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• Julio Miranda Alarcon

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SEPARACIÓN POR CUÑA

La Cuña Permite penetrar los materiales aplicando fuerzas relativamente pequeñas. Es la forma básica para el filo de las herramientas de corte.

En la figura muestra que la fuerza F transmitida a la herramienta debe ser lo suficientemente grande para que se forme una grieta o entalladura en el material. Luego, al ingresar la cuña, se generan componentes laterales que producen un agrietamiento.

En la figura puede apreciarse la gran importancia que tiene en los procesos de corte el ángulo de cuña ( β ), también llamado ángulo de filo. A MAYOR ANGULO DE FILO SE REQUIERE APLICAR MAYOR FUERZA Descomposición de la Fuerza Aplicada

F

La fuerza aplicada F, llamada fuerza de penetración, se descompone den dos. Cada una de estas componentes con una de las caras de la cuña son perpendiculares. Además, por simetría: F1 = F2 Si

β = 60° = > F1 = F2 = FR

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Cuanto menor sea la magnitud del ángulo de filo, la magnitud de las componentes será mayor.

β La fuerza que realmente corta el material es la componente horizontal de F1 (que es igual a F2), llamada Fuerza Separadora y que en la figura está representada como Ft.

Ft

Ft

F1

F1

F Matemáticamente, la fuerza separadora y la fuerza de penetración se relacionan por la siguiente fórmula. Ft

β

Ft = F

Fuerza Separadora

cotan 2

2

CASO I: β = cte Ft = K. (F) [es una recta] Si F= 0

⇒

Ft = 0 F

Si F crece ⇒ Ft crece Conclusión: cuando < β ≡ cte

Fuerza penetradora

Si F ↑⇒↑ Ft Ft

CASO II:

Fuerza Separadora

F ≡ cte.

Ft = k. (cotan β/2) Si β = 180° ⇒ Ft = 0 Si β = 0° ⇒ Ft ⇒ ∞

β

Conclusión: Cuando F ≡ cte.

_________

Angulo de Filo

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* Aluminio Material

* Cobre

* Acero fundición

* Aleaciones blandas de aluminio. Latones blandos

Angulo del filo β

35°...40°

Del cuadro anterior [V] [F]

de hierro blanda. * Bronces blancos

* Fundición gris

* Acero alta dureza. * Fundición dura. * Latón o bronce de

maleable.

50°...60°

alta dureza.

65°...70°

75°...85°

A mayor dureza, mayor β.

[V] [F] A mayor β, mayor dureza.

ARRANQUE DE VIRUTA

Forma básica del filo: La herramienta de corte más simple presenta forma de cuña, tal como se muestra en la figura y en donde se observan: a. Plano de ataque (salida de viruta) b. Plano libre (de incidencia) Ángulos y superficies en el filo. < α: Angulo libre (de incidencia) < β: Angulo de filo < λ: Angulo de ataque (de salida de viruta) Punto: 1 Plano de incidencia Punto: 2 Plano de salida de viruta

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Bajo valores adecuados, el ángulo de incidencia evita o disminuye el rozamiento entre material y herramienta, mientras el ángulo de ataque facilita la salida de viruta. Siempre se cumple que < α + < β + < λ = 90° En la figura, se aprecia como el ángulo de ataque puede tomar valores negativos utilizándose de esta manera cuando: Se mecanizan materiales duros. Se requieren pequeñas profundidades de corte. El corte es “interrumpido” (viruta corta)

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Clases de Viruta Suponiendo que para los tres casos siguientes se tuviera la misma profundidad en el corte, se tendría: Características de la viruta arrancada La viruta sale en forma de partículas aisladas. El acabado final deja una superficie rugosa. Causas: 9 Material duro. 9 Velocidad de corte baja. 9 Avance elevado. Efectos: ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

Angulo de corte pequeño. Superficie áspera. Precisión de medidas baja. Fuerzas de corte oscilantes. Trabajo de herramientas arduo

Características de la viruta plástica. 9 La viruta sale en forma fluida y continua. 9 El acabado final deja una superficie más limpia. Causas: 1 Material blando o tenaz. 1 Velocidad de corte alta 1 Avance pequeño

Efectos: 9 Angulo de corte mayor. 9 Superficie limpia 9 Precisión de medidas mayor. 9 Fuerzas de corte uniformes. 9 Trabajo de herramientas suave. Características de la viruta desprendida & La viruta sale en forma de escamas. & El acabado final deja una superficie “mediana”. Causas: Material, velocidad de corte y avance intermedias.

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PROCESOS DE CORTE. Son aquellos procesos en los que un material es separado.

Separación: Es la modificación de la forma de un cuerpo sólido, al eliminar la cohesión molecular en la zona de corte. División de los Procesos de Corte Se dividen en dos grupos: a. Seccionado: En el cual se separa sin producir viruta. A su vez se divide en: 9 Cizallado: cizallas, tijeras, alicates, guillotinas. 9 Punzonado: punzones, matrices, sacabocados. b. Arranque de Viruta: Aquí el material separado tiene dimensiones pequeñas. Características: 9 9 9 9

Se pierde material. Toma bastante tiempo. Es costoso. El acabado es mejor.

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Ejemplos 1. Cincel. 2. Lima. 3. Sierra. 4. Broca. 5. Macho 6. Cuchilla 7. Fresa

EL CIZALLADO El cizallado es un proceso de corte por seccionado usando dos filos opuestos que guardan cierta separación. Tipos: Según el filo: paralelo (0), inclinado(1), curvo(2) Aquí puede deducirse que: 5 A mayor longitud de corte se realizará el cizallado aplicando una fuerza mayor. 5 A mayor longitud de corte se realizará el cizallado empleando un tiempo menor.

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Según el accionamiento: Cizallas Manuales Tiene un sistema de multiplicación que permite transmitir fuerzas de corte mayores.

1

1. Con multiplicador de palanca. 2. Con multiplicador de cremallera.

2

1. Cuchilla 2. Engranaje y cremallera 3. Pisón sujetador 4. Palanca 5. Seguro 6. Porta cuchilla

Cizallas Mecánicas Empleadas para trabajos en serie o que requieren mucha fuerza. Es por esto, que lo filos de estas cizallas son paralelos o con poco ángulo de inclinación.

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Parámetros en las cizallas: < β = ángulo de filo < α = ángulo libre < λ = ángulo de ataque s = separación Los valores de estos parámetros dependen del tipo de material. Además, la separación entre filos es función de “e” (espesor del material) Para el acero corriente se tienen las siguientes recomendaciones: < β  de 75° a 85° < α  de 2 a 4° s  de e/20 a e/10. Si hay demasiada separación, el material se deforma tiende a doblarse en la zona de corte. Si hay muy poca separación, el material es recalcado, es decir, demasiado comprimido en la zona de corte. Tijeras Analizando las figuras: Si el corte se realiza cerca del centro de giro la longitud de corte será pequeña y entonces la fuerza aplicada podrá ser menor.

Si el corte se realiza lejos del centro de giro por el contrario, la fuerza aplicada deberá ser mayor.

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VELOCIDAD DE CORTE EN MAQUINAS HERRAMIENTAS Con qué velocidad de corte se trabajan las Máquinas Herramientas? La velocidad de corte se entiende como la velocidad relativa entre material y herramienta en el punto en que tiene lugar la separación de la viruta. Depende principalmente. 1. El tipo de la HERRAMIENTA. 2. La clase de MATERIAL que se trabaja. 3. El tipo de TRABAJO que se realiza.

V d

d

at

er ia

l

d

Movimiento Circular

M

Cuchilla

Cuchilla

Movimiento Lineal

Material

Esta velocidad de desplazamiento se mide __________ y los valores recomendados se obtienen de las tablas técnicas.

