Procesos de Conformado

7/21/2019 Procesos de Conformado

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Tema 2: Procesos de

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Mecánica

Departamento de Tecnología de Producción

Procesos de Fabricación 1

conformado

Prof. Rafael Guerra Silva

e-mail: [email protected]

Tfno: (0212) 605 1791

Contenido

• Introducción

• Fundamentos• Clasificación

• Conformado en frío y en caliente

• Efectos del conformado en el material

• Resumen



Fundamentos

El conformado es un proceso de manufactura que

mediante la deformación plástica del material, permite

modificar la forma y las propiedades mecánicas de las

piezas.

Incluye a operaciones diversas: forja, estampado,

laminación, extrusión, doblado, etc.

Fuente: Black y Kohser (2007)

Fundamentos

Microestructura de un acero

Átomo

Representación Escala

Fuente: TU Dresden (2001)

Parte

1 grano (1mm3) = 1018 átomos

1 pieza (1dm3) = (102)3 granos = 1024 átomosFuente: Hornbogen (2006)



Introducción

Fuente: Lange (1985)

Defectos de la estructura

cristalina (dislocaciones)en el modelo atómico.

Introducción

Deformación elástica Deformación plástica


Desplazamiento de una dislocación durante deformación plástica



Introducción

Plano de deslizamiento preferencial Evidencia de planos durante en

estructura cristalina deformación plástica

Fuente: Callister (2002)

Desplazamiento de una dislocación durante deformación plástica

Fundamentos




Fundamentos


Fuente: Dieter (2003)

Fundamentos

Torsión

Tracción

Fuente: Hornbogen (2006)

Fuente: Hearn (2000)



Fundamentos

C45 endurecido

C45 recocido

C45 templado


Trabajoen frío

Trabajoen

caliente

Fundamentos




Fundamentos

Ejemplo a(Tracción)

Ejemplo b(Compresión)

Ejemplo c(Compresión)


Ejemplo

Dimensiones Parámetros

Fundamentos




Fundamentos


donde 0,1 < n < 0,3. Esta expresión es adecuada para aceros. Es

aceptable para aceros aleados y aleaciones de aluminio. No es adecuada

para aleaciones de cobre.

Fundamentos




Fundamentos

Diagrama de Stribeck

Sin lubricación: µ > 0,3

Lubricación límite: µ = 0,1 – 0,3


Lubricación mixta: µ = 0,03 - 0,1

Lubricación hidrodinámica: µ < 0,05

Clasificación

El conformado se puede clasificar según:

• la forma de la materia prima

• el estado de esfuerzo

•



Según la forma de la materia prima

• Conformado volumétrico

Clasificación

• Conformado de lámina o chapa


Clasificación

Según el estado de esfuerzo

• por compresión: forja, laminado, extrusión

• por tracción: estirado

• por doblado: doblado

• por compresión-tracción: embutido profundo

• por esfuerzo cortante: corte



Procesos de conformado

más comunes:

Introducción

Embutición profunda

Laminado

Forja


Trefilado

Estirado

Doblado

Tube spinning

Swaging

Clasificación

Según la temperatura de la pieza

• conformado en caliente

• conformado en frío

Trabajo


en frío

Trabajoen

caliente



Conformado en frío y en caliente

La temperatura de recristalización de un metal

determina si el trabajo es en caliente o en frío.

Trabajo en caliente

R ≈ , F

Trabajo en frío

θ < 0,3 θF

Trabajo “tibio”

0,3 θF < θ < 0,6 θF

Introducción

Fuente: Fritz y Schulze (2008)Curvas de fluencia – Acero AISI 1045




Ventajas del conformado en caliente.

• La porosidad en el metal disminuye significativamente

• Las impurezas (inclusiones) son fracturadas y

distribuidas a través del metal

• Los ranos ruesos son refinados

• Las propiedades físicas generalmente se mejoran

• La cantidad de energía necesaria para cambiar la

forma del acero en estado plástico es mucho menor


Desventajas

• Debido a la alta temperatura del metal existe una

rápida oxidación de la superficie y un pobre acabado

superficial. Como resultado del escamado no puedenlograrse tolerancias dimensionales pequeñas.

• El equipo para trabajo en caliente son costosos y el

mantenimiento es elevado.

• Consumo adicional de energía (hornos).



Efectos del conformado

Durante el conformado el metal va a sufrir unas serie

de transformaciones producto de la deformación

plástica y el incremento de temperatura.





Fuente: Fritz y Schulze (2008)





Fuente: Fritz y Schulze (2008)


Fuente: Black y Kohser (2007)Fuente: TU Dresden (2003)



Efectos del conformado:

– Grano más fino

– Menor porosidad

– Me ores ro iedades mecánicas


– Mayor anisotropía

Resumen

• Fundamentos

– Deformación plástica – Fricción

– ra a o p s co

• Clasificación

– Por estado de esfuerzo

– Por temperatura

– Por material en bruto



• Conformado en frío y en caliente

– Ventajas y desventajas

• Efectos del conformado en el material

– Propiedades mecánicas

Resumen

Preguntas?



Referencias Bibliográficas

Kalpakjian, S. y Schmid, S.(2002). Manufactura, Ingeniería y

Black, J. y Kohser. R. (2007) Materials and Processes inManufacturing. Wiley.

Callister, W. (2002). Fundamentals of Material Science and

Engineering. Wiley.

American Society of Materials. (1988). Handbook Vol. 14 y 14B.

ASM International.

Lange, K. (1985). Handbook of metal forming. SME.

Hornbogen, E. y Warlimont G. (2006). Metalle. Springer.TU Dresden (2008). Apuntes del curso Fertigungstechnik I.

Fritz, A. y Schulze, G. (2008). Fertigungstechnik . Springer

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