BEJARANO OMAR DISE O MAQUINA EXPERIMENTAL FORMACION FRIO LAMINAS NO FERROSAS COMPRENSION

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ
Escuela de Graduados

DISEÑO DE UNA MÁQUINA EXPERIMENTAL PARA LA
DEFORMACIÓN EN FRÍO EN UNA DIRECCIÓN DE LÁMINAS NO
FERROSAS, MEDIANTE FUERZAS DE COMPRESIÓN

Tesis para optar el Grado de Magister en
Ciencias con mención en Ingeniería Mecánica

Presentada por
Omar Bejarano Grández

LIMA, 2013

RESUMEN

En el presente trabajo se plantea la necesidad dediseñar una máquina experimental para la
deformación en frío en una dirección de láminas no ferrosas, mediante fuerzas de
compresión, para lograr reproducir las condiciones que influyen directamente en el
procesos de deformación volumétrica, como son: la dirección, el porcentaje de deformación
y la velocidad de deformación, luego se realiza a las láminas deformadas el ensayo de
tracción y finalmentecon los resultados obtenidos contrastarlos con las teoría de
plasticidad.
El diseño se realiza con “El método generalizado de procedimiento en el proceso de
diseño”, se describe un estado actual de la tecnología, a continuación se desarrolla una lista
de exigencias que plantea los objetivos para el diseño, por medio de una abstracción se
consigue realizar la estructura de funciones donde seexploraran todas las funciones que la
máquina debe de cumplir para llevar a cabo su función principal, para encontrar las
posibles soluciones se presenta la “Matriz morfológica”, se evalúa las combinaciones
técnica y económicamente obteniendo un proyecto definitivo a partir de la estructura de
construcción óptima.
En la elaboración de los detalles, se presentará la documentación necesaria para lafabricación y selección de cada una de las piezas. Finalmente se realizó un análisis de
costos que determinó que la construcción de esta máquina experimental es económicamente
factible.
La ficha técnica de la máquina es:
Dimensiones

(2 164 x 724 x 1 746) mm

Masa

228 Kg

Potencia

3,0 kW

Separación entre rodillos

0 a 45 mm

Reducción máxima por pasada

0,05 mm

Dedicatoria

El presente trabajo estádedicado a mi madre la Ing. Luz Marina Grández Ibérico que me
apoyo en todo momento a realizar y culminar mi estudios de posgrado.

Agradecimientos

Deseo expresar mi agradecimiento a la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad
Nacional de Ingeniería FIM-UNI, al apoyo incondicional de sus profesores y a todos los
que me alentaron a escribir y concluir esta tesis.

I

INDICEINTRODUCCIÓN

1

Antecedentes

1

Definición del problema

3

Justificación

5

Propuesta solución

7

CAPÍTULO I
FUNDAMENTO TEÓRICO

8

1.1 TEORÍA DE LA PLASTICIDAD

8

1.1.1 Efecto de Bauschinger

11

1.1.2 Efecto de la velocidad de deformación

12

1.1.3 Efecto de la temperatura

12

1.1.4 Modelos y ecuaciones empíricas tensión-deformación

13

1.1.5 Laminación en frío

16

1.1.6 Consideraciones generales17

1.2 FORMULACIÓN MATEMÁTICA

19

1.2.1 Deformación elástica de los rodillos

21

1.2.2 Teoría de laminación de Von Karman

23

1.2.3 Análisis de una solución aproximada

28

1.2.4 Espesor mínimo para la laminación en frío

32

1.3 OBJETIVO PRINCIPAL Y SECUNDARIOS

35

1.3.1 Objetivo principal

35

1.3.2 Objetivo secundario

35

1.4 RESULTADOS ESPERADOS

36

Bibliografía

37

CAPITULO IIMETODOLOGÍA DEL DISEÑO

38

2.1 CONCEPCIÓN DE LA SOLICITUD

40

II

2.1.1 Estado de la tecnología

40

2.1.2 Lista de exigencias

44

2.1.3 Plan de trabajo

49

2.2 ELABORACIÓN DEL CONCEPTO

50

2.2.1 Abstracción

50

2.2.2 Estructura de funciones

52

2.2.3 Concepto solución

54

2.2.3.1 Matriz Morfológica

55

2.2.3.2 Disposición básica

56

2.2.3.3 Evaluación del concepto solución

60

2.3ELABORACIÓN DEL PROYECTO

65

2.3.1 Proyecto preliminar

65

Bibliografía

67

CAPITULO III
DISEÑO DE COMPONENTES MECÁNICOS

68

3.1 ELABORACIÓN DE LOS DETALLES

68

3.2 ESQUEMA GENERAL DE LA MÁQUINA

69

3.3 POTENCIA Y FUERZA NECESARIA PARA LA LAMINACIÓN

74

3.3.1 Parámetros “K” y “n”

74

3.3.2 Cálculo de “K” y “n” del Latón a diferentes deformaciones

75

3.3.3 Cálculo de la fuerza de compresión y...