informe de laboratorio laminacion

Nombre:Curso y numero de seccin:

Nmero y ttulo de experimento

ProfesorFecha de experimento Fecha de presentacinNombre de compaero de laboratorio

Erick Jonathan Moreira Valdez.Procesos de Manufactura PL108, Martes 14:30-16:30 amExperimento No. 4, conformado de metales: laminacinJulio Alberto CceresJulio 18,201422 de Junio, 2014

Karen Colcha A, Richard Villn, Natalia Orrala, Daniel Salas.

A. ResumenCon el propsito de evaluar los cambios en la orientacin y tamao de grano de la microestructura del aluminio puro luego de un proceso de deformacin como el laminado en fro, se llev a cabo la prctica de conformado por laminacin, para poder cumplir con este objetivo, se fueron tomando muestras de una platina de aluminio puro, en total tres, una antes del laminado, otra luego de la primera pasada y una cuando el material est totalmente laminado para obtener metalografas segn la norma ASTM E3 . Otros objetivos fueron comparar la dureza del aluminio puro antes y despus del proceso de laminado y determinar la potencia que necesita la laminadora para ejecutar el trabajo, para cumplir estos objetivos se midi la reduccin de espesor y ancho de la platina luego de cada etapa de la laminacin, as mismo la dureza fue medida de acuerdo a la norma ASTM E18.Los alcances de los resultados de esta prctica son vlidos para la laminacin en fro de una platina de a aluminio puro y se ajustan a lo detallado en las normas ASTM E3 y E18 . En la metalografa Se observ que la muestra o probeta que fue totalmente laminada mostraba una microestructura ordenada y con una orientacin predominante, as como una mayor dureza que la probeta sin laminar, por lo que se puede concluir que la laminacin orienta los granos en la direccin en que ocurre el conformado y adems compacta las celdas unitarias del aluminio, brindndole una mayor resistencia a la perforacin y por ende una mayor dureza.

B. Enfoque experimentales Iniciamos cortando con una sierra manual una porcin de la platina sujetada en un banco antes de pasar por la laminadora (STANAT, modelo TA-315) que funcionaba con un mecanismo de tornillo para subir o bajar los rodillos de 91 mm de dimetro, la laminadora contaba con dos velocidades (ambos sentidos). Luego con un micrmetro digital (Mitutoyo, de 2mm/rev, 0-25 mm rango y precisin de 0.001mm), se midi el espesor y el ancho inicial de la platina de aluminio.A la seccin cortada le llamamos probeta 1 y la guardamos, el resto de la platina se hace pasar por la laminadora que gira sus rodillos a 25 rpm , despus de cada paso por la laminadora se bajan los rodillos mediante el mecanismo de tornillo y engranes de la laminadora , esto se realiza girando en sentido antihorario el volante del equipo , despus de haber dado una pasada , se vuelve a cortar una seccin de la platina , a esta parte le llamamos probeta 2 y nuevamente se registran sus dimensiones, espesor y ancho , en seguida se vuelve a darle otra pasada a la platina , la seccin del material cortado luego de este paso se llamara probeta 3. Estas probetas ahora deben ser preparadas para realizarles una metalografa basndonos la norma ASTM E3 , el recubrimiento de las probetas se llev a cabo en una prensa metalogrfica casera , el material de recubrimiento fue resina epxica, el desbaste grueso se realiz con lijas de 220, 320 , 400 , 600 y 100 y luego se llevaron las probetas a la pulidora universal ( STREURS , modelo: DP-U , cdigo ESPOL: 2741) para el desbaste fino , en el que se us una pasta de Al2O3 ( STREURS , A-P Paste ) y como lubricante metalogrfico para el xido (STREURS) adems de una pasta de diamante para metalografa ( STREURS) , para atacar qumicamente las probetas se us cido hidrofluorco junto con etanol . Finalmente se llevan las probetas al microscopio metalogrfico (OLYMPUS, modelo: GX-41, Cdigo ESPOL: EM-012) en donde se pueden observar las microestructuras de las probetas.Antes de atacar qumicamente las probetas, se les midi la dureza rockwell B segn la norma ASTM E18 con el equipo medidor de dureza (ROCWELL, modelo: 3YR, cdigo ESPOL: 2910). Las imgenes de los equipos segn el orden en que fueron nombrados en el procedimiento se observan en el Apndice C

C. Anlisis de ResultadosUna vez efectuado los clculos detallados en el apndice A se advierte la existencia de un valor mximo para la reduccin de espesor dado por la teora de la deformacin plstica que bajo las condiciones de esta prctica fue calculado en 0.00102 m, en ningn momento la platina tuvo una reduccin mayor a este valor, de igual forma los resultados de la potencia necesaria para realizar el trabajo en fro son inferiores a la potencia mxima de la laminadora(vase Tabla 1). Mientras se realizaba la segunda pasada por la laminadora ocurri la fractura del material, lo que nos muestra que hasta ese punto puede el material deformarse plsticamente manteniendo su fluencia. Los resultados que nos arroja la metalografa (vanse Figura1,Figura2 y Figura3) muestran que la microestructura del aluminio luego de ser laminado completamente tiene sus granos en una orientacin bien definida y un tamao de grano menor que la probeta no laminada, esto ocurre porque la deformacin plstica en el laminado ocurre en una sola direccin , tambin se distingue a la no laminada por el desorden que tiene la microestructura ya que el laminado compacta a las celdas unitarias del material , es decir el material tiene un mayor factor de

