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7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Sistemas de produccin industrial
Profesores: Carlos Barbado Herrera
Jess F. Snchez Golmayo
Grado en Ingeniera en Electrnicay Automtica Industrial
Universidad de Alcal
Curso Acadmico / 2014-20154 1er Cuatrimestre
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Introduccin. Operaciones y procesos bsicos Fabricacin por conformacin
Fundicin y moldeo
Fabricacin por deformacin plstica
Laminacin
Forjado
Extrusin
Estirado
Corte
Doblado
Embutido
Otras operaciones
Bibliografa:
S. Kalpakjian, S.R. Schmid: Manufactura, ingeniera y tecnologa, Ed. Pearson.
Mikel P. Groover: Fundamentos de manufactura moderna, Ed. Prentice Hall.
Indice
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
INTRODUCCIN
Ingeniera de produccin Conjunto de conocimientos referentes a procesos de conformacin y
produccin de los materiales; a las mquinas, tiles, instrumentos y sistemasde fabricacin utilizados; y a los controles y verificaciones necesarias paraasegurar piezas y productos acordes con las normas y especificacionesestablecidas, bajo criterios econmicos y de rentabilidad
Procesos bsicos de produccin
El material M1 tiene informacin (un solobloque o dos)
Se aplica una energa en el proceso E1
Se obtiene otra forma M2 Puede haber material de desecho Md Optimizar las variables de coste de material,
calidad y productividad
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Flujo de material
Estado del material Slido
Lquido
Granular
Semislido
Gaseoso
Categora del proceso Tipo de flujo
Flujo directo
Flujo divergente
Flujo convergente
Clasificacin de los procesos bsicos de produccin
Mecnicos Trmicos Qumicos
Deformacin plstica Fundicin Solucin/disolucin
Fractura frgil Solidificacin Combustin
Fractura dctil Condensacin Endurecimiento
Flujo Calentamiento Precipitacin
Deformacin elstica Enfriamiento Transformacin de fase
Colocacin Evaporacin Deposicin electroqumica
Transporte Difusin
Categora de proceso
Flujo de energa Elctricos, qumicos, trmicos, mecnicos,
Flujo de informacin (dimensiones de piezas, herramientas, mquinas )
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 1: Sistemas de produccin
Operaciones bsicas
Operaciones bsicas en la produccin
qumica
Transporte de fluidos Evaporacin Cristalizacin Movimiento de masas Produccin, transferencia de calor Absorcin Adsorcin Secado Humidificacin Produccin de frio y vaco Destilacin fraccionada Separacin
Operaciones bsicas en fabricacin
mecnica
Operaciones bsicas en fabricacin
ProcesadoOperaciones de montajeMovimiento y almacenamiento del
materialInspeccinControl
Procesado
Tipos
Bsico Secundario Mejora de las propiedades fsicas Acabado
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 1: Sistemas de produccin
Operaciones bsicas en fabricacin mecnica
Fundicin
Trabajos en frio y calor Forja
Extrusin
Laminado
Marcado
Mecanizado de piezas Torneado
Desbastado, alisado
Taladrado
Escariado
Acabado de superficie Barnizado
Pintado
Anodizado
Galvanizado
SqueezingCrushing (aplastado)Piercing (perforacin)Curvado (bending)
Serrado
Broaching
Fresado
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Procesos
primarios
Procesos
secundarios
Clasificacin de los procesos bsicos de fabricacin
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Clasificacin de los procesos bsicos de fabricacin
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Seleccin del proceso de fabricacin buscar el proceso, caracterizado por un
conjunto de atributos, ms afn a los requisitos del diseo
Seleccin del proceso de fabricacin
Tipo de material (Tf, H) influirn en el tipo operacin que puede ser aplicada
Tamao: mximo y mnimo, medida del volumen Vy peso W
Forma: relacin de forma, relacin superficievolumen, relacin grosor-altura
Complejidad: informacin geomtrica, simetra, etc. Tolerancia:precisin, tolerancia de fabricacin T, incertidumbre
Rugosidad: acabado superficial, rugosidad R
Detalles superficiales : mnimo radio de curvatura en las esquinas
Mnimo:nmero de componentes a fabricar Produccin: tiempo para producir un componente, tiempo de ciclo
Coste: coste por componente
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Forma del
componenteProceso de
fabricacinMaterial
Ejemplos:
Materiales dctiles
Deformacin plsticaMateriales frgiles
Laminacin
Elementos de paredes
muy finasMoldeo en estado lquido
Extrusin
Seleccin del proceso de fabricacin
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2 P d f b i i I
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Mtodo muy verstil, permite fabricar piezas de formas muy variadas y tamaos
comprendidos entre unos pocos gramos y varias toneladas.
