UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO PRESENTADO POR: GUZMAN JOEL MAESTRE DANIEL MENDIVIL JULIAN VASCO NATALIA
PRESENTA A: JULIAN MIGUEL SALAS SIADO
Barranquilla, Colombia 2017 1
INDICE 1. Calibre de láminas según el material 2. Clasificación de los aceros según la norma 3. Louvering 4. Esfuerzo de tensión Dual phase material 5. Ensayo de cizallamiento 6. Iron worker 7. Press Brade 8. EURAM
2
1. Calibres y dimensiones de las láminas láminas (pulg/mm), en función del material: material:
Aceros Calibre 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Espesor In 0.2391 0.2242 0.2092 0.1943 0.1793 0.1644 0.1495 0.1345 0.1196 0.1046 0.0897 0.0747 0.0673 0.0598 0.0538 0.0478 0.0418 0.0359 0.0329 0.0299 0.0269 0.0239 0.0209 0.0179 0.0164 0.0149 0.0135 0.0120 0.0105
mm 6.073 5.695 5.314 4.935 4.554 4.176 3.797 3.416 3.038 2.657 2.278 1.897 1.709 1.519 1.367 1.214 1.062 0.912 0.836 0.759 0.683 0.607 0.531 0.455 0.417 0.378 0.343 0.305 0.267
Peso por Área lb/ft² kg/m² 9.754 47.624 9.146 44.656 8.534 41.668 7.927 38.701 7.315 35.713 6.707 32.745 6.099 29.777 5.487 26.790 4.879 23.822 4.267 20.834 3.659 17.866 3.047 14.879 2.746 13.405 2.440 11.911 2.195 10.716 1.950 9.521 1.705 8.326 1.465 7.151 1.342 6.553 1.220 5.955 1.097 5.358 0.975 4.760 0.853 4.163 0.730 3.565 0.669 3.267 0.608 2.968 0.551 2.689 0.490 2.390 0.428 2.091 3
32 33 34 35 36 37 38
0.0097 0.0090 0.0082 0.0075 0.0067 0.0064 0.0060
0.246 0.229 0.208 0.191 0.170 0.163 0.152
0.396 0.367 0.335 0.306 0.273 0.261 0.245
1.932 1.793 1.633 1.494 1.335 1.275 1.195
4
Aceros Galvanizados
Espesor Calibre 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
In 0.1681 0.1532 0.1382 0.1233 0.1084 0.0934 0.0785 0.0710 0.0635 0.0575 0.0516 0.0456 0.0396 0.0366 0.0336 0.0306 0.0276 0.0247 0.0217 0.0202 0.0187 0.0172 0.0157 0.0142 0.0134
Peso por Área mm 4.270 3.891 3.510 3.132 2.753 2.372 1.994 1.803 1.613 1.461 1.311 1.158 1.006 0.930 0.853 0.777 0.701 0.627 0.551 0.513 0.475 0.437 0.399 0.361 0.340
lb/ft² 6.858 6.250 5.638 5.030 4.422 3.810 3.202 2.896 2.590 2.346 2.105 1.860 1.615 1.493 1.371 1.248 1.126 1.008 0.885 0.824 0.763 0.702 0.640 0.579 0.547
kg/m² 33.482 30.514 27.527 24.559 21.591 18.603 15.636 14.142 12.648 11.453 10.278 9.083 7.888 7.290 6.692 6.095 5.497 4.920 4.322 4.023 3.725 3.426 3.127 2.828 2.669
5
Aceros Inoxidables
Calibre 0000000 000000 00000 0000 000 00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Espesor
Pesor por Área
in 0.5000 0.4686 0.4375 0.4063 0.3750 0.3438 0.3125 0.2813 0.2656 0.2500 0.2344 0.2187 0.2031 0.1875 0.1719 0.1562 0.1406 0.1250 0.1094 0.0937 0.0781 0.0703 0.0625 0.0562 0.0500 0.0437 0.0375 0.0344 0.0312 0.0281 0.0250 0.0219
lb/ft² 20.808 19.501 18.207 16.909 15.606 14.308 13.005 11.707 11.053 10.404 9.755 9.101 8.452 7.803 7.154 6.500 5.851 5.202 4.553 3.899 3.250 2.926 2.601 2.339 2.081 1.819 1.561 1.432 1.298 1.169 1.040 0.911
Mm 12.700 11.902 11.113 10.320 9.525 8.733 7.938 7.145 6.746 6.350 5.954 5.555 5.159 4.763 4.366 3.967 3.571 3.175 2.779 2.380 1.984 1.786 1.588 1.427 1.270 1.110 0.953 0.874 0.792 0.714 0.635 0.556
kg/m² 101.594 95.213 88.894 82.555 76.195 69.856 63.496 57.157 53.966 50.797 47.627 44.437 41.267 38.098 34.928 31.738 28.568 25.398 22.229 19.039 15.869 14.284 12.699 11.419 10.159 8.879 7.620 6.990 6.339 5.710 5.080 4.450 6
Calibre 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38
Espesor
Pesor por Área
in 0.0187 0.0172 0.0156 0.0141 0.0125 0.0109 0.0102 0.0094 0.0086 0.0078 0.0070 0.0066 0.0062
lb/ft² 0.778 0.716 0.649 0.587 0.520 0.454 0.424 0.391 0.358 0.325 0.291 0.275 0.258
Mm 0.475 0.437 0.396 0.358 0.318 0.277 0.259 0.239 0.218 0.198 0.178 0.168 0.157
kg/m² 3.800 3.495 3.170 2.865 2.540 2.215 2.073 1.910 1.747 1.585 1.422 1.341 1.260
Aluminio
Calibre 000000 00000 0000 000 00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Espesor
Pesor por Área
In 0.5800 0.5165 0.4600 0.4096 0.3648 0.3249 0.2893 0.2576 0.2294 0.2043 0.1819 0.1620 0.1443 0.1285 0.1144 0.1019 0.0907 0.0808 0.0720 0.0641
lb/ft² 8.185 7.289 6.492 5.780 5.148 4.585 4.083 3.635 3.237 2.883 2.567 2.286 2.036 1.813 1.614 1.438 1.280 1.140 1.016 0.905
mm 14.732 13.119 11.684 10.404 9.266 8.252 7.348 6.543 5.827 5.189 4.620 4.115 3.665 3.264 2.906 2.588 2.304 2.052 1.829 1.628
kg/m² 39.962 35.587 31.694 28.222 25.135 22.386 19.933 17.749 15.806 14.076 12.533 11.162 9.942 8.854 7.882 7.021 6.249 5.567 4.961 4.417 7
Calibre 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
Espesor
Pesor por Área
In 0.0571 0.0508 0.0453 0.0403 0.0359 0.0320 0.0285 0.0253 0.0226 0.0201 0.0179 0.0159 0.0142 0.0126 0.0113 0.0100 0.0089 0.0080 0.0071 0.0063 0.0056 0.0050 0.0045 0.0040 0.0035 0.0031
lb/ft² 0.806 0.717 0.639 0.569 0.507 0.452 0.402 0.357 0.319 0.284 0.253 0.224 0.200 0.178 0.159 0.141 0.126 0.113 0.100 0.089 0.079 0.071 0.064 0.056 0.049 0.044
mm 1.450 1.290 1.151 1.024 0.912 0.813 0.724 0.643 0.574 0.511 0.455 0.404 0.361 0.320 0.287 0.254 0.226 0.203 0.180 0.160 0.142 0.127 0.114 0.102 0.089 0.079
kg/m² 3.934 3.500 3.121 2.777 2.474 2.205 1.964 1.743 1.557 1.385 1.233 1.096 0.978 0.868 0.779 0.689 0.613 0.551 0.489 0.434 0.386 0.345 0.310 0.276 0.241 0.214
Cobre
8
Zinc
Calibre 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12
Espesor
Peso por Área
In 1.0000 0.5000 0.3750 0.2500 0.1250 0.1000 0.0900 0.0800 0.0700 0.0600 0.0550 0.0500 0.0450 0.0400 0.0360 0.0320 0.0280
lb/ft² 37.152 18.576 13.932 9.288 4.644 3.715 3.344 2.972 2.601 2.229 2.043 1.858 1.672 1.486 1.337 1.189 1.040
Mm 25.400 12.700 9.525 6.350 3.175 2.540 2.286 2.032 1.778 1.524 1.397 1.270 1.143 1.016 0.914 0.813 0.711
kg/m² 181.392 90.696 68.022 45.348 22.674 18.139 16.325 14.511 12.697 10.884 9.977 9.070 8.163 7.256 6.530 5.805 5.079 9
Calibre 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Espesor
Peso por Área
In 0.0240 0.0200 0.0180 0.0160 0.0140 0.0120 0.0100 0.0080 0.0060 0.0040 0.0020
lb/ft² 0.892 0.743 0.669 0.594 0.520 0.446 0.372 0.297 0.223 0.149 0.074
Mm 0.610 0.508 0.457 0.406 0.356 0.305 0.254 0.203 0.152 0.102 0.051
kg/m² 4.353 3.628 3.265 2.902 2.539 2.177 1.814 1.451 1.088 0.726 0.363
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2. CLASIFICACION AISI-SAE DE LOS ACEROS
La clasificación es la identificación específica de cada grado, tipo, o clase de acero dado por un número, letras, símbolos, nombre, o su combinación para la completa designación de un acero en particular. Dentro de la industria esta clasificación tiene una vital importancia y un uso específico por ejemplo el grado es usado para denotar Ía composición química, el tipo es usado para indicar el nivel de desoxidación, y la clase es usada para describir alguna otra cualidad, como el nivel de resistencia o una superficie pulida etc.
