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• Erick Anzures

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23/08/10 La manufactura es una actividad importante desde el punto de vista de la tecnología la economía y la historia considerando la tecnología la definimos como la aplicación de la ciencia que proporciona a la sociedad bienes que son necesarios y deseados. Existen muchos ejemplos de tecnologías que nos proporcionan los productos que ayudan a la sociedad a vivir mejor ejemplo: zapatos bolígrafos teléfonos celulares robots circuitos integrados televisores computadoras aviones supersónicos etc. Estos ejemplos tienen algo en común son todos manufacturas si consideramos la economía la manufactura es importante ya que permite crear riqueza material representada en porcentajes en PNB y el PIB. TEMAS GENERALES SOBRE MANUFACTURA ¿Qué es la manufactura? ¿Cómo se organiza en la industria? ¿Cuáles son los materiales? ¿Los procesos y los sistemas con que se realiza la producción? Manufactura se deriva de las palabras latinas manus (manos) y factus (hacer) si combinamos los 2 significa hacer con las manos. La manufactura moderna se realiza con maquinaria computarizada y automatizada así como supervisada. Definición de manufactura: se define de 2 maneras tecnológica y económica. Tecnológicamente: es la aplicación de procesos químicos y físicos que alteran la geometría y las propiedades o el aspecto de un determinado material para elaborar partes o productos terminados los procesos para elaborar la manufactura involucran una combinación de máquinas herramientas energía y trabajo manual.

Económicamente: transformación de artículos de mayor valor a través de someter el material a una o más operaciones o procesos de ensamble. Fig. 1.1 2 maneras de definir manufactura (a) como proceso técnico (b) como proceso económico El punto clave es que la manufactura agregan el valor original al material ya sea combinando su forma o propiedades o combinándolo con otros materiales que han sido alterados en forma similar es decir el material original se vuelve más valioso mediante las operaciones de manufactura ejemplo: el material de hierro al convertirlo en acero se le agrega valor el petróleo

cuando se refina y convierte en plástico y cuando el plástico se moldea en una geometría compleja de una silla. 24/08/10 INDUSTRIAS MANUFACTURERAS Y PRODUCTOS La manufactura se realiza como una actividad comercial por parte de las compañías que venden sus productos a los consumidores el tipo de manufactura que maneja una compañía depende del tipo de la clase de producto que fabrique. Examinaremos los tipos de industrias de manufactura e identificaremos luego los productos que elabora. Las industrias manufactureras son organizaciones que producen y abastecen bienes y servicios. Clasificación: Industrias primarias.- son aquellas que cultivan y explotan los recursos naturales como agricultura minería ganadería etc. Industrias secundarias.- son aquellos que adquieren los productos de las industrias primarias y los convierten en bienes de consumo capital y actividades principal de tipo industrial incluyendo construcciones e instalaciones para la producción de energía. Industrias terciarias.- constituyen el sector de servicios de la economía. PRIMARIAS SECUNDARIAS TERCIARIAS Agricultura Aeroespacial La banca Forestal Automotriz Comunicaciones Pesca Metales básicos Educación Ganadería Productos químicos Entretenimientos Cantera Material de construcción Gobierno Minería Electrónica Salud y servicios médicos Petróleo (extracción) Maquinaria pesada Hotelería Plásticos llantas y hules reparación y mantenimiento Transporte Servicios financieros Seguro Servicios legales Los productos enlistados en las columnas de la industria y los productos típicos obtenidos se dividen en: Bienes de consumo- que son los productos que compran directamente los consumidores como automóviles televisores llantas etc.

Bienes de capital-son los que adquieren otras compañías para producir bienes y servicios como: aviones macro computadoras maquinas herramientas equipos de ferrocarril etc. 25/08/10 CANTIDADES DE PRODUCCION La cantidad de productos elaborados por una industria influye en la forma de su organización estructural influye en la forma de su organización estructural instalaciones y sus procedimientos las cantidades anuales de producción se clasifican en 3 categorías: 1. Bajas: comprenden un rango que va de 1 a 100 unidades por año. 2. Medias: el intervalo es de 100 a 10000 unidades por año. 3. Altas: el intervalo es de 10000 a varios millones. La cantidad de producción se refiere al número de unidades producidas anualmente La variedad de productos se refiere a los diferentes tipos de productos o diseños fabricados en una planta CAPACIDAD DE MANUFACTURA Una planta de manufactura consiste en un conjunto de procesos y sistemas sin faltar los trabajadores estos procesos y sistemas están diseñados para transformar materiales en productos con valor agregado. Los procesos los sistemas y los materiales constituyen los 3 pilares esenciales de la manufactura. Es obvio pensar que una empresa manufacturera no puede hacer todo tiene que realizar ciertas cosas y debe hacerlas bien. La eficiencia de la manufactura se refiere a las limitaciones físicas y técnicas de la empresa manufacturera y de cada una de sus plantas dentro de la capacidad y aptitud de manufactura se identifican varias dimensiones ejemplo: 1. Capacidad y aptitud tecnológica del proceso 2. Tamaño físico y peso del producto 3. Capacidad de producción Considerando una planta es el conjunto de procesos de manufactura del cual dispone la empresa algunas plantas realizan operaciones de maquinado otras de laminado de lingotes de aquí que las características que distinguen a estas plantas son los procesos que pueden realizar luego la capacidad tecnológica del proceso está relacionada estrechamente con el tipo de material la capacidad tecnológica del proceso además de incluir los procesos físicos incluyen además la pericia que tiene el personal de planta en dichas tecnologías del proceso. Limitaciones físicas del producto Esto esta impuesto por el producto físicamente en una planta que tenga un conjunto de procesos existen limitaciones sobre el peso y tamaño del producto que puede manejarse considerando el caso de productos grandes y pesados son difíciles de mover que requerimos grandes grúas con una capacidad de carga necesaria para mover los productos tratándose de productos pequeños pueden manejarse con máquinas transportadoras lo anterior nos proporciona las limitaciones

