INDUSTRIAS DE PROCESOS DE CONFORMACION CURSO 003 12 de octubre de 2006 En un taller de embutición se dispone de los siguientes elementos: Un único útil para punzonar discos de partida de diámetro 600 mm. Chapas variadas de acero al carbono, del mismo tipo de material, de resistencia a la tracción 560 MPa y en espesores de 1, 1,5, 2, 3, 4 y 5 mm, todas ellas de alto poder de embutición. Útiles de embutición cilíndrica de altura regulable y de 100, 200, 300, 400 y 500 mm de diámetro. Solo se quiere hacer una única embutición en cada pieza, y ésta debe tener la mayor profundidad posible. De las posibles geometrías obtenibles con los distintos útiles, averigüe: 1. El diámetro mínimo de embutición en mm. 2. Para el anterior diámetro mínimo, el espesor mínimo aplicable. 3. La máxima altura de embutición en las condiciones anteriores. 4. La fuerza de embutición para las condiciones anteriores, en N. 5. El precio de la energía consumida en la embutición para un lote de 12.000 piezas, sabiendo que el precio del kWh es de 0,05 $/kWh, para un coeficiente de corrección de fuerza de embutición de 0,81 y un rendimiento de la prensa de 0,67. Resolución 1. El diámetro mínimo de embutición. Db = Diámetro de corte a medida = 600 mm. Dp = Diámetro del punzón en cada paso. t = espesor. DR = Relación de embutido (Db / Dp). r = Reducción (Db - Dp)/ Db Según GROOVER para poder lograr la embutición se debe cumplir los siguientes lineamientos generales: DR ≤ 2,00 r ≤ 50 % t / Db ≥ 1,00% Si se vuelcan en una tabla los valores Db Dp DR r t/Db Embutición única 600 500 1,20 16,67 % 0,17 a 0,83 % Ninguno 600 600 400 300 1,50 2,00 33,33 % 50,00 % 0,17 a 0,83 % 0,17 a 0,83 % Ninguno Ninguno Tabla 1 600 200 3,00 66,67 % 0,17 a 0,83 % Ninguno 600 100 6,00 83,33 % 0,17 a 0,83 % Ninguno Vemos que no sería posible realizar la embutición ya que en ningún caso se cumple la relación t/D b. Otros autores La Tabla 2 se apoya en la Figura 1 correspondiente a la relación límite de embutición en estirado único, muestra los valores DR máximos para embutición de chapa de acero, con lubricación y fuerza adecuada del sujetachapas, para chapa de acero de calidades estándar, en función de la relación Dp/t (diámetro del punzón/espesor de la chapa). Db Dp DR Dp/t Embutición única 600 500 1,20 500 a 100 Todos 600 400 1,50 400 a 80 Todos Tabla 2 600 300 2,00 300 a 60 Parcial 600 200 3,00 200 a 40 Ninguno 600 100 6,00 100 a 20 Ninguno INDUSTRIAS DE PROCESOS DE CONFORMACION Figura 1 En la Tabla 2 se aprecia que para diámetros de 400 y 500 se pueden embutir todos los espesores, en los valores de Dp / t estudiados, sin superar la relación de embutición máxima admisible para ese material. En el diámetro 300, algunos valores de Dp / t quedan por debajo de la relación límite y otros por encima. Los primeros son realizables en una única operación y los segundos necesitan más de una. El límite está en Dp/t=150. Por lo tanto, el diámetro mínimo de embutición será Dp = 300 mm. Analíticamente, pueden aplicarse las expresiones siguientes: Para relaciones Dp/t = 25 a 600 Materiales de buena embutición: o DR máximo = 2,15 – 0,001 Dp/t Materiales de capacidad normal embutición: o DR máximo = 2 – 0,0011 Dp/t 2. Espesor mínimo aplicable t Dp Dp / t Validez 1 300 300 No 1,5 300 200 No 2 300 150 Si (límite) Tabla 3 3 300 100 Sí 4 300 75 Sí 5 300 60 Sí La validez de los distintos espesores se deduce de la Figura 1. El espesor mínimo aplicable para un diámetro de punzón de 300 mm es de 2 mm, ya que espesores menores dan como resultado relaciones DR mayores que la máxima. 3. Máxima altura de embutición. El corte a medida se puede estimar a partir de un balance de área de la chapa antes y después de la embutición. D d 2 4 d h 600 h D 2 d 2 6002 3002 225 m m 4d 4 300 4. Fuerza de embutición Según Groover Db 600 F Dp t TS 0,7 300 2 570 0,7 1396755N Dp 300 INDUSTRIAS DE PROCESOS DE CONFORMACION Según Wassilieff Pp d t m k 300 2 1 570 1074427N m = factor de tablas Según otros autores F n Dp t (TS ) 1,2 300 2 570 1289313N n = factor de tablas 5. Precio de la energía consumida en la embutición La energía consumida en una hora es: Energía F h m donde: F = fuerza de embutición C= Coeficiente de corrección de la fuerza de embutición h = Altura máxima de embutición hm = Rendimiento mecánico Energía 1289313 0,225 0,81 0,09742kWh 36001000 0,67 El precio de la energía consumida en la embutición para un lote de 12.000 piezas será: Precio = 0,05 x 0,09472 x 12000 = $ 58,45