Presentacio_UD1.2_(CC)

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UD1.2. CONFORMACIÓN POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA

1.2.1 Procesos de conformación de chapa

1.2.1.1 Introducción

1.2.1.2. Preparación de la chapa inicial

1.2.2. Materiales para conformación en frío

1.2.3. Tecnología de las principales operaciones

1.2.1.1 Ventajas de la conformación de chapa

1.2.3.1 Operaciones en chapa

1.2.3.2 Equipos y máquinas utilizados en chapa

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1.2.1 Conformación por deformación plástica

Procesos de Conformación de chapa‏

Las piezas de chapa metálica se utilizan en la

fabricación de muchos aparatos de uso

común, desde electrodomésticos y juguetes

hasta componentes de automoción o de

aeronáutica.

Este ancho abanico de aplicaciones se ha

desarrollado gracias a las ventajas que

presenta la aplicación de las piezas de chapa.

INTRODUCCIÓN

Ejemplos en chapa. Fuente:internet.

Autor: desconocido.

Fig. 1.2.1

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Económicas: el coste de fabricación se reduce si se producen grandes series

Tecnológicas: las características mecánicas de las piezas obtenidas es uniforme y el proceso en frío no altera las propiedades de la chapa. Se obtienen piezas lijeras y sólidas.

Acabados: los procesos de conformación en frío de chapa permiten obtener buenos acabados superficiales sin operaciones posteriores.

VENTAJAS DE CONFORMACIÓN DE CHAPA



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PREPARACIÓN DE LA CHAPA INICIAL

Si nos centramos en los procesos de conformación en frío de piezas

de chapa metálica, lo primero sería analizar los posibles estados

iniciales de los materiales.

Sabemos que el acabado superficial y la exactitud del material en

piezas conformadas en frío es mejor que en los trabajos en caliente;



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Aún así, a veces es necesario preparar la chapa de partida con

algún tratamiento especial:

Primero, procederemos a un decapado (inmersión en ácido y

aclarado en agua) para eliminar restos de óxido que provocarían la

abrasión y desperfectos en matrices o rodillos.

En segundo lugar, y para asegurar unas tolerancias dimensionales

correctas, partiremos de una chapa de grosor uniforme y lisa, cosa

que a menudo se consigue mediante una laminación previa o

aplanado.



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Finalmente, y si la deformación que debemos realizar es

importante, debemos asegurar la ductilidad del material mediante

un recocido (calentamiento del material y un posterior enfriamiento

lento). En caso de deformaciones consecutivas, es necesario a

menudo un recocido entre etapas para eliminar la acritud y adecuar

la ductilidad.



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Para obtener los mejores resultados en la conformación, las chapas

de material tienen que cumplir las siguientes condiciones:

• Superficie sin marcas ni defectos

• Espesor uniforme

• Material maleable (fácilmente moldeable en forma de láminas)



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Matriceria.‏ Materiales para la Conformación en frío‏

MATERIALES PARA LA CONFORMACIÓN EN FRÍO

Los materiales más

utilizados para la

confirmación en frío

debido a sus

propiedades son:

aceros, aluminios y

aleaciones y latón.

MATERIALES ADECUADOS PARA TRABAJO EN FRÍO

MATERIALES

RESISTÈNCIA A

LA TRACCIÓN

Kg / mm2

RESIST.

CIZALLADURA

Kg / mm2

PESO

ESP.

laminat recuit laminat recuit

acero 0,1 % C 40 31 32 25 7,8-7,9

acero 0,2 % C 50 40 40 32 7,8-7,9

acero 0,3 % C 60 44 48 35 7,8-7,9

inoxidable 75 65 60 52 7,8-7,9

al silicio 70 56 56 45 7,8-7,9

Aluminio 16-18 7,5-9 13-15 6-7 2,7

Alpaca laminada 56-58 35-45 45-46 28-36 8,3-8,45

Bronce 50-75 40-50 40-60 32-40 8,4-8,9

Zinc 25 15 20 12 7,1-7,2

Cobre 31-37 22-27 25-30 18-22 8,9-9

Duraluminio 38-45 16-20 30-36 13-16 2,8

Estaño - 4-5 - 3-4 7,4

Latón 44-50 28-37 35-40 22-30 8,5-8,6

Plata laminada 29 29 23,5 23,5 10,5

Plomo - 2,5-4 - 2-3 11,4

tabla extraida de Tecnología mecànica. JM Lasheras. 1.2.2 Conformación por deformación plástica

Tab. 1.2.1

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Los aceros más adecuados son los extradulces tipo F-1110 y aceros

con un porcentaje de silicio inferior al 15%. En piezas de deformación

profunda es necesario el recocido entre 550º i 700ºC.

