INFORME #4 - Carlos Porras

 

Porras Fonseca Carlos Antonio Grupo 5 Informe # 4 14/07/2016

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL Facultad de Ingeniería Mecánica Tecnología de Conformado Mecánico Tema: Procesos de conformado mecánico por deformación plástica por compresión indirecta. Objetivos: Extrusión Directa Extrusión Inversa Trefilado Descripción de la Práctica: El enfoque del presente informe se encuentra estructurado de tal manera, que se puede palpar como las solicitaciones mecánicas juegan un papel crucial en la industria, específicamente en la producción de piezas metálicas, como es el caso de los procesos de conformado mecánico por deformación plástica por compresión indirecta. La presente clasificación guarda ciertas semejanzas con los procesos de conformado mecánico por deformación plástica por compresión directa, en los cuales la inviabilidad del volumen es el factor común que caracteriza a ambos procesos, pero existen ciertas variables o condiciones que diferencian a dichos procesos. Para que un proceso de conformado mecánico por deformación plástica por compresión indirecta, sea considerado como tal. Debe cumplir las siguientes condiciones:   La fuerza impuesta (Fi), no debe deformar a la materia, si no tan solo posicionarlo.   Las fuerzas de compresión deforman al material y son aplicadas directamente desde

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la herramienta al material.

  Las fuerzas impuestas son párlelas al flujo del material.

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Y presentan la siguiente subdivisión: La extrusión es un proceso de conformado mecánico por compresión indirecta en el cual el material a trabajar que es dúctil, es forzado a fluir a través de la abertura de un dado dando una nueva forma a su sección trasversal gracias a la aplicación de una fuerza en forma directa. Este proceso se puede realizar de forma directa e inversa. La extrusión directa(fig1.a), es un proceso en el cual existe un embolo que empuja al material, generándose el movimiento del material a través del contenedor siendo la velocidad relativa respecto al contenedor mayor que cero.

Figura 1. Proceso de extrusión

[http://html.rincondelvago.com/extrusion.html; 12/07/2016] En la extrusión inversa (fig1.b), de igual manera existe un embolo hueco permitiendo que el material fluya a través del él. Existe movimiento de la herramienta contra el material a al largo del contenedor siendo la velocidad relativa respecto al contenedor igual a cero. 2

 

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El proceso más fácil de realizar es extrusión inversa porque, aunque la fuerza para deformar el material en ambos casos sea la misma, en el proceso de extrusión directa al existir movimiento del material respecto al contendor se genera un rozamiento adicional al cual habrá que vencer, dividiéndose la fuerza; mientras que en la extrusión inversa el material se mantiene fijo respecto al contenedor, gastándose así menor fuerza. fuer za. Sin embargo, la extrusión directa es la más utilizada debido a que este tipo de procedimiento me permite producir piezas de grandes longitudes. Otro proceso de conformado mecánico por extrusión indirecta es el Trefilado(fig.2) Trefilado (fig.2) en el cual se hace pasar un alambre grueso o alambrón por una hilera o trefila de hierro que posee en su interior un agujero cónico el mismo que ira disminuyendo progresivamente de diámetro hasta obtener la medida deseada, un ejemplo de este proceso es la producción de cables el mismo que se lo realiza en frio. La trefila costa de los siguientes pastes: cono de entrada, cono de deformación, cono de deformación de diámetro y cono de salida.

Figura 2. Proceso de trefilado.

[http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-324.pdf; 112/07/2016]

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Datos obtenidos: Medidas en el proceso de extrusión directa. Tabla 1: dimensiones del diámetro durante el proceso de extrusión. Pieza

Diámetro [mm]

Dado

21.45

Tocho Pb.

Inicial

30

Final inferior

30.55

Final superior

21.85

Tabla 2 : medidas de las longitudes del tocho partido a través del método de grilla. Grilla Longitud inicial [mm]

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Longitud final [mm]

Longitud interna

9.15

Longitud externa

5.7

Medidas en el proceso de extrusión inversa 4

 

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Tabla 4: área de la matriz y el tocho durante el proceso de extrusión inversa Pieza

Área[mm2]

Dado en forma de corazón

285.95

Tocho Pb.

706.87

Corazón

292.6

Medidas en el proceso de trefilado. Tabla 5 diámetros de las hileras utilizadas Hilera

Diámetro[mm]

Primera

8.55

Segunda

7.5

Tabla 6 : diámetros del alambrón durante el proceso de trefilado. Diámetro[mm]

Inicial

Primera pasada

Segunda pasada

Alambrón

9.5

8.65

7.65

Datos calculados 5

 

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Deformaciones reales en cada proceso Extrusión directa.

