Estampado de Chapa en Frío

8/17/2019 Estampado de Chapa en Frío

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Estampado de chapa enfrío

67.27 – Tecnología mecánica II

Integrantes: Dieguez, Tomás

Katabian, Rodrigoelendo, !uan "ruz

"ursada: #er cuatrimestre 2$$%

&ni'ersidad de (uenos )ires

*acultad de Ingeniería


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Introducción

+l estamado de c-aa se uede considerar como una de las ramas más

imortantes de la industria en la abricaci/n en serie. +l elemento de c-aa estamadase utiliza ara muc-as 0 di'ersas restaciones. +n cuanto a la escala, es de lo más

di'erso, se abrican desde iezas mu0 e1ueas, como contactos de tomas corrientes

-asta estructuras de monocasco ara el c-asis del autom/'il.

+n el resente traba3o, se e4licarán las oeraciones más comunes, esuerzos

in'olucrados, má1uinas 0 rocesos en los 1ue se los suele utilizar.

)bordaremos en roundidad las oeraciones de:

• "ortado

• Doblado

• +mbutido.


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Cortado

+s la oeraci/n más com5n en la manuactura de la lámina. "onsiste en searar

una arte metálica de otra mediante -erramientas atas ara el corte. +4isten dos tiosde corte: cizallado 0 unzonado. +n el rimero es una cuc-illa 1ue cae sobre la c-aa 0

es el corte de una lámina a lo largo de una línea recta, como una guillotina. +n cambio,

el unzonado se utiliza ara conseguir iguras más comle3as 1ue determinan el

contorno de la ieza.

)l ba3ar el unz/n e3erce sobre la lámina un esuerzo de comresi/n 1ue se

traduce en una deormaci/n lástica redondeando los bordes del material searado.

uego, e4iste una zona zona bruida8 1ue, mediante una deormaci/n lástica similar ala e4trusi/n, los esuerzos se incrementan continuamente alcanzando la resistencia al

corte sobre'iniendo una zona de ractura ráida.

9ara 1ue ueda ser cortada la c-aa e4iste una relaci/n 1ue se debe resetar

entre el esesor de la lámina 0 el diámetro a searar: d s ⋅≤ 2.#


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Matriz de corte:

(ásicamente consiste en un unz/n ) 0 una matriz (. 9ara obtener un corte

reciso se comleta la matriz de la siguiente manera: un blo1ue o mazo ", 1ue act5a

como guía del unz/n dos c-aas D 1ue son guías del le3e o la tira de c-aa a cortar

tambi;n se cuenta con un sistema de toe ara i3ar el aso de la tira de c-aa.

Juego entre punzón y matriz

a calidad del corte 0 la duraci/n de las -erramientas se relacionan

estrec-amente con el 3uego entre unz/n 0 matriz. +l 3uego e4cesi'o roduce un ar1ueo

debido a una gran deormaci/n lástica, la zona de ractura retrasa su aarici/normándose una rebaba. "uando el 3uego es mu0 e1ueo las grietas, originadas en el

borde de la -erramienta no se unen 0 el corte se comleta con un desgarro del material,

roduciendo una orilla dentada de aro4imadamente la mitad del esesor de la lámina.


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&na manera

sencilla de obtener el

3uego necesario entre

unz/n 0 matriz es con

la siguiente igura:

Esfuerzo de corte


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Re:

8=$.$7>.$Re:

:

:

:

tracciónlaa sistencia

corteal sistencia

chapadeespesor s

cortede perímetro p

kg encortedeesfuerzoQ

R

RT RT

σ

σ σ σ σ ⋅≤≤⋅

+n la ráctica se toma un rendimiento del =$? de manera 1ue la uerza necesaria

termina siendo de QQ ⋅= 2.#@ .

+n cambio, la uerza de corte en una guillotina o cizalladora deende del ángulo

de la cuc-illa. Aeamos la siguiente igura:


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α

σ

tg

e F R

⋅⋅⋅=2>

B 2

Aale aclarar 1ue los ángulos de las cuc-illas no sueran lo #$C en general.

