Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Copy of Extrusión y Estirado (Trefialdo)

No description
by

Gerardo Cervantes Castellanos

on 12 September 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Copy of Extrusión y Estirado (Trefialdo)

CONFORMADO MECÁNICO DE PIEZAS
Laminado
Introducción
Origen
El acero utilizado en la industria se puede encontrar en diversa variedad de formas y tamaños, tales como varillas, tubos, chapas o en forma de perfiles en H o en T.


¿Qué es?
Se conoce como laminación o laminado al proceso industrial por medio del cual se reduce el espesor de una lámina de metal o de materiales semejantes con la aplicación de presión mediante el uso de distintos procesos.
Tipos de Laminado
Laminado en Caliente
Etapa 1: Recalentamiento
Fundamento: Obtener ductilidad en el proceso.

Etapa 2: Desbaste

Etapa 3: Acabado



*Los productos laminados en caliente de Ternium satisfacen los requerimientos de las más diversas industrias:
construcción
maquinaria agrícola
autopartes
*Mercados a los que va dirigido: Agrícola, Automotriz,
Construcción, , Línea Blanca.


Laminado en Frio
1.- el método de prensa, el cual consiste en el uso de una prensa donde la longitud de los moldes es mucho mayor que el ancho. El molde por lo general se coloca en una cama estacionaria y la prensa baja sobre la lámina hasta formar la geometría indicada en el molde, aunque existen casos donde una parte del molde se coloca sobre la prensa.

2.- El otro método se llama método de rolado, este consiste en una serie de rodillos que varían en cantidad dependiendo de la especificación del perfil, pueden variar de 5 para uno sencillo hasta 20 para uno más complejo, etc. la lámina pasa a través de estos rodillos, los cuales la van doblando hasta que se alcanza la forma deseada usando diferentes combinaciones en la posición de los rodillos ya sea vertical y horizontal, esto dependerá de las especificaciones de los perfiles.

*Formas de Comercialización:
Crudo (Full Hard):
Recocido

*Normas
Los aceros laminados en frío de Ternium responden a las normas
IRAM-IAS U 500-05, IRAM-IAS U 500-27
IRAM-IAS U 500-131.


Los productos laminados en frío de Ternium se pueden utilizar para obtener acero:

esmaltado, de alta resistencia con características especiales de conformabilidad,
para usos eléctricos,
con alta exigencia de plenitud,
con buena condición de soldabilidad y expandido
de alta dureza.


FORJADO


HISTORIA
Los primeros tipos de acero forjado fueron desarrollados en Persia y China; y fue el primero de los procesos del tipo de compresion indirecta y es probablemente el metodo mas antiguo de formado de metales.
Lo metodos modernos se desarrollaron durante todo el siglo XIX.
Se Aplica En:
Metales Puros
Aluminio, Cobre, Titanio y Zinc
Aleaciones
De acero, aluminio, cobre, magnesio y bronces
Para hacer forjado, el metal o bien se puede mantener en temperatura ambiente (forjado en frio) o se calienta a altas temperaturas (forjado en caliente).

Forjado En Frio
El forjado es una alecion de Hierro y Carbono

Se realiza mediante maquinas especialezadas o martillos hidraulicos
Es un proceso en el trabajo de los metales que, basicamente, hace uso de una herramienta de prensado o morir. Cualquiera que se la forma de la herramienta de prensado utilizado en el proceso tambien sera la forma de la salida. El proceso de ejecuta en la habitacion o cerca de temperatura medio ambiente.
Se desarrolla en algunos pasos. Comienza cuando un bar o un stock de alambre se coloca en el estampado o presionando herramienta.
Basico proceso de forja en Frio

Forjado en Caliente
Forjado Frio
VS
Forjado Caliente
Extrusión y estirado (trefilado) de metales
Extrusión: Una palanquilla cilíndrica se fuerza a través de un dado o matriz.
Estirado: La sección transversal de una barra sólida, alambrón o tubería se reduce o cambia de forma al pasarla a través de un dado
Variables Geométricas
1. El ángulo del dado (a).
2. La relación del área transversal de la palanquilla con la del producto extruido (Ao/Aƒ), conocida como relación de extrusión (R).
3. La temperatura de la palanquilla
4. La velocidad a la que avanza el pistón
5. El tipo de lubricante utilizado.

Fuerza de Extrusión
-
k
es la constante de extrusión (que se determina de manera experimental)
-
Ao
es el área de la palanquilla
-
Af
es el área del producto extruido

Flujo del Metal
-Importante por su influencia en la calidad
-Las propiedades mecánicas del producto extruido

Parámetros del Proceso
-Relaciones de extrusión (R) van por lo general de 10 a 100.
-Es común que los productos extruidos presenten una longitud menor a 7.5 m
-Es común que las tolerancias dimensionales en la extrusión se encuentren en el intervalo de 0.25-2.5mm.
-Las velocidades del pistón varían hasta 0.5 m/s (100 pies/min).

Extrusión en Caliente
Para metales y aleaciones que carecen de suficiente ductilidad a temperatura ambiente (o para reducir las fuerzas requeridas), la extrusión se efectúa a temperaturas elevadas.


Diseño de Matrices
-Las matrices en escuadra (dados decorte) se utilizan en la extrusión de metales no ferrosos, en particular aluminio.
-La tubería se extruye a partir de una palanquilla sólida o hueca.
-Las secciones transversales huecas se pueden extruir con métodos de cámarade soldadura y utilizando diversos dados conocidos como dados de araña, dados tipoojo de buey y dados tipo puente
Lineamientos para el diseño del dado
a) la importancia de la simetría de una sección transversal,
b) la prevención de esquinas puntiagudas
c) la prevención de cambios extremos en las dimensiones del dado dentro de la sección transversal.

