ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

VALDIVIEZO VILEMA HENRRY PAULGRUPO# 3INFORME # 32010/12/02ESCUELA POLITECNICA NACIONALFacultad de Ingeniera MecnicaTecnologa de Conformado MecnicoTema:Conformado MecnicoObjetivos:Conformado Mecnico por deformacin plsticaDivisin del Conformado MecnicoEnsayo de traccinProcesos por compresin directaProcesos por compresin indirectaProcesos de forja y forja continaProceso de extrusin y trefilado Calculo de la deformacin realCalculo de la relacin de Velocidades

Marco Terico:Conformado mecnico por deformacin plsticaLa deformacin plstica de los materiales es la deformacin permanente de los mismos como consecuencia de la aplicacin de una tensin externa. [ISABATO, 2010]La conformacin por deformacin plstica aprovecha la capacidad de conformacin de deformacin de los metales para provocar en ellos desplazamientos de masa, segn las caractersticas del metal y la temperatura de aplicacin del proceso. Como consecuencia de ello se produce tambin la alteracin de la estructura interna del metal y la modificacin de sus propiedades mecnicas. [RINCON DEL VAGO, 2010]

Divisin de Conformado Mecnico

Se divide de la siguiente manera:Fundicin: es el proceso de fabricacin que permite la obtencin de un objeto metlico al pasar de estado lquido a slido, en un recipiente denominado molde.

Soldadura: es un proceso de fabricacin en donde se realiza la unin de dos materiales, (generalmente metales o termoplsticos), usualmente logrado a travs de la coalescencia (fusin), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y agregando un material de relleno fundido, el cual tiene un punto de fusin menor al de la pieza a soldar.

Virutaje: es obtener piezas de configuracin geomtrica requerida y acabado deseado. La operacin consiste en arrancar de la pieza bruta el excedente (mal sobrante) del metal por medio de herramientas de corte y maquinas adecuadas.

Deformacin plstica: Permite conformar una pieza aplicando fuerzas externas o solicitaciones mecnicas sobre un material determinado. La conveniencia de utilizar este proceso es que no hay desperdicio de material ya que el volumen de material elegido es igual al volumen calculado de la pieza resultante, en otras palabras, la variacin de volumen es cero (V=0).Procesos de obtencin de piezas por deformacin plstica:Por Solicitudes mecnicas: Por Compresin:C. Directa: la fuerza de compresin impuesta deforma y es perpendicular al flujo de material.C. Indirecta: Fuerza impuesta nica, posiciona y traslada al material esta no deforma y es paralela al flujo del material, aparece una fuerza generada por la herramienta sobre el material llamada fuerza de compresin esta es la que deforma al material.Tambin hay por Flexin, corte, torsin y traccin

Por la Temperatura El conformado mecnico puede realizarse en fro o en caliente, es decir por sobre o por debajo del intervalo de temperatura de re cristalizacin del metal, el cual depender de la deformacin real, temperatura y tiempo.

Ensayo de TraccinEl ensayo de traccin en ingeniera es ampliamente utilizado, pues suministra informacin sobre la resistencia de los materiales utilizados en el diseo y tambin para verificacin de especificaciones de aceptacin. Todos los materiales metlicos tienen una combinacin de comportamiento elstico y plstico. [CARDENAS]Este ensayo mide la resistencia de un material, rigidez, plasticidad, lmite de elasticidad y la tenacidad a una fuerza esttica o aplicada lentamente. Las velocidades de deformacin en una ensayo de tensin suelen ser muy pequeas (=10-4 a 10-2 s-1).En general este mtodo consiste es someter una probeta normalizada del material que se desea analizar, a fuerzas de traccin, utilizando mquinas generalmente hidrulicas que sujetan los extremos de la probeta mediante mordazas, las cuales se arrastran debido a la presin de aceite, produciendo una deformacin en la probeta.

La seccin de la probeta resulta una superficie rectangular o tambin circunferencial dependiendo del tipo de probeta, ya sea plana o cilndrica respectivamente. En la figura anterior, es la distancia entre dos marcas que por norma se colocan en la probeta, y b es la altura o dimetro de la respectiva seccin.

De acuerdo a la norma ASTM, = 2, b = 0.5, mientras que segn la DIM, = 50.0mm, b = 12.5mm.