Existen varias maneras de clasificar los aceros las principales son de acuerdo con su composición, de acuerdo con su utilización, de acuerdo con su calidad. De acuerdo con su composición se pueden dividir en acero al carbono y aceros aleados Según su utilización se pueden dividir en varios grupos estructurales, aceros al carbono para herramienta, aceros para propósitos especiales. De acuerdo con la calidad los aceros se clasifican según el proceso de producción y van desde los aceros de calidad ordinaria obtenidos por proceso Bessemer, los de horno eléctrico, hasta los aceros de elevada calidad que se producen por refusión en electro-escoria o métodos mas refinados para obtener aceros para herramienta.
Como la micro estructura del acero determina la mayoría de sus propiedades y aquella esta determinada por el tratamiento y la composición química; uno de los sistemas mas generalizados en la nomenclatura de los aceros es el que esta basado en su composición química.
Todos los países y muchas instituciones tienen sistemas para clasificar los aceros. Los mas usados en nuestro medio son las especificaciones de la American Society for Testing and Materials (ASTM) y American Iron and Steel Institute (AISI). Las normas del instituto Colombiano de normas técnicas (ICONTEC) en gran parte están basadas en las mencionadas anteriormente.
En 1912, la sociedad norteamericana de ingenieros automotores (SAE) promovió una reunión de productores y consumidores de aceros, para establecer una nomenclatura de la composición de los aceros. Mas tarde, el instituto norteamericano del hierro y el acero, AISI, tomo la nomenclatura de la SAE y la expandió.
En el sistema AISI-SAE, los aceros se clasifican con cuatro dígitos. El primer digito especifica la aleación principal, el segundo modifica al primero y los dos últimos dígitos, dan la cantidad de carbono en centésimas. En algunos aceros al cromo de alto carbono hay números de cinco dígitos, los tres últimos dan el porcentaje de carbono.
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En la siguiente tabla se muestra la clasificación según AISI-SAE varios tipos de aceros: DESIGNACI N 10XX 11XX 13XX 15XX 23XX 25XX 31XX 33XX 40XX 41XX 43XX 44XX
TIPO Aceros ordinarios al carbón Aceros al carbono re sulfurados de fácil maquinado Aceros con 1.75% de Mn (1.5-2%) Aceros al manganeso (1.0-1.65%) Aceros al níquel, 3.5% de Ni (3.25-3.75%) Aceros al níquel, 5% de Ni (4.75-5.25%) Aceros al níquel-Cromo, 1.25% Ni y 0.65% Cr Aceros al níquel-Cromo, 3.5% Ni y 1.60% Cr Aceros al molibdeno, 0.25% Mo. Aceros con Cr (0.4-1.2%), Mo (0.08-0.25%) Aceros al Ni-Cr-Mo (1.8%Ni, 0.65%Cr, 0.25%Mo) Molibdeno, (0.4-0.53%)
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DESIGNACIÓN 45XX 46XX 47XX 48XX 50XX 51XX 50XXX 51XXX 52XXX 61XX 8XXX 81XX 86XX 87XX 88XX 92XX 93XX 98XX XXBXX 50BXX 51BXX 81BXX XXBVXX XXLXX XXXH EX
TIPO Molibdeno, (0.55%) Níquel- Molibdeno, (1.8%Ni, 0.2%Mo) Níquel- Cromo- Molibdeno, (1.05%Ni, 0.45%Cr, 0.2%Mo) Níquel- Molibdeno, (3.5%Ni, 0.25%Mo) Aceros al Cromo (bajo cromo, 0.28-0.40%) Medio Cromo, (0.8-1.05%) Acero resistente al desgaste, 0.5%Cr Acero resistente al desgaste, medio Cr 1% Acero resistente al desgaste, alto Cr 1.45% Aceros al Cromo-Vanadio, (0.75% Cr, 0.15%V) Aceros de triple aleación 0.3%Ni, 0.4%Cr, 0.12%Mo 0.55%Ni, 0.50%Cr, 0.20%Mo 0.55%Ni, 0.50%Cr, 0.25%Mo 0.55%Ni, 0.50%Cr, 0.35%Mo Acero al Silicio-Manganeso, (2%Si y 0.8%Mn) Aceros de triple aleación, 3.25%Ni, 1.2%Cr, 0.12%Mo Aceros de triple aleación, 1%Ni, 0.8%Cr, 0.25%Mo Aceros con Boro, (mínimo 0.0005% B) 0.5%Cr 0.8%Cr 0.3%Ni, 0.45%Cr, 0.12%Mo Acero al Boro-Vanadio Acero con plomo Acero con banda de templabilidad Nuevos tipos de acero con designación temporal
Debido al desarrollo de aceros multicomponentes, hay muchos aceros que no se encontraban en el sistema original. Las convenciones para el primer digito son:
IDENTIFICADOR ALEANTE 1.
MANGANESO
2.
NIQUEL NIQUEL-CROMO
3. Principal aleante el cromo. 4.
MOLIBDENO.
5.
CROMO.
CROMO-VANADIO 6. Principal aleante el cromo. IDENTIFICADOR ALEANTE NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO 7. Principal aleante el molibdeno. NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO 8. Principal aleante el níquel.