Lubricación
(a) el flujo del material durante la extrusión,
(b) el acabado y la integridad de la superficie,
(c) la calidad del producto
(d) las fuerzas de extrusión.

Extrusión en Frío
La fuerza (F) en la extrusión en frío se puede estimar a partir de la fórmula:


-Ao es el área transversal de la pieza bruta,
-Yprom el esfuerzo de flujo promedio del metal
-e la deformación real a la que se somete la pieza con base en su área transversal original y final; es decir, ln(Ao/Af).

Ventajas
• Mejores propiedades mecánicas como resultado del endurecimiento por trabajo.

• Buen control de las tolerancias dimensionales

• Mejor acabado superficial, en parte debido a la falta de una capa de óxido, y siempre que la lubricación sea eficaz.

• Velocidades y costos de producción que son competitivos.

Cabe la posibilidad de que se adhieran (agarroten) entre la pieza de trabajo y los herramentales.
Recubrimiento de conversión de fosfato.

Lubricación
Extrusión por impacto
El punzón desciende con rapidez sobre la pieza bruta (trozo de metal), que se extruye hacia atrás

El diámetro máximo de las piezas producidas es de alrededor de 150 mm (6 pulgadas).

El proceso de extrusión por impacto puede producir secciones tubulares de pared delgada, algunas con relaciones espesor-diámetro hasta de 0.005.

Extrusión hidrostática
En la extrusión hidrostática, la presión
requerida en la cámara se suministra mediante un pistón a través de un medio fluido incompresible que rodea la palanquilla . Por lo general, las presiones son del orden de 1400 MPa (200 ksi).

Defectos de la extrusión
Equipo para extrusión
-Prensa hidráulica horizontal
a)pueden controlar la carrera y la velocidad de la operación,
b)capaces de aplicar una fuerza constante en una carrera larga

-También se emplean prensas mecánicas de junta de manivela o junta articulada para la extrusión en frío y para la extrusión por impacto, a fin de producir pequeños componentes en grandes cantidades

El proceso de estirado (trefilado)
En el estirado se reduce o cambia la sección transversal de una barra o alambre largo, en general jalándola (de ahí el término estirado) a través de un dado conocido como dado de estirado

Las variables principales de procesamiento en el estirado son similares a las de la extrusión; es decir,
la reducción del área transversal,
el ángulo del dado,
la fricción
la velocidad de estirado.

Variables
Fuerza de estirado
Yprom
es el esfuerzo real promedio del material en el hueco del dado. Puesto que debe realizarse más trabajo para vencer la fricción, la fuerza aumenta con el incremento de fricción. Además, debido a la deformación no uniforme que ocurre dentro de la zona del dado, también se requiere energía adicional (conocida como trabajo redundante de deformación).

Práctica de estirado
La reducción de área transversal por pase llega hasta casi 45%
Es común estirar alambres finos a una reducción de 15% a 25% por pase, y los tamaños mayores, de 20% a 45%.
Las reducciones de más de 45% pueden provocar la separación del lubricante.
Las velocidades de estirado dependen del material y de la reducción del área transversal. Éstas pueden variar de 1 a 2.5 m/s (200 a 500 pies/min) para secciones gruesas, hasta 50 m/s (165 pies/s) para alambre muy fino.

Diseño de los dados.
Los ángulos del dado van de 6° a 15°.

El propósito de la superficie de soporte (descanso o cara interior) es establecer el diámetro final del producto (dimensionado).

También se puede utilizar una serie de rodillos libres (locos), o de forma, para estirar barras redondas o de diversas formas.

Materiales para dados.
Aceros grado herramientas y carburos
Acero fundido
Los dados de diamante se emplean para el estirado de alambre fino con diámetros que van de 2 mm a 1.5 mm

Lubricación
En el estirado de barras, un método típico de lubricación utiliza recubrimientos de fosfato
• Estirado en húmedo
• Estirado en seco
• Revestimiento metálico,
• Vibración ultrasónica

Defectos del estirado
Los defectos típicos en una barra o un alambre estirado son similares a los observados en la extrusión, en particular el agrietamiento central Otro tipo principal de defecto en el estirado son los traslapes, raspaduras o dobleces longitudinales en el material que se pueden abrir durante operaciones posteriores de formado (como recalcado, cabeceado, laminación de roscas o doblado de barra o alambre) y pueden provocar serios problemas en el control de calidad.

Equipo para estirado
El banco de estirado contiene un dado simple y su diseño es similar al de una larga máquina horizontal de ensayos de tensión

Los bancos de estirado se utilizan para el estirado de una sola longitud de barras y tubos rectos con diámetros mayores a 20 mm (0.75 pulgada) y longitudes hasta de 30 m (100 pies). Las capacidades de las máquinas alcanzan 1.3 MN (300 klb) de fuerza de jalado con velocidades que van de 6 a 60 m/min (20 a 200 pies/min).

Proceso de formado de
hojas metálicas.
* Data del año 5000 a.C.
* Utensilios domésticos y joyería mediante el martillado y estampado de oro, plata y cobre.
* Ventajas: Ligereza y versatilidad
* Trabajo de prensado o formado por prensado
* Estampados – definido en el 2000 a.C. es el forzar hacia abajo o machacar.
* Hojas metálicas de mas uso:
Acero de bajo C
Bajo costo, resistencia y formabilidad.
Aluminio
Aplicaciones para resistencia a la corrosión (industria alimenticia).

