UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES

PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA,

MECÁNICA ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA

“PROCESOS DE DEFORMACIÓN VOLUMÉTRICA EN EL

TRABAJO DE METALES: LAMINADO”

Curso:

PROCESOS DE MANUFACTURA II

Semestre:

II

Docente:

Ing. Darwin Álvarez Flores

Integrantes:

Díaz Valdivia, José Carlos

Soto Rodríguez, Franco Alejandro

AREQUIPA, 12 de noviembre de 2013

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ContenidoPROCESOS DE DEFORMACIÓN VOLUMÉTRICA EN EL TRABAJO DE METALES: LAMINADO................3

1. INTRODUCCIÓN......................................................................................................................3

2. LAMINADO.............................................................................................................................3

3. MOLINOS LAMINADORES.......................................................................................................3

3.1. RODILLOS........................................................................................................................4

3.2. LUBRICANTES..................................................................................................................4

4. PROCESO DE LAMINADO PLANO............................................................................................5

4.1. LAMINADO EN CALIENTE...............................................................................................5

4.2. LAMINADO EN FRÍO........................................................................................................5

4.3. PRODUCTOS DEL LAMINADO PLANO..............................................................................5

4.4. ANÁLISIS.........................................................................................................................6

4.5. COEFICIENTE DE FRICCIÓN.............................................................................................6

4.6. DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS TERMINADOS...............................................................7

5. LAMINADO DE PERFILES.........................................................................................................7

6. OTROS PROCESOS DE LAMINADO..........................................................................................8

6.1. LAMINADO DE CUERDAS................................................................................................8

6.2. LAMINADO DE ANILLOS................................................................................................8

6.3. LAMINADO DE ENGRANAJES..........................................................................................9

6.4. PERFORADO DE RODILLOS..............................................................................................9

7. LAMINADO EN EL PERÚ........................................................................................................10

8. CONCLUSIONES....................................................................................................................10

9. BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................................11

10. LINKOGRAFIA....................................................................................................................11

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PROCESOS DE DEFORMACIÓN VOLUMÉTRICA EN EL TRABAJO DE METALES: LAMINADO

1. INTRODUCCIÓNDe todos los procesos de deformación volumétrica, la laminación ocupa la posición más importante. Más de 90% de todos los materiales que alguna vez se deforman se someten a la laminación.

Tabla1.1.Cantidad deMateriales laminados

2. LAMINADOEl laminado es un proceso en el cual el espesor del material de trabajo se reduce mediante fuerzas de compresión ejercidos por dos rodillos opuestos. A través del giro de estos, jalan el material de trabajo y simultáneamente lo aprietan.

Requieren por lo general una alta inversión, por el equipo pesado denominado molinos laminadores, que producirán artículos estándar, como láminas o placas.

Imágen2.1. Esquemadel procesode Laminado

3. MOLINOS LAMINADORESSe han desarrollado distintos tipo de molinos. El básico consiste en dos rodillos opuestos y se denomina

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Molino de laminación de dos rodillos, su diámetro va de 0.6 a 1.4 m y la configuración puede ser reversible (permite la rotación en ambas direcciones) o no reversible ( giran siempre en la misma dirección).

Molino de laminación de tres rodillos; tiene tres rodillos en una columna vertical y la dirección de cada rodillo permanece sin cambio. Emplea un mecanismo elevador para elevar o bajar el material de trabajo.

Molinos de cuatro rodillos; usan dos rodillos de diámetro menor ( la longitud de contacto se reduce y esto conduce a fuerzas más bajas y por lo tanto menor potencia) para hacer contacto con el trabajo y dos rodillos detrás como respaldo, que evitan el desvío de los pequeños.

