DEFORMACIÓN PLÁSTICA LAMINADO

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En este informe se hace un análisis del ensayo de laminado, y los efectos que este produce al material laminado .Informe de deformación plástica

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniera Mecnica FIMExperiencia: LAMINADO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA LABORATORIO DE PROCESOS DE MANUFACTURA

LABORATORIO DE PROCESOS DE MANUFACTURACODIGO DEL CURSO:MC - 216SECCION : APERIODO ACADEMICO: 2015 IEXPERIMENTO: LAMINADO

GRUPO :5UNIDAD EJECUTORA: COCA-CACERES-FRANS 20101160H

EXPERIMENTO DIRIGIDO POR: ING.LEONOR ZEGARRAENTREGA DEL INFORME: 22-06-15

2015-I

INDICE

I. INTRODUCCION..3

II. OBJETIVOS....4

III. FUNDAMENTO TEORICO.....4

IV. INSTRUMENTOS Y ATERIALES.....13

V. PROCEDIMIENTO..16

VI. CUESTIONARIO17

I. INTRODUCCION

Ellaminadoes un proceso de deformacin plstica en que el material circula de modo continuo y en una direccin preferente, por cilindros que originan fuerzas de compresin. La laminacin se aplica tanto en fro como en caliente.La laminacin en caliente suele ser la primera etapa del proceso de transformacin de materiales fundidos en productos acabados, pudiendo producirse grandes reducciones de seccin. Es importante que toda la masa del metal se caliente uniformemente hasta la temperatura conveniente antes de sufrir la deformacin, ya que se pueden producir problemas de agrietamiento y rotura. Los productos acabados ms habituales por laminacin en caliente son: chapas, barras, flejes y redondos que sern utilizados posteriormente en operaciones de conformado en fro o de mecanizado.La laminacin en fro se puede obtener piezas totalmente acabadas con excelente acabado y caractersticas mecnicas. En este caso, no pueden producirse grandes reducciones en la seccin.

II. OBJETIVOS

Determinar las diferentes deformaciones del material as como la variacin de dureza, determinar las cargas de laminacin y la potencia requerida. El objetivo de este laboratorios es que el alumno conozca los aspectos generales sobre este proceso de deformacin, las caractersticas de los productos fabricados por este proceso, determinar las fuerzas y presiones necesarias para producir la deformacin deseada e identificar los posibles defectos en las piezas procesadas y prevenirlosIII. FUNDAMENTO TEORICO

El laminado es un proceso de deformacin volumtrica en el que se reduce el espesor inicial del material trabajado, mediante las fuerzas de compresin que ejercen dos rodillos sobre la pieza/material de trabajo. Los rodillos giran en sentidos opuestos para que fluya el material entre ellos, ejerciendo fuerzas de compresin y de cizallamiento, originadas por el rozamiento que se produce entre los rodillos y el metal. Los procesos de laminado requieren gran inversin de capital; debido a ello los molinos de laminado se usan para la produccin de grandes cantidades de productos estndar (laminas, placas, etc.).Los procesos de laminado se realizan, en su gran mayora, en caliente por la gran deformacin ejercida sobre el material trabajado. Adems, los materiales laminados en caliente tienen propiedades isotrpicas y carecen de tensiones residuales. Los principales inconvenientes que presenta el laminado en caliente son que el producto no puede mantenerse dentro de tolerancias adecuadas, y que la superficie de la pieza queda cubierta por una capa de xido caracterstica.

PROCESOS DE LAMINADO1. De planchas2. De perfiles estructurales3. De tubos sin costura4. De anillos5. De roscas6. De bolas

LAMINADOR DE PLANCHA LAMINADO EN CALIENTE DE PLANCHAS GRUESAS

LAMINADO EN CALIENTE EMBOBINADO

LAMINADO DE PERFILES Generalmente se parte de barras de forma cuadrada o redonda. Requiere una transformacin gradual a travs de varios rodillos para alcanzar la seccin final, perfiles con seccin transversal en T, L, U, I, Barras cuadradas, redondas (lisas o estriadas).LAMINADO DE PERFILES ESTRUCTURALES

LAMINADO DE BARRAS

LAMINADO DE ANILLOS Laminacin de anillos que se usa para reducir el espesor e incrementar su dimetro.En (1) es el inicio, en (2) es el proceso terminado.

