1) El documento describe diferentes tipos de prensas mecánicas, incluyendo prensas mecánicas, hidráulicas y de troquelado, y explica sus componentes y funcionamiento. 2) También explica conceptos como excentricidad y diagrama de esfuerzo-deformación, y cómo se usan ensayos de tracción para medir las propiedades mecánicas de los materiales. 3) El documento proporciona detalles sobre cómo las curvas de esfuerzo-deformación muestran las zonas elásticas y

1. República Bolivariana De Venezuela
Ministerio del Poder Popular Para La Educación
I.U.P. Santiago Mariño
Escuela 45, sección S
Proceso de conformado de
los metales
Profesor: Bachilleres:
Alcides Càdiz Daniel Espejo
Wilmer Ledezma
Robert Acevedo
Puerto Ordaz, Julio 2013

2. Prensa mecánica Excéntrica
La prensa mecánica o prensadora es una máquina que acumula energía
mediante un volante de inercia y la transmite bien mecánicamente (prensa de
revolución total) o neumáticamente (prensa de revolución parcial) a
un troquelo matriz mediante un sistema de biela-manivela. Actualmente las
prensas de revolución completa (también llamadas de embrague mecánico o
de chaveta) están prohibidas por la legislación vigente en toda Europa. La
norma que rige estas prensas es la EN-692:2005 transpuesta en España como
UNE-EN692:2006 +A1:2009.
La fuerza generada por la prensa varía a lo largo de su recorrido en
función del ángulo de aplicación de la fuerza. Cuanto más próximo esté el
punto de aplicación al PMI (Punto Muerto Inferior) mayor será la fuerza, siendo
en este punto (PMI) teóricamente infinita. Como estándar más aceptado los
fabricantes proporcionan como punto de fuerza en la prensa de reducción por
engranajes 30º y en las prensas de volante directo 20º del PMI. Ha de tenerse
en cuenta que la fuerza total indicada por los fabricantes se refiere a la
proporcionada en funcionamiento "golpe a golpe", es decir, embragando y
desembragando cada vez, para funcionamiento continuo (embragado
permanente) ha de considerarse una reducción de fuerza aproximada del 20%.
La necesidad de flexibilizar los procesos y automatizarlos ha hecho que se
adopten en estas maquinas los convertidores de frecuencia (variadores de
velocidad) y debe tenerse en cuenta que las variaciones de velocidad afectan a
la fuerza suministrada. Por tanto una variación de velocidad sobre el estándar
del fabricante del 50% significa una disminución de fuerza disponible del 75%.
Prensa troqueleadora

3. Excentricidad
En matemática y geometría la excentricidad, ε (épsilon) es un parámetro
que determina el grado de desviación de una sección cónica con respecto a
una circunferencia.
Este es un parámetro importante en la definición
de elipse, hipérbola y parábola:
Para cualquier punto perteneciente a una sección cónica, la razón de su
distancia a un punto fijo F (foco) y a una recta fija l (directriz) es siempre igual a
una constante positiva llamada excentricidad ε.
Diferentes secciones cónicas para diferentes valores de la excentricidad.
Nótese que la curvatura disminuye al aumentar la excentricidad.
Prensa hidráulica
Una prensa hidráulica es un mecanismo conformado por vasos
comunicantes impulsados por pistones de diferente área que, mediante
pequeñas fuerzas, permite obtener otras mayores. Los pistones son llamados
pistones de agua, ya que son hidráulicos. Estos hacen funcionar conjuntamente
a las prensas hidráulicas por medio de motores.
Antigua prensa hidráulica.

