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• Luis Enrique Villacorta Calle

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA -UNI-

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA INFORME DE LABORATORIO N° 05 TREFILADO CURSO: Procesos de Manufactura (MC216) SECCIÓN: E DOCENTE: SALAZAR MAGUIÑA Marco Tulio INTEGRANTES: - ENCISO HUAMANI Joan Irvine - POMA ARI Dustin Josué - VALDEZ GONZALES Miguel Gustavo - VILLACORTA CALLE Luis Enrique FECHA DE REALIZACION: 05/01/2021 FECHA DE ENTREGA

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: 12/01/2021

Informe de Laboratorio – Procesos de Manufactura

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ÍNDICE OBJETIVOS……………..……………………………………………………………3 ASPECTO TEORICO………………………………………………………………3 HERRAMIENTAS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR…………………..9 MATERIALES………………………………………………………………………11 PLAN DE TRABAJO…………………………………………………………….11 CALCULOS Y RESULTADOS…………………………………………………12 ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS…………..13 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………….14

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1. OBJETIVOS   

Estudiar el proceso de conformación plástica de trefilado. Determinar las variables que están presentes durante el proceso. Mostrar la deformación plástica de los metales en el proceso de conformado por Trefilado.

2. ASPECTOS TEÓRICOS: 2.1 Introducción. El proceso de trefilado es la disminución permanente de la sección transversal de un alambre, barra o varilla haciéndolo pasar a través de un dado, en una o múltiples pasadas. La fabricación de pequeñas secciones metálicas de considerable longitud semejantes a los actuales cables se remonta al año 3000 a. C donde se han encontrad adornos para faraones hechos de hilo o plata. La hilera más antigua encontrada que ha sido utilizada para hacer hilos de metal se atribuye a los vikingos, por lo que se estima que el proceso utilizando hileras rudimentarias data de al menos hace 1200 a. C. En el siglo XX se mejoró y se perfeccionó el proceso mediante la introducción del recocido entre etapas, hileras múltiples y la implementación de nuevos y mejores materiales en la matriz de trefilado (hilera) como los carburos y el diamante sintético. Actualmente las aplicaciones de barras y cables trefilados son infinitas, los cables de acero se utilizan en ascensores, puentes, máquinas y como transmisores de energía mecánica. Los cables de cobre en aparatos eléctricos, motores, generadores, telefonía pública transmisión de energía eléctrica, etc. 2.2 Definición de trefilado. El trefilado es un método de conformado que consiste en reducir progresivamente la sección inicial de un producto metalúrgico (una barra de metal dúctil, alambrón laminado, etc.) haciéndolo pasar, mediante tracción sobre el material en el extremo a la salida del dado, por unos orificios calibrados llamados hileras, de sección inferior a la de la pieza que se va a trabajar Los materiales más usados para la conformación son el acero, cobre, aluminio y latones. La reducción de área en el trefilado se realiza a temperatura ambiente por lo que se clasifica como un proceso de trabajo en frío. No se produce viruta ya que no existe arranque de material. Las ventajas que aporta el trefilado es la precisión dimensional, la buena calidad superficial, aumento de la resistencia y dureza, y la producción de secciones muy finas. La desventaja es el riesgo de perder la flexión.

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Esquema de trefilado 2.3 Tipos de trefilado. Existen diferentes tipos de clasificación para el proceso de trefilado entre las cuales se puede mencionar: 

