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Diseño de un proceso de laminado, Apuntes de Diseño

Diseño de un proceso de laminado para una lámina de rodapié para una plataforma

Tipo: Apuntes

2021/2022

Subido el 21/10/2022

david-garcia-79u
david-garcia-79u 🇨🇴

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DISEÑO DE UN PROCESO DE LAMINADO PARA OBTENER VARILLA
CUADRADA Y SU APLICACIÓN EN UNA PLATAFORMA PARA LIMPIEZA DE
REACTORES TÉRMICOS
Luis Fernando Morales Martín 20211375012
David Alejandro García Cárdenas 20212375003
ABSTRACT
The following article focuses on designing
a rolling process to obtain a square rod for
use in a structure, given the properties of
the rolling process, it will be carried out
following regulatory parameters, in
addition to selecting the cross section and
material with based on its mechanical
resistance properties, since these are the
ones that will allow us to obtain the desired
resistance in the final product.
RESUMEN
El siguiente articulo tiene como enfoque el
diseñar un proceso de laminado para la
obtención de una varilla cuadrada para su
uso en una estructura, dadas las
propiedades del proceso de laminación, se
realizará siguiendo parámetros de
normatividad, además de selección de
sección transversal y material con base en
sus propiedades de resistencia mecánica,
ya que estas son las que nos permitirán
obtener la resistencia deseada en el
producto final.
1.INTRODUCCION
Para hablar de laminación hay que ver su
desarrollo a lo largo de la historia ya que
hay diversas y extensas figuras con
geometrías especiales las cuales no pueden
realizarse en procesos de fundido o colado,
ya que no se obtendrían las propiedades
requeridas para el desarrollo del mismo,
antes se utilizaba la forja para su
adquisición, pero debido al desarrollo
industrial se fue implementando el uso de
rodillos laminadores para su obtención [1].
Según [2] “Es, con mucha diferencia, el
proceso más utilizado para obtener
productos de la forma adecuada para su
utilización directa, tanto en construcción
civil como por industrias
transformadoras”. La laminación con
rodillos consiste en un laminador que está
constituido por dos o más cilindros que
giran en sentidos contrarios entre sí. La
distancia entre las superficies cilíndricas
enfrentadas es siempre menor que el
espesor inicial del tocho, por lo que éste, al
pasar entre los dos cilindros se aplasta y se
alarga proporcionalmente a la reducción
de sección [2].
.
Imagen 1. Forma de actuar un laminador. [2]
Una vez entendido esto lo que pretende
este informe es mostrar el paso a paso por
el cual se obtendrá un proceso de laminado
para una varilla cuadrada con un espesor
de acuerdo a su resistencia, además va a
tener un material conforme a su
resistencia.
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DISEÑO DE UN PROCESO DE LAMINADO PARA OBTENER VARILLA

