cigarrillos), y en otras, es la materia prima de procesos posteriores, como el troquelado, el doblado y la embutición.
1.2.1.1.2. Generalmente el laminado se realiza en caliente como se ilustra en la Figura No. 15.Este proceso comienza con una colada continua en donde se recalienta el acero en un foso de termodifusión, luego el acero pasa por una serie de rodillos que desbastan el material (proceso laminado) y finalmente la lámina es almacenada en rollos.
1.2.2. Forjado
1.2.2.1. El forjado fue el primero de los procesos del tipo de compresión indirecta y es probablemente el método más antiguode formado de metales. Involucra la aplicación de esfuerzos de compresión que exceden la resistencia de fluencia del metal.
1.2.2.1.1. En este proceso de formado se comprime el material entre dos dados, para que tome la forma deseada. Existen tres tipos de operación de forjado
1.2.2.1.2. La mayoría de operaciones de forjado se realiza en caliente, dada la deformación demandada en el proceso y la necesidad de reducir la resistencia e incrementar la ductilidad del metal. Sin embargo este proceso se puede realizar en frío, la ventaja es la mayor resistencia del componente, que resulta del endurecimiento por deformación.
1.2.3. Extrusión
1.2.3.1. Los tipos de extrusión dependen básicamente de la geometría y del material a procesar. Existe el proceso de extrusión directa, extrusión indirecta, y para ambos casos la extrusión en caliente para metales (a alta temperatura).
1.2.3.1.1. En la extrusión directa, se deposita en un recipiente un lingote en bruto llamado tocho, que será comprimido por un pistón, tal cual como lo muestra la Al ser comprimido, el material se forzará a fluir por el otro extremo adoptando la forma que tenga la geometría del dado.
1.2.3.1.2. La extrusión indirecta o inversa consiste en un dado impresorque está montado directamente sobre elémbolo. La presión ejercida por el émbolo se aplica en sentido contrario al flujo del material. El tocho se coloca en el fondo del dado contenedor.
2. PASOS PARA LA REALIZACION DE LA PRUEBA DE METALES
2.1. Proceso de Troquelado de lámina:
2.1.1. 1. Identificar cada una de las partes del troquel.
2.1.2. 2. Establecer las funciones de cada uno de los estudiantes
2.1.3. 3. Realizar las mediciones correspondientes al espesor de la lámina y al perímetro del punzón,
2.1.4. 4. Determinar la resistencia última a la tensión del material.
2.1.5. 5. Realizar el montaje del troquel en la prensa, tomando mediciones de tiempo (tiempo de alistamiento)
2.1.6. 6. Troquelar la lámina.
2.2. Proceso de Embutido de lámina:
2.2.1. 1. Identificar el punzón de embutido.
2.2.2. 2. Establecer las funciones de cada uno de los estudiantes.
2.2.3. 3. Realizar el montaje del punzón en la prensa:
2.2.4. 4. Embutir la lámina.
2.2.5. 5. Sacar la chapa de la matriz cuidadosamente.
2.2.6. 6. Observar la chapa resultante.
2.3. Procedimiento de doblado de lámina
2.3.1. 1. Identificar cada una de las partes del dispositivo de doblado.
2.3.2. 2. Establecer las funciones de cada uno de los estudiantes.
2.3.3. 3. Realizar las mediciones correspondientes al espesor t y longitud L de la lámina y geometría del dado w, correspondientes a la Figura No. 9 y al Formato 4.2 de Practica de Doblado.
2.3.4. 4. Determinar la resistencia última a la tensión del material.
2.3.5. 5. Medir el ángulo de doblado de los dados.
2.3.6. 6. Ejecutar el montaje del sistema de doblado, realizando mediciones de tiempo (tiempo de alistamiento):
2.3.7. 7. Utilizar el pin centrador para ubicar el punzón.
2.3.8. 8. Colocar el dado alineado con el punzón.
2.3.9. 9. Ubicar la lámina a doblar entre el punzón y el dado.
2.3.10. 10. Utilizar la prensa para ejercer la presión sobre la lámina, observando la presión del manómetro.
2.3.11. 11. Retirar el montaje y medir el ángulo de doblado de la lámina.
2.4. Procedimiento de extrusión de bloques
2.4.1. 1. Identificar cada una de las partes del dispositivo de extrusión.
2.4.2. 2. Establecer las funciones de cada uno de los estudiantes.
2.4.3. 3. Tomar información de tocho y del dado, registrarla en la sección 5.3 Practica de extrusión.
2.4.4. 4. Hacer el montaje del sistema de extrusión, realizando mediciones de tiempo (tiempo de alistamiento)
2.4.5. 5. Utilizar el pin centrador para ubicar el punzón.
2.4.6. 6. Colocar el dado alineado con el punzón.
2.4.7. 7. Ubicar el bloque a extruir entre el punzón y el dado. Si es necesario agregar grasa al tocho con el fin de disminuir la fricción de este con el dado.
2.4.8. 8. Utilizar la prensa para ejercer la presión sobre el tocho, observando la presión del manómetro. Registrar las presiones iniciales, como presión media hasta el punto en donde la presión manométrica comienza a descender, desde este punto recolecte los datos con otro compañero, que diga la presión más alta y la más baja, finalmente con estos datos determine la presión media. No olvide ir registrando la longitud del calibrado para cada presión registrada. Siga la tabla 1 ( Recolección de datos de la práctica de extrusión)
2.4.9. 9. Retirar el montaje y medir la longitud de la pieza final.
3. Marco Teórico
3.1. Debido a que los metales deben ser conformados en la zona de comportamiento plástico es necesario superar el límite de fluencia para que la deformación sea permanente. Por lo cual, el material es sometido a esfuerzos superiores a sus límites elásticos, estos límites se elevan consumiendo así la ductilidad
3.1.1. 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.
