CONFORMADO CONFORMADO PLÁSTICO de PLÁSTICO de

METALESMETALESProcesos NO Procesos NO

convencionalesconvencionales

MATERIA: TECNOLOGÍA MECÁNICA II (67.27)MATERIA: TECNOLOGÍA MECÁNICA II (67.27)

LOS métodos de conformado con deformación plástica LOS métodos de conformado con deformación plástica no convencionales son aquellos que se utilizan no convencionales son aquellos que se utilizan generalmente cuando otros procesos no son generalmente cuando otros procesos no son convenientes ya sea por:convenientes ya sea por:

•El herramental usado seria de un costo El herramental usado seria de un costo demasiado elevadodemasiado elevado

•La cantidad de producción no justifica un La cantidad de producción no justifica un método mas convencional método mas convencional

•Las piezas a producir tienen características Las piezas a producir tienen características especiales y cumplen funciones especificasespeciales y cumplen funciones especificas

Procesos Procesos De deformación de la chapaDe deformación de la chapa

Bordonado o rebordeadoBordonado o rebordeado Grafado o engrafadoGrafado o engrafado RepujadoRepujado ClinchadoClinchado EstiradoEstirado PandeadoPandeado Rubber FormingRubber Forming

A alta velocidadA alta velocidad Explosión Explosión De descarga eléctrica De descarga eléctrica ElectromagneticoElectromagnetico HydroconformadoHydroconformado SuperplasticosSuperplasticos

Bordonado o RebordeadoBordonado o Rebordeado►Este procedimiento se aplica: Este procedimiento se aplica:

Producir refuerzos para mayor rigidez de Producir refuerzos para mayor rigidez de los elementoslos elementos

Eliminar bordes por seguridad, estética Eliminar bordes por seguridad, estética y/o resistenciay/o resistencia

CALCULOCALCULOMATRIZMATRIZ CALCULOCALCULO

Pb FuerzaPb Fuerzas tension de fluencias tension de fluenciaB ancho de la cintaB ancho de la cintaS espesor de chapaS espesor de chapaRm radio curvatura de la fibra Rm radio curvatura de la fibra

mediamedia coeficiente de rozamiento coeficiente de rozamiento

GRAFADO o ENGRAFADOGRAFADO o ENGRAFADO

Es un método que se aplica para unir Es un método que se aplica para unir DOS chapas mediante el plegado de DOS chapas mediante el plegado de las mismas.las mismas.

Se utiliza principalmente :Se utiliza principalmente :

Cerrado de latas uniendo la tapa con el Cerrado de latas uniendo la tapa con el cuerpo de la latacuerpo de la lata

Elementos de cingueria Elementos de cingueria

ENGRAFADOENGRAFADO

VIDEOVIDEO

► Métodos caracterizado por:Métodos caracterizado por:

1.1. SimplesSimples2.2. Económicos Económicos 3.3. Logra gran rigidez o hermeticidad Logra gran rigidez o hermeticidad

según el casosegún el caso4.4. Versátil entre modelosVersátil entre modelos5.5. En ciertos casos puede ser portatilEn ciertos casos puede ser portatil

REPUJADOREPUJADO►El repujado es un proceso de formado

de metal en el cual se da forma a una parte de simetría axial sobre un mandril u horma mediante una herramienta redondeada o rodillo.

Tipos de repujadoTipos de repujado►REPUJADOREPUJADO

MANUALMANUAL AUTOMATICOAUTOMATICO DE TRABAJO AL CORTEDE TRABAJO AL CORTE REPUJADO DE TUBOSREPUJADO DE TUBOS

MANUALMANUAL

El operario realiza el El operario realiza el esfuerzo.esfuerzo.

AUTOMATICOAUTOMATICO

Mediante torno o CNC.Mediante torno o CNC.

DE TRABAJO AL CORTEDE TRABAJO AL CORTE

se forma la parte sobre el mandril por medio de un proceso de deformación cortante en el cual el diámetro exterior permanece constante y el espesor de la pared se reduce

tf = t × sen Dondetf = espesor final de la pared (mm);t = espesor inicial de la forma, (mm); = ángulo del mandril

reducción del repujado r

REPUJADO DE TUBOSREPUJADO DE TUBOS

El repujado de tubos se usa para reducir el espesor de las paredes y aumentar la longitud de un tubo mediante la aplicación de la fuerza por parte de un rodillo al material de trabajo

VIDEOVIDEO

CLINCHADOCLINCHADO► Unión de laminas de chapa mediante Unión de laminas de chapa mediante

deformación plástica sin preparación previa.deformación plástica sin preparación previa.

