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Métodos de Conformado Mecánico
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Métodos de Conformado Mecánico
• Procesos de fundición
• Procesos con arranque de viruta
• Procesos de conformado mecánico
• Procesos a partir de polvos
• Procesos de conformado de polímeros y cerámicos
Procesos primarios
• Procesos para modificar las propiedades de los materiales
• Procesos para unir partes
• Procesos de acabado de superficies
Procesos secundarios
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Conocer y analizar los principales métodos de
manufactura mediante deformación plástica.
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• Tamaño de lote
• Materia prima
• Diseño del proceso
• Fabricación, ajuste y prueba del herramental
• Etapas intermedias
• Producto final
1. Definición de etapas
2. Diseño de
herramentales
• Producción
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• Restricciones
• Tamaño del lote
• Fecha de entrega
• Facilidades
Procedimiento convencional
Costo/No piezas
Personal más experimentado en el proceso,
equipo a disposición, fabricación
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• Experiencia
• Dibujo • Fabricación • Producción
Forma real convencional
No existeModelar
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• Definición de etapas intermedias
• Sistemas expertos
• Diseño
• Formado
Final
• Simulación• Diseño Solución numérica
•Análisis de la carga necesaria def. plástica•Análisis de flujo•Análisis de transferencia de calor•Análisis de microestructura
(fricción)
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Deformación:Cambio de tamaño (dimensiones) y/o forma (geometría)
Deformación
Elástica -deformación recuperable-Muy pequeña (Infinitesimal 10-2[m]) -Metales, cerámicos, polímeros-Excepto elastómeros (Hules)
Plástica -deformación permanente-Mayor magnitud al rango elástico (»1% de deformación)
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Extensometría
• Se encarga de medir las deformaciones generadas en un cuerpo
Dependiendo de las características de los instrumentos empleados, (sean de contacto
o sin contacto) se puede clasificar como:
• Extensometría Mecánica
• Extensometría Óptica (Videoextensometría a través
de láser y/o cámaras)
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• Extensometría Eléctrica
Aleaciones Cobre(55)-Níquel(45) (Constantán)
Aleaciones Níquel(80)-Cromo(20) (Nicrom o inconel)
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Esfuerzo:Concepto que indica la respuesta al interior del material al que se sometido a diversas solicitaciones.
Estos no se aplican a un elemento, lo que se puede aplicar son fuerzas o cargas.
No se pueden medir, se evalúan al conocer la magnitud de la solicitación así como las características geométricas del elemento sobre el que se aplica estas.
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Esfuerzo
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Problemas en ingeniería
3D 2D
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11 12 13
21 22 23
31 32 33
o
xx xy xz
ij yx yy yz
zx zy zz
i – dirección
j - plano
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i – dirección
j - plano
11 12 13
21 22 23
31 32 33
o
xx xy xz
ij yx yy yz
zx zy zz
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1
Elástica (infinitesimal)
C C
Plástica (finita)
, n mk
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11 22 33
11 22 33 12 13
21 22 11 33 23
31 32 33 11 22
Considerando el desviador de esfuerzos
3
esfuerzo hidrostático (igual magnitud en todas direcciones)
12
3
12
3
12
3
ij
ij H ij ij
H
H
ij
S
S
S
11 12 13
21 22 23
31 32 33
ij
S S S
S S S S
S S S
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Esfuerzos(Ejercicio: Criterios de fluencia)
1 11 22 33
2 2 2
2 11 22 22 33 33 11 12 23 31
3 11 22 33 12 23 31
Los invariantes asociados a éste quedan
0
magnitud relaionada con la
energía dedeformación (elástica) para el cambio de forma.
2
J S S S
J S S S S S S S S S
J S S S S S S
2 2 2
11 23 22 31 33 12
3 2
1 2 3
3
2 3
3
2 3
2 2 2
2 12 23 31 11 22 22 33 33 11
La ecuación característica queda
0
0
ó 0
S S S S S S
S J S J S J
S J S J
S J S J
J S S S S S S S S S
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Esfuerzos(Ejercicio: Criterios de fluencia)
2
2
2
2
2
2
Criterio de von Mises-Hencky
Asume que la falla o fluencia del material ocurre cuando el segundo invariante
asociado al desviador de esfuerzos alcanza un valor crítico (cortante
crítico)
0
J k
J k
J k
2
2
1 1
2 2
3 3
deformación elástica
fluencia
estableciendo en función de esfuerzos principales
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
ijp ijp
J k
S
y S S
S
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Esfuerzos(Ejercicio: Criterios de fluencia)
1 2 3
2 1 3
3 1 2
2 2 2
2 12 23 31 11 22 22 33 33 11 1 2 2 3 3 1
1 2 3 2 1 3 2 1 3 3 1 2
2
3 1 2 1 2 3
2
2 1
12 0 0
3
10 2 0
3
10 0 2
3
2 2 2 21
9 2 2
12
6
ijpS
J S S S S S S S S S S S S S S S
J
J
2 2
2 3 1 2 2 3 3 1
2 2 2
2 1 2 3 1 2 2 3 3 1
12
6J
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Esfuerzos(Ejercicio: Criterios de fluencia)
2 2 2
2 1 2 3 1 2 2 3 3 1
2 2 2
2 1 2 2 3 3 1
1
2 1 0 2 3
3
0
2 2
2 0
12
6
1
6
de una condición uniaxial de carga (ensayo de tracción)
0 0
0 0 ; , 0
0 0
esfuerzo de fluencia
10
6
ijp
J
J
J
2 2
1 0
2 2
0
2 2 2 2
0 1 2 2 3 3 1
1
3
1
3
1 1
3 6
k
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Esfuerzos(Ejercicio: Criterios de fluencia)
2 2 2 2
0 1 2 2 3 3 1
12 2 2 2
0 1 2 2 3 3 1
12 2 2 2
M 1 2 2 3 3 1
1 1
3 6
1
2
1ó
2V eficaz
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Esfuerzos(Ejercicio: Criterios de fluencia)
Un elemento mecánico fabricado en una aleación de aluminio 6061, se
encuentra bajo la acción de diversas solicitaciones, las cuales provocan
en el mismo el siguiente estado de esfuerzos:
Determine si el elemento falla bajo las solicitaciones antes descritas, es
decir si se presentara una deformación permanente, considerando que el
esfuerzo de fluencia homogéneo (obtenido mediante un ensayo de
tracción) para esta aleación de aluminio es de 150 MPa.
11 12 22
13 23 33
50MPa ; 35MPa ; 80MPa
22MPa ; 43MPa ; 115MPa