Molino de rodillos en tándem; consiste en una serie de bastidores de rosillos, que puede llegar a tener ocho o diez pares, y cada uno realiza un reducción o refinamiento en la forma del material que pasa entre ellos , a la vez se incrementa la velocidad. En este proceso no se requieren fosas de recalentado y los tiempos de manufactura son más cortos, produciendo así beneficios económicos.Imágen3.1. Tipos deMolinos Laminadores

3.1. RODILLOSLos requerimientos fundamentales para el material de los rodillos es resistencia y resistencia al desgaste. Los materiales comunes para los rodillos son la fundición de hierro, el acero fundido y el acero forjado. También se utilizan carburos de tungsteno para rodillos de pequeño diámetro. Los rodillos de acero forjado, aunque de un costo mayor tienen más resistencia, rigidez y tenacidad que otros. Los que vayan a ser usados en laminado en frio deben ser rectificados hasta un acabado fino. Aquellos que son diseñados para laminado en frio no pueden ser usados para laminado en caliente, ya que pueden agrietarse o astillarse.

3.2. LUBRICANTESPara asegurar un adecuado funcionamiento del molino de laminado y de los rodillos en específico se deben emplear lubricantes eficientes, se usan soluciones en base a agua para enfriar a los rodillos y para romper la cáscara sobre el material laminado, las

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aleaciones no ferrosas , cuando se laminan en caliente utilizan una diversidad de aceites compuestos, emulsiones y ácidos grasos. La laminación en frío se efectúa con lubricantes solubles en agua o de baja viscosidad, como parafina, aceites minerales y grasos.

4. PROCESO DE LAMINADO PLANO Consiste en reducir el espesor de una plancha para producir un artículo más delgado y largo, pero sólo ligeramente más ancho. Es el proceso primario más relevante de la deformación.

4.1. LAMINADO EN CALIENTEEl trabajo empieza con un lingote de acero fundido recién solidificado. Que será recalentado, esto consiste en colocar el material aún caliente en un horno o fosa de recalentamiento, donde permanecerá hasta alcanzar una temperatura uniforme, que puede ir desde los 450 °C en el caso del aluminio, hasta los 1250 °C para el acero. Es en esta etapa que se produce una capa de óxido, al entrar en contacto con el medio ambiente, formando una cascarilla. Posterior a ello ingresará al molino de laminación.

4.2. LAMINADO EN FRÍO Se lleva a cabo a la temperatura ambiente y, comparada con la laminación en caliente, produce artículos con un mucho mejor acabado superficial debido a la inexistencia de cascarilla, posee mejores tolerancias dimensionales y buenas propiedades mecánicas.

4.3. PRODUCTOS DEL LAMINADO PLANOLuego de ello pasará por el molino de laminación, donde será convertido en una de las tres formas:

a) Lupias: sección transversal cuadrada de 150x150 mm (6x6 in).b) Plancha: obtenida a partir de un lupia o lingote, con una sección rectangular de

250 mm de ancho o más y un espesor de 40 mm. c) Tocho: sección cuadrada, con dimensiones de 40 mm.

Imagen3.3.1 . Productosdel laminado plano

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4.4. ANÁLISIS

4.4.1. Espesor Al presionar al material el espesor se reduce a una cantidad llamada “draft”, dada por la siguiente ecuación:

d=to−t f donde d: draft ; t o : espesor inicial y t f : espesor final

4.4.2. EsparcidoSe refiere al incremento del ancho, sin embargo el volumen del metal debe mantenerse antes y después del proceso:

t owo Lo=tf wf L f

donde wo y w f sonlos anchos de trabajoantes y después ; Lo y Lf sonlaslongitudes antes y después

De igual forma la velocidad volumétrica del flujo de material debe ser la misma antes y después:

t owo vo=t f w f v f ;

donde vo y v f sonlas velocidades deentrada y salidadelmaterial .

4.4.3. Deslizamiento hacia adelanteEs la cantidad de deslizamiento entre los rodillos y el material de trabajo:

S=v f−vr

vr

donde v f es la velocidad final de trabajo , y vr velocidad del rodillo

4.4.4. Requerimiento de potencia.Se calcula con facilidad con unidades en watts a partir de:

P=P rLvR

donde P r es la fuerzadel rodillo en Newtons , Les lalongitud decontacto , v la velocidad del rodillo y R elradio del rodill o .

