3.2 FORMADO MECÁNICO (PRENSADO, ESTIRADO, CIZALLADO, DOBLADO)
La deformación es únicamente uno
de los diversos procesos que pueden usarse para obtener formas intermedias o
finales en el metal.
El estudio de la plasticidad está
comprometido con la relación entre el flujo del metal y el esfuerzo aplicado.
Si ésta puede determinarse, entonces las formas más requeridas pueden realizarse
por la aplicación de fuerzas calculadas en direcciones específicas y a
velocidades controladas.
Las máquinas, aparatos, herramientas
y diversos artículos mecánicos están formados por muchas piezas unidas, tales
como: pernos, armazones, ruedas, engranajes, tornillos, etc. Todas estas piezas
obtienen su forma mediante diferentes procesos mecánicos (Procesos de conformado),
fundición, forja, estirado, laminado, corte de barras y planchas, y por sobre todo
mediante arranque de virutas.
3.2.1 EMBUTIDO PROFUNDO Y PRENSADO
El embutido profundo es una
extensión del prensado en la que a un tejo de metal, se le da una tercera
dimensión considerable después de fluir a través de un dado. E l prensado s
imple s e lleva acabo presionando un trozo de metal entre un punzón y una
matriz, así como al indentar un blanco y dar al producto una medida rígida.
Latas para alimentos y botes para bebidas, son los ejemplos más comunes.
Este proceso puede llevarse a cabo únicamente
en frío. Cualquier intento de estirado
en caliente, produce en el metal
un cuello y la ruptura. E l anillo de presión en la Figura evita que el
blanco se levante de la superficie del dado, dando arrugas radiales o pliegues
que tienden a formarse en el metal fluyendo hacia el interior desde la
periferia del orificio del dado.
3.2.2 Laminado
Este es un proceso en el cual se
reduce el espesor del material pasándolo entre un par de rodillos rotatorios. Los
rodillos son generalmente cilíndricos y producen productos planos tales como
láminas o cintas. También pueden estar ranurados o grabados sobre una superficie
a fin de cambiar el perfil, así como estampar patrones en relieve. Este proceso
de deformación puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en frío.
El trabajo en caliente es usado
muy ampliamente porque es posible realizar un cambio en forma rápida y barata.
El laminado en frío se lleva a cabo por razones especiales, tales como la producción de
buenas superficies de acabado o propiedades
mecánicas especiales. Se lamina más metal que el total tratado por todos los otros procesos.
3.2.3 Forjado
En el caso más simple, el metal
es comprimido entre martillo y un yunque y la forma final se obtiene girando y moviendo
la pieza de trabajo entre golpe y
golpe. Para producción en masa y el formado de secciones grandes, el martillo es
sustituido por un martinete o dado deslizante en un bastidor e impulsado por una
potencia mecánica, hidráulica o vapor. Un dispositivo utiliza
directamente el empuje hacia abajo que resulta de la explosión en la cabeza de
un cilindro sobre un pistón móvil. Los dados que han sustituido al martillo y
al yunque pueden variar desde un par de herramientas de cara plana, hasta ejemplares
que tiene cavidades apareadas capaces de ser usadas para producir las formas
más complejas.
Si bien, el forjado puede
realizarse ya sea con el metal caliente o frío, el elevado gasto de potencia y
desgaste en los dados, así como la relativamente pequeña amplitud de
deformación posible, l imita las aplicaciones del forjado en frío. Un ejemplo
es el acuñado, donde los metales superficiales son impartidos a una pieza de
metal por forjado en frío. El forjado en caliente se está utilizando cada vez más
como un medio para eliminar uniones y por las estructuras particularmente
apropiadas u propiedades que puede ser conferida al producto final. Es el
método de formado de metal más antiguo y hay muchos ejemplos que se remontan
hasta 1000 años A. C.
3.2.4 Estirado
Este es esencialmente un proceso
para la producción de formas en hojas de metal. Las hojas se estiran sobre
hormas conformadas en donde se deforman plásticamente hasta asumir los perfiles
requeridos. Es un proceso de trabajo en frío y es generalmente el menos usado
de todos los procesos de trabajo.