+ste mismo rinciio se uede utilizar ara reducir el esuerzo de corte en

a1uellos roducidos con unz/n 0 matriz. 9ara ello se inclina el ilo del bisel dic-ainclinaci/n debe ser tal 1ue el desni'el entre sus e4tremos sea igual al esesor de la

c-aa. 9ero esta inclinaci/n del ilo roduce una distorsi/n en la c-aa 1ue estamos

cortando, or eso se debe rocurar 1ue la misma se roduzca en la arte 1ue 'a a

c-atarra.

Perfeccionamiento de la calidad de corte

9ara roducir bordes limios, erendiculares a la suericie 0 con un buen

acabado suericial se utilizan distintos m;todos. +n su ma0oría se utiliza un

contraunz/n ara simular en el material una condici/n de resi/n -idrostática

retrasando la ractura ara obtener toda la suericie de corte or deormaci/n lástica.

)lgunos m;todos son:

• 9unzonado de recisi/n: "onsiste en una ieza con ormato de cua 1ue

resiona sobre la ieza antes 0 durante el corte.• !uego negati'o: +l 3uego entre unz/n 0 matriz es negati'o, es decir el

unz/n es más grande 1ue la matriz, de esta manera la arte a searar se e4tru0e

a tra';s de la matriz de corte.

• "ontraunzonado: a c-aa es su3etada or dos matrices. os unzones

enetran en una direcci/n -asta comletar la zona de bruido luego se realiza en

la otra direcci/n comletando el corte.

• Rasurado: &na ieza unzonada con'encionalmente se le uede dar un

acabado suericial en una matriz con 3uego estrec-o.

• Aelocidad de corte: +n el corte a alta 'elocidad se logran suericies de gran

acabado ero ara ello se re1uieren 'elocidades del orden de los $mEs. &n


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balancín uede dar aro4imadamente #>$ goles or minuto con una carrera de

$.>m alcanza una 'elocidad de 2.>mEs.

Doblado

+l doblado es una de las oeraciones mas comunes de conormado. +n esta

oeraci/n se busca cambiar la orma de un ob3eto de c-aa sin alterar su esesor, es

decir, no debe roducirse en ning5n momento estiramiento del material, ara mantenerasí la secci/n constante en la ieza.

+n las oeraciones de doblado es necesario tener en cuenta los actores de: radio de

cur'atura 0 la elasticidad del material. 9or lo general se aconse3a i3ar los radios de

cur'atura interiores, iguales o ma0ores 1ue el esesor de la c-aa a doblar, con el in de

no estirar la ibra e4terior 0 ara garantizar un doblado sin rotura. os radios se

consideran normalmente:

de # a 2 'eces el esesor, ara materiales dulces,

de a B 'eces el esesor, ara materiales mas duros.

Ftro actor a tener en cuenta es la roiedad elástica de estos materiales, 1ue -ace 1ue

estos tiendan a recuerar su orma rimiti'a, una 'ez concluida la acci/n deormante

1ue -a originado el doblado. +ste en/meno es tanto ma0or cuanto más duro es elmaterial de la c-aa, or tal moti'o al construir las estamas se i3a un ángulo de

doblado mas acentuado ara 1ue una 'ez retirada la resi/n, consiga dar a la ieza el

ángulo deseado. &na orma aro4imada de calcular esta restituci/n del material es a

artir de la siguiente ormula:

Donde:

Ri: Radio de la matriz de doblado

R: Radio inal de la ieza

+: modulo de elasticidad

G: +suerzo de luencia del material

T: esesor de la c-aa

De esta orma odemos calcular el radio de la matriz de doblado, en unci/n del radio

inal de la ieza 1ue se re1uiera.

Desarrollo de un elemento doblado

+s sabido 1ue, como en la le4i/n, en el roceso de doblado las ibras e4terioresserán sometidas a tracci/n mientras 1ue las interiores lo serán a comresi/n. +4iste


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tambi;n una línea neutra, la cual retiene su longitud inicial 0 no esta sometida ni a

esuerzos de comresi/n ni tracci/n. 9or esta característica es 1ue nos interesa ara el

cálculo del desarrollo lineal, es decir, la longitud de la ieza a cortar ara 1ue al doblarla