sobre el tamaño y peso de los productos está en función de la capacidad física de los equipos de manufactura lo que obliga a que las máquinas de producción se diseñen de diferentes tamaños Esto se genera en un periodo establecido (mes año) esta limitación en cantidad es llamada capacidad de planta o producción y esto se define como la máxima capacidad de producción que una planta puede lograr bajo condiciones dadas de operación ¿Qué es la capacidad de operación? el número de productos de trabajo por semana hora turno niveles de mano de obra directa planta La capacidad planta se mide en términos de unidad producidas como toneladas de acero de una acerería n° de autos producidos por una ensambladora Materiales para la manufactura Se clasifican en 3 categorías básicas: 1- metales 2- cerámicos 3- plásticos División de los polímeros Se dividen en 3 categorías: 1.- polímeros termoplásticos: estos pueden someterse a múltiples ciclos de calentamiento y enfriamiento sin alterar sustancialmente la estructura molecular del polímero incluye en esta categoría el polietileno poli estireno cloruro de polivinilo y nylon 2.- polímeros termo fijos: sus moléculas se transforman químicamente (se curan) en una estructura rígida cuando se enfrían después de una condición plástica por calentamiento adquiriendo el término termo fijo incluyen a esta familia las resinas fenólicas amino resinas y resinas epoxi cas. 3.- elastómeros: estos polímeros exhiben un comportamiento elástico importante de aquí su nombre elastómeros esta categoría está integrada por hule natural el neopreno las siliconas y el poliuretano Compuestos Los materiales compuestos constituyen una mezcla de los otros tipos de materiales ¿Cómo se logra esto? Con 2 fases en las que se procesan separadamente los materiales ay luego se unen para lograr propiedades superiores a los de sus constituyentes la producción sintética son las que más interesan ejemplo fibra de vidrio en matriz d polímero o sea plásticos reforzados con fibra 31/08/10 PROCESOS DE MANUFACTURA

Se dividen en 2 tipos: operaciones de proceso y operaciones de ensamble 1.-la operación de proceso trasforma un material de trabajo de una etapa a otra más avanzada y la sitúa cerca del estado final del producto deseado su aplicación en partes discretas de trabajo agregando valor al cambiar su geometría es el mismo caso de las partes ensambladas al cambiar sus propiedades a la apariencia del material 2.- operación de ensamble: une 2 o más componentes creando una nueva unidad llamada ensamble debemos considerar un ensamble soldado OPERACIONES DE PROCESOS La operación de proceso utiliza energía para alterar la forma las propiedades físicas o el aspecto de una pieza de trabajo agregando valor al material Formas de energía utilizada: mecánica térmica eléctrica química y energía humana básicamente la energía humana controlando las maquinas Es importante hacer la consideración de la mayoría de las operaciones de producción EL DESECHO O DESPERDICIO Esto puede ser como aspecto natural del proceso (material removido en el maquinado) o bien en forma ocasional (las piezas defectuosas) aquí se presenta un objetivo importante en la manufactura reducir el desperdicio en cualquiera de estas formas Para transformar el material inicial a su forma final se requiere más de una operación luego conviene distinguir las categorías de operaciones de procesos para lograr la geometría condiciones definidas por las especificaciones de diseño 1.-operaciones de formado 2.- operaciones para mejorar propiedades 3.- operaciones de procesado de superficie OPERACIONES DE FORMADO Alteran la geometría del material de trabajo inicial mediante diversos métodos que incluyen los procedimientos comunes de fundición forjado y maquinado estos procesos de formado aplican calor fuerza mecánica o una combinación de ambas para cambiar la geometría del material de trabajo Para objeto del curso clasificaremos el proceso formado en 4 categorías: 1.-fundicion y moldeado 2.-procesado de partículas

3.-proceso de deformación 4.-proceso de remoción de materiales Proceso de deformación: la pieza a obtener se forma con la aplicación de fuerzas que exceden la resistencia del material sujeto a deformación Condiciones del material a deformarse: debe ser dúctil para evitar fracturas del material de trabajo para aumentar su ductilidad y otras razones deberá calentarse a una temperatura menor del punto de fusión el punto de deformación está asociado estrechamente con el trabajo de metales incluye operaciones como forjado estruccion y laminado

Incluyendo los procesos con chapas metálicas como doblado mostrado en d de la figura 1.7

PROCESO DE REMOSION DE MATERIAL Operaciones que quitan el exceso de metal o de material de la pieza de trabajo inicial para que la forma final sea de la geometría deseada los procesos más importantes de esta categoría son: operación de maquinado torneado taladrado y fresado como se muestra en la figura 1.8 Estas operaciones de corte son las que más se aplican a metales forjados se ejecutan utilizando herramientas de corte que son más duras y más fuertes que el material de trabajo el esmerilado es otro proceso común en esta categoría en el cual se usa una rueda abrasiva de esmeril para quitar el material excedente. hay otros procesos de remoción denominados no tradicionales por que no usan herramientas tradicionales de corte y abrasivos en su lugar emplean rayos laser ases de electrones erosión química descargas eléctricas y energía electroquímica es conveniente minimizar los desechos y el desperdicio al convertir una pieza de trabajo inicial en su forma subsecuente. Ciertos procesos de formado son más eficientes que otros desde el punto de vista de la conservación del material.

UNIDAD

TEMAS

SUBTEMAS

2

MAQUINADOS

2.1 Con desprendimiento de viruta 2.2 Sin desprendimiento de viruta

REMOCION DE MATERIALES Maquinado de metales El maquinado es un proceso de manufactura usa herramientas de corte para remover el exceso de material de una parte de trabajo La acción del corte involucra la deformación cortante del material de trabajo para formar una viruta. Al removerse la viruta queda expuesta una nueva superficie

USO A PLICACION DEL MAQUINADO PARA FORMAR METALES Herramienta o pieza de trabajo.

Mov. De la viruta

sup. Original angulo positivo de ataque Material o pieza de trabajo Deformación cortante para Para formar viruta

Fig.: 23.1 A) sección transversal del proceso de maquinado

flanco o sup de incidencia nueva sup

Herramienta de corte Angulo negativo de ataque

B) herramienta con ángulo negativo comparado con el ángulo positivo

Angulo de incidencia

Filo de corte El maquinado es uno de los procesos más importantes de la manufactura las siguientes razones explican la importancia de las operaciones de maquinado Se puede aplicar a una amplia variedad de materiales de trabajo todos los metales solidos plásticos y sus compuestos los cerámicos presentan dificultades debido a su alta dureza y fragilidad sin embargo son susceptibles a cortarse.

Se usan para generar cualquier forma geométrica regulas ejemplo superficies planas agujeros redondos y cilindros y combinando varias operaciones de maquinado en secuencia se pueden producir formas de complejidad y variedad limitada El maquinado puede producir dimensiones con tolerancias muy estrechas de menos de 0.001 pulgadas esto lo hace más preciso que muchos otros procesos el maquinado es capaz de crear acabados superficiales muy tersos que pueden ser menores que 16µ pulgadas (0.4µmm) y algunos procesos abrasivos pueden mejorar los acabados.

