procesos de manufactura 2 - chapa metalica

5/24/2018 Procesos de Manufactura 2 - Chapa Metalica

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ESFUERZO NECESARIO PARA EL

DOBLADOCaso I: Una chapa metlica puesta sobre una matriz

de doblar se comporta como en algunos casos,

como un solido apoyado en los extremos ycargado en el centro.

El esfuerzo necesario para su deformacinse determina con las formulas corrientes:


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El momento flector de la fuerza de la exterior seexpresa por:

Y el momento flector debido a la reaccinmolecular interior es expresado por:


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Igualando las dos frmulas tendremos:

Para la seccin rectangular, considerandoel momento resistente mnimo, se tiene:

Simplificando y despejando obtenemos:


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Caso II:

La chapa podra tambin habersedoblado segn la forma indicada en lasiguiente figura.


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Consideremos que la chapa, durante la operacin dedoblado, es empujada continuamente contra la caradel punzn por efecto de un rgano elstico colocado

debajo. El slido sujeto al doblado se puede considerar,en este caso, sometido a flexin como si fuera unamnsula. La fuerza mxima necesaria para completar eltrabajo de doblar no es de un valor nico para toda laoperacin. En efecto, el punzn, despus de haberhecho contacto con la laminilla, hace fuerza sobre ellay obliga a sus bordes a resbalar lentamente sobre losdos planos laterales inclinados a 45. En esta primeraoperacin los brazos a doblar tienen la longitud a yse necesita una presin inicial P1. En un determinadopunto, que corresponde a las esquinas inferiores de losplanos inclinados, el punzn debe actuar con unapresin P2 mayor que la P1 porque el brazo del dobladoasume el valor mnimo s,correspondiente al espesorde la chapa.

Los clculos en algunos casos tienen un valor muyrelativo, consideremos, para simplificar, la fuerzamxima P2, como si la chapa fuera dobladadirectamente con una brazo mnimo de longitud s.


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Llamamos a:

El momento flector mximo de la fuerzaexterior se expresa por.

El momento flector debido a la racinmolecular interior viene expresado por:


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Igualando las dos formulas, se tiene:

Para las secciones rectangulares,considerando el momento resistentemnimo, se tiene:

=

. 2

6

Simplificando y despejando tenemos:


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CURVADO: Mediante el empleo de estampas especiales y

diferentes, se puede curvar lo mismo un hilo deacero que una tira de chapa para obtener,respectivamente, un gancho o un tubo. Lasiguiente figura representa esquemticamente un

hilo de acero curvado. El curvado se ha realizadomediante una estampa con matriz mvil.


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La siguiente figura muestra una tira dechapa antes y despus del curvado.


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En este caso la estampa de curvar debedesempear la funcin de transformar un

elemento de chapa plana en otro de formacilndrica hueca (tubo). Adems puede versecomo la seccin de la pieza de chapa estaconstituida por un segmento rectilneo terminadoen dos trozos curvos, estos dos trozos fueron

hechos experimentalmente para facilitar lacurvatura de la chapa en la estampa, y al mismotiempo, para obtener la unin en V que facilite lasoldadura de los dos extremos de la pieza. Las doscurvas terminales se obtienen simultneamente

por corte, adoptando el mtodo de construir elpunzn convexo segn el perfil a obtener.


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ARROLLAMIENTO Esta operacin especial, muy parecida a la del

curvado, consiste en enrollar, a guisa de ojal,borde o rizo, el extremo de una chapa plana, obien arrollar el borde circular de un cuerpocilndrico hueco.

El dimetro, segn el cual debe ser dimensionadoel ojal, est en relacin a la calidad del material yal espesor de la chapa. Podemos considerarcomo vlida para la chapa corriente de hierro lasiguiente relacin:

Donde: di = dimetro minimo realizable para el ojal, medido

interiormente.

S= espesor de la chapa.


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El primero se ejecuta mediante una chapa especialapta para transformar el movimiento rectilneo vertical

del vstago mvil en movimiento rectilneo horizontalbilateral de dos piezas convergentes. El sistema seemplea para chapas largas y delgadas.

El segundo mtodo como se emplea en la segundafigura se concreta en una sola estampa mas sencillamediante la cual, con uno de sus extremos, se obliga a

la cabeza de la chapa a arrollarse a lo largo de lapared de una cmara cilndrica.


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BORDONADO Esta operacin consiste en enrollar el borde

circular de un recipiente de chapa. Con ladenominacin gentica de bordonado, seentiende tambin la operacin por la cual esposible crear una o varias gargantas circulares, en

forma de nervio, en un recipiente cilndrico dechapa. El objeto de esta operacin es la dereforzar el recipiente sin aumentar el peso.