4. En el siglo XVII, en Francia, el matemático y filósofo Blaise
Pascal comenzó una investigación referente al principio mediante el cual la
presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente se transmite con la
misma intensidad en todas direcciones.[cita requerida] Gracias a este principio
se pueden obtener fuerzas muy grandes utilizando otras relativamente
pequeñas. Uno de los aparatos más comunes para alcanzar lo anteriormente
mencionado es la prensa hidráulica, la cual está basada en el principio de
Pascal.
El rendimiento de la prensa hidráulica guarda similitudes con el de
la palanca, pues se obtienen fuerzas mayores que las ejercidas pero se
aminora la velocidad y la longitud de desplazamiento, en similar
proporción.[cita requerida]
Cálculo de la relación de fuerzas
Cuando se aplica una fuerza sobre el émbolo de menor área se
genera una presión :
Esquema de fuerzas y áreas de una prensa hidráulica.
Del mismo modo en el segundo émbolo:
Se observa que el líquido esta comunicado, luego por el principio de
Pascal, la presión en los dos pistones es la misma, por tanto se cumple que:

5. Esto es:
y la relación de fuerzas:
Luego la fuerza resultante de la prensa hidráulica es:
Donde: = fuerza del émbolo
menor en N, D, KgF gF = fuerza del émbolo mayor en N, D, KgF gF =
área del émbolo menor en m2 cm2 in2 = área del émbolo mayor en m2 cm2
in2
Diagrama esfuerzo-deformación
El ensayo normal a la tensión se emplea para obtener varias
características y resistencias que son útiles en el diseño.
El uso de los materiales en las obras de ingeniería hace necesario
el conocimiento de las propiedades físicas de aquellos, y para conocer estas
propiedades es necesario llevar a cabo pruebas que permitan determinarlas.
Organismos como la ASTM (American Society for Testing and Materials)
en Estados Unidos, o el ICONTEC en Colombia, se encargan de estandarizar
las pruebas; es decir, ponerles límites dentro de los cuales es significativo
realizarlas, ya que los resultados dependen de la forma y el tamaño de las
muestras, la velocidad de aplicación de las cargas, la temperatura y de
otras variables.
Todos los materiales metálicos tienen una combinación
de comportamiento elástico y plástico en mayor o menor proporción.
Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el
sentido de aplicación de la fuerza. En el caso del ensayo de tracción, la fuerza
se aplica en dirección del eje de ella y por eso se denomina axial, la probeta se
alargara en dirección de su longitud y se encogerá en el sentido o plano
perpendicular. Aunque el esfuerzo y la deformación ocurren simultáneamente
en el ensayo, los dos conceptos son completamente distintos.
A escala atómica, la deformación elástica macroscópica se manifiesta
como pequeños cambios en el espaciado interatómico y los enlaces
interatómicos son estirados. Por consiguiente, la magnitud del módulo
de elasticidad representa la resistencia a la separación de los átomos
contiguos, es decir, a las fuerzas de enlace interatómicas.A escala atómica, la

6. deformación plástica corresponde a la rotura de los enlaces entre átomos
vecinos más próximos y a la reformación de éstos con nuevos vecinos, ya que
un gran número de átomos o moléculas se mueven unos con respecto a otros;
al eliminar la tensión no vuelven a sus posiciones originales.
La curva usual Esfuerzo - Deformación (llamada también convencional,
tecnológica, de ingeniería o nominal), expresa tanto el esfuerzo como la
deformación en términos de las dimensiones originales de la probeta,
un procedimiento muy útil cuando se está interesado en determinar
los datos de resistencia y ductilidad para propósito de diseño en ingeniería.
Para conocer las propiedades de los materiales, se
efectúan ensayos para medir su comportamiento en distintas situaciones. Estos
ensayos se clasifican en destructivos y no destructivos. Dentro de los ensayos
destructivos, el más importante es el ensayo de tracción.
La curva Esfuerzo real - Deformación real (denominada frecuentemente,
curva de fluencia, ya que proporciona el esfuerzo necesario para que el metal
fluya plásticamente hacia cualquier deformación dada), muestra realmente lo
que sucede en el material. Por ejemplo en el caso de un material dúctil
sometido a tensión este se hace inestable y sufre estricción localizada durante
la última fase del ensayo y la carga requerida para la deformación disminuye
debido a la disminución del área transversal, además la tensión media basada
en la sección inicial disminuye también produciéndose como consecuencia un
descenso de la curva Esfuerzo - Deformación después del punto de carga
máxima. Pero lo que sucede en realidad es que el material continúa
endureciéndose por deformación hasta producirse la fractura, de modo que la
tensión requerida debería aumentar para producir mayor deformación. A este
efecto se opone la disminución gradual del área de la sección transversal de la
probeta mientras se produce el alargamiento. La estricción comienza al
alcanzarse la carga máxima.