A medida que aumentan las fuerzas de traccin, la longitud entre las marcas aumentar, y el rea de la seccin disminuye mantenindose constante el volumen de la probeta.

Relacionando los valores de fuerza y variacin de , se tiene la grfica siguiente:

Se puede observar que el segmento OAB es una recta, BC es una curva, B es un punto mximo y C es el punto de ruptura del material.Ahora si se analizan los valores de esfuerzo y de deformacin para se relacionados en una grfica, hay que considerar la curva ingenieril y la real.Curva ingenieril: El esfuerzo y la deformacin ingenieril se definen respectivamente as:

;

Curva real: Se basa en medidas instantneas. El esfuerzo y la deformacin real se definen respectivamente as:

Zonas de los grficos ingenieril y real:

El rea debajo de la curva que se forma en los dos grficos anteriores se divide en las zonas:I) Zona Recta o Zona Elstica.- Cuando cesa el esfuerzo impuesto, la probeta recupera sus dimensiones inciales. II) Zona plstica o Zona Mxima.- Existe una recuperacin elstica, sin embargo la probeta permanece deformada luego de anular las fuerzas de traccin. III) Zona de fractura.- Comprende los valores que se encuentran luego de pasar por los puntos crticos de las curvas y son aquellos en que la probeta se rompe debido a las fuerzas externas.Adems en las zonas I, I+II y I+II+III se puede analizar y determinar la elasticidad-resistencia, plasticidad-rigidez y tenacidad, respectivamente, del material.Probeta: normalizada este se lo hace en un estado de cuasi equilibrio a velocidad inicial igual a cero (vo=0).

Procesos de compresin directaLas fuerzas aplicadas y las tensiones resultantes son de compresin.Forja: Es un procedimiento en el que, adems de los esfuerzos exteriores, se emplea energa trmica; es decir, es un procedimiento de trabajo en caliente. La accin combinada de energa mecnica y calorfica provoca cambios muy acusados de seccin y crea una macro-estructura fibrosa. En este proceso la fuerza aplicada es la fuerza de compresin la cual es perpendicular al flujo del material, este proceso se la realiza a travs de golpes utilizando martillos y yunques.

Laminacin: Es un proceso de forja continua que consiste en modificar una masa metlica hacindola pasar entre rodillos superpuestos, que giran en sentido inverso. La laminacin se efecta normalmente en caliente, sin embargo, existe la laminacin en fro: Los metales laminados en fro adquieren acritud y deben someterse al recocido final de la operacin, e incluso en una tapa intermedia. [RINCON DEL VAGO, 2010]

Proceso de compresin indirecta:En estos procesos las fuerzas aplicadas son de traccin, el metal fluye bajo el estado de tensiones combinadas, de traccin (en una direccin) y de compresin (en por lo menos una de las otras direcciones. La friccin entre la herramienta y el metal es mucho menor que en los procesos de compresin directa debido a que la presin ejercida sobre las superficies de la herramienta es menor. [CARDENAS]Extrusin: La masa dctil fluye a travs de un orificio por medio de una fuerte compresin, ocasionada por un mbolo o punzn. Este proceso es usado para crear objetos con seccin transversal definida y fija. El material se empuja o se extrae a travs de un troquel de una seccin transversal deseada. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesos manufacturados es la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos, porque el material solamente se encuentra fuerzas de compresin y de cizallamiento. Tambin las piezas finales se forman con una terminacin superficial excelente.

Extrusin directa: El embolo entra holgadamente en la matriz, excepto en la zona del cuerpo en la que ajusta perfectamente con ella. Al presionar el material este fluye hacia delante, entre las paredes del embolo y la matriz. La fuerza impuesta traslada al material y es paralela al flujo del mismo, aparece una fuerza provocada por la herramienta utilizada que deforma al material.

Extrusin inversa: Es la ms empleada. Un embolo hueco desciende con fuerza sobre la el metal depositado en el fondo de la matriz y, al chocar contra ella, el material fluye hacia arriba, en sentido contrario, llegando a una altura que depende del impacto y del juego de funcionamiento. La fuerza impuesta traslada al material y es paralela al flujo del mismo pero contraria al flujo del material, ya que en esta ocasin la que se mueve es la herramienta, provocando en el material una fuerza que lo va a deformar.