Se utiliza tanto con materiales metlicos, polmeros(termoplsticos y elastmeros)
y vidrios.
Calentarlo hasta
la temperaturaapropiada
Verter en el
molde en
estado muy
fluido
Fundir el
material
Dejarlo
solidificary enfriar
Conformado por fundicin y moldeo: proceso
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2 P d f b i i I
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Conformado por fundicin y moldeo: proceso
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Conformado por fundicin y moldeo: proceso
En arena(transitoria)
En coquilla(permanente)
Colada (3)
Enfriamiento ysolidificacin (4)
Desmoldeo ylimpieza (5)
Control (6)
Ejecucin delmodelo
Preparacin dela formay de los ncleos (1)
Proyecto ydiseo
Operacioneseventuales
Operacionesauxiliares
Preparacin delmetal lquido (2)
1) El molde, de forma y tamao adecuadoque debe de tener en cuenta la
contraccin del metal en la solidificacin yel sobrante necesario para posterioresprocesos
2) Fundicin a la temperatura y cantidadadecuada
3) La tcnica de vertido debe permitir lasalida de los gases atrapados, y que elmetal llega a todos los rincones
4) Solidificacin, debe evitar la formacin de
defectos, rechupes, poros, grietas
5) Separacin de la pieza del molde
6) Control de especificaciones
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Conformado por fundicin y moldeo: terminologa
MOLDES
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Conformado por fundicin y moldeo: terminologa
Materiales: Fundiciones, aceros,
aleaciones de aluminio,el bronce, latn,aleaciones de magnesioy aleaciones de zinc
Moldes: Arena, metal u otro
material Mtodo de vertido:
Gravedad, vaco, apresin por un mbolo,a presin centrfuga
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Procesos de fundicin: tipos
PROCESOS DE MOLDEO
(en aleaciones metlicas)
Procesos de molde permanente
Procesos de molde desechable
Con modelos desechables
Con modelos permanentes
Molde permanente o coquilla: realizados en fundiciones, aceros especiales (refractarios) ografitos. Cada mitad se construye por separado
Molde perdido: hechos en arena , arcilla o cermicos. Hay necesidad de un modelo Modelo: fabricado en madera, metal o plstico.
Sobredimensionadopor: Contraccin de la pieza en el periodo de enfriamiento ngulos de salida para evitar derrumbes o arrastres de material Sobremetal para posteriores mecanizados
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
PROCESOS DE MOLDEO
(en aleaciones metlicas)
Procesos de
molde desechable
Con modelos
permanentes
Moldeo en arena Moldeo en cscara
Moldeo en yeso
Procesos de fundicin: tipos
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Moldeo en arena
Molde de arena con aglomerantes
Modelos generalmente de madera,plstico o metal
Uno de los mtodos ms variado y verstil
Piezas de formas y tamaos variados
Proceso lento. Consume mucha mano deobra (molde por pieza)
Procesos de fundicin: tipos
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL o o d ab a
Moldeo en cscara
Molde de arena aglomerada con resina plstica termoestable
Procesos de fundicin: tipos
Ventajas:
el acabado superficial es muy bueno
elevada mecanizacin, rapidez y uniformidad
no necesita de mano de obra muyespecializada
se pueden colar toda clase de metales
Inconvenientes:
solo es econmico en fabricacin degrandes series
las piezas no pueden ser muy
voluminosas las placa modelo siempre son metlicas
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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PROCESOS DE MOLDEO(en aleaciones metlicas)
Procesos de molde
desechable
Con modelos
desechables
Moldeo a la cera perdida(investment casting)
Procesos de fundicin: tipos
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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La principal ventaja es que se pueden fabricarpiezas con muchos recovecos
Su principal inconveniente es que resulta caro,aunque a veces puede ser rentable pues nonecesita mecanizado posterior
Se utiliza para fabricar objetos artsticos eincluso para la produccin de piezasindustriales
Aplicaciones
Ventajas
e
inconvenientes
Es uno de los procesos mas antiguos. Fueinventado por los egipcios y perfeccionadopor los romanos.