4.5. COEFICIENTE DE FRICCIÓNDepende de varios factores como la lubricación del material de trabajo y temperatura de trabajo. En el laminado en caliente se produce la “adherencia”, en la cual la superficie caliente del material de trabajo se pega a los rodillos, incrementando el índice de fricción. Los valores van; frio 0.1, tibio 0.2 y caliente con adherencia 0.7.

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4.6. DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS TERMINADOS. Pueden presentarse defectos en la superficie de placas y hojas laminadas o pueden existir defectos estructurales internos. Los defectos no son deseables, no sólo porque degradan la apariencia de la superficie pero también porque pueden afectar de manera adversa la resistencia, la capacidad de formado y otras características. Se han identificado defectos superficiales como cascarilla, corrosión, rayaduras , picaduras o grietas. Causados probamente por inclusiones e impurezas en el material fundido original o debido a varias otras situaciones relacionadas con la preparación. Defectos comunes son:

Los bordes ondulados en las hojas.- resultado de la flexión del rodillo, consiste en una tire más delgada en los bordes que en el centro. Y debido a una expansión mayor, se produce una torcedura .

Las grietas.- son usualmente el resultado de una deficiente ductilidad del material a la temperatura de laminado. Pueden presentarse en los costados o en el centro de la tira.

El hojeamiento.- es un fenómeno complejo y puede estar causado por una deformación no uniforme durante el laminado o por la presencia de defectos en el fundido original.

5. LAMINADO DE PERFILESEn este proceso, el material de trabajo se deforma para generar un contorno en la sección transversal. Pueden producirse perfiles de construcción como vigas I, en L, rieles de vías.

Se lleva a cabo con rodillos que tienen impreso el reverso de la forma deseada, estos son más complicados debido a su geometría. El diseño de pases de laminación consiste en la secuencia de formas intermedias y el uso de los rodillos correspondientes para obtener el producto deseado

ℑá gen5.1 . Procesode Laminadode Pefil en I Imágen5.2 .Perfiles producidos

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6. OTROS PROCESOS DE LAMINADO

6.1. LAMINADO DE CUERDASEl laminado de cuerdas se usa para formar cuerdas en partes cilíndricas mediante su laminación entre troqueles, uno de ellos móvil y otro fijo. Es el proceso más importante para producción masiva de piezas con cuerdas externas (pernos, tornillos, etc.). La mayoría de las maquinas laminadoras de cuerdas realizan las operaciones por trabajo en frío. Existen dos tipos de troqueles, troqueles planos que se mueven alternativamente entre sí y troqueles redondos que giran relativamente entre sí para lograr la acción de laminado de cuerdas. Entre las ventajas de este proceso están la alta velocidad (se producen hasta 8 piezas por segundo en lo que respecta a pernos y tornillos pequeños), mejor utilización del material, cuerdas más fuertes debido al endurecimiento del material, mejor resistencia a la fatiga y superficies más lisas.Imágen6.1.1 . Laminadodecuerdas .

6.2. LAMINADO DE ANILLOSLa laminación de anillos consiste en una Imágen6.2.1 . Laminadodecuerdas deformación que lamina las paredes gruesas de un anillo para obtener un anillo de paredes más delgadas, y por tanto, de un diámetro mayor al inicial. El anillo se coloca entre dos rodillos, uno de los cuales es impulsado y su espesor se va reduciendo al ir acercando los rodillos uno al otro conforme giran. Es decir se reduce el espesor del anillo pero aumenta su diámetro. El laminado de anillos se aplica generalmente en procesos de trabajo en frío para anillos pequeños y de trabajo caliente para anillos más grandes. Las paredes de los anillos no solo se limitan a formas rectas, también este proceso permite formas más complejas. Este proceso tiene como principal ventaja el ahorro de materias primas. El laminado de anillos se aplica en los anillos grandes para cohetes y turbinas, cubiertas de motores a reacción, bordes de ruedas dentadas, pistas para rodamientos de bolas y rodamientos de rodillos, bridas y anillos de refuerzo para tubos.