PANORAMA GENERAL DE LA TECNOLOGIA DE MAQUINADO El maquinado es una familia de procesos no solo un proceso  Característica común-uso de una herramienta de corte que forma viruta que es removida de la parte de trabajo. Para realizar la operación se requiere movimiento relativo entre la herramienta y el material de trabajo el movimiento relativo en la mayoría de las operaciones de maquinado es por medio de un movimiento primario llamado velocidad y un movimiento secundario denominado el avance La forma de la herramienta y su penetración superficial de trabajo combinada con esos movimientos produce la forma deseada del trabajo resultante

TIPOS DE OPERACIONES DE MAQUINADO Hay muchas clases de operaciones de maquinado las cuales generan una cierta geometría y textura superficial para el caso definiremos los 3 tipos más comunes: torneado taladrado y fresado

Torneado: uso de una herramienta de corte con un borde cortante simple remueve material de pieza de trabajo giratoria y da forma a un cilindro el movimiento primario (velocidad del torneado) lo proporciona el trabajo en forma giratoria el movimiento secundario (avance) lo realiza la herramienta de corte con un movimiento lento en dirección paralela al eje de rotación de la pieza de trabajo

Taladrado: uso para crear agujeros redondos se realiza con una herramienta rotatoria con 2 filos cortantes movimiento secundario la herramienta avanza en una dirección paralela a su eje de rotación dentro de la parte de trabajo

Fresado: herramienta rotatoria con múltiples filos cortantes (puntas) se mueve lentamente sobre el material para generar un plano o superficie recta el movimiento secundario de avance e perpendicular al eje de rotación el movimiento primario de velocidad lo proporciona la fresa giratoria Otras operaciones convencionales incluyen al perfilado cepillado escareado y serrado sin olvidar aquellos que utilizan abrasivos para cortar materiales

HERRAMIENTAS DE CORTE Ligadas al filo cortante hay 2 superficies de la herramienta la superficie de ataque y el flanco de superficie de incidencia la superficie de ataque que dirige el flujo de la viruta resultante se orienta en cierto ángulo llamado ángulo de ataque el ángulo se mide con respecto a un plano perpendicular a la superficie de trabajo el ángulo de ataque puede ser positivo como en la figura 23-1 a o negativo como en la parte b El flanco de la herramienta provee un claro entre la herramienta y la superficie del trabajo recién generado de esta forma protege a la superficie de la abrasión que pudiera degradar el acabado esta superficie flanco o incidencia o de relieve es importante en el diseño de la herramienta debido al ambiente rudo en que operan la herramienta debe tener la geometría apropiada para cortar el material y debe hacerse de un material que sea más duro que el material de trabajo. En la practica la mayoría de las herramientas de corte tienen geometrías más complejas que el buril y la fresa helicoidal para las herramientas hay 2 tipos básico herramientas de punta sencilla y herramientas de múltiples filos cortantes. La herramienta de punta tiene un filo cortante y se usa para operaciones como torneado hay un punto de la herramienta de la cual se deriva su nombre de herramienta cortante. Durante el maquinado la punta de la herramienta penetra bajo la superficie original de trabajo la punta esta redondeada en cierto radio llamado el radio de la nariz La herramienta de múltiples filos cortantes tiene más de un borde de corte y generalmente realiza su movimiento con respecto a la parte de trabajo mediante rotación taladrado y fresado usan herramientas rotatorias de múltiples filos cortantes CONDICIONES DE CORTE Para la operación de maquinado se requiere el movimiento relativo de la herramienta y el trabajo el movimiento primario se realiza a una cierta velocidad de corte “v” la herramienta debe moverse lateralmente atreves del trabajo este movimiento es más lento llamado el avance “f” la dimensión del corte restante es la penetración de la herramienta de corte dentro de la superficie de trabajo llamada profundidad de corte “d” a estas 3 dimensiones del proceso de maquinado y en ciertas operaciones(ejemplo mayoría de operaciones con herramientas simples) generan el producto matemático para obtener la velocidad de remoción del material del proceso:

MMR=Vfd MMR= velocidad de remoción de material pµl3/min ( mm3 /seg) V= velocidad de corte pies/min (m/seg) F= avance en pulg. (mm) d= profundidad de corte

Las condiciones de corte para una operación de torneado se describen acontinuacion: Velocidad de corte Profundidad Avance f

A las velocidades de avance y profundidad de corte se les llama condición de corte se describen a continuación: En el caso de la operación de taladrado la profundidad se interpreta normalmente como la profundidad del agujero taladrado Las operaciones de maquinado se dividen en 2 categorías que se distinguen 1) por el propósito y 2) por las condiciones de corte en donde se incluyen corte para desbaste (burdo) primario y condiciones en el corte de acabado Los costos para desbaste primario son para remover grandes cantidades de material de la parte del trabajo inicial tan rápido como sea posible con el fin de producir la forma más cercana al final dejando el material para la operación posterior de acabado Los cortes de acabado son para completar y alcanzar las dimensiones finales, tolerancias y acabado de la superficie. Las operaciones para desbaste se realizan a altas velocidades y profundidades avances típicos van de 0.015 a 0.050 pulgadas/revolución Profundidades de 0.1 a 0.75 in las operaciones de acabado se realizan a bajas velocidades de avance y profundidad van de 0.005 a 0.015 in/Rev. Profundidades de 0.030 a 0.075 in El enfriamiento y lubricación de la herramienta de corte se aplican con mucha frecuencia fluidos de corte de diversas características

La máquina herramienta se usa para sostener la parte de trabajo y para poner en posición la herramienta con respecto al trabajo. Con respecto al trabajo y para proporcionar la potencia para el proceso de maquinado a la velocidad avance y profundidad que se han establecido. El control de herramienta condiciones de corte de trabajo permite fabricar partes con gran precisión y de repetitividad a tolerancias de 0.001in o mejores. Máquina herramienta es cualquier maquina accionada por fuerza motriz que realice operaciones de maquinado incluyendo el esmerilado así como también maquinas que realizan operaciones de formado de metal y prensado. Las maquinas herramientas usadas tradicionalmente par las 3 operaciones comunes ; torno fresado y taladrado.