Invencin
Moldeo a la cera perdida (investment casting)
Procesos de fundicin: tipos
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
https://www.google.es/url?q=http://es.wikipedia.org/wiki/Moldeo_a_la_cera_perdida&sa=U&ei=SgZqU_SeN6OR7AbL-YGIDg&ved=0CFAQ9QEwEQ&usg=AFQjCNFtFblfKwDqEjThJo7fnCfdlSQ1SQhttps://www.google.es/url?q=http://es.wikipedia.org/wiki/Moldeo_a_la_cera_perdida&sa=U&ei=4QBqU73wGM2Y0QXhrIGoAg&ved=0CC4Q9QEwAA&usg=AFQjCNHPxGf2oGk6gVKw2qd5jLyenf1C8g7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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Moldeo a la cera perdida (investment casting)
Modelo de ceraBao de pasta refractaria
(E
spumasplstica
sde
poliestireno
expandido)
Procesos de fundicin: tipos
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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Moldes permanentes
Moldeo por gravedad Moldeo por presin adicional
Fundicin inyectada (die casting) o
fundicin a presin
Moldes metlicos (aceros o fundiciones) que pueden utilizarse repetidas veces
Coste importante cuando se trata de geometras importantes
Aleaciones con temperaturas de fusin superiores a 1.400C necesitan el empleo de
moldes realizados en material refractario
Procesos de fundicin: tipos
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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Moldeo por gravedad
Procesos de fundicin: tipos
Ventajas: Reutilizacin de los moldes, dado que
son permanentes.
El enfriamiento rpido del molde y,en consecuencia, el buen ritmo deobtencin de piezas.
Los buenos acabados superficiales delas piezas.
El aprovechamiento prcticamentetotal del material fundido.
Inconvenientes: La vida del molde es muy corta
cuando se utiliza para piezas de
aleaciones frricas. La prctica imposibilidad de
moldear piezas de aleaciones frricas
El elevado coste de fabricacin delmolde
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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Moldeo a presin
El este proceso el metal lquido se inyecta apresin (10 a 14 Mpa) en un molde metlico(matriz)
El tamao mximo de la pieza que puede sermoldeada a presin est limitado por la fuerzade cierre de las dos partes del molde
Piezas de gran calidad en terminado y
dimensiones
Grandespiezas fundidas
Permite obtener paredes muy finas y detallespequeos
Se utiliza en aleaciones de cobre , aluminio yzinc
Necesidad de un ciclo presin-tiempo en cadaetapa del proceso
Procesos de fundicin: tipos
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
entajas[editar]esventajas[editar]
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fundici%C3%B3n_centrifugada&action=edit§ion=4http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fundici%C3%B3n_centrifugada&action=edit§ion=5http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fundici%C3%B3n_centrifugada&action=edit§ion=5http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fundici%C3%B3n_centrifugada&action=edit§ion=47/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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Moldeo a presin Fundicin centrifugada
Procesos de fundicin: tipos
Ventajas:
Uniformidad con laspropiedades del metal a utilizar.
Se utiliza menos material quecon otros procesos
No hay necesidad de montante. Se logran las dimensiones
requeridas en el exterior de lafundicin
Se producen menos desechos
Desventajas:
Es necesaria la utilizacin de unequipo extra para lograr larotacin del molde.
El interior de las piezas suelecontener impurezas.
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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Procesos de fundicin: tipos
Colada continua
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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Del proceso de solidificacin depende en gran parte laestructura metalogrfica y por tanto las propiedadesde las piezas moldeadas, as como la aparicin de
muchos defectos Etapas:
Nucleacin
Crecimiento de granos
Solidificacin: rechupes (3 y 7 % del volumen),
desprendimientos gaseosos Estructuras de solidificacin columnares
Tamaos de grano groseros
Presencia inevitable de defectos internos (poros y
cavidades)
Presencia de xidos
Segregaciones
Peores propiedades mecnicas finales que otros
mtodos
Conformado por moldeo: tecnologa
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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Factores a considerar:
Calor necesario para fundir el metal
Flujo del metal fundido dentro de la cavidad del molde. Fluidez Solidificacin y enfriamiento del metal dentro del molde. Transferencia de calor. Tiempo
de solidificacin
Influencia del tipo de material del molde
Existen programas de simulacin
Conformado por moldeo: tecnologa
Calor necesario para fundir el metal
Flujo del metal fundido dentro de la cavidad del molde. Fluidez.