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| ESTIRADO |
3.2.5 Extrusión
En este proceso un cilindro o t
rozo de metal es forzado a través de un orificio por medio de un émbolo, por
tal efecto, el metal estirado y extruido tiene una sección transversal, igual a
la del orificio del dado.
Hay dos tipos de extrusión,
extrusión directa y extrusión indirecta o invertida. En el primer caso, el
émbolo y el dado están en los extremos opuestos del cilindro y el material es
empujado contra y a través del dado. En la extrusión indirecta el dado es sujetado
en el extremo de un émbolo hueco y esforzado contra el cilindro, de manera que
el metal es extruido hacia atrás, a través del dado.
La extrusión puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en frío,
pero es predominantemente un proceso de trabajo en caliente. La única excepción
a esto es la extrusión por impacto, en la cual el aluminio o trozos de plomo
son extruidos por un rápido golpe para obtener productos como los tubos de
pasta de dientes. En todos los procesos de extrusión hay una relación crítica
entre las dimensiones del cilindro y las de la cavidad del contenedor,
especialmente en la sección transversal.
El proceso se efectúa a una temperatura de 450 a 5 00 º C con el fin
de garantizar la extrusión. El diseño de la matriz se hace de acuerdo con las
necesidades del mercado o del cliente particular.
La extrusión nos permite obtener
secciones transversales sólidas o tubulares que en otros metales sería
imposible obtener sin recurrir al ensamble de varias piezas.
3.2.6 Estirado de alambre
Una varilla de metal se aguza en
uno de sus extremos y luego es estirada a través del orificio cónico de un dado.
La varilla que entra al dado tiene un diámetro mayor y sale con un diámetro
menor. En los primeros ejemplos de este proceso, fueron estiradas longitudes cortas manualmente a través de una
serie de agujeros de tamaño decreciente en una "placa de estirado" de
hierro colado o de acero forjado. En las instalaciones modernas, grandes longitudes
son estiradas continuamente a través de una serie de dados usando un número de poleas
mecánicamente guiadas, que pueden producir muy grandes cantidades de alambre,
de grandes longitudes a alta velocidad, usando muy poca fuerza humana. Usando
la forma de orificio apropiada, es posible estirar una variedad de formas tales
como óvalos, cuadrados, hexágonos, etc., mediante este proceso.
3.2.7 Cizallado
El corte del metal implica su
sostenimiento a un esfuerzo de corte, superior a su resistencia límite, entre
filos cortantes adyacentes como se muestra en
la figura Conforme el punzón desciende
sobre el metal, la presión produce una deformación
plástica que tiene lugar como en B en la figura. El metal se somete a un
esfuerzo muy alto entre los filos de la matriz y el punzón, y las fracturas se inician
en ambos lados de la lámina a medida que continúa la de formación.
Cuando se alcanza el límite de
resistencia del material la fractura progresa; si el juego es correcto, y ambos
filos tienen el mismo aguzado, las fracturas se encuentran en el centro de la
lámina como se muestra en C. el valor del juego, que desempeña un papel
importante en el di seño de matrices depende de la dureza del material. Para el
acero deberá ser del 5 al 8 % del es pesor del material por lado. Si se usa un
juego inadecuado, las fracturas no coinciden, y en cambio, deben atravesar todo
el espesor de la lámina, consumiendo más potencia.
a) Punzón en contacto con la lámina.
b) Deformación plástica.
c) Fractura completa.
Cizallas de escuadrar
Esta máquina se usa
exclusivamente para cizallar láminas de acero
y se fabrica tanto para operación manual como la operada con motor. Se puede
colocar lámina con un ancho mayor de 3 m. Están provistas de pisadores hidráulicos
cada 300mm para prevenir cualquier movimiento de la lámina durante el corte.
En la operación, la lámina avanza
sobre la bancada de manera que la línea de corte se encuentre bajo la cuchilla.