empaquetamiento. Los valores medidos de la dureza del material antes y despus de la laminacin (vase Tabla 7) muestran un incremento en la misma luego de la primera pasada , sin embargo las mediciones de la dureza de la probeta 3 son similares , esto se hace ms evidente mostrando la medicin promedio de la dureza con su error , esto sucede debido a que el material ha alcanzado su dureza mxima y as continuemos laminando no se encontrara un aumento significativo para la dureza. D. ConclusionesDe las mediciones obtenidas experimentalmente y de los anlisis a los resultados se puede extraer como conclusin que el proceso de laminacin en frio orienta los tomos del aluminio en la direccin del trabajado y aumenta su dureza hasta un determinado valor mximo y que es necesario para poder llevar a cabo este procedimiento aplicar un trabajo que haga fluir plsticamente el material pero sin agotar su fluencia. La ruptura se alcanza cuando el material ha aumentado su dureza hasta el mximo y se fragiliza.E. Consideraciones para evitar problemasEs importante que al cortar las probetas, se tenga cuidado con las cortadas o lesiones, tambin existe un riesgo de lesionarse al colocar la platina en la laminadora , por lo que debe colocarse con mucho cuidado . Evitar que se salpique al rostro los acidos usados para el ataque qumico y el desbaste de las probetas.F. ReferenciasMikell, Groover. Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems. Cuarta. Wyley and Sons, 2008.J. Prez-ilzarbe . Propiedades mecnicas, microestructuras y fracturas de bandas y hojas finas de Aluminio 1050 a, procedentes de esbozos de colada continua y de laminacin. Universidad Pblica de Navarra,

D. ANEXOSTabla 1.- Condiciones para el laminado Condiciones generales

Dimetro de los rodillos (mm)91

Velocidad de los rodillos (rpm) 25

Coeficiente de friccin 0,15

Coeficiente de resistencia (Mpa)175

Coeficiente de endurecimiento0,2

Potencia de la mquina(HP)15

Resultados de las muestras.Tabla 2.- Determinacin del espesor y ancho de la platina de aluminio antes de ser laminada.EspesorAncho

Mediciones(mm)7,4111,67

7,6611,32

7,5411,25

Promedio (mm)7,5411,413

Desv. Estndar0,130,225

Error estndar (mm)0,070,130

Tabla 3 .- Determinacin del espesor y ancho de la platina de aluminio luego de la primera laminada.EspesorAncho


7,2011,42

7,1811,41




Tabla 4.- Determinacin del espesor y ancho de la platina de aluminio luego de la segunda laminada.EspesorAncho


6,7311,54

6,7711,46




Clculos relevantes: Segn la teora de la deformacin plstica la reduccin de espesor mxima est dada por:

Donde:R: Radio del rodillo: Coeficiente de friccinCon los datos de la tabla 1 se obtiene:

Mientras que la longitud de contacto (de cada muestra en el laminado est dada por En la cualDonde = espesor inicial = espesor finalAdems de y

Adems se debe determinar la fuerza y la potencia que se necesitan para cada pasada. La fuerza del rodillo estar dada por:

Donde:

AdemsDonde: :Deformacin realk: Coeficiente de resistencia del material (175 MPa)n: Exponente de endurecimiento (0.2)Primera pasada:

Donde:P : Potencia de laminadoN : Velocidad de rotacin [rpm]F : Fuerza de laminado Longitud de contacto

; Donde

Los resultados se resumen a continuacin:

Tabla 5.- Potencia necesaria para la primera pasada por la laminadoraLaminacin 1

Lp (mm)Def. realDef. IngenierilYf (Mpa)Fuerza (N)P (W)

3,9140,04570,046878,6753502,12535,883

Tabla 6.- Potencia necesaria para la segunda pasada por la laminadoraLaminacin 2

Lp (mm)Def. realDef. IngenierilYf (Mpa)Fuerza (N)P (W)

4,5910,06650,118884,8094488,46653,952

Tabla 7.- Determinacion del trabajo de conformadoVolumen (m3)Integral Trabajo (W)

8,6018E-053,59543092,7

5,64114852,0

Tabla 8.- Mediciones de la dureza de las distintas probetas de aluminio.Probeta 1

Medicion 1Medicion 2Medicion 3Medicion 4HRBDesv. EstndarError estndar

556868726674

Probeta 2


687777777552

Probeta 3


647977777473

Apndice B.- Resultados de la metalografa

Figura 1.- Metalografa de la probeta de aluminio sin laminar

.

Figura 2.- Metalografa de la probeta de aluminio medio laminada

Figura 3.- Metalografa de la probeta de aluminio completamente laminada

Apndice c.- Fotografas de prctica

Foto 1.-. Micrmetro con el que se midi anchos y espesores de las probetas

Foto 2.- Banco en el que se sostuvo la platina para cortar las muestras.

Foto 3.- Laminadora usada en la prctica

Fotos 4 y 5.- Prensa metalogrfica y el resultado que se obtuvo en la misma

Fotos 6 y 7.- Elementos para el desbastado grueso y fino de las probetas

Foto 8.-Microscopio metalogrficoFoto 9.- Durmetro Rockwell

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