UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
TRABAJO EN LÁMINA
Estudiantes:
Grupo:
Bejarano Espinoza Fernando Gabriel
E3
Hidalgo Macías Melissa
E3
Hinojosa Orellana Wilder
E3
Limachi Coro Diego
E3
Loayza Pardo Andrés
E3
Rodríguez Almendras Gary Noel
E3
Sillero Mendoza Omar
E3
1.8
SINTESIS, DISEÑO Y PROYECTOS 16.64 Examine algunos productos en su hogar, hechos de metal laminado, y describa el proceso, o la combinación de procesos, con los que cree usted se fabricaron.
R.1. Ollas y menaje de aluminio
Grandes fábricas tienen maquinas gigantes que troquelan y moldean las láminas de aluminio, otras fábricas en cambio usan la técnica del repujado. Para fabricar ollas que sean aptas para uso alimenticio la lámina de partida debe ser pura. El proceso inicia con una lámina redonda en la que se troquela el nombre de la empresa y el tamaño de la olla. Luego se coloca la lámina entre un torno contra un mandril, a medida que el torno avanza una rueda giratoria presiona la lámina con el mandril para que tome la forma, el torno gira a 2000 rpm una vez que tiene la forma se cortan los excedentes. Después se hacen los orificios para las agarraderas, se las colocan y remachan, la olla está terminada, para la tapa es un proceso parecido. 2. Bisagras
La fabricación de bisagras antiguamente era complicada ya que era un proceso manual de forja, hoy en día es un proceso simple a través de las maquinas de corte y doblado con manejo computarizado, se parte por una lámina de metal y se la introduce en la maquina progresiva que realiza tanto el corte como el doblado. 3. Lavaplatos o Fregadero
Este articulo se fabrican a partir de láminas de acero inoxidable porque son livianas y resistentes, primero se cortan las piezas a la medida necesaria, esta lamina cortada es colocada en una prensa de 1000 toneladas de presión mientras la prensa baja un troquel asciende y se le da la forma aproximada a la pieza, es un estiramiento del acero por lo que su micro estructura cambia y se endurece el material, después se lubrica la pieza y vuelve a pasar por el proceso de embutido para que se le dé una forma más precisa, luego pasa a un troquel diferente y se realiza el agujero del desagüe, se enfría y se lima la pieza, para luego ser soldado junto a una pieza igual mediante un electrodo. Un rodillo aplana la unión, luego vuelve a pasar por una prensa para darle forma al borde y luego se corta el excedente. A continuación, se perforan otros agujeros para los grifos, luego se pule la superficie para luego pintar la parte trasera con una pintura tipo látex que la protege de la condensación y reduce el ruido de los platos y el lavaplatos está listo para ser instalado.
16.65 Considere varias formas para las que se van a obtener piezas en bruto a partir de una hoja grande (como ovales, triangulares, con forma de L y otras más) mediante un corte con rayo láser y dibuje una disposición de anidado para minimizar la generación de desechos R. – Se realiza el anidado eficiente para minimizar los desechos de material
ANIDADO INEFICIENTE INEFICIENT E
ANIDADO EFICIENTE
16.66 de varias aplicaciones de productos para (a) plegado y (b) costura. a) El plegado aumenta plegado aumenta la rigidez de la parte, mejora su apariencia y elimina las orillas afiladas.
Se utilizan para la fabricación de bandejas, pisas de una cocina, calaminas, estructura de microondas, soportes,
La costura comprende costura comprende la unión de dos orillas de hojas metálicas mediante el plegado (fig. 16.23d). Las costuras dobles se efectúan mediante un proceso similar utilizando rodillos con formas especiales para uniones herméticas al agua y al aire, como se necesitan en los contenedores de alimentos y bebidas. Se utilizan para la fabricación de los turriles, latas de aerosol, tubos, etc.
