Capitulo 13 Tecno 2

13.1 ¿Cuál es la diferencia entre una placa y una lámina? Placas tienen un espesro de mas de 6mm se utilizan en aplicaciones estructurales como cascos de barcos calderas puentes maquinaria y recipientes nucleares Laminas tienen un espesor menor de 6mm es común que se entreguen en forma de rollos a las compañías manufactureras manufacture ras con pesos de hasta 30000kg o como hojalata para su posterior procesamiento en diversos productos suelen utilizarse para carrocerías.

13.2 Defina: (a) espacio de laminación, (b) punto neutro, y (c) reducción. Espacio de laminación.Es el espacio en el qjue el rodillo empieza a realizar un cambio de espesor en la pieza de trabajo. Punto neutro.Es el momento en que la velocidad de la cinta es la misma que la velocidad del rodillo. Reducción.Diferencia entre el espesor inicial y final de la cinta metalica.

13.3 ¿Qué factores contribuyen al ensanchado en el laminado Plano? La disminución de la relación anchura a espesor de la cinta de entrada El aumento de la friccion. La disminución de la relación del radio del rodillo al espesor de la cinta

13.4 Explique los tipos de flexión a los que se someten los rodillos. 13.5 Describa la diferencia entre un tocho o “bloom”,un planchón y una palanquilla. Por lo común un tocho tiene un sección transversal cuadrada de al menos 150mm de lado el planchon generalmente es de sección transversal rectangular.los tochos se procesan luego mediante el laminado de forma en donde adquiere perfiles como vigas I y rieles para vías férreas. Las palanquillas son cuadradas y después se laminan adquiriendo diversas formas como barras redondas y de diferentes secciones mediante rodillos con perfiles.

13.6 ¿Por qué es necesario nivelar los rodillos? La pieza de trabajo se flexiona en direcciones opuestas conforme pasa a través de una serie de rodillos cada juno de los cuales suele accionarse por separado mediante un motor eléctrico individual.

13.7 Liste los defectos comúnmente observados en el laminado plano. Bordes ondulados Grietas en forma de cremallera en el centro de la cinta Grietas de los bordes acocodrilado

13.8 ¿Cuáles son las ventajas del laminado compuesto?¿Y las del laminado en conjunto?

13.9 Liste algunas partes que se puedan fabricar mediante(a) laminado de forma, y (b) laminado de roscas. a) perfiles I rieles etc

b) todo aquello que tenga rosca como ser tuerca barras

13.10 ¿Cómo se producen los tubos sin costura? Cuando una barra redonda se somete a fuerzas radiales de comprensión la barra empieza a desarrollar una pequeña cavidad en el centro que comienza a crecer.

13.11 ¿Por qué el acabado superficial de un producto laminado es mejor en laminado en frío que en laminado en caliente? 13.12 ¿Cuál es el molino Sendzimir? ¿Cuáles son sus características importantes? 13.13 ¿Qué se hace comúnmente para asegurar que el producto en laminado plano no tenga coronas?

PROBLEMAS CUALITATIVOS 3.14 Explique por qué se inventó y desarrolló el proceso de laminado. R.- La maquinaria, estructuras, puentes, calderas, buques de la presión, etc. Típicamente requiere placas metálicas u hojas. Por consiguiente, había necesidad urgente de desarrollar el proceso de laminado que podría entregar económicamente cantidades grandes de placas necesario. Note en la tabla 1.2 que la palabra que rueda este aparece en los años 1500.

13.15 El laminado plano reduce el espesor de placas y láminas. Por otro lado, también es posible reducir el espesor simplemente estirando el material. ¿Sería éste un proceso factible? Explique su respuesta. R.- Aunque el estiramiento reduzca el grosor del material, hay varias limitaciones asociadas con ello comparando con el balanceo. El estiramiento del proceso es un procesamiento por lotes y no puede ser continuo como esta en el balanceo. La reducción del grosor es limitada por el besuqueo de la hoja, según su exponente que endurece la tensión, (ser el articulo 2.4 en p. 64). Además, ya que la hoja se estira, la superficie fin se hace embotada debido a la cascara de naranja efecto. El

estiramiento de la hoja requiere algunos medios de sujetar con abrazaderas el material a sus finales que, que por su parte, dejaran señales en la hoja.

13.16 Explique cómo se invierten los patrones de esfuerzos residuales mostrados en la figura 13.9 cuando se cambia el radio del rodillo o la reducción por pase. R.- Como mostrado en la fig. 13.9 p. 325, con pequeños rollos y/o pequeñas reducciones, el workpiece se deforma, como esperado, en superficies mas que está en el bulto. Con rollos grandes y/o reducciones grandes, el revés es verdad. El área de contacto de la tira del rollo grande desarrolla una situación similar a esto mostrado en la fig. 13.9, a saber, que el material más a lo largo del interior mientras las superficies más se reprimen.

