Practica #4 Conformado EPN

Villavicencio Guerrero Kevin Israel Grupo - 2 Informe # 4 14/08/2017

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL Facultad de Ingeniería Mecánica Tecnología de Conformado Tema: Procesos de Conformado Mecánico por Deformación Plástica. OBJETIVOS 1. Identificar las variables que intervienen en los procesos de conformado mecánico por deformación plástica por corte, torsión. torsión. 2. Identificar las aplicaciones de los procesos de conformado mecánico por corte y torsión. 3. Realizar los procesos de corte recto y de forma 4. Calcular el porcentaje de recuperación elástica en el proceso de corte de forma. 5. Identificar las zonas de la superficie de corte en diferentes materiales. MARCO TEORICO Procesos por flexión Los procesos de conformado mecánico por deformación plástica por flexión son: embutición, repujado, doblado, plegado y rolado. Con solicitaciones mecánicas por flexión, se realiza un cambio de propiedades las mismas que se generan en todo el cuerpo debido al cambio de geometría, pueden existir cambios de comportamiento en todo el material incrementando la resistencia mecánica debido al cambio de momento de inercia. Para hacerlos efectivos se debe presentar algunas condiciones a cumplirse para la existencia de procesos de conformado mecánico por flexión: “En procesos por flexión el espesor permanece constante constante y no hay cambio en las propiedades del material, La fuerza impuesta sobre el material tiene que ser una fuerza de flexión ”, el material tiene que estar sobrepuesto en dos apoyos para aplicar la dicha fuerza este material debe encontrarse en estados sólido, la finalidad de este tipo de procesos es dar un cambio en la geometría del material incrementando su dureza. Sus variables y condiciones son la l a existencia de 2 apoyos, el espesor permanece constante se realiza el proceso por flexión cuando el material está en estado sólido y existen fuerzas impuestas de flexión como se muestra en la l a (Figura1).


Dentro de este proceso de Flexión por solicitaciones mecánicas se incluyen embutición, repujado, doblado este proceso de doblado se divide en plegado, perfilado, rolado.

Fig. 1 Proceso por Flexión. Fuente: https://es.wikipedia.org/ modificado el 2016

Embutición La embutición es un proceso de deformación plástica por flexión que utiliza un émbolo y matriz para obtener piezas huecas a partir de una lámina metálica o chapa, estas piezas huecas tienen la forma de un recipiente. En la prensa chapas tiene la finalidad de evitar la formación excesiva de pliegues en el contorno de la lámina. este sujetador debe aplicar una presión aplicada a la misma. Formas en que se pueden efectuar las embuticiones: Embutición sin prensa chapas, llamada “embutición de simple efecto”, que sólo permite

la ejecución de piezas embutidas poco profundas. Embutición con prensa chapas, llamada “embutición de doble efecto”, para piezas

embutidas de mayor profundidad. Embutición con prensa chapas y cojín en prensa, llamada “embutición de triple efecto”

para piezas irregulares de poca o gran profundidad. Proceso de conformado mecánico por deformación plástica sin arranque de viruta por solicitaciones mecánicas por flexión consiste en darle forma cóncava a una lámina metálica como se muestra en la (Figura 2)


Fig. 2 Embutición. Fuente: https://www.google.com/search?client. 2013

Repujado Rotativo Conocido como el proceso de deformación plástica por flexión sin arranque de viruta por solicitaciones mecánicas por flexión se realiza a través de un torno rotativo a través de bruñidores (un bruñidor es un soporte para que la lámina no se arrugue) que cambia las propiedades físicas del material deformándolo en diversas formas a conveniencia del productor. Para obtenerlo se aplica presión por medio de una herramienta de configurado o rodillo, la pieza está girando mientras es acercada a hacia un modelo de madera o metal que gira llamado mandril matriz cuyas dimensiones son las piezas a obtener. El repujado considera la invariabilidad del espesor del material. (Figura 3)

Fig. 3 Doblado-Rotativo Fuente: Escuela Politécnica Nacional, Tecnología de conformado

Doblado-Plegado El doblado es un proceso de conformado mecánico por deformación plástica por flexión en la cual el metal es obligado a tomar nuevas formas por movimiento o flujo plástico. Donde la temperatura de doblado es esencial dado el proceso realizado en frio o en


caliente produce ciertas ventajas o desventajas dependiendo del metal. El doblado utiliza un émbolo y una matriz para cambiar la geometría de la chapa que se va a deformar sin alterar el espesor del material ni cambiar sus propiedades los factores que intervienen en el proceso de doblado son la fricción y la recuperación elástica.