3.1.1.1. Mostramos el tipo de distinciones a tener en cuenta cuando se estudian los procesos de conformación de metales
3.1.2. 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.
3.2. Trabajo en frío
3.2.1. Se refiere al trabajo a temperatura ambiente o menor. Este trabajo ocurre al aplicar un esfuerzo mayor que la resistencia de cedencia original de metal produciendo a la vez una deformación.
3.2.1.1. Las principales ventajas del trabajo en frío son:
3.2.1.1.1. mejor precisión
3.2.1.1.2. mejores acabados superficiales
3.2.1.1.3. posibilidades de obtener propiedades de
3.2.1.1.4. dirección deseadas en el producto final
3.2.1.1.5. mayor dureza de las partes.
3.2.1.1.6. menores tolerancias
3.2.1.2. El trabajo en frío tiene algunas desventajas ya que requiere mayores fuerzas porque los metales aumentan su resistencia debido al endurecimiento por deformación, produciendo que el esfuerzo requerido para continuar la deformación se incremente y contrarreste el incremento de la resistencia la reducción de la ductilidad y el aumento de la resistencia a la tensión limitan la cantidad de operaciones de formado que se puedan realizar a las partes.
3.3. Trabajo en caliente
3.3.1. Se define como la deformación plástica del material metálico a una temperatura mayor que la de recristalización. La ventaja principal del trabajo en caliente consiste en la obtención de una deformación plástica casi ilimitada, que además es adecuada para moldear partes grandes porque el metal tiene una baja resistencia de cedencia y una alta ductilidad.
3.3.1.1. Los beneficios obtenidos con el trabajo en caliente son:
3.3.1.1.1. mayores modificaciones a la
3.3.1.1.2. forma de la pieza de trabajo
3.3.1.1.3. menores fuerzas y esfuerzos requeridos para
3.3.1.1.4. deformar el material
3.3.1.1.5. opción de trabajar con metales que se fracturan cuando son
3.3.1.1.6. trabajados en frío
3.3.1.1.7. propiedades de fuerza generalmente isotrópicas
3.3.1.1.8. no ocurren endurecimientos de partes debidas a los procesos de trabajo
3.3.1.2. Sin embargo el acabado superficial y las tolerancias suelen ser más bajas en comparación con el trabajo en frío, las partes trabajadas tienen un comportamiento anisotrópico. Así mismo, es más difícil de registrar el control de exactitud dimensional debido a la combinación de deformación elástica y contracción térmica del metal, por lo cual en el diseño de la pieza es necesario tener en cuenta una dimensión mayor al iniciar cualquier operación.
3.3.1.3. En la práctica, el trabajo en caliente se realiza desde temperaturas un poco mayores a 0.5Tm (la mitad de la temperatura de fusión). El proceso de deformación genera por sí mismo calor que incrementa las temperaturas de trabajo en sectores localizados de las partes, lo que puede causar la fusión indeseable de dichas regiones.
4. OPERACIONES DE FORMADO O PREFORMADO DE LÁMINAS DE METAL
4.1. Los procesos de conformado de láminas son operaciones realizadas en láminas, tiras y rollos, realizadas a temperatura ambiente con sistemas de punzones y dados. Algunos de ellas son: operación de corte, doblado y embutido.
4.1.1. Operaciones de Corte.
4.1.1.1. Cizallado
4.1.1.1.1. Operación de corte de láminas que consiste en disminuir la lámina a un menor tamaño. Para hacerlo el metal es sometido a dos bordes cortantes, como se muestra
4.1.1.2. Troquelado
4.1.1.2.1. En el troquelado se cortan láminas sometiéndolas a esfuerzos cortantes, desarrollados entre un punzón y una matriz, se diferencia del cizallado ya que este último solo disminuye el tamaño de lámina sin darle forma alguna. El producto terminado del troquelado puede ser la lámina perforada o las piezas recortadas
4.1.1.2.2. Los parámetros que se tienen en cuenta en el troquelado son la forma y los materiales del punzón y la matriz, la velocidad y la fuerza de punzonado, la lubricación, el espesor del material y la holgura o luz entre el punzón y la matriz. La determinación de la luz influirá en la forma y la calidad del borde cortado. Entre mayor luz exista, el borde cortado será más burdo y provocará una zona más grande de deformación en la que el endurecimiento será mayor.
4.1.1.2.3. La altura de las rebabas se incrementa al aumentar la luz. Los bordes de herramientas desafilados contribuyen también a la formación de rebabas, que disminuye si se aumenta la velocidad del punzón. En algunas operaciones de troquelado la lámina perforada suele acumularse entre la porción recta de la matriz, ejerciendo una fuerza de empaquetamiento que se opone a la fuerza de troquelado. Por esta razón, la fuerza de troquelado debe ir aumentando conforme se realicen más operaciones.
4.1.1.2.4. Partes de la troqueladora
4.1.1.2.5. Cálculo de la fuerza de troquelado (ejercida por el punzón):
4.1.2. Doblado
4.1.2.1. 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.
4.1.2.1.1. Doblado entre formas::
4.1.2.1.2. Doblado Deslizante
4.1.2.2. Punzones de doblado
4.1.2.2.1. Los punzones se diferencian por las siguientes características: radio y ángulo de doblado. El ángulo de doblado es medido entre las dos caras que forman la arista del punzón alrededor de la cual se doblan las láminas y el radio de doblado determina el chaflán de dichas aristas.
4.1.3. Embutido
4.1.3.1. 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.
4.1.3.2. 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 chapa1. Es decir, cuanto más complicadas las formas y más profundidad sea necesaria, tanto más etapas serán incluidas en dicho proceso.
4.1.3.2.1. Partes del dispositivo de embutición: