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Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6
Informe # 32012/04/17
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
Facultad de Ingeniería Mecánica
Tecnología de Conformado Mecánico
TEMA: Conformado mecánico
OBJETIVOS: División de los procesos de conformado mecánico
Conformado mecánico por deformación plástica
Ensayo de tracción
Procesos por compresión directa: variables
Procesos por compresión indirecta: variables
MARCO TEORICO:
Se conoce como conformado mecánico a todos aquellos procesos mecánicos o de
manufactura que ayudan a dar una forma útil o servible a un material.
División de los procesos de conformado mecánico:
Los procesos de conformado se dividen en 5 grupos que son fundición, soldadura,
virutaje, deformación plástica, cada uno con características específicas y diferentes.
Fundición: Fundición es el proceso de fabricación que permite la obtención de un objeto
metálico al pasar de estado líquido a sólido, en un recipiente denominado molde.
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Soldadura: La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de
dos materiales, usualmente logrado a través de la fusión, en la cual las piezas son
soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un material de relleno fundido, para
conseguir un baño de material fundido que, al enfriarse, se convierte en una unión fija
Virutaje: El virutaje es un proceso tecnológico a través del cual se da formas definidas a
cuerpos sólidos que vienen de otros procesos mediante el arranque de viruta.
Deformación plástica: Es la capacidad de los cuerpos a recuperar su forma original
después de haberse aplicado una o varias fuerzas en este. Si la fuerza está sometida a la
tracción y esta es inferior a su límite elástico, la deformación se vuelve transitoria, en
cambio si esta es mayor de su límite elástico se vuelve irreversible y permanente, quizás
capacidad de los metales de volver a su forma original se convierte en la característica
más sobresaliente de su comportamiento, si se lo compara con el de los otros materiales.
El conformado mecánico por deformación plástica a su vez se divide en dos partes que
son: por solicitaciones mecánicas y por la temperatura.
Por solicitaciones mecánicas: tracción, compresión, flexión, corte, torsión.
Tracción: Se denomina tracción al esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la
aplicación de dos fuerzas de igual magnitud que actúan en la misma dirección pero en
sentido opuesto, y tienden a estirarlo.
Compresión: Se denomina compresión al esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la
aplicación de dos fuerzas de la misma magnitud que actúan en la misma dirección y
sentido.
Flexión: Se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento
estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal
Corte: Se denomina corte al tipo de deformación que es sometido un cuerpo por la
aplicación de dos fuerzas de la misma magnitud que actúan en la misma dirección pero
en sentido opuesto, y a una distancia determinada paralela una de otra.
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Torsión: Es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje
longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o,
en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos.
La compresión puede ser directa e indirecta, la directa se caracteriza por estar presente
dos fuerzas mientras que en la indirecta solo está presente una.
Compresión directa: Se divide en tres partes la compresión, deformación, flujo, mientras
que a su vez la deformación se divide en forjado y laminación.
FORJADO
En el caso más simple, el metal es comprimido entre martillo y un yunque y la forma
final se obtiene girando y moviendo la pieza de trabajo entre golpe y golpe. Para
producción en masa y el formado de secciones grandes, el martillo es sustituido por un
martinete o dado deslizante en un bastidor e impulsado por una potencia mecánica,
hidráulica.
Si bien, el forjado puede realizarse ya sea con el metal caliente o frío, el elevado gasto
de potencia y desgaste en los dados, así como la relativamente pequeña amplitud de
deformación posible, limita las aplicaciones del forjado en frío. El forjado en caliente se
está utilizando cada vez más como un medio para eliminar uniones y por las estructuras
particularmente apropiadas u propiedades que pueden ser conferidas al producto final.
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LAMINADO
Este es un proceso en el cual se reduce el espesor del material pasándolo entre un par de
rodillos rotatorios. Los rodillos son generalmente cilíndricos y producen productos
planos tales como láminas o cintas. También pueden estar ranurados o grabados sobre
una superficie a fin de cambiar el perfil, así como estampar patrones en relieve. Este
proceso de deformación puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en frío:
Compresión indirecta: Se clasifica en única, traslado, no deformación, deformación
aparece indirectamente en la herramienta, paralela al flujo, el proceso por Fi paralela al
flujo se subdivide en extrusión y trefilado, la extrusión se divide en directa e inversa.