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VALORES QUE DEBEN CONOCERSE ANTES DE INICIAR EL TRABAJO CON LAS MAQUINAS HERRAMIENTAS 1. Las dimensiones de la HERRAMIENTA o del MATERIAL. 2. El material de la HERRAMIENTA o de la PIEZA DE TRABAJO. 3. Los valores recomendados para la velocidad de corte se obtienen de: ___________

DETERMINACION DEL NUMERO DE VUELTAS EN LAS MAQUINAS - HERRAMIENTAS Número de vueltas El número de vueltas necesario para cubrir una determinada velocidad de corte (Número de metros a recorrer en el tiempo de un minuto) debe determinarse cálculo ó gráficamente.

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DETERMINACION MEDIANTE CÁLCULO Conocidos los valores para la velocidad de corte y los diámetros de la herramienta o del material. El número de vueltas puede determinarse mediante: n=

V x 1000 πxd

ó

V d

x 318

d : ______________________ en mm. n : ______________________ en rpm. ó 1/min. V : ______________________

en m/min.

Material Acero no aleado ( C15 ) Acero de baja aleación ( C45 ) Acero, Acero fundido ( C60, Acero bonificado, de baja aleación Acero de baja aleación, Alta bonificación Fundición gris de mediana dureza Latón Aleaciones de Aluminio

Resistencia N / mm2

Menos de 500 500 - 700 700 - 900 900 - 1200 1200 - 1600 HB = 2000

Velocidad de Corte en m/min. Desbaste Acabado HSS HSS 25 32 20 25 16 20 10 16 6.3 10 16 20 40 63 160 250

EJERCICIO: 1. Hallar el número de vueltas por minuto para taladrar un agujero de 10 mm, en una placa de acero de 600 N/mm2 de resistencia. η = _________ r.p.m. 2. Ranurado utilizando una fresa de punta de HSS de ∅ 40 mm, con 6 filos cortantes en un acero St 80. (Desbastado) η = _________ r.p.m.

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3. Fresado de una ranura en fundición gris utilizando una fresa de disco de metal duro, de ∅ 145 mm y de 20 dientes. El avance por minuto debe ser un 30% del valor hallado. η = _________ r.p.m. 4. Ranurado de un canal chavetero en un material de acero bonificado de baja aleación, con una fresa de punta de HSS, de ∅ 8,8 mm y que tiene tres labios cortantes. η = _________ r.p.m. 6. Taladrado de centro en un eje de acero de baja aleación de ∅ 32 mm con una broca de centrar de ∅ 10x 3,5 mm. η = _________ r.p.m.

7. Torneado de un acero de alta bonificación de ∅ 96 mm, con una cuchilla de metal duro y un avance por vuelta de 0,25 mm. η = _________ r.p.m.

8. Taladrado mm.

de un material con 800 N/mm2 de resistencia con una broca de Ø 5,5 η = _________ r.p.m.

TAREA: En papel milimetrado construir un diagrama para: 1. Vc = _______ m/min.

n = 50, 75, 90, 120, 250, 310, 450, 560 rpm.

2. Vc = _______ m/min.

n = 530, 610, 750, 815, 880, 910, 945, 1000 rpm.

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TALADRADO

Polea escalonada para cambio de

Correa

Controles del motor Manivela de avance

Motor

Columna

Porta brocas o mandril

Mesa de trabajo

Taladro columna

Porta brocas ó Chuck

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MECANISMO DE AVANCE

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PROCESO DE TRABAJO

Movimientos de trabajo

El movimiento giratorio de la broca se llama movimiento de corte principal. El movimiento recto de la broca contra la pieza es el movimiento de avance.

Partes de la broca 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Punta Canal helicoidal Filo secundario Cuerpo Mango cilíndrico Mango cónico Lengüeta

Tipos de brocas Broca de mango cónico

Broca de mango recto

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Partes de la punta. 1. 2. 3. 5. 6. 7. 8.

Superficie de incidencia. Angulo de punta. Filo principal. Superficie de salida de viruta. Filo secundario. Filo transversal. Canal helicoidal.

En el filo secundario se pueden identificar: < α: Angulo de incidencia < β: Angulo de filo < γ: Angulo de ataque.

El no verificar el afilado puede traer malas consecuencias en la obtención del agujero final. Así, como la figura muestra: Una punta centrada, pero con el ángulo asimétrico. Esto originaría un acabado vibrado. Un ángulo de punta simétrico, pero la punta misma se encuentra descentrada. Se generaría un agujero de diámetro mayor que la broca.

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Normas de Trabajos Longitud de la broca La relación máxima entre la longitud de la broca y su diámetro debe ser 50:1, de lo contrario la broca estaría propensa a romperse.

Velocidad de giro y avance La velocidad de giro viene dada por la fórmula: 1000 . V (m/min) n (RPM) = ---------------------------π . ∅ (mm) Con cual, cuando el diámetro de la broca será menor, deberá usarse mayor velocidad de giro (n), pero también, con un diámetro menor. El avance con un diámetro menor. El avance S debería ser menor con el fin de evitar el deterioro de una broca más esbelta.

Fuerza en el taladrado. Cuanto mayor sea el diámetro, la broca será más robusta, lo que le permite trabajar ejerciendo una mayor fuerza.

Precisión de Medidas Con una broca de poco diámetro y filo correcto, siempre debe lograrse una buena precisión. Cuando el diámetro es muy grande, se hace necesario realizar agujeros previos, de tal forma que se use menor fuerza y por tanto, se pueda obtener mejor precisión.

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EL AVELLANADO Muchas veces considerando como un procedimiento, el avellanado no es sino un trabajo complementario del taladrado. El avellanado tiene como principales finalidades. 1. Eliminar Aristas cortantes de agujeros taladrados. 2. Obtener Elementos de unión con agujeros avellanados para alojamiento de tornillos (cabezas) Aplicaciones del avellanado: AVELLANADOR Cónico

APLICACIÓN: Desbarbado de agujeros AVELLANADOR Cónico -Cilíndrico

AVELLANADOR Cónico

APLICACIÓN: Asientos para tornillos o Remaches. AVELLANADOR

helicoidal

APLICACIÓN: avellanados profundos. APLICACIÓN: asientos para tornillos Allen.

AVELLANADOR Plano APLICACIÓN:

refrenado de superficies de asientos

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Torneado

Es un proceso de mecanizado, por arranque de viruta, para fabricar formas con sección transversal circular

Procedimientos de Torneados Torneado de Exteriores & Cilindros & Refrentado & Roscado o fileteado & Moleteado

Torneado de Interiores & Cilindros & Refrentado & Roscado o fileteado & Torneado de ranuras

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Tipos de Torno

Horizontal

Al aire

Vertical

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Dimensiones Principales De los tipos de torno existentes, el más empleado es el torno horizontal, por cual, es conveniente el conocer sus dimensiones principales:

Distancia entre puntas (Longitud máxima) Diámetro de volteo (Diámetro máximo). Altura de puntas (Altura. máxima)

Movimientos en el Cilindrado Mov. de corte (giratorio - pieza) Mov. de avance (axial - herram) Mov. de penetración (radial - herram) Movimiento en el Refrenado

Movimiento de corte (giratorio) Movimiento de avance (radial - herramienta) Movimiento de penetración (axial - herramienta)

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Partes Principales del Torno Horizontal CABEZAL FIJO

En él va dispuesto el husillo de trabajo, el cual es fabricado del mejor acero, va bien sujeto y apoyado sobre buenos soportes (bocinas de bronce o rodamientos).

LA BANCADA Soporta todas las partes del torno. Va provista de guías prismáticas o planas para el desplazamiento del carro portaútil y del cabezal móvil. Se fabrica de Hierro fundido. CARRO PORTAUTIL Lleva la herramienta de tornear. Brinda los movimientos de avance y penetración. Es un carro cruzado, constituido por: Carro principal o de bancada. _____ Carro transversal o de refrenado. ______ Carrito superior o portáutil._______ El carrito superior se acciona sólo manualmente, mientras los otros dos además pueden accionarse automáticamente.