Cizallado
Retirar pieza en bruto de dimensiones adecuadas de una hoja mas grande.
Corte mediante esfuerzos de corte con un punzón y una matriz.
Parámetros del proceso de cizallado:
Forma del punzón y de la matriz
La velocidad del punzonado
La lubricación
La holgura (2% al 10% del espesor de la hoja)
La relación bruñida contra las zonas rugosas a lo largo de la orilla cizallada aumenta al incrementarse la ductilidad de la hoja metálica y disminuye al aumentar el espesor de la holgura de la hoja.

Holgura apropiada:
El tipo de material y su tipo de temple.
El espesor y el tamaño de la lamina en bruto.
Su proximidad a las orillas cizalladas o a los bordes de la pieza en bruto original.
Borde rugoso y no aceptable se somete al rasurado, donde se recorta el material adicional de la orilla.
Las holguras para los materiales blandos son menores que para los más duros.
Cuanto más gruesa sea la hoja, más grande será la holgura.
Al disminuir la relación de diámetro del orificio a espesor de la hoja, la holgura debe ser mayor.

Fuerza de Punzonado

Producto de la resistencia al corte o cortante de la hoja metálica y el área total cizallada a lo largo de la periferia.
Fuerza máxima de punzonado
F=0.7TL(UTS)
T= espesor de la hoja
L= longitud total cizallada
UTS = resistencia última o máxima a la tensión del material

A mayor holgura menor fuerza de punzonado, menor desgaste de punzones y matrices.
Fricción entre el punzón y la pieza de trabajo aumenta la fuerza de punzonado.

Operaciones de cizallado
Corte por matriz

Perforado.- punzonado de varios orificios en una hoja
Seccionado.- se cizalla la hoja en 2 o mas piezas
Muescado.- retiro de piezas o diferentes formas de las orillas
Pestañeado o lanceteado.- con el se deja una ceja sin retirar del material

Troquelado fino

Desarrollado en la década de 1960
Holgura de 1% de espesor de la hoja (0.5 mm – 13 mm) (0.02 – 0.5 in)
Tolerancias +/- 0.05 mm (0.002 in) y menos de +/- 0.025 mm (0.001 in) en el caso de perpendicularidad de la orilla.

Ranurado

Operaciones de cizallado efectuadas mediante un par de cuchillas circulares.
Trayectoria: línea recta, circular o curva.
Normalmente la orilla ranurada queda con rebaba la cual se puede doblar sobre la superficie de la hoja laminada aplanándola entre dos rodillos.

Reglas de acero (suaje)

Se utiliza en metales blandos así como para papel, piel y hule.
Matrices que constan de una delgada cinta de acero endurecido doblada con la forma que se va a producir, que apoya su orilla sobre una base plana de madera.
La matriz se presiona contra la hoja que descansa en la superficie plana y la cizalla a lo largo de la forma de la regla de acero.

Niblado o perforado

Nibladora mueve con rapidez un punzón recto pequeño arriba y abajo dentro de una matriz.
A través de la separación, se alimenta una hoja y se le practican muchos orificios traslapados.
Ventaja:
Flexibilidad
Produce ranuras y muestras intrincadas
Proceso económico para pequeños lotes de producción.


Desechos del cizallamiento

30% generado en estampados grandes
Porcentaje importante del costo de la manufactura
Arreglo eficiente de las formas en la hoja a cortar.
Técnicas de diseño asistido por computadora para minimizar el desecho

Láminas en bruto soldadas a la medida

Soldadura a tope mediante rayo laser de dos o mas piezas de hoja metálica con diferentes formas y espesores.
Importante para la industria automotriz.
Beneficios:
Reducción del desecho
Eliminación de la necesidad de soldadura por puntos adicional.
Mejor control de las dimensiones.
Mejora de la productividad.

Características y tipo de las matrices o dados para cizallado

Forma del punzón y de la matriz
La ubicación de las regiones que se están cizallando puede controlarse en cualquier instante, en particular biselando las superficies del punzón y de la matriz.
Adecuado para cizallar hojas gruesas porque reduce la fuerza al principio de la carrera.

Matrices compuestas

Pueden realizar varias operaciones en la misma hoja con un solo recorrido de una estación.
Formas relativamente simples.
Proceso lento
Costo de producción se eleva.

Matrices progresivas

Grandes capacidades de producción.
Una operación diferente en la misma estación de la máquina con cada recorrido de una serie de punzones.

Matrices de transferencia

La hoja metálica pasa por diferentes operaciones en distintas estaciones de la máquina, a lo largo de una línea recta o en una trayectoria circular.

Materiales para herramental y matrices

Aceros y carburos para herramental y matrices de cizallado.
Lubricación importante para reducir el desgaste de la herramienta y de la matriz, además de mejor la calidad de la orilla.

Características y formabilidad de las hojas metálicas

Elongación
Elongación de punto de fluencia
Anisotropía planar
Anisotropía normal
Tamaño de grano
Esfuerzos residuales
Recuperación elástica
Arrugado
Calidad de las orillas cizalladas
Condición superficial de la hoja


Pruebas de formabilidad para hojas metálicas

Dos modos básicos de deformación: Estirado y embutido

Pruebas de copa (acoplamiento o ahuecamiento)
Prueba Erichsen, la hoja del espécimen se sujeta entre dos matrices planas, circulares y se fuerza una bola de acero o un punzón redondo sobre la hoja hasta que comienza a aparece una grieta en el espécimen estirado.
La profundidad del punzonado a la que ocurre la falla es una medida de la formabilidad de la hoja.

