UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULT ACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNICA
INFORME DE DEFORMACIÓN PLASTICA Informe de Laboratorio N° 5
Procesos de Manufactura.
CURSO:
“B” SECCIÓN: “B”
PROFESOR:
Salazar Bobadilla,
ALUMNOS:
CÓDIGOS:
-
Rafael Manasa, !nt"on #illiams.
$%&'%$&()
-
*ruz Soto, )ie+o oel.
$%&'$&-/
2016-I ÍNDICE P0+. IN1R2)3**I4N................ IN1R2)3**I4N........................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................................ ............................. $
2B1I62S.............. 2B1I62S........................ ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ............................. .................. ' 73N)!MN12 14RI*2........... 14RI*2...................... ..................... ..................... ..................................................... .......................................... 5 M!1RI!LS M!1RI!LS 31ILI8!)2S................. 31ILI8!)2S........................... ..................... ...................... ........................................... ................................ & *3S1I2N!RI2......... *3S1I2N!RI2.................... ..................... ..................... ...................... ..................... ..................... ................................... ........................ $$ BIBLI2/R!79!........ BIBLI2/R!79!.................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................................... ............................ '5
&
INTRODUCCION Las deformaciones :l0sticas son canales ;ue se forman a lo lar+o de la traectoria lon+itudinal de circulaci
culos, e?actamente en las las "uel "uella lass :or :or dond donde e rued ruedan an los los neum neum0t 0tic icos os so sobr bre e el :a=i :a=ime ment nto o. Re:resentan la acumulaciculos sobre la su:erAcie del :a=imento es uno de los ti:os de deterioro ;ue m0s :reocu:a dentro del estudio del com:ortamiento de las mezclas asf0lticas en caliente. Las defor deformac macion iones es :l0sti :l0sticas cas se caract caracteri erizan zan :rinci :rinci:al :almen mente te :or una secc se cci< intimamente relacionado con el ti:o de li+ante asf0ltico, la com: co m:os osic ici< i como los +radientes de tem:eratura ;ue en ocasiones :ueden ser cambiados debido a la conducti=idad trmica de la mezcla, as> como la brillantez o la reEecti=idad, :or medio de la selecci
OBJETIVOS MB31I)2G
Medir las deformaciones en diferentes sectores sectores la =ariaci
=eri =eriAc Acar ar la fuer fuerza za nece necesa sari ria a :ara :ara rea eali liza zarr el em embu buti tido do co con n res:ecto a la obtenida te> co como mo la defor eforma maci cion ones es en los los diferentes sectores, la =ariaci
1eniendo 1eniendo un mismo lubricante como =ar>an los =alores anteriores anteriores en funci
*!L)RRI!G !:render ca con ;u materiales e instrumentos. 1R7IL!)2G
)emostrar la deformabilidad de los metales aleaciones a la treAlaci
)eterminar e?:erimentalmente las =ariables ma+nitudes del :rocesoG fuerza, tensi
)eterminar la =ariaci
*om:robar *om:robar endurecimiento :or deformaci
)eterminar el coeAciente de fricci
L!MIN!)2G
'
)eterminar la =ariaci
a un cierto es:esor. )eterminar tambin el esfuerzo a la tracci
rom:erse, al realizar un ensao de tracci
en fr>o en los metales. star en ca:acidad de entender, analizar e inter:retar los resultados obtenidos en la :r0ctica, :ara =er los efectos ;ue se :roducen sobre el metal laminado.
72R!G
*onocer el :roceso de forFa. IdentiAcar el meFor medio de enfriamiento :ara el tem:le del elemento
forFado. Realizar la medici
H
FUNDAMENTO TEÓRICO EMBUTIDO l embutido es un :roceso tecnol<+ico de tecnol<+ico de conformado :l0stico ;ue consiste en la ob obtten encci< i
Fig N! 1 P"#$%&# '% %()*+i'# FASES DEL PROCESO Para es:eciAcar el :roceso de embutido se :resenta la si+uiente ilustraci
Fig N! 2 F,&%& '% ."#$%&# '% %()*+i'#
5
CALDERERIA La calderer>a es una es:ecialidad :rofesional de la fabricaci;uidos +as as> como todo ti:o de construcciaG la 1orre iJel, el :uente col+ante de 6izcaa, la estructura ;ue sustenta el Museo /u++en"eim Bilbao, etc.
