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1.2.9.- Esfuerzos y lubricación.

Se denomina Esfuerzo de estampación al esfuerzo que hay que aplicar para pasar el límite de fluencia de un material y conseguir su deformación plástica por estampado.

Esfuerzos de estampación

Se denomina fluencia al fenómeno que tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada.

El límite de fluencia disminuye con el aumento de temperatura, pero aumenta con la deformación (cuanto más deformado esté el material, más difícil es seguir deformándolo). En el cálculo de la fuerza necesaria para producir un estampado, se emplea la siguiente expresión.

Donde:

  • k: constante que depende de la geometría de la pieza y de si el estampado se realiza con rebaba o sin ella.
  • Yf: es la tensión o esfuerzo de fluencia promedio, a la temperatura de forja.
  • s: es la superficie proyectada de la zona estampada, incluyendo la rebaba (si la tiene).

Resumiendo, la fuerza necesaria para estampar una determinada pieza depende principalmente de:

  • La temperatura de calentamiento del material: A mayor temperatura, menores fuerzas de estampado.
  • Las deformaciones previas que ha sufrido la pieza: a menores deformaciones, menores fuerzas de estampado.
  • La geometría de la pieza: cuanto más sencilla, menores fuerzas de estampado.
  • El material de la pieza: cuanto menor sea la resistencia que oponga el material a su deformación, menores serán los esfuerzos a aplicar.
  • La superficie de la pieza: a menores superficies, menores fuerzas de estampado.

El proceso de estampado de una pieza se diseña según diversos criterios que dependen de la cantidad de piezas a fabricar, de las dimensiones y material de las mismas, o de la precisión requerida.

 Así, por ejemplo, el estampado puede realizarse en una sola fase, conformando la totalidad de la pieza en un solo golpe, o en varias fases, empleando varias estampas, o estampas progresivas, con múltiples huellas.

En la animación de la derecha puedes ver el ciclo de estampado de una tuerca (animación de QuantorForm Ltd), para la cuál se emplean tres estampas diferentes.

 
Plano de una pieza de ejemplo para estampado

En la imagen de la derecha puedes ver un ejemplo del plano de una pieza a forjar.

Para el estampado en caliente de esta pieza se parte de barras redondas de 65 mm de diámetro, obteniendo el producto final mediante una secuencia de operaciones.

 

Lubricación

Al estar sometidas a grandes rozamientos las estampas necesitan lubricación en las zonas de fricción. Además de disminuir el rozamiento, el lubricante sirve para evacuar el calor, y hacer de barrera térmica para evitar por un lado que se produzca un enfriamiento prematuro de la pieza, y un calentamiento excesivo de la estampa por otro, evitando que queden adheridas entre sí. En el estampado en caliente el lubricante se aplica a la estampa, mientras que en el estampado en frío se aplica a la pieza. Los lubricantes más usados son el grafito, el vidrio y el disulfuro de molibdeno en el trabajo en caliente, y los aceites de origen mineral cuando se trabaja en frío.

Autoevaluación

Determina si es o no cierta la siguiente afirmación:

Pregunta 1

La fuerza necesaria para producir un estampado decrece al aumentar Yf, la tensión o esfuerzo de fluencia promedio, a la temperatura de forja.