Diagramas de limites de formado

Se construye marcando primero la hoja plana con un patrón de rejilla de círculos mediante técnicas electroquímicas o de fotograbado. Después se estira la lámina en bruto sobre un punzón y se observa y mide la deformación de los círculos en las regiones donde ocurrió la falla.

El diagrama de límite de formado muestra las fronteras entre las regiones de falla y las regiones seguras.
Para desarrollar un diagrama de límite de formado se obtienen las deformaciones ingenieriles mayor y menor, midiendo la deformación de los círculos originales.

Consideraciones de diseño en el formado de hojas metálicas

Alta calidad y ahorros en costo
Diseño cuidadoso (herramientas computacionales y técnicas de manufactura)
Reducir el desecho al mínimo
Doblado

Operaciones de estampado y de matrices progresivas

Costo del herramental y numero de estaciones son determinados por:
Numero de rasgos característicos.
Espaciado entre estos.

Embutido profundo

Después de una operación de embutido profundo, una copa tratara de recuperar su forma original.
Problema:
Es difícil formar diseños que utilicen una pared vertical.
Solución:
Producir ángulos de 3 grados en cada pared.

Operaciones adicionales de planchado.
Prensas de formado de hojas metálicas

Diseño apropiado, rigidez y construcción de dichos equipos son fundamentales para una operación eficiente del sistema y para lograr una elevada capacidad de producción, un buen control dimensional y una alta calidad del producto.
Selección de la prensa:

1. El tipo de operación de formado, el tamaño y la forma de las matrices y el herramental requerido.
2. El tamaño y la forma de las piezas de trabajo.
3. La longitud de la carreta corredera, el numero de recorridos por minuto, la velocidad de operación y la altura de cierre.
4. Numero de correderas.
5. La fuerza máxima requerida.
6. Tipo de controles mecánicos, hidráulicos, y de computadora.
7. Características para el cambio de matrices.
8. Características de seguridad.

9. Versatilidad y uso múltiple.

Economía de formado de las hojas metálicas

Costos dependen de:
Operaciones en particular, su complejidad.
Matrices y equipo.
Mano de obra u automatización.
Vídeo de Prensa Manual

Vídeos de Prensa Hidráulica

Vídeo de Prensa Mecánica

Zapata inferior:
Pieza de un juego de matrices que se monta en la placa porta matriz de una prensa.
Zapata Superior:
Parte superior del juego de matrices.
Pedal:
Placa de pie que se utiliza para desconectar el pistón al realizar una operación de trabajo.


Partes de la Prensa

El pistón principal viaja dentro del cilindro por medio de presión hidráulica que entra a través de un tubo y se regula mediante una válvula.
Funcionan a velocidades constantes y son de carga limitada o restringida. El forjado en esta prensa es muy tardado por lo que la pieza de trabajo se puede enfriar con rapidez a menos que se calienten las matrices.

¿Cómo funciona la prensa hidráulica?

Sus principales elementos son: cilindros, pistones, platinas, corredera elevadora, columnas, matrices, cimiento, entrada de aceita y válvula de entrada.

Prensa Hidráulica

Sus elementos son: volante grande, engranes, manivelas, palancas, motor eléctrico, pistón y cigüeñal. El mecanismo se encuentra dentro de una pesada estructura rígida. Son preferibles para el forjado de partes de alta precisión.

Prensa Mecánica

Fuente de Potencia:
Prensas Mecánicas
Prensas Hidráulicas
Método de Operación del Pistón:
Transmisión de Cigüeñal
Transmisión de Cremallera y Piñón
Transmisión de Tornillo
Número de Correderas:
Prensa de Acción Simple
Prensa de Acción Doble
Prensa de Acción Triple
Estructuras:
Prensa de Estructura Abierta
Prensa de Estructura Cerrada
Tipo de Trabajo:
Troquelado
Doblado
Embutido
Prensas Formadoras

Clasificación de las Prensas

Biela:
Varilla de conexión que transmite el movimiento de la flecha de transmisión principal a la corredera de la prensa.
Eyector:
Placa que se emplea para quitar la cinta de metal de un troquel o una matriz.
Expulsor:
Mecanismo conectado con el pistón de la prensa para liberar una pieza de trabajo de la matriz.


Bancada:
Parte baja de la estructura de la prensa.
Estructura:
Cuerpo principal de una prensa.
Placa guía:
Placas que se utilizan para lograr el movimiento apropiado y libre del pistón.


El volante es accionado por discos impulsores que a su vez están conectados a motores que les imparten movimiento. El volante se monta en un tornillo que pasa a través de una tuerca montada cerca de la estructura. El extremos inferior del tornillo se conecta al pistón que se mueve hacia arriba y hacia abajo.

¿Cómo funciona la prensa de Tornillo?

Está compuesta por: discos impulsores, volante, tuerca fija, tornillo, guía del pistón, estructura, matrices y bancada. Se utiliza para doblar y enderezar así como para formar cabezas de tornillos. Es adecuada para pequeñas cantidades de producción.

Prensa de Tornillo

El volante, que es accionado por un motor eléctrico, suministra energía y acciona el pistón de la prensa mediante un cigüeñal. Funcionan de 35 a 100 golpes por minuto. Tienen altas velocidades de producción, son más fáciles de automatizar y requieren menos habilidades del operador.