1uede de la longitud deseada. +sta ibra no siemre se encuentra en la mitad e4acta de

la c-aa a doblar, sino 1ue toma una osici/n dierente deendiendo de la calidad del

material. uego de 'arios e4erimentos se -a llegado a la conclusi/n de 1ue el e3e neutro se

encuentra aro4imadamente a #E de la cur'atura interior ara c-aas de más de un

milímetro de esesor. Tambi;n se -an construido tablas 1ue determinan, con ma0or

recisi/n, la osici/n 08 de la ibra neutra en unci/n del cociente entre el radio de

cur'atura 0 el esesor de la c-aa rEs8, como se muestra a continuaci/n:

&na 'ez localizada la osici/n de la línea neutra, se uede calcular el desarrollo

del elemento cur'ado como sigue:

9ara un dobles a %$C

ara dos dobleces a %$C

G ara tres dobleces a %$C

donde: siendo l el desarrollo de las c-aas de esesor s 0

dobladas un ángulo de %$C resecto del radio interior r .

&tilizando la tabla II 1ue se muestra a continuaci/n se simliica muc-o el cálculo:


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Esfuerzos necesarios para el doblado

&na c-aa metálica uesta sobre una matriz de doblar se comorta, en algunos

casos, como un solido ao0ado en sus e4tremos 0 cargado en el centro, or lo 1ue su

deormaci/n se determina con las ormulas corrientes:


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l: la distancia, en mm, entre los ao0os.

s: el esesor de la c-aa, en mm.

t: el momento lector, en Hgmm.

t:: la tensi/n de seguridad or le4i/n, en HgEmm2.

d: la tensi/n or le4i/n en HgEmm2, necesaria ara le deormaci/n ermanente 0 ara

el rensado del ondo.r: el coeiciente de rotura a la tracci/n, en HgEmm 2.

I: el momento de inercia de la secci/n resecto al e3e neutro.

e: la distancia má4ima en mm de las ibras al e3e neutro.

IEz: el momento resistente, en mm.

+l momento lector de la uerza e4terior se e4resa or:

t J 9El lE2 lE2 J 9 lEB

0 el momento lector debido a la reacci/n molecular interior es e4resado or:

J d IEz

Igualando las dos ormulas 0 reemlazando el momento de inercia mínimo deuna secci/n rectangular b s2E68 se llega a 1ue:

9 J 2 dbs28El

0 se considera d J 2 r


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Embutir

a oeraci/n de embutir consiste en transormar una c-aa de metal laminado

en un cuero -ueco, rocediendo gradualmente con una o más asadas. +n estaoeraci/n no se debe modiicar el esesor de la c-aa, se deduce 1 la suericie de la

ieza roducida -a de ser te/ricamente e1ui'alente a la de la laca lana emleada,

aun1ue esto en la ractica no se 'eriica con e4actitud.

a igura muestra gráicamente c/mo en los cantos es ma0or el estirado de las

ibras. De -ec-o, ara moldear ob3etos de esta orma, la zona más r/4ima a los ángulos

necesita menos material or1ue, durante el moldeado, las aredes con'ergen -acia los

ángulos aortando material.

)lgunos e3emlos de embutidos:

Descripción de estampa para embutir

L: 9ieza de retenci/n


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): 9unz/n

(: 9orta unz/n

": atriz

D: "as1uillo

+: uelle

*: (ase

+n la ma0oría de los casos el buen resultado del embutido deende de la calidad

del material 0 de su tratamiento. a c-aa de cual1uier metal, ara resonder a las

características del embutido, debe ser dulce 0 recocida. &n material oco d5ctil no se

resta ara embutir si se emleara, daría ;simos resultados 0, en la me3or de las

-i/tesis, obtendríamos iezas agrietadas 0 sin resistencia.

Todo cuanto sucede lo origina la deormaci/n de las ibras del material de la

c-aa.

Lubricación durante el embutido

9ara oder realizar el cambio de direcci/n de las ibras necesario, sin 1ue se

roduzcan la rotura de las mismas, debe lubricarse con sustancias luidas, todas las

suericies 1ue entren en contacto con la c-aa. De esta manera además, se rolonga la

'ida de la matriz.