Se observa entonces que si el primer número es 1 se sabe que es un acero al carbono; si el dígito siguiente es el 0, o sea que la designación es 10XX, se trata de un acero ordinario al carbono; así 1030 significa un acero ordinario al carbono con 0.30%C. Si el segundo digito es uno, la designación es 11XX y significa que se trata de una acero re sulfurado, es decir, se le añadió azufre para hacerlo mas maquinable, por ejemplo, el acero SAE 1108. Si el segundo digito es 3, la designación es 13XX y se trata de un acero con contenido de manganeso entre 1.5 y 2%, por ejemplo, el SAE 1330. Si el primer digito es 2, se trata de acero al níquel, por ejemplo, el acero SAE 23XX que es un acero con 3.5% de Ni. Si el primer digito es 3, se esta señalando un acero al Ni-Cr, por ejemplo, el acero SAE 31XX con 1.25% de Ni y 0.65% de Cr. Ejemplo
Como el proceso de fabricación de acero afecta los elementos residuales, tales como óxidos, sulfuros, silicatos, nitruros; los que a su vez afectan las propiedades del acero, a veces se añade una letra como prefijo al numero AISI-SAE:
LETRA
PROCESO DE FABRICACIÓN
A
Acero Siemens Martins básico aleado
B
Acero al carbono, Bessemer
C
Acero al carbono, Siemens Martins básico
CB
Acero al carbono, Bessemer o Thomas
D
Acero Siemens Martins ácido
E
Acero de horno eléctrico
MT
Acero al carbono S-M básico, para tubos.
En general, los aceros 10XX de bajo carbono, de 1005 a 1025, se usan para cementación y para la fabricación de láminas. Los aceros 1015 a 1025 se usan como estructurales en vigas, placas, perfiles, ángulos, etc, con propósitos de construcción. Los aceros 11XX son de corte libre, pues se añaden hasta 0.33% de azufre, con el fin de facilitar la producción de partes que no van a soportar muchas tensiones. Aceros con mas de 1.0 de Manganeso, aceros 13XX, desarrollan ductilidad y resistencia y son superiores a los aceros ordinarios al carbono. Las propiedades de los aceros dependen de la acción de los aleantes presentes.
-
CLASIFICACIÓN GENERAL DE LOS ACEROS
La clasificación de los aceros puede ser realizada por varios criterios:
1.- Según la composición química
3.- Según su estructura metalográfica, al enfriarse al aire 4.- Según su aplicación 5.- Según el método de desoxidación 6.- Según su aplicación
7.- Según el dominio en el diagrama hierro-carbono Existen además otros criterios de clasificación, por ejemplo según la calidad de fabricación, etc. Los cuales no serán abordados en las explicaciones.
-CLASIFICACIÓN SEGÚN COMPOSICIÓN QUÍMICA Según la composición química, los aceros se pueden clasificar de forma general atendiendo al grado de aleación, al contenido de carbono y al sistema aleante.
Clasificación según el nivel de carbono:
Extra-bajo Bajo Mediano Alto
Clasificación según el nivel de aleación
Sin alear Baja Mediana Alta
Acerca de esto, a continuación se recogen los criterios más o menos coincidentes realizados por diferentes normas, organizaciones y países.
-
CLASIFICACIÓN SEGÚN EL CONTENIDO DE CARBONO
Los limites según el contenido de carbono varían según el autor. En la mayoría de la literatura se toman los siguientes:
1.- Aceros de extra-bajo contenido de carbono: los cuales tienen menos de 0.03 % de carbono. 2.- Aceros de bajo contenido de carbono: Los cuales según son considerados con 0.03 % C 0.25 % con impurezas permanentes como Mn, Si, P y S, limitados a los valores establecidos en [54], además ciertas cantidades de hidrógeno y nitrógeno residual 3.- Aceros de medio contenido de carbono: Los cuales tienen 0.25 % < C 0.5 % . 4.- Aceros de alto contenido de carbono: Que contienen por su parte C > 0.5 %).
De la antigua literatura y otros se tienen las siguientes clasificaciones: Acero extra dulce: Son los que contienen desde 0.05 a 0.12 % de carbono.
Acero Dulce: Contienen desde 0.12 a 0.25 % de carbono. Otros autores reconocen como límite 0.29 %. Aceros Semidulces: Contienen desde 0.25 a 0.40 % de carbono. Aceros Semiduros: Contienen desde 0.4 a 0.60 % de carbono. Aceros Duros: Contienen desde 0.6 a 0.7 % de carbono Aceros muy duros: Contienen desde 0.7 a 0.8 % de carbono. Esta clasificación es usada también hoy día, sin embargo no está claro para el personal técnico.
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CLASIFICACIÓN SEGÚN EL GRADO DE ALEACIÓN
La tarea de definir si un acero es o no aleado, es fácil si se siguen las reglas expuestas en, las cuales se exponen a continuación: 1.- Donde exista un rango, el valor mínimo especificado, según el análisis de la cuchara, se toma como criterio de clasificación. 2.- Cuando el contenido de manganeso según el análisis de la cuchara, se especifique sólo como el valor máximo; se toma para la clasificación. 3.- Cuando a otros elementos(excluyendo el manganeso), se le especifique solamente el valor máximo según el análisis de la cuchara, se toma como criterio de clasificación el 70 % de este límite. 4.- Cuando no exista norma o especificación de la composición para la clasificación, se toma el análisis de la cuchara como criterio. 5.- Los resultados del análisis del semiproducto, pueden ser diferentes a los obtenidos en el análisis de la cuchara. Cuando el análisis del producto, puede localizar al acero en una clase diferente a lo normado, se incluye en la originalmente prevista y si es necesario se separa y se verifica con seguridad. 6.- Los aceros no aleados son aquellos en los cuales, todos los elementos listados en la tabla 1.1 de porcentajes, tienen valores menores respecto a los límites establecidos en el punto 1. 7.- Los aceros aleados, son aquellos en los cuales, para cada elemento listado en la tabla, el porcentaje de cada uno es igual o mayor a lo especificado. Si se define un acero como "aleado", entonces queda definir su grado de aleación. En la literatura existe claramente divulgado el criterio que se consideran aceros de baja aleación , los que tienen no más del 2.5 %, de elementos de aleación, de mediana aleación los que tienen de 2.5 a 10 % y como de alta aleación los que poseen más de 10 %). Tabla 1.1: Límite entre aceros aleados y no aleados Elemento
Límite (%)
Elemento
Límite (%)
Aluminio
0.1
Cromo
0.0
Cobalto
0.1
Níquel
0.3
Bismuto
0.1
Cobre
0.4
Wolframio
0.1
Plomo
0.4
Vanadio
0.1
Manganeso
1.65*
Selenio
0.1
Molibdeno
0.08
Telurio
0.1
Niobio
0.06
Boro
0.0008
Titanio
0.05
Silicio
0.5
Zirconio
0.05
Otros***
0.05
Lantánidos**
0.05
Aceros de baja aleación Los aceros de baja aleación de bajo contenido de carbono [63], tienen hasta 0.25 %, de carbono y en calidad de elementos de aleación el Mn, Cr, Si, V, Mo, Ni y otros. Y se utilizan en las construcciones soldadas sometidas a cargas de tipo vibracionales y dinámicas. Ejemplos de estos y la subdivisión según el sistema aleante [21], se ven a continuación trasliterados: al manganeso (4Mn2, 09Mn2, serie AISI 13XX) al manganeso-cobre (09Mn2Cu) al silicio-manganeso (12MnSi, 16MnSi, 17MnSi, etc.) al silicio-manganeso con cobre (09Mn2SiCu, etc.) al manganeso-vanadio (15MnV, etc.) al manganeso-vanadio con cobre (15MnVCu, etc.) al manganeso-vanadio con nitrógeno (14Mn2NV, etc.) al manganeso-vanadio con nitrógeno y cobre (14Mn2NiVCu, etc.) al manganeso-niobio (12Mn2Nb, etc.) al manganeso-niobio con cobre (10Mn2NbCu; etc.) al cromo-silicio-manganeso (14CrMnSi) al cromo-silicio-níquel con cobre (10CrSiNiCu, etc.) Además de estos se encuentran los aceros resistentes a la fluencia a elevadas temperaturas de los tipos 0.5Cr-B0.5Mo y 1Cr-0.5Mo, los cuales comienzan a manifestar cierta termoestabilidad y resistencia a la fluencia. Los aceros de baja aleación de mediano contenido de carbono, tienen %C > 0.25. Son de forma general del tipo ternario o cuaternario, según la cantidad de elementos de aleación, además del carbono. Se emplean en lo fundamental para elementos de máquinas para el mejoramiento (bonificación), para herramientas, por ejemplo el 40CrMo, 35CrMo. Los de elevado contenido de carbono, se emplean en lo fundamental en aceros instrumentales, ya sea, para la fabricación de muelles, herramientas de corte y otros, por ejemplo el 11CrV, 65MnA, [36, 71]. Los aceros de baja aleación se pueden dividir además según el nivel de resistencia a tracción en: Aceros de resistencia ordinaria (Rm < 600 MPa) Aceros de alta resistencia (UHSS-Ultra High Strengh Steel) (Rm 600 MPa)
Aceros de mediana aleación Contienen una cantidad de elementos de aleación entre 2.5 y 10 % [59 y 74]. En estos grupos están los aceros de los sistemas Cr-Mo, Cr-Mo-V, ampliamente empleados en la industrias química, petroquímica, termoenergética, en tuberías, elementos de calderas de vapor, etc., y los aceros al Ni, muy utilizados en la técnica criogénica. Los primeros son termoestables y poseen alta resistencia a la fluencia a elevadas temperaturas (creep resisting steels), del orden de 400 a 6000 0C [48 y \ 90], a la acción de cargas constantes aplicadas durante un largo periodo de tiempo sin sufrir deformaciones apreciables y a presiones de gas o vapor de hasta 30 Mpa [90]. Para todos estos es común tener como base solución sólida y como fase excesiva, carburos de diversa estructura y procedencia.
