deformacion plastica 2013 -1 mc216

7/28/2019 DEFORMACION PLASTICA 2013 -1 mc216

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DEFORMACIÓN PLASTICA

OBJETIVOEl objetivo de estos laboratorios es que el alumno conozca los aspectos generales sobrelos procesos de deformación, las características de los productos fabricados por este

proceso, determinar las fuerzas y presiones necesarias para producir la deformacióndeseada e identificar los posibles defectos en las piezas procesadas y prevenirlos

INTRODUCCIÓN

Para los productos que serán procesados por deformación debemos de tener en cuentalas siguientes consideraciones y variables Curvas esfuerzo deformación del material a usar Efecto de endurecimiento Criterios de deformación Propiedades del material y/o producto

Temperatura de operación Geometría inicial del material Geometría del elemento de deformación (punzón, rodillo etc) Fricción lubricación y temperatura Velocidad del proceso Fuerza y potencia requeridas Naturaleza del flujo de material

EMBUTIDO

El embutido es un proceso de deformación plástica de tal manera que las series deátomos de cristales se desplazan al sobrepasar determinada tensión límite, sin romper lacohesión internaPara obtener buenos resultados en el proceso de embutido se debe tener en cuenta que El espesor de la chapa debe ser uniforme Las características del material deben ser uniformes Se obtendrán mejores resultados cuanto mas maleable sea el metal o la aleación Utilizar el lubricante apropiado

Objetivo.- El objetivo de este laboratorio es verificar la fuerza necesaria para realizar el embutido con respecto a la obtenida teóricamente, y el coeficiente de fricciónvariando el lubricante, así como la deformaciones en los diferentes sectores, y lavariación de dureza en función de la variación indicadaTeniendo un mismo lubricante como varían los valores anteriores en función delmaterialMaterial y equipo

Placas de fierro y acero inoxidable Lubricantes distintos Matriz Punzón Prensa Rayador Lija



Donde: Dd : diámetro del discoDp : diámetro del punzón

La relación de grosor en el cenicero es la siguiente:Rg = to / Dd

Donde: to: espesor inicial

Reduccion (r):

r = (Dd – Dp) / Dd

para determinar si es adecuado un proceso de embutido tiene que cumplir con ciertoslimites tales comodr < 2

r < 0.5Rg > 1%

Teniendo en cuenta que durante el conformado el volumen permanece constante

Vinicial = Vfinal

X0Y0 E0 = X1 Y1 E1

Grado de Ensanchamiento = Ln(X1 / X0 )

Grado de alargamiento = Ln (Y1 / Y0)

Grado de recalcado = Ln (E1 / E0 )

La presión será más baja cuando fluye más fácilmente el material

El material fluye en dirección a la a la mínima resistencia de fluencia, principalmentehacia las superficies de limitación libres de la piezaEl rozamiento debe contribuir a dirigir el flujo del material así como el desgaste de lasherramientas y el consumo de energía

µ = Tg ρ

Algunos valores que se usan son

Superficies pulidas o esmeriladas µ = 0.5 Tg ρ = 20 52`

Superficies lisas con lubricantes µ = 0.10 Tg ρ = 50 37Superficies toscas y secas µ = 0.25 Tg ρ =140

Fuerza necesaria para la embutición F (fuerza para la conformación)

La fluencia del material comienza cuando la diferencia de las tensiones principalesalcanza la resistencia a la deformación

σmax - σmin = σ1 - σ3 = R f



F = r. e . dr. σr

r : radio del punzóne: espesor de la plancha

σr : carga de rotura del materialdr : relación de embutido, (coeficiente de función)

El embutido profundo depende del valor de la anisotropía normal R de los metaleslaminados que también se llama anisotropía plástica donde

R = Deformación del ancho/ Deformación del espesor (determinado con la probeta detensión)

CUESTIONARIO

1. Indique Ud. cual es la relación de embutido del proyecto hecho en clase.2. Indique Ud. La relación de grosor en el cenicero3. Teniendo en cuenta los valores obtenidos y la curva obtenida en el ensayo de

tracción indicar si se puede realizar otro proceso para aumentar la profundidaddel cenicero teniendo en cuenta los materiales y lubricantes utilizados.

4. Haga el diagrama de los esfuerzos de deformación en los sectores del cenicero.5. Determine los grados de alargamiento, ensanchamiento y recalcado6. Determinar la relación limite de embutido7. Indique Ud. La influencia de los diferentes lubricantes usados en clase en las

propiedades del cenicero (dureza, ensanchamiento, alargamiento y recalcado), para cada material

Profesor Leonor Zegarra

LAMINADO

El proceso de laminado consiste en deformar un material pasándolo entre dos cilindroso rodillos alterando el espesor del material.

Objetivo Determinar las diferentes deformaciones del material así como la variación dedureza, determinar las cargas de laminación y la potencia requerida.