CABEZAL MOVIL Puede desplazarse sobre la bancada y luego fijarse mediante el puente (f) accionando la palanca de fijación (g). Dentro del husillo (a) se desplaza la pínula (b) al girar el volante (c) lográndose la fijación de la pínula al ajustar el mango del tornillo de sujeción (d).

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Soportes para sujeción para herramientas Tornillo: Para bajas velocidades, pequeñas fuerzas de corte.

Puente: Aumenta la superficie de contacto y baja la vibración. Para cortes de gran fuerza.

Cuádruple: Disminuye el tiempo para el recambio de herramientas.

Dispositivo de cambio rápido: Mucho más rápido y eficiente que el soporte cuádruple.

Recomendaciones de montaje y sujeción Posición del puente de sujeción El puente debe quedar horizontal y la cuchilla lo más cerca del punto de apoyo.

Correcto

Incorrecto

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Incorrecto

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Altura de la cuchilla Debe quedar a la altura del centro del eje.

Más arriba

⇒ ángulo α ⇒ mayor fricción

Más abajo ⇒ ángulo γ⇒ difícil salida de viruta.

__________________

________________

¿Que problema se presentan en los siguientes figuras?

a. ________________

b. _________________

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c. _______________

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El vuelo de la cuchilla

a

b

El menor posible (a) para evitar flexiones que produzcan vibraciones (b). En caso de usar lainas, alinearlas con el borde del soporte. (caso c) c

Herramientas Materiales de herramienta: a. Acero al carbono. Acero rápido (SS) Acero extra rápido (HSS) b. Metal duro c. Material cerámico. Diamante.

Tipos de Metales duros / material cerámico

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TALADRO EN EL TORNO Los diversos trabajos de taladro en el torno se realizan mediante la CONTRA PUNTA como son: taladros de CENTRAR taladro con brocas HELICOIDAL, AVELLANADORES CONICOS Y RECTOS, ESLARIADOS, ROSCADOS, etc. Elementos de la contra punta para taladrar. 1. _____________ 2. _____________

3. _____________ 4. _____________

Cálculo del tiempo invertido en el torneado Las normas para la determinación del tiempo de trabajo han sido establecidas. Llamaremos tiempo disponible (T) al tiempo que se da para realizar un trabajo (por ejemplo, fabricación de un perno). Este tiempo se compone de tiempos parciales. El tiempo principal (tn) puede obtenerse mediante cálculo tiempo principal =

trayecto de trabajo avance/min

tn =

L s .n

Notaciones: L= longitud torneada en mm; s = avance en mm/rev; n = revoluciones por minuto.

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Problema Nro. 1: Buscar el tiempo de máquina necesario para tornear un cilindro de fundición, siendo los datos: Largo: L = 1000 mm; Diámetro inicial: dt = 160 mm; Diámetro final: df = 150 mm; Velocidad de corte: V = 20 m/min; Profundidad de pasada: a = 2 mm; Avance(s): = 1mm/vuelta.

Problema Nro. 2: Se tiene un eje de acero de 640 N/mm2 de resistencia a la tracción, cuyo diámetro se quiere rebajar de 150 a 80mm, a lo largo de 400 mm de este eje. Se cuenta con una cuchilla P30 y un torno que sólo posee avances de 0,2; 0,3 y 0,4 mm/rev. Si quiere tener una mayor duración de la herramienta en minutos. Hallar: 9 La velocidad de corte recomendada 9 La velocidad de giro del torno, si este permite seleccionar 58; 76; 84;112; 124; 164; 188;204; 218; 256; 314; 450 y 654 rpm. 9 La velocidad de corte real. 9 El número de pasadas necesarias para hacer el trabajo lo más rápido posible. 9 El tiempo efectivo de mecanizado para este trabajo.

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EL FRESADO El fresado es un proceso con arranque de viruta que permite obtener lo más diversos trabajos.

MOVIMIENTOS EN EL FRESADO

El arranque de viruta se logra con el movimiento de corte, el cual puesto que lo filos de la fresa están distribuidos en forma circunferencial viene dado por medio de la rotación de la fresa. Los otros dos movimientos, penetración, pueden lograrse desplazamiento de la mesa.

Cada filo de la fresa trabaja de forma similar a una cuchilla de torno; pero, como sólo arranca viruta durante una parte de la revolución de la fresa, su trabajo no es tan fuerte como en el torneado.

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avance mediante

y el

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TIPOS DE FRESADORA

Horizontal

Vertical

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PROCEDIMIENTOS DE FRESADO •

EL FRESADO CILINDRICO (Fig. 5) El eje de la fresa y la superficie de trabajo son_paralelos , de tal forma que la fresa corta con su _periferia La viruta producida tiene forma de_coma.

¾ TIPOS DE FRESADO CILINDRICO •

Fresado en contramarcha (Fig. 6.a) La viruta se corta primero por el lado más delgado, por lo que es el fresado cilíndrico más empleado. (Menos esfuerzo para la máquina sin embargo, se requiere una buena sujeción.

•

Fresado en paralelo (Fig. 6.b) La viruta corta el lado más grueso, la sujeción debe ser mas segura y buena pero el esfuerzo de la máquina es grande

¾ FRESADO FRONTAL El eje de la fresa y la superficie de trabajo son perpendiculares, por lo que la fresa corta PRINCIPALMENTE con su cara lateral o frontal La viruta tiene espesor uniforme.

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INFLUENCIA DE LA GEOMETRIA DE LOS FILOS EN LOS PROCEDIMIENTOS DE FRESADO •

FIGURA 8: La magnitud de los ángulos y el paso entre dientes quedan determinados por el material de trabajo.

•

FIGURA 9: Los filos pueden ser rectos o helicoidales. Estos últimos tienen la ventaja de un trabajo mucho más suave. Además, las virutas van separándose a un lado.

•

FIGURA 10: Los filos helicoidales traen como desventaja un empuje axial que debe estar dirigido contra el cabezal. (Según DIN: corte a la izquierda = giro antihorario_ visto desde el accionamiento).

•

FIGURA 11: Si el diámetro es pequeño, el torque o momento torsor producido es menor, de tal forma que a la fresadora se le exigirá menor potencia.

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TIPOS DE FRESAS Las fresas pueden dividirse en 2 grandes grupos: 1. Fresas de dientes puntiagudos. 2. Fresas de dientes destalonados 1. FRESAS DE DIENTES PUNTIAGUDOS •

FRESAS CILINDRICAS:

a. Fresa cilíndrica: tiene filos solo en la periferia y se usa sólo en fresadora horizontal. b. Fresa frontal: también tiene filos en la cara frontal de la fresa, Tanto en fresadora horizontal como vertical. •

FRESAS DE DISCO:

a

•

b

c

d

Disco: ∅⁄ ε >>1 a. Sierra circular: para cortar y para hacer ranuras estrechas. b. Con dientes rectos: para fresar ranuras planas (canales). c. De dientes triangulares: adecuada para canales chaveteros profundos. d. De dientes cruzados.

FRESAS DE VASTAGO: Tienen diámetro pequeño a. b. c.

Trabajan de forma similar a una fresa frontal y se sujetan por lengüeta o rosca. Fresa de vástago para ranuras en T Fresa para agujeros rasgados tiene 2 filos y sirve para fresar canales chaveteros y agujeros chinos.

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•

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FRESAS DE FORMA:

Para un perfil determinado. a. b. c.

Fresa angular: para fresar guías prismáticas. Fresa frontal angular: para fresar guías con ángulo. Fresa de dedo: tiene un solo filo y se usa en pequeños trabajos de fresado de forma.

a

•

c

b

PLATO PORTACUCHILLAS:

Los elementos cortantes van fijados en forma de cuchillas en un plato o cabezal, pudiéndose reponer por separado en caso de deterioro. Se emplea para el fresado frontal de grandes superficies.

