1. Educación

MÓDULO I: FORJA
TEMA 3
3: Ci
Cinemática
áti y estática
táti d
dell
proceso de forja
TÉCNICAS AVANZADAS DE MOLDEO Y CONFORMADO
DPTO. DE INGENIERÍA MECÁNICA
Universidad del País Vasco – Euskal Herriko Unibertsitatea
Tema3: Cinemática y estática del proceso de forja
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Contenidos
1. Análisis de la deformación en forja libre a bajas velocidades
2. Relación entre velocidades de deformación
3 Aplicación
3.
A li
ió a la
l forja
f j con estampas
t
4. Cálculo del cordón de rebaba
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1.
Análisis de la deformación en
forja libre a bajas velocidades
Aplastamiento de palanquilla en dos direcciones
dy
y
l
L0: longitud inicial de la barra
a: lado inicial de la barra
l: longitud de la zona donde se produce la retención
dx
a
l < Lo
2x
dx
dx dy
=
x
l
dy
L0+2h
h
l
h
l
b
⎛b⎞
h = ln⎜ ⎟
⎝a⎠
ensanchamiento
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1.
Análisis de la deformación en
forja libre a bajas velocidades
Aplastamiento sin ensanchamiento (deformación plana) de una llanta
l
⎛b⎞
h = ln ⎜ ⎟
⎝a⎠
l/2
b
a
h
h
λ
Aplastamiento de la parte central de un disco (diámetro d):
⎛b⎞
Aplastamiento de un bloque cuadrado (lado c): h = ln ⎜ ⎟
⎝a⎠
⎛b⎞
h = ln ⎜ ⎟
⎝a⎠
d /4
h
d
h
c/4
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2. Relación entre velocidades
de deformación
La velocidad de aplastamiento Vv genera una velocidad horizontal Vh en el material, que aumenta con la
anchura del troquel y es inversamente proporcional al espesor final de la pieza.
y
l
dx dy
=
x
l
Vv
a
Vh
2x
Vh
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Vh = Vv ⋅
l
x
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3. Aplicación a la forja con estampas
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4. Cálculo del cordón de rebaba
Definiciones
Sobre el troquel:
Sobre la pieza:
rebaba
Troquel superior
l
e
λ
λ
ε
ε
Cordón de
rebaba
Cordón de
matriz
ti
Troquel
q
inferior
Pieza forjada sin
rebabar
Alojamiento de
rebaba
Recomendaciones:
2ε < e < 3ε
l > 8e
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4. Cálculo del cordón de rebaba
CÁLCULO DEL CORDÓN DE REBABA: Forja de un cilindro de diámetro d y altura H
p: presión necesaria para la
forja del cilindro. Se obtiene
de las curvas umbrales de
plasticidad entrando con:
p
CONDICIÓN DE
EQUILIBRIO
α=0
pb + pc = p - a
p1: presión necesaria para
la forja del cordón de
rebaba. Se obtiene de las
curvas umbrales de
plasticidad entrando con:
r
p1
pb+pc
K=
p-a
λ
H
K'=
2⋅r
d
ε
2⋅λ
a: pérdida de carga correspondiente al umbral de
plasticidad en el plano de la rebaba. Se obtiene de las
curvas umbrales de plasticidad entrando con:
d
ε/2
h
H
i t
i del
d l material
t i l a la
l deformación
d f
ió radial
di l
pb: resistencia
pc: rozamiento del material con las estampas en la rebaba
FUERZA TOTAL NECESARIA PARA LA FORJA:
F = p1 ⋅ λ ⋅ π ⋅ (λ + d ) + p ⋅
D
H
K=
D
D
D
2h
K=
D
K' =
2⋅
ε
2 = ε
D
D
π ⋅d2
4
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4. Cálculo del cordón de rebaba
Cálculo de pb:
A
T
θ
pb = σ t ⋅
dθ
O
ε
d/2
2⋅λ
d
pb
λ
(d/2)·dθ
B
T
Cálculo de pc:
p1
pc =
FR1
ε
2 ⋅ μ ⋅ p1 ⋅ λ
ε
Llevando estos dos
valores a la ecuación de
equilibrio
ilib i de
d la
l
transparencia 8, queda
una ecuación con dos
incógnitas: λ y ε
pc
λ
p1
FR2
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4. Cálculo del cordón de rebaba
Consideraciones adicionales: RESISTENCIA MECÁNICA DEL CORDÓN DE REBABA
Valores mínimos
recomendados para λ en
la ecuación de equilibrio
En la forja en martillo, alternativamente se pueden usar los valores de esta tabla:
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4. Cálculo del cordón de rebaba
RESOLUCIÓN DE LA ECUACÍÓN DE EQUILIBRIO
Para resolver la ecuación de equilibrio sin iterar una buena aproximación es suponer que p1 ((presión
sobre la rebaba) se encuentra en la parte hiperbólica de las curvas umbrales de plasticidad, pudiéndose
expresar con la siguiente ecuación explícita:
p1 ⋅
ε
K
2⋅λ
=Q
para el acero
Llevando esta expresión a la ecuación de equilibrio, se puede escribir de forma compacta:
λ
=
ε
p − a − pb
4 ⋅ μ ⋅Q
ε : 1 − 6mm
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