Laboratorio #2 Proceso.docx

PRÁCTICA DE LABORATORIO DE PROCESOS DE FABRICACIÓN N° 2 Procesos de formado – doblado de laminas NRC: 3617

FERRER FLOREZ DIANA CAROLINA N°1 A JUAN SEBASTIAN CEPEDA CASTAÑON°3 C

PEREZ MARTINEZ ALEX FARID N°2 B NICOLAS NAVARRO JUAN NICOLAS N°4 D

A Estudiante

de Ingeniería Industrial, Fundación Universidad del Norte, Barranquilla –Colombia. E-mail: [email protected] B Estudiante de Ingeniería Industrial, Fundación Universidad del Norte, Barranquilla –Colombia. E-mail: [email protected] C Estudiante de Ingeniería Mecánica, Fundación Universidad del Norte, Barranquilla –Colombia. E-mail: [email protected] D Estudiante de Ingeniería Industrial, Fundación Universidad del Norte, Barranquilla –Colombia. E-mail: [email protected] [email protected] o

1. INTRODUCCIÓN

asignada y las letras a, b y c para p ara diferenciar cada sección.

En nuestra práctica de laboratorio se aplicaron algunos conceptos relacionados con la deformacion y proceso de formado de metales en este caso el doblado, se realiza una deformacion plastica de el material para conseguir piezas con formas finales o intermedias que puedan servir para su posterior aplicación en la industria. La comprension del comportamiento de los metales para poder realizar diseños de forma adecuada en sistemas, máquinas, etc, que sean confiables y buscar los costos económicos de manera correcta. Las variables de error estaran presentes en la toma de datos pero nuestro objetivo es minimizarlas con tal de obtener resultados satisfactorios que nos ayuden a comprender correctamente los procedimientos y resultados.

2. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO

Procedimiento No. 1

1. Se nos asignó una lámina la cual dividimos en tres partes con el charpy y la regla metálica, calculando que sean aproximadamente del mismo tamaño. 2. A cada parte se le colocara un

3. Posteriormente nos dirigimos a la cizalla para cortar las 3 secciones mencionadas anteriormente

con el calibrador Vernier el ancho, la longitud y el espesor. Anotamos los resultados en la tabla asignada en la guia, estas medidas deben ser tomadas tres veces para así poder calcular la medida promedio, en un intento por disminuir los errores. 5. Repetimos este procedimiento con las láminas de los otros grupos para obtener las medidas de las cuatro de diferente espesor.

6. Nos dirigimos hacia la máquina dobladora con las tres láminas y a cada una se le hace un doblado con ángulos diferentes: 45°, 60° y 90º respectivamente. (El auxiliar del laboratorio nos indicó las secciones de la dobladora de acuerdo al ángulo que deseábamos obtener). Procedimiento No. 2

Seguidamente a cada lámina doblada se le deben identificar las dimensiones para después determinar la tolerancia de doblado. Con el calibrador Vernier medimos la longitud de cada lado desde la punta hasta donde comienza en ángulo de doblado y las sumamos (X+X según la figura 5.). Medimos el ángulo externo de cada lámina y anotamos los resultados. Este procedimiento se repite con las láminas de los otros grupos y cada medida se toma tres veces para así obtener un promedio. Procedimiento No. 3

Para finalizar la práctica de laboratorio se escogen las dos láminas de mayor espesor la cual son la 1 y 2, se desdoblan y se toma su dureza (Rockwell) con un durómetro ubicado en el laboratorio. Se van a tomar cinco muestras de dureza en diferentes puntos comenzando por el más lejano al doblez y terminando con la medida más cercana al doblez.

3. RESULTADOS

Luego de hacer experimento procedemos a presentar los datos obtenidos en una tabla como se puede ver en los anexos. Asimismo, presentamos los resultados de las medidas de longitud y del ángulo luego de ser doblado la lámina. Ver anexos *Longitud Final = (x + x) mm Por otro lado, presentamos los resultados de dureza obtenidos por la lámina 3 y 4. Ver anexos Luego de haber obteniendo los datos procedemos a calcular la tolerancia del doblado mediante la siguiente fórmula: BA = 2π A/360 (R+ K_ba*t) Para ello asumimos el radio de doblez (R) como 0,5t y el factor para estimar el estirado (Kba) como 0,33. Esto es debido a que R < 2t. Asimismo, calculamos el valor de BA con el ángulo de doblado(A) recolectado en la

media de los datos de cada lámina con respecto a su letra al igual que el espesor (t). De las tablas de la 1 a la 8. Estos datos fueron resumidos en la tabla 11. Ver anexos Para obtener la tolerancia procedemos a reemplazar datos, por ejemplo, para la lámina 1A hacemos: BA =

2π A/360 (R+ K_ba*t)