0( ( ) ( ))material colada solido fusion fusion liquido colada fusionQ V c T T c c T T
Q = v1A1=v2A2
2basebebedero bebedero
v gh
2 2
1 1 2 21 2
2 2 perdidas
p v p vh h h
g g g g
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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Tiempo mnimo requerido para llenar el molde:
Turbulencia: El llenado del molde se debe de realizar con un movimiento del fluido entrergimen laminar y turbulento para evitar solidificaciones antes de tiempo y entradas de burbujasde aire, erosiones en el molde u oxidaciones.
Rgimen laminar Re 2000 Rgimen transicin 2000 Re 20000 Rgimen turbulento Re 20000
Tiempo de solidificacin: Es el tiempo que tarda el material en la cavidad.
cavidadVtQ
Re v D
2
2cavidad
sol m m
cavidad
Vt C C M
A
La Cmdepende:
del material del molde,de las propiedades trmicas del materialde la temperatura de la colada
Controlael tamao de grano,tipo de microestructurainfluye sobre las propiedadesmecnicas finales
Conformado por moldeo: tecnologa
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
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Presin metalosttica:
Presin esttica ejercida por un fluido
Esfuerzo normal a la superficie
Esfuerzos en determinadas superficies
Esfuerzos verticales en la parte superior e inferior del molde
Resultantes horizontales sobre las paredes del molde
Esfuerzo sobre los machos
Rendimiento de la fundicin
Masa del metal necesaria Mt= Mp + Md + Ms
Masa de la propia pieza Mp
Masa del sistema de distribucin Md
Masa de margen de seguridad Ms (5 al 10% de (Mp + Ms))
p gh
n gF gh S
Conformado por moldeo: tecnologa
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
f d ld l
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Clculo de las mazarotas: Setrata de emplear la mnima cantidad dematerial, cumpliendo la funcin de lasmazarotas
Regla de las contracciones. El volumen dematerial lquido de la mazarota sersuperior a la contraccin de la pieza
Regla de mdulos. El tiempo desolidificacin de la mazarota debe sersuperior al de la pieza Mm= 1.2 Mp
/100m p
V nV c /
/
m m m
p p p
M V S
M V S
m pM M
n= coeficiente de seguridad (1,5 a 3)c= coeficiente de contraccin
Conformado por moldeo: tecnologa
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
D f t t i d l ld
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Defectos tpicos del moldeo
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
C t ti d l d ld
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10/09/2015
Caractersticas de los procesos de moldeo
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Co te de lo p o e o de moldeo
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Costes de los procesos de moldeo
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Deformacin plstica
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Generalidades Deformacin plstica
Deformacin en frio y en caliente Tensin real. Deformacin logartmica. Criterios de fluencia
Procesos de deformacin volumtrica Laminado
Forjado
Extrusin
Estirado
Trabajo en lminas metlicas Doblado
Embutido
Corte
Otras operaciones
Deformacin plstica
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Deformacin plstica
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La aplicacin de fuerzas exteriores sobre un material provoca un estado tensional en la redcristalina que si supera determinados valores provoca deformaciones permanentes.
Materiales monocristalinos Deformaciones
Materiales policristalinos Cada monocristal puede adquirir una orientacin diferente
Materiales amorfos
Reordenamiento de granos
Deformacin plstica
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Deformacin plstica
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Factores dependientes de la temperatura
Disminucin de la resistencia de los cristales
Disminucin de sus bordes
Trabajo en fro
Proporciona mejor precisin, tolerancias msestrechas
Mejor acabado superficial
Aumenta el endurecimiento, la resistencia y la
dureza de la parte deformada El flujo de granos durante la deformacin brinda la
oportunidad de obtener mejores propiedadesdireccionales convenientes en el productoresultante
Ahorros de coste en el horno y el combustible
Requiere mayor potencia para desarrollar laoperacin
La ductilidad y el endurecimiento limitan lacantidad de deformado del material que se puedehacer sobre la pieza
Las superficies de trabajo deben estar limpiasinicialmente
Trabajo en caliente
Por encima de la temperatura derecristalizacin (> 0,5 Tf) Tf es la punto defusin del material)
La forma de la zona de trabajo se puedealterar significativamente
Se requiere menor potencia que en frio
Las propiedades son isotrpicas
No produce fortalecimiento de la zona
Precisin dimensional ms baja
Mayor requerimiento de energa Oxidacin de la superficie de trabajo
Acabado superficial ms pobre y menorduracin de las herramientas
Deformacin plstica
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Deformacin plstica
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Trabajo en tibio
Por de bajo dela temperatura de recristalizacin 0,3 Tf Fuerzas ms bajas y menores requerimientos
Son posibles trabajo ms complicados
Se puede eliminar la necesidad del recocido
Trabajo isotrmico Materiales especiales para altas temperaturas
Consiste en eliminar el enfriamiento superficial y los gradientestrmicos precalentandolas herramientas
Disminucin de la vida de las herramientas
Deformacin plstica
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Curva tensin-deformacin ingenieril
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Curva tensin deformacin ingenieril
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Tensiones y deformaciones verdaderas
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Tensiones y deformaciones verdaderas
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Relaciones
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Relaciones
Plasticidad: Hiptesis de conservacin de volumen
0 0
0 0
0 0 ln ln
A Al l
l A lA l A l A
0 0 0
0 0 0 0
ln ln ln ln 1 ln(1 )l l l l l l l
el l l l
0
0 0 0 0
(1 )AF F F l l
s s eA A A A l l
ln(1 ) exp( ) -1(1 ) exp( )
e es e s
e
s
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Curvas reales para varios materiales
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Curvas reales para varios materiales
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Tensin real. Aproximacin de Hollomon
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Tensin real. Aproximacin de Hollomon
K= coeficiente de resistencia a la deformacinn: coeficiente de endurecimiento
TABLEK(MPa) n
Aluminum1100O2024T46061O
6061
T67075O
Brass7030, annealed
8515, cold-rolledCobalt-base alloy, heat-treatedCopper, annealedSteel
Low-C annealed4135 annealed4135 cold-rolled4340 annealed
304 stainless, annealed410 stainless, annealed
180690205
410400
900
5802070315
53010151100640
1275960
0.200.160.20
0.050.17
0.49
0.340.500.54
0.260.170.140.15
0.450.10
nK
Curva de fluencian
Y Kx
Esfuerzo de fluencia
Esfuerzo de fluenciamedio
1
nK
n
s
e
Comparacin curvas tensindeformacin
de ingeniera y verdadera Trazo negro, ladeformacin se midecon el rea del cuello
e a la tensin mxima (UTS))
a la tensin
mxima (UTS)
Aproximacin de Hollomon
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Planteamiento general
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Condiciones de diseo
Conocer el comportamiento del material enfuncin de su estado de deformacin previo
Aplicar criterio de fluencia para determinarel estado de tensiones para crear esteestado de deformaciones
Determinar si la instalacin es capaz desoportar los esfuerzos de deformacin
Hiptesis de clculo
Se considera deformacin homognea
Se considera deformacin homognea msrozamientos
Trabajo adicional necesario para ladistorsin interna del material
Clculo simplificado del lmite superior
Trabajo en la deformacin plstica
Se considera el trabajo necesario paraproducir la deformacin de un elementodiferencial de la pieza y despus integrarlo alo largo de toda la regin de deformacin
g
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Procesos de deformacin plstica
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p
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Laminado (1)
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( )
El laminado es un proceso por el que se reduce el espesor del material mediante unesfuerzo de compresin aplicado a travs de dos rodillos opuestos
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Laminado (2)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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Trenes de laminacinDe desbaste
De palanquilla
De acabado
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Laminado (3)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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La mayora de las operaciones de laminado se realizan en caliente, dado que se producencambios significativos en el material. Slo cuando se desean mantener tolerancias estrechas enel producto final se realizan operaciones de laminado en fro
Materiales: Puros: Al, Cu, Zn, Fe ,Ti
Aleaciones:
Acero, de Al(Al-Cu, Al-Mg, Al-Zn, Al-
Mn) de Mg(Mg-Al, Mg-Zn, Mg-Mn)
de Cu(Cu-Zn, Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Pb)
Bronces(Cu-Ni, Cu-Si)
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Laminado (4)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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Molinos de
laminadores
Laminado de
anillos
Perforado de
rodillos
Laminado de
cuerdas
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Laminado (5)
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Laminado plano
0
0
1f
h hr e
h
0 0 0 f f fv h b v h b 0 rodillo f v v v
Reduccin de espesor Conservacin del volumen Existencia de rozamiento(esfuerzo de friccin variable)
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin ILaminado (6)
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Consideraciones
La friccin es necesaria para el laminado
El material tiene que se arrastrado por los rodillos Supone un aporte de energa acumulado al proceso
Si el rozamiento es excesivo se puede daar la superficie del material
El coeficiente de rozamiento ser lo ms bajo posible sin patinar (se utilizanlubricantes)
Laminadoen frio:
Laminado en caliente:
Como expresin de evaluacin se utiliza la siguiente:
0,02 0,3
0,2 0,7
2
0 fh h R
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Laminado (7)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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El esfuerzo desarrollado en los rodillos es funcin de la presin que estosejercen sobre el material.
Como primera aproximacin para el clculo de la fuerzadesarrollada por losrodillos se emplea la siguiente expresin:
_
F Lb_
1.2F Lb
12
medio
LF Lb
h
0( )fL R h h
El par necesario se calcula con las siguientes expresiones:
Laminado en frio:
Laminado en caliente:
Laminado en frio:
Laminado en caliente:
0,4M F L 0,5M F L
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IForjado (1)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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Es una operacin de fabricacin depiezas mediante el conformado en
caliente aplicando grandes presiones Intermitente (golpes)
De forma continua (prensas)
Dos posibilidades
Estampa libre (yunque y martillo)
Forja con estampa (matrices)
Matrices abiertas
Matrices cerradas
Procedimiento antiguo
Joyas, monedas, herramientas, etc. Rotores de turbinas, engranajes, tornillos,
etc
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IForjado (2)
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Materiales:
metales puros: Al, Cu, Fe, Ti, Zn
aleaciones:Acero,de Al, (Al-Cu, Al-Mg, Al-Zn, Al-Mn)de Mg( Mg-Al, Mg-Zn, Mg-Mn),de Cu(Cu-Zn, Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Pb)bronces(Cu-Al, Cu-Ni, Cu-Si)
Efectos de la forja:
Aumento de la resistencia de laspiezas
Elimina cavidades Afina el grano Necesidad de un proceso
posterior de desbarbado ! Las temperaturasaproximadas de
forjado son:
acero 1100 a 1250 C;
cobre y sus aleaciones 750 a 925C;
magnesio 370 a 450C.
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IForjado (3)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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El principal factor que se debe controlar en el proceso de forjado es la temperatura a la cual seest calentando el material.
Si el calentamiento es insuficiente el metal ser ms difcil de trabajar debido a que posee unamenor ductilidad y maleabilidad propiedades que se le confieren al calentarlos a unatemperatura adecuada.
Estampado (forja)
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IForjado (4)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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0ln h
h
f fF K A
0,41
f
DK
h
Forja con dado abierto
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IForjado (5)
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f fF K A
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IExtrusin (1)
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Caractersticas principales: Necesidad de grandes fuerzas de prensado
( de 2.000 a 20.000 Tn)
Grandes reducciones de seccin (20:1 en
acero, hasta 100:1 en aluminio) Se puede extruir una gran variedad de
formas, especialmente en caliente, lalimitacin de la geometra es que la seccintransversal debe se la misma a lo largo detoda la parte
La estructura del grano y las propiedadesde resistencia se mejoran
Son posibles tolerancias muy estrechas
Poco o ningn material de desperdicio
La extrusines un proceso de formado por compresinen el cual el metalde trabajo es forzado a fluir a travs de una abertura de un dado para darle
forma a la seccin transversal
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IExtrusin (2)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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Tipos de extrusin
Menor fuerza
Largas piezas de seccin constante: barras, perfiles, tubos...
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IExtrusin (3)
E t i i t E t i hid tti
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Extrusin por impacto Extrusin hidrosttica
Defectos
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IExtrusin (4)
P d l i
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Parmetros de la extrusin
Relacin de extrusin
Deformacin ideal sin friccin y sin trabajo redundante
Deformacin real con friccin. Frmula de Johnson
Extrusin indirecta
Extrusin directa
0
x
f
Ar
A
lnxr lnf xp Y r
lnx xa b r 0,81, 2 1,5
ab
f xp Y
0
2 f x
Lp Y
D
Fuerza y potencia del pistn
0F pA P Fv
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IExtrusin (5)
Parmetros de la extrusin (orificios no circulares)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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Parmetros de la extrusin (orificios no circulares)
Extrusin indirecta
x f xp K Y
Extrusin directa
0
2 fx x
Lp K Y
D
Factor de forma de orificio:
2,25
0,98 0,02 xxc
CK
C
Cx= permetro de la seccin transversalextruidaCc = permetro de un crculo de la mismarea de la seccin extruida
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IEstirado (1)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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El estiradoes una operacin donde la seccin transversal de una barra, varilla o alambre sereduce al tirar del materia a travs de la abertura de un dado
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IEstirado (2)
Mecnica del estirado
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Mecnica del estirado
Sin rozamiento
Con rozamiento
0 1ln ln1
f
A
A r
1tan
fd Y
fY
1tan
ff d fF A A Y
fF A
0,88 0,12c
D
L
0
2
fD D
D
0
2
f
c
D DL
sen
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IEstirado (3)
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IEstirado (4)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin ICorte (1)
El corte de lmina se realiza por una accin de cizalla Hay tres operaciones fundamentales de corte
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El corte de lmina se realiza por una accin de cizallaentre dos bordes afilados de corte
PROCESO
Hay tres operaciones fundamentales de cortepor el mecanismo de cizalla
Punzonado
Cizallado
Perforado
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin ICorte (2)
t = espesor de la lmina entre 0 4 y 6 mm
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t = espesor de la lmina, entre 0,4 y 6 mm
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin ICorte (3)
Es importante estimar la fuerza de corte ya que sta
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Es importante estimar la fuerza de corte ya que stadetermina el tamao de la prensa necesaria
0,7F TS t L
S = resistencia al corte de la lmina (MPa)t = espesor (mm)L = longitud del bode de corte (mm)
Si se desconoce S se puede estimar sepuede estimar mediante el uso de latensin mxima
F S t L
TS = UTSresistencia ltima a la tensin (Mpa)
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Corte por lser
Corte (4)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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La palabra L.A.S.E.R. proviene de los trminos LightAmplification by Stimulated Emission of Radiation. Este tipode luz est compuesta por fotones que viajan en el espacio enla misma direccin, con idntica longitud de onda (luzmonocromtica) y estn en fase entre s.
Plasma Arc Machining (PAM)
Plasma es un gas que ha sido calentado a una temperatura lo
suficientemente alta como para ionizarse parcialmente y por endeconducir electricidad. La temperatura del plasma puede llegar a unos27.800 C, aprovechndose de diversas formas para el maquinado demetales conductores.
Bsicamente se genera un chorro de plasma, comprimiendo un arcoelctrico a travs de una tobera de pequea seccin transversal.
Durante la compresin la temperatura y el voltaje aumentan enforma considerable. Al abandonar la tobera, el arco se convierte enun chorro en forma de columna de plasma de alta velocidad, a unaalta temperatura.
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Corte por chorro de agua
l h d l l l
Corte (3)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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EDM con alambre
El un proceso de fabricacin, tambin conocido comoMecanizado por Descarga Elctrica o EDM (Por su nombre eningls, Electrical Discharge Machining).El proceso de electroerosin consiste en la generacin de unarco elctrico entre una pieza y un electrodo en un mediodielctricopara arrancar partculasde la pieza hasta conseguirreproducir en ella las formas del electrodo. Ambos, pieza yelectrodo, deben ser conductores, para que puedaestablecerse el arco elctrico que provoque el corte dematerial
El corte por chorro de agua a alta presin es una til alternativa alos procesos de corte trmico tradicionales. Aadiendo materialesabrasivos en el chorro de agua se pueden cortar una gran
variedad de materiales metlicos (Acero al carbono, inoxidable,titanio, aluminio, etc.) y no metlicos (Piedra, cristal, cermica,compuestos, plsticos, etc.) de grandes espesores con unoscontornos excelentes.