7. Diagrama esfuerzo-deformación obtenido a partir del ensayo normal a la
tensión de una manera dúctil. El punto P indica el límite de proporcionalidad; E,
el límite elástico Y, la resistencia de fluencia convencional determinada por
corrimiento paralelo (offset) según la deformación seleccionada OA; U; la
resistencia última o máxima, y F, el esfuerzo de fractura o ruptura.
El punto P recibe el nombre de límite de proporcionalidad (o límite
elástico proporcional). Éste es el punto en que la curva comienza primero a
desviarse de una línea recta. El punto E se denomina límite de elasticidad (o
límite elástico verdadero). No se presentará ninguna deformación permanente
en la probeta si la carga se suprime en este punto. Entre P y E eldiagrama no
tiene la forma de una recta perfecta aunque el material sea elástico. Por lo
tanto, la ley de Hooke, que expresa que el esfuerzo es directamente
proporcional a la deformación, se aplica sólo hasta el límite elástico de
proporcionalidad.
Muchos materiales alcanzan un estado en el cual la deformación
comienza a crecer rápidamente sin que haya un incremento correspondiente en
el esfuerzo. Tal punto recibe el nombre de punto de cedencia o punto de
fluencia.
Se define la resistencia de cedencia o fluencia Sy mediante el método de
corrimiento paralelo.
El ensayo de tracción consiste en someter a una probeta normalizada
realizada con dicho material a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que
se produce la rotura de la probeta. Para ello se coloca la probeta en una
máquina de ensayo consistente de dos mordazas, una fija y otra móvil. Se
procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza
móvil.
MÁQUINA PARA ENSAYO DE TRACCIÓN

8. Se utiliza para determinar el comportamiento de los materiales bajo
cargas cuasi-estáticas de tensión y compresión, obteniendo sus gráficos de
esfuerzo-deformación y su módulo de elasticidad (módulo de Young). Con
esta información podemos determinar que tan elástico o plástico será el
comportamiento de un material bajo la acción de una fuerza axial actuando
sobre él.
La figura 10 ilustra una probeta al inicio del ensayo indicando las medidas
iniciales necesarias.
Figura 10
Analizando las probetas después de rotas, es posible medir dos parámetros: El
alargamiento final Lf (Figura 11) y el diámetro final Df, que nos dará el área
final Af.
Figura 11
Estos parámetros se expresan como porcentaje de reducción de área %RA y
porcentaje de alargamiento entre marcas %? L:
% RA= x 100 % ? L = x 100.