Por el diámetro de la barra o cable, entre los cuales se pueden mencionar trefilado de desbaste grueso para obtener barras, trefilado en alambres hasta diámetros mayores de 2.06 mm donde se suele utilizar dados carburados de tungsteno y trefilado fino para diámetros menores de 2.06 mm donde se requieren dados diamantados (Handbook, 1993).  Por el uso o no de un tambor embobinado, cuando en el proceso el diámetro de la barra o del alambre permite que este se pueda enrollar en un tambor, el proceso es denominado trefilado; cuando el proceso existe una mordaza que sujeta al producto que se obtendrá (barras generalmente) y es utilizado un carrito que se desplaza a través de rieles en una máquina denominada de banco el proceso es denominado estirado.  Por el producto resultante del trefilado, como lo es trefilado de tubos, trefilado de alambre y trefilado de varillas que pueden ser de diferentes tipos de sección transversal simétricas. 2.4 Etapas del proceso. 2.4.1 Preparación superficial: Durante el proceso de trefilado se preparará y limpiará el material, mediante ataques químicos y se culmina con agua a presión. Esta limpieza se puede realizar mediante un decapado, el cual puede ser:  Decapado mecánico. Este se realiza mediante un equipo auxiliar en el proceso, que contiene una serie de rodillos decapantes los cuales generalmente se fabrican de tungsteno. La función de estos rodillos es la de realizar una remoción completa de cualquier impureza o suciedad que el alambrón posea, como el óxido.  Decapado químico. Usualmente se busca eliminar posibles óxidos en la superficie del material que se está trabajando. Se suele realizar esta limpieza superficial mediante solución de ácido sulfúrico, también se utiliza como decapante fuerte (desengrasante y decapado) el ácido clorhídrico en materiales como hierro, cobre y sus aleaciones. Posteriormente, se baña el material en óxido de cal, o sales inhibidoras lo cual detiene el ataque del ácido. Informe de Laboratorio – Procesos de Manufactura

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2.4.2

Punteado: Consiste en preparar una pequeña longitud de un extremo del alambre, hasta obtener una sección menor que la de la hilera o dado, una vez obtenido se hace pasar a través de ésta y se sujeta mediante una mordaza para trefilar, y ser enrollado. Existen muchos métodos por los que se puede hacer esta etapa entre algunas están; la forja que se realiza en caliente y con martillo; forja rotativa donde se utiliza una máquina herramienta que posee un martillo de dos a tres mazos, ayudados por una fuerza centrífuga al girar, con la cual son proyectados hacia el centro al pasar por los rodillos fijos situados en la periferia, el alambre a afilar se sitúa en el centro. El punteado mediante laminación se realiza con un equipo auxiliar denominado sacapuntas que es utilizado para reducir la sección del alambre cuando éste ha sufrido una fractura o bien durante el momento de introducir un nuevo rollo de alambrón para su posterior proceso de trefilado. Este cuenta con dos rodillos que poseen ranuras de distintos diámetros debidamente espaciadas que permiten disminuir la sección transversal del alambre hasta obtener el diámetro requerido. Figura 3 Forja rotativa.

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2.4.3

Trefilado: Una vez el alambre limpio, se hace pasar la punta ya preparada a través de la hilera, se sujeta con la mordaza y se enrolla a través de un tambor que al girar lo irá enrollando. Para el caso de un trefilado seco, la hilera se coloca dentro de una caja la cual contiene grasa y otros lubricantes, a través de los cuales se debe pasar el alambre antes de que éste entre en la hilera. Generalmente el trefilado es un proceso de multipasos en el que se obliga al alambre a pasar entre varios dados o hileras colocadas en serie. Las máquinas que poseen cabestrantes de tracción entre cada dado, lo hacen con el objetivo de tirar del material a una velocidad constante, además de enrollar el material enfriándolo, desde la temperatura alcanzada durante el trefilado hasta la temperatura necesaria para entrar en la siguiente hilera. 2.5 Parámetros involucrados. En una operación de trefilado, la modificación en el diámetro del material de trabajo se da generalmente por la reducción de área definida. Veamos los parámetros que permitirán realizar nuestros cálculos:  Reducción de área:

r=

A 0− A f A0

Donde:

r : Reducción de áreaen el estirado A0 : Área original de trabajo(mm2) A f : Área final (mm2 )



Draft: es la diferencia de tamaños antes y después de procesar el material de trabajo:

d= D 0−D f Donde:

d :draft D 0 : Diámetrooriginal de trabajo (mm2 ) D f : Diámetro final (mm 2)



Deformación real:

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ε =ln

A0 1 =ln Af 1−r

( ) ( ) 

Esfuerzo (cuando no ocurre Ff o Fredundante):

σ =γ f ∗ε =γ f ∗ln

A0 Af

( )

Siendo:

γ f : Esfuerzo promedio de fluencia. 