►Reemplaza a la soldadura de puntos Reemplaza a la soldadura de puntos ya al remachado ya al remachado

►No requiere grandes equipos o No requiere grandes equipos o mecanizado previo mecanizado previo

►No tiene gran consumo de potencia No tiene gran consumo de potencia ►Varias opciones para distintos tipos de Varias opciones para distintos tipos de

juntasjuntas

VIDEOVIDEO

ESTIRADOESTIRADO(STRETCH FORMING)(STRETCH FORMING)

► La hoja de metal es fijada en La hoja de metal es fijada en sus extremos y estirada sobre sus extremos y estirada sobre una matriz o un bloque de una matriz o un bloque de forma.forma.

► Ej.: paneles de ala de Ej.: paneles de ala de aeronaves, de puertas de aeronaves, de puertas de automóviles, y marcos de automóviles, y marcos de ventanas.ventanas.

► Es para baja producción, es Es para baja producción, es versátil y económico. versátil y económico.

► Reducción de ancho.Reducción de ancho.► No puede producir dobleces No puede producir dobleces

agudos o convexos.agudos o convexos.

ESTIRADOESTIRADO

ESTIRADOESTIRADODatos necesarios: Datos necesarios: ► Tensión máxima:Tensión máxima: ► Deformación de estricción:Deformación de estricción: e eCon estos datos y la longitud inicial Con estos datos y la longitud inicial

(L(Lii) y final (L) y final (Lff):):► Deformación Deformación = ln(Lf/ Li)= ln(Lf/ Li)► Trabajo por unidad de volumenTrabajo por unidad de volumen: :

[kg. m/ m[kg. m/ m33] ] ► Volumen de la pieza: Volumen de la pieza:

V = LV = Lii. área [m. área [m33]]  ► Trabajo: u. V [kg. m]Trabajo: u. V [kg. m]

Cálculo del ángulo máximo antes Cálculo del ángulo máximo antes de la estricción:de la estricción:

► Longitud máxima LLongitud máxima Lmaxmax = L = Lii. e. enn [m][m]

► Por trigonometría se obtienen Por trigonometría se obtienen las longitudes de los tramos a y las longitudes de los tramos a y bb

► El ángulo máximoEl ángulo máximoserá: arc será: arc cos (acos (aii/ a) = / a) =

0

du

PANDEADOPANDEADO(BULGING)(BULGING)

► Conformado por martillo y Conformado por martillo y goma o por presión de un goma o por presión de un fluido.fluido.

► Matrices relativamente baratas y Matrices relativamente baratas y pueden ser usadas para altas pueden ser usadas para altas producciones. producciones.

► Se puede realizar abombado de Se puede realizar abombado de tubos. Por este proceso se tubos. Por este proceso se conforman fuelles por colapso conforman fuelles por colapso del material.del material.

► Productos típicos de este Productos típicos de este proceso son jarras de café o proceso son jarras de café o agua, barriles, y tambor de agua, barriles, y tambor de bateríasbaterías

RUBBER FORMINGRUBBER FORMING► Una de las matrices puede ser Una de las matrices puede ser

de un material flexiblede un material flexible. . ► Poliuretano: resistencia a la Poliuretano: resistencia a la

abrasión, al corte por rebabas o abrasión, al corte por rebabas o bordes afilados, y tiene larga bordes afilados, y tiene larga vida a la fatiga.vida a la fatiga.

► Las presiones usualmente Las presiones usualmente utilizadas son del orden de 10 utilizadas son del orden de 10 MPa. MPa.

Conformado a alta velocidadConformado a alta velocidad► Formado por explosiónFormado por explosión

Utiliza la presión generada durante Utiliza la presión generada durante una detonación para lograr la una detonación para lograr la deformación de placas deformación de placas

a

RWKP

3P es la presión generadaK depende del explosivo (21600 para TNT)R distancia entre placa y explosivoW peso del explosivoa constante que generalmente se toma 1,15

► La fuerza de la La fuerza de la explosión es explosión es transmitida por el transmitida por el fluido este puede fluido este puede ser simplemente el ser simplemente el aire que queda en aire que queda en la cavidad del la cavidad del molde o agua.molde o agua.

