estirado taller de procesos de manufactura trim iv
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ESTIRADO
TALLER DE PROCESOS DE MANUFACTURA TRIM IV
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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.
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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.
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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).
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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
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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
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Mecánica del estirado
n
KY
n
f
1
Donde
K = coeficiente de resistencia del material, (MPa)n = exponente de endurecimiento por deformación
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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].
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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.
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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)
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Mecánica del estirado
20 fDD
D
sin20
fc
DDL
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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
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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
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Banco de estirado
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Estiradoras continuas
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Dados de estirado
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Estirado de tubos
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Estirado de tubos
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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.
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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.
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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.