INSTITUTO TEGNOLOGICO SUPERIOR DE ALVADO
FORMADO MECÁNICO: EXTRUSIÓN, EMBUTIDO Y TROQUELADO, TROQUELADO, DOBLADO.
INTRODUCCIÓN
Los metales, los plásticos y los materiales de cerámicas se transforman en artículos útiles y productos de consumo por muchos diferentes medios. Los metales se vací vacían an de maner maneras as difer diferent entes es en molde moldes s para para produ produci cir r formas intrincadas pequeñas o partes para máquinas en producción producción en serie. Los metales también se laminan entre rodillos, se conforman en piezas y se martillan en matrices o se fuerzan a través de dados por extrusión para hacer formas especiales. Por ejemplo, el hierro y el acero se cali calient entan an a tempe tempera ratu turas ras altas altas para para poder poder conf confor ormar marlos los fácilmente fácilmente por forjado forjado (martillado (martillado y comprimido). comprimido). Aunque la forj forja a fue fue en un tiem tiempo po una una oper operac ació ión n para para meta metale les s en caliente, en la actualidad se practica el forjado en frío aún con el acero. A temperaturas intermedias se puede producir un material metalúrgicamente superior para algunos fines. La ext extrusió usión n en pren rensa es un proce ocedimie miento nto de conf conform ormac ación ión por defor deformac mación ión plás plásti tica ca,, que consi consist ste e en moldear un metal, en caliente o frío, por compresión en un recipiente obturado en un extremo con una matriz o hilera que presenta un orificio con las dimensiones aproximadas del producto que se desea obtener y por el otro extremo un disco macizo, llamado disco de presión. Si el esfuerzo de compresión se transmite al metal por medio del disco de presión o de la matriz, al proceso de extr extrus usió ión n se le deno denomi mina na extr extrus usió ión n dire direct cta a o extr extrus usió ión n inversa.
FORMADO MECÁNICO: EXTRUSIÓN, EMBUTIDO Y TROQUELADO, TROQUELADO, DOBLADO.
La deformación es únicamente uno de los diversos procesos que pueden usarse para obtener formas intermedias o finales en el metal. El estudio de la plasticidad está comprometido con la relación entre el flujo del metal y el esfuerzo aplicado. Si ésta puede determinarse, entonces las formas más requeridas pueden realizarse por la aplicación de fuerzas calculadas en direcciones específicas y a velocidades controladas. Las maquinas, aparatos, herramientas y diversos artículos mecánicos están formados por muchas piezas unidas, tales como: pernos, armazones, ruedas, engranajes, tornillos, etc. Todas estas piezas obtienen su forma mediante diferentes procesos mecánicos (Procesos de conformado), fundición, forja, estirado, laminado, corte de barras y planchas, y por sobre todo mediante arranque de virutas.
EXTRUSIÓN Es un proces proceso o utiliz utilizado ado para para crear crear objeto objetos s con secció sección n transv transvers ersal al definida y fija. El material se empuja o se extrae a través de un troquel de una sección transversal deseada. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesos manufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos, porq porque ue el mate materi rial al sola solame ment nte e enc encuent uentra ra fuer fuerz zas de comp compre resi sión ón y de cizall cizallam amien iento. to. Tambié También n las pieza piezas s finale finales s se forman forman con con una termin terminaci ación ón superficial excelente.
La extrusión puede ser continua (produciendo teóricamente de forma indefinida materiales largos) o semi-continua (produciendo muchas partes). El proceso de extrusión puede hacerse con el material caliente o frío. Existen 2 tipos de extrusión: •
Extrusión Directa
•
Extrusión Invertida o indirecta
En el primer primer caso, el émbolo émbolo y el dado están en los extremos extremos opuestos del cilindro y el material es empujado contra y a través del dado. En la extrusión indirecta el dado es sujetado en el extremo de un émbolo hueco y es forzado contra el cilindro, de manera que el metal es extruido hacia atrás, a través del dado. Hay 3 tipos de procesos de extrusión:
Extrusión Caliente
Extrusión en fFrío
Extursión Tibia
Extrusión en caliente La extrusión en caliente se hace a temperaturas elevadas para evitar el trabajo forzado y hacer más fácil el paso del material a través del troquel. La may mayoría oría de la extr extrus usió ión n en cali calien ente te se real realiz iza a en pren prens sas hidr hidráu áuli lica cas s horizontales con rango de 250 a 12.000 t. Rangos de presión de 30 a 700 Mpa (4400 a 102.000 psi), por lo que la lubricación es necesaria, puede ser aceite o grafito grafito para bajas bajas temper temperatu aturas ras de extru extrusió sión, n, o polvo polvo de crista cristall para para altas altas temperaturas de extrusión.
