Procesos de Conformado de Lámina

Transcripción

1 Procesos de Conformado de Lámina PROCESOS DE MANUFACTURA 1 Ing. José Carlos López Arenales

2 Conformado de Lámina Producción en masa debido a su bajo costo Producción de lámina en rollo de tira ancha. Posición preponderante en procesos de manufactura.

3 Conformado de Lámina Troquelado Doblado Conformado por estirado Embutido profundo Embutido combinado

4 Aceros Es muy usado tanto en laminado en frío como en caliente para la fabricación de un sinfín de productos: Industria automotriz Cilindro de gas baja presión Etc.

5 Aceros Acero de bajo carbono Acero efervescente Acero calmado Acero libre de impurezas intersticiales

6 Aceros de bajo carbono Acero efervescente: Alta ductilidad. Presencia de Carbono y Nitrógeno elongación en punto de fluencia. Costo relativamente bajo. Favorito para aplicaciones de embutido. La superficie con muy bajo carbono favorece el esmaltado. El nivelado con rodillos es necesario para desaparecer bandas de Lüders se reduce la ductilidad.

7 Aceros de bajo carbono Acero Calmado: Especial para el estirado Propiedades uniformes Embutidos severos. El nitrógeno se combina con aluminio formando otro compuesto Condiciones aceptable para almacenarse Laámina recocida muestra elongación en el punto de cedencia. El laminado de temple elimina permanentemente el punto de cedencia.

8 Aceros de bajo carbono Acero libre de impurezas intersticiales: El contenido de carbono se reduce a niveles muy bajos. El nitrógeno se limita a alearse con pequeñas cantidad de Nb o Ti No hay elongación en el punto de cedencia. El esfuerzo de deformación es bajo. El endurecimiento por esfuerzo es alto.

9 Aceros Aceros de alta resistencia Lámina conformada en frío. Lámina parcialmente recocida. Lámina recocida. Acero endurecido por solución. Aceros endurecibles por horneado. Aceros de fase doble. Acerps de añta resistencia y baja aleación.

10 Aceros de alta resistencia Lámina conformada en frío: El endurecimiento por deformación es el menos costoso. La ductilidad remanente es muy baja Aplican deformaciones pequeñas

11 Aceros de alta resistencia Lámina parcialmente recocida: Mayor ductilidad Resistencia razonable. Extenso laminado en frío Recocido de recuperación

12 Aceros de alta resistencia Lámina recocida: Se refinamiento del grano. Resistencia se incrementa. Extenso laminado en frío. Recristalización al final. Aplicable a todos los materiales.

13 Aceros de alta resistencia Acero endurecido por solución: Se endurecen por solución sólida. Mn, P o Si. Se endurecen más rápidamente por deformación.

14 Aceros de alta resistencia Aceros endurecibles por horneado: Laminado de temple. Envejecimiento rápido durante el horneado Incrementan la resistencia de 30 a 40 Mpa. La ganancia de resistencia por envejecimiento por deformación se pueden incrementar si se aumenta el contenido de Ni.

15 Aceros de alta resistencia Aceros de fase doble: Mayores contenidos de carbono. Tratamiento térmico de temple y revenido. Fabricación de aceros para resorte. Se reduce la ductilidad del acero para embutido profundo. Baja resistencia a la cedencia. La resistencia se incrementa por el endurecimiento rápido por deformación durante el trabajo.

16 Aceros de alta resistencia Aceros de alta resistencia y baja aleación: Son cada vez más utilizados en vehículos y estructuras. Recuperación elástica grande.

17 Aceros Aceros recubiertos: Hojalata Lámina galvanizada Placa galvanizada con plomo y estaño Lámina recubierta de aluminio. Lámina prepintada

18 Aceros recubiertos Hojalata: Lámina de acero recubierta de estaño Resistente a la corrosión No es tóxica Adecuada para recipiente para alimentos

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20 Aceros recubiertos Lámina galvanizada: Acero con recubrimiento de zinc El acero es protegido de la corrosión Pasado: techos, ductería, etc., aplicaciones de baja tecnología. Presente: carrocerías de autos, electrodomésticos, etc. Se hacen mejoras en procesos y con otros materiales.

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23 Aceros recubiertos Placa galvanizada con plomo y estaño: El plomo ofrece resistencia a la corrosión de algunos medios donde el zinc no la ofrece. Por su toxicidad se limita a aplicaciones no relacionadas con alimentos. Cada vez más se restringe su aplicación.

24 Aceros recubiertos Lámina recubierta de aluminio: La aleación hierro aluminio formada a temperaturas elevadas, protege de la corrosión de gases calientes. Adecuada para intercambiadores de calor. Sistemas de escapes de autos. Partes de parrilla

25 Aceros recubiertos Lámina prepintada: Películas poliméricas Forman un acabado agradable Al conformarse con cuidado los acabados permanecen. Mejor calidad que los acabados posteriores.

26 Aceros Aceros inoxidables: Alta capacidad de endurecimiento por deformación. Formabilidad excelente. Resistencia a la corrosión. Equipo para manejo de alimentos.

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28 Materiales No ferrosos Cobre Latones Aleaciones de aluminio

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32 CIZALLADO Cizallado: Corte de una lámina a lo largo de un línea recta. Cizallado: Corte de una tira larga estrecha mediante cuchillas rotatorias.

33 Proceso Fractura controlada en una lámina, mediante la aplicación de la fuerza de dos cuchillas afiladas. La calidad de la superficie del corte depende de la distancia a la que se encuentre las dos cuchillas.