El corte por chorro de agua a alta presin (aprox. 4000 bar )
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IDoblado (1)
DOBLADO
La operacin de doblado de metales es la deformacin de lminas alrededor de un eje recto.
http://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_de_fabricaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Arco_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diel%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Grano_(mineral)http://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Grano_(mineral)http://es.wikipedia.org/wiki/Diel%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Arco_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Arco_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Arco_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_de_fabricaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_de_fabricaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_de_fabricaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_de_fabricaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Proceso_de_fabricaci%C3%B3nhttp://conformadodemetal.blogspot.com.es/p/doblado.htmlhttp://conformadodemetal.blogspot.com.es/p/doblado.htmlhttp://conformadodemetal.blogspot.com.es/p/doblado.html7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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Los ngulos pueden ser clasificados como abiertos (si son mayores a 90 grados), cerrados(menores a 90) o rectos.
Durante la operacin, las fibras externas del material estn en tensin, mientras que las interioresestn en compresin.
El doblado no produce cambios significativos en el espesor de la lmina metlica. Existen diferentes formas de doblado, las ms comunes son: doblado entre dos formas V y
doblado deslizante (bordes)
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IDoblado (2) Tipos
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IDoblado (3) anlisis
Relaciones y clculos de fuerzas
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Tolerancia al doblado
ba2 R+K360
ABA t ba
ba
R < 2t K = 0,33
R 2t K = 0,5
Si
Si
Recuperacin elstica
b
b
A ASB
A
Fuerza de doblado
2( )
bf
K TS wtF
D
bf
bf
Doblado en V K = 1,33
Doblado de bordes K = 0,33
w = ancho de la parte en la direccion del eje
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IEmbutido (1)
El embutido es una operacin de formado de lminas metlicas que se usa para hacer piezas en
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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Carcasahalgeno
Tapa proteccin
forma de copa, de caja y otras formas complejas. Se realiza colocando una lmina de metalsobre la cavidad de un dada y empujando al metal hacia la cavidad de ste con un punzn
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IEmbutido (2)
http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=FWa_1bc6qfq1cM&tbnid=6c_eJuPtC13eWM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.micromanufacturing.net/didactico/Desarollo/microconformado/2-embuticion-en-la-micro-escala/2-2-descripcion-del-proceso&ei=T7hLU5y-CIqb1AX7qoCYBw&bvm=bv.64542518,d.d2k&psig=AFQjCNFwF6yefJngC-he2xPVFYtuf9m19Q&ust=1397557709327950http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=FWa_1bc6qfq1cM&tbnid=6c_eJuPtC13eWM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.micromanufacturing.net/didactico/Desarollo/microconformado/2-embuticion-en-la-micro-escala/2-2-descripcion-del-proceso&ei=T7hLU5y-CIqb1AX7qoCYBw&bvm=bv.64542518,d.d2k&psig=AFQjCNFwF6yefJngC-he2xPVFYtuf9m19Q&ust=13975577093279507/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin IEmbutido (3) Anlisis
Relaciones y clculos de fuerzas
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Medidas del embutido:
Relacin de embutido:
Reduccin:
Relacin de espesor al dimetro:
Fuerzas:
Fuerza de embutido:
Fuerza de sujeccin:
< 0.2b
p
DDR
D
superior a 1%b
t
D
< 0.5b p
p
D Dr
D
c = 1.1 t
Dt (TS) 0,7b
pp
F DD
2 20,015 ( 2. 2 )h b p d F Y D D t R
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIALTEMA 2: Procesos de fabricacin I
Otras operaciones (1)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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Procesos de formado con hule
SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIALTEMA 2: Procesos de fabricacin I
Otras operaciones (2)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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SISTEMAS DE PRODUCCIN INDUSTRIAL TEMA 2: Procesos de fabricacin I
Otras operaciones (3)
7/25/2019 Tema 2 Procesos de Fabricacin I(1)
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