La fuerza necesaria para la extrusión depende de la resistencia del material y de las las secc eccion iones inic inicia iall y fina finall de la pieza ieza.. La extr extru usión sión se hace hace a temperaturas elevadas para reducir las fuerzas necesarias. ¬Desventajas El costo de las maquinarias y su mantenimiento.
Extrusión en Frío La extru trusión sión fría fría es hech echa a tem tempera peratu turra ambie mbient nte e o cerc cerca a de la temperatur temperatura a ambiente. ambiente. La fuerza fuerza necesaria necesaria para la extrusión extrusión depende de la resistencia del material y de las secciones inicial y final de la pieza.
¬Ventajas
Falta de oxidación.
Mayor fortaleza debido al trabajo en frío o tratamiento en frío. Estrecha tolerancia. Buen acabado de la superficie Rápida velocidad de extrusión si el material es sometido a breves calentamientos.
Los materiales que son comúnmente tratados con extrusión fría son: plomo, estaño, aluminio, cobre, circonio, titanio, molibdeno, berilio, vanadio, niobio y acero. Algunos ejemplos de productos obtenidos por este proceso son: los tubos plegables, el extintor de incendios, cilindros del amortiguador, pistones automotores, entre otros
Extrusión tibia La extrusión tibia se hace por encima de la temperatura ambiente pero por debajo de la temperatura de recristalización del material, en el rango de temp temper erat atur uras as de 800 800 a 1800 1800 °F (de (de 424 424 °C a 975 975 °C). °C). Este Este proc proces eso o es usualmente usado para lograr el equilibrio apropiado en las fuerzas requeridas, ductilidad y propiedades finales de la extrusión.
¬Ventajas Reduce la presión que debe ser aplicada al material. Aumenta la ductilidad del acero. Puede eliminar el tratamiento térmico requerido en la extrusión en frío.
EMBUTIDO Y TROQUELADO El embutido se realiza para la fabricación de elementos huecos a partir de Planchas de acero u otros metales y resulta el más económico con respecto a la fabricación de maquinas herramientas o colado. El proceso se desarrolla a partir de un disco de material previamente seleccionado, el cual es empujado dentro de una matriz hueca por un punzón, aunque el proceso inverso suele ser también realizado con frecuencia, sin emba embarg rgo o exis existe ten n otra otras s form formas as de embu embuti tici ción ón en las las que que uno uno de los los dos dos elem elemen ento tos s es sust sustit itui uido do,, tien tienen en espe especi cial al impo importa rtanc ncia ia,, la embu embuti tici ción ón por por
explosión, en la cual se detona una carga de explosivo sobre la Planchas de acero la misma que está inmersa en un medio acuoso, este es el que cumple la tareas de punzón.
El troquelado funciona bajo el mismo principio que una perforadora de papel, se coloca la plancha metálica y luego un punzón corta el Acero de la misma manera que aquella lo hace con el papel.
Troquelado
Las diferencia a nivel tecnológico entre estos dos procedimientos se da en básicamente en tres cosas.
