Teoría del proceso de embutido de láminas metálicas

1. GISSELL DE LOS ÁNGELES GÓMEZ NARVÁEZ
CÉSAR ALBERTO IBARRA GARCÍA
OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES

2. Es uno de los procesos de conformación de chapas que ha sufrido
los mas rigurosos estudios .
Consiste en colocar la lámina de metal sobre un dado y luego
presionándolo hacia la cavidad con ayuda de un punzón que tiene
la forma en la cual quedará formada la lámina, se usa para hacer
piezas de forma de copa y otras formas huecas más complejas.
OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES

3. 1) Se puede notar que solo la parte de forma anular sufre
deformaciones
2) se reconoce que entre las zonas redondeadas B y D la
pared lateral adopta primero la forma cónica que luego
pasa a ser cilíndrica
3) aparecen las tensiones para las diferentes zonas :
◦ Zona A : Forma el fondo del recipiente
◦ Zona B : Ha concluido la conformación de la chapa
◦ Zona C : igual que la Zona B . La fuerza de
conformación provoca en estas tensiones axiales a
tracción
◦ Zona D: Se transmiten las tensiones a tracción que en
c.
◦ Zona E: Presentan en el limite E-D las tensiones a
tracción que se transmiten desde la zona anterior
4) Han desaparecido las Zonas D y E
OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES
Fig. 6.10 Etapas en un proceso de embutido y zonas con
tensiones similares

4. OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES
Fig. 6.11 División de la zona periférica
de un disco a embutir.
Fig. 6.12 Elemento diferencial del borde
de una pieza que se embute y tensiones
que actúan

5. OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES
Fig. 6.13 Borde en una pieza que se embute. Tensiones
que actúan

6. OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES
Fig. 6.14 Elemento diferencial del borde de la pieza que se
embute y fuerzas que actúan sobre sus caras

7. OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES
Fig. 6.15 Distribución de las tensiones a tracción y compresión en el borde
exterior de una pieza que se embute

8. El valor de la fuerza necesaria para el embutido se puede determinar tanto teórica como
empíricamente
La fuerza de sujeción aplicada sobre la forma es un factor crítico en el embutido. Si ésta es muy
pequeña, ocurre el arrugamiento; si es muy grande, evita que el metal fluya adecuadamente
hacia la cavidad del troquel, ocasionando estiramiento y posible desgarramiento de la lámina de
metal. La determinación de la fuerza adecuada de sujeción implica un delicado balance entre
estos factores opuestos.
OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES

9. OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES
𝐹ℎ ≅
1
3
𝐹
𝑐 ≅ 0.1𝑠0

10. 𝐹𝑖𝑑 =
𝐴
𝜎1 ∗ cos 𝛼 ∗ 𝑑𝐴
𝐹𝑖𝑑 = 𝜎1 ∗ 𝑐𝑜𝑠 𝛼 ∗ 𝑑𝐴
𝐴 = 𝜋 ∗ 𝑑1 ∗ 𝑠0
𝐹𝑖𝑑 = 𝑘 𝑓 𝑚 ∗ 𝑙𝑛
𝑑
𝑑1
∗ cos 𝛼 ∗ 𝜋 ∗ 𝑑1 ∗ 𝑠0
OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES
𝜎1 = 𝑘 𝑓 𝑚 ∗ 𝑙𝑛
𝑑
𝑑1

11. OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES
La fuerza de embutido requerida para
realizar una operación dada se puede
estimar aproximadamente mediante
la fórmula:
Donde:
F = fuerza de embutido, [N o lb]
t = espesor original de la forma, [mm o in]
TS = resistencia a la tensión, [Mpa o lb/in2]
Db y Dp son los diámetros de la forma inicial y
del punzón, respectivamente, [mm o in]
La constante 0.7 es un factor de corrección
para la fricción

12. OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES
𝐹𝑖𝑑 = 𝑘 𝑓 𝑚 ∗ 𝑙𝑛
𝑑
𝑑1
∗ 𝜋 ∗ 𝑑1 ∗ 𝑠0
𝐹𝑅 = 𝐹𝑖𝑑. + 𝐹𝑑 + 𝐹𝑟
𝐶 𝑑 =
𝐹𝑑
𝐹𝑖𝑑
𝐶𝑟 =
𝐹𝑟
𝐹𝑖𝑑
𝐹 = 𝐹𝑖𝑑 1 + 𝐶 𝑑 + 𝐶𝑟
FRICCIÓNDOBLADO

13. OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES

14. OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES

15. La relación entre el diámetro de la pieza embutida y el diámetro de la existente
antes del proceso es llamada relación de embutido.
𝑚 =
𝑑1
𝑑0
La tasa límite del embutido (m) es la proporción d/D que permite embutir la
pieza sin ocasionar rotura en el material. La tasa de embutido va a depender de
factores como espesor y tipo de material, geometría del punzón y la matriz así
como los acabados de estos, lubricación empleada, tipo de pisador, velocidad
del proceso.
OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES

16. OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES

17. OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES
𝐹𝑙í𝑚. = 𝜎 𝑢 ∗ 𝐴 = 𝜎 𝑢 ∗ 𝜋 ∗ 𝑑1 ∗ 𝑠0
FUERZA MÁXIMA DE TRACCIÓN
SOBRE EL ÁREA DE LA PARED LATERAL
𝐹 = 1 + 𝐶 𝑑 + 𝐶𝑟 𝜋 ∗ 𝑑1 ∗ 𝑠0 ∗ 𝑘 𝑓 𝑚 ∗ 𝑙𝑛
1
𝑚
1 + 𝐶 𝑑 + 𝐶𝑟 𝜋 ∗ 𝑑1 ∗ 𝑠0 ∗ 𝑘 𝑓 𝑚 ∗ 𝑙𝑛
1
𝑚𝑙í𝑚.
= 𝜋 ∗ 𝑑1 ∗ 𝑠1 ∗ 𝜎 𝑢
𝑙𝑛
1
𝑚𝑙í𝑚.
=
1
1 + 𝐶 𝑑 + 𝐶𝑟
∗
𝜎 𝑢
𝑘 𝑓 𝑚

18. OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES
Valores límites de la
relación de embutido m
para chapas de acero de
embutir
Con los
materiales de
mayor
embutibilidad
se logran
valores de m =
0,55

19. Groover, Mikell P. Fundamentos de Manufactura Moderna.
Páginas 452 – 459. México. McGRAW-HILL/INTERAMERICANA.
2007.
Kalpakjian, Serope. Manufactura, ingeniería y tecnología.
Páginas: 451 – 459. PEARSON EDUCACIÓN, México, 2008.
Schey, John A. Procesos de Manufactura. Páginas 422 – 429.
México. McGRAW-HILL/INTERAMERICANA. 2002.
OPTATIVA 1: CONFORMADO DE METALES