9. Ambos parámetros son las medidas normalizadas que definen
la ductilidad del material, que es la capacidad para fluir, es decir, la capacidad
para alcanzar grandes deformaciones sin romperse. La fragilidad se define
como la negación de la ductilidad. Un material poco dúctil es frágil. La Figura
12 permite visualizar estos dos conceptos gráficamente.
Figura 12
El área bajo la curva fuerza - desplazamiento (F versus ? L) representa
la energía disipada durante el ensayo, es decir la cantidad de energía que la
probeta alcanzó a resistir. A mayor energía, el material es más tenaz.
A partir de los valores obtenidos en el gráfico Fuerza-Desplazamiento,
se puede obtener la curva Esfuerzo-Deformación ? - ? . El esfuerzo ?, que tiene
unidades de fuerza partido por área, ha sido definido anteriormente, la
deformación unidimensional:
Para estudiar el comportamiento mecánico de los materiales, se recurre
a la experimentación sometiendo a los mismos a esfuerzos progresivos y
registrando la deformación resultante. Estos datos se expresan
en diagramas sl-el como los de la Figura 7, donde toma la forma de curvas
similares (en forma) a las obtenidas en los ensayos de succión capilar. En la
Figura 7 puede apreciarse un tramo de la curva sl-el donde el esfuerzo es
directamente proporcional a la deformación. Este comportamiento constituye
la ley de Hooke, que aplica solo para pequeñas deformaciones, hasta un límite
denominado límite de proporcionalidad, representado en la Figura 7 por el
punto a. En este tramo, el comportamiento del material es elástico, esto es, si
se disminuye el esfuerzo aplicado lentamente, se recorre el mismo tramo de la
curva en sentido contrario, hasta alcanzar el punto de origen donde el esfuerzo
y la deformación son nulos. La proporcionalidad entre el esfuerzo y la
deformación en el tramo de la ley de Hooke permite definir el módulo de

10. Young o módulo de elasticidad (E). Este módulo es la constante de
proporcionalidad, de manera que:
Donde el módulo de elasticidad E es positivo (?l y ?l son negativos) y
presenta las mismas dimensiones que el esfuerzo ya que ?l es adimensional.
El valor del módulo de Young es característico para distintos materiales, por lo
que puede utilizarse para comparar las características mecánicas de los
mismos.
Zona elástica
La zona elástica es la parte donde al retirar la carga el material regresa a
su forma y tamaño inicial, en casi toda la zona se presenta una relación lineal
entre la tensión y la deformación y tiene aplicación la ley de Hooke. La
pendiente en este tramo es el módulo de Young del material. El punto donde la
relación entre ? y ? deja de ser lineal se llama límite proporcional. El valor de la
tensión en donde termina la zona elástica, se llama límite elástico, y a menudo
coincide con el límite proporcional en el caso del acero.
Meseta de fluencia
Región en donde el material se comporta plásticamente; es decir, en la
que continúa deformándose bajo una tensión "constante" o, en la que fluctúa
un poco alrededor de un valor promedio llamado límite de cedencia o fluencia.

11. Endurecimiento por deformación
Zona en donde el material retoma tensión para seguir deformándose; va
hasta el punto de tensión máxima, llamado por algunos tensión ó resistencia
última por ser el último punto útil del gráfico.
Zona de tensión post-máxima
En éste último tramo el material se va poniendo menos tenso hasta el
momento de la fractura. La tensión de fractura es llamada también tensión
última por ser la última tensión que soportó el material.
FORMA REAL DE LA CURVA TENSIÓN-DEFORMACIÓN
La curva descrita anteriormente se utiliza en ingeniería, pero la forma
real de dicha curva es la siguiente:
Aquí no se presenta una relajación de la tensión, pues sigue
aumentando hasta la rotura.
Después del punto de carga máxima en el gráfico de ingeniería,
comienza a formarse un "cuello" en la probeta; este fenómeno se conoce como
estricción.
Esta disminución en el área transversal ocurre por deslizamiento debido
a tensión cortante en superficies que forman 45° con el eje de la barra.

