Final de Salas

8/16/2019 Final de Salas

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DIAGRAMAS LÍMITES DE CONFORMACIÓN

EMBUTIDO PROFRUNDO

La embutición profunda de chapa metálica se realiza con un punzón y matriz. El

golpe es la forma deseada de la base de la pieza, una vez elaborado. La cavidad de

la matriz coincide con el punzón y es un poco más ancha para permitir su paso, así

como espacio libre. Esta configuración es similar a las operaciones de corte de

chapa. Como en el corte, el despacho es la distancia lateral entre el borde del

troquel y el borde de perforación. La pieza de chapa metálica, llamada en blanco,

se coloca sobre la abertura de la matriz. n pisador, que rodea el punzón, se aplica

presión a toda la superficie de la pieza en bruto, !e"cepto el área ba#o el punzón$,

sosteniendo el traba#o de chapa metálica plana contra la matriz. El punzón se

desplaza hacia el blanco. %espu&s de contactar con el traba#o, el punzón obliga a la

chapa metálica en la cavidad de la matriz, formando su forma.

Equipo para procesos de embutición profunda de chapa implicaría una doble

acción, uno para el soporte en blanco y uno para el punzón. 'anto prensas

mecánicas e hidráulicas se utilizan en la industria manufacturera. (ormalmente la

prensa hidráulica puede controlar el pisador y ponche acciones por separado, pero

la prensa mecánica es más rápido. )erforar y morir materiales, para la embutición

de chapa metálica, son por lo general los aceros para herramientas y hierro. *in

embargo, la gama de materiales para punzón y matriz puede abarcar a partir de

plásticos a carburos. )iezas suelen ser atraídos a una velocidad de + a - pulgadas

por segundo.

uerza utilizada para llevar a cabo una operación de embutición profunda de chapa

debe ser lo suficientemente adecuada para proporcionar para la deformación de la

ho#a, promulgar flu#o de metal adecuada y superar la fricción durante el

proceso. /agnitud de la fuerza no debe ser demasiado alta o aplicado de forma

incorrecta, o bien el desgarro de la lámina de metal puede ocurrir. El punzón y el

pisador e#ercerán fuerzas separadas y análisis de la fuerza debe ser hecho por

ambos.

Comprender el flu#o de material durante el proceso de fabricación es esencial para

la comprensión de las fuerzas que act0an sobre el traba#o. 1magina colocar un

pedazo de papel plano en una taza redonda. Esto es similar a un trozo de ho#a de

metal en una cavidad de matriz redonda. 2hora, imitando la acción del punzón, el

papel se ve obligado en la taza para tomar la forma cilíndrica de la copa. Lo que

sucede es los pliegues de papel o arrugas en el proceso. Esto no es como una pieza


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de traba#o de metal de ho#a debe actuar durante una operación de embutición

profunda. na de las razones es que el material de metal puede fluir, a diferencia

del papel. 2sí que en lugar del papel, coloque un pedazo de papel de aluminio en la

copa. El papel de aluminio es el metal pero todavía arrugas cuando se ven

obligados en la taza. La razón por arrugas de papel de aluminio cuando forzado

dentro de la copa es debido al espesor insuficiente de la lámina.

1magínese ahora, una ho#a en blanco de metal que sea fuertemente arrastrado a una

pieza cilíndrica ronda. El material ba#o el punzón se forzó en la cavidad, el material

tirando con &l, para formar las paredes de la parte. 2 veces en la embutición

profunda una cantidad de material de chapa no se dibu#a en la matriz y forma una

brida alrededor de la parte terminada. *in embargo, durante una operación de

embutición profunda todo el material a0n no dibu#ado sobre el radio dado y en la

cavidad de la matriz se refiere a menudo como la brida. %urante el procesocontinuo de material de la brida está siendo constantemente forzado en la matriz. El

diámetro de la cavidad de la matriz es más peque3a que la de la chapa de metal en

blanco y está fluyendo desde la perif&rica e"terior hacia el interior.