Fig. 4 Doblado-Plegado Fuente: Escuela Politécnica Nacional, Tecnología de conformado

Doblado-Perfilado El perfilado es un proceso de fabricación por deformación plástica sin arranque de viruta por solicitaciones mecánicas por flexión consiste en doblar tiras de aluminio a través de rodillos que contengan el mismo espesor del material para dar una nueva forma al material que se aplica a chapa metálica. Se emplea para obtener, a partir de una chapa inicial plana, productos cuya sección transversal es constante a lo largo de toda la longitud de los mismos. Por medio del plegado se puede obtener perfiles y las láminas de las puertas enrollables.

Fig. 5 Doblado-Perfilado Fuente: Escuela Politécnica Nacional, Tecnología de conformado


Doblado-Rolado Proceso de conformado mecánico por deformación plástica sin arranque de viruta por solicitaciones mecánicas por flexión, El rolado es un proceso por el cual se hace pasar una lámina o perfil por medio de rodillos. Mediante este proceso puede llegar a obtenerse cilindros de la dimensión deseada. Material de los rodillos para rolar. El material usado preferentemente para los rodillos es el acero AISI C 1045 forjado, tiene un soporte de tres rodillos para dar forma al material sin cambiar su espesor.

Fig. 6 Doblado-Rolado

Proceso de Corte El corte es un proceso por deformación plástica en el cual se cumplen las siguientes condiciones: que las fuerzas impuestas estén separadas una cierta distancia, y esta distancia tiene que ser menor al espesor del material. Estas fuerzas impuestas tienen que ser paralelas, de igual magnitud, pero de sentido contrario. Este proceso implica someter al material a tensiones cortantes, arriba de su resistencia, hasta obtener la separación del metal. La fuerza requerida para cortar una chapa depende de: la longitud de corte, espesor de la plancha y resistencia al cizallamiento del metal. Proceso de conformado mecánico por deformación plástica sin arranque de viruta por solicitaciones mecánicas por corte existen dos fuerzas impuestas que actúan en sentidos contrarios sobre el material metálico a cortar, y existe un sistema de fuerzas paralelas separadas a una distancia mucho menor que el espesor eso permite realizar el corte.


Fig. 7 Proceso de corte Fuente: http://conformadodemetal.blogspot.com/ 2013

Corte de Forma Sistema punzón matriz es un proceso de corte que se realiza utilizando troqueles paralela a la herramienta de corte. Corte Recto Sistema cuchilla o cizalla es un proceso de corte que se realiza aplica un par de fuerzas separadas a una distancia mucho menor a la del espesor del material a cortar.

Plomo cortado con cuchillas. Zonas de corte Zona de corte puro o también conocida como zona brillante es hasta donde se realizó el corte el resto solo son fracturas que sufrió el material al momento que se aplicó el corte y la Zona de corte propagación o también conocida como la zona opaca es el desgarre que sufrió el material al momento de aplicar el corte


Corte con Matriz de Forma. El cual fue realizado con una lámina de aluminio de 0,5 mm de espesor cuando una matriz progresiva que tiene 3 punzones, la matriz se calibra para cada tipo de material. Y se empieza con las vueltas para realizar el proceso. Datos Obtenidos.

Ejemplo de la zona brillante y desgarrada, varilla de cobre. Tabla 1. Datos de los materiales para corte recto

Material

Diámetro (mm)

Zona Brillante (mm)

Cobre

5.30

4,2

Aluminio

6,2

3.7

Acero

4

1.75

Acero

5

3,2

Tabla2. Cálculos de corte puro y Zona Fracturada Material

Área (2 )

Porcentaje corte puro

Porcentaje fracturado

Cobre

22.06 (100%)

79,24%

25.35 %

Aluminio

30,19 (100%)

59,67 %

40,33 %

Acero

12,56 (100%)

43,75%

56,25%

Acero

12,56 (100%)

64 %

36 %


Tabla 3 Datos Calculados (A partir de la Tabla 2 Datos calculados Cizalla de varilla) porcentaje Tipo de material. Aluminio. Acero de bajo contenido de carbono. Plomo. Cobre.