Identificación de máquinas herramientas para las 3 operaciones comunes Tabla 23.1 OPERACIÓN Torneado

MAQUINA HERRAMIENTA Torno

Taladrado

Prensa taladradora

Fresado

Maquina fresadora

DEFINICION DE VELOCIDAD AVANCE Y PROFUNDIDAD El trabajo gira a determinada velocidad la herramienta avanza paralela al eje de trabajo la profundidad de corte es la penetración de la herramienta en la superficie original de trabajo El trabajo se mantiene estacionario la herramienta gira y avanza paralela mente a su eje el diámetro de la broca determina el diámetro del agujero la profundidad de corte es la profundidad del agujero La herramienta gira a determinada velocidad el trabajo avanza en dirección perpendicular al eje de la herramienta la profundidad de corte es la penetración de la herramienta debajo de la superficie original

Las maquinas herramientas convencionales son manejadas usualmente por el trabajador las maquinas modernas están diseñadas para realizar sus procesos con un alto grado de automatización estas máquinas estas máquinas operan bajo una forma de control llamadas de control numérico Corte de metal La cuña en el cortado de metal La herramienta utilizada para corte de metales requiere tener una forma básica en cuña en el reborde de corte esta forma responde a la necesidad fundamental de las herramientas para el corte de metales Estudiaremos la cepilladora de la figura

Para el caso se utiliza una herramienta de corte que tiene una cara plana al extremo de forma que no cuenta con inclinación ni holgura La pieza de trabajo que es ligeramente más angosta que la herramienta de corte en un material dúctil de baja resistencia como el acero dulce la figura 9.1 b indica lo que ocurre cuando la herramienta inicia el corte el metal situado delante de la herramienta se comprime hasta que comienza a separarse de la pieza de prueba amontonándose delante de la herramienta de corte

Esta deformación del metal por delante de la herramienta de corte crea fuerza de reacción que se opone al movimiento de la herramienta de corte las más importantes de estas son: Fc.- que es la fuerza de reacción al corte Ft.- que es la fuerza de reacción al empuje Suponiendo que la máquina y la herramienta son lo suficiente mente fuertes para seguir cortando sin que se produzca una falla mecánica la fuerza de empuje Ft proseguirá el corte como se indica en la figura 9c Separando la herramienta de la pieza de trabajo la parte baja de la herramienta se rayaría profundamente el reborde de corte quedaría destruido y la superficie recién cortada de la pieza de trabajo seria burda e irregular La situación mejora en gran manera sustituyendo la herramienta por la utilizada en la siguiente figura 9.1 por otra en la cara ha sido rebajada dándole un Angulo holgura dándole la forma de la fig. 9.2 Esto evita que la superficie baja de la herramienta rose contra la superficie recién cortada de la superficie de trabajo reduciéndose la fuerza Ft a un valor conveniente de esta forma la herramienta corta ahora libremente sin levantarse de la pieza de trabajo La rebaba producida tiene la forma que se muestra en la fig. 9.2 Se observara que la rebaba se separara del metal base a lo largo de un camino que se denomina plano de corte AB la longitud del plano de corte multiplicado por el ancho del corte da el área de corte correspondiente al metal que está siendo cortado esto aparece en forma diagramática en la fig. 9.2 c en la que la rebaba ha sido levantada de la pieza de trabajo para dejar al descubierto el área de corte. Para cualquier material cuanto menor pueda ser esta área más baja será la fuerza de corte y mayor la eficiencia del mismo así como cualquier reducción en el ancho del corte ocasionaría una reducción en el ritmo de eliminación de metal el método más eficaz para reducir el área de corte consiste en su longitud AB. Se ha demostrado experimentalmente que si la incidencia de cara de corte de la herramienta se separa de la perpendicular el plano de corte tiende a hacerse normal a la cara inclinada es decir el dar a la herramienta un ángulo de incidencia disminuye la longitud del recorrido de corte En la fig. 9.3 se indica la forma del recorrido del corte y por lo tanto el área de corte disminuye a medida que aumenta el ángulo de incidencia en el caso de un material dúctil Por otra parte en una cara con ángulo de incidencia permite que la rebaba se separe del metal base sin tener que girar un ángulo muy agudo esta forma un ángulo elevado de incidencia reduce la fuerza de corte (FC) reduciendo el área de corte a la vez que reduce la presión de la rebaba sobre la cara incidente de la herramienta los 2 factores permiten lograr un aumento en la eficiencia del corte

Comparando L1 con L2 resulta evidente que el plano de corte se reduce aumentando el ángulo de incidencia desde 0 hasta un valor positivo Fig. 9.3 efecto de la incidencia en el plano de corte ALGUNOS ANGULOS DE INCIDENCIA TIPICOS PARA HERRAMIENTAS E ACERO RAPIDO MATERIAL QUE SE VA A CORTAR Hierro fundido Latón para corte libre Latón dúctil Bronce con estaño Aleación de aluminio Acero dulce Acero al medio carbón Acero al alto carbón Plástico tufnol

INCIDENCIA 0° 0° 14° 8° 30° 25° 20° 12° 0°

Lamentablemente hay un límite en cuanto al valor posible en el ángulo de incidencia la fig. 9.4 muestra el reborde cortante del metal se observara que en el mismo hay implícitos 3 ángulos a) ángulo de incidencia b) ángulo de la herramienta c) ángulo de holgura El ángulo de holgura es fijo en general dependiendo de la geometría que se corta con los valores siguientes a) superficie cilíndrica eterna de 5° a 7° b) superficie plana de 6° a 7° c) superficie cilíndrica interna de8°a 10° más de una holgura secundaria(talón) Ángulos menores de los señalados causan rozamiento ángulos mayores que lo que se indican dan lugar a vibración y a una tendencia por parte de la herramienta a hundirse reducen también el ángulo de cuña y por lo tanto la fuerza de la herramienta Con el ángulo de holgura fijo dentro de los límites estrecho el ángulo de incidencia y el ángulo de cuña tienen que ser equilibrados para lograr un compromiso 1.- aumentándose el ángulo de incidencia se aumenta la eficiencia de corte de la herramienta pero se disminuye el ángulo de cuña

2.- disminuyéndose el ángulo de cuña se reduce la fuerza mecánica de la herramienta y se reduce también la masa del metal disponible en el reborde de corte para transportar el calor generado en el proceso de corte esto da lugar a una elevación en la temperatura de la herramienta en su reborde de corte ablandando la misma y ocasionando un fallo prematuro En general por lo tanto los materiales dúctiles de baja resistencia se cortan con herramientas con elevado ángulo de incidencia para sacar ventaja de la mayor eficiencia de corte los materiales dúctiles con alta resistencia se cortan con herramientas con bajo ángulo de incidencia y con un gran ángulo de cuña con el objeto de darles la fuerza adecuada y la capacidad para disipar el calor generad en el reborde de corte la fig. 9.4 da ángulos típicos de incidencia para herramientas de alta velocidad con inclinación positiva Son 3 los tipos de rebaba que se producen al cortar metales: 1.- rebaba discontinua 2.- rebaba continua 3.- rebaba continua con reborde

La forma en que tiene lugar esta acción de corte y como se forma la rababa se expone en la figura 9.5. REBABAS

HERRAMIENTA

PROF. DE CORT

DIRECCION DE CORTE PLANO DE CORTE

(a) FRMACION DE REBABA.

al formar la rebaba el metal se somete a fuerte tensión y si se trata de un material quebradizo puede fracturarse en la zona de deformación primaria es decir en la vecindad del plano de corte esto dará lugar al tipo discontinuo de rebaba que se ilustra en la fig. 9.5b.

