ESTIRADO

TALLER DE PROCESOS DE MANUFACTURA TRIM IV

En el contexto de los procesos de deformación volumétrica, el estirado es una operación donde la sección transversal de una barra, varilla o alambre se reduce al tirar del material a través de la abertura de un dado como se muestra en la figura. Las características generales del proceso son similares a la extrusión, la diferencia es que en el estirado el material de trabajo se jala a través del dado, mientras que en la extrusión se empuja a través del dado. Aunque la presencia de esfuerzos de tensión es obvia en el estirado, la compresión también juega un papel importante ya que el metal se comprime al pasar a través de la abertura del dado. Por esta razón, la deformación que ocurre en estirado se llama algunas veces compresión indirecta.

Reducción del área en el estirado

0

0

A

AAr f

Donder = reducción de área en el estiradoAo = área original del trabajo, (mm2)Af = área final, (mm2).

La reducción de área se expresa frecuentemente como un porcentaje.

DraftEl draft es simplemente la diferencia entre el diámetro original y final del material

fDDd 0

Donded = draft, (mm)Do = diámetro original del trabajo. (mm)Df = diámetro final del trabajo, (mm).

Mecánica del estiradoSi no ocurre fricción o trabajo redundante en el estirado la deformación real puede determinarse como sigue:

rA

A

f

1

1lnln 0

Mecánica del estiradoEl esfuerzo que resulta de esta deformación ideal está dado por:

f

ffA

AYY 0ln

DondeYf = esfuerzo de fluencia promedio, basado en el valor de la deformación

1,0 lb/pulg2 = 6 895 N/m2 = 6 895 Pa

Mecánica del estirado

n

KY

n

f

1

Donde

K = coeficiente de resistencia del material, (MPa)n = exponente de endurecimiento por deformación

Mecánica del estirado

Debido a que la fricción está presente en el estirado y aunque el metal de trabajo experimenta deformación no homogénea el verdadero esfuerzo es más grande que el proporcionado por la ecuación anterior. Además de la relación Ao/Af, otras variables que tienen influencia en el esfuerzo del estirado son el ángulo del dado y el coeficiente de fricción en la interfase trabajo-dado. Se han propuesto numerosos métodos para predecir el esfuerzo de estirado con base en los valores de estos parámetros [1, 2, 3 y 6].

Mecánica del estirado

f

fd A

AY 0ln

tan1

Ecuación sugerida por Schey :

Dondeσd = esfuerzo de estirado (MPa);μ = coeficiente de fricción dado-trabajo;α = ángulo del dado (medio ángulo)φ = es un factor que se usa para deformación no homogénea el cual se

determina para una sección transversal redonda.

Mecánica del estirado

cL

D 12,088,0

Donde

D = diámetro promedio del material de trabajo durante el estirado, (mm)L = longitud de contacto del material de trabajo con el dado de estirado, (mm)

Mecánica del estirado

20 fDD

D

sin20

fc

DDL

Mecánica del estiradoLa fuerza correspondiente al estirado es entonces, el área de la sección transversal del material estirado multiplicada por el esfuerzo de estirado:

f

ff

df

A

AYAF

AF

0lntan

1

DondeF = fuerza de estirado, (N)

1,0 lb = 4,4482 N

Mecánica del estirado

vFP

DondeP= Potencia, J/s ó pulg-lb/minF= Fuerza de estirado, N ó lb v= velocidad de salida del alambre, m/s ó pulg/min

1,0 pulg-lb = 0,113 N-m = 0,113 J

Banco de estirado

Estiradoras continuas

Dados de estirado

Estirado de tubos

Estirado de tubos

Ejemplo

Un alambre se estira a través de un dado con un ángulo de entrada de 15º. El diámetro inicial es 2.5 mm y el diámetro final es 2 mm. El coeficiente de fricción en la interfase trabajo-dado es 0.07. El metal tiene un coeficiente de resistencia de 207 MPa y un exponente de endurecimiento por deformación de 0.20.

Determine el esfuerzo de estirado y la fuerza de estirado en esta operación.

Ejercicio

Se estira un alambre con un diámetro inicial de 2,5 mm. Se estira por medio de un troquel con una abertura de 11/128 pulg. El ángulo de entrada del troquel es de 18 grados. El coeficiente de fricción en la interfaz trabajo-troquel es de 0,08. El metal de trabajo tiene un coeficiente de resistencia de 450 MPa y un exponente de endurecimiento por deformación de 0,26. el estirado se lleva a cabo a temperatura ambiente. Determine:

a) La reducción del áeab) El esfuerzo de estiradoc) La fuerza de estirado requerida para la operación.

Un material en barra con un diámetro inicial de 90 mm se estira con un draft de 15 mm. El troquel de estirado tiene un ángulo de entrada de 18 grados y su coeficiente de fricción en la interfaz trabajo-troquel es de 0,08. El metal se comporta como un material plástico perfecto con un esfuerzo a la fluencia de 105 MPa. Determine:

a) La reducción del áeab) El esfuerzo de estiradoc) La fuerza de estirado requerida para la operación.