% Zona brillante % Zona opaca (corte puro) (propagación de corte.) 48.78% 52.2% 37.09% 62.89% 69.56% 41,47%

30.4% 58.53%

Tabla3. Recuperación Elástica Diámetro Cortado

Diámetro Punzón

% Rec. Elástica

32.75 mm

32.5 mm

3.53 %

Recuperación elástica para el agujero grande

99.54%

Recuperación elástica para el agujero mediano

98.93%

Recuperación elástica para el agujero pequeño

97.26%

Datos Calculados. Los datos que se han obtenido en las tablas anteriores fueron usando las siguientes fórmulas:, y para cada una de estas se adjunta un cálculo de ejemplo: Porcentaje de Corte Puro.     =

      

Ejemplo de Calculo. Porcentaje de Corte Puro= (4,2/5,30) gx100 Porcentaje de Corte Puro =79,24% Recuperación elástica. % =

Ejemplo de Calculo.

á   ó

100

100


%R=(32,65/33.5)x100 %R= 3.53 % Análisis de los Resultados. De acuerdo con los datos obtenidos en las distintas prácticas se puede notar lo siguiente: En la práctica de repujado con el torno rotativo, se consigue cambiar la forma de una plancha de aluminio de 0.5 mm de espesor y de 155 mm de diámetro a la forma de una taza, un cono con la ayuda de un Bruñidor para repujado. Pero lo que se obtuvo fue que en proceso de cambiar su forma este empezó a dañar su estructura lo que paso fue que se aplicó mucha fuerza al momento de realizar el repujado, ya que se lo debía ir haciendo con más lentitud y un poco menos de fuerza. En la Práctica de Rolado se realizó con la ayuda de un Voladizo o un cantiléver de 0,25mm de espesor, en el troquelado lo que se ve que afecta al producto es la recuperación elástica que este tiene. En los cortes con la cizalla se obtuvo que la zona brillante o zona de corte puro es muy superior a la del porcentaje por fracturado y Enel acero es donde casi son iguales y no hay mucha diferencia. Y finalmente se a calculado el porcentaje de recuperación elástica con su respectiva formula y se nos a dado una recuperación del 3,53%. Descripción de la práctica: Embutición: 3tipos de materiales y espesores para verificar quien tiene más contenido de arrugas al momento del material deformarse por embutición, Repujado rotativo: Con aluminio de 0.6 mm de espesor y un disco de aluminio de diámetro de165 mm, lubricar la pieza por los dos lados con grasa animal dando a soportar a los gruñidores, bruñidores de soporte y forma y este proceso se realiza en el torno de repujado, Plegado: En la dobladora con una matriz de doblado se realiza un doblado al aluminio de 0.25 mm de espesor a 90°, Perfilado: Con una perfiladora de doble rodillo, y la distancia entre ellos es el espesor del material de 0.25 mm, para doblar un material de tiras de aluminio, Rolado: Con aluminio de 0.6 mm se realiza un doblado de material de aluminio con un doble soporte de tres rodillos que tenga el mismo espesor del material para dar forma al