¿Cómo funciona la prensa mecánica?

Es un ejemplo del uso de la energía en un cuerpo en movimiento. El movimiento rotatorio de bolas pesadas de hierro se transforma en movimiento vertical del pistón por medio de un tornillo.

¿Como funciona la Prensa de volante?

Sus elementos son: el pistón, la base, el tornillo, el troquel, la matriz, el anillo de tope y la manija. Se utiliza para llevar a cabo trabajos de desbaste, como doblado de barras y corte de discos para hacer agujeros en placas.

Prensa de Volante

Matriz:
Herramienta completa que consiste en un par de miembros coincidentes para producir formas en la prensa.
Placa porta matriz:
se utiliza para soportar y localizar el ensamble de la matriz


Máquina que se utiliza para el trabajo de prensado. Consiste en una estructura que soporta un pistón, una bancada y una fuente o mecanismo para accionar el pistón

Prensa

Cambia el contorno de la pieza de trabajo para obtener el producto deseado. Los esfuerzos aplicados se encuentran por debajo de la última resistencia del metal. El doblado, embutido y conformado son operaciones de formado.

Operaciones de Formado

La pieza de trabajo se somete a las fuerzas en forma de cizalla y el cortador retira el material de la pieza de trabajo. El corte de discos, troquelado, entallado, perforado, recortado, desbarbado y pestañado son operaciones de corte.

Operaciones de Corte

Proceso de producción sin virutas, mediante el cual los componentes se fabrican a partir de una hoja metálica; también se le conoce como estampado en frío. La operaciones de trabajo con prensas, que por lo general se realizan a temperatura ambiente, son de corte y formado.


Prensado

Prensas & Su Clasificación

Transmisión de cigüeñal en carreras largas.
Transmisión de excéntrico en carreras cortas.
Transmisión de cremallera y piñón en carreras largas.
Transmisión de tornillo.

Métodos de accionamiento de corredera

Abierta:
Sólo tienen una columna en la parte posterior de la matriz. En ellas se tiene acceso al área de matrices desde tres lados.

Cerrada:
Consiste en dos columnas verticales, una en cada lado de la matriz.



Tipos de estructuras

Una prensa se nomina en toneladas de fuerza que se pueden aplicar a la corredera sin producir deformaciones indebidas y sin afectar la resistencia estructural de la prensa.
Su capacidad (tonelaje) se determina por el tamaño de los rodamientos del cigüeñal o del excéntrico.

Capacidad de una prensa

Matemáticamente, el tonelaje está dado por la siguiente relación:
Capacidad de la prensa (tonelaje) = Resistencia al corte del material del cigüeñal x Área del rodamiento del cigüeñal

En el caso de una prensa Hidráulica es:
Capacidad de la prensa (en toneladas) = Área del pistón hidráulico x Presión del aceite del cilindro

Prensa Mecánica: 250 a 500 Toneladas
Prensa Hidráulica: 250 a 1 800 Toneladas

Capacidad de las Prensas

Calcular la Capacidad de Una Prensa
El diseño del troquel depende del área que se desea perforar o troquelar y de la presión requerida para penetrar el material de la pieza del trabajo.

Por lo general los troqueles se clasifican con base en los requerimientos funcionales:

Con corte
Sin corte


Doblado entre formas

Doblado

TROQUELES

Doblado deslizante

Esta técnica es, sin duda, el mejor proceso de transformación de aceros para conseguir una herramienta de alta calidad.
Partiendo de una bovina de varilla de acero, el carbono se endereza y se calienta a una temperatura de aproximadamente 1.200º C en un horno de inducción.

Para la estampación se utiliza un martillo hidráulico.
El forjador coloca la varilla a temperatura de forja,
previamente regulada por un pirómetro y posteriormente
cortada con una cizalla sobre el troquel inferior donde
se produce la estampación de la misma, y deposita la
pieza forjada en una cadena transportadora que la lleva
hasta caer en un contenedor.

A continuación se elimina la cascarilla superficial en un bombo,dejando las piezas listas para el inicio de los posteriores procesos de fabricación.

Diferencias de temperatura
La forja en frío difiere de la técnica de forja en caliente en que se deforma el objeto a temperatura ambiente. Mientras que ambos procesos requieren de dados, prensas u otros medios mecánicos para deformar el metal, la forja en caliente requiere de temperaturas significativamente más altas.

Cristalización
La forja en frío dobla y distorsiona el metal
estrictamente a través de la aplicación de
presión. La forja en caliente permite que la
estructura interna del metal, o red cristalina,
cambien, al mismo tiempo que se aplique una
fuerza externa

Restricciones de tamaño

Creación de productos
Los forjadores usan la forja en frío para crear
productos simétricos. El dado y prensa utilizados
son en general circulares y requieren de
lubricación durante el proceso de deformación
metálica. Los procesos de forja en caliente
calientan el objeto, y a veces también el dado,
para crear un material más maleable. Las técnicas
de forja en caliente hacen uso del calor para
cambiar la estructura cristalina interna del material.

Acabado del producto
Los productos forjados en frío en general
requieren de menos acabado que los
obtenidos por forja en caliente. Los detalles
transferidos al producto final durante la forja
en frío requieren de menos trabajo
herramental para lograr el objeto terminado.
La técnica de forja en caliente resulta en
productos que requieren de trabajo en sus
detalles para terminar las superficies
metálicas o carbonadas.

Herramienta empleada para dar forma a materiales
sólidos que se montan en una prensa, que ejerce
una fuerza sobre los elementos del troquel provocando que la pieza superior encaje sobre la inferior.

PARTES DEL TROQUEL
Troqueles que se utilizan comúnmente
a) Troquel plano
Son bloques endurecidos de acero para herramientas que tienen una
forma para adaptarse al contorno de corte, son económicos .

b) Troquel pedestal
Su mayor ventaja es su estabilidad por su base mayor y su
construcción solida.

c)Troquel de pedestal descentrado
Este se necesita debido a las consideraciones de espacio y
la facilidad de acoplamiento.

Los procesos que pueden realizarse con un troquel
son los siguientes:

Procesos de corte: cizallado, punzonado y recortado, embutido.
Procesos de formado: doblado y estampado.

Cizallado
Operación de corte de láminas que consiste en disminuir la lámina a un menor tamaño.
Para hacerlo el metal es sometido a dos bordes rectos cortantes. Para hacerlo el metal es sometido a dos bordes rectos cortantes .


Punzonado
Es una operación mecánica con la cual mediante herramientas especiales aptas para el corte se consigue separar una pieza metálica de otra obteniéndose una figura determinada.
La parte que se corta es el producto deseado en la operación y se designa como la pieza deseada.


Embutido
El doblado de metales es la deformación de láminas alrededor de un determinado ángulo.
Los ángulos pueden ser clasificados:

Abiertos si son > 90°
Cerrados si son <90° o rectos

Durante la operación las fibras externas del material están en tensión,
mientras que las interiores están en compresión.
El doblado no produce cambios significativos en el espesor de la lamina metálica.

Existen diferentes forma de doblado, las mas comunes son:
a) Doblado entre dos formas
b) Doblado deslizante
En este tipo de doblado, la lámina metálica es deformada entre un punzón en forma de V u otra forma y un dado. Se pueden doblar con este punzón desde ángulos muy obtusos hasta ángulos muy agudos. Esta operación se utiliza generalmente para operaciones de bajo volumen de producción

 En el doblado deslizante, una placa presiona la lámina metálica a la matriz o dado mientras el punzón le ejerce una fuerza que la dobla alrededor del borde del dado. Este tipo de doblado está limitado para ángulos de 90°.

El embutido se realiza para la fabricación de elementos huecos a partir de planchas de acero u otros metales. El proceso se desarrolla a partir de un disco de material previamente seleccionado, el cual es empujado dentro de una matriz hueca por un punzón, aunque el proceso inverso suele ser también realizado con frecuencia.
En el proceso de laminado en caliente, el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termodifusión (Fig), donde básicamente elevan una temperatura entre los 900°C y los 1.200°C.
A continuación del proceso de calentamiento se hace pasar los lingotes entre una serie de rodillos metálicos colocados en pares que lo aplastan hasta darle la forma y tamaño deseados.
La distancia entre los rodillos va disminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero.
El primer par de rodillos por el que pasa el lingote se conoce como tren de desbaste o de eliminación de asperezas. Después del tren de desbaste, el acero pasa a trenes de laminado en bruto y a los trenes de acabado que lo reducen a láminas con la sección transversal correcta

Los aparatos de decapado eliminan la costra que se forma en la superficie de la lámina apartándola mecánicamente, retirándola mediante un chorro de aire o doblando de forma abrupta la chapa en algún punto del recorrido. Las bobinas de chapa terminadas se colocan sobre una cinta transportadora y se llevan a otro lugar para ser recocidas y cortadas en chapas individuales.
Etapa 4: Enfriamiento

Etapa 5: Cizallado
Los trenes de laminado continuo están equipados con una serie de accesorios como rodillos de borde, aparatos de decapado o eliminación y dispositivos para enrollar de modo automático la chapa cuando llega al final del tren. Los rodillos de borde son grupos de rodillos verticales situados a ambos lados de la lámina para mantener su anchura

Formas de Comercialización
Negro: Producto sin procesos posteriores a la laminación en caliente.
Decapado: Acero laminado en caliente procesado en una serie de baños ácidos para remover los óxidos.
Normas
Los aceros laminados en caliente de Ternium responden a las normas
IRAM-IAS U 500-04, IRAM-IAS U 500-42,
IRAM-IAS U 500-66, IRAM-IAS U 500-67,
IRAM-IAS U 500-137 y IRAM-IAS U 500-231.


Acero laminado en frío
El acero laminado en frío, también llamado "CRS" (cold rolled steel) es un proceso utilizado para el acabado del acero. El acero laminado en calor es acero que está lo suficientemente cálido para ser maleable y pasar por laminados de presión. Después de su limpieza, cuando el acero se ha enfriado y no está más en forma elástica, se lo coloca en rodillos eléctricos y se lo lamina en fío. Esto hace que el producto tenga un acabado fino y suave.
VS
Terminación
Estos procesos dejan el metal
con un color y terminación diferentes. El laminado en frío es suave y gris. El laminado en caliente posee una superficie más áspera, de un color gris azulado.


Tolerancias
El metal laminado en caliente posee márgenes de tolerancia menos estrictos, ya que cambian sus propiedades al enfriarse. El metal laminado en frío permite un cálculo más preciso de sus dimensiones debido a que el material ya ha pasado por el proceso de enfriamiento y se encuentra más cerca de sus dimensiones finales.
Producto terminado
Cuando el acero se calienta hasta el punto donde se vuelve maleable, es posible forjarlo en diferentes formas. Esto permite la fabricación de vigas y otros componentes estructurales. El acero frío está limitado en la cantidad de formas que se le puede dar; la mayoría lisas, redondas, cuadradas y variaciones de estas. Es más recto posee un mejor acabado y márgenes de tolerancia más precisos.
Extras
Doblado de hojas, placas y tubos.