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2. FRESAS DE DIENTES DESTALONADOS (O DE DIENTES CON DESPULLA) Las figuras 17 y 18 muestran estas fresas de forma "retorneadas" que se emplean para el fresado de curvas, arcos circulares y toda clase de perfiles, así como, con frecuencia, de ranuras. No es posible emplear fresas de dientes puntiagudos para estos trabajos, ya que al afilar la fresa se cambiará su perfil.

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PARAMETROS DEL FRESADO EL AVANCE EN EL FRESADO. El avance es LA VELOCIDAD con que EL MATERIAL Se desplaza en contra de LA HERRAMIENTA. Clases de avance en la fresadora En el trabajo en el taller, el avance puede elegirse entre: a.- AVANCE MANUAL: Para pequeñas series y trabajos sencillos Tener siempre en cuenta: Procurar un avance constante y regular. b.- AVANCE AUTOMÁTICO: Para obtener una superficie homogénea. Recomendaciones importantes al utilizar el movimiento automático. • • •

Tener siempre en cuenta la sujeción correcta de la pieza de trabajo. Asegurarse de la sujeción adecuada de la herramienta. Elegir el avance adecuado según valores de recomendación de tablas. TABLA TÉCNICA

En la máquina el avance esta indicado en, milímetros por minuto (U), esto es el avance de La pieza de trabajo (mm) en el tiempo de un minuto. Por lo tanto esto deberá determinarse a partir del avance por diente (Sz) de acuerdo al número de vueltas de la herramienta (n) y del número de dientes (Z). • Avance por vuelta (S)

:

S = SZ x Z

• Avance por minuto (U)

:

U = S

x N

U = SZ x Z x N Ejercicio •

Se desea fabricar un soporte bloque de Acero fundid de 300 x 148 x 87 mm. Se tiene el bloque fundido a una medida inicial de 300 x 160 x 87 mm ; una fresa cilíndrica de Ø 80 x 100 de 10 dientes. El avance por diente para acabado es la mitad de la de desbaste. Se pide: a.- La velocidad de giro de la fresa para desbaste y acabado b.- Los avances para desbaste y acabado c.- El tiempo total de mecanizado.

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VALORES DE ORIENTACION PARA EL FRESADO

HM

HSS

HM

Fresa de disco

Fresa de punta de Ø 40 mm.

Fresa de punta de Ø 10 mm.

Cabezal de cuchillas

Fresa frontal HM HSS

Menos de 50

25

125

32

180

0.18

0.25

0.08

0.1

0.02

0.2

0.1

(C45)

50-70

20

100

25

150

0.12

0.2

0.06

0.08

0.016

0.2

0.1

(C60 , GS 70)

70-90

16

80

20

100

0.1

0.15

0.05

0.06

0.012 0.016

0.1

90-120

10

63

16

80

0.06

0.1

0.04

0.04

0.01

0.12

0.08

120-160

6.3

50

10

63

0.05

0.08

0.03

0.04

0.01

0.12

0.08

HB ≈ 200

16

60

20

80

0.16

0.2

0.06

0.08

0.016

0.2

0.1

40

25

63

200

0.2

0.25

0.08

0.08

0.016

0.2

0.1

160

500

250

500

0.1

0.12

0.06

0.06

0.016

0.16

0.05

(C15) 2 3 4 5 6 7 8

1. Acero no aleado ( C15 ) 2. Acero de baja aleación ( C45 ) 3. Acero, Acero fundido ( C60, 4. Acero, bonificado de aleación 5. Acero de baja aleación, Alta bonificación 6. Fundición gris de mediana dureza 7. Latón 8. Aleaciones de Aluminio

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Fresa cilíndrica

HSS

Material

1

Fresa frontal de Ø Ø 50 mm.

Valores de corte V Resistenc en m/min ia del Material Kp / mm2 Desbaste Acabado

Avance por diente Sz en mm. Desbaste

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Más Ejercicios 1. Se tiene una barra C60 de 500 x 300 x 160 mm del cual se quiere rebajar la altura de 160 mm a 122 mm. a lo largo de los 500mm para este procedimiento se utiliza una fresa cilíndrica con un diámetro de 80 mm. x 120mm de altura de 10 filos y fabricada en acero extra-rápido Hallar para un trabajo solo en desbaste: • • • •

Las RPM de la fresadora El avance por minuto El número de pasadas El tiempo principal de mecanizado 160

500 300

2. Se tiene una barra de acero st37 cuya resistencia es de 360 N/mm2 , de 300 x 180 x 140 mm del cual se quiere rebajar la altura de 140 mm a 122 mm. a lo largo de los 300mm para este procedimiento se utiliza una fresa Frontal con 10 filos cortantes un diámetro de 80 mm. Y un ancho de 100 mm. Considerar solo desbaste. Prof max 5mm Hallar: • • • •

Las RPM de la fresadora El avance por minuto El número de pasadas El tiempo principal de mecanizado 140

300 180

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ANOTACIONES: ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................

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TERMOROCIADO Es un procedimiento de alta tecnología empleado para la aplicación de recubrimientos superficiales materiales Consiste en rociar un material metálico o no metálico fundido, con alta velocidad, sobre la superficie a recuperar.

Que se consigue con el termorociado: ¾ Redimensionar piezas a sus medidas originales ¾ Protección contra el medio ambiente. ¾ Recuperamos piezas vitales para la industria averiadas VENTAJAS - Resistencia al desgaste por: • • •

Abrasión Cavitación Erosión

- Resistencia a la corrosión por agentes agresivos: • • •

Ácidos Gases sulfurosos Solventes

-

Recuperación dimensional:

Recupera dimensiones originales, donde el recubrimiento tendrá las mismas o mejores características que el recubrimiento original.

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METODOS PARA EL TERMOROCIADO •

ROCIADO DE ALAMBRE POR COMBUSTIÓN DE GASES

•

ROCIADO DE ALAMBRE POR ARCO ELÉCTRICO

•

PROCESO DE ALTA VELOCIDAD (HVOF)

•

PROCESO DE PLASMA

•

ROCIADO DE POLVO POR COMBUSTIÓN DE GASES

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ROCIADO DE ALAMBRE POR COMBUSTIÓN DE GASES El material en forma de alambre es alimentado continuamente y pasa a través de una cámara de combustión de oxigeno-acetileno. El material fundido es atomizado mediante aire comprimido a alta velocidad sobre la superficie a reconstruir

ROCIADO DE ALAMBRE POR ARCO ELÉCTRICO Se utiliza dos alambres metálicos eléctricamente cargados con polaridad inversa e ingresan a la pistola de arco eléctrico a una velocidad coordinada. Cuando los alambres hacen contacto. Las cargas opuestas crean una energía suficiente para derretir las puntas de los alambres. Aire comprimido es utilizado para atomizar el material.

ROCIADO DE ALTA VELOCIDAD (HVDF) Se utiliza polvos metálicos que son transportados hasta la boquilla utilizando gas nitrógeno. El procesa utiliza una mezcla de Oxígeno/combustible (propano, propileno, hidrógeno). La combustión de estos gases funden los polvos y el aire comprimido los inyecta contra el material a recubrir a velocidades mayores a 5 veces la del sonido.

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PROCESO DE PLASMA Existe un cátodo y un ánodo en una cámara separados por una pequeña distancia por donde pasa una corriente continua que forma un arco muy potente. Los gases pasan por la cámara y se descomponen en electrones cambiando a un estado plasmático. Se alcanzan temperaturas muy altas que funden los polvos metálicos para ser inyectado contra las partes a recubrir con aire comprimido.

ROCIADO DE POLVO POR COMBUSTIÓN DE GASES Se utilizan polvos metálicos que serán fundidos por una mezcla de gases de oxígeno / acetileno. Con aire comprimido el material fundido es disparado a alta velocidad sobre una superficie que ha sido previamente preparada.