material, Corte: Troquel con punzones, punzonado con 0.75mm de espesor, con tres diferentes diámetros para obtener arandelas, Cizalla: Par de cuchillas una móvil y una fija, cruce de cuchillas. Análisis de datos En todos los procesos de conformado mecánico por deformación plástica sin arranque de viruta por solicitaciones mecánicas por flexión, corte, torsión, tracción existió recuperación elástica para el de flexión cuando se realizó el proceso de embutición existió una recuperación elástica por parte de los tres materiales utilizados, se pudo observar por las arrugas que presentaron los tres materiales después del proceso de flexión por embutición, se observa que el proceso solo es propio de cada material es decir tiene una herramienta fija caso contrario presentara las arrugas como se presentó en la práctica, para el proceso de repujado rotativo no solo se necesita de personal sino es muy importante tener experiencia para realizar este proceso, para los doblados no cambian los espesores pero si existe recuperación elástica no muy visible a simple vista, para el corte y los tipos de zonas cuando la zona de corte brillante es pequeña esto nos da a conocer que el material es duro y frágil, y cuando la zona de corte brillante es más grande nos da a conocer que el material suave y dúctil, como un análisis adicional a la práctica se demostró que el alicate sirven para hacer tronzado y el playo es el que realiza corte. Conclusiones: Se concluye por la mayor zona brillante, por corte, que el plomo es el material mas dúctil, al no tener presencia de una zona fracturada a simple vista, macroscópica. Cuando se realiza el proceso de corte en un material blando este tendrá una mayor zona de corte a diferencia de otro tipo de material. En los procesos de flexión, corte, tracción y torsión solo se tiene un cambio en la geometría del material, y permanece constante el espesor del material. Se pudo observar que la prensa- chapas por medio de la cual se realiza el proceso de embutición solo sirve para los materiales de acero de bajo contenido de carbono, debido a lo que con otros materiales los rompe o los fractura.


El único proceso en el cual se va a dar la diferencia de zonas es en el proceso de corte donde se nota una zona brillosa y una zona opaca . En los procesos de repujado rotativo es importante lubricar el material para evitar la fricción entre la herramienta y el material. En la perfiladora únicamente los rodillos bajos son los que producen el movimiento. Las zonas que pueden apreciarse en el proceso de corte dependen de la dureza del material. Es así que en el corte en un material blando este tendrá una mayor proporción en su zona opaca en consideración con un metal más duro. Para el proceso de corte es importante las zonas tanto brillantes como las opacas eso nos permitirá ver si el material es dúctil y suave o duro y frágil. Recomendaciones: Para el proceso de repujado rotativo es importante lubricar los dos lados del disco con grasa animal ayuda al mejor desenvolvimiento cuando se trata de aplicar los bruñidores y facilita el trabajo, se necesita tener experiencia para realizar este proceso de repujado rotativo, en todo el proceso de flexión se va a mantener constante su espesor. Ocupar el equipo de protección personal, estar atento para prevenir cualquier tipo de accidente, poner atención a las instrucciones y a la explicación del ingeniero para conocer un poco más acerca del conformado mecánico por deformación plástica por solicitaciones mecánicas de flexión, torsión, corte, tracción. Familiarizarse con los materiales que se van a utilizar en la práctica conocer sus características para que se nos facilite el entendimiento de la práctica y por ultimo tener en cuenta los riesgos que se puede ocasionar en el laboratorio, por una distracción, estar atento a las instrucciones del Ingeniero.

Bibliografía ASTM International. (2015). ASTM E8/E8M-15a Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. Recuperado el 03 de Julio de 2016, de http://dx.doi.org/10.1520/E0008_E0008M-15A Canteli, J. A., & Cantero, M. (s.f.). ocw.uc3m.es. Obtenido de ocw.uc3m.es: http://ocw.uc3m.es/ingenieria-mecanica/sistemas-de-produccion-yfabricacion/material-de-clase-1/TEMA-2.pdf


Escuela de Ingeniería, M. E. (03 de Julio de 2016). Escuela de Ingeniería, Minas, Energía y Materiales de Universidad de Oviedo. Obtenido de Escuela de Ingeniería, Minas, Energía y Materiales de Universidad de Oviedo: http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Tema3.ProcesosConformadoFrio.MaterialesMetali cos.pdf Ginjaume, A. P. (2005). Ejecución de procesos de mecanizado, conformado y montaje. . Ediciones Paraninfo, SA. Iza, B. S. (Mayo de 2007). Obtenido de http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/1504/1/CD-0830.pdf Miguélez, M., & Soldani, X. (s.f.). Obtenido de http://ocw.uc3m.es/ingenieriamecanica/sistemas-de-produccion-y-fabricacion/material-de-clase-1/TEMA-2.pdf

Practica #4 Conformado EPN

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