Lab Procesos3
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Informe de laboratorio de Procesos de Manufactura.
Nombre: Alvaro Acosta Calderon
Materia/ paralelo: Laboratorio de Procesos de Manufactura / Paralelo: 101
Número y título de experimento: Experimento No 3, Conformado de metales: Laminación
Profesor: Julio Alberto Cáceres.
Fecha de experimento: lunes 29 de Junio de 2015
Fecha de presentación: lunes 13 de Julio de 2015
Nombre de compañeros de laboratorio: Freddy Arboleda Muñoz, Esther Ochoa Reinoso, Abrahan Plua Espinoza, Milton Tapia Villareal, Carlos Villao.
A) Resumen:
El propósito del experimento fue poder conocer los procesos de
conformado plástico, trabajado den frio, laminación de aluminio. Además
como objetivo fue poder identificar la deformación de los granos,
orientación y tamaño de grano, después de haber pasado la pieza por la
laminadora. Conocer en la microestructura los cambios de las propiedades
mecánicas, como la dureza y ductilidad, debido al trabajado en frío.
Se utilizó una probeta de aluminio para aplicarle el trabajo en frio, se
tomaron las medidas iniciales y se cortó la pieza para tener como muestra
la pieza sin laminar. Luego se utilizó la laminadora para el trabajo en frio, se
realizaron ocho pasadas a la pieza de aluminio, y se tomaron las medidas
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nuevamente. Luego se volvió a cortar el pedazo laminado. El pedazo
restante se lo pasó por la laminadora nuevamente para un total de diez
pasadas más. Finalmente se tomaron las medidas de la última pieza
laminada, se realizaron los cálculos respectivos para obtener la reducción
del espesor, la longitud de contacto, la deformación real la fuerza del rodillo,
la potencia y el trabajo de conformado.
Por último se tomaron las medidas de dureza de cada probeta y se
compararon los resultados obtenidos.
B) Enfoque experimental:
El proceso de laminación es un proceso de deformación el cual consiste en
reducir el espesor de un material de trabajo mediante fuerzas de
compresión ejercidas por dos rodillos opuestos. Este trabajo puede ser en
frío o en caliente dependiendo del espesor y las propiedades que se le
quieran dar al material.
Con una simple visualización se puede observar que el material después de
cada laminación se deforma volumétricamente pero a su vez su estructura
interna también lo hará, lo que producirá que a medida de que se deforme
el material sus propiedades mecánicas también lo harán, tales como su
dureza y su ductilidad.
C) Procedimiento experimental:
Los materiales utilizados fueron los siguientes:
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Platinas de aluminio
Lijadora y pulidora
Laminadora
Calibrador vernier
Durómetro
Microscopio
El procedimiento experimental consistió en lo siguiente:
Antes de iniciar el proceso y después de cada pasada, se midió y
registro el largo, ancho y espesor de las platinas. Con estos datos fue
posible determinar la reducción en espesor.
Antes de poder utilizar la laminadora, fue necesario, por normas de
seguridad, quitarse relojes, anillos y pulseras, para evitar que se
atoren en la laminadora.
Se procedió a medir la dureza inicial, además de tomas las medidas
de ancho, largo y espesor.
Se lamina la primera platina, con un total de 8 pasadas. Luego se
tomaron las nuevas medidas de largo, ancho y espesor.
Se realizó el procedimiento anterior, pero esta vez se realizaron un
total de 10 pasadas a la platina que tiene 8 pasadas previamente.
Se realizaron los cálculos respectivos para hallar la reducción del
espesor, la longitud de contacto, la deformación real la fuerza del
rodillo, la potencia y el trabajo de conformado.
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Luego se realiza el proceso de lijado para llevar la pieza al
microscopio y poder observar el arreglo de granos, y las diferencias
que existen en la pieza sin laminar, en la semi laminada con 8
pasadas y en la pieza laminada con 18 pasadas.
Por último se mide la dureza de las tres probetas y se comparan los
resultados.
D) Análisis de resultados:
Las probetas sin laminar muestran una dureza HRB menor a las dos
probetas laminadas, con 8 y 18 pasadas respectivamente (Tabla No2), y
esto se debe a que a medida que se lamina en frio, los granos son
deformados y se alinean en la misma dirección de lamiando lo que produce
un endurecimiento de la pieza, pero con a la vez disminuye la ductilidad y
se vuelve más frágil con cada pasada. (Figura No1, No2, No3)
La figura No1 es la probeta si laminar, ya que se puede observar que los
granos no se encuentran agrupados o alineados, sino que se encuentran sin
orden alguno. A diferencia de la figura No2 y figura No3 que fueron
laminadas con 8 y 18 pasadas respectivamente.
Además se compara la dureza de la segunda y tercera probeta (Tabla No2)
lo que indica que la dureza varia muy poco, debido a que por más que se
siga laminado el material, la dureza se mantendrá constante hasta que
llegue el punto en que se fragilice la pieza y se rompa debido a los esfuerzos
sometidos.
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E) Conclusiones:
Se logra concluir que para lamiando en frio, a medida que se realicen
más pasadas en la laminadora, la dureza aumenta, pero hasta cierto
punto en que se vuelve constante hasta romperse.
Para disminuir la dureza después del trabajado en frio, del laminado,
se puede aplicar el tratamiento térmico de recocido, para aliviar
tensiones y aumentar la ductilidad.
El esfuerzo de fluencia es directamente proporcional al trabajo
aplicado y esta depende el tipo de material utilizado.