16.67 Muchos cuerpos asimétricos de misiles se fabrican mediante rechazado. ¿Qué otro método podría utilizar si no existieran los procesos de rechazado? R. – Entre las distintas opciones se pueden nombrar la fundición, pero la misma no ofrecería las condiciones geométricas más óptimas. Así también se podría emplear el método de laminado con rodillo. 16.68. De varios diseños y aplicaciones estructurales en los que se puedan utilizar conjuntamente la unión por difusión y el formado superplastico. R. – Para la buena unión de las superficies, es necesario que tengan un contorno bien ajustado y plano con un acabado superficial de buena calidad recomendándose superficies acabadas mediante amolado, torneado o fresado y con un acabado superficial de unos 0,2-0,4 um. También son de buena calidad aquellas que tengan una superficie en laminado o trefilado brillante, siendo rigurosamente necesario su desengrase en las superficies de contacto antes de ser unidas. Una alternativa dentro del proceso de difusión es utilizar una capa intermedia de un material más blando, como por ejemplo una hoja de níquel entre las superficies a unir, o bien utilizar una lámina muy fina y blanda de composición muy semejante a la de los materiales a soldar. Para ello las temperaturas empleadas son del orden de (0.7x temperatura de fusión del metal base) para materiales similares, o inmediatamente inferior a la temperatura de fusión más baja de los materiales de diferente composición que se quieren soldar. La presión que se debe utilizar debe ser muy alta para que el ensamblaje inicial de las superficies se produzca rápidamente, pero no debe ser extremadamente alta como para que la pequeña fluencia que se ve producida se convierta en una deformación plástica excesiva. El proceso de soldadura por difusión incluye dos mecanismos que pueden superponerse. Inicialmente se encuentra la dispersión de la contaminación superficial y la difusión de los óxidos en la matriz de las piezas de las piezas a enlazar; los materiales que pueden disolver sus propios óxidos, como por ejemplo el hierro y titanio se sueldan fácilmente; por el contrario, los que forman óxidos superficiales refractarios tenaces, como por ejemplo el aluminio, no se sueldan tan fácilmente. El segundo mecanismo es la eliminación de los pequeños poros lenticulares por difusión y por fluencia que se quedan después del hundimiento inicial de las asperezas aisladas. La técnica del conformado superplastico (superplasticforming SPF) es un proceso de conformado de formas casi acabadas. Una de sus ventajas es que requiere de una sola matriz superficial, en lugar de las dos matrices que se utilizan normalmente en las operaciones de conformado de chapa metálica. Como todo proceso de conformado, sigue 4 sencillos pasos: adecuación previa, dimensionado, estabilización de dimensiones y tratamientos adicionales. En el conformado superplastico se trabaja a partir de una pieza prefabricada solida: una lámina. Uno de los factores más importante a tener en cuenta durante el proceso es la temperatura. Todos los materiales tienes una temperatura de recristalización que divide dos zonas de comportamiento según se trabaje por encima o por debajo de ella. La temperatura de recristalización depende de varios factores: tamaño de grano, cantidad de trabajo en frio
realizado en la pieza y la existencia de posibles impurezas en la red cristalina. Debemos controlar que nuestro proceso siempre se lleva a cabo por encima de dicha temperatura, ya que si no se corre el riego de que la pieza final tenga muchos defectos lineales y sea menos resistente. Normalmente fijaremos la temperatura del proceso en un valor de 0.5 a 0.6 veces la temperatura de fusión del material, que suele ser suficiente para las aleaciones más usadas con este proceso de conformado. En cualquier caso, a una temperatura mayor, mejor es el resultado ya que la deformación plástica es más fácil de obtener. Aplicaciones Aplicaciones El conformado superplastico comercial incluye preferencialmente aleaciones de aluminio, níquel, zinc y titanio para la producción de componentes en las industrias automotriz, aeroespacial, medica. Varias aleaciones ligeras de gran importancia industrial y comercial exhiben supe plasticidad, como la aleación de titanio Ti6Al4V, la aleación de aluminio 5083 y la aleación de magnesio AZ31. De hecho, por estas y muchas otras aleaciones ligeras, el conformado mediante cualquier otra técnica seria poco práctico, debido a su limitada formalidad en las condiciones de recibido.
16.69 inspeccione las partes de láminas metálicas en un automóvil y describa lo que piensa respecto de cuál de los procesos o combinaciones de procesos se utilizaron para fabricarlas. Comente las razones por las que puede haberse utilizado más de un proceso. R. – las partes con láminas metálicas de un automóvil son: la carrocería, las puertas, el capo, el techo.