Trefilado: Se entiende portrefilara la operacin en fro que consistente en la reduccin de seccin de un alambre o varilla hacindolo pasar a travs de un orificio cnico llamado dado. El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en fro, por pasos sucesivos a travs de hileras, dados o trefilas cuyo dimetro es paulatinamente menor. Esta disminucin de seccin da al material una ciertaacrituden beneficio de suscaractersticas mecnicas. Si es imprescindible disminuir el dimetro del alambre, se hace un nuevotratamiento trmicocomo elrecocidoque devuelve al material sus caractersticas inciales. [WIKIPEDIA, 2010]

Procesos de Forja y Forja Continua (laminacin)Forja: La forja es un proceso en el cual al deformarse plsticamente el metal se le da forma, llevados a cabo por martilleo, en martinetes, prensas o maquinas forjadoras. Este proceso se puede realizar tanto en fro como en calienteForja manual: Es la forja con martillo, este tipo de operacin consiste en martillar el metal caliente utilizando herramientas manuales Forjado mecnico: Este depende del equipo utilizado, este puede ser martinetes o martillos y prensas.Forja con matriz cerrada: Es esta operacin se obliga al metal a fluir entre estampas o matrices erradas, estas deben tener la forma impresa que se va a dar al material y adems permitir una fcil extraccin de la pieza elaborada.Propiedades mecnicas de las piezas forjadasLos principales factores de los cuales dependen las propiedades mecnicas de las piezas forjadas son:Propiedades del material: que tipo y estructura tieneDireccin y magnitud de la deformacin impuestaEl forjado produce una estructura fibrosa en el material debido a que las inclusiones son alineadas en la direccin del flujo. Las propiedades mecnicas varan segn la direccin de la fibra, debe evitarse que la fibra sea paralela a la mxima tensin que debera soportar la pieza.Forjabilidad: Se dice que los metales son forjables nicamente al ser calentados aumenta notablemente su resistencia a la deformacin.

Laminacin (forja continua)Es un mtodo deconformadoo deformacin utilizado para producir productos metlicos alargados de seccin transversal constante.Este proceso metalrgico se puede realizar con varios tipos de mquinas. La eleccin de lamquinams adecuada va en funcin del tipo de lminaque se desea obtener (espesor y longitud) y de la naturaleza y caractersticas del metal.Este es un proceso en el cual se reduce el espesor del material pasndolo entre un par de rodillos rotatorios. Los rodillos son generalmente cilndricos y producen productos planos tales como lminas o cintas. Tambin pueden estar ranurados o grabados sobre una superficie a fin de cambiar el perfil, as como estampar patrones en relieve. Este proceso de deformacin puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en fro.Laminabilidad: expresa la aceptacin de los materiales a ser laminados. Esta relacionado con las propiedades de los materiales como composicin qumica, dureza, resistencia, ductibilidad y tenacidad. [CARDENAS]

Proceso de Trefilado y Extrusin TrefiladoEs un proceso de fabricacin usado para reducir o para cambiar el dimetro de aalambreo barra tirando del alambre o barra con un solo o serie de dados de dibujo. El proceso: La accin del alambre o de la barra se hace pasar con uno o ms dados afilados del trefilado en la sucesin. Mientras que el dimetro disminuye, la longitud aumenta, y viceversa.Dados de dibujo: Los dados de se hacen tpicamente de los aceros y de los carburos de herramienta. [WORDLINGO, 2010]Material de los dados: se pueden construir con fundicin dursima (grafito esferoidal), aceros aleados altos en carbono templados y revenidos aleaciones sintetizados de carburos metlicos, con diamante o de carburo de tungsteno.Velocidad de trefilado: esta depende de muchos factores como lubricante, potencia y material. La velocidad de proceso tiene mucha estrecha relacin con la velocidad de deformacin, pues tiene efecto marcado en el flujo plastia. La velocidad de deformacin alta esta asociado con una mayor concentracin de tensiones y por ende mayor posibilidad de rotura, a mayor velocidad de deformacin entonces menor posibilidad de flujo plstico normal y mayor posibilidad de roturaTratamiento del material despus del trefilado: Despus de trefilado el material ha sido endurecido por deformacin entonces aumenta la resistencia y disminuye la plasticidad, por lo tanto se debe realizar sobre este un revenido de recristalizacin. [CARDENAS]