HERRAMIENTA REBABAS PIEZA DE TRABAJO

(B) REBABA DISCONTINUA

La rebaba discontinua está asociada con los materiales frágiles tales como el hierro fundido y el latón para corte libre Las bajas velocidades de corte y la falta de inclinación también da lugar a rebebas discontinuas cuando se cortan materiales ductiles tales como el acero dulce Los materiales quebradizos tales como el hierro de fundición forman una rebaba discontinua con un ángulo plano de corte constante es poca la ventaja que se logra dando a la herramienta un ángulo de incidencia por ello los materiales quebradizos se cortan normalmente en un ángulo de incidencia igual a 0°

Esta es la rebaba larga semejante a una cinta que se produce donde se maquinan materiales ductiles tales como el acero dulce el cobre o el aluminio el metal se conduce como un plástico rigido y aun cuando la rebaba se corta del metal básico a lo largo del plano de corte se mantiene homogénea en si misma y no se separa en placas como se observa en la fig. 9.5a la formación de una rebaba continua se representa en la fig. 9.6a algunos materiales ductiles muy blandos con baja resistencia tienden a rasgarse del metal base de la pieza en lugar de cortarse limpiamente esto da lugar a una superficie burda que tendrá que limpiarse mediante una herramienta con un corte muy agudo como se observa en la fig 9.6b

REBABA

HERRAMIENTA

PIEZA DE TRABAJO

En algunas condiciones la fricción entre la zona de deformación secundaria de la rebaba y la cara incidente de la herramienta es muy grande esto resulta en que el metal de la rebaba se suelda por presión a la cara incidente haciéndola áspera la aspereza crea aún más fricción y esto conduce a la formación de una capa sobre otra del material de la rebaba En su momento la cantidad de material crece asta el extremo que llega a hacerse inestable quebrándose las partículas de material así creado que caen en escamas se sueldan a su vez a la rebaba y a la pieza de trabajo como se indica en la fig. 9.7b

La geometría de la mayoría de las operaciones de maquinado practico son complejas sin embargo se dispone de un modelo simplificado del maquinado que desprecian muchas de las complejidades geométricas y describe la mecánica de los procesos con muy buena presicion en el modelo del corte ortogonal no olvidar el proceso real del maquinado es tridimensional y el modelo tiene solamente 2 dimensiones fig. 35.25 ф Tc

HERRAMIENTA ф TRABAJO O

MODELO DE CORTE ORTOGONAL El corte ortogonal usa por definición una herramienta en forma de cuña en la cual el borde cortante es perpendicular a la dirección de la velocidad de corte. Al presionar la herramienta contra el material se forma una viruta por deformación cortante a lo largo de un plano llamado plano de corte este forma un ángulo alfa con la superficie de trabajo. Solamente el afilado borde de corte de la herramienta hace que ocurra la falla del material. Como resultado la viruta se separa del material original el material se deforma plásticamente a lo largo del plano de corte por eta razón durante el maquinado se realiza el grueso del trabajo de corte. La herramienta para corte ortogonal tiene solamente 2 elementos geométricos el ángulo de ataque y el ángulo de incidencia. Sabemos que el ángulo de ataque alfa determina la dirección en la que fluye la viruta formada en la parte de trabajo y el ángulo de incidencia provee un plano pequeño entre el flanco de la herramienta y la superficie de trabajo recién generada. Durante el corte el borde cortante de la herramienta se coloca a cierta distancia por debajo de la superficie original de trabajo. Esta corresponde al espesor de la viruta antes de su formación T0 al formarse la viruta a lo largo del plano de corte incrementa su espesor a Tc la relación de T0 Tc se llama relación de grueso de la viruta o relación de la viruta (r)=t0/tc El espesor de la viruta después del corte siempre es mayor que el espesor antes del corte razón por la cual la relación de la viruta siempre será menor a 1. Ademas de t0 el corte ortogonal genera un dimensión de anchura w como se muestra en la fig. 5a aunque esta dimensión no contribuye mucho al análisis en el corte ortogonal. La geometría del modelo de corte ortogonal nos permite

establecer una relación importante entre el espesor de la viruta el ángulo de ataque y el ángulo del plano de corte Sea l/s la longitud del plano de corte si hacemos la sustitución t0 sera igual a t0=l/s senteta y tc=cos(teta-α) R=lsα/ Con un arreglo matemático teta puede calcularse con el siguiente arreglo α=rcos alfa/1-rsenalfa La deformación cortante que ocurre a lo largo del plano de corte puede estimarse al examinar la fig. 23.6 la parte a de la fig. muestra la deformación cortante aproximada en la que una serie de placa paralelas se deslizan una contra otra para formar la viruta cada placa experimenta la deformación cortante mostrada en la fig 23.6 b si la relación con la parte c se efectua se expresara como gama= ac/bd = ad+dc/bd la cual puede reducirse a la siguiente definición de la formación cortante para corte de metales =tan(teta –alfa) tangente de corte En una operación de maquinado que se ha producido al corte ortogonal la herramienta de corte tiene un ángulo de corte= 10° el espesor de la viruta antes del corte es de 0.020in y el espesor de la misma después del corte es= a 0.045in calcule el plano se corte y la deformación cortante en la operación 0.444 el ángulo de del plano de corte esta dado por alfa 10° tan teta = 0.444cos1– (0.444sen10)=0.4738 finalmente la deformación cortante se calcula de la ecuación 23.4 (Y) =cot25.4+tan25.4-10=2.111+2+0.275=2.385in/in La deformación cortante en el corte de metales es muy alta muchas veces alcanza valores de 3 o mayores FUERZAS EN EL CORTE DE METALES Considere las fuerzas que actúan en la viruta durante el corte ortogonal las fuerzas que la herramienta ocupa se puede separar en 2 componentes perpendiculares el ángulo del plano de corte esta dado por la ecuación 23.3

Tan=(

〖

)

〗

Ecuación 23.4 8=

+.275=2.386 in/in

La deformación cortante en el corte de metales es muy alta muchas veces alcanza valores de 3.0 o mayores. RELACION ENTRE POTENCIA Y ENERGIA La producción de maquinado requiere potencia las fuerzas de corte de la operación de maquinado son varios cientos de libras las velocidades típicas de corte son de varios cientos de presión por minuto el producto dela fuerza por tacto fc y la velocidad dan la potencian