13.17 Explique si sería práctico aplicar la técnica de nivelación de rodillos mostrada en la figura 13.7 a placas gruesas. R.- Es dudoso que el proceso que nivela  el rodillo, mostrado en la Fig. 13.7 en p. 324, se puede aplicar a placas . En este proceso, la tira es Flattening por repetidamente factible esto en sentidos contrarios. Para hacer lo mismo con una placa requerirá fuerzas mucho más altas a fin de desarrollar tenciones que son de la misma magnitud en la superficie de la placa como están en la hoja. También, a menos que sea superficie dúctil, la placa puede desarrollar grietas de ser dobladas a pequeños radios.

13.18 Describa los factores que influyen en la magnitud de la fuerza de laminado (F) en la figura 13.2c. R.- Como se puede deducir observando las ecuaciones en p. 319, la fuerza del rollo, F, en influyen por el radio del laminado, anchura de la tira, es bozo (de ahí el área de contacto de la tira del laminado) coeficiente de la fricción y la fuerza del material a la temperatura rodante. Si el material es el precio de la tención sensible (es decir, m alto valor), la velocidad rodante también iba influyente la fuerza del laminado; esto es particularmente importante en el balanceo caliente.

13.19 Explique cómo aplicaría las tensiones delantera y trasera a hojas metálicas durante el laminado. ¿Cómo haría para controlar estas tensiones? R. Las relaciones tensas delanteras se aplican y controladas por carretes de tomar de un tren de laminaje (ver Fig. 13.11). Mayor la torsión a este carrete, mayor la tensión delantera. La tensión trasera es aplicada por la paga-off el carrete del tren de laminaje, por lo cual el aumento de la fuerza del freno en la paga-off carrete aumenta la tensión trasera.

13.20 Hicimos notar que los rodillos tienden a aplanarse bajo las fuerzas de laminado. Describa los métodos por los cuales se puede reducir el aplanamiento. ¿Qué propiedad o propiedades del material del rodillo se pueden aumentar para reducir el aplanamiento?

R.- Flattening es la deformación elástica del rodillo y los resultados en una longitud de contacto mayor en el intersticio de laminación; por lo tanto, el módulo elástico del rollo debe aumentarse, por ejemplo, por lo que es a partir de materiales con alto módulo de elasticidad, tales como carburos (ver Tablas 2.1 en la pág. 59, 2,2 en la p. 67 y 22.1 de la pág. 593. aplanamiento del rollo el también puede reducirse mediante (a) la disminución de la reducción por pasada y la fricción (b) la reducción en la interfaz de hoja en rollo

13.21 Se indicó que el ensanchado en el laminado plano aumenta con (a) la reducción de la relación anchura a espesor del material de entrada, (b) la reducción de la fricción, y (c) la reducción de la relación de radio del rodillo a espesor de la cinta. Explique por qué. R.- (a) Si la relación de anchura a espesor es pequeño, el material en el bocado del rodillo es menos restringido por la fuerza de fricción en la dirección de la anchura y, como resultado, la difusión aumenta. (B) Cuanto menor es la fricción, menor es la resistencia al movimiento relativo entre los rodillos y la pieza de trabajo y, por tanto, mayor es la difusión. (C) Si el radio rollo es grande en comparación con el espesor de la banda, habrá menor resistencia a la fricción en la dirección de laminado que a través de ella, y por lo tanto el material fluirá más en la dirección longitudinal, por lo tanto la difusión disminuirá.

13.22 Como se indicó en este capítulo, el laminado plano se puede efectuar sólo mediante tensión delantera, utilizando rodillos inactivos (laminado Steckel). Puesto que el torque en los rodillos es cero ahora, ¿entonces de dónde proviene la energía para suministrar el trabajo de deformación en el laminado? R.- La energía para el trabajo de deformación en Steckel laminado (p. 320) se suministra por la tensión frente necesaria para tirar de la banda a través del intersticio de laminación entre los rodillos de marcha en vacío. El producto de la tensión y la salida de velocidad de la tira son de alimentación suministrado en la rodadura. Esta potencia es proporcionada por el enrollador de bobina o dibujar banco

13.23 ¿Cuál es la consecuencia de aplicar una tensión posterior demasiado alta en el laminado? R.- Si la tensión de espalda es demasiado alto, los rollos se empiezan a resbalar y sin reducción del espesor se llevarán a cabo. Una analogía sería el deslizamiento de las ruedas de un automóvil al tiempo que tira de un remolque pesado

13.24 En la figura 13.3d, observe que los rodillos impulsados (rodillos motorizados) son el tercer conjunto del rodillo de trabajo. ¿Por qué no se aplica potencia por medio de este último rodillo? ¿Es posible? Explique su respuesta.