ExtrusinExtrusin directa: Aqu se coloca el tocho, lingote o palanquilla, en un cilindro y se empuja contra la matriz o dado por medio de un pistn, se coloca una placa en el pistn y el material. El flujo del material extruido tiene el mismo sentido que el movimiento del pistn.Extrusin inversa: Este mtodo utiliza un embolo hueco que trasmite la presin y permite el paso del metal extruido en sentido contrario al avance del pistn. El dado se coloca en el extremo del pistn y es este el que realiza el movimiento. Entonces la diferencia entre la directa e indirecta esDirecta: No existe movimiento relativo tocho-pistnIndirecta: No existe movimiento relativo tocho-contenedorVariables de la extrusinTipo de extrusin: La presin de extrusin es la fuerza dividida por la seccin transversal del tocho. En la directa el metal fluye hasta alcanzar el valor mximo de presin, la presin luego disminuye, debido a que la fuerza de friccin es menor. En la indirecta el tocho y el cuerpo permanecen fijos, entonces, la presin se mantiene constante en un tramo, esta presin sirve para deformar el metal de la matriz.Relacin de extrusin: Esta definido por la relacin de rea inicial de la seccin transversal del tocho, con respecto al rea final.Temperatura de extrusin: Es la temperatura a la cual se realiza la extrusin (fro o caliente), sin embargo es conveniente trabajar a la temperatura ms baja que proporcione al metal la suficiente plasticidad. Velocidad de deformacin: Mayor velocidad la presin es mayor, el tocho se enfra ms a velocidades ms bajas, cando esto sucede se presenta un aumento de la presin. Por lo tanto es necesario velocidad elevada para aleaciones de alta resistencia, que necesitan temperaturas elevadas.Condicin de friccin en la matriz y en las paredes del cuerpo de extrusin: Depende si se utilizan matrices planas o cnicas. En las planas se forma una zona de metal no extruido conocido como zona muerta. En las cnicas el flujo de material es mas homogneo por lo tanto el trabajo redundante es menor y el trabajo de friccin mayorLubricacin: Esta relacionada directamente con la friccin. En los metales no existe superficie lisa, contiene aspereas, xidos, capar de gas o agua. Entonces la capa lubricante separa el tocho y la herramienta y facilita el desplazamiento e impide soldadura, adems un buen acabado superficial y menores presiones de trabajo. [CARDENAS]

Calculo de la deformacin real = = Calculo de la relacin de velocidades

Se puede considerar como una simple relacin de velocidades ya que los tiempos son los mismos para todos.Relacin de velocidades =

Descripcin de la prctica:Procesos de Compresin directa

ForjaMateriales: Lamina de aluminioUna prensa de tornillos capacidad 10 toneladas a manoUna matrizEmbolo que har la funcin de martilloBase que har la funcin de yunque

Procedimiento:Se coloca el material lo mas perpendicular posible respecto al embolo dentro de la prensa de tornillos.Se gira las manivelas hasta llegar al materialSe gira las palancas hasta que la lmina salga al otro ladoSe mide el espesor en cada caso

Laminacin:Materiales Laminador tipo do de laboratorioLamina de aluminioHorno tipo mufla a 450C (Temp. De recristalizacin del Al.)

Procedimiento:Se debe verificar que los rodillos estn paralelosSe ajustan los reguladores de la parte superiorSu juntan los 2 rodillosSe giran 2 veces y verificar que pase el materialBajar un cuarto de vuelta y pasar el material por los rodillosRepetir el proceso anterior hasta que los rodillos estn juntos.Tener en cuenta que cada pasada del material aumenta su dureza lo cual provoca que se empiece a trisar el materialSe sugiere realizar un revenido de recristalizacinPasar una ltima vez el material por los rodillos para ganar durezaDependiendo del material una vez hechas las deformaciones la dureza del material aumenta debido a la deformacin, si sigue haciendo este proceso en un material en estas condiciones de dureza el material se llegara a fisurar, para lo que se requiere hacer un revenido de recristalizacin para volver a las condiciones inciales del material.