TREFILADO l treAlado treAlado es una o:eracio, destina destina a reducir reducir la secci como tubos CestiradoD. Se fabric fabrican an ala alambr mbres es "asta "asta de %.%$5mm %.%$5mm de di0metr di0metro, o, "acien "aciendo do :asar :asar el alambre :or diferentes sucesi=as "ileras, con recocidos de :or medio. La disminuci
-
ta:as del :rocesoG &. )eca )eca:a :ado do ;ue ;ue co cons nsis iste te en :re:a :re:ara rarr lim:i lim:iar ar el ma mate teri rial al,, me media diant nte e ata;ues ;u>micos se culmina culmina con a+ua a :resi
P"#$%&# '% C,$*#:
Siendo las ma+nitudes del :rocesoG )o
)i0metro de entrada del alambre Csi es una barraD
)&
)iOmetro de salida mmQ
!o
Seccion central de entrada C%D
!&
Secci
7o
7uerza tractora a la entrada :siQ (
7&
7uerza de tracci
6&
6elocidad del alambre a la salida mse+Q
1ensi
Pto. %
indica comienzo de la deformaci
Pto. &
indica Anal de la deformaci
"ilera o
/rado de deformaci
*oeficiente de roce entre el material la
/rado de deformaci
:
Presi
B
)ureza Brinell
Resi Resistencia stencia a la deformaci
Resistencia media del :roceso
r
reducci
R 7uerza radial de se:araci
Potencia de treAlaci
Ne Potencia de elctrica efecti=a a la salida del motor de la treAladora n
rendimiento de la treAladora. treAladora.
Para Para determinar el coeAciente de fricci
CPi !o D C & T i Lo D Ln C & T i Lo D
Se determina la escala de car+as alar+amientos alar+amientos scala de *ar+as V
PtWt X+.mm... siendo Pt ensao de tracci
la car+a m0?ima en el
scala de !lar+amientos ? CLf Y L%D Zu Para determinar el :unto de rotura rotura CZu T Wu D se determina :rimero la distancia Wu Pu Midiendo esta distancia con un com:0s corta el +raAco +raAco ese seria el :unto Pu Zu CmmD, con las las escalas determinadas, determinadas, se obtiene obtiene la cur=a real. P& W& C1 31 ?
Proceder Proceder a calcular la deformaci
i &, $,' :ara &er, $do, 'er, treAlado
3bicar las deformaciones efecti=as en la cur=a esfuerzo deformaci
45
[ Ud[
1 & T $
[
sta inte+raciticamente a:ro a:ro?imando ?imando a la ecuaci
T U * [Tn )onde * es una constante *on lo cual se obtiene
45
C E52 - E51D 51D C& n \&D C E52 - E51 D
Para obtener * n se se "ace un +rafico +rafico lo+ U T lo+ C :loteando :untos de la cur=a esfuerzo esfuerzo =s. deformaci
l trabaFo total necesario :ara :roducir una reducci
78 0??@ 0?9 C)o \ )i D C)o T )i D Q C & Y cos]D $ sen ] Q
P,", $,', .,&,', $,$*," U?f mediante
U?f H7 ^ )An
donde )An di0metro a la salida de la "ilera
F
*%", '% +"%,'#
B f $ cot+ ]
U?f sfuerzo a:licado en la barra barra al tirar de ella U ] )o
sfuerzo de Euencia Euencia del material 0n+ulo de conicidad de la "ilera C semi 0n+uloD di0metro inicial de la barra a treAlar &%
)f
di0metro Anal de la barra a treAlar
f
*oeAciente de fricci
LAMINADO La lami lamina naci cindricos ;ue +iran en sentido o:uesto. )ic"os cilindros :roducen la deformaci
&&
&$
PROCESO DE LAMINACIÓN o en d>a, la laminacio como en caliente. !l+unas de sus caracter>sticas limitaciones sonG LaminacioG Buen acabado su:erAcial -
Buen control dimensional
-
BaFo :orcentaFe de reduccio CacritudD
Laminaci
)eAciente acabado su:erAcial
-
Limitado control dimensional
-
Menores car+as de deformaci
*on base en estas :ro:iedades se eli+e el :roceso ;ue se debe se+uir :ara la obt obtenc encio. Se :uede clasiAcar a los laminadores en dos +randes +ru:osG los ;ue laminan formas formas :lanas, :lanas, constituidos constituidos :or rodillos rodillos lisos :aralelos :aralelos los ;ue se utilizan :ara
:rodu :roducir cir :erAles :erAles tales tales comoG comoG redond redondos, os, cuadra cuadrados dos,, rie rieles les,, =i+uet =i+uetas, as, canale canaless =arilla :ara lo ;ue se utilizan rodillos con diferentes ti:os de acanaladuras.