Las aleaciones de aluminio más utilizados en la fabricación de piezas

conformadas en frío son los de magnesio: L-331, L-332 i L-333

especialmente por su resistencia a la corrosión. También es usual el

duraluminio: L-311. Las deformaciones profundas en diversas fases

requieren recocidos que oscilan entre 240º i 480ºC.

La chapa de latón más adecuada para embutición tiene un

porcentaje de cobre entre 65% i el 68%. Los recocidos oscilan entre

500º i 575ºC.


Materiales para la Conformación en frío‏

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TECNOLOGÍA DE LA PRINCIPALES OPERACIONES

Las deformaciones básicas que se pueden realizar sobre la base de una chapa metálica determinan los procesos y los útiles para la obtención de piezas.

Tecnología de las principales operaciones


En este sentido, entendemos por deformación toda operación mediante matriz o útil que consiga transformar una chapa plana en una pieza de geometría propia.

Fig. 1.2.2

Piezas en chapa © foto:JM.Casals. All rights reserved.

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OPERACIONES EN CHAPA

Las principales operaciones en chapa son:

corte (troquelado o punzonado)

doblado

embutición

engrapado

bordonado

enrollado

repulsado

extrusionado

estampado

perfilado

Detallaremos estas operaciones en el apartado siguiente.



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Debemos mencionar que gran parte de las piezas obtenidas de las

operaciones por deformación de chapa tales como el corte, el

plegado, el embutido,... y sus combinaciones, se realizan con

matrices accionadas mediante prensas, y que estas operaciones

serán objeto de estudio del diseño de utillajes para la transformación

de la chapa, en los próximos apartados.

Aún así, existe toda una gamma de máquinas que se han

desarrollado para funciones específicas; por lo que procederemos,

en este apartado, a establecer una relación de los equipos de

transformación de chapa excluyendo los que hagan referencia a los

utillajes de matriceria.

OPERACIONES EN CHAPA



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EQUIPOS Y MÁQUINAS UTILIZADAS

En una primera clasificación, podemos diferenciar entre aquellos

procesos que parten de recortes, es decir,de la preforma recortada

de la chapa

o bien los que utilizan banda de chapa en continuo.



Fig. 1.2.4

Proceso en banda contínua © foto:JM.Casals.

All rights reserved.

Fig. 1.2.3

Proceso en base recorte © foto:JM.Casals.

All rights reserved.

15

Según esta clasificación, la mayor parte de equipos están

destinados al trabajo sobre preformas mientras que los utillajes de

matriceria tienen sentido especialmente en el trabajo en continuo.

Aún así, encontraremos útiles aplicados a la transformación de

preformas, especialmente en embutición y estampación, y también

en algunas líneas industriales pensadas para alta productividad sin

matrices, como será el caso del perfilado.

Vemos, a continuación, algunos de estos equipos: plegadoras,

cizallas, curvadoras , perfiladoras, corte por láser, hidroconformado,

conformado electromagnético, “dieless forming”, punzonadoras,

etc..



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Plegadoras

En realidad, son una variación constructiva de las prensas para

realizar plegados de gran longitud con “matrices” ( útiles o reglas

de doblado) lineales. El espesor del material (chapas) a trabajar

puede variar desde 0,5 a 20 mm y su longitud desde unos

centímetros hasta más de 6 metros, aunque esta longitud puede

aumentarse si se colocan unidas varias máquinas.



Fig. 1.2.5

Dobladora © Agranjo . CC BY-SA_3.0

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dobladora.jpg

http://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=User:Agranjo&action=edit&redlink=1

http://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=User:Agranjo&action=edit&redlink=1

http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en






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www.youtube.com/watch?v=3Mu2SRo0Tg0



Fig. 1.2.6

Tipos de plegadoras © fuente:internet

Autor: desconocido

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Cizalla de guillotina para metal

Similares a las plegadoras,

substituyen las matrices lineales

por cuchillas que trabajan a modo

de guillotina. Además, llevan un

pisador para sujetar la chapa

durante el corte. Pueden cortar

hasta unos 20 mm de acero.