EXTRUSION
En este proceso un cilindro o trozo de metal es forzado a través de un orificio por medio
de un émbolo, por tal efecto, el metal estirado y extruido tiene una sección transversal,
igual a la del orificio del dado.
Hay dos tipos de extrusión, extrusión directa y extrusión inversa. En el primer caso, el
émbolo y el dado están en los extremos opuestos del cilindro y el material es empujado
contra y a través del dado. En la extrusión inversa el dado es sujetado en el extremo de
un émbolo hueco y es forzado contra el cilindro, de manera que el metal es extruido
hacia atrás, a través del dado:
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Fig.3.1 Extrusion Directa Fig.3.2 Extrusion Inversa
La extrusión puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en frío, pero es
predominantemente un proceso de trabajo en caliente. La única excepción a esto es la
extrusión por impacto, en la cual el aluminio o trozos de plomo son extruidos por un
rápido golpe para obtener productos como los tubos de pasta de dientes. En todos los
procesos de extrusión hay una relación crítica entre las dimensiones del cilindro y las de
la cavidad del contenedor, especialmente en la sección transversal.
TREFILADO
Una varilla de metal se aguza en uno de sus extremos y luego estirada a través del
orificio cónico de un dado. La varilla que entra al dado tiene un diámetro mayor y sale
con un diámetro menor. En las instalaciones modernas, grandes longitudes son
estiradas continuamente a través de una serie de dados usando un número de poleas
mecánicamente guiadas, que pueden producir muy grandes cantidades de alambre, de
grandes longitudes a alta velocidad, usando muy poca fuerza humana. Usando la forma
de orificio apropiada, es posible estirar una variedad de formas tales como óvalos,
cuadrados, hexágonos, etc., mediante este proceso.
Mientras que la deformación plástica por la temperatura se clasifica en caliente y en frio
Caliente: la recristianización se produce inmediatamente.
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Frio: El trabajo en frío es el realizado en condiciones tales que no es posible que se
produzcan eficazmente los procesos de restauración ya que la recristianización toma
tiempo en realizarse.
Hay que tomar en cuenta que cuando se refiere a la deformación en caliente o en frio es
independiente de nuestros sentidos sino que se refiere a la temperatura del material a
utilizar es como el caso del acero que su temperatura en caliente es a los 700 oC
mientras que el trabajo en frio se da a los 500 oC entre estos valores se produce la
recristianización.
Ensayo de tracción: El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una
probeta normalizada y aplicar en esta dos fuerzas que a su vez son iguales en magnitud
y dirección pero de sentido contrario creciente hasta que se produce la rotura de la
probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada
lentamente.
Probeta antes del ensayo de tracción. Probeta después del ensayo de tracción.
Diámetro 0.505”
Longitud inicial 2”
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Fuerza en libras Longitud en pulgadas
0 2
4000 2.0041
8000 2.0079
10500 2.0103
12050 2.0112
13120 2.0142
14100 2.0202
15000 2.0503
15700 2.099
15950 2.1
16000 2.1201
15900 2.1305
15700 2.2
14900 2.4
14000 2.7
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2.0041
2.0079
2.0103
2.0112
2.0142
2.0202
2.05032.099 2.1
2.1201
2.1305 2.2 2.4 2.70
2000400060008000
1000012000140001600018000
F vs L
El esfuerzo real se puede encontrar dividiendo la carga entre la sección transversal real
que existe en el momento en que se mide la carga, es decir
σi = Fi / Ai
Mientras que el esfuerzo ingenieril se define como la F sobre el area.