Materiales y equipo a utilizar Platinas o perfiles de diferentes materiales Rayador Regla Vernier Durometro Equipo de tracción

Procedimiento (para cada material) Se procede a tomar la dureza inicial de los diferentes materiales Se toma las medidas del material a utilizar

Se procede a laminar y cada 20% de reducción se mide la deformación y se cortauna de probeta de 1 cm. para medir la dureza



Se corta otra probeta de 65mm para el ensayo de tracción Se corta otra probeta de 10mm para metalografía

Se repite el procedimiento anterior hasta llegar al espesor mínimo

Datos a tomar Dureza Inicial Medidas iniciales Medidas cada 20% de reducción de espesor Radio de los rodillos Velocidad de rotación de los rodillos Potencia del motor Velocidad de salida del material Dureza del material después de cada proceso de laminadoEnsayo de tracción

Área de la sección Inicial Ao Área de la sección final A1 Longitud inicial entre las marcas Lo Longitud final entre las marcas Lf Carga máxima en el ensayo Pt Carga de rotura en el ensayo Pu Curva respectiva

Formula a utilizar

De acuerdo al material determina la ecuación σ = X εn

El draf (reducción de espesor)Esta dado por:

d = to – t f

to = espesor inicialt f = espesor final

r = reducción = d/to

La reduccion de espesor máximadmax = R μ²

R = radio del rodillo.

μ= para trabajos en frío entre 0.1 a 0.2).

Conservación de Volumen

Vo = Vf

A0 t0 = Af tf



Longitud de contacto en el laminado.

R Lc

t toh

h R Lp

Deformación real.

tf toln

Velocidad radial de los rodillos

v r = R ω

1 revolución = 2 π radianes

v r = R N (2 π) radianes/ revolución

v r = π DNFuerza del rodillo.

LwYf F c

Donde: Yf : Esfuerzo de fluencia promedio

W : Ancho de la lamina

Lc : Longitud de contacto

F: Fuerza de laminado

Además:

Yf =n

k n

1

.

: Deformación real

K: coeficiente de resistencia del material

n: Exponente de endurecimiento

Potencia utilizada

P = 2 N FLc



Donde

P: Potencia del laminado

N: Velocidad de rotación

F: Fuerza de laminado

Lc : Longitud de contacto

Cuestionario

1. Determine la reducción de espesor máxima (draf).2. Determine la longitud de contacto en el laminado.3. Determine la deformación real.4. Determine la fuerza del rodillo.5. Determine la distribución de presiones sobre el cilindro6. Determine la posición teórica del punto de no deslizamiento en los diferentes materiales7. Determine la carga de laminación teórica para cada material8. Determine la potencia teórica para realizar el proceso para cada material9. Determine la potencia utilizada .para cada material

Leonor Zegarra RamírezProfesora del Curso

TREFILADO

El trefilado es una operación de trabajo en frío, destina a reducir la sección, calibrar

sección y endurecer el material por medio de un cono o dado duro (hilera). A nivel industrial el trefilado permite obtener alambres y barras de mediano y pequeño tamaño, así como tubos(estirado). El siguiente esquema muestra básicamente una operación de trefilado

Objetivo



Demostrar la deformabilidad de los metales y aleaciones a la trefilación. Determinar experimentalmente las variables y magnitudes del proceso:

fuerza, tensión, potencia, coeficiente de roce, etc. Determinar la variación de las propiedades mecánicas del material Comprobar endurecimiento por deformación.

Determinar el coeficiente de fricción entre el material a trefilar y la matriz ohilera utilizando diferentes lubricantes

Material y equipo Alambre de cobre recocido Tres hileras Equipo del ensayo de tracción Lubricantes diferentes para cada grupo

Procedimiento (para cada material) Se toma una muestra de alambre a ser trefilado

Se corta 2 testigos antes del primer trefilado ( uno para el ensayo de tracción yotro para medir la dureza )

Se procede a realizar el trefilado en la maquina de tracción con la primera hilera Se corta 2 testigos antes del segundo trefilado (uno para el ensayo de tracción y

otro para medir la dureza Se procede a realizar el trefilado en la maquina de tracción con la segunda hilera Se corta 2 testigos antes del tercer trefilado (uno para el ensayo de tracción y

otro para medir la dureza Se procede a realizar el trefilado en la maquina de tracción con la tercera hilera Se corta 2 testigos después del tercer trefilado (uno para el ensayo de tracción y

otro para medir la dureza

Datos a Tomar

Para cada etapa de trefilado Diâmetro Inicial del alambre do ó Do Diámetro final del alambre df ó Df El semiangulo de la hilera Fuerza de trefilado DurezaPara cada ensayo de tracción

Diámetro inicial del alambre Área de la sección Inicial Ao Longitud inicial entre las marcas Lo Longitud final entre las marcas Lf Carga máxima en el ensayo Pt Carga de rotura en el ensayo Pu Curva respectiva

Proceso de Calculo



Siendo las magnitudes del proceso:

Do = Diámetro de entrada del alambre (si es una barra) D1 = Diâmetro de salida [mm] Ao = Seccion central de entrada (0) A1 = Sección final de la salida (1) Fo = Fuerza tractora a la entrada [kpsi]

F1 = Fuerza de tracción a la salidaV1 = Velocidad del alambre a la salida [m/seg]

Tensión de salida

Pto. 0 =indica comienzo de la deformación plástica Pto. 1 =indica final de la deformación plástica

Grado de deformación otorgado

Coeficiente de roce entre el material y la hilera

o Grado de deformación previo a la entrada p = Presión entre la herramienta y el metal HB = Dureza Brinell

Resistencia a la deformación del material

resistencia media del procesor = reducción de arrea R = Fuerza radial de separación al trabajo con hilera bipartida(split die) Nt = Potencia de trefilación Ne = Potencia de eléctrica efectiva a la salida del motor de la trefiladoraQn = rendimiento de la trefiladora.