La carrocería de la puerta. los procesos por los cuales pasa son:
El techo. Los procesos a seguir son: el doblado, plegado y estampado, Corte con láser.
la puerta, capo y cajuela. Los procesos que se utilizaron para fabricarlas son: pieza en bruto, corte con láser, doblado, estampado .
16.70 Nombre varias partes que se puedan fabricar en matrices compuestas y otras que puedan elaborarse en matrices de transferencia.
a) matrices compuestas: cuchillo, anillas de las latas de cerveza etc.
b) matrices de transferencia: carrocerías carrocerías de automóviles, partes de cocinas, microondas, m icroondas, partes de un refrigerador, etc.
16.71 Con base en experimentos, se ha sugerido que el concreto, simple o reforzado, puede ser un material adecuado para matrices en las operaciones de formado de metales, sobre todo para partes grandes. Describa qué piensa respecto de esta sugerencia, considerando la geometría de la matriz y cualquier otro factor que pudiera ser relevante.
R. – CONSIDERACIONES: CONSIDERACIONES: Se debe tener en cuenta que al ser una matriz estará en constante contacto con la pieza de metal que se desea formar, el concreto no está diseñado para resistir desgaste el cual se tiene en las esquinas de la matriz que está en contacto con la pieza ya que esta matriz debe tener ángulos en las esquinas para que la pieza formada tenga una fácil extracción, también considero de que el concreto no es apto para una matriz porque desde el momento en que los granos del cemento inician su proceso de hidratación comienzan las reacciones de endurecimiento, que se manifiestan inicialmente con e l “atiesamiento” del fraguado y continúan luego con una evidente ganancia de resistencias, resistencias, al principio de forma rápida y disminuyendo la velocidad a medida que transcurre el tiempo, teniendo que esperar grandes lapsos de tiempo para tener una resistencia apropiada (sobre todo aproximada ya que no sería exacta) a la deseada. En la mayoría de los países la edad normativa en la que se mide la resistencia mecánica resistencia mecánica del concreto es la de 28 días, aunque hay una tendencia para llevar esa fecha a los 7 días. Es frecuente determinar la resistencia mecánica en periodos de tiempo
distinto a los de 28 días, pero suele ser con propósitos meramente informativos. Las edades más usuales en tales casos pueden ser 1, 3, 7, 14, 90 y 360 días. En algunas ocasiones y de acuerdo a las características del material, Si fuese de concreto solamente podría rendir de forma óptima a una pequeña cantidad de piezas ya que después de unas repeticiones ya existiría desgaste en el concreto y así habría un gran error en las dimensiones y cavado de la pieza. VENTAJAS
DESVENTAJAS
Gran resistencia a la compresión
Bajo acabado superficial
Gran resistencia a la alta temperatura
Bastante tiempo de espera para obtener la matriz
Buena formalidad
Baja resistencia al desgaste
Bajo costo
No tiene una resistencia fija Necesita estar bajo el agua para endurecerse Es mucho más pesado que los demás materiales para matriz
16.72 Las latas de metal pueden ser de dos piezas (en las que el fondo y los costados son integrales) o de tres piezas (en las que los costados, el fondo y la parte superior son todas piezas individuales). En el caso de una lata de tres piezas, ¿la costura vertical del cuerpo de la lata debería ser (a) en la dirección del laminado, (b) normal a la dirección del laminado, u (c) oblicua a la dirección del laminado? Demuestre su respuesta. R. – Los factores que se incluyen en este apartado son la resistencia a fatiga, a tracción, a torsión, resistencia a esfuerzos cortantes, hay que tener muy en cuenta el tipo y orientación de las fibras pues tiene gran influencia en las propiedades del producto final. Si colocamos las capas de fibras todas en la dirección de la carga, conseguimos valores tanto del módulo elástico E como de la tensión de fluencia σy muy elevados, por lo que el material es muy resistente en la dirección de la fibra, sin embargo, no se podría decir lo mismo tras aplicar la carga en la dirección perpendicular, obteniendo unos resultados catastróficos. Esto se soluciona colocando las fibras en distinta orientación consiguiendo así una mejora en las propiedades mecánicas, solventando el problema de anisotropía pues en realidad lo que conseguimos con ello es un material más isótropo, por tanto tendríamos que escoger la
opción a) ya que estaríamos tomando la costura a la dirección de las fibras tras el laminado.