P=Fc(V) en donde: P=potencia de corte pie-lb/min (N-M/S o W) Fc= velocidad de corte lb (N) V= velocidad de corte pie/min (min/seg) Para convertir la potencia de corte en HP de fuerza se obtiene dividiendo entre 33000

Hpc=FcV/33000

(ecuación 23.18)

Hpc= potencia de corte en caballos de fuerza Considerando hp igual a la potencia bruta requerida para operar la maquina herramienta es mayor que la potencia usada en el proceso de corte debido a las perdidas mecánicas en el motor y la transmisión de la maquina Las perdidas se contabilizan por la eficiencia mecánica de la maquina herramienta

Hpg=hpc/E

(ecuacion 23.19)

Hpg=potencia bruta del motor de la M.H.Y E= eficiencia de la M.H El calor típico de en las M.H es alrededor del 90% De utilidad es convertir la potencia en potencia por unidad de volumen de corte de metal osea la potencia unitaria hpu y se define mediante la fórmula:

hpu=hpg/MRR

(ecu. 23.20)

MRR= velocidad de remoción de material pul3/min La velocidad de remoción de material se calcula como el producto vt0w esta es la ecu. 23.1

Usando las conversiones de la tabla 23.2 Tabla 23.2clave de conversión: operación ortogonal Operación de torneado Avance f Profundidad d Velocidad de corte v Fuerza de corte fe Fuerza de avance fc

Modelo de corte ortogonal Espesor de la viruta antes del corte t0 Ancho de corte w Velocidad de corte Fuerza de corte fe Fuerza de empuje fc

La potencia unitaria se puede expresar simplemente como la potencia unitaria U conocida también como energía específica y está determinada por la ecu. 23.21

U=P/MRR = FcV/(VtoW) = Fe/t0W

unidades in-lb/in3 (N-m/mm3)

Aunque la ultima expresión de la ecuación 23.21 sugiere unidades de lb.in2 es mas significativo retener las unidades de in- b.in3 ejemplo relación de potencia en maquinado Determinar la potencia unitaria y la energía especifica requerida para determinar el proceso de maquinado si lavelocida de corte es igual a 200pies.min t0=0.020 in espesor de la viruta antes de su formación W=0.125in plano de corte y fc=350lb PROCESO DE MAQUINADO NO TRADICIONAL Resientemente han surgido equipos y aplicaciones no usuales para maquinar diversos materiales estos procesos en algunos casos han mejorado la eficiencia de manufactura y en otros han hecho posible la introducción de nuevos materiales o bien tolerancias que antes no eran posibles Tabla 3.3 maquinas y materiales empleados en procesos no tradicionales Proceso Ultrasónico Descarga eléctrica

Maquinaria y equipo Herramienta transductor granos abrasivos un fluido potador Maquina de descarga eléctrica EDM

Laser

Laser de rubí y de componentes gaseosos líquidos y semiconductores

Electroquímico

Cátodo, circuito eléctrico y electrolítico

Fresado químico

Reactivo químico alcalino y acido

Aplicaciones y características Máquinas de materiales duros y quebradizos Moldeado de matrices y moldes; se usa en especial para materiales muy duros que son difíciles de maquinar Controlado por computadora para corte y soldadura de metal muy precisos Proceso de depresión o agotamiento la herramienta toma la forma del diseño deseado en el metal Chips microprocesadores chips impresos alcalino para el aluminio y

Chorro abrasivo

Haz de electrones Plasma de arco electrico

Pistola eyectora, aire dióxido de carbono oxido de aluminio silicio polvo de carburo dolomita polvo de bicarbonato de sodio Máquina de haz de electrones Soplete de plasma de arco eléctrico

acido para el acero Grabado químico, corte lijado y taladrado de materiales frágiles

Depósito de una delgada capa de metal soldadura o corte Temperatura muy alta pera cortar metales

Se utiliza para maquinar materiales duros y quebradizos. El sistema consiste en una maquina Granos abrasivos y un fluido portador el porta herramientas que transporta el dispositivo se conecta el transductor el cual produce energía elástica de 20 a 30 kHz a una amplitud de 0.25 a 0.27mm esto hace que el porta herramienta oscile con el resultado de la expansión y contracción de la longitud normal del material de la herramienta y debido a este movimiento de la herramienta los granos abrasivos bombardean la pieza de trabajo a gran velocidad la forma y contorno de la herramienta controlan el patrón en la formación de viruta de la pieza de trabajo como abrasivos se usan carburo de boro o materiales semejantes con un tamaño de 280 de trama o mas finos Uso del proceso. Para maquinar carburos aceros de herramienta piedras preciosas no se requieren obreros expertos el bajo costo de la herramienta y la ausencia de tensiones térmicas son ventajas importantes del proceso

Es uno de los procedimientos de más rápido crecimiento y más amplio uso su mayor utilidad en el moldeo de matrices moldes y otras herramientas en especial de materiales duros que son difíciles de maquinar por otros medios el corte de metal en la pieza de trabajo es por la acción de una serie de chispas o descargas eléctricas entre una herramienta formada y la pieza a labrar. La herramienta es de cobre grafito u otro material conductor de la electricidad el procedimiento consiste en hacer fluir a presión un liquido dieléctrico comúnmente un aceite mineral ligero entre

la herramienta y la labor para arrastrar el metal desintegrado y evitar las quemaduras de la pieza de trabajo o herramienta por las chispas que se generan por una corriente directa ondulatoria. Ventajas: se puede aplicar en la fabricación de matrices hechas de carburos y aceros de herramientas endurecidas que de otra manera serian muy difícil o imposible MAQUINADO CON RAYO LASER Es un dispositivo que proporciona el medio para generar un angosto haz de luz monocromático de intensidad extremadamente alta e impulsos muy cortos Aplicación: hasta hoy principalmente en proyectos científicos y de investigación que además empieza a utilizarse en la manufactura para la remoción de metal y soldadura. A causa de su haz extremadamente angosto y su alta intensidad es posible perforar acero inoxidable de 1.27mm de grosor con un solo pulso de energía El haz de laser puede ser disparado por la luz estroboscópica usada en la actualidad por el equipo compensador y de esta manera podría remover metal selectivamente de las partes mas pesadas del objeto giratorio NOTA: luz estroboscópica. Instrumento que permite ver como lentos o inmóviles objetos que se mueven rápidamente y en forma periódica mediante si observación intermitente Cuando sea aplicado en el campo de la compensación o equilibrio de equipos rotatorios en tanto no se alcance un equilibrio perfecto sin que haya que detener en ningún momento el objeto durante la operación. En la soldadura el laser se ha limitado al soldado por puntos de material muy delgado y se ha trabajado para producir soldadura a tope en materiales hasta 3.17mm