LAMINADO EN CALIENTE l :roceso de laminado en caliente es a;uel ;ue se realiza :or encima de la tem:eratura de recristalizacitica, la cual inclue +ranos +randes no uniformes. l :roceso de laminado en caliente se lle=a a cabo com_nmente :ara aleaciones de aluminio :ara aceros aleados. Se maneFan tem:eraturas entre %.' %.5 =eces la tem:eratura de fusia de los casos :or medios mec0nicos o :or ata;ue ;u>micos.
1ren 1ren de laminado laminado en caliente caliente
LAMINADO EN FRÍO
l :roceso de laminado en fr>o se lle=a a cabo :or debaFo de la tem:eratura de recris recristal taliza izaci< ci
(
%TF =
A 0− Af A 0
)
× 100
n dondeG
A# `rea tras=ersal ori+inal del metal. A `rea tras=ersal des:us del laminado. n la deformacio aumenta la resistencia a la cedencia, la resistencia a la tensi
! continuaci
E&*%"# , , *%<$i,: s el esfuerzo necesario :ara iniciar el EuFo :l0stico en el material ;ue se est0 deformando. n la 7i+ura ' se :uede a:reciar las +rietas +eneradas en el :roceso de laminaci
n
K . ε Y ´ F = n+1
,
[ ] lb
pulg
2
n dondeG Y F ε
sfuerzo a la Euencia del material.
)eformaci
K
*oeAciente de resistencia, constante :ro:ia de cada material. CMPaD
?:onente de endurecimiento :or deformaci
F*%", '% *%<$i, La fuerza de friccia :ara :oder =encer esta fuerza. Por lo tanto debe debemos mos anal analiza izar, r, ;ue ;ue al aume aument ntar ar la fricc fricci< i
E&.%&#" ! :artir del :roceso de laminaci
2
μ . R =e1 −e 2
n dondeG μ=¿
s el coeAciente de fricci
R= ¿
s el radio de los rodillos. ! :artir de la anterior ecuaci
Se obser=a ;ue a maor radio de los rodillos maor coeAciente de fricci
F*%", '% "#'i# Los rodillos a:lican :resi
Fig*", 1. 7uerza :er:endicular del rodillo sobre el arco de contacto. C Tomado de Manufactura, Manufactura, ingeniería y tecnología, Kalpakjian – (Schmid , 4ta ed))
La fuerza ;ue debe +enerar el rodillo laminador en el laminado :lano esG F = L× L × W × Y ´ F
n dondeG l a l0mina, :ul+. CmmD, teniendo en L Lon+itud de contacto entre el rodillo la cuenta ;ueG
Lcontacto = √ R × ( e1− e2 )
R radio del rodillo, :ul+.CmmD e1 es:esor inicial, :ul+.CmmD e2 es:esor Anal, :ul+. CmmD. W
!nc"o de la lamina C:ul+D.
sfuerzo de Euencia :romedio de la l0mina en el es:acio de laminaci
sta ecuaci
P#+%<$i, "%*%"i', Para calcular la :otencia re;uerida re;uerida en cada rodillo, nos remitimos a la 7i+ura No.5, en la cual se :uede considerar
a = L / 2
potencia=torque∗velocidad angular
ot =T ∗ !
