PROCESO DE LAMINACIN PLANA

LAMINADOUNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE INGENERAESCUELA DE IGENERA MECNICAINTEGRANTES:CACHIQUE QUITO, CristianFUENTES ARANDA, Juan PabloGUILLEN IPARRAGUIRRE, Wilder JoelJULCA ULLOA, Jesus AlbertoPALMA MENDOZA, Juan DanielRODRIGUEZ VELASQUEZ, Yoimer AntonioDOCENTE:DR. ALCNTARA ALZA

CURSO:PROCESOS DE MANUFACTURA IIINTRODUCCIN AL PROCESO DE LAMINADO

DISLOCACIONES (defecto cristalino)las dislocaciones son defectos de la red cristalina de dimensin uno, es decir, que afectan a una fila de puntos de la red de Bravais (disposicin infinita de puntos discretos cuya estructura es invariante bajo cierto grupo de traslaciones) .CONCEPTOS PREVIOSCLASIFICACINSe distinguen tres tipos de dislocaciones:Dislocacin de borde, linea, cua o arista: Formada por un plano extra de tomos en el cristal, el vector de Burgers es perpendicular al plano que contiene la dislocacin y paralelo al plano de deslizamiento. Existe una interaccin fuerte entre dislocaciones de arista de tal manera que se pueden llegar a aniquilar.Dislocacin helicoidales o de tornillo: Se llama as debido a la superficie espiral formada por los planos atmicos alrededor de la lnea de dislocacin y se forman al aplicar un esfuerzo cizallante. La parte superior de la regin frontal del cristal desliza una unidad atmica a la derecha respecto a la parte inferior. En este caso, el vector de Burgers es paralelo al plano que contiene la dislocacin y perpendicular al plano de deslizamiento.Dislocaciones mixtas: Dislocacin formada por las dos anteriores, una de cua y una helicoidal.

DISLOCACION DE BORDEMECANISMOS DE ENDURECIMIENTO DE LOS METALESOrdinariamente, la ductilidad es sacrificada cuando una aleacin es endurecida.La capacidad de un metal para deformarse plsticamente depende de la capacidad de las dislocaciones para moverse.La resistencia mecnica se puede aumentar reduciendo la movilidad de las dislocaciones.1.ENDURECIMIENTO POR DISOLUCIN SLIDA

Si las dislocaciones al moverse por la red encuentran distorsiones en esta se vern frenadasEl introducir un tomo extrao en una red introduce una gran distorsin en la mismaDichas distorsiones dificultan en movimiento de las dislocaciones a su alrededorLos tomos de soluto segregan hacia las dislocacionesLas dislocaciones se anclanAumenta el lmite de fluencia

1.ENDURECIMIENTO POR DISOLUCIN SLIDA

Los tomo extraos pueden ser de dos tipos atendiendo a su localizacin:Intersticiales: Cuando ocupan posiciones entre los tomos

Sustitucionales: Cuando sustituyen a tomos originales

1.ENDURECIMIENTO POR DISOLUCIN SLIDA

Ejemplos de endurecimiento por solucin slida (Cu)

2. ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACINLas dislocaciones se desplazan por el material con mayor o menor facilidad atendiendo al trabajo necesario realizar para romper y crear enlaces Si dentro de un material se introducen partculas rgidas, por las cuales no pueden moverse las dislocaciones, estas se atascarn (anclado de dislocaciones) al llegar a dichas partculas.Paso de una dislocacin a travs de una partculaSi la partcula es muy rgida la dislocacin no podr atravesarla

2. ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACINAproximacin de la dislocacin al precipitado

Contacto entre la dislocacin y las partculas (situacin sub-crtica)

Interaccin entre la dislocacin y las partculas (situacin crtica)

Avance de la dislocacin (situacin de escape)

2. ENDURECIMIENTO POR PRECIPITACINUn ejemplo tpico de materiales endurecidos por precipitacin es el duraluminio (Al 3%Cu)

3. ENDURECIMIENTO POR REDUCCIN DEL TAMAO DE GRANOUna dislocacin se desliza por un plano cristalogrfico concreto

Si dos granos contiguos poseen distinta orientacin cristalogrfica ser muy difcil que una dislocacin pase de uno de ellos a otro, tanto por el cambio de orientacin como por la distorsin que supone la junta