F) Recomendaciones:
Se recomienda el uso del mandil durante toda la práctica.
Es necesario tener cuidado al momento de utilizar la laminadora,
deben retirarse todo tipo de relojes, anillos y pulseras para evitar
quedar atrapado en los rodillos de la laminadora.
En caso de algún accidente comunicar inmediatamente al profesor.
Se debe tener cuidado al momento de poner la probeta en la
laminadora, para evitar que la probeta se deforme de forma no
deseada.
Tomar correctamente las medidas con el vernier, para evitar
posibles errores.
G) Referencias:
Guía laboratorio de proceso de manufactura. Anexo A
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Preguntas evaluativas:
1.- ¿Indique cómo influye el material para determinar la fuerza y la potencia de laminación?
El material afecta a la fuerza de laminación, ya que el esfuerzo de fluencia es
un valor característico del material. La fuerza aplicada es directamente
proporcional a la potencia, y esta varia con el esfuerzo de fluencia.
2.- Identifique Ud. como influye la laminación en frio, en la inducción de endurecimiento en los diferentes materiales.
Cuando se realiza laminación en frio, se realiza a temperaturas menores a la
temperatura de recristilización, por lo que el material se endurece, queda
cargado de tensiones. A diferencia que cuando se lamian en caliente, los
granos se recristalizan y recuperan su forma inicial para evitar el
endurecimiento. La temperatura de recristalización varía dependiendo del
material utilizado, por lo que cada material se lamina en caliente a distintas
temperaturas para evitar el endurecimiento.
3.- Indique Ud. como varia la microestructura durante el laminado.
A medida que se lamian la pieza, los granos se comienzan a deformar, lo que
causa que los granos se achaten y se alarguen en la misma dirección del
laminado, pero cuando se lamina bastantes veces el material se vuelve frágil
y no sirve para ninguna aplicación.
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4.- ¿Cuál sería el mejor tratamiento térmico para evitar que la plancha se rompa durante la laminación? ¿Por qué?
Después de laminación en frio se aplica el recocido, para aliviar las
tensiones y aumentar su ductilidad, evitando la fragilidad del material.
Anexo B
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Figura No1. Laminadora
Figura No2. Probeta sin laminar
Figura No3. Probeta laminada con 18 pasadas
Anexo C
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Figura No4. Probeta laminada con 8 pasadas
Cálculos realizados:
Las mediciones tomadas fueron las siguientes:
Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3Espesor
(h0) Ancho
(h0)Espesor
(h1)Ancho (w1)
Espesor (h2)
Ancho (w2)
1 13 24.3 10.2 25.3 6.7 25.52 11 23.75 10.15 25.25 6.8 25.23 13.2 23.7 10.15 26 6.7 25.5
Promedio : 12.4 23.9 10.17 25.5 6.73 25.35Tabla No.1: Dimensiones de las probetas
Probeta 1 Probeta 2
Probeta 3
1 75 83 862 77 84 863 78 82 87
Promedio: 76.67 83 86.33
Tabla No.2: Dureza de las probetas
1) Determinar la reducción de espesor máxima
dmax=Rµ2
R: Radio del rodillo
µ: Para trabajos en frio entre 0.1 a 0.2
dmax=91∗0.152=2.048mm
2) Determinar longitud de contacto en cada laminado
Lp=√R∗∆h
Cada laminado fue de una vuelta. El ∆ h fue de:
∆ h1=12.4−10.17=2.23mm
10
∆ h2=10.17−6.73=¿3.44mm
Lp1=√91(2.23)=14.24mm
Lp2=√91(3.44)=17.69mm
3) Deformación real y deformación ingenieril
Deformación real:
ε 1=ln( h0h1 )=ln( 12.410.17 )=0.19825
ε 2=ln( h1h2 )=ln( 10.176.73 )=0.41287
Deformación ingenieril:
e1=∆h1ho
=2.2312.4
=0.1822
e 2=∆h2h1
= 3.4410.17
=0.338
4) Fuerza sobre los rodillos en cada pasada
El esfuerzo de fluencia es de:
Y f=k εn
1+n
k: Coeficiente de resistencia del material (175 MPa)
n: Exponente de endurecimiento (0.2)
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Y f 1=175∗0.412870.2
1+0.2
Y f 1=105.5MPa
Y f 2=175∗0.198250.2
1+0.2
Y f 2=122.2MPa
La fuerza sobre los rodillos:
F=Y f∗w∗Lc
W1: ancho de la probeta 23.9 mm
W2: ancho de la probeta 25.5 mm
F1=105.5MPa∗23.9mm∗14.24mm=35905.5N
F2=122.2MPa∗25.5mm∗17.69mm=55123.8N
5) Potencia requerida para cada pasada
P=2π60
∗N∗F∗Lp [W ]
N: Velocidad de rotación 25[rpm]
F: Fuerza de laminado
Lp : Longitud de contacto
12
P1=2π
60∗25∗35905.5∗0.01424=1338.5W
P2=2π60
∗25∗55123.8∗0.01769=2552.9W
6) Trabajo de conformado
W=∀∫ k εndε
W=∀ nk εn−1
∀1=0.0124∗0.0239∗0.111=32.9∗10−6m3
W 1=32.9∗10−6∗0.2∗175∗106∗0.198250.2−1
W 1=4201.8J
∀2=0.01017∗0.0255∗0.111=28.8∗10−6m3
W 2=28.8∗10−6∗0.2∗175∗106∗0.412870.2−1
W 2=2045.5 J
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