Ejercicios resueltos de forja
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I-1. Forja en matriz abierta con superficie lateral libre Condiciones de deformación plana I-1.1.- Se forja en condiciones de deformación plana una plancha de acero de dimensiones finales 1x5x50cm. Se dispone de una prensa de capacidad máxima 570Ton. Si el esfuerzo kg de fluencia del material es 10 determine: mm 2 a) Máximo coeficiente de fricción permisible en laintercara acero-estampa. Para las condiciones obtenidas en (a) determine: b) Efecto de la fuerza de fricción (%) sobre la fuerza de forjado cuando la plancha tenía una altura de 4cm. c) Presión máxima de forjado, considerando desde la altura inicial a la final. d) Si h0=5cm, determine la altura mínima para condiciones de deslizamiento completo. Esquema del problema:
570Ton
Datos:
F 570Ton w 500mm h 10mm L 25mm 2 kg 10 mm2
h
ho
0
Lo/2
L/2
x
a) Se quiere determinar el máx permisible en la interfaz metal-herramienta. Para ello es necesario conocer la condición de fricción que impera al final del proceso cuando la prensa trabaja a su capacidad máxima. Se compara la capacidad máxima de la prensa con el valor de fuerza que se requeriría si: i) existeadherencia completa en la intercara metal-herramienta, F III 13 ii) existe deslizamiento completo en la intercara metal-herramienta, F III 10 i)
F
2w L L 1 3 4h
F
2 500mm 10
kg 50mm 50mm mm2 1 3 4 10mm
F 649.5Ton 570Ton Adherencia Completa
2
ii) Si existe deslizamiento completo con el máximo valor de µ para esa condición entonces x1 0 :
L h 1 ln 0 2 2 2 1 ln 2 1 1 5 ln 2 25mm 5mm
Se iteran valores de μ hasta encontrar el que cumple la igualdad: Valor de μ Resultado 0.1 16 0.2 4.58 0.19 5.09 0.192 4.98 ≈ 5 Reemplazando el valor de 0.192 en F III 10
F
2hw 3
hL e 1 kg 0.19250 mm mm 2 e 10 mm 1
F
2 10mm 500mm 10 3 0.192
F 484.6Ton 570Ton Deslizamiento Completo
Luego, existe condición mixta de fricción en la intercara metal-herramienta, F III 17 . Adherencia Deslizamiento con x1 25mm 0
5mm
x1
L 25mm 2
1 ln 2
L x1 2 L 2 2 h 2 x 2 x1 x 1 F 2w dx e dx 2 3 h 3 0 x1
2 L 2 x x x 1 F 3 1 dx e h 2 e h dx 2w 2 0 h h 2 x1 x1 L 2
3
3F x1 x x 1 2h 2 4w h
2
x e x 0
x1
2 L h 2
h e 2
2 x h
x1
L 2
2 L x1 3F x12 x1 h 1 e h 2 h 2w
2 25 mm x1 x2 x 10mm 3 570000kg 98.73mm 1 1 1 e10 mm kg 10mm 2 500mm 10 mm2Se iteran valores de x1 hasta encontrar el que cumple la igualdad: μ x1 (mm) 0.2 2.09 0.22 6.34 0.25 11.137 0.26 12.42 Respuesta: El máximo coeficiente de fricción permisible es μ = 0.26 b) Cuando h = 4cm = 40mm Por constancia de volumen: L
Resultado (mm) 85.90 90.7 96.95 98.72
10mm 50mm 12.5mm h 40mm L h 1 12.5mm 40mm 1 x1 ln ln 2 2 2 2 2 0.26 2 0.26
hf Lf
x1 44.05 0 Deslizamiento Completo
F III 10 2hw hL F e 1 3
F
2 40mm 500mm 10 3 0.26
kg 0.2612.5 mm mm 2 e 40 mm 1
F 75181.7kg
Si no existiera fricción, FMEU III 3 2 2 kg FMEU wL 500mm 12.5mm 10 72168.8kg mm2 3 3 Efecto de la fricción (75181.7 72168.8)kg 3012.9kg
4
Fforjado ...
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