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GALVANIZADO El galvanizado consiste en depositar una capa de zinc (Zn) sobre hierro (Fe). El Zn protege al hierro de la oxidación al exponerse al oxígeno del aire. ELEMENTOS EMPLEADOS EN EL GALVANZADO - Fuente de alimentación: Un transformador que baja voltaje de 380 V, 220 V

el

- Electrolito: Es una solución de sales metálicas, que entrega iones metálicos, que serán reemplazados por el ánodo. - Ánodos: Son placas de metal muy puro,, La principal materia prima que se consume en un proceso de galvanizado es el ánodo. Etapas del proceso de galvanizado

¾ LIMPIEZA CÁUSTICA: Con compuestos desengrasantes alcalinos que remueven residuos de aceite, grasa, barnices, lacas y pinturas. ¾ LAVADO: Enjuague en agua limpia de líquido de la limpieza cáustica. ¾ DECAPADO ÁCIDO: Soluciones de Ácido Clorhídrico o que remover los óxidos de la superficie del acero. ¾ PREFLUXADO: Es una solución acuosa de Cloruro de Zinc y Amonio, que disuelve los óxidos leves ¾ INMERSIÓN: El tiempo de inmersión dependerá del espesor del acero, la temperatura de precalentado y el espesor deseado. ¾ ENFRIAMIENTO: La velocidad de enfriamiento influye en el aspecto del galvanizado ¾ PASIVACION evitar las manchas de corrosión blanca sobre el galvanizado, usando una solución de cromatos o una solución de silicatos. ¾ RECUBRIMIENTOS POST GALVANIZADO, es posible aplicar sobre el galvanizado una pintura protectora (recubrimientos duplex) que dan una protección superior al galvanizado sólo.

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Ventajas -

Bajo costo y vida útil. Bajo nivel de corrosión. Recubrimiento adherido metalúrgicamente al acero. Fácil de inspeccionar. Gran resistencia a daños mecánicos.

TIPOS DE GALVANIZADO

•

Galvanizado en caliente.

•

Galvanizado en frio.

•

Galvanizado mecánico.

Galvanizado en caliente: •

El procedimiento de galvanización consiste fundamentalmente en la inmersión de los materiales de hierro y acero en zinc fundidos a unos 450ºC. Con ello conseguimos proteger estos materiales de su corrosión natural.

•

También tiene la capacidad única de protegerse a si mismo. Si rasguños superficiales ocurren durante el envío o el ensamblaje, el zinc de los alrededores protegerá el punto dañado por la acción electroquímica natural, y esto que se forme óxido y gane espacios.

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• Proceso de galvanizado en caliente 1. Cuando una pieza llega a nuestro centro de galvanizado en caliente esta es sometida a revisión y clasificación para su posterior entrada en la línea de producción. 2. El desengrase, que es el primer baño de limpieza, nos permite eliminar todo tipo de aceites y/o pinturas que traiga la pieza, en consecuencia de los procesos de fabricación de la misma.

3. Luego la pieza será sometida a los baños ácidos, mas conocidos como de decapado con lo cual dejamos al material en un estado virgen, o sea libre de impurezas en su superficie. Entre los baños de desengrase y ácidos, se realiza un enjuague de las piezas (neutralizado).

4. En el siguiente paso la pieza es sumergida en un baño de flux para lograr la adherencia metalúrgica del recubrimiento de cinc.

5. Antes de sumergir las piezas en el baño de cinc fundido las mismas se dejan reposar en un horno de secado para evitar el contacto húmedo de la pieza..

6. A continuación se realiza el galvanizado por inmersión en caliente en un baño de cinc fundido a 465 grados centígrados. Allí se dejara reposar la pieza según la cantidad y el espesor del recubrimiento que queramos obtener.

7. Una vez galvanizada la pieza se la enfría para luego ser sometida a un proceso de inspección en el cual se evaluará su aspecto final como así también el espesor obtenido.

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Galvanizado En Frío • El galvanizado en frío es un recubrimiento de zinc que se aplica sobre acero mediante pistola, brocha o rodillo. APLICACIONES Estructuras de acero • Aplicando el galvanizado en frío en un espesor mínimo de 75 micrones, se logra la misma protección que el galvanizado en caliente. Reparación de Galvanizado dañado • Se utiliza para reparar galvanizado en caliente dañado por soldadura, corte, quemadura, cizallamiento, etc. Regeneración de superficies galvanizadas • Se utiliza para regenerar superficies galvanizadas en caliente erosionadas por el tiempo. Protección de soldaduras • Las soldaduras son susceptibles de corroerse dado que el área soldada tiene un potencial eléctrico distinto al del metal base. Al aplicar galvanizado en frío sobre las costuras de soldaduras y a sus alrededores, inhibe la corrosión de estas mediante protección galvánica. Galvanizado Mecánico • Es proceso que funciona a temperatura ambiente en el cual los recubrimientos de metal son aplicados sin electricidad y sin calor (como el galvanizado en caliente). •

El revestimiento puede ser aplacado sobre piezas de acero con alto y bajo carbono, acero emplomado, acero nitrado, algunos aceros inoxidables, latón, bronce, cobre y aluminio. La uniformidad de l grosor varia en 20% son más suaves y mejor uniformidad que el galvanizado por inmersión en caliente.

El proceso de producción de acero galvanizado 1.Entrada 1a.Soldadura de costura

2.Limpieza 2a.Limpieza electrolítica

3.Horno 3a.Horno vertical con Brida caliente

7.Salida 5.Enfriamiento 6.Pasivado 5a.Mínima Flor 6a.Tratamiento 7a.Aceitadota electrostática 5b.Acondicionamiento químico 6b.Tensión de superficie nivelador 6c.Secado

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4.Baño de Zinc 4a.Baño de Zinc

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Aplicaciones del galvanizado •

Comunicaciones: Báculos Vallas de protección

•

Construcción: Armaduras para hormigón Estructuras en general Amueblado metálico

•

Ferrocarriles: Vagones contenedores Líneas de tendidos y complementos

•

Agricultura: Estructura edificios agrícolas e instalaciones para animales Maquinaria

•

Minería: Lavaderos Vagonetas

•

Naval y pesquero: Tuberías Contenedores y utillajes de pesca

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Curva Galvanizada

Codo acero Galvanizado

Tubería de Acero Galvanizado

Bobinas de Acero Galvanizado

Tubo Galvanizado

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Sinterizado •

El uso de los metales en polvos se remonta a varios centenares de años atrás.

•

Pero fue apenas en el siglo pasado que, debido a avances tecnológicos de la segunda guerra mundial, la industria de la pulvimetalurgia se creó como tal.

•

Desde entonces y gracias a sus continuos avances y la calidad y utilidad de sus productos ha crecido más rápidamente que cualquier otro proceso de manufactura de piezas metálicas.

Desde los polvos metálicos hasta la fabricación de piezas especializadas Este proceso, una vez obtenidos los polvos metálicos se puede resumir en tres partes principales: a) La mezcla: Se deben mezclar los polvos metálicos con sus respectivas adiciones (dependiendo de las propiedades deseadas para la pieza terminada), creando una mezcla homogénea de ingredientes. b) El compactado: Se compacta la mezcla obteniendo así la forma y el tamaño deseado de la pieza. Este compactado sólo requiere la suficiente cohesión para ser manejada con seguridad y transportada a la siguiente etapa. c) El sinterizado: Se ingresan las piezas a un horno con temperatura controlada que no exceda el punto de fundición del metal base. A esta temperatura los enlaces mecánicos entre los polvos obtenidos por el compactado se transforman en enlaces metalúrgicos, dándole así sus principales propiedades de resistencia. Este procedimiento se conoce como sinterizado. Fuera de estos tres procesos que conforman la pulvimetalurgia, se le pueden hacer a la pieza terminada todos los tratamientos térmicos y acabados necesarios para que tenga un óptimo desempeño. La Sinterización •

La etapa de la sinterización es clave para el proceso de la metalurgia de polvos. Es aquí en donde la pieza adquiere la resistencia y fuerza para realizar su función ingenieril para la cual se ha fabricado.