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6.3. LAMINADO DE ENGRANAJESProceso de formado en frío, muy similar al laminado de cuerdas. La deformación de los cilindros o discos se orientan paralelamente a su eje o en un ángulo en caso de engranajes helicoidales. Las ventajas de este proceso son las altas velocidades de producción, mejor resistencia a la fatiga y menos desperdicio del material.

Imágen6.3.1 . Laminadodeengranajes

6.4. PERFORADO DE RODILLOSEs un proceso especializado de trabajo en caliente para hacer tubos sin costura de paredes gruesas. Utiliza dos rodillos opuestos y por tanto se agrupa entre los procesos de laminado. El proceso se basa en el principio que al comprimir un sólido cilíndrico sobre su circunferencia, se desarrollan altos esfuerzos de tensión en su centro. Si la compresión es lo suficientemente alta se forma una grieta interna. Los esfuerzos de compresión se aplican sobre el tocho cilíndrico por dos rodillos, cuyos ejes se orientan en pequeños ángulos con respecto al eje del tocho, de esta manera la rotación tiende a jalar el tocho a través de los rodillos. Un mandril se encarga de controlar el tamaño y acabado de la perforación creada por la acción. Se usan los términos perforado rotatorio de tubos y proceso Mannesmann para esta operación en la fabricación de tubos.

Imágen6.4 .1 .Perforadoderodillos .

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7. LAMINADO EN EL PERÚEn el país, la industria del conformado de metales viene creciendo y desarrollándose a lo largo del territorio. Un ejemplo muy notable es el de la Corporación Aceros Arequipa.

Que en agosto de este año ha logrado duplicar su capacidad de laminación en pisco, con la inauguración de nuevo Tren de Laminación. Esta ampliación permite que la empresa alcance una producción total de 1'350,000 toneladas anuales de producto terminado. La inversión para la construcción de la segunda línea de laminación ascendió a US$145 millones de dólares. La tecnología utilizada sitúa a la Planta de Pisco como la más moderna de Sudamérica.

Imágen7.1. ProductosC . A . Imágen7.2 . Logo campaña

8. CONCLUSIONES La laminación es el proceso de reducir el espesor o de cambiar la sección

transversal de una pieza de trabajo larga mediante fuerzas a la compresión aplicadas a través de un juego de rodillos. Se pueden obtener productos como placas, varillas, láminas o perfiles.

El proceso trabaja con temperatura ambiente o a elevadas para laminados en caliento lo que permite escoger adecuadamente el proceso según las necesidades del trabajo y propiedades deseadas.

La optimización del proceso y la mejora de los sistemas, son labores propias del Ingeniero Mecánico.

El mantenimiento que se le debe brindar a los rodillos es esencial para un laminado correcto.

Todo proceso de laminación requiere un alto costo de inversión, por el equipo necesario para su desarrollo.

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9. BIBLIOGRAFIA1. “Fundamentos de la Manufactura Moderna, Materiales, procesos y sistemas” Mikel

P. Groover - Capítulo 19; Procesos de deformación Volumétrica en el Trabajo de los Metales. ( páginas 391-401).

2. “Procesos de Manufactura” A. Schey 3era Edición – Capítulo 9 ; Procesos de deformación volumétrica. ( páginas 373-385)

3. “Manufactura, Ingeniería y Tecnología” Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid, Ulises rev. téc Figueroa López – Capitulo 13; Rolado o Laminado de Metales ( páginas 321-337)

10. LINKOGRAFIA Producción se Incrementó al doble. RESCATE 10/11/13 HORA 15:45

http://www.acerosarequipa.com/informacion-corporativa-noticias/informacion-corporativa-noticias/article/corporacion-aceros-arequipa-duplica-su-capacidad-de-laminacion-en-pisco/chash/f781782652bbce866a2b4d74171f78d2.html

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