Fig. 1.2.7

Mechanical shear, Cincinnati 4310 © Rick.neff . CC BY-

SA_3.0

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Perfiladoras

Son máquinas compuestas de una serie

de rodillos con unos canales o ranuras

que encajan para dar la forma de un

perfil determinado a una chapa plana

continua. Cada par de cilindros tiene un

perfil diferente, y a medida que la chapa

avanza en cada fase va deformándose

para conseguir el perfil final. El avance

de la chapa se logra por el rozamiento

con los cilindros que giran los de la serie

superior en sentido contrario de los de la

serie inferior y se accionan mediante un

motor eléctrico.



Fig. 1.2.8

Esquema de perfiladora . fuente:

http://www.youtube.com/watch?v=k6iODHla6qY

Representación esquemática del perfilado

de chapa © PGC. CC-BY-SA-3.0

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mechanical_Shear_4310.jpg?uselang=es

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mechanical_Shear_4310.jpg?uselang=es

http://en.wikipedia.org/wiki/User:Rick.neff












http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Representaci%C3%B3n_esquem%C3%A1tica_del_perfilado_de_chapa.jpg?uselang=ca






http://commons.wikimedia.org/wiki/User:LaurensvanLieshout










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Perfiladoras

El avance de la chapa se logra por el rozamiento con los cilindros

que giran los de la serie superior en sentido contrario de los de la

serie inferior y se accionan mediante un motor eléctrico.



Fig. 1.2.9

Detalles de perfiladora . fuente:

http://www.youtube.com/watch?v=SY8KwAxOBAs

21

Corte por láser

Es una técnica empleada para cortar piezas de chapa caracterizada en

que su fuente de energía es un láser que concentra luz en la superficie

de trabajo. Para poder evacuar el material cortado es necesario el

aporte de un gas a presión como por ejemplo oxígeno, nitrógeno o

argón. Es adecuado para el corte previo y para el recorte de material

sobrante pudiendo desarrollar contornos complicados en las piezas.



Fig. 1.2.10

Ejemplo corte laser . fuente:

http://www.youtube.com/watch?v=7Iojim1E-Yw

22

Entre las principales ventajas de este tipo de fabricación de piezas:

no es necesario disponer de

matrices de corte y permite efectuar

ajustes de silueta.

el accionamiento es robotizado

para poder mantener constante la

distancia entre el electrodo y la

superficie exterior de la pieza.



Fig. 1.2.11



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Como puntos desfavorables o desventajas

Requiere una alta inversión en

maquinaria y cuanto más conductor

del calor sea el material, mayor

dificultad habrá para cortar.

El láser afecta térmicamente al

metal pero si la graduación es la

correcta no deja rebaba.

Las piezas a trabajar se prefieren opacas y no pulidas porque

reflejan menos. Los espesores más habituales varían entre los 0,5 y 6

mm para acero y aluminio. Los potencias más habituales para este

método oscilan entre 3000 y 5000 W.



Fig. 1.2.12



24

Hidroconformado ( hydroforming)

Consigue la deformación del metal por la acción de un fluido a presión. En expansiones importantes(>10%) se debe aplicar una fuerza axial además de la presión interna. La prensa tiene que ser capaz de proporcionar la presión axial (fuerza de cierre) que es la presión por el area proyectada de la pieza Ventajas: reducción coste y tiempo no hacen falta soldaduras conformación en frío reducción peso utillajes más simples menos variación de grosor ==> mejor resistencia buenas tolerancias... 1.2.3 Conformación por deformación plástica


Fig. 1.2.13

Hidroconformado de chapa © Veva861 CC-BY-3.0

25

En este proceso se posiciona la chapa

sobre una matriz, que sella solamente su

perímetro. A continuación se deforma el

material con una prensa hidráulica

convencional y se introduce líquido a

presión. En ocasiones el material de

partida presenta una preforma

(pretensado) en la dirección opuesta al

impacto de la prensa por medio de una

aplicación de la presión previa al

accionamiento del punzón. De este

modo el material sufre un trabajo de

endurecimiento, muy difícil de conseguir

por otros métodos tradicionales de

embutición profunda. https://www.youtube.com/watch?v=gpYsExL_hUQ

https://www.youtube.com/watch?v=AYY6_CCtnqA&NR=1&feature=endscreen



Fig. 1.2.14

Hidroconformado de tubos © Veva861 CC-BY-3.0

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Animacionhfchapa.gif?uselang=ca

http://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=User:Veva861&action=edit&redlink=1


http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.ca







http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hidroconformado_de_tubos.jpg?uselang=ca










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Conformado electromagnètico

Es una tecnología que consiste en impulsar la chapa a deformar contra una

semi matriz para obtener embuticiones complejas y poco profundas mediante

la acción de un campo magnético a velocidades de entre 50 y 350m/s ( se

considera un método de alta velocidad, ya que las velocidades de deformación

en procesos tradicionales es de unos 5m/s ) .