16.73 Investigue los métodos para determinar las formas óptimas de las piezas en bruto para las operaciones de embutido profundo. Dibuje dichas piezas formadas óptimamente para copas rectangulares y optimice su disposición en una hoja metálica grande. R. – Muchas piezas fabricadas con lámina tienen forma cilíndrica o de caja. Por ejemplo, las ollas y cacerolas, recipientes para alimentos y bebidas, tarjas de cocina y tanques de combustible de automóviles. Esas partes se suelen fabricar con un proceso en el que un punzón impulsa una lámina metálica bruta y la introduce en una cavidad del dado. Aunque este proceso se conoce comúnmente como embutido La embutición es un proceso tecnológico de conformado plástico que consiste en la obtención de piezas huecas con forma de recipiente a partir de chapas metálicas. Este proceso permite obtener piezas de formas muy diversas y es una técnica de gran aplicación en todos los campos de la industria. En la embutición de una pieza se parte de una porción de chapa que descansa sóbrela matriz, mientras el pisador la mantiene sobre esta y el punzón ejerce la presión necesaria para conformar la pieza provocando la fluencia del material a través de la cavidad abierta en la matriz. La pieza va a conformarse en función de la forma de la abertura de la matriz y la forma del punzón, mientras que el pisador va a evitar el pandeo del material al tratarse de formas generalmente no desarrollables.
El proceso de embutido profundo
Capacidad de embutido profundo En una operación de embutido profundo, la falla suele deberse al adelgazamiento de la pared de la depresión por los grandes esfuerzos longitudinales de tensión. Si se sigue el movimiento del material hacia la cavidad del dado, se puede ver que la mínima metálica debe ser capaz de sufrir una reducción de ancho, a causa de la reducción en diámetro; también, la Lámina debe resistir el adelgazamiento bajo los esfuerzos de tensión en la pared de la taza. La capacidad de embutido profundo se valora, en general, con la relación límite de embutido (estampado)
Proceso de embutición.
Las piezas recortadas o discos a emplear se disponen en el asiento o anillo de centrado, fijado a la matriz de embutir, con la finalidad de centrar el disco en el proceso de embutición. Un dispositivo pisador aprieta el disco contra la matriz de embutir con la finalidad de que no se produzcan pliegues. El punzón de embutir al bajar estira el material sobre los bordes rebordeados de la matriz, de modo que se produzca una pieza hueca. El desplazamiento de todos los cristales en que esta constituido el material a embutir es radical en toda su magnitud. Cada uno de los cristales del material se desplaza, en la medida de que este se desliza en la abertura entre el punzón y la matriz.
El desplazamiento del material en ese instante es semejante al flujo de agua por el Rebosadero de una presa. Cuando se pretende que el espesor del material no se altere durante el proceso de embutido, el área de la pieza original (disco recortado) debe ser igual al área de la superficie de pieza embutida.
Determinación de la pieza recortada y sujeción de fases en la embutición.
antes de poder empezar a fabricar una herramienta para embutir hay que determinar la forma y el tamaño del recorte de la chapa, así como el número de las fases y las dimensiones de la herramienta para cada fase de embutición. Para determinar el diámetro del disco para piezas embutidas cilíndricas, hay que calcular la dimensión superficial de la pieza. Esta dimensión superficial se compone de la superficie del fondo más de la pared lateral. El área de la pieza a recortar (disco) tiene que ser igual a la de la pieza a obtener. De aquí se determina entonces el diámetro de recorte. Del mismo modo se determina el diámetro del recorte para piezas embutidas que vayan provistas de bridas, un talón cilíndrico o fondo hemisférico. Los diámetros así calculados proporcionan piezas embutidas tan altas que es necesario recortar en ellas el reborde. El recortado es necesario porque con solo en piezas con embutición pequeñas, la altura es uniforme.
