J.M. ARENAS REINA, M.A. SEBASTIN PREZ, PJ. NUEZ LPEZ Y C. GONZLEZ GAYA

morfologas que deben ser excluidas del proceso de conformacin y adems, los coeficientes CDF, CAM, CCM, CRM y CAF permiten evaluar cuantitativamente el grado de adecuacin al pro-ceso, de diferentes alternativas analizadas.

4. APLICACIONES

Con objeto de ilustrar la aplicacin de los criterios de viabilidad y adecuacin propuestos y mostrar las ventajas de su utilizacin en la seleccin de la me-jor alternativa se ha desarrollado una aplicacin comparativa en la tipologa correspondiente a las piezas cilindricas axisimtricas de varios cuerpos. En la figura 2 se muestra una pieza del tipo consi-derado y su correspondiente pieza forjada, diseada

1

c \

i

\

i

Z ]

i

f

i

r

0d3 i

0t2

i

F

0dl -^ 1 ^

4-m

f

Figura 2. Pieza final y estampada.

Figure 2. Finished ond forged porf

Rev. Metal. Madrid 36 (2000)

teniendo en cuenta las normas que rigen los proce-sos de estampacin en caliente.

En la aplicacin desarrollada se incluyen como posibles materiales el aluminio y el acero. En este ltimo caso, con el fin de establecer las tolerancias dimensionales y delimitar el esfuerzo deformativo, se distingue entre aceros muy aleados (C>0,65 % y elementos de aleacin >5 %) y poco aleados (C

Evaluacin del grado de adecuacin del proceso de forja en caliente.

mecnico, se plantean varias alternativas dimen-sionales viables. As, se obtiene la siguiente confi-guracin (dimensiones en mm):

di=70; 2=100; 3=50; h2=50; H,= 150

En esta aplicacin han quedado sin determinar las alturas hiyh^y ser necesario fijar cules deben ser sus valores para, sin variar la altura total (150 mm), optimizar la adecuacin de la pieza al proce-so de estampacin.

En las figuras 3 y 4 se muestran los resultados obtenidos al introducir los parmetros anteriores en el sistema informtico. En dichos grficos se muestran las curvas de los coeficientes CDF, CAM, CCM y CRM en funcin de las dimensio-nes variables. Por otra parte, y con objeto de eva-luar globalmente los tres coeficientes de adecua-cin (CDF, CAM y CCM) se propone la utilizacin del siguiente ndice (coeficiente de adecuacin global):

CAG = k^^CAM + kfCDF + k ,^CCM (13)

donde los coeficientes k^^, kf y k m representan el peso relativo de cada criterio de adecuacin en el costo total de la pieza final. Para el caso analizado, los valores aproximados de dichos coeficientes son los siguientes^ :

k = 0 5 hr 0.3 '^cm~ 0,Z (14)

En la figura 5 se ha representado la curva del C A G para la aplicacin considerada. De su

dl=TO d2=IOO d 3 - 5 0 h2=50

0.9-

O.

0.7-

0.6-

0.5-^ I 1 \1 II Ii ! I I I 10 30 50 70 90 ^

mm

Figura 3. Curvas de los coeficientes CDF y CAM para h2 = 50 mm.

Figure 3. Curves of the coefficients CDF and CAM for h2 50 mm.

0.9-

o.8^

0.7H

0.6-

0.5-

d l=70 d2 = IOO d 3 = 5 0 h 2 = 50

"T I I r 1 I I I I I

10 30 50 70 9 0 "I mm

Figura 4. Curvas de los coeficientes CCM y CRM para h2 50 mm.

Figure 4. Curves of the coefficients CCM and CRM for b2 50 mm.

0 . 7 6 n

0 . 7 4 ^

0 . 7 4 ^

0 .73

0 . 7 2 ^

0.71 H

0 . 7 0

0 . 6 9

0 . 6 8

CAG

dl = 70 d2=IOO d 3 = 50 h 2 = 5 0

10 3 0 501 70 90

5 6 . 5 mm

Figura 5. Curvas del coeficiente CAG para h2 = 50 mm.

Figure 5. Curve of the coefficient CAG for h2 = 50 mm.

anlisis se deduce que presenta un mximo en hi=56.6 mm, tomando CAG el valor 0,747. Para esta altura del cuerpo inferior los valores de los cri-terios de adecuacin son los siguientes:

CAM = 0,78; CDF = 0,60; CCM = 0,88 y CRM = 0,70

Por ello, la eleccin de las dimensiones hl=56.6 mm y h3=43,4 mm permite, adems de cumplir las especificaciones establecidas en el dise-o de la pieza, optimizar su fabricacin por estam-pacin.

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Las figuras 6, 7 y 8 proporcionadas por el siste-ma informtico muestran las representaciones gr-ficas correspondientes a pieza final, matriz de aca-bado y pieza estampada de la solucin elegida, respectivamente.

5. CONCLUSIONES

El presente trabajo sienta las bases para el desarro-llo de un mtodo eficaz para el diseo de piezas es-tampadas en caliente, que tenga en cuenta las ca-ractersticas del proceso de conformacin, permitiendo optimizar la decisin final.

Con este fin, se han establecido pautas de ac-tuacin para discernir la viabilidad y adecuacin de las piezas consideradas al proceso de forja. As, se propone la realizacin previa de un anlisis de la pieza mecanizada que evidencie sus caracters-ticas geomtricas y las formas de estampacin co-rrespondientes. El anlisis tcnico-econmico de dichas morfologas permite delimitar aquellas si-tuaciones inadecuadas para obtener por estampa-cin. Para ello, se introducen tres criterios de ca-rcter excluyente: acotacin del esfuerzo de estampacin, esbeltez del material de partida y di-ficultad de ejecucin especfica. Pero adems, los coeficientes de optimizacin propuestos (CAM, CDF, CCM y CRM) posibilitan cuantificar, en aquellas tipologas viables, el grado de adecuacin al proceso de forja, facilitando la toma de decisin.

R1.5 a

'50.1

m.i

Las toleroncios del presente plano

Estn de acuerdo con las prescritas

en la norma UNE 36-203-72

Medidas en mm

o -o

' a5

Evaluacin del grado de adecuacin del proceso de forja en caliente.

Fijadas estas bases y con objeto de acortar tiem-pos de respuesta y anlisis en una aplicacin co-rrespondiente a piezas axisimtricas, se ha introdu-cido un sistema informatizado que, tomando como dato de partida el plano de mecanizado de la pieza, simula geomtricamente el proceso de estampa-cin, permitiendo calcular los coeficientes de ade-cuacin en aquellas tipologas que son posibles se-gn los criterios de viabilidad. Este sistema tambin proporciona una representacin grfica de pieza mecanizada, pieza estampada y matriz de aca-bado.

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