R.- Observamos en la Fig. 13.3d en la pág. 321 que el diámetro de los rodillos aumenta a medida que nos alejamos de los cilindros de trabajo (más pequeño). La razón por la cual el poder no puede ser suministrado a través del rodillo de trabajo es que el poder significativo necesario para esta operación de laminado se someta el rodillo de trabajo con un alto par motor. Desde su diámetro es pequeño, los esfuerzos de torsión sobre el rollo sería demasiado alto; el rollo o bien someterse a fractura o torcedura permanente. Con la configuración mostrada en la figura, se aplica la potencia a un rodillo de mayor diámetro, que puede soportar un gran torque.

13.25 Describa la importancia de controlar las velocidades de los rodillos, los espacios de laminación, la temperatura y otras variables del proceso en una operación de laminado compuesto o de tándem, como se muestra en la figura 13.11. Explique cómo determinaría la distancia entre las estaciones. R.- Haciendo referencia a la operación en tándem de laminación se muestra en la Fig. 13.11 en la p. 326, observamos que la continuidad de masa tiene que ser mantenido durante el laminado. Por lo tanto, si la velocidad del rodillo no está sincronizado con el espesor de la banda en una posición en particular, las tensiones excesivas o slack pueden desarrollar entre las gradas; algunos rollos pueden deslizarse. Además, si la temperatura no se controla adecuadamente, espesor de la banda va a cambiar, por lo tanto una reducción dejando ff por pasada y, en consecuencia, las fuerzas de balanceo involucrados. Esto, a su vez, lo hará también un ffect del intersticio de laminación y el rodillo de flexiones reales. Complejos sistemas de control se han desarrollado para el seguimiento y control de dichas operaciones a altas velocidades de laminación.

13.26 En la figura 13.9a, si retira la capa superior a compresión mediante, digamos, rectificado, ¿la cinta permanecerá plana? Si no es así, ¿de qué manera se curvaría y por qué? R.- Podemos modelar las tensiones residuales en la tira en la Fig. 13.9a en la p. 325 por tres resortes horizontales y paralelas: resorte de presión (parte superior), el resorte de tensión (medio), y del resorte de compresión (parte inferior). Tenga en cuenta que la capa superior está en compresión, y cuando quitamos el resorte superior, se altera el equilibrio de momento interno y las fuerzas horizontales internas. La tira de este modo distorsionar, de una manera que va a contener el agua, es decir, como ahuecando la mano. Las tensiones residuales que permanecen en la tira se reorganizarse para asegurar el equilibrio del momento interna y las fuerzas horizontales internas.

13.27 Nombre varios productos que se puedan fabricar por medio de cada una de las operaciones mostradas en la figura 13.1. R.- Por el estudiante. Ejemplos de partes de banda laminada en frío son cuerpos de automóviles y papel de aluminio para el envasado de alimentos. Ejemplos de

placa son marcos para tractores y máquinas y cascos de buque de guerra. Perfiles laminados incluyen vigas arquitectónicas y rieles de ferrocarril.

13.28 Liste las posibles consecuencias de laminar (a) a una velocidad demasiado alta, y (b) a una velocidad demasiado baja. R.- Hay ventajas y desventajas de cada uno. Rodando a alta velocidad es ventajoso en que la tasa de producción se incrementa, pero tiene desventajas, así, como: •El espesor de lubricante  de película arrastrada será más grande, lo que puede reducir la fricción y conducir a una condición molino mancha donde los rollos se deslizan contra la pieza de trabajo. Esto puede conducir a un acabado superficial dañado en la pieza de trabajo. •Cuanto más gruesa lubricante película asociada a velocidades más altas puede resultar en la cáscara de aceite significativa, o corrugación de la superficie. •Debido a la velocidad más alta, se puede producir vibración, comprometer la calidad de superficie o de la viabilidad. •Hay un límite a la velocidad asociado con el motor y la fuente de energía que impulsan los rodillos.

Rodando a baja velocidad es ventajoso porque la rugosidad de la superficie en la pieza de trabajo puede coincidir con la de los rodillos (que pueden ser pulidos). Sin embargo, rodando a una velocidad demasiado baja tiene consecuencias tales como: •La tasa de producción será bajo, y por lo tanto el coste por unidad de peso será mayor. •Debido a que un espesor lm lubricante fi no puede ser desarrollado y mantenido, existe el peligro de transferir material de la pieza de trabajo para el rollo (recogida), comprometiendo así la superficie fi acabado. •La pieza de trabajo puede enfriarse excesivamente antes de contactar con los rodillos. Esto es debido a un largo palanquilla que se enrolla lentamente pierde parte de su calor al medio ambiente y también a través de conducción a través del transportador de rodillos.

