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• Hernando Valencia

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Ingeniería Civil en Mecánica

INGENIERÍA CIVIL EN MECÁNICA

GUÍA DE LABORATORIO

ASIGNATURA “LABORATORIO DE PROCESOS MECÁNICOS” CÓDIGO 15011 NIVEL 06 EXPERIENCIA C06 “TREFILADO” HORARIO: JUEVES 9-10-11-12

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1.- OBJETIVOS GENERALES Familiarizar al alumno con el proceso de Trefilado, analizar sus variables y el efecto en el proceso.

2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS 2.1.

Demostrar la deformidad de los metales y aleaciones a la trefilación.

2.2.

Determinar experimentalmente variables y magnitudes del proceso; fuerza, potencia, etc.

2.3.

Comprobar endurecimiento por deformación.

3.- INTRODUCCIÓN TEÓRICA En el proceso de trefilado el material metálico, alambre o barra, es deformado al ser reducida su área pasando por un cono duro (hilera).

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Ingeniería Civil en Mecánica Las magnitudes del proceso son: do

= Diámetro de entrada del alambre (si es redondo)

d1

= Diámetro de salida (mm)

Ao

= Área central a la entrada (o)

A1

= Área final a la salida (1)

Fo

= Fuerza tractora a la entrada (kp)

F1

= Fuerza de tracción a la salida

V1

= Velocidad del alambre a la salida (m/seg)

σ1

= Tensión de salida

Pto. 0

= Indica comienzo de la deformación plástica

Pto. 1

= Indica final de la deformación plástica

ε

= Grado de deformación otorgado

μ

= Coeficiente de roce entre hilera y material

εo

= Deformación previa del material a la entrada

p

= Presión entre herramienta y metal

HB

= Dureza Brinell

S

= Límite de fluencia o resistencia a la deformación del material (kp/mm2)

σ

= Tensión media del proceso

г

= Reducción de área = Ao – A1

%

Ao B

= μ/tgα = μ/α si el ángulo de la hilera es pequeño

R

= Fuerza radial de separación al trabajo con hilera bipartida (split die)

Nt

= Potencia de trefilación

Ne

= Potencia eléctrica efectiva a la salida del motor del trefilador = V x I (kw)

n

= Rendimiento del trefilador

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Ingeniería Civil en Mecánica 3.1. La expresión para la fuerza de tracción (salida) es: F1 = A1 · σ1 En que σ1 , según Sach Vale: σ1 = S (1 + B) [1-[A1/Ao]B] + σo(A1/Ao)B + Δ σ1 B

Según Δσ1 = Incremento de la tensión de la salida por efecto del trabajo redundante o como se le suele denominar, roce interno molecular, el cual tiene varios criterios de estimación:

a) Según Whitton,

(1 – ґ) α

Δ σ1 = S x 2

ґ

3 b) Según Johnson, Δσ1 =

2

Sx 3 2

1–r

sen α

r

c) La expresión según E. Eichinger para el incremento Δ σ1 Δσ1 = S x 2/3 α ; deducida ésta de la fórmula de Siebel para F1 y σ1 ; con σo = o sin contratensión a la entrada; F1 = A1 σ є (1 + B + 2 α) 3 ε

en que 1 + B 2 α = f coeficiente de trefilación 3 ε

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Ingeniería Civil en Mecánica 3.2. La expresión para obtener el ángulo óptimo correspondiente al mínimo esfuerzo de tracción de salida (fmín o σ mín) tiene dos criterios: a) Según Siebel, derivando δF1 / δα = 0 en 3.1 tenemos: αopt =

3

μ ε ; si Fo = o

[3.2]

2 b) Según Avitzur, análogamente: αopt =

3

μ ε [

2

3.3

3

[1 - ε/2 - σo / σ ]]

2

La ecuación para determinar el roce con aproximación a partir del ángulo óptimo, se puede obtener de la ecuación 3.2.; μ = 2 α2 op 3є

3.4

La determinación más exacta y empírica del roce que a la anterior puede ser la expresión de Lavanchy: μ = ( Ao - A1 ) [ 1/tgα - R/P π ] + π d1 R π [ (Ao - A1) 1/tgα +

π d1 ] + (Ao - A1)

P

3.5. La potencia de trefilación vale Ntref = F1 · V1 [kw]

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Ingeniería Civil en Mecánica 3.6. El rendimiento del trefilador se determina por: n = F1 · V 1

en que Ne es la potencia eléctrica efectiva del motor o la red.

Ne = V I

4.- MÉTODO A SEGUIR 4.1.- Reconocimiento del equipo. 4.2.- Medir fuerza de Trefilado (F1) sin fuerza hacia atrás (F0 = 0), para un mismo diámetro de entrada e igual reducción de área pero con hileras con distinto ángulo. 4.3.- Medir fuerza de Trefilado (F1 ) con F0 = 0, para un mismo diámetro de entrada y diferentes reducciones de Área, con hileras con ángulo constante.

5.- VARIBLES A CONSIDERAR 5.1.- Características y condiciones del material a Trefilar. 5.2.- Características de las hileras a usar. 5.3.- Fuerza de Trefilado

6.- TEMAS DE INTERROGACIÓN 6.1.- Aplicaciones del proceso de Trefilado. 6.2.- Variables del proceso y su influencia

7.- EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR 7.1. 7.2 7.3 7.4. 7.5.

Trefilador Set de hileras Pié de metro Huincha de medir Cronómetro

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Ingeniería Civil en Mecánica 8.- LO QUE SE PIDE EN EL INFORME 8.1. 8.2. 8.3. 8.4.

Determinar la fuerza de trefilado en función del ángulo de la hilera y graficar. Determinar la fuerza de trefilado en función de la reducción de área y graficar. Determinar fuerza mínima y ángulo óptimo. Potencia de trefilado

9.- BIBLIOGRAFÍA 9.1. Betzalel Avitzur,: “Metal Forming: processes and analisis”, Editorial Mc Graw-Hill

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