ε = 2 l n( n( Di  Di − 1Di )  Ecuación (1) ε = 2 ln(3 (30 0 − 21 21.8 .85 5 )  ε = 0.634 

Extrusión directa. ε = ln ln((li / li − 1) Ecuación (2) Ao ∗ Lo = Ai ∗ Li  ε = ln( ln(Ao/ Ao/ Ai)  ε = ln(70 ln(706.86 6.86 /64.25) /64.25)  ε = 2. 2.39 39 

Trefilado ε = 2 ln( Di − 1/ 1/Di Di ) Ecuación (3) ε1 = 2 lln n (9, (9,5/ 5/8, 8,65 65))  ε1 = 0,187  ε2 = 2 ln (8 (8,6 ,65/ 5/7, 7,65 65))  6

 

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ε2 = 0.246  εt = 2 lln n (9, (9,5/ 5/7, 7,65 65))  εt = 0.433 

Porcentaje de recuperación elástica en cada proceso Extrusión directa .. = ∆etro Ecuación (4)  .. = 21.85 − 21.45   .  . =0.4

%..=

0.4 21.45

∗ 100 

%. . = 1.86 .86% 

Extrusión inversa R. E. = ∆ár ∆área ea Ecu Ecuaci ación ón Ecuación (5) R. E. = 29 292, 2,58 58 – 28 285, 5,9 95  . .= 6,63  % R. E. = (6 (6,6 ,63/ 3/29 292. 2.58 58)) ∗ 10 100 0 % R. R. E. = 2,27%  7

 

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Trefilado .. = ∆etro Ecuación (6) 

R.E. 1 = 8,6 ,65 5 – 8, 8,5 55  R. E. E . 1 = 0.1  % R.E. 1 = (0,1/8,55) ∗ 100

% R. E. 1 = 1,17% 

R. E. 2 = 7,65 – 7,5  R. E. 1 = 0.15  % R.E. 1 = (0,15/7,5) ∗ 100 % R. E. E . 1 = 2% 

Relación de velocidades Extrusión directa V=

   xm

 Ecuación (7)

8

 

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V=

915   5.7

 = 1.605 

Análisis de resultados En los procesos de producción de piezas por conformado mecánico por deformación platica en base a la compresión indirecta se puede evidenciar que: el proceso de extrusión inversa  presenta mayor ma yor def deformación ormación a comparación del rresto esto de procesos de compresión indirecta, indir ecta, lo cual justifica porque en este método la concentración de carga es mayor.

Debido a que la velocidad de deformación no es constante en el proceso de extrusión directa se refleja, que este método posee el menor porcentaje de recuperación elástica. Lo que con lleva a pensar que es causa de la fuerza de rozamiento presente en durante su ejecución. Conclusiones La extrusión directa, inversa y trefilado son procesos de conformado mecánico por deformación plástica por compresión indirecta en las que las fuerzas impuestas son generadas de manera indirecta no deforman al material, tan solo lo posicionan. En los procesos de extrusión directa e inversa, aunque la fuerza para deformar def ormar el material sea la misma, en el proceso de extrusión directa al existir movimiento del material respecto al contendor se genera un rozamiento adicional al cual habrá que vencer; mientras que en la extrusión inversa el material se mantiene fijo respecto al contenedor, gastándose así menor fuerza. Sin embargo, la extrusión directa es la más utilizada debido a que este tipo de

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 procedimiento me permite permite producir piezas de grandes longitudes, en contraste con el proceso de extrusión inversa que permite producir piezas de menor longitud. La deformación del trefilado es mínima en comparación a la del ensayo de extrusión donde tanto la extrusión directa como inversa, sus fuerzas impuestas que generan a las fuerzas de compresión quienes a su vez son las encargadas de generar la verdadera deformación del material. Recomendaciones: Cuando se lleve a cabo los ensayos de extrusión, se debe procurar que las mordazas sujeten de manera adecuada a la materia para evitar posibles errores en los cálculos por la toma de datos falaces. Siempre de debe considerar si se trabaja en frio o en caliente, para tomar después la decisión de realizar no un revenido de recristalización dependiendo del caso. Al momento de tomar las mediciones con el calibrador tanto de diámetros como de cualquier otra longitud, se debe hacer de forma perpendicular, para evitar cometer errores de para relaje.

Bibliografía: SMITH, W. (1996). Fundamentos de la ciencia e ingeniería de los materiales. México. AVNER. (1988). Introducción a la metalurgia física. México.

 IZA, B. (2007). Dimensionamiento Dimensionamiento y construcción de una roladora manual para laboratorio.  Formato ´DF. Disponible en: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/1504/1/CD-

0830.pdf

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