Cuantas ms juntas de grano existan en un material ms difcil ser que las dislocaciones se muevan por l3. ENDURECIMIENTO POR REDUCCIN DEL TAMAO DE GRANOFrenado de una dislocacin al pasar de un grano (A) a otro (B)

Los materiales generalmente aumentan su resistencia a la fluencia segn la expresin (ecuacin de Hall-Petch):

3. ENDURECIMIENTO POR REDUCCIN DEL TAMAO DE GRANOEjemplo del endurecimiento del latn (70%Cu 30%Zn)

ANISOTROPIALas propiedades (mecnicas, elctricas, pticas, etc.)de un material varan con respecto a la direccinQue es el proceso de laminado? La laminacin es el proceso que consiste en reducir el espesor o cambiar la seccin transversal de una pieza

LAMINADO EN CALIENTEEl laminado en caliente es el que se realiza con una temperatura bastante mayor a la de la recristalizacin que tiene el metal.En el proceso de laminado en caliente , el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termodifusin , donde bsicamente las palanquillas o tochos, se elevan a una temperatura entre los 900C y los 1.200C. Estas se calientan con el fin de proporcionar ductilidad y maleabilidad para que sea ms fcil la reduccin de rea a la cual va a ser sometido.El trabajo en caliente se realiza cuando la deformacin es significativa comparada con la parte original.

LAMINADO EN FRIO la laminacin a temperatura ambiente (laminacin en fro), en la que el producto laminado adquiere ms resistencia y dureza y mejor acabado superficial.Es el proceso por el cual se obtienen productos con unas caractersticas mecnicas restringidas y tolerancias de precisin, as como un acabado superficial, que la siderrgica no puede obtener.

Se realiza las operaciones en frio cuando la deformacin no es tan significativa y se requiere mejorar las propiedades mecnicas de las partes con un buen acabado superficial.

PROCESO DE LAMINACIN PLANA

ESQUEMA SIMPLE DEL PROCESO DE LAMINACININVOLUCRA EL LAMINADO DE PLANCHAS. TIRAS, LMINAS Y PLACAS, piezas de trabajo de seccin transversal rectangular (w>h).SE PRESIONA EL REA DE TRABAJO ENTRE DOS RODILLO.

ESQUEMA DEL PROCESO DE LAMINACIN PLANA

ESQUEMA DEL PROCESO DE LAMINACIN PLANA

ESQUEMA DEL PROCESO DE LAMINACIN PLANA

CARGA, TORQUE Y POTENCIA DEL LAMINADO PLANO

EJEMPLoUna tira con un ancho de 300 mm y 25 mm de espesor se alimenta a travs de un molino laminador con dos rodillos de 250 mm de radio cada uno. El espesor del material de trabajo se reduce a 22mm en un paso, a una velocidad de rodillo de 50 rev/min. El material de trabajo tiene una curva de fluencia definida por K=275 Mpa y n=0.15 y se supone que el coeficiente de friccin entre los rodillos y el trabajo es de 0.12. Determine si la friccin es suficiente para realizar la operacin de laminado. Si es as, calcule la fuerza de laminado, el momento de torsin y la potencia en caballos de fuerza.Solucion:REDUCCIN DE LA FUERZA DEL LAMINADOREDUCCIN DE LA FRICCIN EN LA INTERFAZ DEL RODILLO Y LA PIEZA DE TRABAJOUTILIZANDO RODILLOS DE DIMETRO MS PEQUEO PARA REDUCIR EL REA DE CONTACTO.APLICANDO REDUCCIONES MENORES POR PASE PARA REDUCIR EL REA DE CONTACTO.LAMINANDO A TEMPERATURAS ELEVADAS PARA REDUCIR LA RESISTENCIA DEL MATEARIALAPLICANDO TENSIONES A LA CINTA (TRASERAS Y/O DELANTERAS)

CALCULO DEL TRABAJODETERMINACIN DE LA PRESIN DE LOS CILINDROS A PARTIR DEL CLCULO DE LAS TENSIONES LOCALES.

HIPTESIS PARA EL CLCULO DE PRESIN DE LOS CILINDROS

Condiciones de deformacin planaDeformacin homogneaCoeficiente del rozamiento constanteArco circular constante de contactoPunto neutro dentro del aro de contactoDeformacin elstica despreciableDERIVACIN Y SOLUCIN

DERIVACIN Y SOLUCIN GENERAL DE LA ECUACIN DIFERENCIAL

LAMINACIN SIN FUERZAS DE TRACCIN EXTERNAS

COMPARACIN ENTRE EL ANLISIS TERICO Y EXPERIMENTALLAMINACIN CON FUERZAS DE TRACCIN HACIA ADELANTE Y HACIA ATRS

HIPTESIS Y APLICABILIDAD DEL MTODO DE CLCULO DE LAS TENSIONESc : depende de las ctes de elasticidad de los cilindrosPractica de laminacin planaLa laminacin en caliente:

convierte la estructura fundida en una estructura maleable.(granos mas finos y ductilidad mejorada)

Producto de la primera operacin de laminacin:

Tocho (seccin cuadrada de 6pulg de dimetro, para perfil estructural)

Planchn (seccin rectangular, para placas y laminas)

Palanquilla (seccin cuadrada, barras redondas)

laminacin en frio:

Se realiza a temperatura ambiente.Tiene mejor acabado superficial, tolerancias dimensionales y propiedades mecnicas.

INFLUENCIA DE LA DEFORMACIN ELSTICA EN LA LAMINACIN EN FRIOHiptesis de estudios tericos:

Las herramientas son perfectamente rgidas y que el metal que se trabaja se comporta como un material rgido plstico, lo cual significa que cualquier deformacin elstica ser despreciable en comparacin con la deformacin plstica a gran escala experimentada en la operacin.Espesor mnimo en la laminacinAumento del dimetro central en los cilindrosEn el proceso de laminado aparecen flexiones en los cilindros que trae como resultado el hecho de que la chapa sea mas gruesa en el centro que en los bordes. Hecho que se puede corregir rectificando los cilindros hasta obtener un perfil convexo.

Formula para determinar al aumento de dimetro centralCilindros de apoyoPara grandes reducciones se necesita emplear cilindros de dimetro pequeo, sin embargo estos cilindros se flexan con mucha facilidad de manera que esta falla se corrige con cilindros, estos cilindros son los que se conoce como cilindros de apoyo.Defectos en placas y hojas laminadasBordes ondulados: son el resultados de la flexin del rodillo. La cinta mas delgada a lo largo de su borde que en su centro, por lo que el borde se estira mas que el centro.

Grietas:Son consecuencias de ala deficiente ductilidad de un material a la temperatura de laminacin.

El acocodrilado:Es un fenmeno complejo y por lo general se debe a la deformacin volumtrica no uniforme de la palanquilla durante el laminado.

MOLINOS DE LAMINACIN (trenes de laminacin):

Son maquinas especiales donde se efecta el proceso de laminado, cuya construccin depende del tipo de pieza y su tamao. Las partes principales de un tren de laminacin son: el accionamiento, el mecanismo de transmisin y la caja de laminacin con rodillos.

Esquema de los molinos de laminacin

Los trenes de laminacin se clasifican por:

El numero de rodillosEl sentido de rotacin de los cilindrosLa construccin de los cilindros Segn la designacinEl tamao

MOLINOS DE LAMINACIN DO

tambin llamados blooming, son grandes trenes que se utiliza para la laminacin en caliente en los pases iniciales de ruptura (desbaste primario o molinos de desbaste) en lingotes fundidos o en fundicin continua, con dimetros de rodillos que van de 0.6 a 1.4 m (24 a 55 pulgadas). En el se someten a laminacin los lingotes de acero (con una masa de 5-15 ton)Laminadores do

MOLINOS DE LAMINACIN DE TRES RODILLOS: (MOLINO INVERSO)

la direccin del movimiento del material se invierte despus de cada pase mediante mecanismos elevadores y diversos manipuladores. La placa que se esta laminando puede pesar hasta 160 toneladas, se eleva repentinamente al espacio de laminacin superior y se lamina; despus se baja al espacio de laminacin inferior y se lamina, y as sucesivamenteLaminadores trio

MOLINOS DE CUATRO RODILLOS:

se basan en el principio de que los rodillos de dimetro pequeo reducen las fuerzas de laminado (debido a la menor rea de contacto entre la cinta y el rodillo) y los requisitos de potencia y reducen el ensanchado de la lamina.Adems cuando se desgastan o rompen los rodillos pequeos se pueden reemplazar con un costo inferior al de los grandesLaminadores de tren cuarto

Trenes de laminacin especiales

Laminador de cilindros mltiples sendzimir

Laminador en tndem :

Laminador planetario

Laminador de cilindros pendulares saxlEste es un tipo reciente, del cual solamente existe corrientemente un laminador de produccin en serie, pero tiene caractersticas muy tiles y ocasionalmente se puede utilizar para la produccin de banda delgada continua a partir de una instalacin de colada continua.Se aparece al laminador planetario, pero se utiliza para laminado en frio,Materiales de elaboracin de los rodillosLos requerimientos bsicos en materiales para los rodillos son la resistencia y la resistencia al desgaste. Los materiales mas comunes son :el hierro fundidoacero fundidoacero forjado: tienen mayor resistencia, rigidez y tenacidadPara los rodillo pequeos se utilizan carburos de tungsteno, como por ejemplo en los de un laminador de cilindros mltiples

Lubricantes empleadosaleaciones ferrosas se utiliza el grafitoSe usan soluciones a base de agua Las alecciones no ferrosas se laminan en caliente con varios aceites compuestos, emulsiones y cidos grasos.El laminado en frio se efecta con aceites solubles en agua o lubricantes de baja viscosidad, como los aceites minerales, emulsiones, queroseno y aceites grasos.

DIVERSOS PROCESOS DE LAMINADOLAMINADO DE FORMAS

Las formas estructurales rectas y largas (como canales, vigas I, rieles de vas frreas y barras slidas) se forman a temperaturas elevadas mediante laminado de formas (laminado de perfiles), en el que los materiales pasan a travs de una serie de rodillos diseados especialmente .

FORJADO LAMINAREn esta operacin (tambin conocida como laminado cruzado), la seccin transversal de una barra redonda se forma pasndola a travs de un par de rodillos con estras perfiladas.

LAMINADO OBLICUO

Se utiliza generalmente para hacer rodamientos de bolas. El alambrn o labarra redonda se introducen en el espacio de laminacin y se forman de manera continua piezas brutas casi esfricas por la accin de los rodillos giratorios.

LAMINADO DE ANILLOSEn el laminado de anillos, un anillo grueso se expande en uno ms delgado, aunque de dimetro mayor, y se coloca entre dos rodillos, uno de los cuales se acciona mientras el otro permanece inactivo. Su espesor se reduce al juntar los rodillos conforme van girando. las ventajas del laminado de anillos consisten en tiempos de produccin cortos, ahorros de material, cerradas tolerancias dimensionales y flujo favorable de granos en el producto, mejorando as su resistencia en la direccin deseada.

LAMINADO DE ROSCASLa laminacin de roscas es un proceso de formado en fro por medio del cual se forman roscas rectas o cnicas en barra redonda o alambrn, al pasarlas entre matrices.

El proceso de laminacin de roscas tiene la ventaja de generar roscas con buena resistencia (debido al trabajo en fro) y sin ninguna prdida de material (desperdicio). El acabado superficial producido es muy liso y el proceso induce a esfuerzos residuales compresivos en las superficies de la pieza de trabajo, mejorando as su resistencia a la fatiga.

PERFORADO ROTATIVO DE TUBOSTambin conocido como proceso Mannesmann, es una operacin de trabajo en caliente para hacer tubera y tubos sin costura largos y de pared delgada este proceso se basa en el principio de que cuando una barra redonda se somete a fuerzas radiales de compresin, se desarrollan esfuerzos de tensin en su centro. Los ejes de los rodillos se inclinan para jalar la barra redonda a travs de ellos por medio del componente axial del movimiento giratorio. Un mandril interno promueve la operacin ampliando el orificio y dimensionando el dimetro interior del tubo.

LAMINADO DE TUBOSEl dimetro y espesor de los tubos y la tubera se puede reducir mediante el laminado de tubos, que utiliza rodillos con forma . Algunas de estas operaciones pueden realizarse con mandril interno o sin l. En el molino de laminacin Pilger, el tubo y el mandril interno se someten a un movimiento reciprocante; a los rodillos se les da una forma especfica y se giran de manera continua.

MOLINOSMOLINOS INTEGRADOSEstos molinos son instalaciones grandes que comprenden la integracin total de las actividades: desde la produccin del metal caliente en un alto horno hasta la fundicin y el laminado de los productos terminados, listos para enviarse al cliente.

MINILAMINADORESLa competencia en la industria del acero ha llevado al desarrollo de los minilaminadores, en los que el desperdicio de metal (a) se funde en hornos de arcoelctrico, (b) se funde de manera continua, y (c) se lamina de modo directo como lneasespecficas de productos.

GRACIAS