La holgura de doblado (Lb) es la longitud del eje neutro en el doblez y se utiliza para determinar la longitud de la lámina en bruto de una pieza que se va a doblar.

Lb = α(R + kT)

K varía de 0.33 (para R < 2T) a 0.5 (para R > 2T)

Caso ideal.- eje neutro se encuentra en el centro del espesor de la hoja, k = 0.5

Lb = α(R + T/2)

Proporciona rigidez a la pieza al aumentar su momento de inercia.

Radio mínimo de doblado

El radio al que aparece una grieta por primera vez en las fibras exteriores de una hoja.

La deformación ingenieril en las fibras exteriores e interiores de una hoja durante el doblado está dada por la expresión
e = 1 / ((2R/T) +1)

Existe una relación inversa entre la capacidad de doblado y la reducción de tensión del área del material. El radio mínimo de doblado (R) es aproximadamente:
R = T (50/r – 1)

Factores importante en el doblado de hojas metálicas

Capacidad de doblado depende de las condiciones de la orilla de la hoja.
La cantidad, forma y dureza de las inclusiones presentes en la hoja metálica y la cantidad de trabajado en frío que sufren las orillas durante el cizallado son factores importantes de agrietamiento.
Anisotropía por orientación preferencial o por fibración mecánica.

Recuperación elástica o restitución


Calcular en términos de los radios Ri y Rf.



Restitución elástica aumenta al incrementarse la relación R/T y el esfuerzo de fluencia, Y, del material, y al disminuir el módulo elástico, E.

Compensación de la recuperación o restitución elástica

Sobredoblando.
Acuñando (fondear el punzón).
Doblado con estiramiento.

Fuerza de doblado

Proceso de doblado simple.


Donde el factor k varía alrededor de 0.3 para una matriz deslizante a 0.7 para una matriz en U y a 1.3 para una matriz en V.
Para una matriz en V con frecuencia se modifica:


Situaciones en las que el radio de la punta del punzón y el espesor de la hoja son relativamente pequeños comparados con la abertura de la matriz.

Operaciones diversas de doblado y otras relacionadas
Formado en prensas plegadoras, de cortina o excéntricas.

Doblado en máquinas de cuatro corredoras
Doblado con rodillo
Acanalado
Rebordeado
Formado por rodillos
Doblado y formado de tubos
Formado de orificios rebordeados, penetrado y abocardado.
Plegado y costura
Abombado
Conformado por estiramiento
Embutido profundo
Fuerza máxima de punzonado:

Capacidad de embutido profundo

Hoja metálica debe:
* Soportar una reducción de la anchura por la reducción del diámetro.
* Resistir el adelgazamiento por los esfuerzos longitudinales de tensión en la pared de la copa.

Relación limite de embutido



Anisotropía normal




El valor R de un espécimen cortado de una hoja laminada depende de su orientación con respecto a la dirección de laminación de la hoja.
Borde ondulado

La anisotropía planar de la hoja causa el borde ondulado, y el numero de ondulaciones u orejas puede ser dos, cuatro u ocho, dependiendo de la historia de procesamiento de la microestructura de la hoja.
Prácticas de embutido profundo
Perlas de embutido

Restringen el libre flujo de la hoja metálica, doblándola y desdoblándola durante el ciclo de embutido; aumentado la fuerza requerida para jalar la hoja dentro de la cavidad del molde.
Reducen las fuerzas requeridas en la placa de sujecion causando un mayor momento de inercia ocasionando una menor tendencia al arrugado.
Diseño y ubicación apropiada de las pelas de embutido.
Radios grandes de la matriz.
Lubricación efectiva.
Tamaño y forma apropiados de la pieza en bruto.
El corte de todas las esquinas de la pieza en bruto cuadradas o rectangulares a 45°.
Uso de piezas en bruto sin defectos internos o externos.
Planchado

Control del espesor de la pared de la copa.
La holgura entre los anillos de planchado y el punzón es menor que el espesor de pared de la copa, por lo que después del planchado esta tiene un espesor constante.
Reembutido

Debido a la constancia volumétrica del metal, la copa o depresión se vuelve mas larga conforme se reembute a diámetros menores.

Reembutido inverso

La copa se coloca bocabajo sobre la matriz y después se somete a embutido en la dirección opuesta a su configuración original.
Embutido sin placa de sujeción

Hoja metálica lo suficientemente gruesa para evitar pliegues.

Do - Dp < 5T

Las matrices se contornean especialmente.
Repujado o realzado

Embutidos poco profundos o moderados, realizados con matrices coincidientes poco profundas.
Útil para rigidizar piezas de hojas metálicas planas y con propósitos de decoración, numeración y leyendas.
Una de las matrices o dados de un juego s elabora con material flexible, por lo común una membrana de poliuretano.

Resistencia a la abrasión.
Resistencia al corte o desgarramiento por rebabas u otras orillas afiladas en la hoja metálica.
Larga resistencia a la fatiga.

Presiones caracteristicas de 10 MPa


Formado con hule (proceso Guerin)
Rechazado
Proceso que comprende el formado de partes asimétricas sobre un mandril mediante el uso de diversas herramientas y rodillos.
Rechazado convencional
Hidroformado o proceso de formado fluido
La presión sobre la membrana de hule se controla a lo largo del ciclo de formado con una presión máxima de hasta 100 MPa.