Se basa en los mismos principios que la galvanoplastia salvo que la pieza de trabajo es el ánodo y la herramienta es el cátodo por consiguiente es una actividad de deplaxion o agotamiento el maquinado electroquímico realiza cortes sin tensión de todos los metales tiene alta eficiencia de corriente y puede producir configuraciones complejas difíciles de obtener por maquinados convencionales

Es un grabado químico controlado en el que se remueve metal para producir modelos multifacéticos piezas livianas hojas de reducido grosor y estructuras atiesadas inicialmente Paso inicial: limpiar a conciencia la hoja o pieza que se va a grabar químicamente luego cubrir con una capa químicamente resistente las áreas que no van a ser afectadas por el proceso de grabado

químico la pieza se sumerge en la solución alcalina caliente en la que el metal de la parte desprotegida se desgasta en un grado que depende del tiempo que la pieza se mantiene en solución caliente finalmente se enjuaga la pieza y se retira el material de recubrimiento comparativamente con el fresado a máquina se aducen las siguientes etapas en el proceso *Se puede remover el material uniformemente de todas las superficies expuestas *Se puede remover el material después de que las piezas han tomado su forma No se requiere de obreros muy capacitados Los costos de operación y equipo son menores que los de las maquinas fresadoras

Este proceso ha hallado numerosas aplicaciones en las industrias mecánicas y electrónicas se mezclan partículas finas abrasivas de 27 a 50 micras con aire o gas a presión y se soplan contra la pieza de trabajo con una fuerza considerable en una corriente a chorro muy fina la tobera puede sostenerse a mano o mantenerse en el carro de una maquina la acción abrasiva puede usarse para grabar químicamente lijar o perforar materiales frágiles que sería en extremo difícil labrar por otros métodos. Ejemplos de aplicación: Cortes de roscas internas y externas en tubería de cristal la perforación y lijado de cristal de cuarzo y el corte de hojas delgadas de titanio fig. 27.3

Este proceso genera calor impeliendo electrones a alta velocidad a la pieza de trabajo en el punto en que se enfoca la energía de los electrones el haz se transforma en la energía térmica suficiente para vaporizar el metal localmente por esto el proceso debe llevarse a cabo en vacío

Es un soplete de plasma en el cual se calienta un haz mediante un arco de tungsteno a temperatura tan alta que se ioniza y actúa como conductor de electricidad en este estado el gas del arco se conoce como plasma. En este estado el soplete se diseña por lo general de modo que el gas se limite estrechamente a la columna del arco a través de un pequeño orificio este soplete puede usarse para remplazar ciertas operaciones de maquinado en bruto como el torneado y el cepillado si bien es eficaz para cortar todos los metales independientemente de su dureza el

resultado es un acabado basto y un posible daño a la superficie debido a la oxidación y al sobrecalentamiento.

UNIDAD

TEMAS

SUBTEMAS

3

ACABADO DE SUPERFICIES

3.1 RECTIFICADO 3.2 PULIDO 3.3 RECUBRIMIENTO

ESMERILADO Y OTROS PROCESO ABRASIVOS El maquinado abrasivo implica la eliminación de material por acción de partículas abrasivas duras pegadas a una rueda el esmerilado es el proceso abrasivo mas importante. Los procesos de maquinado abrasivo se usan en general como operaciones de acabado y algunos de ellos son capaces de altas velocidades de remoción de material que rivalizan con las operaciones de maquinado convencionales. El uso de abrasivos para dar forma a partes de trabajo es el proceso mas antiguo de remoción de material la importancia actual de los abrasivos comercial y tecnológicamente son las siguientes: 1) se pueden usar en todos los tipos de materiales desde metales suaves asta aceros endurecidos y en materiales no metálicos como cerámicos y silicio 2) se pueden usar para producir acabados superficiales extremadamente finos de asta 1 micro pulgada 3) para ciertos procesos abrasivos las dimensiones pueden tener tolerancias extremadamente cerradas ESMERILADO

Proceso de remoción de material en el cual las partículas abrasivas están contenidas en un rueda de esmeril aglutinadas que operan a velocidades superficiales muy altas. La rueda de esmeril tiene forma de disco balanceado con toda precisión para soportar altas velocidades de rotación. El esmerilado es similar al fresado en ambas técnicas el corte ocurre en la periferia o en el frente de la rueda de esmeril la rueda rotatoria de esmeril consiste en muchos dientes cortantes (partículas abrasivas) el trabajo avanza hacia la rueda para lograr la remoción del material. A pesar de la similitud hay una gran diferencia significativa entre el esmerilado y el fresado 1° los granos abrasivos en la rueda son mucho mas pequeños y numerosos que los dientes de una fresa 2° las velocidades de corte en el esmerilado son mucho mas altas que en el fresado 3° los granos abrasivos en una rueda de esmeril están orientados aleatoriamente y tiene un ángulo de inclinación promedio muy alto 4° la rueda de esmeril es autoafilante al desgastarse la rueda las partículas abrasivas pierden el filo y se fracturan para crear nuevos bordes cortantes RUEDA DE ESMERIL Consiste en particulas abrasivas y material aglutinante el aglutinante mantiene las particulas en su lugar y establece la forma y la estructura de la rueda. Los 2 ingredientes y la forma de su fabricación determinan los parámetros de la rueda de esmerial que son los siguientes 1) 2) 3) 4) 5)

material abrasivo tamaño del grano Material aglutinante Grado de la rueda Estructura de la rueda

Para lograr el desempeño deseado en una aplicación dada debe seleccionarse cada parámetro cuidadosamente MATERIAL ABRASIVO Diferentes materiales abrasivos se adecuan para diferentes materiales de trabajo PROPIEDADES GENERALES DE MATERIALES ABRASIVOS PARA LAS RUEDAS DE ESMERIL Incluyen alta dureza resistencia al desgaste tenacidad y fragilidad. Las anteriores propiedades son convenientes para cualquier material de herramientas de corte la fragilidad se refiere a la capacidad del material abrasivo a fracturarse cuando el filo cortante del grano se desgasta exponiendo así un nuevo filo cortante

