Procesos de Manufactura I. Laminación

Transcripción

1 Procesos de Manufactura I Laminación

2 Laminación.

3 Laminación. Su definición Reducción de la sección transversal de un material, al hacerlo pasar entre dos rodillos cilíndricos que giran en sentido opuesto. Éstos producen la deformación plástica del material por medio generando esfuerzos de compresión y corte. La compresión se debe a que la separación de los rodillos es menor del espesor inicial del material. Los cortantes se generan por efecto de la fricción entre rodillos y material.

4 Laminación. En frío En caliente

5 Laminación.

6 Fig. 7.1 (a) Tren de laminación en caliente de productos planos. (b) Enrrollador en caliente de planos. (a) (b)

7 Fig. 7.2 Molino de laminación accionado por vapor, segunda mitad del siglo XIX.

8 Laminación de planos Laminación de perfiles Laminación. Laminación en frío: Buen acabado superficial Buen control dimensional Bajo porcentaje de reducción posible. Se hace necesario un recocido para aliviar tensiones por deformación plástica en frío (acritud) Laminación en caliente: Posibilidad de altos porcentajes de reducción Deficiente acabado superficial Bajo control dimensional Menores cargas de deformación

9 Fig. 7.3 Proceso de laminación.

10 Fig. 7.4 (a)laminador dúo.

11 Los engranes en la caja de piñones se disponen de manera similar (piñones o engranes de doble paso helicoidal). Disposición de los rodamientos en los soportes de los rodillos.

12 Fig. 7.4 (b)laminador dúo de grandes dimensiones con ajuste hidráulico (Cauffiel Technologies).

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14 Fig. 7.5 (a)laminador trío (vista frontal y lateral).

15 Fig. 7.5 (b)caja trío (dongyun, China).

16 Fig. 7.6 Laminador cuarto, (a) Descripción esquemática de un laminador cuarto con enrollador y freno (desenrollador), (b) caja de laminación, (c) Laminador cuarto reversible con enrollador y freno. (a) (b) (c)

17 Fig. 7.7 Laminador en racimo.

18 Fig. 7.8 Laminador Sendzimir.

19 Fig. 7.9 Laminador planetario.

20 Fig Tren de Laminación de tipo continuo.

21 Fig Tren de laminación en zig-zag.

22 Fig (a)tren en línea combinado con un continuo.

23 Fig (b) y (c) Tren en línea. (b) (c)

24 Fig Partes principales de un tren de laminación. (a) Caja de Laminación

25 Fig Partes principales de un tren de laminación. (b) Transmisión

26 Fig (a)motor de CD para caja de laminación. (b)rotor de un motor de CA para un molino de laminación. (a) (b)

27 Elementos auxiliares del tren de laminación. El número y tipo de los elementos auxiliares que se presentan en un tren dependerá del tipo de éste, del producto que se va a fabricar y del grado de automatización de la planta, entre otros son comunes: Horno de precalentamiento. Mesas fijas y basculantes. Tijeras de despunte y descole. Guías de entrada y salida. Repetidores. Arrastradores. Además de los anteriores se tienen Tijeras de emergencia, canaletas, frena colas y mesas de enfriamiento, así como otros equipos que dependerán del caso particular.

28 Fig El control del proceso de laminación se efectúa a través de complejos sistemas computacionales y de adquisición de datos. Sensores de rayos X

29 Fig El control del proceso de laminación se efectúa a través de complejos sistemas computacionales y de adquisición de datos.