BA=2π*135.84/360(0.616mm+(0.33*1.2 3mm)) BA = 2.42mm Así procedemos hacerlo con el resto de las láminas. Para determinar el valor de Kba calculamos que R < 2t (0,5t) < 2t 0,5 <2 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Luego de realizar las mediciones se observa que los valores son distintos porque se realizan en lugares diferentes de la lámina, además el procedimiento es realizado por diferentes personas que tienen una agudeza visual diferente y genera un margen de error. De igual forma si comparamos la media de la longitud de cada lámina con la longitud final después del doblado podemos analizar que la longitud después del doblado fue un poco menor. Por ende, por errores humanos al momento de medir la longitud de la lámina no podemos observar si efectivamente los valores de Kba predicen que el estiramiento ocurre debido a que el radio de doblado es más pequeño en relación con el espesor de la lámina. En cuanto a la dureza de lámina podemos observar que cada vez que se acercaba el punzón a la parte que fue doblada esta incrementan su valor debido a que en esta zona hubo una deformación y por ende un endurecimiento.

l l e w k 150 c o R 100 a z e 50 r u D 0

Grafica de Dureza

1 Lámina 1

2

3 Lámina 2

1=A, 2=B, 3=C

5. Preguntas de discusión

1. Analice el comportamiento de la dureza de lámina en función de la estructura del material.

2. En caso de realizar el proceso de doblado a una mayor temperatura, ¿el comportamiento del material cambiaría? ¿Por qué?

Sí, ya que realizando el proceso a una temperatura en caliente, la ductilidad del metal aumenta, razón por la cual se requiere menor fuerza y potencia para deformar el metal y la forma de la pieza de trabajo se puede alterar de manera significativa. Sin embargo, esto también tiene desventajas tales como precisión dimensional más baja, mayores requerimientos de energía (energía térmica para calentar la pieza de trabajo), oxidación de la superficie de trabajo (incrustaciones), acabado superficial más deficiente y menor duración en la vida de las herramientas. (Groover, 2012, p. 250) 3. Explique brevemente en qué consiste el eje neutro con respecto a la operación de doblez

Para realizar un doblado se debe tener en

material por encima o por debajo de él sufre estiramiento o compresión según el sentido del doblez. Por teoría (ver Fundamentos de Manufactura Moderna, Mikell Groover, Pág., 510) se produce una tolerancia de doblado que relaciona el radio de curvatura y el espesor de la chapa a doblar. Otra consideración importante es la medida del eje neutro paralelo a las secciones rectas donde hay coincidencia de longitud. La suma de las longitudes rectas y las curvas, determinan la denominada longitud del desarrollo que es la longitud a la que hay que cortar una chapa para que al final del proceso de doblado se ajuste al plano. 4. Indique por qué durante el corte, el borde no es completamente liso

Porque en el proceso de doblado, quizá no se aplicó la suficiente fuerza para cortar la lámina de inmediato, sino que en el momento de contacto de la hoja de metal con la lámina fue donde se empieza a aumentar la carga para empezar a deformarlo y realizar la rotura, en ese instante, la lámina pudo experimentar deformación elástica-plástica y estiramiento para poder romperse al final. Por esta razón el borde después del corte no es completamente liso. 5. ¿Existe alguna relación del espesor de la lámina y el ángulo a través del cual se puede doblar?

Despejando el ángulo de doblado de la ecuación de tolerancia de doblado (BA*360)/(2π(R+K*t))= A Obtenemos que el ángulo de espesor (A) es inversamente proporcional al espesor (t), por lo tanto si aumenta el espesor (t) el

espesor, aumentaría su dureza para doblarse, aplicando un mismo esfuerzo a ambas láminas, la de menor espesor obtendrá un mayor ángulo de doblez que la de mayor espesor. 6. ¿Qué es un radio crítico de doblez?

Un radio crítico de doblez hace referencia al radio mínimo el cual soporta un material antes de llegar a la fractura. El radio tiene varios factores de los cuales depende como el espesor de la lámina, la organización o dirección de los granos y la dureza del material. Un radio mínimo de doblez es una función del material y tiene poco o nada que ver con la punta de punzón de la prensa. Un radio mínimo de doblez para un espesor de material no es el mismo para otro espesor de material. El radio mínimo de doblado depende, entre otras cosas, del espesor y la ductilidad del material. Si tenemos un espesor bajo, el radio mínimo será bajo. Por el contrario, si el material es muy dúctil el radio mínimo será bajo. 7. Detalle mediante un esquema que tipo de esfuerzos actúan en el ensayo de doblez.