Los primeros se agrupan por la proporción de elementos en los siguientes [21, 74 y otros]:
1.25Cr - 0.5Mo 7Cr - 0.5Mo 2Cr - 0.5Mo 3Cr - 1Mo 2.25Cr - 0.5Mo 9Cr - 1Mo 5Cr - 0.5Mo y pueden tener según [48] estructuras de tipo:
Perlítica Martensítica Martensítico-Ferrítica
Aceros de alta aleación
Son las aleaciones con más del 45 % de hierro y con la suma de los restantes elementos de aleación no menor del 10 %, siendo el contenido de uno de ellos no menor del 8 %.
Estos son subclasificados como sigue:
Martensíticos Ferríticos Austeníticos-perlíticos Austeníticos
Según estructura
Las referidas serán abordadas posteriormente, sin embargo se pueden destacar los aceros de acuerdo a los elementos principales de aleación que determinan sus propiedades especiales en los siguientes grupos:
Aceros al cromo Aceros al cromo-níquel Aceros al manganeso (Hadfield) Aceros al níquel (Maraging)
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CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS SEGÚN SU USO
Se ha observado que existe gran coincidencia en la clasificación soviética, española, alemana y americana en cuanto a este aspecto [16, 48, 71 y 93].
De modo general se pueden agrupar los aceros de la siguiente forma [2, 48, 55, 59, 71, 81, etc.]:
Aceros de construcción Aceros herramentales Aceros especiales
Aceros de construcción Estos están destinados para hacer piezas de máquinas (este por regla general es sometido al tratamiento térmico por el consumidor), construcciones soldadas, etc. De forma general [2, 48, 71 y 93], se subdividen en:
Aceros de calidad ordinaria para uso general. Aceros de calidad para elementos de máquinas Aceros para estructuras Aceros para cementación Aceros para nitruración Aceros para bonificación (mejorado) Aceros para rodamientos Aceros para muelles Aceros para armaduras (cabillas) Aceros para recipientes a presión Aceros para trabajado en frío Aceros para la técnica criogénica Aceros para temple de superficie
Aceros para extrusión en frío Aceros para fácil maquinado (Automáticos) Aceros resistentes al hidrógeno comprimido Aceros de grano fino Aceros resistentes a influencias meteorológicas Aceros termoestables (refractarios) Aceros para cianuración Aceros para estampado en frío Aceros para recalcado Aceros para embutido Aceros resistentes a la abrasión (AR Steels)
Aceros herramentales Estos se utilizan para hacer herramientas de corte y conformado, instrumentos de medición, troqueles, etc. Estos según [2, 36, 48, 71 y 93] se dividen en:
Aceros para herramientas de corte en condiciones suaves (no aleados) Aceros para herramientas de corte en condiciones difíciles (aleados) Aceros para herramientas de corte rápido Aceros para instrumentos de medición Aceros para matrices de trabajo en frío Aceros para matrices de trabajo en caliente
Aceros especiales A este grupo pertenecen los aceros que poseen algunas propiedades claramente manifiestas como resistencia a la corrosión, termoestabilidad, termoresistencia, resistencia al desgaste, con particularidades de dilatación, con propiedades magnéticas y eléctricas especiales, etc. Por ejemplo en [2, 48, 71 y 93], se subdividen en:
Aceros inoxidables Aceros de gran resistencia a los ácidos Aceros termoresistentes Aceros termoestables (Refractarios) Aceros para válvulas Aceros no magnetizables Aceros resistentes al desgaste (Hadfield) Aceros con elevada resistencia eléctrica Aceros para la técnica nuclear
A continuación se proporciona una breve explicación de alguno de los grupos mencionados, aspecto en lo cual ser necesario profundizar con posterioridad.
Aceros de calidad ordinaria para uso general.- Estos son de bajo %C, no aleados, los cuales no
alcanzan temple completo aunque se enfríen bruscamente. Los procesos de fabricación no son de
los más sofisticados, por lo cual se pueden encontrar calmados, semicalmados o efervescentes. Los dos últimos no se recomiendan para construcciones soldadas. Aceros para estructuras.- Son los destinados a la construcción de estructuras de soldadas o no
soldadas. Se caracterizan porque tienen buena soldabilidad, y no se destinan al tratamiento térmico. Estos aceros se utilizan para puentes, gasoductos, oleoductos, armaduras, calderas, recipientes a presión, etc. Son aceros al carbono con un %C < 0.22-0.25 de baja aleación con elementos de aleación < 2.5%, fundamentalmente Mn y Si, utilizándose también a veces Nb, V y N. Aceros para temple superficial.- En este grupo entran los aceros templados en agua y los
templados en aceite. Tienen una resistencia a la tracción del orden de 686 a 981 MPa y una dureza de 200 a 300 HB. Algunos de estos aceros se utilizan normalizados y revenidos con una resistencia a la tracción del orden de 441 a 686 MPa. Aceros de temple profundo.- Estos aceros junto con los aleados de construcción pueden dividirse
en tres clases distintas: Los usados en estado máximo de temple y revenidos a 205 0C, con lo que se consiguen durezas de 550 a 600 HB y resistencia a la tracción de 196 MPa. Los que son tratados para conseguir dureza de 450 HB, con resistencia a tracción de 117 a 147 MPa Los tratados hasta de 260 a 350 HB, con resistencia a la tracción de 88 a 117 MPa Dichos aceros tienen un campo tan amplio de uso que solo es posible recordar algunos ejemplos de aplicación, entre ellos (ruedas de cruceta de automóvil, engranajes, discos de embrague, cojinetes, árboles de levas, cigueñales, pistones, cilindros neumáticos, inyectores, casquillos, espárragos, árboles de transmisión, tapones roscados, pivotes, pestañas, bridas, arandelas, llaves, etc. Aceros mejorados para estructuras (Quenched and Tempered Steels).- Fueron desarrollados en
el año 1950 [16]. Y son extremadamente importantes en lugares donde se requiere alta relación resistencia/peso, manteniendo buena soldabilidad, ductilidad, resistencia al impacto, a la fatiga y a la corrosión. Sus propiedades únicas se obtienen por su composición química y el tratamiento térmico con el cual se fabrican. Las normas americanas que lo cubren son la ASTM A514 y A517, suministrándose laminados, forjados y \fundidos. El tratamiento consiste en un temple en agua con técnicas especiales desde 816 a 871 0C y revenido desde 540 a 590 0C, lo cual produce una microestructura de revenido cuyos productos de la transformación, dan excelente combinación, resistencia/tenacidad a bajas temperaturas. El tratamiento aumenta la resistencia y la tenacidad se garantiza con el laminado en caliente. Aceros para mejorar.- Estos se aplican a elementos de máquinas, y el tratamiento lo realiza el
usuario generalmente. El carbono está entre 0.3 y 0.4 % y el Cr, Ni, Mo, W, Mn y Si, suman un rango de 3 a 5 %. Elementos afinadores del grano: V, Ti, Nb y Zr, aproximadamente 0.1 %. Si la pieza es de configuración compleja y existe impacto, entonces el acero debe contener Ni. Aceros resistentes a la corrosión (inoxidables): Son los que poseen según [24], estabilidad contra
la corrosión electro-química y química, la corrosión intercristalina y la corrosión bajo tensión.