El número de fases o de etapas de embutición depende de la relación que exista entre la magnitud del disco y de las dimensiones de la pieza embutida, de la facilidad de embutición del material y del espesor de la chapa. Cuando más profundidad haya de darse a la pieza a embutir, tantas más etapas serán necesario para la embutición y con ello tanto más herramientas y operaciones. Por ello es necesario prever la forma de realizar siempre operaciones con el menor número de etapas o de piezas simple. Capacidad de embutido profundo. En una operación de embutido profundo, la falla suele deberse al adelgazamiento dela pared de la depresión por los grandes esfuerzos longitudinales de tensión. Si se sigue el movimiento del material hacia la cavidad del dado, se puede ver que la mínima metálica debe ser capaz de sufrir una reducción de ancho, a causa de la reducción en diámetro; también, la Lámina debe resistir el adelgazamiento bajo los esfuerzos de tensión en la pared de la taza. La capacidad de embutido profundo se valora, en general, con la relación límite de embutido (estampado)
16.74 El diseño mostrado en la figura P16.74 es una propuesta para una charola metálica, cuyo cuerpo principal está fabricado con lámina metálica rolada en frío. Observando sus características y que la lámina se dobla en dos diferentes direcciones, comente las diversas consideraciones de manufactura. Incluya factores como la anisotropía de la hoja laminada, su textura superficial, las direcciones de doblado, la naturaleza de las orillas cizalladas y la forma en que se sujeta el mango para el ensamble. R. – la anisotropía influye en el formado de hojas metálicas tomando muy en cuenta la orientación preferencial de los granos, en esta estructura se toma más en cuenta la anisotropía en la parte de los orificios donde debe soportar las tensiones del peso que estará en la estructura, se debe considerar más claramente en la parte de las aletas, la textura debe ser liza para tener una buena sensación del producto, la dirección de doblado está dada de una forma que evita el pandeo al aplicar fuerza en la parte donde se apoyan las cosas, el doblado de las sujeciones de la varilla está dada para facilitar el montaje de la varilla en la estructura por presión ya que debe sujetarse de forma firme, las orillas cizalladas están presentes para mejorar la flexibilidad de los orificios que será para sujetar la varilla al mango.
16.75 Utilizando un martillo con punta de bola, golpee la superficie de hojas de aluminio de diferentes espesores hasta que desarrollen una curvatura. Describa sus observaciones acerca de las formas producidas. R. –
Se puede observar que en láminas delgadas se puede lograr curvaturas poco profundas ya que puede llegar a fracturarse con mayor facilidad debido a su espesor delgado y se necesita menor esfuerzo para poder lograr una curvatura mientras que por el contario en hojas de mayor espesor mayor es el esfuerzo y menor la curvatura, se puede observar también que el diámetro de la curvatura es un poco más amplia debido a la mayor repetición de martillazos realizado.
16.76 Revise un punzón para papel común y observe la forma de la punta. Compárela con las mostradas en la figura 16.10 y comente sus observaciones.
Observando la punta del punzón para papel podemos ver que su forma se asemeja a la mostrada en la figura 16.10 (c), se observa que la punta del punzón es simétrica. El biselado es particularmente adecuado para cizallar lamina por lo que se adecua al perforado del papel común. La forma de la punta del punzón para papel está diseñada para ejercer presión en el papel y mediante la cuña realizar un corte de las dimensiones definidas del punzón, efectivo y rápido al igual que su uso en las laminas.
16.77 Consiga una lata de aluminio para bebidas y córtela a la mitad a lo largo con un par de tijeras para lámina. Utilizando un micrómetro, mida el espesor del fondo y de la pared de la lata. Estime las reducciones de espesor en el planchado y el diámetro de la pieza en bruto original. R. –
Al realizar la medida del espesor de la parte del fondo ]] de la lata se obtuvo el resultado de . [
medida de las paredes de de la lata de aluminio tiene un espesor de . [].
se planchan mediante dos o tres anillos planchadores en un paso. La pieza en bruto era una lámina de un 2 mm de mm de espesor y a través de proceso de laminado y planchado. Su diámetro era de 5.5 (pulg). (pulg).