*e puede ilustrar

que más material está siendo forzado en espacios más peque3os, ya que el mismo

material de la perif&rica se está moviendo en un círculo de menor diámetro

ANISOTROPIA

Anisotropía signifca que las propiedades mecánicas de un material varían con ladirección en que se eectúa el ensayo.


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El comportamiento anisotrópico es muy importante en los procesos de

conormado de plancha. La anisotropía surge de orientaciones preerenciales delos cristales en las panchas.

1.1 Anisotropía de la deformación:

El principio de la invariabilidad del volumen se puede epresar en t!rminos de ladeormación unitaria natural" la suma de las tres deormaciones principales

reales es igual a cero

ε1+ε2+ε3=0 (1)

#ecordando que la deormación real es el logaritmo natural de la nuevadimensión dividida entre la anterior"

ε=ln l

lo

óε=ln h

h0

(2 )

En un ensayo de tensión$ la deormación principal %de tensión& '( es positiva$

mientras que las deormación transversales %de compresión& ') y '* sonnegativas. +or conveniencia$ es usual hablar de longitud de deormación ' l$ancho de deormación ',$ y espesor de deormación 't %fg(& entonces la

ecuación %(& queda epresada como"

εl+εw+εt =0 (3)

-ig(

o es necesario que ', y 't tengan igual magnitud. +or convección$ las magnitudes

relativas de las deormaciones transversales se epresan con el valor r$ el cual esla ra/ón del ancho de la deormación respecto a su espesor.

r=ε

w

εt (4)


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1.2 Tipos de anisotropía:

a. 0uando el material es isotrópico$ ',1 't y r1(. o importa si la probeta se corta

en dirección de laminación$ a trav!s de ella$ o en un angulo intermedio %fg)&2 portanto en un material isotrópico

r0=r90=r45=1 (5 )

-ig).

b. es actible que los valores de r varíen en relación con la dirección delaminación$ esto se denomina anisotropía planar y provoca problemas como el

olaneado en el embutido proundo.

r0≠r 90≠r45(6)

c. 3i los valores de r medidos en el plano de la lámina son id!nticos en todas las

direcciones$ pero son distintos de la unidad se habla de anisotropía normal$porque la deormación de la probeta de ensayo en dirección del espesor %normal

a la superfcie de la lámina& es mayor o menor que en dirección del ancho.

r0=r90=r45>ó


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0omo una medida de la anisotropía normal. 4na medida de la anisotropía planar

es 5r

∆r=r0+r

90−2 r

45

2 (10)

4na representación empírica de la curva tensión verdadera %6v & versusdeormación verdadera %'v & para muchos metales está dada por la siguiente

epresión 7(8" n 6v v 1 9 % & ' %(& donde los parámetros 9 y n se conocen comocoefciente de resistencia y eponente de endurecimiento por deormación$respectivamente. La ecuación %(& es válida mientras el material se deorma sin

un cambio apreciable de volumen. El eponente n es una propiedad relacionadacon la capacidad de estiramiento de un metal durante un proceso deconormado. :ientras más grande es este valor menor es la tendencia del

material a causar deormaciones locali/adas$ lo que posibilita un me;orconormado. .

2.1 Diagrama límite de conformado

4n diagrama límite de conormado %?L0& es un diagrama que contiene los puntospara las deormaciones mayores@menores permitiendo hacer la distinción entrelos puntos avorables y los puntos de estricción o de rotura. La rontera entre

dichos puntos se defne mediante la curva límite de conormado %0L0&%(&. En la

práctica$ se modifcan los pun/ones utili/ados en las embuticiones para conseguirque todos los puntos se encuentren en la /ona avorable%*&.

Las curvas del límite de conormado %0L0& se determinan para materiales

específcos a fn de defnir el nivel hasta donde se pueden deormar medianteembutición$ estiramiento$ o cualquier combinación de embutición y estiramiento%)&. Esta capacidad queda limitada por la aparición de una rotura o de una

estricción locali/ada. Eisten muchos m!todos para determinar el límite deconormado de un material.