El grupo de los aceros inoxidables en condiciones atmosféricas lo componen los aceros que contienen más del 10% de cromo, mientras que los que poseen mayor o igual que el 15%, son inoxidables en distintos medios corrosivos. Son características típicas de los aceros inoxidables las siguientes: -Alta resistencia mecánica en comparación con su masa -Baja permeabilidad magnética -Apariencia estática, carácter higiénico y limpieza sencilla -Buena soldabilidad -Fácil conformado en frío y en caliente
Los aceros inoxidables se pueden dividir de acuerdo a su composición química en aceros al Cr, al Cr-Ni, al Cr-Mn, al Cr-Ni-Mn y los aceros que poseen elementos de aleación como el Mo y el W, o elementos formadores de carburos como el Ti, Nb, etc., que se añaden con el fin de estabilizar la estructura y las propiedades: Aceros Termoestables.- Son los que poseen estabilidad contra el ataque químico de su superficie
en medios gaseosos y a temperaturas por encima de los 550 0C, que trabajan sometidos a pequeñas cargas o libres de cargas. Aceros termoresistentes.- Son los aceros capaces de soportar cargas a altas temperaturas durante
un determinado intervalo de tiempo y durante el cual poseen suficiente termoestabilidad. os aceros termoresistentes hasta temperaturas de 565 a 610 0C, tienen de 11 a 12.5 % de cromo con aleaciones de molibdeno, wolframio y vanadio, hasta los 650 0C son aceros al Cr-Ni tipo 189 y 18-10 estabilizados con titanio o niobio y hasta 800 0C son aceros austeníticos Cr-Ni-Mo. Aceros para bajas temperaturas y técnica criogénica.- En principio cualquier acero para bajas
temperaturas debe cumplir que la transición a estado frágil no ocurra a la temperatura de uso, por lo cual tiene que observarse el parámetro T50 [15]. El desarrollo en esta familia de los aceros llamados criogénicos, se inicia ante la necesidad de materiales con buenas propiedades mecánicas a bajas temperaturas, tanto para el proceso de fabricación, como para el transporte y almacenaje de gases licuados [16 y 72]. El uso de ellos comienza a temperaturas de servicio inferiores a un rango de -30 a -45 0C. Según la temperatura de servicio se pueden emplear los siguientes aceros:
Aceros
Temperatura mínima 0C
C - Mn microaleado
-45
Media aleación (3.5 % Ni)
-100
Media Aleación (5 % Ni)
-140
Media Aleación (9 % Ni)
-200
Alta aleación (inoxidables austeníticos)
-250
Según el gas a licuar se realiza su selección, en función de la temperatura de licuación. Algunos casos se exponen a continuación:
Gas
Temperatura de lucuación 0C
Propano
-43
Propileno
-48
Sulfuro de carbono
-50
Sulfuro de hidrógeno
-60
Bióxido de Carbono
-78
Acetileno
-84
Etano
-89
Etileno
-104
Kripton
-151
Metano
-163
Oxígeno
-183
Argón
-186
Nitrógeno
-196
Gas natural
Según pureza del metano
Aceros resistentes a condiciones ambientales
Son aceros de baja aleación que se pueden exponer al ambiente sin pinturas, ya que se autoprotegen con una densa capa de óxidos. La resistencia a la corrosión es de 4 a 6 veces de los aceros estructurales al carbono y de 2 a 3 veces de muchos aceros de baja aleación estructurales. En las normas americanas están cubiertos por la ASTM A242.
Aceros resistentes a la abrasión (AR Steels).- Son aceros de alto contenido de carbono de 0.8 a
0.9 %, los cuales se usan para líneas en equipos de construcción donde existe severa abrasión y golpes duros, líneas de descarga de camiones que trabajan en canteras, transportadores, etc. Normalmente no se usan en estructuras. Su dureza supera los 45 HRC (375 HB). Aceros para fácil maquinado (Free machining steels).- Estos contienen elevado porcentaje de P,
S, Se o Pb, con lo cual se logra una viruta pequeña.
Aceros para la técnica nuclear.- Los aceros empleados en la construcción de reactores nucleares
pueden trabajar como materiales de conserva o de protección (absorbedores). Los primeros deben cumplir el requerimiento especial de no contener elementos con isótopos que sean gran absorbentes de neutrones (B, Co, Ta, Nb, Ti, Al y N), mientras que los segundos por el contrario [15]. Aceros para transformadores.- Son aleaciones que deben cumplir las siguientes recomendaciones
[15]: 1ro.- Deben estar compuestos por átomos y estructura cristalina con la máxima magnetización posible. 2do.- Tener una microestructura que permita mover las barreras del dominio magnético. 3ro.- Los cristales deben estar orientados en la dirección deseada de magnetización. La condición primera, es garantizada por el hierro, la condición segunda implica que el material debe estar libre de partículas, dislocaciones, y frontera de grano. Esto sólo lo cumple un cristal simple templado lo cual es difícil de obtener en el hierro. La transformación produce frontera de granos y dislocaciones dificultosas de remover por temple a 900 0C. Si un elemento de aleación cierra el lazo , esta dificultad puede ser evitada. Las aleaciones con más de 2.2 % de Si, pueden tratarse térmicamente sobre el punto de fusión . En conclusión los aceros para estos fines contienen de 3 a 5 % de Si. Al adicionar este elemento existe una pérdida de la magnetización máxima y como beneficio aumenta la resistencia eléctrica. La condición tercera es garantizada por un cristal de hierro con un porciento de orientación en la dirección de magnetización.
Deep Drawing (Taken from http://thelibraryofmanufacturing.com/deep_draw ing.html) Deep drawing is a manufacturing process that is used extensively in the forming of sheet metal into cup or box like structures. Pots and pans for cooking, containers, sinks, automobile parts, such as panels and gas tanks, are among a few of the items manufactured by sheet metal deep drawing . This process is sometimes called drawing and is not to be confused with the bulk deformation process of drawing discussed earlier. A basic deep drawing operation could be the forming of a flat sheet into a three dimensional cup, or a box. The shape of a deep drawn part is not limited to a circle or square, more complex contours are possible. However, as the complexity goes up, the manufacturing difficulties increase rapidly. It is best to design the shape of a deep drawing to be as simple as possible. For the primary sheet metal deep drawing process the part will have a flat base and straight sides.