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La operacin de bordonar puede realizarse enmaquias de movimiento rotativo, o bien mediante

estampas o matrices montadas en prensascorrientes de excntricas. Los rodillos que seaplican son intercambiables y tienen diferentesperfiles.

Para ciertos casos el bordonado consiste en

hacer una serie de gargantas paralelas ynormales al eje del cilindro, de forma parecida auna nervadura.


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El trabajo en la mquina de bordonar se reservacon preferencia a los recipientes de grandes

dimensiones, mientras que en los recipientespequeos se ejecuta el bordonado mediantesimples estampas montadas en las piezascorrientes de excntricas.


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CERCADO La operacin de cercar consiste en aplicar un aro o

cerco de alambre de hierro en el borde unrecipiente, con objeto de reforzarlo. Es un trabajoque se ejecuta para las chapas delgadas o de metaldulce. El cercado de grandes recipientes, si se quiere

realizarlo en la prensa, presenta muchas dificultadesque no pueden ser pasadas inadvertidas al quedirige la construccin de las estampas, adems delelevado coste que representa. Por estos motivos,solo se realiza el cercado en la prensa para producir,

en grandes series, piezas pequeas de metalesduros.


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PERFILADO

La operacin de perfilar se funda en el principiode transformar gradualmente y sucesivamenteuna tira de chapa en un perfil; ste se obtienehaciendo pasar la cinta a travs de una serie depares de rodillos de acero que, con sumovimiento rotativo, transforma la cinta y la hacetomar formas distintas en cada pasada, con el finde obtener el perfil deseado.


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En una primera operacin se corta la tira de metalen su longitud exacta y luego se coloca en la

maquina perfiladora. Una ves introducida la tiraen el primer juego de rodillos, es obligada aavanzar por el fuerte empuje producido por elrozamiento con las superficies de los rodillos; losrodillos se accionan sincrnicamente.


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Si queremos evitar el fenmeno de resbalamientoentre las superficies de contacto, ser precisodedicar mucha atencin al estudio de las

dimensiones de los rodillos. En la mayora de los casos la velocidad

tangencial perifrica varia de los 6 a los 35 m./l ,esta velocidad est en funcin del espesor de lacinta, del material y del perfil que se deseaobtener.

Las ventajas especiales aportadas con estetrefilado son las siguientes: Anulacin de los desperdicios del material. Aumento de la resistencia, debido a la

compresin a que esta sometido el material y a laseccin especial dada.

Rapidez de produccin. Simplicidad constructiva de los rodillos, ya que,

siendo de forma cilndrico, son ejecutados en eltorno.

Empleo de mano de obra corriente.


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ENGRAPADO Es una operacin mediante la cual es posible unir

dos piezas de chapa separadas, o los extremosde una tira de chapa curvada, mediante unadoble accin de bordonado, con el fin deobtener una unin hermtica. Con esta ventaja elengrapado ha encontrado amplia aplicacin en

todos aquellos casos de una junta estanca pararecipientes destinados a contener sustancias enconserva como, por ejemplo, salsa de tomate,carne, sardinas, etc. El engrapado puede serrealizado interior o exteriormente, como se

aprecia en la siguiente figura.


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La operacin de cierre se obtiene mediantemaquinas especiales que llevan rodillos. Las fases

desarrolladas en esta maquina son indicadasesquemticamente en la siguiente figura.


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Estas operaciones sucesivas se obtienen mediantecombinaciones de rodillos especiales de acero

montados en un maquina denominadaengrapadora.

El engrapado puede hacerse a recipientes deforma redonda, cuadrada, rectangular yovalada.

Adems del engrapado circular tambin puedehacerse el engrapado recto o lineal. Para estaslabores se construyen maquinas especiales que seaplican particularmente a la fabricacin degrandes tubos de chapas.


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EMBUTIDO El trmino embutido se usa para indicar la

operacin mediante la cual se somete unachapa bajo la forma de un cuerpo hueco. Laoperacin de embutir consiste por tanto, entrasformar una chapa plana de metal laminadoen un cuerpo hueco, procediendo gradualmente

con una o ms pasadas. En la simple operacinde embutir no se debe modificar el espesor de lachapa; de esto se deduce que la superficie de lapieza producida ha de ser tericamenteequivalente a la de la chapa plana empleada

aunque en la prctica esto no se verifica conexactitud.


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El procedimiento base que proporciona elconcepto del embutido es el de obligar a un

disco metlico a pasar, mediante la presinejercida por un punzn, a travs de un agujerocilndrico de dimetro superior a dos veces elespesor del disco (segn la figura 60). La parte delmaterial obligada a pasar entre el espaciodefinido por el punzn y la matriz sufre unacompresin que impide que impide la formacinde los pliegues, de otro modo serian inevitables.La compresin se produce en todo el borde delrecipiente, mientras en el fondo debe resistir elempuje del punzn.