+ara obtener estas curvas es necesario reali/ar ensayos para dierentes caminosde deormación de la chapa. Esto se consige variando la geometría de las

probetas a fn de abarcar los distintos modos de deormación. En la fgura )( sepuede observar los distintos caminos de deormación%*&.


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Atendiendo al convenio en el que la deormación principal es aquella en la que

la deormación es mayor$ se tiene que todo punto del diagrama dedeormaciones debe caer a la

i/quierda de la diagonal del primer cuadrante % & defni!ndose el parámetro. El

segundo límite se obtiene considerando que en un proceso de conormado de

chapa deben

aparecer tensiones de tracción. En el caso de límite se obtendría por lo que$ caso en el que se obtendría un valor de%B&. ?e esta orma queda establecidoque los límites de nuestro diagrama es el siguiente"

3egún el valor que se tenga de $ tendremos los distintos modos de deormaciónde la chapa. A continuación se eplicaran de orma concisa estos caminos dedeormación"


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?e ormación plana % &" En este caso$ el material en el plano de la chapa se

deorma en una única dirección % &$ manteni!ndose prácticamente nula la otra.


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ig. 2!1: Diagrama de deformaciones principales con diferentes modos

de deformación

?ependiendo del tipo de allo se puede distinguir entre la 0L0 en el inicio de laestricción locali/ada %0L0E& y la 0L0 al principio de la ractura dúctil %0L0-&. La-ig. )) muestra la evolución típica de las 0L0E y 0L0- que se observan en los

eperimentos. 0omo puede apreciarse$ la 0L0E normalmente presenta unacurva en orma de C$ decreciente en el lado de la i/quierda %D 1 d ')@d '( =& y

creciente en el lado de la derecha %D F = o región de estirado biaial&. Lastendencias de la 0L0- dependen otra ve/ de la ductilidad del material.

ig.2!2: "s#$emas del %D e&perimental con las c$r'as de fallo típicas


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El doblado es un proceso de conormado sin separación de material y

con deormación plástica utili/ado para dar orma a chapas. 3e utili/a$normalmente$ una prensa que cuenta con una matri/ Gsi es con estampa !statendrá una orma determinada y un pun/ón que tambi!n puede tener orma

que reali/ará la presión sobre la chapa. En el proceso$ el material situado a un

lado del e;e neutro se comprimirá G/ona interior y el situado en el lado opuestoG/ona eterior será traccionado como consecuencia de los esuer/os aplicados.

Esto provoca tambi!n un pequeHo adelga/amiento en el codo de la chapadoblada$ cosa que se acentúa en el centro de la chapa.

A consecuencia de este estado de traccióncompresión el material tenderá auna pequeHa recuperación elástica. +or tanto$ si queremos reali/ar un doblado

tendremos que hacerlo en un valor superior al requerido para compensar dicharecuperación elástica. Itra posible solución es reali/ar un reba;e en la /ona decompresión de la chapa$ de esta orma aseguramos que toda la /ona está

siendo sometida a deormación plástica.


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?etalle del pun/ón y la matri/ de la ?obladora de chapa.

Tipos de Do(lado7editar8

3egún como se realice el proceso de ?oblado podemos distinguir entre?oblado en borde y ?oblado en C. 3iendo ? la dimensión de la matri/ que serárequerida para el cálculo de la uer/a necesaria para la operación de doblado.


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a que su límite elástico es menor.


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Lchapa 1 LtramosOrectos K L/onaOdoblada 1 %L( K L)& K L/onaOdoblada

P

donde"

si # Q )Rt$ Sdoblado 1 =.**

si # F )Rt$ Sdoblado 1 =.>=

P podemos calcular la uer/a necesaria para reali/ar el doblado como"

siendo"

*e 1 límite elástico

D 1 dimensión@abertura de la matri/

+ (f 1 cte

si el doblado es en C$ Sb 1 (.**

si el doblado es en borde$ Sb 1 =.**

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