Figure:291
The Process
Deep drawing of sheet metal is performed with a punch and die. The punch is the desired shape of the base of the part, once drawn. The die cavity matches the punch and is a little wider to allow for its passage, as well as clearance. This setup is similar to sheet metal cutting operations. As in cutting, clearance is the lateral distance between the die edge and the punch edge. The sheet metal work piece, called a blank, is placed over the die opening. A blankholder, that surrounds the punch, applies pressure to the entire surface of the blank, (except the area under the punch), holding the sheet metal work flat against the die. The punch travels towards the blank. After contacting the work, the punch forces the sheet metal into the die cavity, forming its shape. Equipment for sheet metal deep drawing processes would involve a double action, one for the blank holder and one for the punch. Both mechanical and hydraulic presses are used in manufacturing industry. Typically the hydraulic press can control the blankholder and punch actions separately, but the mechanical press is faster. Punch and die materials, for the deep drawing of sheet metal, are usually tool
steels and iron. However, the range of materials for punch and die can span from plastics to carbides. Parts are usually drawn at speeds of 4 to 12 inches per second.
Figure:292
Deep Drawing Practice
Deep drawing is a sheet metal forming process that involves complex material flow and force distributions. As mentioned, the punch and die setup is somewhat similar to a sheet metal cutting operation, such as punching or blanking. Two main factors will cause the punch in deep drawing to draw the metal into the die cavity, rather than shearing it. One major factor in deep drawing is the die corner radius and the punch corner radius. When cutting sheet metal, the punch and die edges do not have a radius. Sharp corners on the punch and die cause it to cut. A radius on an edge will change the force distribution and cause the metal to flow over the radius and into the die cavity. The other major factor causing the punch to draw the sheet metal and not cut it, is the amount of clearance. Clearance in cutting operations is relatively small, usually 3% to 8% of sheet metal thickness. In deep drawing manufacture, if the clearance is too small the sheet may be cut or pierced, (not well), despite the radius. Clearance in deep drawing manufacture is greater than sheet thickness, usually clearance values are 107% to 115% of sheet thickness. For many calculations the sheet metal thickness is assumed to remain constant. However, there are changes in thickness in certain areas, due to the forces involved. In order to form the side walls of the part, material must flow from the blank's peripheral over the die corner radius, then straight in the direction of the punch. Material forming the straight wall is under tensile stress that will naturally cause it to thin. Deep drawing process factors are controlled to mitigate thinning, but some thinning of the sheet metal is unavoidable. Maximum thinning will most likely occur on the side wall, near the base of the part. A correctly drawn part may have up to 25% reduction in thickness in some areas.
Figure:293
Drawing Ratio
Measurement of the amount of drawing performed on a sheet metal blank can be quantified. This can be done with the drawing ratio. The higher the drawing ratio, the more extreme the amount of deep drawing. Due to the geometry, forces, metal flow and material properties of the work, there is a limit to the amount of deep drawing that can be performed on a sheet metal blank in a single operation. Drawing ratios can help determine the maximum amount of deep drawing possible. The drawing ratio is roughly calculated as, DR = D b/D p. D b is the diameter of the blank and D p is the diameter of the punch. For shapes that are noncircular the maximum diameter is sometimes used, or occasionally drawing ratio is calculated using surface areas. The limit to the drawing ratio for an operation is usually 2 or under. Actual limits to the amount of drawing possible are also dependant upon the depth of drawing, punch radius, die radius, anisotropy of the sheet and the blank's material. Reduction
Another way to express drawing ratio is the reduction (r). Reduction is measured using the same variables as drawing ratio. Reduction can be calculated by r = (D b D p)/(D b). D b and D p being blank and punch diameters respectively. Reduction should be .5 or under. Often expressed as the percent reduction r = (D b - D p)/(D b) X 100%. In this case the reduction should be 50% or under.
Redrawing Sheet Metal
If required percent reduction of sheet metal is over 50%, the part must be formed in multiple operations. Redrawing is the subsequent deep drawing of a work that has already undergone a deep drawing process. By using more than one operation, a greater magnitude of deep drawing can be accomplished.
Figure:294
The amount of forming of the sheet metal that can be accomplished on the first redraw is less than on the original draw. For the original drawing of the blank 50% reduction is rarely used during industrial manufacturing practice. The initial reduction is usually 35% to 45%. First redraw is commonly performed at a 20% to 30% reduction. Second redraw can typically range from 13% to 16% reduction. If a severe amount of deep drawing is to be performed and several redrawing operations are necessary, then the part should be annealed every two operations. This will recover the material for further redrawing. Deep drawing process design must include the drawing of intermediate part shapes, in situations requiring redrawing. For every redraw to be performed there will be one intermediate part.
Figure:295
Intermediate shape design is important and unique tooling and setup will be required for each intermediate step. Each operation will affect the next one and analysis must be done for each step. When designing intermediate shapes, the sheet metal reduction should be considered and in most cases it can be assumed that the surface area of the blank, any intermediate shapes and the part, to be the same. Reverse redrawing of sheet metal, or reverse drawing, is sometimes used to redraw parts. In reverse redrawing, the intermediate part is flipped over before being placed on the die for the next operation. This will cause the sheet metal to now be drawn in the opposite direction as the first draw. Forces In Deep Drawing Sheet Metal
Force used to accomplish a sheet metal deep drawing operation must be adequate enough to provide for the sheet's deformation, enact proper metal flow and overcome friction during the process. Magnitude of force must not be too high or applied incorrectly, or else tearing of the sheet metal may occur. The punch and the blankholder will exert separate forces and force analysis should be done for both. Understanding the material flow during the manufacturing process is essential to understanding the forces acting on the work. Imagine placing a piece of paper flat on a round cup. This is similar to a piece of sheet metal on a round die cavity. Now, imitating the action of the punch, the paper is forced into the cup to take the cylindrical form of the cup. What happens is the paper folds or wrinkles in the process. This is not how a sheet metal work piece should act during a deep drawing operation. One reason is that metal material can flow, unlike the paper. So instead of the paper, place a piece of aluminum foil on the cup. Aluminum foil is metal but it still wrinkles when forced into the cup. The reason why aluminum foil wrinkles when forced into the cup is because of the inadequate thickness of the foil. Imagine now, a sheet metal blank being deep drawn into a round cylindrical part. The material under the punch gets forced into the cavity, pulling material with it, to form the walls of the part. Sometimes in deep drawing an amount of sheet metal material is not drawn into the die and forms a flange around the completed part. However, during a deep drawing operation all of the material not yet drawn over the die radius and into the die cavity is often referred to as the flange. During the ongoing process material from the flange is constantly being forced into the die. The diameter of the die cavity is smaller than that of the sheet metal blank and metal is flowing from the outer peripheral inwards.
Figure:297
It can be illustrated that more material is being forced into smaller spaces, since the same material from the peripheral is moving into a circle of smaller diameter.
Figure:298
Metal flow can be observed in the figure above. As the deep drawing progresses metal from zone A is forced into zone B, metal from zone B is forced into zone C and metal from zone C is forced into the die cavity. This continues until eventually, (providing no flange in the final product), even the material in zone A is forced into the cavity. The constriction of space will cause compressive forces to act within the material. Tensile forces will also be present in the flange because of the drawing of the metal into the die.