=2 "× #× L×F
n dondeG P= Potencia,
:ul+Tlbmin CD
N= 6elocidad de +iro del rodillo, F= 7uerza
RPM
:er:endicular del rodillo, lb N
L= Lon+itud
de contacto, :ul+ CmD
FORJA La forFa es el :rocedimiento :or el ;ue se da forma a los metales mediante +ol:es, +eneralmente con el material a alta tem:eratura. MeFora considerablemente las :ro:iedades mec0nicas del material Puede realizarse manual o autom0ticamente.
Ti.#& Los :rinci:ales ti:os de forFa ;ue e?isten sonG •
7orFa libre
•
7orFa con estam:a
•
Recalcado
•
7orFado isotrmico
F#", i)"% s el ti:o de forFa industrial m0s anti+uo, este se caracteriza :or;ue la deformaci
F#", $#< %&+,(.,
ste ti:o de forFa consiste en colocar la :ieza entre dos matrices ;ue al cerrarse conforman una ca=idad con la forma dimensiones ;ue se desean obtener :ara la :ieza. ! medida ;ue a=anza el :roceso, a sea em:leando martillos o :rensas, el material se =a deformando ada:tando a las matrices "asta ;ue ad;uiere la +eometr>a deseada. ste :roceso debe realizarse con un cord
dimensiones
+eom +eomet etr> r>as as
:ued :ueden en
=ari =ariar ar
am:liamente.
Las
dimensiones de estas :iezas =an
desde
unos
:ocos mil>metros d mil>metros de e lon+it lon+itud ud +ramos de +ramos de :eso "asta :eso "asta =arios metros metros toneladas, toneladas, sus +eometr>as :ueden ser sim:les o com:leFas.
F#",'# i&#+H"(i$# l forFado isotrmico es un ti:o es:ecial de forFa en la cual la tem:eratura de los tro;ueles es si+niA si+niAcat cati=am i=ament ente e su:erio su:eriorr a la utiliza utilizada da en :roce :rocesos sos de forFa forFa con=encional.
R%$,$,'# ! diferencia de los :rocesos anteriores ;ue se realizan en caliente, este adem0s :uede realizarse en fr>o. *onsiste en la concentracio en los e?tremos de las :iezas se denomina encabezado en fr>o.
MATERIALES UTILIADOS
MB31I)2 Placas
de Aerro acero ino?idable
Lubricantes distintos Matriz Punz
*!L)RRI! •
Raador
•
*om:0s
•
oFas
•
1iFeras
•
Planc"a de metal
•
Roladora
•
Martillo
•
Bombo
•
Moleta
TREFILADO
!lambre de cobre recocido 1res 1res "ileras ;ui:o del ensao de tracci
Lubricantes diferentes :ara cada +ru:o
LAMINADO
Platinas o :erAles de diferentes materiales
Raador
Re+la
6ernier
)ur
;ui:o de tracci
FORJA 3n "orno ' barras cil>ndricas de acero 1en 1 en az a s 3n un;ue *omba martillo
!+ua aceite
CUESTIONARIO EMBUTIDO )2P del :roceso de embutidoG
-
Se toma la dureza del material a embutir
-
Se realiza el ensao de tracci
-
Se :rocede el liFado
-
Se cuadricula :or uno de los lados
-
Se realiza el :roceso de embutido
La relaci
)
&. )eterminaci )eterminaci
2
=
" " 2 2 × 6 + " × ( 94 + 82 ) × 17 + × 82 4
$ =136.85 %%
4
$. n las tres zonas :rinci:ales :rinci:ales Cala fondo fondo cuer:oD cuer:oD.. a.T )eterminaci
b.T b.T )eterm )etermin inac aci< i
ln
10 9
=0.105
8ona de cuer:oG Lon+. del cuadrado && mm [
ln
10 11
=−0.095
8ona de fondo Lon+. del cuadrado &% mm [
ln
10 10
=0
c.T )eterminaci
n
6
& =
490 × 10
× 0.105
1+ 0.105
& =46.56 'a
'.T )efectos ;ue se :ueden :resentar en un :roceso de embutido, indicar su causa. u defectos se "an :resentado en el :roducto obtenido en la :r0ctica Por ;u
Pueden :resentarse numerosos defectos en un :roducto embutido, anteriormente nos referimos a al+uno de ellos sonG
A""*g,(i%<+# %< , )"i', # .%&+,, . l arru+amiento es una :arte embutida consiste en una serie de :lie+ues ;ue se forman radialmente en la brida no embutida de la :arte de trabaFo, debido al arru+amiento :or com:resi
A""*g,(i%<+# %< , .,"%' . Si la brida arru+ada se embute en el cilindro, estos :lie+ues a:arecen en la :ared =ertical del cilindro. +ri eta ;ue se abre en la l a :ared D%&g,"",'# ste defecto consiste en una +rieta =ertical, usualmente cerca de la base de la co:a embutida, debido a altos esfuerzos a la tensia en la lamina de metal. Si el material es :erfectamente :erf ectamente isotr<:ico no se forman las oreFas.
