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.

1

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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.

2

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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.

3

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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:

4

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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.

5

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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”

6

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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

7

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

2

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:

8

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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.

9

S Esfuerz

o, σS

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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:

10

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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

11

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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

12

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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

13

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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

14

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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

15

Jaramillo Medina Marco J.Grupo 6

Informe # 32012/04/17

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

16