Procesos de compresin indirectaExtrusin DirectaMateriales:Prensa de tornillos de capacidad 10 toneladas a manoPistn slido de dimetro menor al emboloDado divididoBarra de Plomo dividido y cuadriculado (grillas)

Procedimiento:Colocar el dado en la matrizColocar el material y luego el pistnBajar mediante palancas el emboloGirar los tornillos de la prensa hasta hacer pasar parte del material por el dado.Retirar el contenedor de la matrizNota: La funcin de este pistn es evitar el desgaste del embolo, el flujo de este material ser en el mismo sentido de la fuerza impuesta, al pasar el metal por el dado sus partes se abren debido a que la velocidad del material es mayor en el centro del mismo, ya que no existe rozamiento como en la parte exterior.

Extrusin inversaMateriales:Prensa de tornillos de capacidad 10 toneladas a manoDado en cruzEmbolo huecoBarra de plomoMatrizPlaca de acero

ProcedimientoColocar la placa de acero en la parte inferiorColocar el material en el contenedorColocar en dado encimaHacer pasar el dado por el material mediante la prensaGolpear la placa para sacarlaQuitar el contenedor aplastando el materialRetirar el dadoNota: En ste proceso el material estar en reposo y el que se va mover es el dado, teniendo como resultado que el flujo del material es opuesto a la de la fuerza impuesta. El material se lo trabajo en caliente el cual determina la temperatura de re cristalizacin del Plomo (0C a -10C). La fuerza impuesta a la Extrusin directa es mayor a la aplicada a la extrusin inversa.

TrefiladoMateriales: Prensa de tornillos de capacidad 10 toneladas a manoMatriz para trefilarMordaza Dado #3 y #4Varilla de aluminio con aguzado para que esta pase por el dado

ProcedimientoSe coloca la varilla en la matriz y el dadoSe gira los tornillos de la prensa hasta que llegue a la mordazaSe ajusta la varilla a la mordazaSe gira en sentido contrario la prensa hasta que pase el dado a travs de la varillaDatos Obtenidos:

TraccinDimetro: 0.505longitud inicial 2Datos del aluminio en alta resistenciaLongitudFuerza120

22.00414000

32.00798000

42.010310500

52.011212050

62.014213120

72.020214100

82.050315000

92.09915700

102.115950

112.120116000

122.130515900

132.215700

142.414900

152.714000

ForjaAncho 25 mmVueltas0456

Espesor en mm3.22.62.52.2

LaminadoAncho 24.40 mmPaso012345678

Espesor mm3.052.72.42.051.71.351..050.60.3

Las mediciones 7 y 8 corresponden despus del revenido de recristalizacin (T=450C)TrefiladoDimetrosDimetro inicial: 7.7Dado6.956.15

Varilla7.056.9

Extrusin Directa

Dimetro de la pieza inicial: 34.50 Dimetro de la pieza final: 21.80 rea de la pieza: 373.253rea del dado: 364.741Longitud menorLongitud mayorDimetro Dado

Medida mm14.6524.1521.55

Extrusin inversa Longitud mayorLongitud menorAncho del brazorea

Dado en cruz22.421.16.1212.17

Pieza 22.821.46.4224.34

Datos calculadosTraccin Deformacin Longitudes LiDeformacin realEsfuerzo IngenierilEsfuerzo RealDeformacin Ingenieril

20000

2.00410.0020519970,420011,40,00205

2.00790.0018939940,940098,60,00395

2.01030.0011952422,452692,30,00515

2.01120.0004560160,960497,80,0056

2.01420.001496550365968,10,0071

2.02020.0029770395,871106,80,0101

2.05030.0147974889,176772,60,02515

2.0990.0234778383,982263,90,0495

2.10.0004879632,183613,70,05

2.12010.0095379881,784678,60,06005

2.13050.0048979382,484562,20,06525

2.20.32178383,986222,30,1

2.40.870174389,889267,80,2

2.70.1177869896.594360,30.35

Forja Deformacin = Altura HiDeformacin

3.20

2.60.2076

2.50.0392

2.20.1278

Laminacin Deformacin = Altura HiDeformacin

3.050

2.70.1219

2.40.1178

2.050.1576

1.70.1872

1.350.2305

1.050.2513

0.60.5596

0.30.6931

Extrusin Directa deformacin = rea AiDeformacin

373.2530

364.7410.0231

Extrusin Inversa deformacin = rea AiDeformacin

224.340

212.170.0557

Trefilado Deformacin = 2*Dimetros DiDeformacin

7.70

7.050.1763

6.90.0430

Calculo Relacin de VelocidadesExtrusin directa

t = constante e igual para los 2 cada desplazamiento

;