•

El termino Sinterizado tiene la siguiente definición: “Es el tratamiento térmico de un polvo o compactado metálico a una temperatura inferior a la temperatura de fusión de la base de la mezcla. Tiene el propósito de incrementar la ‘fuerza’ y las resistencias de la pieza creando enlaces fuertes entre las partículas”.

•

Para describir este proceso basta con decir que ocurre una difusión atómica y las partes unidas durante el proceso de compactación se fortalecen y crecen hasta formar una pieza uniforme.

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•

Esto puede inducir a un proceso de Recristalización y a un incremento en el tamaño de los granos.

•

Los poros tienden a volverse redondos y la porosidad en general como porcentaje del volumen total tiende a decrecer.

•

Esta operación, casi siempre, se lleva a cabo dentro de un ambiente de atmósfera controlada y a temperaturas entre el 60 y 90% de la temperatura de fusión del mayor constituyente.

•

Cuando hay mezcla de polvos, hay ocasiones en donde el proceso de sinterización se efectúa a una temperatura superior a la de fusión de uno de los constituyentes secundarios- como en partes estructurales de Hierro/Cobre, Carburo de Tungsteno/Cobalto, etc.

•

Al hacer el proceso a una temperatura superior a la temperatura de fusión de un constituyente, se esta haciendo un sinterizado con presencia de fase líquida.

•

Por esto es esencial controlar la cantidad de fase líquida que se presenta durante el proceso para poder asegurar paridad en la forma de la pieza.

•

Se debe llevar un control sobre la rata de calentamiento, tiempo, temperatura y atmósfera para obtener resultados que puedan ser reproducidos.

•

El horno eléctrico se usa en la mayoría de los casos pero si se requieren temperaturas superiores (para incrementar la resistencia de las piezas) se puede variar a diferentes tipos de hornos, según la temperatura deseada.

•

Para procesos normales se alimentan las piezas al horno en una banda hecha de alambre entrecruzado. Este alambre está hecho de una aleación Nickel/Cromo (80/20) que permite temperaturas hasta de 1150°C.

•

Para temperaturas superiores se pueden usar Carburos de Silicio que pueden operar a temperaturas hasta 1350°C.

•

Ya si son casos especiales y se necesitan temperaturas aún mayores se utilizan piezas para calentamiento hechas con Molibdeno, aunque este requiere de que sea operado en una atmósfera pura de hidrógeno.

•

Las atmósferas controladas son una parte esencial en casi cualquier proceso de sinterización ya que previenen la oxidación y otras reacciones que no conviene al proceso.

•

Algunas de las atmósferas más usadas son las compuestas con hidrógeno seco o con hidrocarburos sometidos parcialmente a la combustión.

•

Ya si se requieren usos más especiales y que puedan soportar el incremento en el costo de la atmósfera se pueden utilizar las llamadas atmósferas sintéticas. Debido a que son producidas mezclando cuidadosamente Nitrógeno con Hidrógeno y con gas de hidrocarburos para la sinterización de aceros. Estos

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tipos de atmósferas tienen las ventajas de ser mucho más limpias, tener mayor adherencia al material sinterizado y un nivel muy bajo de vapor de agua. Temperaturas de Sinterizado •

Hay diferentes tipos de sinterizado que se pueden aplicar según sea el caso, ya sea que se requiere bajar costo, aumentar propiedades de la pieza, trabajar con un material especial, etc.

•

El tiempo de sinterizado varia entre los 20 y 40 minutos.

Materiales

Grados C

Hierro / Acero

1100 - 1300

Aleaciones de aluminio

590 - 620

Cobre

750 - 1000

Latón

850 - 950

Bronce

740 - 780

Metales Duros

1200 – 1600

Ventajas y limitaciones del proceso de producción por la metalurgia de los polvos. Ventajas • • • • • •

La producción de carburos sinterizados, cojinetes porosos y bimetálicos de capas moldeadas, sólo se puede producir por medio de este proceso. Porosidad controlada. Tolerancias reducidas y acabado superficial de alta calidad. Por la calidad y pureza de los polvos producidos, se pueden obtener también piezas de alta pureza. No hay pérdidas de material. No se requieren operarios con alta capacitación.

Limitaciones • • • •

Los polvos son caros y difíciles de almacenar El costo del equipo para la producción de los polvos es alto Algunos productos pueden fabricarse por otros procedimientos económicamente Es difícil hacer productos con diseños complicados

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más

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• • •

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Existen algunas dificultades térmicas en el proceso de sinterizado, especialmente con los materiales de bajo punto de fusión. Algunos polvos de granos finos presentan riesgo de explosión, como aluminio, magnesio, zirconio y titanio. Es difícil fabricar productos uniformes de alta densidad.

Algunos productos fabricados por este procedimiento

• • • • • • •

Filtros metálicos Carburos cementados Engranes y rotores para bombas Escobillas para motores Cojinetes porosos Magnetos Contactos eléctricos

CROMADO Introducción: •

Este proceso se da por el motivo de la corrosión pero llevándolo a un proceso electrolítico al menos se puede lograr la inhibición del efecto corrosivo retardando su velocidad.

•

Cuando se va a recubrir electrolíticamente se debe tener en cuenta el tipo de material antes de ser tratado, ya que no se debe recubrir al azar porque las propiedades diferentes de los materiales exigen tratamientos relativa o totalmente diferentes. El cromado se realiza con el fin de otorgarles una buena presentación o de acabados decorativos al material (o piezas) tratado, otras veces otorgarles mayor dureza y exigente acabado liso con brillo al espejo y con alta precisión.

•

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Características: Los cromados se caracterizan porque confieren a las piezas brillo, dureza y poder anticorrosivo. El principal problema es la presencia de cromo hexavalente, de alta toxicidad. Materia Prima • • • • • • • •

• • • • • •

Los insumos químicos utilizados para el proceso del cromado son: Hidróxido de sodio (en escamas): NaOH Carbonato de sodio: Na2co3 Meta silicato de sodio Trípoli fosfato de sodio Cianuro de sodio: NaCN Cianuro de cobre: CuCN Bisulfito de sodio

• •

Sulfato de níquel: NISO4.7H2O Cloruro de níquel: NICL2 Acido Bórico: H3BO3 Peróxidos de hidrogeno: H2O2 Nitrato de plata AGNO3 Oxido crómico (en escamas): CRO3 Acido sulfúrico: H2SO4 Los ánodos (láminas o planchas): - Aceros o hierro - Níquel - Plomo-estaño (7% Sn) - Cobre

Procesos en los recubrimientos electrolíticos 1. Tratamiento previo (preparación de superficie) 2. Recubrimiento electrolítico 3. Control de calidad Aplicaciones •

Las materias primas o materiales a tratar que generalmente representan para darle el tratamiento de cromado brillante pueden ser: - Muebles (silla, mesas, etc.). - Instrumentos de música. - Cristal (lunas

•

Por otra parte, las materias primas o materiales a recubrir con cromo duro pueden ser:

Todo tipo de matrices, ejes hidráulicos, asientos de rodamientos, asientos de rodajes, gusanos extrusores, guía hilos, rodillos, cigüeñales. Vástagos (de trenes de aterrizaje), pistones, árboles de levas, camisetas de motores, soportes de aparato de óptica, malla de ladrilleros (minería), etc. todos con fines de darles mejor dureza.

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La Nueva y Revolucionaria Máquina de Cromado Puro, de aplicación con pistola especial de doble acción, y para cromar casi cualquier material.

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Ventajas de la máquina: • • • • • • • •

La pintura cromo es base agua, y es mucho más ecológico que el cromado electrolítico o hexavalente, ya que no contiene metales tóxicos. Altamente duradero aplicado en 3 capas, incluyendo barniz ultra resistente. Posibilidad de obtener el cromado en colores Posibilidad de incorporar a las líneas de producción. Puede usarse en materiales flexibles. No se rompe, ni se pela. Perfecto para casi cualquier superficie: aluminio, plástico (Polipropileno), metal, madera, DM, cristal. Uso sencillo. Sólo se requieren conocimientos previos de pintura, una cabina y compresor de aire.