Para determinar el coeficiente de fricción entre el alambre y la hilera se trabajacon las curvas de Esfuerzo vs. Deformación real a partir de la curva carga (P) vs. Alargamiento ( δ) obtenidas en la maquina de tracción usando la siguienteexpresión

En un punto de la curva ( P vs. δ ) de coordenadas ( Pi vs. δi ) se tiene - σi = (Pi/ Ao ) ( 1 - δi/ Lo )



Ei = Ln ( 1 - δi/ Lo )

Se determina la escala de cargas y alargamientos

Escala de Cargas

Ey = Pt/Yt Kg./mm... siendo Pt la carga máxima en el ensayo de tracción

Escala de Alargamientos

Ex = (Lf – L0) /Xu

Para determinar el punto de rotura (Xu - Yu ) se determina primero la distancia

Yu = Pu / Ey

Midiendo esta distancia con un compás corta el grafico ese seria el punto Pu

/Xu (mm), con las escalas determinadas, se obtiene la curva real.

P1 = Y1 Ey

(δ1 = X1 Ex

Proceder a calcular la deformación efectiva

- εi = 2 Ln (Do / Di )

i = 1, 2,3 para 1er, 2do, 3er, trefilado

Ubicar las deformaciones efectivas en la curva esfuerzo deformación real ydeterminar los esfuerzos medios de fluencia para cada trefilado, trazando

paralelas al tramo elástico partiendo de los puntos medios de las deformacionesefectivas

Teniendo el grafico de esfuerzo vs. deformación real de la barra determinándosegráficamente σy inicial es decir antes de trefilar y luego el σy final , y teniendolos valores Ey1 , Ey2 se calcula el σy

σy = 1 l ε σdε Ey1 - Ey2 ε

Esta integración se puede hacer gráficamente en la curva esfuerzo deformación realy analíticamente aproximando a la ecuación de Hollomon

- σ = C ε-n

Donde C es una constanteCon lo cual se obtiene

σy = (C / Ey2 - Ey1) (1/ n +1) ( Ey2 - Ey1 )



Para obtener C y n se hace un grafico log σ - log E ( ploteando puntos de lacurva esfuerzo vs. deformación real y en este grafico C viene a ser laintercepción de la recta con el eje del log σ y n la pendiente

El trabajo total necesario para producir una reducción del diámetro de una barra,es igual a la suma de los trabajos de deformación, de fricción y redundante

Wt = Wd + Wf + Wr

Estos estarán contemplados en la ecuación de SACHS y el factor de corrección delefecto del trabajo redundante ( Øw) que introdujo GREEN

σxf / σy = ( 1 +B) (Øw) [ 1 – (Df / Do )2B ]

B

Para cada pasada calcular Øw donde i = 1, 2, 3 Øw = 0.88+ 0.78[ (Do + Di ) / (Do - Di ) ] [ ( 1 – cosα) / 2 sen α ]

Para cada pasada calcular σxf mediante

σxf = 4F / π Dfin donde Dfin diámetro a la salida de la hilera F fuerza de trefilado

B = f 2 cotg α

σxf = Esfuerzo aplicado en la barra al tirar de ella

σy = Esfuerzo de fluencia del material

α = ángulo de conicidad de la hilera ( semi ángulo)

Do = diámetro inicial de la barra a trefilar

Df = diámetro final de la barra a trefilar

.f = Coeficiente de fricción entre la barra y la hilera

CUESTIONARIO

1. Teniendo en cuenta la relación de reducción final verifique Ud. si las relaciones dereducción en cada pasada estaban dentro de los limites permitidos. Para cada material

2. Obtener el diámetro promedio de trabajo en cada proceso de trefilado.3. Obtener la longitud de contacto de trabajo con el dado.4. Verificar si la fuerza del trefilado usado en la experiencia esta dentro del calculo

teórico. ( obtener la fuerza teórica y compararla con la obtenida en clase) para losdiferentes trefilados por variación de lubricante )

5. Calcular la deformación efectiva de cada trefilado. En cada material y lubricante6. Calcular el trabajo redundante y la variación del coeficiente de fricción para cada

trefilado.7. Obtener la curva de comportamiento del coeficiente de fricción para cada lubricante.con relación a los diferentes lubricantes



8. Que influencia tiene la utilización de diferentes lubricantes en el proceso de trefilado.

9. Analizar la curva de comportamiento del coeficiente de fricción para cada lubricante.10. Hacer un análisis de la de la variación de dureza en cada trefilado /lubricante/ material

Leonor ZegarraProfesora del curso

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