R,5,'# &*.%"$i, Pueden ocurrir ralladuras en la su:erAcie de la :ieza embutida si el :unz
CALDERERIA )2P del :roceso de la fabricaci
TREFILADO )2P del :roceso de treAlado
)eca )eca:a :ado doGG Los alamb lambrres deb deben lim:iarse su:erAcialmente, tal como se "ac>a en el estirado, estirado, o bien :or medios mec0nicos, "aciendo :asar el material :or :or =ari =arias as :olea :oleass ;ue ;ue le some somete ten n a Ee?iones mu a+udas, lo ;ue ocasiona el des:rendimiento de la cascarilla. 1reAladoG 1reAladoG 3na =ez el material est0 lim:io bien en+rasado, :asa al banco de treAl treAlar, ar, esta esta m0;uin m0;uina a es com:ue com:uesta sta :or una de=anadera donde se coloca el alambre, una bobina de arrastre ;ue tira del alambre lo enrolla con=enientemente. !cabado. l alambre as> obtenido tiene una ele=ada acritud. Para meForar su tenacidad se le somete recocido se intercala en el :roceso de treAlado si estelo e?i+e. Diámetro Inicial
Diámetro Final
Deformación Unitaria
3.70 3.30 3.00 2.75
2 1.9 1.8 1.6
1.23037 1.10413 1.02165 1.08319
1abla 1abla N°& Fuerza te teóric ica a (k (kg)
Fuerza ex experim ime ental (k (kg)
391.23 303.33 256.61
228 212 171
1abla 1abla N°$ Diámetro Inicial
Diámetro Final
Trabajo Redundante
3.70 3.30 3.00
2 1.9 1.8
0.90276 0.83217 1.33142
2.75
1.6
1.03176
1abla 1abla N°'
*onclusionesG
Se obser=a ;ue al usar +rasa como lubricante la fuerza del treAlado el coeAciente de fricci
Se obser=a ;ue al usar +rasa como lubricante se lo+ra obtener maores reducciones.
)e las cur=as de tracci
l coeAciente de fricci
)efectos en el treAladoG &.T La a:ariencia de la ru+osidad del material $.T Se obser=a ;ue al usar +rasa como lubricante la fuerza del treAlado el coeAciente de
fricci
'.T Rec"u:e en el material :or las :orosidades la eFecuci
LAMINADO )2P del :roceso de laminado
Se :rocede a tomar la dureza inicial de los diferentes materiales
Se toma las medidas del material a utilizar
Se :rocede a laminar cada $%K de reducci
Se corta otra :robeta de -5mm :ara el ensao de traccinimo.
Los resultados del proceso de laminación son:
NK(%"# '% ,(i<,'# &< % & $ ' H 5 ( V
Di(%<&i#<%& Di(%<&i#<%& %< (( , ) $ &%H.&$% &' $'H '$5 5H' -5% &$'% &HV%
&%.( &&.H &$.( &'.' &'.V &H.& &H.$ &H.5 &H.(
5.' '.V &. &.H &.& %.5 %.' %.$ %.%5
LO!"#$% %& 'O#('#O.
Lcontacto= √ R ( e 1−e 2 )
)iendo:
R * *
50.9 mm + ,e * e n-1 - en * cn-1 - cn
NK(%"# '% ,(i<,'#& < & $ ' H 5 ( V
V,"i,$i< '% %&.%&#" % ((/ &.5 &. %.5 %.' %.%.$ %.& %.&5
%&O/('"O /&(L.
