clase 11 procesos básicos iii
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Autor: MDI Gonzalo Alberto Mingramm MurilloMateria: Materiales IIDiseño IndustrialCITEC-UABCTRANSCRIPT
Unidad II Maquinado
Procesos Básicos III
Tema 9 Rolado
Tema 10 Doblado
Tema 11 Corte laser, agua, CNC, plasma, etc.
Rolado
Es un proceso de conformado por flexión, se deforma una lámina
metálica y se le da una superficie desarrollable, la cual puede
extenderse sobre un plano sin sufrir deformación. El doblado tiene una
relación importante ya que el material a doblar es obligatorio a tomar la
forma curva deseada por medio de tres o más rodillos con el fin de
obtener piezas cilíndricas. Uno de ellos superior que se desliza
verticalmente hasta que roce al material y con un movimiento del resto
hace posible su funcionamiento y a su vez el precurvado de la pieza de
trabajo.
¿Qué se puede rolar?
Se pueden utilizar materiales muy diversos y de secciones
diferentes. Se puede doblar perfiles, planchas, barras, entre otros. De
acuerdo al equipo, uso o requerimiento.
• Rolados de planos (láminas): para la fabricación de tanques, conos
decantadores, chimeneas o canales.
• Rolado de no planos (perfiles) se emplea para la fabricación de
arcos arquitectónicos, pórticos curvos, arcos para túneles, entre
otros.
Roladoras
Tres rodillos: simétricos o asimétricos. El rodillo superior es fijo
mientras que los otros rodillos tienen movimiento, lo que genera el
precurvado.
Roladora tipo Pinch.
Tres rodillos sus centros forman un
triángulo isoceles. Rodillo superior más
grande y con tracción, los inferiores más
pequeños y sin tracción. Se mueven por un
sistema de engranes.
Roladora tipo zapato Tsih
Tres rodillos, los dos pequeños transmiten
el movimiento, permanecen fijos en el
funcionamiento y son graduables según el
espesor del material. El tercer rodillo es el
que da la curvatura.
Roladora manual
Tres rodillos, los rodillos inferiores se
mueven por una manivela. Es recomendable
con lamina fina o delgada
Roladora para perfiles
Tres rodillos, uno superior fijo y dos
inferiores con movimiento independiente
motorizado
Roladora Hidráulica Tech
Placa de cuatro rodillos, el superior es fijo y los
demás con movimiento independiente. Permite
precurvados perfectos. Tambien existe una tipo
Neumática.
Doblado
Proceso en el que el material es obligado a tomar nuevas formas
por movimiento o flujo plástico sin alterar su espesor de forma.
A través de las fuerzas de flexión que actúan se generan tensiones
en el material, las cuales generan una transformación.
En los radios exteriores se presenta tensión en los interiores
torsión, entre ellas una capa en la que no actúa ninguna tensión,
llamada fibra neutra.
La longitud de la fibra neutra
es necesaria para el calculo
de longitud de estiramiento
Si se intenta el doblado en un
material frágil, puede romperse, si se
hace en un material de fleje,
recuperará su forma
1. Longitud de estiramiento
2. Longitud de ala
3. Radio de flexión
4. Espesor de la pieza de trabajo
Cuando se dobla una pieza,
puede variar su longitud
original en una medida
determinada, por eso hay que
cortarla de forma precisa
Para obtener el desarrollo de un elemento doblado podemos hacerlo de dos
formas distintas;
1- Cortando varios desarrollos teóricos y haciendo pruebas.
2- Conociendo la posición de la fibra neutra y calculando el desarrollo de la
pieza.
En el primero hay que tener en cuenta que, si después de ser doblada la pieza
queremos aplanarla para conocer su desarrollo, este habrá variado
notablemente respecto al anterior, puesto que las zonas dobladas del material
habrán estado sometidas a fuerzas de tracción, y en consecuencia de
estiramiento. Por lo que no es lo más idóneo.
En el segundo caso, más técnico y fiable, nos permite conocer el desarrollo de
la pieza con total garantía y en consecuencia el consumo de material y su
coste.
Conocer la situación de la fibra neutra, es poder calcular la longitud de
material o chapa que necesitaremos para la construir las piezas
Desarrollo del doblado
Los factores a tomar en cuenta son:
1- El espesor del material
2- El radio de doblado
También existen otros factores variables que pueden afectar en dicho cálculo,
como por ejemplo:
a) Las diferencias centesimales que se hallen en el espesor de la chapa
b) La lubricación o no de la misma al ser doblada
c) Las tolerancias mas o menos ajustadas entre el punzón y la chapa
Todo ello puede parecer insignificante, pero es muy probable que afecte al
desarrollo final de la pieza cuando sus tolerancias generales sean muy severas.
