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INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS DE PROCESOS DE CONFORMADO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA ANÁLISIS PCDP Los Procesos de Conformado mediante deformación Plática (PCDP) son métodos de obtención de componentes mecánicos que aprovechan el comportamiento plástico de los materiales. Cambian la geometría del material mediante la aplicación de fuerzas exteriores suficientes o por la transmisión de energía mecánica mediante impactos. Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP Una de las razones para recurrir a ellos es la obtención de piezas de mejores características mecánicas (que, por ejemplo, las obtenidas de procesos de fundición) Se agrupan dentro del conjunto de procesos de conformado sin eliminación de material. Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP Procesos: • Laminación. • Extrusión. • Estirado. • Forja. • Conformado de chapa metálica. • Remachado. • Repulsado. • Conformado Superplástico/ Soldadura por Difusión. • Peen Forming • Etc… Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP El análisis de los P.C.D.P. se realiza a partir de la(s) “Teoría(s) de Plasticidad”, denominación de los modelos matemáticos que relacionan tensiones y deformaciones en sólidos deformados plásticamente. Aunque se dispone de métodos numéricos basados en la teoría de plasticidad (p. ej. MEF), los métodos analíticos sencillos pueden proporcionar de forma rápida y cómoda órdenes de magnitud de los parámetros buscados. Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP Ensayo uniaxial Comportamiento plástico de los materiales. F F Alo Se considera la tensión “real” en cada instante A F Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP l dld o fl l l l l l ln l dldf o f o )ingenierilndeformació( l le l dld Se considera la deformación logarítmica o natural. Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP f p e Ensayo uniaxial Comportamiento plástico de los materiales. Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP criterios de fluencia: Comportamiento plástico de los materiales. f 2322312212 1 von Mises Tresca f 31 Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP criterios de fluencia en deformación plana: Comportamiento plástico de los materiales. von Mises Tresca f 31 Sff 155.13 2 31 2 31 2 02 Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP de A. Nadai y H. Ford Comportamiento plástico de los materiales. Ensayo de fluencia en deformación plana (ensayo Ford): Tensión de Fluencia => S Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP Tensión equivalente: Comportamiento plástico de los materiales. 222222 6 2 1 yzxzxyzyzxyx Diferencial de deformación equivalente: 222222 2 3 3 2 p yz p xz p xy p z p y p z p x p y p x dddddddddd Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP Endurecimiento por deformación Comportamiento plástico de los materiales. Siendo ff d Hf dHf Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP Comportamiento plástico de los materiales. _ _ f Rígido-plástico perfecto, sin endurecimiento por deformación _ _ f Rígido-plástico con endurecimiento por deformación _ _ f Elasto-plástico perfecto, sin endurecimiento por deformación _ _ f Elasto-plástico con endurecimiento por deformación Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP Análisis mediante deformación homogénea. La energía que interviene en un proceso W = Wh + Wr + Wdi Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP Análisis mediante deformación homogénea. en un proceso real W = Wh + Wr + Wdi Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP Análisis mediante deformación homogénea. Despreciando rozamientos y distorsión interna W = Wh + Wr + Wdi ANÁLISIS PCDP Análisis mediante deformación homogénea. Puede demostrarse en las hipótesis de la teoría de la plasticidad, que la energía por unidad de volumen debida a una deformación homogénea sin rozamiento responde a una expresión de la forma dW f o h . _ _ o f Wh Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP Análisis mediante deformación homogénea. Ejemplo de forja libre entre estampas planas bo ho b h Lo Lo >>ho Lo >>bo Lf Lo Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP Análisis mediante deformación homogénea. Ejemplo de forja libre entre estampas planas La fuerza necesaria para la deformación es en cada momento el producto de la tensión por el área correspondiente (por unidad de profundidad). h hbb oo .Área por unidad de profundidad b Tensión (aplicando V. Mises) ffS 155.13 2 Fabricación Aeroespacial ANÁLISIS PCDP Análisis mediante deformación homogénea. Ejemplo de forja libre entre estampas planas energía de deformación necesaria para alcanzar la altura hf h hbShF oo)(fuerza por unidad de profundidad dh h hbhSdhhFW f o f o h h h h oo )()( Shb h h nhbSW oo o f oo l Fabricación Aeroespacial
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