13.29 Describa sus observaciones en relación con la figura 13.12. R.PROBLEMAS CUANTITATIVOS 13.30 Utilizando relaciones geométricas simples y el principio de plano inclinado para la fricción, demuestre la ecuación 13.1.

R.13.31 Estime la fuerza de laminado (F) y el torque para una cinta de acero al carbón AISI 1020 que tiene 200 mm de ancho y 10 mm de espesor y que se lamina a un espesor de 7 mm. El radio del rodillo es de 200 mm y gira a 200 rpm. R.- La fuerza de laminación está dada por  =  , dónde L es la longitud de contacto roll-tira,

 es la anchura de la banda, y   es la tensión media durante

la operación. Como se discutió en el ejemplo 13.1 en pag. 320,

 es dado por

 = √   ℎ =  ( 0,2 ) (0,01  − 0 ,007 ) = 0,0245  La deformación real para esta operación es

 =  (10/7) = 0, 36 Y el estrés del flujo promedio,  , es dado por



  = +1

Para AISI acero al carbono 1020 (de la Tabla 2.3 en la p. 62),

 =

 530    = 0,26; por lo tanto  = 323  Y por lo tanto la fuerza de laminación,

 , es

 =  = ( 0,0245) (0,2) (323) = 1,58  Y el par requerido,

, es

 =  / 2 = (1,58) (0,0245) / 2 = 0,019  −  13.32 En el ejemplo 13.1, calcule la fuerza y potencia de laminado para el caso en el que el material de la pieza de trabajo sea aluminio 1100-O y el radio del rodillo R de 10 pulgadas. R.-

13.33 Calcule las reducciones individuales en cada uno de los castillos en la operación de laminado compuesto mostrada en la figura 13.11. R.-

ℎ − ℎ =   

•Soporte 5: 2,25 - 1,45 = 0,80 mm, o 36%. •Soporte 4: 1,45 - 0,90 = 0,55 mm, o 38%. •Soporte 3: 0,90 - 0,56 = 0,34 mm, o 38%. •Soporte 2: 0,56 - 0,34 = 0,22 mm, o 39%. •Soporte 1: 0,34 - 0,26 = 0,08 mm, o 24%.

13.34 Suponga que es un instructor que cubre los temas descritos en este capítulo y está haciendo un examen sobre los aspectos cuantitativos, para poner a prueba los conocimientos de los estudiantes. Prepare dos problemas cuantitativos y dé las respuestas R.- Esta es una pregunta abierta desafiante y requiere una considerable atención y comprensión por parte de los estudiantes, y se ha encontrado a ser un problema de tarea muy valiosa.

SÍNTESIS, DISEÑO Y PROYECTO 13.35 En la figura 13.3a se muestra un simple esquema para un castillo de cuatro rodillos. Investigue en la literatura técnica y presente un esquema más detallado de dicha estación, que muestre los componentes principales. R.- Por el estudiante. Los resultados pueden variar ampliamente dependiendo de la edad de la máquina, el material, y el tamaño de las placas de laminado. Por ejemplo, un tren de laminación de aluminio totalmente automatizado tendrá un complejo sistema de sensores y controles, mientras que un fabricante de especialidad de joyería puede tener un (manivela) accionado manualmente molino de cuatro niveles de laminación para la producción de lámina de oro.

13.36 Consiga un pedazo de goma suave y redonda de hule para borrar, como la de los lápices, y reproduzca el proceso mostrado en la figura 13.18b. Observe cómo empieza a erosionarse la parte central de la goma, produciendo un orificio. R.- Por el estudiante. Este es un proyecto interesante, pero es un poco difícil de realizar y pueden necesitar varios intentos. Además, el agujero tiene que tener el material erosionado desde el centro eliminado periódicamente, tal como mediante soplado a paso ligero, para hacer una fi agujero bien-de Ned.

13.37 Si repite el experimento del problema 13.36 con una goma más dura, como la utilizada para tinta, observará que toda la goma empieza a agrietarse y desmoronarse. Explique las razones.

R.- Por el estudiante. La principal razón de este comportamiento es que con un borrador ordinario (más duro), el deterioro del material comienza en el centro de la goma de borrar y crece hacia afuera a una velocidad lenta. Con una goma de borrar duro (típicamente contiene pequeñas partículas abrasivas, tales como arena fina), el crecimiento de la grieta es muy rápido, y la fractura se produce antes que se forme cualquier cavidad notable.

13.38 Diseñe una serie de rodillos para producir secciones transversales distintas de las mostradas en la figura 13.12. R.- Hay varios diseños posibles, tales como las siguientes para la producción de rieles de ferrocarril: