PROCESOS INDUSTRIALES DE CONFORMADO
Los procesos de conformado de metales comprenden un amplio grupo de procesos de
manufactura, en los cuales se usa la deformación plástica para cambiar las formas de las piezas metálicas. En los procesos de conformado, las herramientas, usualmente dados de conformación, ejercen esfuerzos sobre la pieza de trabajo que las obligan a tomar la forma de la geometría del dado.
Curva de Esfuerzo vs Deformación
Debido a que los metales deben ser
conformados en la zona de comportamiento plástico, es necesario superar el
límite de fluencia para que la
deformación sea permanente.
Por lo cual, el material es sometido a
esfuerzos superiores a sus límites elásticos, estos límites se elevan
consumiendo así la ductilidad.
Propiedades metálicas en los
procesos de conformado
Al abordar los procesos de
conformado es necesario estudiar una serie de propiedades metálicas
influenciadas por la temperatura, dado que estos procesos pueden realizarse
mediante un trabajo en frío, como mediante un trabajo en caliente.
Trabajo
en frío
Se refiere al trabajo a
temperatura ambiente o menor. Este trabajo ocurre al aplicar un esfuerzo mayor
que la resistencia de cedencia original de metal, produciendo a la vez una
deformación.
Características
·
Mejor precisión
·
Menores tolerancias
·
Mejores acabados superficiales
·
Mayor dureza de las partes
·
Requiere mayor esfuerzo
Trabajo
en caliente
Se define como la
deformación plástica del material metálico a una temperatura mayor que la de
recristalización. La ventaja principal del trabajo en caliente consiste en la
obtención de una deformación plástica casi ilimitada, que además es adecuada
para moldear partes grandes porque el metal tiene una baja resistencia de
cedencia y una alta ductilidad.
Características
·
Mayores modificaciones a la forma de la pieza de trabajo
·
Menores esfuerzos
·
Opción de trabajar con metales que se fracturan cuando son
trabajados en frío
Clasificación de los procesos de
conformado
Proceso de cizallado
El proceso de cizallado es
una operación de corte de láminas que consiste en disminuir la lámina a un
menor tamaño. Para hacerlo el metal es sometido a dos bordes cortantes.
EJEMPLO DE CIZALLADO
Proceso de troquelado
El proceso de troquelado es una
operación en la cual se cortan láminas sometiéndolas a esfuerzos cortantes,
desarrollados entre un punzón y una matriz, se diferencia del cizallado ya que
este último solo disminuye el tamaño de lámina sin darle forma alguna. El
producto terminado del troquelado puede ser la lámina perforada o las piezas
recortadas.
Los
bordes de herramientas desafilados contribuyen también a la formación de
rebabas, que disminuye si se aumenta la velocidad del punzón.
Partes
de una troqueladora
Cálculo de la fuerza de
troquelado ejercida por el punzón
La fuerza máxima del punzón, FT, se
puede estimar con la ecuación:
Donde:
t: es el
espesor de la lámina
l: es
la longitud total que se recorta (el perímetro del orificio)
Sult: es
la resistencia última a la tensión del material, y
k: es
un factor para aumentar la fuerza teórica requerida debida al empaquetamiento
de la lámina recortada, dentro de la matriz. El valor de k suele estar
alrededor de 1.5.
EJEMPLO DE TROQUELADO
Proceso de doblado
El doblado de metales es la
deformación de láminas alrededor de un determinado ángulo. Los ángulos pueden
ser clasificados como abiertos (si son mayores a 90 grados), cerrados (menores
a 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 lámina metálica.
Doblado
entre formas
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.
Doblado
deslizante
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°.
Cálculo de la fuerza para
doblado de láminas
La fuerza de doblado es función de la
resistencia del material, la longitud L de la lámina, el espesor T de la
lámina, y el tamaño W de la abertura del dado. Para un dado en V, se suele
aproximar la fuerza máxima de doblado, FD, con la siguiente ecuación:
EJEMPLO DE DOBLADO
Proceso de embutido
El proceso de embutido consiste en
colocar la lámina de metal sobre un dado y luego presionándolo hacia la cavidad
con ayuda de un punzón que tiene la forma en la cual quedará formada la lámina.
El número de etapas de embutición depende de la
relación que exista entre la magnitud del disco y de las dimensiones de la
pieza embutida, de la facilidad de embutición, del material y del espesor de la
chapa. Es decir, cuanto más complicadas las formas y más profundidad sea
necesaria, tanto más etapas serán incluidas en dicho proceso.
EJEMPLO DE EMBUTIDO
Proceso de laminado
El laminado es un proceso en el que se
reduce el espesor de una pieza larga a través de fuerzas de compresión
ejercidas por un juego de rodillos, que giran apretando y halando la pieza
entre ellos.
El resultado del laminado puede ser la pieza
terminada (por ejemplo, el papel aluminio utilizado para la envoltura de
alimentos y cigarrillos), y en otras, es la materia prima de procesos
posteriores, como el troquelado, el doblado y la embutición.
PROCESO DE LAMINADO DE ACERO
EJEMPLO DE LAMINADO
Proceso de forjado
El proceso de forjado fue el
primero de los procesos del tipo de compresión indirecta y es probablemente el
método más antiguo de formado de metales. Involucra la aplicación de esfuerzos
de compresión que exceden la resistencia de fluencia del metal. En este proceso
de formado se comprime el material entre dos dados, para que tome la forma
deseada.
La mayoría de operaciones de forjado se realiza
en caliente, dada la deformación demandada en el proceso y la necesidad de
reducir la resistencia e incrementar la ductilidad del metal. Sin embargo este
proceso se puede realizar en frío, la ventaja es la mayor resistencia del
componente, que resulta del endurecimiento por deformación.
EJEMPLO DE FORJADO
Proceso de extrusión
La extrusión es un proceso
por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la
abertura de un dado para darle forma a su sección transversal. Ejemplos de este
proceso son secciones huecas, como tubos.
Existe el proceso de
extrusión directa, extrusión indirecta, y para ambos casos la extrusión en
caliente para metales (a alta temperatura).
Extrusión
directa
En la extrusión directa, se deposita en un recipiente un lingote en bruto
llamado tocho, que será comprimido por un pistón. Al ser comprimido, el
material se forzará a fluir por el otro extremo adoptando la forma que tenga la
geometría del dado.
Extrusión
indirecta
La extrusión indirecta o inversa consiste en un dado impresor que está
montado directamente sobre el émbolo. La presión ejercida por el émbolo se
aplica en sentido contrario al flujo del material. El tocho se coloca en el
fondo del dado contenedor.
Abrir la siguiente presentación conformado metales AQUÍ:
Abrir la presentación de conformado plasticos AQUÍ:
ACTIVIDADES A REALIZAR EN EL MODULO DE METALMECANICA 1A DEL 13 AL 17 DE ABRIL
- ANALIZAR EL DOCUMENTO
- MIRAR LOS VIDEOS
- ABRIR Y ANALIZAR LAS PRESENTACIONES
- REALIZAR UN MAPA CONCEPTUAL DEL TEMA EXPUESTO CUADERNO EN MATERIA
- REALIZAR UN CUESTIONARIO CON 20 PREGUNTAS CON EL TEMA DE LAS PRESENTACIONES CONFORMADO EN PLÁSTICOS Y EN METALES
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