CUADRADA Y SU APLICACIÓN EN UNA PLATAFORMA PARA LIMPIEZA DE

REACTORES TÉRMICOS

Luis Fernando Morales Martín 20211375012 David Alejandro García Cárdenas 20212375003 ABSTRACT The following article focuses on designing a rolling process to obtain a square rod for use in a structure, given the properties of the rolling process, it will be carried out following regulatory parameters, in addition to selecting the cross section and material with based on its mechanical resistance properties, since these are the ones that will allow us to obtain the desired resistance in the final product. RESUMEN El siguiente articulo tiene como enfoque el diseñar un proceso de laminado para la obtención de una varilla cuadrada para su uso en una estructura, dadas las propiedades del proceso de laminación, se realizará siguiendo parámetros de normatividad, además de selección de sección transversal y material con base en sus propiedades de resistencia mecánica, ya que estas son las que nos permitirán obtener la resistencia deseada en el producto final. 1.INTRODUCCION Para hablar de laminación hay que ver su desarrollo a lo largo de la historia ya que hay diversas y extensas figuras con geometrías especiales las cuales no pueden realizarse en procesos de fundido o colado, ya que no se obtendrían las propiedades requeridas para el desarrollo del mismo, antes se utilizaba la forja para su adquisición, pero debido al desarrollo industrial se fue implementando el uso de rodillos laminadores para su obtención [1]. Según [2] “Es, con mucha diferencia, el proceso más utilizado para obtener productos de la forma adecuada para su utilización directa, tanto en construcción civil como por industrias transformadoras”. La laminación con rodillos consiste en un laminador que está constituido por dos o más cilindros que giran en sentidos contrarios entre sí. La distancia entre las superficies cilíndricas enfrentadas es siempre menor que el espesor inicial del tocho, por lo que éste, al pasar entre los dos cilindros se aplasta y se alarga proporcionalmente a la reducción de sección [2]. . Imagen 1. Forma de actuar un laminador. [2] Una vez entendido esto lo que pretende este informe es mostrar el paso a paso por el cual se obtendrá un proceso de laminado para una varilla cuadrada con un espesor de acuerdo a su resistencia, además va a tener un material conforme a su resistencia.

1.1. Tipos de laminación Existen principalmente dos tipos de laminado a considerar:

  • laminación en caliente
  • laminación en frío 1.1.1 Laminación en caliente El proceso de laminado en caliente es aquel que se realiza por encima de la temperatura de recristalización del material. La temperatura de recristalización es la temperatura a la cual los granos de la microestructura comienzan a transformarse en nuevos granos sin dislocaciones [3]. El proceso de laminado en caliente se lleva a cabo comúnmente para aleaciones de aluminio y para aceros aleados. Se manejan temperaturas entre 0.3 y 0.5 veces la temperatura de fusión, lo que corresponde a la temperatura de recristalización. [4] 1.1.2 laminación en frío El proceso de laminado en frío se lleva a cabo por debajo de la temperatura de recristalización. A diferencia del proceso de laminación en caliente, produce laminas y tiras con un acabado superficial mejor debido a que generalmente no hay presencia de calamina (en materiales con temperatura de recristalización alta como el caso del acero la superficie del material reacciona con el medio formando una capa de óxido denominada calamina. Actualmente se sabe que esta oxidación es producida debido a la atmosfera oxidante que se genera por la inyección de aire en exceso para el proceso de combustión. [5], Además, se tienen mejores tolerancias dimensionales y mejores propiedades mecánicas debidas al endurecimiento por deformación [1][4]. 1.2. Deformación verdadera Se realiza el cálculo de la deformación verdadera con la reducción de espesores esto con el fin de encontrar el coeficiente de resistencia a la tracción.
    1. OBJETIVOS 2.1. Objetivo general Diseñar un proceso de laminado para un requerimiento en la empresa Philaac S.A.S. por medio de cálculos, para así, obtener parametros y llegar a la modelación de los rodillos y la lamina requerida y ver como seria en la realidad. 2.2. Objetivos específicos 2.2.1. Definir el requerimiento existente en Philaac. 2.2.2. Definir el material a laminar y sus dimensiones. 2.2.3. Determinar los parametros para el proceso de laminación. 2.2.4. Modelación de la propuesta de solución.
    2. METODOLOGIA Se determino aplicar una problemática real existente en una de las empresas donde laboramos y en la fabricación de un armazón para una estructura que busca facilitar las tareas de limpieza de un condensador que se encuentra a 4 metros de altura, para esto se determinó utilizar para los rodatubos una lámina de 3x 0.2 m,