12. Sea una barra de acero al bajo carbono (A-36) sujeta a tensión con sección
circular.

13. Designación
ASTM
Acero Formas Usos
Fy min
Ksi
Fumin
tensión
ksi
A-36
NOM B-254
Al carbono
Perfiles,
barras y
placas
Puentes,
edificios
estructurales en
gral.
Atornillados,
remachados y
soldados
36 e <
8"
32 e >
8"
58 –
80
A-529
NOM B-99
Al carbono
Perfiles
y
placas
e< ½"
Igual al A-36 42 60-85
A-441
NOM B-284
Al magneso, vanadio
de alta resistencia y
baja aleación
Perfiles,
placas
y barras
e < 8"
Igual al A-36
Tanques
40-50 60-70
A-572
NOM B
Alta resistencia y baja
aleación
Perfiles,
placas
Construcciones
atornilladas,
remaches. No en
42-65 60-80

14. y barras
e< 6"
puentes
soldados cuando
Fy> 55 ksi
A-242
NOM B-282
Alta resistencia, baja
aleación y resistente a
lacorrosión atmosférica
Perfiles,
placas
y barras
e< 4"
Construcciones
soldadas,
atornillada,
técnica especial
de soldadura
42-50 63-70
A-514
Templados y
revenidos
Placas
e< 4"
Construcciones
soldada
especialmente.
No se usa si se
requiere gran
ductilidad
90-100
100-
150
Propiedades mecánicas del acero
Resistencia al desgaste. Es la resistencia que ofrece un material a
dejarse erosionar cuando esta en contacto de fricción con otro material.
Tenacidad. Es la capacidad que tiene un material de absorber energía
sin producir Fisuras (resistencia al impacto).
Maquinabilidad. Es la facilidad que posee un material de permitir
el proceso de mecanizado por arranque de viruta.
Dureza. Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se
mide en unidades BRINELL (HB) ó unidades ROCKWEL C (HRC),
mediante test del mismo nombre.
Elasticidad: es la propiedad de un material en virtud de la cual las
deformaciones causadas por la aplicación de una fuerza desaparecen cuando
cesa la acción de la fuerza.
"Un cuerpo completamente elástico se concibe como uno de los que
recobra completamente su forma y dimensiones originales al retirarse la carga".
ej: caso de un resorte o hule al cual le aplicamos una fuerza.
Plasticidad: es aquella propiedad que permite al material soportar una
deformación permanente sin fracturarse.

15. Esfuerzos Cortantes
Si sobre un cuerpo la fuerza se aplica de manera tangente, su
deformación se efectúa de la manera que se esquematiza en la figura adjunta.
Se dice que la fuerza es una fuerza cortante pura. La deformación
producida viene caracterizada por el ángulo a, tal y como se esquematiza en la
figura. La tensión se simboliza por la letra t, y vale:
En el caso de fuerzas cortantes sobre cuerpos elásticos de Hooke, la ley
se expresa como: t = G•a
En la que la constante de proporcionalidad (G) entre deformaciones
angulares y tensiones se denomina módulo de elasticidad transversal o módulo
de tensión cortante. Esta constante o módulo no es independiente del de
Young, sino que está relacionado con él según la relación:
De la definición del módulo de Poisson (µ) se deduce: e1 = µ•e0, es decir:
Los materiales, en su totalidad, se deforman a una carga externa. Se
sabe además que, hasta cierta carga límite el sólido recobra sus dimensiones
originales cuando se le descarga. La recuperación de las dimensiones
originales al eliminar la carga es lo que caracteriza al comportamiento elástico.