GraficasFuerzaLongitudes LiVariacin de longitudDeformacin realEsfuerzo IngenierilEsfuerzo RealDeformacin Ingenieril

0200000

40002.00410.00410.0020519970,420011,40,00205

80002.00790.00380.0018939940,940098,60,00395

105002.01030.09510.0011952422,452692,30,00515

120502.01120.00090.0004560160,960497,80,0056

131202.01420.0030.001496550365968,10,0071

141002.02020.0060.0029770395,871106,80,0101

150002.05030.03010.0147974889,176772,60,02515

157002.0990.04780.0234778383,982263,90,0495

159502.10.0010.0004879632,183613,70,05

160002.12010.02010.0095379881,784678,60,06005

159002.13050.01040.0048979382,484562,20,06525

157002.20.06950.32178383,986222,30,1

149002.40.20.870174389,889267,80,2

140002.70.30.1177869896.594360,30.35

Fuerza vs. variacin de longitud

Esfuerzo real vs. deformacin real

Esfuerzo real vs. deformacin ingenieril

Esfuerzo vs. deformacin

Conclusiones: Los procesos que se han mencionado son de vital importancia en el desarrollo de la ingeniera mecnica ya que esta, est relacionada con la produccin y manufactura de cualquier tipo de piezas.Conocer en que condiciones se debe realizar los diferentes procesos de conformado mecnico por deformacin plstica, permite controlar dichas variables y realizar de mejor manera dichos procesos.Conformado mecnico por deformacin plstica, se trata de procesos que alteran la forma del material utilizando sus propiedades de plasticidad y maleabilidad pudiendo realizar casi cualquier tipo de pieza.En la extrusin directa se requiere de mucha ms fuerza para poder deformar el material ya que hay mayor superficie de contacto entre la herramienta y la pieza. Mientras que en la indirecta las superficies de contacto son menores, por lo tanto la fuerza de friccin es menor con relacin a la directa.En el proceso de laminacin es necesario hacer el revenido de recristalizacin, a medida que se va deformando el material para que este recupere sus condiciones iniciales.Todo material luego de una deformacin sufre una recuperacin elstica.

Recomendaciones:Para las deformaciones plsticas, se debe conocer las propiedades de los materiales, as como la temperatura de re cristalizacin.En el laminado se asegura que los rodillos estn paralelos entre si y que el material este lo mas perpendicular a los mismos.Se debe tomar bien las medidas con el calibrador pie de rey para poder apreciar las medidas que van cambiando.En el trefilado se debe girar los tornillos con una velocidad constante, ya que sino se hace de esa manera la varilla se puede romper.Se debera hacer el ensayo de traccin de forma experimental para una mejor comprensin del estudiante.

Bibliografa:CARDENAS, Laboratorio de Conformado Mecnico, EPNOCEANO. Enciclopedia Autodidctica educativa Tecnologa Mecnica, Volumen 6, http://www.isabato.edu.ar/documentos_2007/DeformacinPlsticaMateriales.pdfhttp://html.rincondelvago.com/conformacion-sin-arranque-de-viruta.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Trefiladohttp://es.wikipedia.org/wiki/Soldadurahttp://www.ensayodetraccion.8m.com/http://www.monografias.com/trabajos38/traccion-en-metales/traccion-en-metales.shtmles.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_traccinhttp://www.worldlingo.com/ma/enwiki/es/Wire_drawinghttp://es.wikipedia.org/wiki/Extrusinhttp://html.rincondelvago.com/extrusion.htmlhttp://www.unalmed.edu.co/~cpgarcia/mecanicas.PDFhttp://www.imheguia.com/izaro_2005/index_imhe.php?modulo=noticias.php&id_not=20224