34 CIZALLADO La calidad de corte depende mucho de la separación entre los filos de corte. Tolerancia pequeña: las grietas que se originan desde los bordes de la herramienta, se observa un desgarramiento. Se produce una orilla dentada al centro del espesor de la lámina. Tolerancia excesiva: permite deformación plástica extensa, se atrasa la separación y se produce una rebaba.

35 Proceso de cizallado

36 Proceso de cizallado VENTAJAS: El material no se mecaniza por arranque de virutas - los trazados se pueden mantener exactamente Las superficies separadas requieren solamente poco trabajo de afinamiento El proceso de cizallamiento se desarrolla rápidamente La realización del corte se puede hacer de forma lineal o curva.

37 Cizallado - Fuerza de corte P s = C 1 (TS) hl = C 1 K (n/e) n hl Ps : Fuerza de corte h : espesor de la lámina l : longitud del corte C1 : vale 0.85 para materiales dúctiles y 0.65 para materiales menos dúctiles (0.75 promedio) K : Coeficiente de trabajo en frío (Ver tablas 8.2 y 8.3) n : endurecimiento por deformación TS : Resistencia última a la tensión

38 Cizallado - Energía de corte E s = C 2 P s h E s : Energía de corte P s : Fuerza de corte h: es el espesor de la lámina C 2 : Para materiales suaves = 0.5, y para materiales duros = 0.35

39 Proceso de punzonado

40 Troquelado por punzonado

41 Troquelado

42 Procesos de punzonado Punzonado de precisión o fino. Cizallar con una separación negativa Contrapunzonado Terminación por rasurado Corte a alta velocidad (30 m/s)

43 Procesos de punzonado Prensas punzonadoras (agujeros y forma estándar) Matrices compuestas (geometrías complejas). Troqueles progresivos ( punzonado y estampado en secuencia) producción alta. Perforado mediante rodillos (más alta producción). Punzonado con matriz compresible.

44 Procesos de punzonado Matriz de regla de acero. Celdas de perforado una o dos prensas trabajando en coordinación. Proceso básico de corte: alambres, barras, secciones y tubos. Centros de corte: rayos laser, plasma, arco eléctrico, oxiacetileno, chorro de agua, etc.

45 Estirado Se sujeta la lámina y por contribución del espesor se le da una nueva forma. Mordazas fijas o giratorias. Sujetadores de do formas. Acuñado.

46 Estirado

47 Embutido profundo Se permite y fomenta que el material se introduzca en la matriz, a fin de mantener el grosor original.

48 Embutido profundo Métodos: Embutido libre: Lámina suficientemente rígida evita el arrugado, depende del perfil de la matriz. Embutido con pisador: Se usa cuando la lámina es relativamente delgada, restringe el desplazamiento de la brida para evitar el arrugamiento.

49 Conclusión: Estirado vrs. Embutido profundo Estirado: La pieza se sujeta y luego se deforma sufriendo un estiramiento que afecta directamente el espesor de la lámina. Embutido profundo: El embutido ocurre lo mismo pero la pieza no está sujeta, teniendo libertad de introducirse con la matriz, por lo que la lámina conserva su espesor nominal.

50 Embutido

51 Embutido combinado

52 Doblado

53 Proceso de doblado Criterios para definir la razón mínima radio espesor R b /h Cáscara de naranja: con materiales de grano fino se evita. Estricción localizada: debilitamiento del doblado. Fractura: Límite absoluto. Exfoliación y agrietamiento: ocurre con ángulos agudos ( la asintropía afecta).

54 Métodos de doblado Prensas mecánicas: longitudes largas, altas tasas de producción, emplean matrices. Prensas de cortina: utilizan camas muy largas, gran variedad de piezas, número limitado de herramientas. Peinado: para doblar a lo largo de una línea recta

55 Métodos de doblado Roladoras de tres rodillos: curvatura uniforme, ajustable, rodillos en forma piramidal, anillos grandes y estructuras de placas soldadas. Conformado con rodillos: Altamente productivo, el doblado se hace progresivo, formas complejas, lámina corrugada. Doblado de perfiles y tubos: se utiliza un bloque de conformado, evita distorsión y pandeo.

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58 Prensado Prensado o conformado en prensa libre. Matrices de operación única: Complejidad mínima Cantidades de producción insuficientes. Costo de mano de obra y manejo alto Las prensas se alinean para obtener más productividad. Se reduce el inventario de materiales en proceso

59 Prensado Matrices compuestas: Dos o más operaciones realizadas en una misma matriz. Asegura más exactitud Procesos relativamente sencillos (estampado, punzonado, combinados con doblado o embutido).

60 Prensado Matrices múltiples: La geometría de las piezas no permite la conformación directa. Los elementos de la matriz se montan en un juego. El material se alimenta de un rollo.

61 Prensado Métodos de matrices múltiples: Troqueles progresivas El blanco se corta parcialmente formando un esqueleto que se usa para mover las piezas a través de las estaciones de conformado. La separación se hace al final del proceso.

62 Prensado Dados de transferencia El blanco se desplaza a través de etapas sucesivas de la matriz con mecanismos de transferencia y posicionamiento. Altas producciones Costo de las matrices es elevado Fuerza total de las prensas 80 MN Carros para transferencia separados

63 Prensado Máquinas de cuatro o más carros: Operaciones complejas de doblado de alambre originalmente. Conformado de lámina Gran variedad de formas. Altas producciones.

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66 Estampado

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