FACULTAD DE
INGENIERÍA
ASIGNATURA: PROCESOS II-G7
PROCESOS ESPECIALES DE CONFORMADO
J.D.Cruz, C.F.Plazas, C.A.Quijano, J.I.Salamanca
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 vacíen de maneras diferentes en moldes para producir formas
intrincadas pequeñas o partes para máquinas en 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 calientan a temperaturas altas
para poder conformarlos fácilmente por forjado (martillado y comprimido).
Aunque la forja fue en un tiempo una operación para metales 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. Por ejemplo, en la conformación a calor medio, los materiales
tenaces como el acero SAE 52100 se manufacturan por rutina en partes de alta
calidad con los más bajos costos de producción de la conformación en frío.
procesos de conformado de
metales comprenden un amplio grupo de procesos de manufactura, en los cuales se
usa la deformación plástica para cambiar las formas de las piezas metálicas.
En los procesos de conformado,
las herramientas, usualmente dados de conformación, ejercen esfuerzos sobre la
pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometría del dado.
Debido a que los metales deben
ser conformados en la zona de comportamiento plástico, es necesario superar el
límite de fluencia para que la deformación sea permanente.
Por lo cual, el material es sometido
a esfuerzos superiores a sus límites elásticos, estos límites se elevan
consumiendo así la ductilidad.
PROPIEDADES METÁLICAS EN LOS PROCESOS DE
CONFORMADO
TRABAJO EN FRIO
Se refiere al trabajo a temperatura ambiente o menor. Este trabajo
ocurre al aplicar un esfuerzo mayor que la resistencia de cedencia original de
metal, produciendo a la vez una deformación.
Características
- Mejor
precisión
- Menores
tolerancias
- Mejores
acabados superficiales
- Mayor
dureza de las partes
- Requiere mayor esfuerzo
TRABAJO
EN CALIENTE
Se define como la deformación
plástica del material metálico a una temperatura mayor que la de
recristalización. La ventaja principal del trabajo en caliente consiste en la
obtención de una deformación plástica casi ilimitada, que además es adecuada
para moldear partes grandes porque el metal tiene una baja resistencia de
cedencia y una alta ductilidad.
Características
- Mayores
modificaciones a la forma de la pieza de trabajo
- Menores
esfuerzos
- Opción
de trabajar con metales que se fracturan cuando son trabajados en
frío
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE
CONFORMADO
PROCESO DE CIZALLADO
El
proceso de cizallado es una operación de corte de láminas que consiste en
disminuir la lámina a un menor tamaño. Para hacerlo el metal es sometido a dos
bordes cortantes.
PROCESO DE TROQUELADO
El
proceso de troquelado es una operación en la cual se cortan láminas
sometiéndolas a esfuerzos cortantes, desarrollados entre un punzón y una
matriz, se diferencia del cizallado ya que este último solo disminuye el tamaño
de lámina sin darle forma alguna. El producto terminado del troquelado puede
ser la lámina perforada o las piezas recortadas.
PARTES DE UNA TROQUELADORA
Cálculo
de la fuerza de troquelado ejercida por el punzón
La
fuerza máxima del punzón, FT, se puede estimar con la ecuación:
donde,
t:es
el espesor de la lámina
l:
es la longitud total que se recorta (el perímetro del orificio)
Sult:
es la resistencia última a la tensión del material, y
k:
es un factor para aumentar la fuerza teórica requerida debida al
empaquetamiento de la lámina recortada, dentro de la matriz. El valor de k
suele estar alrededor de 1.5.
PROCESO DE DOBLADO
El
doblado de metales es la deformación de láminas alrededor de un determinado
ángulo. Los ángulos pueden ser clasificados como abiertos (si son mayores a 90
grados), cerrados (menores a 90°) o rectos. Durante la operación, las fibras
externas del material están en tensión, mientras que las interiores están en
compresión. El doblado no produce cambios significativos en el espesor de la
lámina metálica.
TIPOS DE DOBLADO
Doblado entre formas
En
este tipo de doblado, la lámina metálica es deformada entre un punzón en forma
de V u otra forma y un dado. Se pueden doblar con este punzón desde ángulos muy
obtusos hasta ángulos muy agudos. Esta operación se utiliza generalmente para
operaciones de bajo volumen de producción.
Doblado deslizante
En
el doblado deslizante, una placa presiona la lámina metálica a la matriz o dado
mientras el punzón le ejerce una fuerza que la dobla alrededor del borde del
dado.
Este
tipo de doblado está limitado para ángulos de 90°.
Cálculo de la fuerza para doblado de láminas
La
fuerza de doblado es función de la resistencia del material, la longitud L de
la lámina, el espesor T de la lámina, y el tamaño W de la abertura del dado.
Para un dado en V, se suele aproximar la fuerza máxima de doblado, FD, con la
siguiente ecuación:
PROCESO DE EMBUTIDO
El
proceso de embutido consiste en colocar la lámina de metal sobre un dado y
luego presionándolo hacia la cavidad con ayuda de un punzón que tiene la forma
en la cual quedará formada la lámina.
El
número 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. Es decir, cuanto más
complicadas las formas y más profundidad sea necesaria, tanto más etapas serán
incluidas en dicho proceso.
PROCESO DE LAMINADO
El
laminado es un proceso en el que se reduce el espesor de una pieza larga a
través de fuerzas de compresión ejercidas por un juego de rodillos, que giran
apretando y halando la pieza entre ellos.
El
resultado del laminado puede ser la pieza terminada (por ejemplo, el papel
aluminio utilizado para la envoltura de alimentos y cigarrillos), y en otras,
es la materia prima de procesos posteriores, como el troquelado, el doblado y
la embutición.
Proceso de laminado del Acero
PROCESO DE FORJADO
El
proceso de forjado fue el primero de los procesos del tipo de compresión
indirecta y es probablemente el método más antiguo de formado de metales.
Involucra la aplicación de esfuerzos de compresión que exceden la resistencia
de fluencia del metal. En este proceso de formado se comprime el material entre
dos dados, para que tome la forma deseada.
La mayoría de operaciones de forjado se
realiza en caliente, dada la deformación demandada en el proceso y la necesidad
de reducir la resistencia e incrementar la ductilidad del metal. Sin embargo
este proceso se puede realizar en frío, la ventaja es la mayor resistencia del
componente, que resulta del endurecimiento por deformación.
PROCESO DE EXTRUSIÓN
La
extrusión es un proceso por compresión en el cual el metal de trabajo es
forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su
sección transversal. Ejemplos de este proceso son secciones huecas, como tubos.
Existe
el proceso de extrusión directa, extrusión indirecta, y para ambos casos la
extrusión en caliente para metales (a alta temperatura).
REFERENCIAS
https://ingenierosenapuros.files.wordpress.com/2012/02/i-tm11tecproces-presentacic3b3n.pdf
http://es.slideshare.net/vsanchezsoto/05-procesos-de-conformado
http://campus.fi.uba.ar/file.php/295/Material_Complementario/Fundamentos_de_Conformado_Plastico.pdf