LAMINADO DE BARRAS Y PERFILES

Anlisis del laminado planoEl laminado plano comprende el laminado de piezas con seccin transversal rectangular con un ancho mayor que el espesor. En el laminado plano se reduce el espesor de la pieza una cantidad, que llamamos draft diferencia:

Dnde: d = diferencia (mm); t0 = espesor inicial (mm); tf = espesor final (mm).En ocasiones, la diferencia se expresa en relacin al espesor inicial como la reduccin:

r: reduccionEn el caso de que se produzcan varias operaciones de laminado, la reduccin es la suma de los adelgazamientos dividida entre el espesor inicial.En la operacin de laminado, al reducirse el espesor, aumenta el ancho y la longitud del material de trabajo. Como tal, existe una relacin respecto a las dimensiones iniciales debido a la conservacin del material, de modo que el volumen inicial es igual al volumen final:

Dnde: w0 , L0 corresponden al ancho y largo iniciales de trabajo (mm); wf , Lf son ancho y largo finales de trabajo (mm).En el laminado plano tambin permanece constante la velocidad volumtrica del material, por tanto, la velocidad de entrada (inicial) y salida (final) del material se relacionan de la siguiente manera:

Dnde: v0 y vf son las velocidades de entrada y salida del material de trabajo, respectivamente.La superficie de los rodillos, que est en contacto con el material a lo largo de un arco definido por el ngulo: , tiene una velocidad superficial: Vr sta velocidad es menor que: Vf y mayor que: VoA lo largo de la superficie de contacto con los rodillos la velocidad del material va cambiando gradualmente y hay un punto a lo largo del arco en el que la velocidad del material es la misma que la de los rodillos. Este punto recibe el nombre de punto neutro. A ambos lados de dicho punto se producen deslizamientos y friccin entre el material y los rodillos. La cantidad de deslizamiento que se produce entre el material y los rodillos se mide como deslizamiento hacia delante:

Dnde: s = deslizamiento hacia adelante, vf = velocidad final del trabajo (salida) (m/s)vr = velocidad del rodillo (m/s).

Expresamos en forma de ecuacin la deformacin real () a partir del espesor inicial y final del material de trabajo. Utilizamos la deformacin real para obtener el esfuerzo de fluencia promedio, que se utiliza para obtener las estimaciones de fuerza y potencia de la operacin de laminado:

Esquema que muestra los rodillos de laminacin.Vr: velocidad del rodilloVo: velocidad inicialVf: velocidad finalR: radio del rodillo: ngulo de contacto

Longitud de contactoLc = R*Esfuerzo de fluencia promedio

Dnde:

: Deformacin real K: coeficiente de resistencia del materialn: Exponente de endurecimiento

Deformacin real

Existe un lmite mximo para el d (La reduccin de espesor mxima) que puede alcanzarse en la operacin de laminado plano:

Dnde:dmax = diferencia mxima (mm); = coeficiente de friccin, que depende de algunos factores como la lubricacin, el material, la temperatura, etc. R = radio del rodillo (mm).

La estimacin de la fuerza necesaria para la operacin de laminado se obtiene de la ecuacin:

w: ancho de la laminadaL: longitud de contacto

Tambin podemos estimar el momento de torsin para cada rodillo:

Para calcular la longitud de contacto, usamos la siguiente ecuacin:

Y finalmente, para obtener la potencia necesaria para realizar la operacin de laminado, usamos la ecuacin:

Dnde:P: Potencia del laminado (watts)N: Velocidad de rotacin (rev/min)F: Fuerza de laminado (Newton)L: Longitud de contacto (m)

IV. EQUIPOS Y MATERIALES

Platinas o perfiles de diferentes materiales

Regla Vernier

Durmetro Equipo de traccin

V. PROCEDIMIENTO

1. Se toma las medidas del material a utilizar

2. Se procede a laminar y cada 20% de reduccin se mide la deformacin y se corta una de probeta de 1 cm. para medir la dureza

Se procede a sujetar la pieza en la maquina laminadora

Una vez colocada se prende la maquina por el operario

Se corta un pedazo (1cm) de la probeta

Se vuelve a tomar datos de las nuevas medidas

Medicin de la dureza

VI. CALCULOS Y RESULTADOS

Aluminio:Lt

Plomo - Estao:Lt

Aluminio ancho (mm)longitud (cm)espesor (mm)Long. Contactoe

inicial508.83

1er laminado5013.127.0710.40546

2do laminado501217.0710.69314

3er laminado50240.550.69314

Plomo-estaoancho (mm)longitud (mm)espesor (mm)Long. Contactoe

inicial11.59.145.25

1er laminado11.5113.459.48680.41985

2do laminado11.5123.253.16220.05971

3er laminado11.519.73.053.16220.06351

4to laminado11.512631.58110.01652

VII. CUESTIONARIO1. Determine la reduccin de espesor mxima (draf).La reduccin de espesor mxima se calcula con la siguiente formula:

Donde:R: radio del rodillo. para trabajos en frio entre 0.1 a 0.2Para nuestro caso usaremos y El radio del rodillo es 99mm.Entonces:

2. Determine la longitud de contacto en el laminado.

La longitud de contacto se puede aproximar mediante:

Para el aluminio:

1er laminado:

2do laminado:

3er laminado:

Para el plomo-estao:

1er laminado:

2do laminado:

3er laminado:

4to laminado:

3. Determine la deformacin real. En los diferentes materiales Deformacin real: Para el aluminio: 1er laminado:

2do laminado:

3er laminado:

Para el plomo-estao: 1er laminado:

2do laminado:

3er laminado:

4to laminado:

4. Determine la fuerza del rodillo. En los diferentes materiales Para hallar la fuerza del rodillo usamos:

Dnde: Esfuerzo de fluencia promedio.