Tabla 1. Copilado de k y n para materiales comunes.[6] 4.1. Cálculos draft máximo: 𝑑𝑚𝑎𝑥 = 𝜇^2 ∗ 𝑅 𝑑𝑚𝑎𝑥 = ( 0. 1 )^2 ∗ 29 𝑚𝑚 𝑑𝑚𝑎𝑥 = 0. 29 𝑚𝑚 (el draft es posible y solo requiere una etapa) Se debe determinar el valor de la deformación verdadera para conocer el valor de se utiliza la ecuación: Deformación verdadera 𝜖 = 𝑙𝑛 𝐿 𝐿 0 o 𝑙𝑛 𝑡 𝑡𝑓 𝜖 = 𝑙𝑛

Determinamos el esfuerzo real al que estará sometido nuestro proceso: 𝜎 = 𝑘 ∗ 𝜖𝑛 𝜎 = 500 𝑥 106 𝑃𝑎 ∗ 0. 210.^25 𝜎 = 338 , 5 𝑀𝑃𝑎 Se conoce su esfuerzo a la fluencia. Fy=337.84311 MPa Con estos valores vamos a determinar: Draft 𝑑 = 𝑡𝑜 − 𝑡𝑓 Esfuerzo a la fluencia promedio 𝑦̅𝑓 =

Fuerza de laminado 𝐹 = 𝑦̅𝑓 𝑤 ∗ 𝐿 Longitud de contacto L 𝐿 = √𝑅(𝑡 0 − 𝑡𝑓) draft 0.29 Mm 𝑦̅𝑓 270 MPa L 1.56 mm F 4.212 KN Tabla 2. Datos obtenidos

  1. Modelación 3D.

6. ANALISIS DE RESULTADOS

Dado que las características del proceso son las adecuadas para el tipo de lamino porque, el laminado en frío aumenta la resistencia y dureza del acero y disminuye su ductilidad (es decir, su capacidad de deformarse plásticamente de manera sostenible sin romperse) [6], podemos pensar que el material y el proceso de laminado es el adecuado para el tipo de necesidad que aplica. Además, el acabado superficial con este tipo de laminación es liso lo que facilita que las cosas que se tengan en la plataforma no se enreden o desgasten.

  1. CONCLUSIONES Finalmente podemos decir que el laminado en frio se puede usar para laminas las cuales se requiera un acabado superficial liso, además de que sean un poco más duras en su superficie lo cual ayuda a que no se doblen tan fácilmente o sufran ralladuras. Adicionalmente dados los autores de las referencias se puede afirmar que el laminado en frio es más barato que su contra parte ya que se realiza a temperatura ambiente y no tiene mucho parámetro que controlar aparte del mismo proceso de laminado por rodillos calculado en este informe.
  2. BIBLIOGRAFIA
    1. GROOVER, Mikell P., “Fundamentos de manufactura moderna”, McGraw Hill, 3ra edición, México, 2007
      1. Enríquez J. L. et al. “Monografías sobre Tecnología del Acero. Parte IV. LAMINACIÓN”, 1ra edición, España, 2010.
      2. ASKELAND, Donal R., “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”, Thomson Editores. México, 1998.
      3. Facultad ingeniería industrial. laboratorio de producción, “LAMINACIÓN PROTOCOLO Curso de Materiales”, Edición 2011 - 2, Colombia, 2011. 5. BENAVIDEZ J. J. “CONTROL DE GENERACIÓN DE CALAMINA EN HORNO DE LAMINACIÓN EN CALIENTE DE MEPSA”, Tesis de ingeniería metalúrgica, UPTC, Tunja, 2018.
      4. R. Castañeda, “Caracterización y análisis de rodillos de laminación en caliente y frío”, México. Universidad autónoma de nuevo león. 1999. 7. Valbuena S. UDFJDC “Especificaciones Técnicas para Construcción de Viviendas”, 2022, disponible en: https://sites.google.com/a/correo.u distrital.edu.co/manualviviendas/
        • especificaciones-de- materiales/aceros/barra-cuadrada 8. CTMACEROS “PLANCHAS DE ACERO ESTANDAR” , 2022, disponible en: https://www.ctmaceros.cl/product os-planos/planchas-de-acero- estandar