Eemplo pr!ctico de c!lculo de las dimensiones de la chapa"


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9or consiguiente, el diámetro del disco -ueco cilíndrico cu0a altura sea el doble

del diámetro es igual al diámetro medio del cilindro a obtener más la roundidad de

embutido.


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Procedimiento para calcular la fuerza teórica Pe de deformación

"onocidas las dimensiones del reciiente embutido, se rocede con el siguiente

orden:

#M"alculo el radio inicial R $ en mm del disco a embutir se alica las tablas anteriores.

2MDesignaci/n de la carrera - del unz/n, en mm, ara oder obtener la uerza de

deormaci/n corresondiente.

M"alculo del radio R del borde e4terior en relaci/n a la carrera - del unz/n.

BM"alculo de la deormaci/n corresondiente al borde e4terior de radio R del disco.

NRJ lnR $ER8>M "alculo de la deormaci/n corresondiente al borde interior de radio r del disco.

NrJ lnREr8

6MDeterminaci/n de las resecti'as resistencias a la deormaci/n R d# 0 R d2en KgEmm28,

en unci/n de NR 0 Nr. ediante el diagrama corresondiente.


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7MDeterminaci/n de la media aritm;tica de los 'alores del unto anterior.

=M"alculo de la uerza de deormaci/n 9d al inal de la carrera -9dJ2O r s R dm lnREr8 PKgQ

%M"ontrol de la solicitaci/n a la tracci/n de la corono circular del reciiente

J R dm lnREr8 PKgEmm2Q

#$M"álculo de la uerza de deormaci/n má4ima 9dma4 0 la corresondiente dma4.

a uerza má4ima se desarrolla al iniciarse el embutido, es decir en el momento 1ue el

unz/n comrime rontalmente a la c-aa. +n este momento -J$, con lo cual RJ R $ 0

or consiguiente, NRJ$. ue'amente entrando en el diagrama de la igura 7B, se calcula R d# 0 R d2 0 se alica la

/rmula:

9dJ2O r s R dm lnR $Er8 PKgQ

*inalmente la solicitaci/n a la tracci/n o tensi/n radial es dada or:

rma4J R dm lnR $Er8

"on estos datos 0a es osible la elecci/n de la rensa.


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+l n5mero de asadas, las dimensiones 0 la orma intermedia 1ue debe surir un

ob3eto de orma esecial antes de conseguir su orma deiniti'a, 'aría seg5n el modelo

del ob3eto.


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Estiramiento de piezas embutidas

a oeraci/n de estirar consiste en disminuir, mediante sucesi'as asadas, el

esesor de la ared cilíndrica de un reciiente re'iamente embutido, a in de conseguir

las dimensiones deseadas. +n esta oeraci/n 1ue se realiza en río, se obliga al materiala asar, estirándose, a tra';s de una corona circular ara salir deormado

ermanentemente.

?.

*uerza necesaria ara el estiramiento

a misma se uede obtener con bastante aro4imaci/n mediante la siguiente /rmula:

9JOEB d2Md#28 r n

9: uerza necesaria ara el estiramiento PKgQ

d: diámetro e4terior del reciiente antes del estiramiento.PmmQ

d#: Diámetro e4terior luego del estiramiento. PmmQ

r :Resistencia a la tracci/n del material SKgEmm2

n: "oeiciente de aumento, 1ue 'aria de #,= a 2, ara la c-aa de acero dulce 0 de #,6 a

#,= ara la c-aa de lat/n dulce.

+s imortante conocer 1ue aun1ue el cálculo sea correcto, una alta de lubricaci/n

adecuada igual uede roducir la rotura.


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Prensado

(a3o el t;rmino rensado en la industria se reiere a todas a1uellas oeraciones

de conormado de c-aa en rensa como ser, estamado, unzonado, doblado,

embutido, entre otras.


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Matrices m#ltiples" uc-as iezas or su geometría no ueden ser conormadas

directamente sino 1ue se necesita de 'arias oeraciones sucesi'as. 9or la escala de la

ieza, las oeraciones se ueden realizar en una misma rensa ero se necesita 1ue

todos los elementos necesarios ara el conormado de la ieza est;n resentes en unamisma matriz, de manera 1ue con cada gole de la rensa se obtiene una arte

terminada.


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Reerencia (ibliográica:

•

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