S=F/Ao
La deformación ingenieril e= l/lo
La deformación real se define como la integral definida de una longuitud inicial y final
como se indica a continuación
Є = ∫lli dL / L = InL1 / Lo
Graficas de ensayo:
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Proceso por
compresión directa
variables: Las variables de la compresión directa son tres la primera es la Fi
compresión, Fi deforma, Fi flujo
Proceso por compresión indirecta variables: Fi única, Fi traslado, Fi no deformación, Fc
deformación aparece indirectamente en la herramienta, Fi es paralela al flujo.
Practicas:
Laminación: Para esta práctica utilizamos un laminador duo de laboratorio o Castillo de
laminación y una probeta de aluminio.
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S Esfuerz
o, σS
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En esta práctica vamos a dar ¼ de vuelta más cada vez que hacemos pasar la probeta
por el laminador y en un cierto momento aplicaremos a la probeta un revenido en el
horno a 5 min y a 450 oC para reducir su dureza y aumentar su ductibilidad lo que nos
va a permitir que la probeta no se rompa y destruya. En esta práctica la probeta después
de aplicar el revenido la enfriamos en agua, esto lo hacemos ya que trabajamos con
aluminio y este no cambia de fases como el acero en el cual al enfriar se producía el
temple, los datos obtenidos son los siguientes:
Ancho: 24,7 mm espesor: 3 mm
¼ vuelta espesor: 2,7 mm
+ ¼ vuelta espesor: 2,35 mm
+ ¼ vuelta espesor: 2,00 mm
+ ¼ vuelta espesor: 1,60 mm
+ ¼ vuelta espesor: 1,35 mm
+ ¼ vuelta espesor: 0,90 mm
+ ¼ vuelta espesor: 0,50 mm
+ ¼ vuelta espesor: 0,25 mm
Practica de forja: Esta práctica vamos a realizarla en la prensa o matriz de forja con una
probeta de aluminio en la cual vamos a dar vueltas a la prensa de tornillo un
determinado número de veces para obtener la deformación plástica y los datos obtenidos
son los siguientes:
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Espesor 3,05 mm Ancho: 24,9 mm constante
4 vueltas en la prensa de tornillo
Espesor: 2,75
5 vueltas en la prensa de tornillo
Espesor: 2,70
6 vueltas en la prensa de tornillo
Espesor: 2,65
Practica de extrusión: en la práctica hay que recalcar los dos tipos de extrusión la directa
y la inversa. La directa cuando el sentido del flujo del material es el mismo que de la
fuerza impuesta y la inversa cuando el sentido del flujo del material es contrario de la
fuerza impuesta. Para esta práctica vamos a utilizar un embolo al cual lo vamos a
proteger con un pistón de acero, el material que vamos a utilizar es el plomo con un
diámetro de 29,55 mm. En la segunda probeta vamos a observar que la probeta se abre
ya que la velocidad de fluido nos es la misma en el centro que en los laterales
Practica de trefilado: Esta práctica se utiliza principalmente para la fabricación de
alambres con la ayuda de un dado el cual va a estar conformado de cuatro partes las
cuales son el cono de entrada, el cono de trabajo, cono de calibración y el cono de salida
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pero hay que tener mucho cuidado ya que si la velocidad de deformación es alta esta se
puede llegar a endurecer y romper con facilidad, en el mercado la velocidad de
procesamiento de material en muy importante pero para lo cual también se tienen que
tomar todos los parámetros necesarios para un optimo producto a obtener. Al realizar la
practica nos damos cuenta que tiene una gran recuperación elástica por lo que al intentar
pasar otra vez por la maquina que nos ayuda a trefilar esta no puede por eso es
importante ayudar al material con un previo aguzado con maquinaria o en otros casos
preferiblemente con forja (martillo, yunque). Los datos obtenidos en esta práctica son el
diámetro inicial:6.6 mm diametro final: 5.9 mm diámetro del dado: 5.1 mm