El 1er. coche pintado de Efecto Cromo en España

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Composites

• • •

Se entiende por composite aquel material formado por fibras rectas y largas situadas en el interior de la matriz. La matriz mantiene a las fibras unidas y distribuye los esfuerzos Las fibras soportan la mayor parte de la carga mientras que la matriz se encarga de la tolerancia al daño (golpes).

Fibras y Matriz • • • • • • • •

Las fibras ofrecen sus mejores propiedades cuando trabaja en la dirección de la fibra, es decir , que en un caso ideal deberían alinearse las direcciones de las fibras con la dirección de la fuerza exterior Las fibras se sitúan en capas o laminas superpuestas en la dirección del espesor obteniendo estructuras que se llaman laminado. Las láminas nunca se superponen con la misma orientación. Los golpes o los esfuerzos cíclicos pueden causar que la fibra se separen de la matriz, lo se denomina delaminación. La secuencia de apilación y orientación tiene mas importancia incluso que las características físicas de las fibras y la matriz ya que esta va a dar las propiedades finales al laminado. Usando las mismas fibras y matriz y variando la secuencia de apilado y orientación se pueden conseguir infinitos comportamientos. Las fibras se pueden obtener como fibras secas o como preimpregnados. La fabricación con preimpregnados es la que mejores calidades ofrece.

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• • • • • • •

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A pesar de que para su almacenamiento son necesarios temperaturas muy bajas y los ciclos de procesado son a alta temperatura y presión Las fibras pueden ser caras: fibra de carbono, muy resistentes. Pueden ser precios medios: poliamida aromática. Baratas: fibra de vidrio la matriz le da volumen y protegen a las fibras Normalmente la matriz se hace en vacío para evitar las oxidaciones. La matriz suele ser una resina como epoxy o poliester

Fibras fuertes - Fibra de Vidrio: - Fibra de Carbono:

Fibra de carbono • • • •

Proporciona al material su fuerza de atracción. Los compósitos reforzados con fibras de carbono son muy resistentes para su peso. Son a menudo más fuertes que el acero, pero mucho más livianos. Debido a esto, pueden ser utilizados para sustituir los metales en muchas aplicaciones, desde piezas para aviones y trasbordadores espaciales hasta raquetas de tenis y palos de golf.

Fibra de Vidrio • • •

Sus principales propiedades son: buen aislamiento térmico, inerte ante ácidos, soporta altas temperaturas. Estas propiedades y el bajo precio de sus materias primas, le han dado popularidad en muchas aplicaciones industriales. ¿Qué se consigue con esas fibras revestidas de la matriz de resina? 9 Se consiguen materiales muy resistentes con muy bajo peso.

•

¿Para que se usan los composites? 9 Se utilizan en lugares donde se exigía una gran resistencia con poco peso, como en partes de aviones, en los chasis y carrocería de coches y motos de carreras.

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ANOTACIONES: ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................

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UNIONES Unir es juntar dos o más piezas fijándolas. Con la unión se consigue que varias piezas actúen acopladas como un solo cuerpo rígido. Las uniones son necesarias en los procesos de fabricación siendo el elemento principal para el trabajo de ensamble. Clasificación de las Uniones Las uniones DESMONTABLES se hacen on tornillos, chavetas, cuñas y por ajuste de apriete. Las uniones INDESMONTABLES sólo pueden separarse al destruir el medio de unión. Ejemplos: remachado, soldado, pegado.

La unión se puede clasificar también según el tipo de cierre, En las uniones con cierre POR FRICCION es la fuerza de rozamiento entre superficies la que soporta las fuerzas externas, como en uniones por apriete, remachado en caliente, uniones atornilladas. En las uniones con cierre POR FORMA es la geometría de las piezas la que mantiene la unión fija, como en: remachado en frío, pasadores, chavetas paralelas, ejes estriados. En las uniones POR MATERIA, las que mantienen la unión son las fuerzas intermoleculares como en: soldadura y pegado.

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UNIONES PEGADAS Pegar es unir materiales iguales o distintos ya sea con otro material llamado pegamento o por disolución de los materiales a unir. La unión obtenida es del tipo indesmontable con cierre por materia. El pegado se realiza a temperatura ambiente o algo superior, pero nunca a temperaturas que provoquen cambios del estado de los materiales a unir. Fuerzas de la unión Pegada La unión se mantiene rígida por la acción de fuerzas interiores que resisten las fuerzas externas. Las fuerzas internas son de origen molecular y son: a.

La fuerza de ADHESION: Actúa entre las moléculas del pegamento y las de la superficie de las piezas.

b.

La fuerza de COHESION: Actúa internamente en el pegamento para mantener sus moléculas unidas.

Ventajas y Desventajas a) Ventajas • • •

En las uniones remachadas son esfuerzos localizados los que actúan alrededor de los remaches. En las uniones soldadas debido a la dilatación y contracción los esfuerzos son irregulares. En las uniones pegadas se producen esfuerzos uniformes a lo largo de la unión.

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• • • •

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Al pegar 2 piezas no es necesario calentarlas tanto como para afectar su resistencia y propiedades, como sucede al soldar. Las uniones pegadas son más ligeras que otras uniones que requieren elementos metálicos adicionales. Debido a que los metales a pegar quedan separados por el pegamento, se evita o disminuye la corrosión de contacto. Se pueden unir dos materiales de características totalmente diferentes. Ejemplo: un metal con un no metal.

b) Desventajas • • • • •

Las uniones pegadas son estables sólo a temperaturas bajas. Algunos pegamentos se vuelven inestables a partir de los 100°C. La mayor parte de los pegamentos no son conductores ni de electricidad ni de calor. Debido a la baja resistencia de la unión es necesario una gran superficie de contacto. Aunque unos más que otros, los pegamentos demoran en endurecer y por tanto no se puede aplicar carga a la unión sino hasta después de un tiempo. Su resistencia a la fatiga o sea a fuerzas variables, es mucho menor que su resistencia normal de rotura.

c) Aplicaciones •

Los principales campos de aplicación de las uniones pegadas son en: Aviación, tecnología aerospacial, industria automotriz, unión de plásticos o materiales de características muy distintas.

Tipos de carga En las uniones pegadas se reconocen tres tipos diferentes de solicitudes o tipos de carga:

•

Esfuerzo de corte

•

Esfuerzo de tracción

•

Esfuerzo de arrancado

Las cargas de tracción pura no son muy convenientes, ya que la unión se carga desfavorablemente ante la baja resistencia a la tracción de los pegamentos. Debe evitarse que la unión pegada esté sometida a una carga de arrancado porque provocan concentración de esfuerzos de tracción en un área muy pequeña.

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El tipo de carga más conveniente -pues la resisten mejor los pegamentos- es la carga de corte. Tipos de pegamentos Los pegamentos son resinas sintéticas susceptibles de endurecimiento como por ejemplo: las fenólicas, poliamídicas o epóxicas, cuya dureza y viscosidad pueden modificarse por la adición de plastificantes. a) Clasificación • •

Por la temperatura de aplicación hay que distinguir entre: Pegamentos en frío: endurecen por reacción química a temperatura, ambiente entre minutos y días. Pegamentos en caliente: endurecen entre minutos y días calentando entre 150° y 250°C. Algunos requieren presión de hasta 300 N/mm2 para endurecer.

b) Por su composición se distinguen •

Pegamentos de un solo componente con las siguientes características: • • •

•

Son químicamente completos: llevan disolvente. Endurecimiento al aire al evaporar el disolvente. Las piezas no deben unirse hasta que el pegamento aplicado pierda algo de humedad.

Pegamentos siguientes: • • •

de

dos

componentes,

cuyas

características

son

las

No actúan hasta mezclar los dos componentes. Un componente es endurecedor y el otro aglutinante. El proceso de unión debe realizarse dentro del tiempo llamado periodo de goteo.

UNIONES SOLDADAS Las uniones soldadas son uniones del tipo indesmontable y cierre por materia. Las uniones soldadas se clasifican según la temperatura que alcanzan en la zona de soldadura: Soldaduras Blanda y Fuerte • • •

Soldadura Blanda: Cuando la temperatura en la zona de soldadura es menor de 450°C y las piezas a soldar no se funden. Soldarura Fuerte : Cuando la temperatura en la zona de soldadura es mayor de 450°C y las piezas a soldar no se funden. En ambos casos es necesario aplicar un aditivo de soldadura, llamado material de aporte, y que es de metal no ferroso.

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Soldadura por fusión •

Cuando la temperatura en la zona de soldadura es lo suficientemente elevada para producir la fusión de las piezas a soldar. No es necesario aplicar un material de aporte, que normalmente sería -en caso de usarse- de la misma composición que el material base.

La unión se realiza sin que se funda ninguno de los metales base

Soldaduras Blanda y Fuerte Fundamentos Las soldaduras blanda y fuerte son procedimientos térmicos para unir piezas metálicas de materiales iguales o diferentes mediante un material de aporte en estado fundido, cuya temperatura de fusión es bastante menor a la de los metales que se unen. Se distinguen entre soldadura que utiliza metales de aporte cuya temperatura de fusión es inferior a 450°C, llamada soldadura blanda y soldadura cuyos metales de aporte funden a más de 450°C, llamada soldadura fuerte. Aplicación Estos procesos se utilizan para la soldadura de: • • • •

Plaquitas de metal duro en los mangos para cuchillas de torno. Conexiones eléctricas de elementos pequeños. Unión de tubos de pared delgada. Unión de planchas de poco espesor.

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Soldadura por Fusión Es un proceso por el cual se unen materiales utilizando como fuente de energía el calor. 1. Clasificación Se clasifican según: a) El tipo de material base : • metales • plásticos • otros b) La finalidad de la soldadura • de unión • de relleno c) La forma • • •

de hacer la soldadura manual mecánica automática

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LASER HAZ ELECTRONICO ALUMINOTERMICA OXI-ACETILENICA

RESISTENCIA

POR FUSION

ELECTROESCORIA

ARCO ELECTRICO

d) El procedimiento de soldadura

CONTINUA PUNTO A TOPE

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Soldadura a gas En este proceso de soldadura, el calor necesario para calentar la pieza y el metal de aporte y luego fundirlos procede de una llama de alta temperatura obtenida por la mezcla o combinación del acetileno con el oxígeno alcanzando temperaturas de 3100°C. Ambos gases se mezclan en proporciones adecuadas en un soplete proyectado y construido en forma tal que el soldador tiene la posibilidad de regular por completo la llama, ajustándola a las necesidades del trabajo. La reacción química de soldadura oxiacetilénica es:

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Los tipos de llama son: a) Neutra: Para soldar aceros. b) Oxidante: Con exceso de O2 para soldar no ferrosos. c) Carburante: Para soldar fundición gris.

a. Neutra

b. Oxidante

c. Carburante

Los gases de soldar a) El Oxígeno : Sus principales características son : • • •

Facilita la combustión. Acelera la combustión. Es inofensivo, pero altamente inflamable.

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El cilindro de Oxígeno Características: • • • •

Se fabrica de una sola pieza color verde Posee una válvula de seguridad de alta presión. La conexión de la botella con la maguera es con rosca derecha El contenido es O2 gaseoso, a dos volúmenes: De 40 lts. cuya presión es 150 bar, y se designa con la letra N. De 50 lts. cuya presión es 200 bar, y se le designa con la letra L.

Precauciones que se deben tomar: • • •

No calentar el cilindro: Explosión ! No aceitar las válvulas: Explosión ! ÅO2 + aceite No debe colocarse en posición horizontal.

b) El Acetileno : Sus principales características son: • • • • •

Es inflamable y tóxico Es incoloro Es explosivo a 2 bar : se produce la reacción C2 H2 Æ (descomposición) Presión de trabajo : 0,3 - 0,6 bar (1,5 bar como máximo) Gran velocidad de combustión.

2C + H 2

El Cilindro de Acetileno Características • • • • • • •

Se construye de varias piezas: Tubos de aceros estirado sin costura. Posee un interior recubierto con un material llamado amianto = carbón vegetal + acetona. El color del cilindro es rojo. Posee una válvula reductora de presión. La conexión a la manguera es mediante rosca izquierda. Contiene acetona líquida, que diluye al acetileno en proporción 25:1 por cada atmósfera de presión. La presión es 18 bar.

Precauciones que se deben tomar • •

NO calentar NO colocarlo en posición horizontal.

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Consumo de Oxígeno (O2) FORMULAS:

∆V =

V (P1 - P2) Pamb

∆P = P1 - P2

∆v = Vc • t

Para el oxigeno (02 ) P1 = Presion de la botella antes de soldar (bar/PSI) P2 = Presion de la botellas despues de soldar (bar/PSI) ∆P = Diferencia de presion (bar/PSI) Pamb = Presion normal del aire (1 bar) V = Volumen de la botella de gas (40 1/50 1) ∆V = Volumen de gas consumido (1) VC = Consumo de gas (1/h) T

= Tiempo para soldar (h)

VMAX = Tipo N 40 x 150 = 6000 1 Tipo L 50 x 200 = 10000 1 Consumo de Acetileno (C2 H2) FORMULAS:

V (P1 − P 2 ) ∆V = F PF ∆P = P1 - P2

∆V = VC • t

Para el acetileno (C 2 H 2 ) P1

= Presion de la botella antes de soldar (bar/PSI)

P2

= Presion de la botella despues de soldar (bar/PSI)

∆P

= Diferencia de presion (bar/PSI)

PF

= Presion de llenado (18 bar)

VF

= Volumenes de llenado de la botella de gas (1)

∆V

= Volumen de gas consumido (1)

VC

= Consumo de gas (l/h)

t

= Tiempo para soldar (h)

VMAX = (13) (25) (18) ) = 5850 1 = VF

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Determinación de Cantidades en la Mezcla Relación = a : b de una mezcla significa que la proporción :

a ∆V O 2 = b ∆V C 2 H 2 Se debe cumplir. Ejemplo: En la relación de mezcla 1 : 1,05 tenemos que : 1lt. de O2 se mezcla con 1,05 lt de C2H2. Entonces primero se halla el consumo de uno de los gases y luego se halla con la proporción el consumo del otro gas. Conversiones: 1 PSI = 0.07 bar

1bar = 14.7 PSI

1m3 = 1000 lt.

Problemas Proporciones de Mezcla 1. La proporción de mezcla más apropiada para una flama de soldar es: 02 : C2 H2 = 1,15:1 ¿Cuántos litros de acetileno ( ∆ V) se usaron para una caída de presión en la botella de oxígeno de ∆ p = 8.5 bar? Botellas L y N.

2. Se usa una flama para soldar latón en la proporción 02:C2 H2 = 1,65:1. La botella de acetileno muestra luego de soldar una caída de presión de ∆ p= 0.8 bar. ¿Cuánto fue el volumen de oxígeno consumido? ¿Cuál es la diferencia de presión en la botella de oxígeno (L y N)?

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UNIONES ROSCADAS •

Definición Son uniones desmontables de cierre por fricción; ésta se presenta en la unión entre la cabeza del tornillo, la tuerca, la arandela y la piezas a unir. Geometría de la rosca

Autobloqueo: • • •

Cuando el tornillo y la tuerca están apretados, denomina autobloqueo al grado de oposición al desajuste El autobloqueo se obtiene gracias a la fuerza de rozamiento y es inversamente proporcional a la inclinación de la rosca. Por lo tanto, cuanto menor sea el ángulo de inclinación, el autobloqueo será mayor.

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Roscas