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No siempre se puede embutir con unprocedimiento sencillo como el que hemos

expuesto. A causa de las grandes dimensiones deciertos objetos y para grandes profundidades deembutido, cuando se trata especialmente delminas delgadas, la operacin debe realizarsecon mucha destreza a fin de mantener tieso elcontorno de la chapa. Para realizar estaoperacin, se coloca el borde de la lminametlica entre dos planos que sujetan la chapamientras en la parte central se desarrolla elembutido; de este modo el material es obligado aestar extendido superficialmente agarrndose al

borde y resbalar luego lentamente


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Con este procedimiento se consigue eliminar laformacin de pliegues. Es evidente que el

material de la chapa, a pesar de todo, tambinsufre un estiramiento; este ser tanto mayorcuanto mayor sea la presin ejercida por losrganos de sujecin de la chapa.


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DESCRIPCION DE UNA

ESTAMPA PARA EMBUTIR Examinemos uno de los ms corrientes construidos

de chapa, para embutir piezas de pequeas ymedianas dimensiones la figura 65 nosproporcionar la primera idea. Suponemos que eldisco a embutir se a introducido bajo la pieza deretencin G y que de ah debe escurrirsesuavemente. El punzn A esta rgidamente fijadoal porta punzn B mediante uno o varios tornillos.Este conjunto A-B se fija en la parte mvil de laprensa; el macho A durante su descenso hacia lachapa penetra en la matriz C y moldea el objeto.

El casquillo D, que al iniciarse el embutido seencontraba en el borde del plano superior, esbajado por la presin del macho Aacompaando a la chapa al mismo tiempo quecomprime al muelle E.


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La misin del casquillo D es impedir elarrollamiento de la chapa. El disco de retencin

G garantiza un buen embutido sin arrugas. Alterminar la operacin, el macho A retrocede yabandona libremente al casquillo D, que bajo laaccin del muelle E (o de un taco de gomaelstica) asciende y expulsa el objeto embutido.Al hacerse la operacin, deber colocarse

convenientemente el disco de chapa. La matriz Cva fijada a la base F que a su vez se fija en lamesa de la prensa. Dos simples lengetas, queencajan en dos entallas lateral del porta punzn B(pero independientemente de ste), sirven paraactuar sobre la franja sobrante del recipiente

embutido y extraer a esta del macho A durante lacarrera de retorno. Cunto hemos expuesto sirvepara formarse el primer concepto esquemticosobre los procedimientos del embutido.


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INFLUENCIA DE LOS

MATERIALES A EMBUTIR SOBREEL RESULTADO DE LAOPERACIN La mayora de los casos el buen resultado delembutido depende de la calidad del material y de

su tratamiento. La chapa de cualquier metal, pararesponder las caractersticas del embutido, debe serdulce y recocida.

Un material poco dctil no se presta para embutir; sise empleara, dara psimos resultados y en la mejor

de las hiptesis, obtendramos piezas agrietadas y sinresistencia. Todo cuanto sucede origina ladeformacin de las fibras del material de la chapa.


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LUBRICACION DURANTE ELEMBUTIDO Para transformar una chapa plana en

cuerpo hueco durante el embutido, se ha

de proceder con una fuerza axial quecastiga, entre ciertos lmites, las fibras delmaterial. El punzn y la matriz, a lascuales se le ha asignado la funcin demoldear, tienen que vencer el efecto

producido por las fuerzas laterales; estasfuerzas originan un importanteflotamiento entre las paredes.


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El material de la chapa, que tiende aescaparse y dominar desordenadamente, esobligado a extenderse uniformemente en el

espacio definido entre el punzn y la matriz.En otros trminos: se modifica la disposicininterna de las fibras de la chapa y se les haceseguir otra nueva.

Para hacer ms fcil esta labor y reducir lasposibilidades de romper las fibras delmaterial, es necesario que durante elembutido se lubriquen abundantemente consustancias fluidas todas las superficies defrotamiento de la estampa con la chapa. Deeste modo se prolonga tambin la duracinde la misma estampa.

Segn los diversos materiales con que setrabaje el lubricante puede ser de variasclases. Es aconsejable referirse a la tabla III ytabla V que se expone a continuacin.


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DESAROROLLO DE UNELEMENTO EMBUTIDO Uno de los problemas mas importantes que se

presentan en el embutido es el relacionado

con la determinacin de las dimensiones dela chapa de la que ha de salir el objetodeseado con el empleo del menor materialposible con este fin se han desarrolladociertos mtodos que a travs de sucesivas

pruebas y ensayos han conducido a ladeterminacin de un dimetro desarrolladodel disco D de la chapa metlica.


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