Desarrollo del doblado
CÁLCULO DE LA FIBRA NEUTRA
1º- Conocer la posición de la fibra neutra en función de
la relación: r
s
r= radio interior del doblado
s= espesor del material
Solución:
1º. Sumar los valores de las partes rectas : 3 + 9 + 6 + 4 = 22mm.
2º. Calcular la situación de la fibra neutra en las zonas dobladas (radio entre
espesor):
r1 = r/s = 4/2 = 2.0 Factor X de 2.0 = 0.451 0.451 x s = 0.90
r2 = r/s = 6/2 = 3.0 Factor X de 3.0 = 0.465 0.465 x s = 0.93
r3 = r/s = 8/2 = 4.0 Factor X de 4.0 = 0.470 0.470 x s = 0.94
3º. Calcular el desarrollo de las zonas curvadas, teniendo en cuenta que el
radio de la fibra neutra para r1, r2 y r3 es de 4.90, 6.93 y 8.94
respectivamente. Hay que obtener d (diámetro)
Desarrollo del r1 = pi x d1 = 3.14 x 9.8 = 7.69
4 4
Desarrollo del r2 = pi x d2 = 3.14 x 13.86 = 10.88
4 4
Desarrollo del r3 = pi x d3 = 3.14 x 17.88 = 14.04
4 4
Resultado final
Partes rectas: 22.00 mm.
Desarrollo r1: 7.69 mm.
Desarrollo r2: 10.88 mm.
Desarrollo r3: 14.04 mm.
TOTAL : 54.61 mm.
Corte de laminados y varillas
Corte con plasma (Maquinado por haz de electrones)
Consiste en electrones a alta velocidad
que golpean la superficie de la pieza de
trabajo y generan calor. Utilizan voltajes
de 50 a 200 KV para acelerar los
electrones a una velocidad promedio entre
el 50-80% la velocidad de la luz.
En el arco de plasma, (PAC) se utilizan
haces de plasma de gas ionizado para
cortar con rapidez láminas y placas
ferrosas y no ferrosas con temperaturas
muy elevadas (9,400 °C en el soplete con
oxigeno como gas de plasma). El proceso
es rápido con un terminado bueno. Se
puede cortar hasta 150 mm de espesor y
se pueden maquinar partes con gran
reproducibilidad.
El detalle del corte por haz de electrones
es que trabaja a vacío, por lo que las
piezas se ven limitadas en su tamaño a
las dimensiones de la camara.
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Corte con laser (Maquinado por rayo laser o LBM)
La fuente de energía de alta densidad altamente
concentrada funde y evapora porciones de la
pieza de forma controlada. Se puede utilizar para
cortar metales y no metales.
No requiere vacío, se elimina el desgaste de la
herramienta y su terminado es muy limpio. Tiene
un alto nivel de exactitud en el proceso (puede
hacer orificios de 0.0005 mm) y puede cortar
placas hasta de 32 mm. (aunque en paredes
profundas producen formas cónicas). Gran
versatilidad y facilidad en su automatización. Se
utiliza en la industria automotriz y aeroespacial.
También se utiliza para soldar partes, marcar
códigos, letras o números.
En la actualidad se están combinando la
tecnología del laser con otros procesos más
tradicionales con el fin de optimizar operaciones.
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Existen dos tipos de proceso de corte
láser:
• 2d
• 3d
A diferencia del 2d, orientado al corte de
láminas planas, el 3d, con sus 5 o 6 ejes
en sus equipos permite desplazar la
cabeza de corte en cualquier ángulo
para poder hacer un proceso más
preciso. Esto se aplica en piezas como
tubería o complejas.
Programas CAD-CAM-CAE aplicables
son:
Autocad, MaserCam, Solid Edge, Pro E,
Solid Works, Rhinoceros, entre otros.
Corte por chorro de agua abrasivo
El maquinado por chorro de agua abrasivo (AWJM) contiene
partículas abrasivas como Carburo de Silicio u óxido de
aluminio, que incrementan la velocidad de remoción de
material, superando la del maquinado por chorro de agua
(cuya presión oscila de 400 a 1400 psi). Es adecuado para
materiales sensibles al calor. En los metales, este proceso
no es muy aceptado en situaciones de alta producción.
El orificio mínimo que se puede alcanzar actualmente es
de 3mm, la máxima profundidad es de 25 mm.
En procesos robotizados, se puede maquinar partes
tridimensionales hasta el acabado.
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Bibliografía
Sharer, Shubeli Ulrich Ingeniería de los materiales México 1991 Editorial Continetal
Neely, John E. Materiales y procesos de manufactura México, Edit. Limusa 1992
ISBN 968-18-4381
Kalpakjian, Serope Manufactura, ingeniería y tecnología. 5ª edición México 2008. Edit.
Pearson
ISBN 970-26-1026-5