la tecnologia mecnica

UNIVERSIDAD DE ALMERÍA

INDICE

Tema 2: Conformado por deformación plástica ...............................................................1

1. Fundamentos .......................................................................................................1

1.1. Clasificación..............................................................................................2

1.2. Conformado en frío vs caliente .................................................................4

1.3. Ensayos para determinar el comportamiento plástico ..............................5

1.3.1. Unidimensionales ..........................................................................5

1.3.2. Bidimensionales.............................................................................5

2. Laminación ..........................................................................................................7

2.1. Introducción ..............................................................................................7

2.2. Equipos de laminación..............................................................................8

2.2.1. Disposición de los cilindros............................................................9

2.2.2. Clasificación según el producto obtenido ....................................11

TECNOLOGÍA MECÁNICA TEMA 2

1 A.L.M.

2 TEMA 2: CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA

1. Fundamentos

Partimos de la idea de que la fundición es el más antiguo de los procesos de fabricación que se conocen. Presenta un problema de partida, las propiedades mecánicas que confiere a los elementos fundidos no suelen ser muy buenas. Para mejorar estas propiedades se recurren a los procesos de conformado por deformación plástica.

Objetivos de la deformación plástica:

- Dar forma.

- Mejorar el comportamiento mecánico (aumenta límite elástico, varía la

ductibilidad, dureza…). También suele producir el alargamiento de los granos metálicos, creando una dirección preferente.

- Reducciones de espesor de hasta el 95%.

Inconveniente: requiere grandes esfuerzos (encarecimiento).

Posibilidades de realización: Frío o Caliente.

Importancia, ¿por qué se usa cada vez más, sobre todo en frío?

- Mejora las propiedades mecánicas: se obtiene una estructura de grano más fina y

adapta las líneas de flujo o fibras del material a la forma de la pieza.

- Exactitud de forma y calidad superficial: algunos procesos ofrecen muy buenas

tolerancias y acabados, incluso para obtener piezas listas para montaje.

- Costes de material: sólo se usa el material necesario. De forma que, en algunos casos

sólo es necesario realizar un mecanizado mínimo.

- Cadencia de fabricación: al requerir un mecanizado posterior mínimo, se reduce el

tiempo de trabajo consumido por pieza.


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ESTIRADO

a ción

TREFILADO hilos

1.1. Clasificación

COMPRESIÓN DIRECTA

COMPRESIÓN

INDIRECTA

TRACCIÓN

Fuerza aplicada perpendicular al

flujo de material

Fuerzas de compresión generadas por la reacción entre la pieza y la matriz

Material se adapta a un

matriz por esfuerzo trac

FORJA

PRENSA

LAMINACIÓN

EXTRUSIÓN

EMBUTICIÓN PROFUNDA

PLEGADO O FLEXIÓN

Aplicación de momentos de

flexión sobre chapas

DOBLADO

PLEGADO

CONFORMACIÓN POR ESTIRADO


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CIZALLADO Implica fuerzas cizallantes que

provocan el corte del metal


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1.2. Conformado en frío vs caliente

Conformado en caliente: la pieza se calienta a una determinada temperatura antes de someterla al proceso de conformado. No produce aumento de resistencia por deformación.

Conformado en frío: se suele realizar a temperatura ambiente. Requiere mayores esfuerzos. Más indicado para grandes producciones. Se puede elevar algo la temperatura para favorecer la ductibilidad. Es un proceso que se encuentra en pleno desarrollo.

FRIO CALIENTE

Sin calentar Calentar pieza (energía)

Requiere más esfuerzo y energía Mayor facilidad (menos esfuerzo y

energía)

Maquinaria menos costosa --

Máquinas más potentes y pesadas --

Conformado por etapas

Posibilidad conformado 1 paso (posibilidad grandes cambios de

forma)

--

Rompe la estructura cristalina para formar otra más refinada de granos

pequeños.

Requiere limpieza previa Las impurezas se deshacen y distribuyen uniformemente

-- Los poros o huecos desaparecen

Facilidad de reproducción --

Mayor calidad superficial Peor calidad superficial

Mejores tolerancias --

Mejores propiedades mecánicas (aumento del límite elástico)

Mejora algo las propiedades mecánicas por la estructura refinada

Aumenta la resistencia por deformación

--

Favorece anisotropía de la pieza --

Generación de tensiones residuales

Menos defectos Más defectos internos y externos

Mayor intercambiabilidad de pieza --

Menor contaminación --

Menor Oxidación Rápida oxidación


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1.3. Ensayos para determinar el comportamiento plástico

1.3.1. Unidimensionales

Tracción Simple: consiste en someter una probeta a un esfuerzo de tracción hasta su rotura (en una única dirección). Para cada instante se mide el esfuerzo o carga aplicada y la deformación producida. Se puede determinar el límite elástico, límite de fluencia y la carga de rotura.

Compresión: se aplica la probeta a compresión uniaxial entre dos plataformas lisas. Entre la pieza y la prensa se genera rozamiento, que da lugar a un cierto abarrilamiento. Esto se puede evitar con el uso de lubricantes. Se hacen ensayos para distintas relaciones diámetro/altura probeta.

1.3.2. Bidimensionales

Compresión con deformación plana (Ensayo de Ford): una chapa de espesor h se comprime entre plataformas de anchura b y que sobrepasan la chapa. Debe haber una relación adecuada entre b y h para que no se produzca la mordida del material.

Se obtiene la tensión de fluencia por deformación plana que se puede relacionar con la tensión de fluencia por tracción uniaxial.


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Ensayo de torsión: consiste en aplicar un par torsor a una probeta y medir el ángulo de deformación provocado.

Se obtiene la tensión de fluencia por esfuerzo cortante puro que se puede relacionar con la tensión de fluencia por tracción uniaxial.

Ensayo de dureza: mide la resistencia de un material a ser marcado por otro. Se aplica a materiales duros cuando éstos deben resistir el roce con otros elementos. El ensayo es realizado con indentadores en forma de esferas, pirámides o conos. Estos elementos se cargan contra el material y se procede a medir el tamaño de la huella que dejan. Es un ensayo fácil y no destructivo.

La clasificación y los métodos varían con cada material, dando origen a los números de dureza: HBN (Hardness Brinell Number), HRA, HRB, HRC (Hardness Rockwell series A, B, C...) y HVN (Hardness Vickers Number).


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2. Laminación

2.1. Introducción

La laminación es el proceso más habitual después de la fundición, pudiendo ser incluido en el propio proceso de colada continua. Es un proceso de deformación plástica, de alta productividad y fácilmente controlable.

Su principal objetivo es reducir el espesor del material haciéndolo pasar entre dos cilindros que lo comprimen y estiran.

Se pueden obtener distintos perfiles comerciales (L, H, Redondos, Redondos huecos, U…)

Se puede hacer en frío o caliente. En el primer caso las fibras se orientan bien en el sentido de trabajo. A pesar de requerir mayores cargas, el laminado en frío se utiliza para mejorar las propiedades mecánicas y el acabado superficial de láminas preconformadas en caliente.

Normalmente requiere varias pasadas hasta obtener el perfil deseado, denominando a todo el conjunto “trenes de laminación”.


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2.2. Equipos de laminación

La unidad básica de este proceso es el cilindro de laminación. El conjunto se denomina CAJA y está formado por un par de rodillos, situados en un bastidor, que pueden girar, presionar y modificar la distancia entre sus ejes. Un cilindro se mueve por accionamiento y el otro por fricción.

accionamiento

cilindro

Cojinete o

rodamiento

Los cilindros de laminación se componen de:

- Cuerpo o tabla: puede ser liso para chapa o acanalado para la obtención de

distintos perfiles.

- Cuellos: situados a ambos lados de la tabla.

- Muñones o trefles: se asientan en los cojinetes.

liso ranurado

cuerpo cuello muñón

El material del cuerpo de los cilindros de laminación varía según el proceso se haga en frío o en caliente.

- Laminación en frío: cilindros de acero forjado, con un tratamiento térmico que les

confiere mayor dureza superficial.

- Laminación en caliente: cilindros de fundición.

Estos cilindros se desbastan en tornos apropiados, se templan y posteriormente se rectifican en máquinas de gran precisión para conseguir un fino acabado.

Se debe usar lubricación durante la laminación.


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2.2.1. Disposición de los cilindros

Las cajas de laminación más sencillas son las de dos cilindros, también existen cajas de tres o más cilindros, se denominan cajas compuestas.

Dúo: caja de dos cilindros de ejes horizontales. Reversibles o no. En los reversibles para laminar en ambos sentidos hay que parar e invertir el giro, con la pérdida de tiempo que conlleva.

Trío: permite laminar en ambos sentidos sin necesidad de parar.

Dobles Dúos: se componen de dos parejas de cilindros, con sus ejes paralelos.

Cajas Universales: permiten controlar el aumento de dimensión en dirección transversal al avance de la lámina. Por un lado controlamos el ancho de la chapa o perfil, y además, se aumenta la tolerancia y disminuye la pérdida de material. Está formado por cuatro cilindros: dos horizontales y dos verticales.


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Laminadores para pequeños espesores: cada vez que disminuye el espesor, se dificultan las operaciones sucesivas de reducción de espesor. En cada pasada se crean tensiones residuales que provocan acritud. Para evitarlo se puede: aumentar la lubricación, recocer el material o reducir el diámetro de los rodillos.

Los cilindros de menor diámetro presentan menor superficie de contacto, por lo que el esfuerzo necesario para conseguir la deformación es menor. Como inconveniente presentan que son más susceptibles de flexarse, por lo que requieren otros cilindros de mayor diámetro sobre los que apoyarse.

Trenes de laminación: sucesión de cajas laminadoras sincronizadas, que realizan sucesivas pasadas para obtener el perfil deseado.

- Abiertos o en línea: todos accionados por el mismo motor. Facilita la salida del

material en cualquier pasada.

- Continuos: cajas dispuestas una a continuación de otra pasando el material de una o en otra sin interrupción. Pueden estar accionadas por el mismo motor o no.


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- Semicontinuos: como los continuos, pero dejando más espacio entre cajas, para poder recoger el material en cualquier pasada.

- En zig-zag: mixto entre continuo y en línea.

2.2.2. Clasificación según el producto Obtenido

Trenes desbastadores: parten de lingotes de fundición.

- Blooming: obtención de tochos. - Slabbing: obtención de petacas.

Trenes palanquilla: obtención de palanquillas.

Trenes para fermachines: obtención de redondo de acero entre 5-8 mm

Trenes estructurales: obtención de perfiles (U, T, doble T…)

Trenes comerciales: obtención de perfiles de tamaño mediano y pequeño.

Trenes para chapa:

- Para chapa gruesa: a partir de petacas. - Trenes continuos de laminación en caliente (partiendo de espesores entre 100 y

200 mm obtenemos chapas entre 1.5 y 4.75 mm). - Trenes continuos de laminación en frío (partiendo de espesores entre 1.25 –

5 mm obtenemos chapas de hasta 0.2 mm).

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on el conformado plástico, frente a su corte.

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