Para el embutido, el huelgo entre el punzón y la matriz es de aproximadamente 1.12 a 1.30 veces el espesor de la Planchas de acero a embuti embutir, r, mientr mientras as que para para el troqu troquela elado do este este huelgo huelgo debe debe ser ser el mínim mínimo o posi posibl ble, e, toma tomand ndo o en cuen cuenta ta las las nece necesi sida dade des s de evac evacua uaci ción ón de la piez pieza a conformada, así como el material a cortarse, ya que materiales excesivamente plásticos suelen adherirse a la matriz e impiden el corte de la siguiente pieza,
para para lo cual cual se disp dispon onen en elem elemen ento tos s de desb desbar arba bado do,, que que se muev mueven en inmediatamente después del punzón de corte en la matriz
En la embu embutic tició ión n los los bord bordes es de los los punz punzon ones es y matr matric ices es son son redondeados mientras que en la troquelería, se evidencian siempre ángulos rectos, muy filosos y por tanto suelen ser endurecidos mediante carburización o cianurización, para evitar que pierdan filo.
Por excelencia los equipos para estos procesos son la prensas, pero para para el embu embuti tido do se util utiliz izan an aque aquell llas as que que tien tienen en un desp despla laza zami mien ento to relativamente lento, mientras que para los troquelados la velocidad tiende a ser mayor y se suele preferir prensas mecánica con volantes acumuladores de inercia, acoplados a un embrague que activa la transmisión del movimiento.
El proc proces eso o se inic inicia ia a part partir ir de un disc disco, o, el cual cual es fija fijado do convenientemente a la matriz mediante un anillo, centrando de esta manera el disco y evitando la formación de pliegues. El punzón desciende estirando y haciendo fluir el metal por las paredes del agujero de la matriz, se procura por este este métod étodo o que las las pare pared des del del eleme lement nto o form forma ado no dism isminuy inuya an significativamente con respecto al espesor de la placa original.
La fricción es un factor determinante, así como la longitud del perímetro de la pieza por lo cual se pulen las superficies y se echa mano también a lubricantes para facilitar el proceso, eso con miras de minimizar la cantidad de energía requerida para el conformado.
Dependiendo de las dimensiones de la pieza suele ser requerido, hacer la embuti embutició ción n en varios varios pasos, pasos, inclus incluso o realiz realizar ar tratam tratamien ientos tos térmic térmicos, os, para para poder garantizar que la pieza tenga la geometría requerida y sus paredes no se desgarren, este es el caso de la embutición profunda, típica en la fabricación de casquillos de munición especialmente en los calibre de fusilería 7.62, 5.56, 0.5, etc.
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 endentar un blanco y dar al producto una
medida rígida. Latas para alimentos y botes para bebidas, son los ejemplos más comunes.
DOBLADO Y FORMADO 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 dobl doblad ado, o, el meta metall se some somete te a esfu esfuer erzo zos s tant tanto o en tens tensió ión n como 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 dobles, 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.
Recuperación elástica en operaciones de doblado.
Prensa dobladora Se usan para doblar, formar, rebordear, repujar, desbarbar y punzonar lámina metálica de bajo calibre. Tales prensas pueden tener espacio para lámina de 6 m de ancho y 16 mm de espesor. La capacidad de presión requerida de una prensa dobladora para un material dado, se determina por la longitud de la pieza, el espesor del metal y el radio del doblez. El radio mínimo interior de doblez se limita usualmente a un valor igual al espesor del material. Para las operaciones de doblado, la presión requerida varía en proporción a la resistencia a la tensión del material. Las prensas dobladoras tienen carreras cortas, y están equipadas generalmente con un mecanismo impulsor excéntrico.
CONCLUSIÓN
En conc conclu lusi sión ón pode podemo mos s deci decirr que que exis existe ten n vario varios s tipo tipos s de form formad ado o mecá mecánic nico, o, el cual cual cada cada uno uno de ellos ellos traba trabaja ja de dife difere rent nte e mane manera ra y tien tiene e características que los diferencian de los demás. La deformación, es uno de los procesos por el cual se somete el metal para obtener la forma que se requiera pasando por diferentes procesos, la cual establece que tan resistente puede ser. Así como también, encontramos diferentes tipos y procesos específicos por los cuales se someten para poder crear ciertas piezas específicas, así mismo, que cantidades serian convenientes para fabricar, para no tener una pérdida, y sea más económico.
Un ejemplo es la extrusión ya que debido a su proceso nos va a permitir una amplia gama de productos novedosos y de un alto valor nutricional que son elaborados a partir de ingredientes básicos.
