Resolución TP Embutición

INDUSTRIAS DE PROCESOS DE CONFORMACION
CURSO 003
12 de octubre de 2006
En un taller de embutición se dispone de los siguientes elementos:
 Un único útil para punzonar discos de partida de diámetro 600 mm.
 Chapas variadas de acero al carbono, del mismo tipo de material, de resistencia a la
tracción 560 MPa y en espesores de 1, 1,5, 2, 3, 4 y 5 mm, todas ellas de alto poder de
embutición.
 Útiles de embutición cilíndrica de altura regulable y de 100, 200, 300, 400 y 500 mm de
diámetro.
Solo se quiere hacer una única embutición en cada pieza, y ésta debe tener la mayor
profundidad posible. De las posibles geometrías obtenibles con los distintos útiles, averigüe:
1. El diámetro mínimo de embutición en mm.
2. Para el anterior diámetro mínimo, el espesor mínimo aplicable.
3. La máxima altura de embutición en las condiciones anteriores.
4. La fuerza de embutición para las condiciones anteriores, en N.
5. El precio de la energía consumida en la embutición para un lote de 12.000 piezas,
sabiendo que el precio del kWh es de 0,05 $/kWh, para un coeficiente de
corrección de fuerza de embutición de 0,81 y un rendimiento de la prensa de
0,67.
Resolución
1. El diámetro mínimo de embutición.
Db = Diámetro de corte a medida = 600 mm.
Dp = Diámetro del punzón en cada paso.
t = espesor.
DR = Relación de embutido (Db / Dp).
r = Reducción (Db - Dp)/ Db
Según GROOVER para poder lograr la embutición se debe cumplir los siguientes lineamientos generales:
 DR ≤ 2,00
 r ≤ 50 %
 t / Db ≥ 1,00%
Si se vuelcan en una tabla los valores
Db
Dp
DR
r
t/Db
Embutición única
600
500
1,20
16,67 %
0,17 a 0,83 %
Ninguno
600
600
400
300
1,50
2,00
33,33 %
50,00 %
0,17 a 0,83 % 0,17 a 0,83 %
Ninguno
Ninguno
Tabla 1
600
200
3,00
66,67 %
0,17 a 0,83 %
Ninguno
600
100
6,00
83,33 %
0,17 a 0,83 %
Ninguno
Vemos que no sería posible realizar la embutición ya que en ningún caso se cumple la relación t/D b.
Otros autores
La Tabla 2 se apoya en la Figura 1 correspondiente a la relación límite de embutición en estirado único,
muestra los valores DR máximos para embutición de chapa de acero, con lubricación y fuerza adecuada
del sujetachapas, para chapa de acero de calidades estándar, en función de la relación Dp/t (diámetro del
punzón/espesor de la chapa).
Db
Dp
DR
Dp/t
Embutición única
600
500
1,20
500 a 100
Todos
600
400
1,50
400 a 80
Todos
Tabla 2
600
300
2,00
300 a 60
Parcial
600
200
3,00
200 a 40
Ninguno
600
100
6,00
100 a 20
Ninguno
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Figura 1
En la Tabla 2 se aprecia que para diámetros de 400 y 500 se pueden embutir todos los espesores, en los
valores de Dp / t estudiados, sin superar la relación de embutición máxima admisible para ese material.
En el diámetro 300, algunos valores de Dp / t quedan por debajo de la relación límite y otros por encima.
Los primeros son realizables en una única operación y los segundos necesitan más de una. El límite está
en Dp/t=150.
Por lo tanto, el diámetro mínimo de embutición será Dp = 300 mm.
Analíticamente, pueden aplicarse las expresiones siguientes:
Para relaciones Dp/t = 25 a 600

Materiales de buena embutición:
o DR máximo = 2,15 – 0,001 Dp/t

Materiales de capacidad normal embutición:
o DR máximo = 2 – 0,0011 Dp/t
2. Espesor mínimo aplicable
t
Dp
Dp / t
Validez
1
300
300
No
1,5
300
200
No
2
300
150
Si (límite)
Tabla 3
3
300
100
Sí
4
300
75
Sí
5
300
60
Sí
La validez de los distintos espesores se deduce de la Figura 1.
El espesor mínimo aplicable para un diámetro de punzón de 300 mm es de 2 mm, ya que espesores
menores dan como resultado relaciones DR mayores que la máxima.
3. Máxima altura de embutición.
El corte a medida se puede estimar a partir de un balance de área de la chapa antes y después de la
embutición.
D  d 2  4  d  h  600
h 
D 2  d 2 6002  3002

 225 m m
4d
4  300
4. Fuerza de embutición
Según Groover
 Db

 600

F    Dp  t  TS   0,7     300 2  570 
 0,7   1396755N
 Dp

 300

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Según Wassilieff
Pp    d  t  m  k    300 2 1 570 1074427N
m = factor de tablas
Según otros autores
F    n  Dp  t  (TS )   1,2  300 2  570  1289313N
n = factor de tablas
5. Precio de la energía consumida en la embutición
La energía consumida en una hora es:
Energía
F h 
m
donde:
F = fuerza de embutición
C= Coeficiente de corrección de la fuerza de embutición
h = Altura máxima de embutición
hm = Rendimiento mecánico
Energía
1289313 0,225 0,81
 0,09742kWh
36001000 0,67
El precio de la energía consumida en la embutición para un lote de 12.000 piezas será:
Precio = 0,05 x 0,09472 x 12000 = $ 58,45