30 RELACIONES GEOMÉTRICAS EN EL LAMINADO. El gasto volumétrico a la entrada y salida es igual: b-ancho h - espesor v - velocidad 0 - condición de entrada f - condición de salida b0 h0 v = 0 b f h f v f

31 En el laminado de planos el ensanchamiento es nulo, por lo que: v = v f 0 h h 0 f

32 La reducción está definida por: r = ( A 0 - A A 0 f ) En el caso de planos queda: r = ( h - h ) 0 f h 0

33 La longitud del arco de contacto se expresa como: L p = (R h - h 2 2 ) 1 2 Lo cual se puede simplificar a: L p =(R h) 1/2

34 La carga de laminado se expresa: P= pbl p Donde p representa la presión promedio p 0

35 El ángulo de mordedura queda: = angsen L p R

36 La máxima reducción se expresa: h m = 2 R

37 El rodillo se deforma por efecto de la carga: R = R(1+ cp b h ) c = E donde: R- Radio de contacto R - Radio del rodillo P- Carga c- Constante elástica del material del rodillo

38 La carga de laminación se puede calcular de diversas maneras: P = 1.2 b L 0 p P = b L Q ( Q e -1) 0 p Q = L p h

39 La carga de laminación se puede calcular de diversas maneras: P = b L 1+ L p 0 p 4h P = b L 1+ L p 0 p 2h P 1.6 L -1.2 h p 0= 0b Lp (1+ ) 0+ f h h Fórmula de Ekelund

40 Para el curso: La carga o fuerza de laminación (ecuación de Bland y Ford mediante un análisis de líneas de deslizamiento): El par de laminación: Lp 3 2 ( h0+ h f ) 0 P = blp + La potencia de laminación: Lp 0 2 = blp ( o+ f ) 3 h h W T

41 Para el curso: De igual forma se puede calcular, idealizando la distribución de carga de laminación, el par aplicado por un rodillo: T = P R L p 2 Por lo que el par de laminación efectivo es igual a: = PL p La potencia de laminación: W T

42 Cálculo par y potencia T 2Pa a L p W T Para laminado en caliente, toma el valor de 0.5, mientras que para laminado en frío se propone calcular a través de 1 2 R R R R 1 2

43 El espesor mínimo que se puede obtener mediante un arreglo de laminación es: h c R min 0 El coeficiente de fricción promedio se puede calcular a través de: = T 1 PR

44 El avance se define por : s = V f -V R Donde éste se determina como : V R s = 1 4 r 1- r 2 1-2

45 Operaciones de relaminado

46 Fig Distintos Métodos para Laminar Palanquilla

47 Defectos de laminación

48 Defectos de laminación

49 Otras cuestiones relacionadas: Se habla de deformación homogénea siempre y cuando se cumpla que: b L p 4 donde: b ancho L p longitud proyectada En el caso de laminado en caliente de aceros, de forma aproximada, puede ser medido el coeficiente de fricción como: para cilindros de fundición gris para cilindros de acero donde: coeficiente de fricción temperatura en C

50 Ejemplo: En un proceso de laminación se va a producir, por laminado en caliente, una placa de 1.5 cm. de espesor por un metro de ancho (el lingote original es de 12 cm. de espesor). Para la última etapa de laminación el material llega de 2 cm. Para el proceso se emplea una caja de laminación dúo equipada con rodillos de 50 cm. de diámetro. Con base en lo anterior determine: a) Reducción en la última etapa b) Longitud proyectada del arco de contacto c) Es factible el proceso de reducción si el coeficiente de fricción es de 0.25?

51 Ejemplo: Considerando las mismas condiciones que en el problema anterior, si la presión promedio de laminación esta dada por la ecuación (1), y el esfuerzo de cedencia es 40 MPa y la carga de laminación está dada por la presión promedio por el área proyectada de contacto Ap blp, donde b representa el ancho de la placa. Se sabe por otra parte que los rodillos giran a 60 rpm. Con base en lo anterior determine: a) La carga de laminación b) Par de Laminación c) La potencia de laminación (Kw) d) Determine los mismos parámetros marcados en los incisos (a), (b) y (c) mediante las ecuaciones de Bland y Ford. p 1.2 (1) 0

52 Ejemplo: p MPa 0 0 Area proyectada A bl 3.53x10 m p p 2 2 Carga de laminación P pa 1697 k-new 173 ton Para mover el rodillo lp R P 2 Par de la min ación 2 Pl 59.9 knew m l R p W 376.4kwatt N 60 rpm 1 ciclo / seg 2 N 60 l velocidad en radianes 2 rad s p l