INFORME TORNILLO salvado

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INFORME TFA – EXPERIMENTACIÓN DE TORNILLO DE BISAGRA 
 
INTEGRANTES 
 
- Guerrero Guerra Leandro. 
- Pelayes Vilela Clara. 
- Quito García Rick. 
- Silva Flores Nozomi. 
 
DESARROLLO 
El tornillo escogido fue del estudiante Rick, él tomó las medidas siguientes: 
 Diámetro de la cabeza: 8 mm. 
 Diámetro del cilindro: 3.5 mm. 
 Altura del cono truncado: 3 mm. 
 Longitud total: 17 mm. 
Se calculó el volumen de la cabeza: 
𝑉𝑐 =
ℎ ∗ 𝜋
3
∗ (𝑅2 + 𝑟2 + 𝑅 ∗ 𝑟) 
𝑉𝑐 =
3 ∗ 𝜋
3
∗ (42 + 1.752 + 4 ∗ 1.75) 
𝑉𝑐 = 81.88 𝑚𝑚
3 
Luego se igualará este volumen al de un cilindro para hallar la longitud previa al 
cabeceado o estampado. 
𝑉𝑐 = 81.88 𝑚𝑚
3 = 𝑉𝑐𝑖𝑙 
81.88 = ℎ0 ∗ 𝜋 ∗ 𝑟
2 
81.88 = ℎ0 ∗ 𝜋 ∗ 1.75
2 
ℎ0 = 8.51 𝑚𝑚 
Por lo que la longitud inicial del tornillo ha sido: 
[17 − 3]𝑚𝑚 
[14 + 8.51]𝑚𝑚 
22.51 𝑚𝑚 
Para calcular la fuerza debemos saber la Deformación instantánea. 
𝜀 = ln (
ℎ0
ℎ
) 
𝜀 = ln (
8.51
3
) 
𝜀 = 1.0426 
Ahora se procede a calcular la tensión de fluencia "𝑌𝑓", se necesita del coeficiente de 
resistencia "𝐾" a la fluencia y el exponente de endurecimiento "𝑢": 
Estos valores han sido extraídos del libro: Manufactura, Ingeniería y Tecnología de los 
autores S. Kalpakjian y S. R. Schmid (Capítulo 2, página 72). Pueden ser apreciados 
en la siguiente tabla: 
 
 
Con los datos de Acero; Bajo carbono recocido (AISI 1020): 
𝑌𝑓 = 𝐾. 𝜀
𝑛 
𝑌𝑓 = 530 ∗ 1.0426
0.26 
𝑌𝑓 = 575.1506 𝑀𝑃𝑎 
 
Para el Factor de forma del forjado “𝑘𝑓”se necesita del coeficiente de fricción “𝜇”. 
Como el 𝜇 está directamente relacionado con el tipo de material de los dados y depende 
de la presencia o no del lubricante en el forjado, se ha optado por usar un valor promedio 
de: 0.375. 
Tras esta decisión se procede a calcular el 𝑘𝑓: 
𝑘𝑓 = 1 +
0.33 ∗ 𝜇 ∗ 𝐷
ℎ
 
𝑘𝑓 = 1 +
0.33 ∗ 0.375 ∗ 8
3
 
𝑘𝑓 = 1.33 
Finalmente, con estos datos podemos hallar la fuerza necesaria: 
𝐹 = 𝑘𝑓 ∗ 𝑌𝑓 ∗ (𝜋. 𝑅
2) 
𝐹 = 1.33 ∗ 575.1506 ∗ (𝜋. (4 ∗ 10−3)2) 
𝐹 = 38.4506 𝑘𝑁 
 
En la siguiente tabla hemos evaluado cómo se comporta la fuerza necesaria cambiando 
el valor de 𝜇: 
 
µ kf F (kN) 
0.15 1.132 32.78 
0.20 1.176 34.06 
0.25 1.220 35.33 
0.30 1.264 36.61 
0.35 1.308 37.88 
0.40 1.352 39.15 
0.45 1.396 40.43 
0.50 1.440 41.70 
0.55 1.484 42.98 
0.60 1.528 44.25 
 
 
 
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70
Fu
er
za
 (
kN
)
Coeficiente de rozamiento (µ)
Fuerza vs µ