Cuando se acciona el pedal, los pisadores descienden y las cuchillas cortan
progresivamente a lo largo de la lámina.
3.2.8 Doblado y formado
Se puede efectuar con el mismo equipo que se usa para corte,
esto es, prensas operadas con manivela, excéntrico y leva. En donde es té considerado
el doblado, el metal se somete a esfuerzos tanto en tensión como de compresión con
valores inferiores a la resistencia límite del material, sin un cambio apreciable
del espesor. Tal como en una prensa dobladora, el doblado simple implica un
doblez recto a lo largo de la lámina de metal.
Para diseñar una sección rectangular
a doblar, uno debe determinar cuánto metal
se debe dejar para el doblez, pues las fibras exteriores se alargan y
las interiores se cortan. Durante la operación, el eje neutro de la sección se
mueve hacia el lado de la compresión, lo cual arroja más fibras en tensión.
Todo el espesor disminuye ligeramente, el ancho aumenta en el lado de la
compresión y se acorta en el otro. Aunque las longitudes correctas para los
dobleces se pueden determinar por fórmulas empíricas, están considerablemente influidas
por las propiedades físicas del metal. El metal que se ha doblado, retiene algo
de su elasticidad original y hay alguna recuperación de elasticidad después de retirar
el punzón, a esto se le llama recuperación elástica.
Prensa dobladora
Se usan para doblar, formar,
rebordear, repujar, desbarbar y punzonar lámina metálica de bajo calibre. Tales prensas pueden tener
espacio para lámina de 6 m de ancho y 16 mm de espesor.
La capacidad de presión requerida
de un a prensa dobladora para un material dado, se determina por la longitud de
la pieza, el espesor del metal y el radio del doblez. El radio mínimo interior
de doblez se limita usualmente a un valor igual al espesor del material. Para
las operaciones de doblado, la presión requerida varía en proporción a la resistencia
a la tensión del material. Las prensas dobladoras tienen carreras cortas, y están
equipadas generalmente con un mecanismo impulsor excéntrico.
3.3 Maquinado (Tradicionales y Automatizados)
3.3.1 Maquinado tradicional
Proceso mediante el cual se
remueve metal para dar forma o acabado a una pieza. Se utilizan métodos
tradicionales como el torneado, el taladrado, el corte, y el amolado, o métodos
menos tradicionales que usan como agentes la electricidad o el
ultrasonido.
3.3.2 Taladro
La máquina perforadora
o taladros de prensa son esenciales en cualquier taller metal-mecánico. Un
taladro consta de un eje (que hace girar la broca y puede avanzar hacia la pieza
de trabajo, ya sea automática o manualmente) y una mesa de trabajo (que sostiene
rígidamente la pieza de trabajo en posición cuando se hace la perforación).
Un taladro se utiliza principalmente
para hace perforaciones en metales; sin embargo, también pueden llevarse a cabo
operaciones como roscado, rimado, contrataladro,
abocardado, mandrinado y refrentado.
Principales componentes de un torno paralelo o de piso.
1. Botones de mando
2. Selector
de avance
3. Cabezal
4. Engrane
5. Husillo
del cabezal
6. Engranes
reductores
7. Visor del
lubricante
8. Cojinete
del husillo
9. Chuck
universal
10. Volante
de carro transversal
11. Carro transversal
12. Luneta
móvil (viajera).
13.
Porta-herramientas simple
14. Base
graduada
15. Carro longitudinal
16. Carro auxiliar
17.
Indicador de carátula para roscado
18. Guía pusmática y bancada del carro principal
19. Luneta
Fay
20. Cubierta exterior
21. Contar punto
22. Volante
del contrapunto
23. Nivel de aceite
24. Tablero
selector de avances y roscados
25. Motor
26. Palancas
de embrague
27. Palanca
28. Volante
del carro longitudinal
29. Palanca
de avance automático transversal
30. Palanca
de la tuerca dividida
31. Tablero
32. Barra
para cilindrado
33. Tornillo
principal
34. Colector de rebaba y aceite
35. Bomba de
lubricación
36. Soporte
de las barras