Ancho de laminado. Longitud de contacto. Deformacin real. coef. de resistencia del material. coef. de endurecimiento. Fuerza de laminado.De los datos de ensayo de traccin de los materiales y representando la zona plstica en una escala log-log, el resultado ser una relacin lineal. Debido a esta transformacin la relacin entre el esfuerzo verdadero y la deformacin real en la regin plstica se expresa como Para el aluminio: n=0.1518 k=348.806kgPara el plomo-estao : n=0.345 k=121.264Kg

Aluminio ancho (w)Long. ContactoYf(MPa)Fuerza de rodillo(N)

1er laminado507.0710.40546264.05438493356.42729

2do laminado507.0710.69314286.446483101273.1541

3er laminado5050.69314286.44648371611.62081

plomo-estaoancho (w)Long. ContactoYf(MPa)Fuerza de rodillo(N)

1er laminado11.59.48680.4198566.83086617291.127201

2do laminado11.53.16220.0597134.09932991240.032363

3er laminado11.53.16220.0635134.83294021266.71032

4to laminado11.51.58110.0165221.8888563397.9974131

5. Determine la distribucin de presiones sobre el cilindro

Variacin tpica de la presin a lo largo de la longitud de contacto (entre el rodillo y el material de trabajo) en el laminado plano.La presin pico se localiza en el punto neutro.

Con la ayuda del programa SOLIDWORKS, hemos obtenido una distribucin de las tensiones o esfuerzos presentes cuando se realiza el laminado. La localizacin de estos esfuerzos tambin nos permite tener una idea sobre la localizacin de las presiones en el cilindro. Es por esta razn que podemos asegurar q las presiones se hallan distribuidas a lo largo del rea de contacto entre el material y el rodillo.

Figura III1: Distribucin de esfuerzon durante el laminado.

Para este ensayo se tom como material a laminar aluminio y los cilindros son de acero sujetados por dos barras empotradas. La distribucin de estas presiones aumentara o disminuir en funcin del material que se trabaja, dado que si este presenta una alta dureza y poca traccin las presiones afectaran en una medida considerable a los rodillos necesitando una mayor potencia para su funcionamiento

6. Determine la posicin terica del punto de no deslizamiento en los diferentes materiales

Los rodillos entran en contacto con el material de trabajo a lo largo de un arco de contacto definido por el ngulo . Cada rodillo tiene un radio y su velocidad de rotacin tiene una velocidad superficial . Esta velocidad es mayor que la velocidad de entrada y menor que la velocidad de salida . Como el flujo de metal es continuo, hay un cambio gradual en la velocidad del material de trabajo entre los rodillos. Sin embargo, existe un punto a lo largo del arco donde la velocidad de trabajo iguala a la velocidad del rodillo. Este punto se llama punto de no deslizamiento, tambin conocido como punto neutro.

7. Determine la carga de laminacin terica para cada material

La carga de laminacin terica sera la misma a la de la fuerza aplicada por el rodillo calculado en la pregunta 4.Aluminio Fuerza de rodillo(N)

1er laminado93356.4273

2do laminado101273.154

3er laminado71611.6208

plomo-estaoFuerza de rodillo(N)

1er laminado7291.1272

2do laminado1240.03236

3er laminado1266.71032

4to laminado397.997413

8. Determine la potencia terica para realizar el proceso para cada material

La potencia terica se calcula de la siguiente manera:

Dnde:P: Potencia de laminado.N: Velocidad de rotacin. N=35RPMF: Fuerza de laminado. : Longitud de contacto.

Aluminio Long. Contacto(mm)Fuerza de rodillo(N)Potencia(N-m)

1er laminado7.07193356.42729145168.5725

2do laminado7.071101273.1541157479.0258

3er laminado571611.6208178741.02314

Plomo-estaoLong. ContactoFuerza de rodilloPotencia(N-m)

1er laminado9.48687291.12720115211.14708

2do laminado3.16221240.032363862.322861

3er laminado3.16221266.71032880.8748066

4to laminado1.5811397.9974131138.3843996

9. Determine la potencia utilizada para cada material

En cada material se us la potencia de la mquina que viene a ser 3 HP.

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