8. Si en lugar de doblar, estampo una lámina, ¿qué característica mecánica importante debería tener en cuenta?

En general las propiedades necesarias para realizar un buen proceso de doblado también se encuentran presentes en los requerimientos necesarios para realizar cualquier otro proceso de estampado correctamente, por ejemplo, que el espesor de la pieza de trabajo sea menor de 6mm. El estampado de una lámina puede realizarse en frío o en caliente, las características necesarias para realizarse en caliente es que el material a estamparse requiera de grandes deformaciones; si deseamos estamparlo en frío debemos tener en cuenta que el material debe ser de un espesor bajo y además debe ser dúctil y maleable para evitar posibles defectos. 9. ¿Qué tipo esfuerzo experimenta un material cuando es estampado?

Cuando hablamos de un material estampado por lo regular nos referimos al resultado de una operación de conformado de láminas, dicho proceso se caracteriza por la aplicación de fuerzas (esfuerzos) de comprensión y/o corte sobre una lámina metálica. Entonces cuando un material es estampado, el tipo de esfuerzo que experimenta es de compresión (el esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existen dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen del cuerpo, y a un acortamiento del cuerpo en determinada dirección), en el cual el metal se somete a una carga de compresión entre dos moldes. La carga puede ser una presión aplicada progresivamente o una percusión, para lo cual se utilizan prensas y martinetes. Puede ser estampado en frio o en caliente.

debería tener en cuenta para realizar este trabajo? Si Ud. Tiene una tubería AISI/SAE 1010 schedule 40 y tiene que doblarla a un ángulo de 60°, especifique cómo lo haría y que fuerza aplicaría.

Para llevar a cabo el proceso de doblado de una tubería de manera eficiente se debe tener en cuenta el tipo de herramienta a utilizar es muy importante elegir la correcta. Para esta operación existen varios métodos para doblar y estos se escogen dependiendo del tipo de tubería que se desee. Para una tubería de Schedule 40 que el espesor es considerablemente grueso debemos usar métodos que sea apliquen a metales con un espesor grueso. Los métodos más opcionales para este tipo de tuberías AISI/SAE 1010 que tienen un 0,010 de carbono son: El doblado con mandril se usa para los tubos de escapes comunes y personalizados, tuberías que se utilizaran para el intercambio de calor. Además de los dados que se usan en el doblado por rotación, el doblado con mandril usa un soporte flexible que se dobla con la tubería o cañería para asegurar que el tubo interior no se deforme. El doblado cilíndrico, también llamado doblado en frio, se usa para curvas grandes en las tuberías o cañerías. Los dobladores cilíndricos usan 3 rodillos en ductos individuales para enrollar al tubo a través de un rodillo superior que empuja hacia abajo para doblarlo. 6. CONCLUSIONES

Al analizar la práctica y los resultados obtenidos en el laboratorio podemos concluir que las principales fuentes de error están en la perspectiva humana, debido a que al momento de tomar las medidas todos los integrantes del grupo

grupo al momento de realizar las mediciones. Además al momento de tomar las medidas con las láminas ya dobladas se debe aproximar a la cercanía del doblez lo que genera una fuente de error en las mediciones. Otro factor que afecta los resultados es que las láminas no estaban completamente rectas. Las medidas tomadas antes del doblado tienen una menor desviación estándar al compararse con las tomadas después, esto se debe a las irregularidades que presenta el material al desdoblarse. En la zona de doblado se produce un endurecimiento y puede ser confirmado por los datos obtenidos en las medidas de los cinco diferentes puntos de las láminas, al tomarse la medida en la línea de doblez presenta una dureza mucho mayor (en Rockwell) que en cualquier otro punto de la lámina. También observamos que el espesor y el ángulo del doblez son inversamente proporcionales ya que cuando uno es mayor el otro tiende a ser menor.

7. REFERENCIAS

Aguilar, J. A. (2013). Deformación elástica, plástica y fatiga. Recuperado 24 de febrero, 2018, de http://recursosbiblio.url.edu.gt/Libros/201 3/cmI/5-Deformacion.p Groover, M. (2012). Introducción a los procesos de manufactura. México D.F.: McGraw-Hill. Schmid, S., & Kalpakjian, S. (2002). Manufactura, ingeniería y tecnología. Juárez: Pearson Educación. Smith, W., & Hashemi, J. (2006). Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales. México D.F.: McGraw-Hill. Verde, E. (abril de 2013). Conformado de metales: Doblado. Obtenido de https://cadcamiutjaa.files.wordpress.com/ 2013/04/ejercicios-dedoblado.pdf

ANEXOS Lamina 1 A

Media Desv. Estándar B

Media Desv. Estándar C

Media Desv. Estándar

Longitud (mm) 124.55 125.4 124.6 124.85 0.47 125.2 124.55 124.6 124.78 0.36 124.8 124.7 124.7 124.3 0.05

Ancho (mm) 51 51.1 51 51.03 0.057 50.8 51 50.3 50.7 0.36 51.4 50.65 50.6 50.88 0.44

Espesor (mm) 1.2 1.2 1.3 1.23 0.057 1.2 1.2 1.2 1.2 0 1.2 1.2 1.2 1.2 0

Ancho (mm) 51.1 51 51 51.03 0.05 50.25 50.25 50.3 50.26 0.028 50.1 50.5 50 50.2 0.26

Espesor (mm) 1.4 1.5 1.6 1.5 0.1 1.4 1.45 1.5 1.45 0.05 1.4 1.4 1.4 1.4 0

Ancho (mm) 51.4 50.5 51.3 51.06 0.49 51.8 50.5 51.3 51.2 0.65 52.2 52.1 52.1 52.13 0.05

Espesor(mm) 1.3 1.2 1.2 1.23 0.05 1.25 1.2 1.2 1.21 0.02 1.2 1.1 1.15 1.15 0.049

Tabla 1 - Medidas de la lámina 1 Lamina 2 A




Longitud (mm) 124.55 124.5 124.6 124.55 0.05 125 124.65 124.6 124.75 0.21 124.8 125.3 125 125.03 0.25

Tabla 2 - Medidas de la lámina 2 Lamina 3 A




Longitud (mm) 124.5 124.55 124.5 124.51 0.028 124.6 124.55 124.5 124.55 0.05 124.65 124.55 124.6 124.6 0.05

Tabla 3 - Medidas de la lámina 3

Lamina 4 A




Longitud (mm) 125.7 125.4 125.3 125.46 0.20 125 125.7 125 125.23 0.40 124.8 125.1 125 124.96 0.15

Ancho (mm) 54.6 54.6 55.0 54.73 0.23 54 55 54 54.33 0.57 54.45 54.5 54.8 54.58 0.18

Espesor (mm) 0.65 0.75 0.90 0.76 0.12 0.75 0.7 0.75 0.73 0.02 0.8 0.7 0.75 0.75 0.05

Tabla 4 - Medidas de la lámina 4

Lamina 1 A




Angulo (grados) 44 44 44.5 44.16 0.28 60 61 61 60.66 0.57 91.5 90.5 90 90.66 0.76

Tabla 5 - Medida de Ángulo y longitud final de la lámina 1

Longitud Final X+X (mm) 120.8 122 121.5 121.43 0.60 122 122 123 122.33 0.57 121.5 122.5 121.5 121.83 0.57

Lamina 2 A


B


C


Angulo (grados) 45 44 45 44.66 0.57

Longitud Final X+X (mm) 121.5 121 123 121.83 1.04

61.5 62 61 61.5 0.5

123 123 123.5 123.16 0.28

89.5 90 90.5 90 0.5

119 115 126 120 5.56


Lamina 3 A


B


C


Angulo (grados) 43 44 44 43.66 0.57

Longitud Final X+X (mm) 122.5 123 123.5 123 0.5

61 62 61 61.33 0.57

122.5 122 122 122.16 0.28

89 89 87 88.33 1.15

122.5 122.5 126 123.66 2.02


Lamina 4 A


B


C


Angulo (grados) 42 45 43 43.33 1.52

Longitud Final X+X (mm) 123 122 123 122.66 0.57

60.5 59 60.5 60 0.86

123 122.5 123 122.83 0.28

90 90 91 90.33 0.57

123.5 121.5 122.5 122.5 1


Lamina 1 ra (1 mayor espesor)

A

B

C

Punto de ubicación 1 2 3 4 5

Dureza (Rockwell) 60.7 60.8 72.1 66.1 67.5

1 2 3 4 5

58.4 57.9 78.6 79.1 78.7

1 2 3 4 5

56.8 57.2 100.7 104.9 97.0

Tabla 9 - Dureza de la lámina 1

Lamina 2 ta (2 mayor espesor)

A

B

C

Tabla 10 - Dureza de la lámina 2

Punto de ubicación 1 2 3 4 5

Dureza (Rockwell) 58.3 58.9 78.0 82.0 80.9

1 2 3 4 5

59 58.9 86.5 87.4 88.5

1 2 3 4 5

57.8 58.7 113.1 108.0 111.1

Lamina

1

2

3

4

Letra

Espesor(mm)

A B C A B C A B C A B C

1.23 1.2 1.2 1.5 1.45 1.4 1.23 1.21 1.15 0.76 0.73 0.75

Tabla 11 - Resumen de Datos para Calcular

Radio del dobles (mm) 0.615 0.6 0.6 0.75 0.725 0.7 0.615 0.605 0.575 0.38 0.365 0.375

Angulo (grados) 44.16 60.66 90.66 44.66 61.5 90 43.66 61.33 88.33 43.33 60 90.33

Tolerancia del doblado(BA)(mm) 2.42 2.07 1.55 2.94 2.48 1.82 2.42 2.08 1.52 1.50 1.26 0.97

Laboratorio #2 Proceso.docx

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