Procesos de Conformado de Lámina

PROCESOS DE

MANUFACTURA 1

Ing. José Carlos López Arenales

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.

Conformado de Lámina

Troquelado

Doblado

Conformado por estirado

Embutido profundo

Embutido combinado

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.

Aceros

Acero de bajo carbono

– Acero efervescente

– Acero calmado

– Acero libre de impurezas intersticiales

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.

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.

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.

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.

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

Aceros de alta resistencia

Lámina parcialmente recocida:

– Mayor ductilidad

– Resistencia razonable.

– Extenso laminado en frío

– Recocido de recuperación

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.

–

Aceros de alta resistencia

Acero endurecido por solución:

– Se endurecen por solución sólida.

– Mn, P o Si.

– Se endurecen más rápidamente por deformación.

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.

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.

Aceros de alta resistencia

Aceros de alta resistencia y baja aleación:

– Son cada vez más utilizados en vehículos y

estructuras.

– Recuperación elástica grande.

Aceros

Aceros recubiertos:

– Hojalata

– Lámina galvanizada

– Placa galvanizada con plomo y estaño

– Lámina recubierta de aluminio.

– Lámina prepintada

Aceros recubiertos

Hojalata:

– Lámina de acero recubierta de estaño

– Resistente a la corrosión

– No es tóxica

– Adecuada para recipiente para alimentos

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.

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.

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

Aceros recubiertos

Lámina prepintada:

– Películas poliméricas

– Forman un acabado agradable

– Al conformarse con cuidado los acabados

permanecen.

– Mejor calidad que los acabados posteriores.

Aceros

Aceros inoxidables:

– Alta capacidad de endurecimiento por

deformación.

– Formabilidad excelente.

– Resistencia a la corrosión.

– Equipo para manejo de alimentos.

Materiales No ferrosos

Cobre

Latones

Aleaciones de aluminio

CIZALLADO

Cizallado:

– Corte de una lámina a lo largo de un línea recta.

Cizallado:

– Corte de una tira larga estrecha mediante

cuchillas rotatorias.

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.

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.

Proceso de cizallado

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.

Cizallado - Fuerza de corte

Ps = C1(TS) hl = C1K (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

Cizallado - Energía de corte

Es = C2Psh

Es : Energía de corte

Ps : Fuerza de corte

h: es el espesor de la lámina

C2 : Para materiales suaves = 0.5, y para

materiales duros = 0.35

Proceso de punzonado

Troquelado por punzonado

Troquelado

Procesos de punzonado

Punzonado de precisión o fino.

Cizallar con una separación negativa

Contrapunzonado

Terminación por rasurado

Corte a alta velocidad (30 m/s)

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.

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.

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.

Estirado

Embutido profundo

Se permite y fomenta que el material se

introduzca en la matriz, a fin de mantener el

grosor original.

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.

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.

Embutido

Embutido combinado

Doblado

Proceso de doblado

Criterios para definir la razón mínima radio espesor

Rb/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).

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

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.

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

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).

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.

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.

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

Prensado

Máquinas de cuatro o más carros:

– Operaciones complejas de doblado de alambre

originalmente.

– Conformado de lámina

– Gran variedad de formas.

– Altas producciones.

Estampado