Fuerza de trefilado:

F= A f∗σ= A f∗γ f∗ln 

(

σ d=γ f∗ 1+

A0 Af

( )

Esfuerzo en trefilado (teniendo en cuenta F f ) según Schey:

A0 μ ∗φ∗ln tan α Af

)

( )

Donde:



Fuerza de trefilado:

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

Esfuerzo en trefilado (teniendo en consideración la fuerza redundante)

Tabla 1: Valores típicos del coeficiente de resistencia K y exponente de endurecimiento por deformación n

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3. HERRAMIENTAS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR:  Equipo de Tracción

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

Hileras de Trefilado.



Vernier.

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4. MATERIALES  

Tres probetas de cobre para el análisis Lubricante

5. PLAN DE TRABAJO  

Se seleccionó tres muestras y se procedió a medir para tener los datos iniciales Se procede a preparar el equipo para el trefilado seleccionando las hileras de trefilado



Se apuntan los datos del dinamómetro y se procede a medir las muestras y anotar las variaciones en sus medidas.

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6. CÁLCULOS Y RESULTADOS Deformación real

ε =ln

A0 1 =ln Af 1−r

Donde: r=Reducción de área en el estirado A0=Área original de trabao (mm2) Af=Área final (mm2)

r=

A 0− A f A0

Muestra

D0(mm)

Df(mm)

r

ε

1

4.1

3.55

0.25

0.29

2

3.55

3.35

0.11

0.12

3

3.35

2.9

0.25

0.29

Cálculo del factor de traficación para un ángulo de 30°

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Φ w =0.88+0.78 ∙(

D0 + D f 1+cos α )( ) D0−D f 2∙ sin α

Muestra

D0(mm)

Df(mm)

Φ 

1

4.1

3.55

0.94

2

3.55

3.35

0.94

3

3.35

2.9

0.94

Fuerza de trefilado y % de reducción de área (considerar μ=0.03) Muestra

Yf(Mpa)

σ d(MPa) 

r%

Fuerza de trefilado (N)

1

224.388

63.92

0.134

632.681

2

16.188

19.059

0.056

167.985

3

224.496

64.044

0.134

423.026 Datos de de

ensayos tracción de barras trefiladas.

Muestra

Diámetro (mm)

L0 (mm)

Lf (mm)

Área (mm2)

Carga (Kgf)

ST

4.1

130

136

13.2

330

1

3.55

130

137

9.9

320

2

3.35

130

138

8.8

317

3

3.01

130

140

7.1

268

7. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS Se presentan algunos defectos, como: 

Ralladuras, corrosión, cascarilla, picaduras, mordeduras y grietas causados por inclusiones e impurezas en el material fundido original o debido a otros procesos de preparación del material o a la misma operación de laminado.

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

Defectos en la superficie de las placas u hojas, y también en la estructura interna. Estos defectos degradan la apariencia de la superficie y pueden afectar de manera adversa a la resistencia, la capacidad de formado y otras características de manufactura.



Defectos en los bordes de las hojas laminadas, los cuales pueden ser eliminados mediante operaciones de corte y hendedura.

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES



La deformación plástica, son usados en ambientes en donde las temperaturas de trabajo no son elevadas; si sucediera esto, las propiedades del metal trabajado se pierden y vuelven a las características del metal antes del proceso aplicado, como fue explicado anteriormente.



La reducción de tolerancia, al no ser expuesto a una elevada temperatura, no tendrá en consideración el factor de reducción o contracción del material al ser enfriado.



Los datos expuestos nos posicionan en un lugar favorable al momento de la toma de decisiones, ya que tendremos conocimiento de los distintos procesos, las ventajas que puede adquirir nuestro material al aplicar alguno de estos, y obviamente, la selección del proceso adecuado para los distintos tipos de trabajo del material.

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