ε n =ln
( ) e n−1 en
%onde: [n * %eormación real en el laminado n
L#
e*c
NK(%"# '% ,(i<,'# &<
L"#& %& L$&'"(.
& $ ' H 5 ( V
n
K . ε Y ´ F = n +1
)ondeG X &.-$ M:a n
NK(%"# '% %.5 ,(i<,'#& Q F M.,/ < & &&5.'-& $ &--.5&& ' &&%.5$' H V.$&( 5 &((.5 &H$.HH ( &$(.'5$ V $'5.HV$
$&/( (L"'(%( )O/& L( )$&/"'"& %& 'O#('#O. F = L× L × W × Y ´ F
)iendo: W * * L *
anco *
laro * a
NK(%"# '% ,(i<,'#& < & $ ' H 5 (
F*%", F N/ &5(.V& H%V.&' 'H'.( HH%.5% &'5.-V &'&.'( $$(&.''
%<-1%<
D%#"(,$i < "%,
&.'5 $ &.'5( &.$(' $.$ &.--( &.5 H
%.''$( %.-'& %.'%5H %.$H&$ %.(VV5 %.5&%V %.H%55 &.'V-'
O/ LO) /O%"LLO)
V
5&$'.&5
O#&'"(. =2 "× #× L×F
)iendo: * 5.236 L * lonitud de contacto.
NK(%"# '% P#+%<$i, ,(i<,'#& P J&/ < & H($.$% $ &'(H.H& ' 5H.$& H 5V.H5 5 $5('.%&HH&.5$ ( &(5H.(5 V HVH(.5&
onclu!ione!"
&n el e;perimento se puede osera. aluminio ma?ima
5
&'
'V-.
(
%$rotura
$
&V5
'H5
-V%
es:esor
%.5
&
$.5
H
$%mm
$%mm
Lon+itud inicial
$%mm $%mm esta@o \ :lomo $%.5m $%.5m Lon+itud Anal car+a m0?imam &$m H
($%&.5mm H-$'mm
rotura
'%
&5
lon+itud inicial
5V.(
5.H
Lon+itud Anal
73.9
74.4
35
2
$5 5.75 75.1 1
#anto para el plomo como para el aluminio #ami?n esto se pudo
I<*%<$i, '% , +%(.%",+*", %< % ."#$%&# '% ,(i<,'#: a.T *u0ndo se "ace necesario la deformacisticas res:ecto a los resultados sonG T
La resiste resistencia ncia a la tensi< tensi
T
La defor deformac maci
T
La defor deformac maci
D%%$+#& *% &% .*%'%< ."%&%<+," %< *< ."#$%&# '% ,(i<,$i<= i<'i*% &* $,*&,: Los defectos ;ue :resentan los :roductos laminados tienen dos or>+enes :rinci:alesG
T
Los :ro=enientes :ro=enientes del material material tales como "etero+ene "etero+eneidad, idad, rec"u:es rec"u:es :orosidad :orosidad.. Para e=itar estos :roblemas se descarta la cabeza del lin+ote, eliminando as> la zona de rec"u:es. )ado ;ue el :roceso tiene un efecto mezclador de aAne de +rano, es :osible entonces eliminar la estructura de fundici como la :orosidad interna la se+re+acis r>sti tica cass mec0n mec0nic icas as de los los :rodu :roducto ctoss obteni obtenidos dos.. Para +arant +arantiza izarr los efecto efectoss benAc benAcos os anterio anteriorme rmente nte mencionados ser0 necesario una reducci
T
Los +enerad Los +enerados os :or :r0ct :r0ctica icass inadecu inadecuado adoss durante durante la lamin laminaci aci
T
Los rodil odillo loss debe deben n es esta tarr :erf :erfec ecta tame ment nte e :ara :arale lelo los, s, a ;ue ;ue de lo co cont ntra rari rio o el es:esor de la "oFa no ser0 uniforme. ?ceso de deformaci
BIBLIOGRAFÍA
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