Calculo de deformaciones reales:
F l l – l0e=
l−l0
l0
s=F i
A0
ε=lnli
li−1
σ=Fi
A i
Ai=li( Ai−1)
li−1
0 2 0 0 0 0 0 04000 2.0041 0.0041 0.00205 19970.42 0.002048 20012.007 0.1998808000 2.0079 0.0079 0.00395 39940.85 0.001894 40099.848 0.19950210500 2.0103 0.0103 0.00515 52422.37 0.001195 52693.913 0.19926412050 2.0112 0.0112 0.0056 60160.91 0.000448 60499.560 0.19917513120 2.0142 0.0142 0.0071 65503.00 0.001491 65970.092 0.19887814100 2.0202 0.0202 0.0101 70395.75 0.002974 71108.690 0.19828815000 2.0503 0.0503 0.02515 74889.10 0.014790 76775.038 0.19537615700 2.099 0.099 0.0495 78383.92 0.023475 82266.575 0.19084315950 2.1 0.1 0.05 79632.07 0.000476 83616.423 0.19075216000 2.1201 0.1201 0.06005 79881.70 0.009526 84681.175 0.18894415900 2.1305 0.1305 0.06525 79382.44 0.004893 84565.021 0.18802115700 2.2 0.2 0.1 78383.92 0.032101 86225.361 0.18208114900 2.4 0.4 0.2 74389.84 0.087011 89270.736 0.166908
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14000 2.7 0.7 0.35 69896.49 0.117783 94363.149 0.148363[lb] [in] [in] [psi] [psi] [in2]
Deformaciones por forja:
Nivel Espesor [mm] Deformación real
0 3.05 0
1 2.75 0.1035
2 2.70 0.0183
3 2.65 0.01869
Deformaciones por laminación:
Nivel (1/4 vuelta) Espesor [mm] Deformación real
0 3 0
1 2.70 -0.1053
2 2.35 -0.1388
3 2.00 -0.1613
4 1.60 -0.2231
5 1.35 -0.1698
6 0.90 -0.4054
7 0.50 -0.5878
8(máx.) 0.25 -0.6931
De formación por trefilado:
E=2 ln( Di−1Di )
E = 0.2242
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Calculo de relaciones de velocidades de deformación:
La relación de velocidad se va a dar en un tiempo determinado, es decir el mismo para el
centro que para los extremos entonces se establece la siguiente relación tomando en R%=
A cruz−A dadoA dado
∗100%
R%= 63.37%
V Centro/V extremo= L centro/L extremo= 10 mm/ 8.9mm= 1,123
Calculo de recuperación elástica:
Extrusión Inversa
Área mm2
Dado 242.514
Cruz 396.190
R%=A cruz−A dado
A dado∗100%
R%= 63.37%
Análisis de Datos:
Con los resultados obtenidos podemos mencionar que la práctica ha cumplido con la
teoría y conceptos revisados en clase.
Conclusiones
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Los proceso de conformado mecánico son de gran ayuda a través del tiempo ya que
gracias a estos el hombre se pudo desarrollar a través de todo ámbito en la historia, de
estos procesos obtenemos un sin número de piezas mecánicas útiles en la vida cotidiana.
El conformado mecánico por deformación plástica se caracteriza porque en este no hay
variación de volumen es decir no hay perdida de material.
La deformación plástica por la temperatura se puede dar en frio o caliente entendiendo
estos términos en el sentido de los materiales, mas no relacionado a nuestros sentidos.
Según el tipo de compresión ya sea por compresión directa o indirecta dependiendo del
número de fuerzas utilizadas.
Dependiendo de la necesidad a utilizar existen diversas maneras de deformación
plástica por solicitaciones mecánicas como son la tracción que nos ayuda a alargar un
material, etc.
Recomendaciones
Tener mucho cuidado en el momento de las mediciones en las practicas ya que estas
afectarían la tabulación de datos para las mismas.
Tener cuidado en el momento de utilizar el horno ya que este podría afectar gravemente
a la persona que lo esté manipulando.
Al momento de realizar las prácticas de conformado mecánico por deformación plástica
tener en cuenta todos los parámetros establecidos para obtener buenos resultados
Bibliografía
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http://es.wikipedia.org/wiki/conformado_mecanico
Apuntes de fundición, Ing. Fausto Oviedo, enero 2012.
bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/1960/1/CD-2826.pdf
http://arcelormittal.co.cr/ps_laminacion_en_caliente.shtml
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