Se utiliza principalmente para:Se utiliza principalmente para:1.1. el abombado de tubosel abombado de tubos2.2. Fabricación de fondos esféricosFabricación de fondos esféricos

Placas de hasta 1 pulgada de espesorPlacas de hasta 1 pulgada de espesor

►De descarga eléctricaDe descarga eléctrica Utiliza la presión generada por un Utiliza la presión generada por un

fluido al evaporarse por una descarga fluido al evaporarse por una descarga electrica.electrica.

►ElectromagnéticoElectromagnético

Produce la deformación del metal por Produce la deformación del metal por aplicación de un fuerte campo aplicación de un fuerte campo magnéticomagnético

SUPERPLÁSTICOSSUPERPLÁSTICOS►Aleaciones de grano muy fino.Aleaciones de grano muy fino.►Elongaciones arriba de 2000%.Elongaciones arriba de 2000%.►Se conforman por procesos Se conforman por procesos

convencionales.convencionales.►También por termoformado, por vacio También por termoformado, por vacio

y por soplado.y por soplado.►Aleaciones de Zn – Al, Ti – Al – V, Aleaciones de Zn – Al, Ti – Al – V,

aleaciones de Ni y aceros de alto C.aleaciones de Ni y aceros de alto C.

SUPERPLÁSTICOSSUPERPLÁSTICOS► Ventajas:Ventajas:

Bajo costo de Bajo costo de herramental.herramental.

Piezas complejas, Piezas complejas, con estrictas con estrictas tolerancias y sin tolerancias y sin operaciones 2°.operaciones 2°.

Ahorro de material y Ahorro de material y peso.peso.

Bajas o nulas Bajas o nulas tensiones residuales.tensiones residuales.

► Desventajas:Desventajas: El material no debe El material no debe

ser superplástico a la ser superplástico a la temperatura de temperatura de servicio.servicio.

Extrema sensibilidad Extrema sensibilidad a tasa de a tasa de deformación. deformación. Deformaciones Deformaciones lentas (desde lentas (desde segundos a horas).segundos a horas).

SUPERPLÁSTICOSSUPERPLÁSTICOS► Manufactura de Manufactura de

unión por difusión.unión por difusión. Chapas moldeadas por Chapas moldeadas por

aire comprimido.aire comprimido. Estructuras con alta Estructuras con alta

resistencia.resistencia. Aplicaciones Aplicaciones

aeroespaciales.aeroespaciales. Baja tensión residual.Baja tensión residual. Las chapas no fijas se Las chapas no fijas se

expanden por aire expanden por aire comprimido.comprimido.

Tests de conformabilidadTests de conformabilidad► Cupping test:Cupping test:

Es biaxial.Es biaxial. Carga: 1000 kg.Carga: 1000 kg. Bola: 20 mm de Bola: 20 mm de

diámetro.diámetro. Se deforma hasta rotura.Se deforma hasta rotura. Se obtiene el número de Se obtiene el número de

Erichsen.Erichsen. De fácil aplicación.De fácil aplicación. Solo representa Solo representa

conformados axil conformados axil simétricos.simétricos.

Tests de conformabilidadTests de conformabilidad► Bulge test:Bulge test:

Es biaxial.Es biaxial. Se estampa por presión Se estampa por presión

hidráulica.hidráulica. No involucra fricción.No involucra fricción. Se obtiene curva de Se obtiene curva de

tensión deformación tensión deformación para operaciones sin para operaciones sin fricción.fricción.

Diagramas de límite de Diagramas de límite de conformadoconformado

► La chapa es marcada La chapa es marcada con una grilla de con una grilla de círculos. círculos.

► Se observan y miden los Se observan y miden los círculos y se determina círculos y se determina la dirección de la dirección de deformación.deformación.

► Se ensayan varios Se ensayan varios anchos de chapa.anchos de chapa.

► Se obtienen los límites Se obtienen los límites de deformación para de deformación para distintos materiales.distintos materiales.

► La mayor deformación es La mayor deformación es siempre positiva.siempre positiva.

► La menor deformación La menor deformación es, a la izquierda, es, a la izquierda, negativa y, a la derecha negativa y, a la derecha positiva.positiva.

► Con buena lubricación Con buena lubricación las deformaciones son las deformaciones son mas uniformes.mas uniformes.

► La curva sube para La curva sube para materiales mas dúctiles materiales mas dúctiles y para mayor espesor.y para mayor espesor.

Diagramas de límite de Diagramas de límite de conformadoconformado

BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA► ““Manufacturing processes for engineering Manufacturing processes for engineering

materials”. Serope Kalpakjian. 2nd Ed.materials”. Serope Kalpakjian. 2nd Ed.