Figure:299
Compressive forces on material elements in the flange can be related to the analogy of a metal beam in compression. Now imagine decreasing the width of the beam. If the width becomes low enough, relative to length, the beam will tend to buckle under stress. This is similar to the situation in the flange during a sheet metal deep drawing operation. As mentioned, the force exerted on the beam is similar to the compressive forces acting on the blank's material. Reducing the width of the beam is equivalent to reducing the thickness of the sheet metal. The buckling of the beam is manifested in the wrinkling of the sheet metal. The thicker beam has a high enough width to allow for proper metal flow. A metal beam of greater width is equivalent to a thicker sheet metal blank. It is now evident that the lower the sheet metal thickness the more likely it is to wrinkle during deep drawing. Wrinkles start in the flange. Once wrinkling starts, it will continue to propagate. Wrinkles that start in the flange are pulled into the die and will end up in the part's walls.
Figure:302
In order to solve the problem of sheet metal wrinkling a blank holder is used. By applying pressure to the surface of the blank, the blank holder can prevent wrinkling for many parts. The blankholder would be the equivalent to force applied over the side of the thinner beam, causing it to compress properly, rather than buckle. However, remember this is only an analogy to help understand the
mechanics occurring. The actual situation is different, since forces and material flow are also occurring simultaneously in other directions. Figure:303
Sheet metal thickness is an important aspect of deep drawing process design. Thickness to diameter ratio is a main factor used to quantify the geometry of a blank and can be calculated by t/D b. Thickness is represented by t, and D b is the diameter of the blank. For noncircular sheet metal parts the maximum diameter is sometimes used. Usually it is expressed as a percent t/D b X 100%. Blankholders are generally effective for thickness ratios of 1% and over. Ratios of .5% to 1% are marginal and for thickness ratios under .5% even a blankholder may not prevent wrinkling. Die corner radius and punch corner radius are important in force distribution and material flow during the sheet metal deep drawing process.
Figure:304
Corner radius, for deep drawing manufacturing, should be sufficient to allow for smooth metal flow. If a radius is too small, the sheet metal can tear. Often this occurs as the material is traveling over the corner. Optimization of corner radius should be achieved, because if the radius is too large it may cause wrinkling. While low corner radius can be a source of stress, that can initiate tearing at another location in the part. However, sometimes the location of the occurrence of the tear, in the sheet metal, will be an indication of the cause.
Figure:305
Forces involved in the formation of the part wall are also important.
Figure:306
As the punch progresses, it draws material from the flange into the die cavity, increasing the length of the part wall. Metal forming the part's walls is in tension. Even though material is constantly being drawn from the flange region to supply the growing part walls, the tension forces will tend to create a thinning effect. Thinning will usually be greatest near the part's base. The decrease in thickness, occurring in the walls of a deep drawn part, is mitigated by control of process parameters. A certain level of thinning is usually unavoidable. Often, the manufacturing process of ironing is employed to finish deep drawn parts by evening the wall thickness. Punch force and blankholder force should be determined when designing a particular sheet metal deep drawing operation. Punch force will vary throughout the operation. Commonly, the punch force will reach its maximum at about 1/3 of the stroke. Both punch force and blankholder force are dependent on punch and die geometry, punch and die radius, blank geometry, blank thickness, blank material and friction. Although it will differ, a common value for the blankholder force is about 30% to 40% of the maximum punch force. References are available to calculate these forces, based on these variables.
3. Louvering SHEET METAL LOUVER Una persiana en el diseño de chapa es típicamente una característica formada con una prensa punzonadora que incorpora una matriz superior e inferior. Cuando se forma, el metal se corta a lo largo de la rejilla y se empuja hacia arriba dentro del troquel. Los lados de la característica no se rajarán. Esto forma una ventana elevada en la parte que está protegida por tres lados y abierta en el cuarto. Esta es la forma más común de rejilla y se conoce como rejilla de reverso cerrado.
Una rejilla de estilo estándar perforada en chapa
Formación de Louvers: Prensa troqueladora Formar una persiana en un punzón es, de lejos, el método más fácil, aunque requiere herramientas grandes y costosas. Si está diseñando una pieza que utiliza muchas persianas, sin duda es conveniente fabricarla en una prensa de punzones sobre una prensa plegadora.
Prensa plegadora Hay dos formas de formar una persiana en una prensa plegadora. La primera es una adaptación simple de la herramienta de punzonado y troquel, donde las herram ientas se voltean, mueren en la parte inferior y se golpean en la parte superior, y se mueven a una prensa plegadora. Las herramientas se voltean porque la parte superior plana de la m atriz hace que sea más fácil sujetar y colocar la pieza de trabajo mientras el punzón baja. La principal diferencia entre formar una rejilla en una plegadora en comparación con una punzonadora es la velocidad a la que las herramientas hacen contacto y forman la pieza de trabajo. En una pulsación, la acción es rápida, demorando una fracción de segundo, y a esta velocidad, el borde recto expuesto de la rejilla se corta de forma limpia. La acción de una prensa plegadora es mucho más lenta, tomando uno o dos segundos para formar la función, por lo que se necesita una ranura donde se forme la ventana. Existe un segundo método para crear persianas que no requiere herramientas especiales, y puede ser ideal para producciones de poca cantidad o ejecuciones de prototipos donde no se dispone de herramientas especializadas. Con este método, la pieza de trabajo se corta en tres de los cuatro lados de la rejilla y las herramientas estándar se utilizan para crear un doblez en la
pieza. Este método no tiene la ventaja de los lados cerrados, pero ofrece una alternativa rápida y fácil.
Lumbreras formadas con una prensa plegadora
Diseño de persianas Tamaño Lo primero a considerar en su diseño es la disponibilidad de herramientas. Una rejilla es una característica formada y, por lo tanto, requiere herramientas personalizadas para fabricar. Si está en una perforadora, estarán limitado por el tamaño de la herramienta permitida en la prensa, menos los espacios libres necesarios o la sujeción de la herramienta. Si está fabricando en la casa ahora, qué tamaño tiene la empresa. Si va a enviar sus piezas para la fabricación en otro lugar, sepa cuáles son los tamaños estándar para la industria. Modele sus rejillas alrededor de estos diseños ya que la rejilla no es una característica que se pueda trabajar, es una oferta de una sola toma.
Espaciado y liquidación El error más común cometido por los diseñadores es no tener en cuenta el espacio entre las celosías. El punzón y el troquel necesitarán cierto grado de holgur a alrededor de la característica para poder envejecer la pieza de trabajo mientras se form a la rejilla. Si se coloca otra rejilla dentro de este sobre de trabajo, será aplastada por el punzón y morirá, arr uinando la pieza de trabajo y dañando potencialmente las herramientas. Antes de diseñar una pieza con una rejilla, entienda el sobre de trabajo y espacie sus rejillas con un grado razonable de seguridad. Con esto, los fabricantes de herramientas modernos están al tanto de esta r estricción y han logrado sobres de trabajo increíblemente pequeños para herramientas de rebordeado. Tenga cuidado de ubicar las persianas lo suficientemente lejos del borde de la pieza de trabajo para permitir que el punzón y el troquel se acoplen por completo a la chapa metálica antes de la formación. Además, debe asegurarse de que la rejilla no tenga bridas, ya que puede interferir con las herramientas necesarias para formar la brida.
Ventajas de diseño
La primera y más obvia ventaja de una rejilla es que permite la ventilación del aire a través de la pieza de trabajo a la vez que ofrece cierta protección contra los elementos. La característica es generalmente suave y aceptable para el exterior d e la maquinaria, ya que no se enganchará co n algo que roce contra ella. Una segunda aplicación de persianas es usarlas como guías de montaje. Se puede utilizar una rejilla bien diseñada y una brida de acoplamiento para ubicar las piezas en un conjunto antes de unir o soldar las piezas. Esta aplicación puede requerir un poco de prueba y error antes de lograr la geometría de diseño que se ajuste como se desee.
