Ejercicios resueltos de forja

Conformado de Metales Libro de problemas propuestos y resueltos Capítulo I. Forja I-1. Forja en matriz abierta con superficie lateral libre  Condiciones de deformación plana I-2. Forja en matriz cerrada  Condiciones de simetría cilíndrica  Condiciones de deformación plana y simetría cilíndrica I-3. Forja en matriz abierta en condiciones de deformación plana con superficie lateral cargada Problemas no simétricos

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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 0.19250 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 0.2612.5 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

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Fforjado ...