Fig. 1.2.15

Ejemplo conformado

electromagnético© fuente:

https://www.youtube.com/watch?

v=5inJ7sDndBI&list=PLC0E916

B9AD874CD4

27

Las principales ventajas del conformado electromagnético con respecto

a los procesos convencionales de estampación son:

Cambio en el modo de deformación del material debido a la alta

velocidad de deformación. Los efectos inerciales derivados conducen a:

- Reducción de arrugas

- Mejora de lo límites de deformación

Grandes presiones locales. De lo que se deriva:

- Reducción del springback

- Mejora en la reproducción final de huella o matri

Mejora de costes:

- Reducción del coste del utillaje al necesitar sólo una huella

- No hay contacto entre útil y pieza, por tanto reducción de

desgaste.



28

A pesar de aportar grandes ventajas también presenta una serie de

desventajas:

No resulta muy apropiada para grandes alturas de embutición

El ciclo de vida de las bobinas es limitado

Apropiada para materiales de elevada conductividad eléctrica.

https://www.youtube.com/watch?v=C_5myKEarfg&playnext=1&list=PLC0E916B9AD874CD4

&feature=results_main



https://www.youtube.com/watch?v=C_5myKEarfg&playnext=1&list=PLC0E916B9AD874CD4&feature=results_main















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Sin matriz: (dieless forming)

Se basa en la técnica de la deformación incremental, y es válida para

series cortas o prototipos que no justifican el coste de una matriz. El

proceso se inicia, directamente, a partir del modelo CAD 3D y se realiza

el modelo CAM sobre material de prototipo.



Fig. 1.2.16

Ejemplo conformado dieless

forming © fuente: desconocido

Fig. 1.2.17

Ejemplo prototipo para dieless

forming © fuente:

http://www.youtube.com/watch?

NR=1&v=KuR_fnZ9JvI&feature=

endscreen

30

Se conforma de forma totalmente automática como resultado de

pequeñas deformaciones que un punzón semiesférico imprime, de

manera sucesiva, sobre zonas localizadas de la chapa. La suma de

todas las deformaciones genera la forma final de la pieza. Se pueden

obtener en una gran variedad de materiales y formatos como acero,

acero inoxidable, aluminio y titanio.



Fig. 1.2.18 Ejemplo procesopara dieless forming © fuente: http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=KuR_fnZ9JvI&feature=endscreen

Ver también fuente: http://www.youtube.com/watch?v=lRm2ifaUrGg

31

Punzones de goma: (colchones de goma)

En los procesos convencionales de matriceria,los útiles suelen

fabricarse con materiales resistentes, como aceros y carburos.

En este proceso, conocido también como proceso Guerin, una de las

matrices se elabora con material flexible,

normalmente un bloque de

poliuretano.

Este tipo de estampas de corte se

utilizan cuando se trabaja con diseños

que se modifican continuamente y para

materiales de poca dureza, ya sea

aceros de bajo C, aleaciones ligeras,cobre, etc



Ejemplo corte con punzón de

goma © fuente: desconocido

Fig. 1.2.19

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32

En el doblado y repujado de hojas metálicas mediante este proceso ,

la matriz hembra se reemplaza con una placa de caucho o hule. En

la figura anterior tenemos ejemplos con un punzón metálico y con un

soporte flexible que sirve como matriz hembra. Se observa que la

superfície exterior de la hoja se protege del daño o las rayaduras, ya

que no entra en contacto con la superfície metálica dura durante el

conformado. Las presiones utilizadas son del orden de 10MPa.



Ejemplo conformación con

matriz de goma © fuente:

desconocido

Fig. 1.2.20

33

En embuticiones profundas y de gran tamaño,

al contrario que en embuticiones ligeras,

para evitar arrugas, la matriz hembra es la

parte rígida y el macho puede ser de

elastómero.

La ventaja principal es que el estado

de tensiones biaxial que recibe la chapa

es más uniforme y permite mayores

profundidades de embutición y

adelgazamientos más uniformes.

Series cortas(<5000p) y bajas cadencias.



Ejemplo conformación con

punzón de goma © fuente:

desconocido

Fig. 1.2.21

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