Uso de persianas para ensamblar piezas
Bibliografía
http://sheetmetal.me/tooling-terminology/sheet-metal-louver/
4. Esfuerzo sigma tao Dual phase material Los aceros DP consisten en una matriz ferrítica que contiene una segunda fase dura martensítica en forma de islas.
fuerza. Los aceros DP (ferrita más martensita) se producen mediante enfriamiento controlado desde la fase austenítica (en productos laminados en caliente) o desde la fase de ferrita más austenita en dos fases (para productos recocidos en frío y recubiertos en caliente de forma continua) para transformar austenita a ferrita antes de un enfriamiento rápido transforma la austenita restante en martensita. Debido al proceso de producción, puede haber pequeñas cantidades de otras fases (bainita y austenita retenida). Dependiendo de la composición y la ruta del proceso, los aceros que requieren una capacidad mejorada para resistir el agrietamiento en un borde estirado (como típicamente medido por la capacidad de expansión del agujero) pueden tener una microestructura que contiene cantidades significativas de bainita. El acero DP contiene ferrita más islas de martensita. La fase de ferrita blanda es generalmente continua, dando a estos aceros una excelente ductilidad. Cuando estos aceros se deforman, la tensión se concentra en la fase de ferrita de menor resistencia que rodea las islas de martensita, creando la alta tasa de endurecimiento inicial única (n-value) exhibida por estos aceros.La tasa de endurecimiento por trabajo más una elongación excelente crea aceros DP con resistencias a la tracción por rotura mucho más altas que los aceros convencionales con un límite elástico similar. El acero DP exhibe una tasa de endurecimiento inicial de trabajo más alta, una mayor resistencia a la tracción final y una relación TS / YS más alta que un HSLA de resistencia a la fluencia similar. DP y otros AHSS también tienen un efecto de endurecimiento por cocción que es un beneficio importante en comparación con los aceros convencionales de mayor resistencia. El efecto de endurecimiento por cocción es el aumento del límite de elasticidad resultante del envejecimiento a alta temperatura (creado por la temperatura de curado de hornos de cocción de pintura) después del preesforzado (generado por el endurecimiento por deformación durante el estampado u otro proceso de fabricación). La extensión del efecto de endurecimiento por cocción en AHSS depende de una cantidad adecuada de deformación por conformación para la química específica y la historia térmica del acero. En los aceros DP, el carbono permite la formación de martensita a velocidades de enfriamiento prácticas al aumentar la templabilidad del acero. El manganeso, el cromo, el molibdeno, el vanadio y el níquel, agregados individualmente o en combinación, también ayudan a aumentar la capacidad de endurecimiento. El carbono también fortalece la martensita como un fortalecedor de solutos de ferrita, al igual que el silicio y el fósforo. Estas adiciones se equilibran cuidadosamente, no solo para producir propiedades mecánicas únicas, sino también para mantener la capacidad de soldadura por puntos generalmente buena resistencia. Sin embargo, al soldar los grados de resistencia más altos (DP 700/1000 y superiores) a sí mismos, la soldabilidad por puntos puede requerir ajustes en la práctica de soldadura. Aplicaciones
Gracias a su gran capacidad de absorción de la energía y a su buena resistencia a la fatiga, los aceros Dual Phase laminados en frío son especialmente adecuados para la fabricación de piezas estructurales y de seguridad para el automóvil, como largueros, travesaños y refuerzos. El acero FF 280 DP permite fabricar piezas visibles con una resistencia a la indentación un 20% superior a la de los aceros de alta resistencia convencionales, lo que supone un aligeramiento potencial del orden del 15%. Gracias a sus altas propiedades, el acero Dual Phase 600 laminado en caliente permite aligerar las estructuras mediante la disminución de los espesores. En el automóvil es particularmente útil para fabricar:
Llantas;
Perfiles ligeros;
Asientos de muelle de amortiguadores;
Elementos de fijación
Bibliografia http://www.worldautosteel.org/steel-basics/steel-types/dual-phase-dp-steels/ http://automotive.arcelormittal.com/europe/products/AHSS/DP/ES
5. Ensayo de cizalladura - Ensayo de tipo tecnológico consistente en someter un material a esfuerzos crecientes y progresivos hasta llegar a la rotura. - Se realiza sobre materiales que van a estar sometidos a fuerzas de corte (chavetas, lengüetas, espárragos, tornillos, pernos).
* Tipos de cizalladura:
SIMPLE:
DOBLE: * Relaciones entre cizalladura y tracción:
- Definimos el esfuerzo cortante
A´, B´, C´, y D´ --> Sección de cizalladura F --> Esfuerzo de corte D B
A´ D´
R S
A´
C
X
C - Relación entre G,
- En la industria el ensayo se suele realizar sobre probetas cilíndricas. - Módulo de elasticidad Transversal. G En un primer periodo hay una deformación dentro del periodo de proporcionali BC --> desplazamiento producido. B G -> módulo de elasticidad transversal, depende del material.
donde : µ = coeficiente de Poison, aceros µ = 0,25 E = 21000 * Diagrama de esfuerzos-deformaciones en un ensayo de cizalladura.
- No hay periodo plástico - Vemos siempre el punto C. (Tensión de rotura) - Aplicación de la gráfica, igual que en la tracción. - La probeta tiene el mismo ø ± 1% que el agujero.
G = 8400
Iron worker Ironworker es una clase de máquinas que puede cortar, hacer muescas y perforar agujeros en una placa de acero, en donde los herreros generan fuerza usando ventajas mecánicas o sistemas hidráulicos. Los sistemas modernos usan arietes hidráulicos accionados por un motor eléctrico de corriente alterna. Para trabajar el metal se utilizan hojas y troqueles de acero al carbono de alta resistencia. La máquina en sí está hecha de acero muy pesado para manejar la enorme fuerza que se puede generar durante el uso. Los Ironworkers se clasifican según la fuerza que pueden generar en toneladas; las calificaciones generalmente comienzan en 20 toneladas y alcanzan las 220 toneladas. Los Ironworkers mecánicos se utilizan principalmente en producciones con baja temperatura en invierno (hasta -20 ° C (-4 ° F)) y se consideran más rápidos. Otra razón para elegir la construcción mecánica es cuando se necesita cortar perfiles grandes (hasta 300 mm (12 in) o más). La mayoría de los hidráulicos no pueden cortar este tamaño. Las desventajas son el mayor consumo de energía (a veces el doble para el mismo trabajo), el ruido y las preocupaciones de seguridad. Pueden cizallar placas planas, ángulos de hierro, barras redondas y cuadradas, así como placas de perforación, ángulos, vigas en I y hierro de canal. Las operaciones que se pueden realizar incluyen:
Cizallamiento Puñetazos Haciendo muescas Formando o doblando
Las ventajas son que debido a la reducción en la cantidad de horas hombre y el esfuerzo necesario para cortar o perforar secciones de acero, un Ironworker es a menudo una parte integral de las instalaciones de fabricación comercial y las tiendas de fabricación. Se pueden volver a equipar fácilmente para varias operaciones y pueden ser operados por una sola persona.
Bibliografía: https://en.wikipedia.org/wiki/Ironworker_(machine)&usg=ALkJrhgwfNxnf8N43MDE0Y5ogCtZln EAPg https://www.youtube.com/watch?v=duOUGOYv1Q4
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press brabe
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Bibliografía: brake/#The_application_of_bending_machines
https://machinemfg.com/what-is-press-
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