16. La carga límite por encima de la cual ya no se comporta elásticamente
es el límite elástico. Al sobrepasar el límite elástico, el cuerpo sufre cierta
deformación permanente al ser descargado, se dice entonces que ha sufrido
deformación plástica.El comportamiento general de los materiales bajo carga
se puede clasificar como dúctil o frágil según que el material muestre o no
capacidad para sufrir deformación plástica. Los materiales dúctiles exhiben una
curva Esfuerzo - Deformación que llega a su máximo en el punto de resistencia
a la tensión. En materiales más frágiles, la carga máxima o resistencia a la
tensión ocurre en el punto de falla. En materiales extremadamente frágiles,
como los cerámicos, el esfuerzo de fluencia, la resistencia a la tensión y el
esfuerzo de ruptura son iguales.
La deformación elástica obedece a la Ley de Hooke La constante
de proporcionalidad E llamada módulo de elasticidad o de Young, representa la
pendiente del segmento lineal de la gráfica Esfuerzo - Deformación, y puede
ser interpretado como la rigidez, o sea, la resistencia del material a la
deformación elástica. En la deformación plástica la Ley de Hooke deja de tener
validez.
Calculo de número de pases de embutidos
DETERMINACION DEL DIAMETRO DEL ELEMENTO A EMBUTIR
La determinación de las dimensiones de la chapa de la que ha de salir el
objeto embutido se basa en la igualdad de los volúmenes de material del trozo
de chapa inicial y el de la pieza embutida. La importancia de la determinación
del desarrollo se basa en tres necesidades
1. Economía del material
2. Facilidad de embutición
3. Reducción del número de útiles.
Los cálculos que se describen en los numerales siguientes son
aplicables a cuerpos huecos que tengan forma geométrica regular y con
sección circular. Para cuerpos irregulares no siempre se puede realizar un
cálculo exacto.
Haciendo la aproximación de que el espesor no varía durante la
embutición, será suficiente con encontrar la igualdad entre la superficie de la
embutición y la de corte.

17. DETERMINACION DEL NÚMERO DE EMBUTICION
La determinación del número de operaciones, junto a la del diámetro del
disco inicial son dos de las cuestiones más importantes de los procesos de
embutición. La necesidad de realizar el embutido en dos o más pasadas viene
determinada por la imposibilidad de que el material pueda resistir la elevada
tensión radial a que se le somete durante el proceso de embutición debido a la
relación existente entre el diámetro inicial del disco y el diámetro del recipiente
a embutir.
Las piezas embutidas de gran profundidad, o de forma complicada no
pueden ser obtenidas en una sola operación. Estas deben ser deformadas en
varias etapas y en matrices diferentes, acercandose progresivamente a la
forma definitiva.Cuanto mas pekeño es el diametro del punzon respecto al
disco a embutir tanto mayor sera la presion necesaria para el embutido. Para
que esta presion no provoque la rotura de la chapa, esta no debe superar los
limites de resistencia del material. Los factores mas importantes que influencian
la calidad y la dificultad de las embuticiones son:
1. Caracteristicas del material: propiedasdes, tamaño de grano.
2. Espesor del material.
3. Tipo de embuticion: simple doble o triple efecto.
4. Grado de reducciones.
5. Geometria de la embuticion.
Para la determinacion de las operaciones por el metodo de coeficientes
de reduccion, se parte del cálculo de la chapa plana y se procede a multiplicar

18. cada nuevo diametro por un factor dependiente del tipo de chapa hasta
alcanzar el valor deseado.
En la siguiente figura se ilustra el proceso donde D es el diametro de
desarrollo, d1 el diametro de la primera embuticion, d2 el de la segunda etc. Se
tiene en consecuencia lo siguiente:
d1 = K1 x D
d2 = K2 x d1
d3 = K2x d2

19. También es posible calcular el número de pasadas por medio de una
grafica, en este método se traza una línea vertical correspondiente al diámetro
del disco, luego se irán comprobando los diámetros y las alturas a cada lado de
la grafica, hasta hallar el más aproximado a la pieza que se necesita fabricar.
Otra forma de calcular la embuticion es utilizando las siguiente tabla.
USO DE TABLAS DE ESFUERZOS EN MATERIALES A CONFORMAR Y
OTRAS VARIABLES DE INTERÉS.

20. Cualquier material que pueda ser conformado en frio con un cierto radio
de doblado, tambien puede ser conformado en una maquina de perfilar. En la
siguiente tabla se muestra un Ranking de los materiales con mejores
características para ser conformados mediante una maquina perfiladora en frio.
Donde 100 significa que el material presenta condiciones excelentes mientras
que un “0” cero significa que no puede ser usado en este proceso de
conformación.