Control muy estrecho de la parte durante el formado.
Evita pliegues y desgarramiento.
Hidroformado de tubos
El tubo metálico se forma en una matriz y se presuriza internamente mediante un fluido.
Ventajas:
Capacidad de obtener formas complejas.
Formación de partes con hojas laminadas de diversos materiales y recubrimientos.
Flexibilidad y facilidad de operación.
Evitación del daño a las superficies de la hoja.
Bajo desgaste de la matriz o dado.
Bajo costo de herramental.
Una pieza en bruto circular fabricada con una hoja metálica plana o preformada se coloca y se mantiene contra un mandril y se gira, mientras que una herramienta rígida deforma y da forma al material sobre el mandril.
Rechazado cortante

Produce formas cónicas asimétricas o curvilíneas reduciendo el espesor de la hoja y manteniendo su diámetro máximo.

Capacidad de rechazado: Máxima reducción de espesor a la que se puede someter una pieza en el proceso de rechazado sin que esta se fracture.
Rechazado de tubos
Se reduce o da forma al espesor de piezas en bruto cilíndricas, rechazándolas sobre un mandril redondo, sólido, mediante rosillos.

Operación externa o interna.
Rechazar en avance o en reversa.
Formado superplástico
Aleaciones superplásticas, en particular Zn-22Al y Ti- 6Al-4V.
Materiales para matrices: aceros de baja aleación, aceros fundidos para herramientas, cerámicos, grafito y blanco de París.
Ventajas:
Formas complejas con detalles finos, tolerancias cerradas y eliminación de operaciones secundarias.
Ahorros de peso y material.
Pocos, o ninguno esfuerzos residuales.
Baja resistencia del material a las temperaturas de formado.
Limitaciones:

El material no debe ser superplástico a las temperaturas de servicio.
Deben formarse a velocidades de deformación muy bajas
Proceso de formado por lotes.
Manufactura de estructuras metálicas tipo panal
Unión por difusión/ formado superplástico
(SPF/DB)
Hojas planas se unen por difusión en puntos seleccionados utilizando una capa de material aislante para evitar la unión en el resto sin unir.
Luego la estructura se dilata dentro de un molde, por lo común, usando gas neutro presurizado (argón), tomando así la forma del molde.
Relaciones elevadas de rigidez peso.
Mejora productividad al eliminar los sujetadores mecánicos.
Produce partes con buena precisión dimensional y bajos esfuerzos residuales.
Procesos especializados de formado
Formado por explosión
Utilizados a principios de 1990 como fuente de energía. El explosivo genera una onda de choque con una presión suficiente para dar forma a las láminas metálicas.
Presión pico generada en el agua:


En menor escala se usa un cartucho y este proceso es útil en el abombado y la dilatación de tubos de pared delgada.

Versátil y virtualmente no existen limites para el tamaño de la lámina o placa.

Adecuado para pequeños lotes de producción de partes grandes.

Dependiendo del número de partes a producir, las matrices pueden ser de: aluminio, acero, hierro dúctil, aleaciones de zinc, concreto reforzado, madera, plásticos o materiales compósitos.

http://es.scribd.com/doc/175440913/Kalpakjian-5-Manufactura-Ingenieria-y-Tecnologia
Formado por pulso magnético
La mecánica de este proceso se basa en el hecho de que un campo magnético producido por la bobina cruza el tubo metálico y genera corrientes de Eddy en el tubo. A su vez, estas corrientes producen su campo magnético. Las fuerzas producias por los dos campos magnéticos se oponen una a otra. La fuerza de repulsión generada entre la bobina y el tubo colapsa entonces el tubo sobre la pieza interior.

Consta básicamente de un núcleo de panal u otras formas corrugadas, unido a dos delgadas capas exteriores.

Alta rigidez de empaque.
Bajo peso y alta resistencia a las fuerzas de doblado.
Aluminio de la serie 3000 es el más común en estructuras.
Titanio, aceros inoxidables y aleaciones de níquel para aplicaciones especiales y resistencia a la corrosión.
Plásticos reforzados como aramidas-epóxicos.
Proceso de expansión
Proceso de corrugado
Se utiliza:
Colapsar tubos de pared delgada sobre barras.
Cables e insertos.
Sellado por plegado por compresión de recipientes.
Filtros de aceite de uso automovilístico.
Operaciones de abombado y abocardado.
Recalcar accesorios en los extremos de los tubos.
Formado por martillado

Se utiliza para producir curvaturas en hojas metálicas delgadas mediante granallado sobre una superficie de la hoja.



El proceso induce esfuerzos residuales de compresión en la superficie, lo que mejora la resistencia a la fatiga de la lámina.
El granallado se realiza con con perdigón de hierro fundido o de acero lanzado desde una rueda giratoria o mediante una corriente de aire a través de una boquilla.
También se emplea para enderezar partes torcidas o dobladas, incluyendo anillos no circulares para hacerlos redondos.
Formado por rayo láser

Aplicación de rayos láser como fuente de calor en regiones específicas de la lámina metálica.
El láser actúa como fuente localizada de calor, reduciendo así la resistencia de la hoja metálica en puntos específicos, mejorando la formabilidad y aumentando la flexibilidad del proceso
Microformado
Formado electrohidraúlico
Mezcla de gases
Gases licuados
Full transcript