MATERIALES ABRASIVOS DE MAYOR IMPORTANCIA COMERCIAL Y SUS VALORES DE DUREZA Se presentan en la tabla 26.1: MATERIAL ABRASIVO DUREZA KNOOP Oxido de aluminio 2100 Carburo de silicio 2500 Nitruro de boro cubico 5000 Diamante artificial 7000 Tabla 26.1 valores de dureza de los materiales abrasivos esmeril Oxido de aluminio (Al2O3) material abrasivo mas común, uso: esmerilar aceros y otras aleaciones ferrosas de alta resistencia. Carburo de silicio (SiC) mas duro que el oxido de aluminio pero no tan tanaz, uso: esmerilado de materiales ductiles como aluminio, laton y acero inoxidable,materiales frágiles como algunas fundiciones de hierro y ciertos cerámicos. Nitruro de boro cubico (CPN) como abrasivo se conoce con el nombre comercial de borazon fabricado por la (general electric company), usos: las ruedas deborazon son para materiales duros, como aceros de herramienta endurecida y aleaciones aereoespaciales. Diamante: estos abrasivos se dan en forma natural aunque pueden hacerse sintéticamente. Usos: Las ruedas de diamante se usan generalmente en la aplicación de esmerilado de materiales abrasivos duros, como; cerámicos,carburos cementados y virio. TAMAÑO DE GRANO El tamaño de los abrasivos(granos de las partículas) es un parámetro importante en la determinación del acabado superficial y de la velocidad de remoción del material, el tamaño paqueño produce mejores acabados; los tamaños mayores de grano abrasivo permite velocidades de remoción mas grandes, luego al seleccionar el tamaño de grano abrasivo deben tomarse en cuenta ambos parámetros, la selección del tamaño de grano depende también hasta cierto punto del tipo material de trabajo mas duros requieren de tamaños de grano mas pequeños para un corte efectivo , los materiales mas suaves de un tamaño de grano mas grande el tamaño de grano se mide en el procedimiento de cribas y mallas. En este procedimiento los tamaños de grano mas pequeños tienen números mas grandes y viceversa , el tamaño de grano usado en la rueda de esmeril fluctua entre 8 y 250, el de tamaño de 8 es muy grueso y el de 250 muy fino, granos mas finos se usan para pulimentados y superacabados. MATERIALES AGLUTINANTES Estos materiales sujetan los granos abrasivos y establecen la forma y la integridad estructural de la rueda de esmeril. Propiedades combenientes, resistencia,tenecidad,dureza y resistencia a la temperatura

El material aglutinante debe ser capaz de soportar la fuerza centrifuga y las altas temperaturas experimentadas por el esmeril, resistir sin quebrarse ante los impactos de la rueda y sostener los granos abrasivos rígidamente en su lugar para alcanzar la acción de corte y permitir el desarrollo de los granos desgastados de modo que expongan nuevos granos. Los materiales aglutinantes usados en las ruedas de esmeril incluyen lo siguiente: Aglutinantes bitrificados. Los materiales aglutinantes bitrificados principalmente en orcillas cocidas y materiales cerámicos. La mayoría de las ruedas de esmeril de uso común son ruedas con aglutinantes bitrificados fuertes y rígidos resistentes a las altas temperaturas elevadas y casi no se afectan con el agua y los aceites que pueden utilizarse en los fluidos de esmerilado. Aglutinante de silicato. Este material aglutinante consiste en silicato de sidio (Na2SiO3) sus aplicaciones se limitan generalmente a aplicaciones en la que se deben minimizar la generación de calor como en el esmerilado de herramientas de corte. El hule es el más flexible de los materiales aglutinantes su usa en la rueda de corte. Aglutinante de resina Este aglutinante ….. y se hace de varias resinas como…… tienen una gran resistencia y se usa para esmerilado de desbaste y operaciones de corte y separación. AGLUTINANTE DE LACA.- la rueda de esmeril aglutinadas con laca son relativamente fuertes pero no rígidas se usan en aplicaciones que requieren un buen acabado. AGLUTINANTE METALICO.- los aglutinantes metálicos bronce por lo general son los aglutinantes más comunes para ruedas de diamante y de nitruro de boro cubico se usan técnicas de procesamientos de partículas para aglutinar la matriz de los granos abrasivos en os cuales se pega el material únicamente en la periferia de la rueda y de esta forma se conservan los materiales abrasivos costosos. ESTRUCTURA DE LA RUEDA Y GRADO DE LA RUEDA La estructura de la rueda se refiere al espaciamiento relativo de los ganos abrasivos en la rueda y el material aglutinante. lar rueda de esmeril contiene huecos de aire o poros ilustrados de la siguiente manera (dibujar figura 1). Las proporciones volumétricas de los granos el material aglutinante y los poros se expresan de la siguiente manera:

Vg+Vb+Vp=1

Vg= proporción de los granos abrasivos Vb= proporción de material aglutinante Vp= proporción de los poros (huecos) ESTRUCTURA DE LA RUEDA La estructura de la rueda se mide en escala que va de abierta a densa en su estructura abierta es aquella en la que Vp es relativamente grande y Vg relativamente pequeño es decir, hay muchos poros y pocos granos por unidad de volumen. Estructura densa Vp es relativamente pequeña y Vg es más grande. Se usan estructuras abiertas cuando se devan proveer claros para la viruta. Las estructuras densas se usan para obtener mejores acabados superficiales.

EL GRADO DE LA RUEDA Indica la resistencia DEL aglutinante de esmeril para retener los granos abrasivos durante el corte esto depende de la cantidad de material aglutinante presente en la estructura de la rueda Vb en la ecuación 1. El grado se mide en una escala que va de suave a duro. Las ruedas suaves pierden fácilmente los granos, las ruedas duras retienen los granos abrasivos. USOS: Las ruedas suaves se usan para aplicaciones que requieren una baja velocidad de remoción del material y en el esmerilado de materiales de trabajo duro las ruedas se usan para lograr altas velocidades de remoción del material y ocasionalmente para el esmerilado de materiales de trabajo suave. ESPECIFICACIONES DE LAS RUEDAS DE ESMERIL. Los parámetros precedentes que pueden designar concisamente usando un sistema de especificaciones de rueda de esmeril definida por la American Nacional Standars Intitude (ANSI). Este sistema de especificaciones usan números y letras para identificar cada tipo de abrasivo, el tamaño de grano, el grado, la estructura y el material aglutinante (figura 26-2). Los números y letras proporcionan también identificaciones adicionales que pueden utilizar los fabricantes de la rueda de esmeril. La norma ANSI para las ruedas de nitruro de boro cubico son ligeramente diferentes que las ruedas convencionales el sistema de especificaciones para estas ruedas abrasivas se muestra en la (26-3). Las ruedas de esmeril vienen en una variedad de formas y tamaños y cuyas configuraciones son ruedas abrasivas periféricas en las cuales la remoción de material se realiza por la circunferencia exterior de la rueda.

PROCESOS ABRASIVOS RELACIONADOS Incluyen rectificados pulimentados y súper acabados pulido y abrillantado. Estos se usan exclusivamente como operaciones de acabado. La forma inicial de la parte se crea por algún otro proceso y se termina por medio de alguna de estas operaciones para obtener un acabado superficial superior. Las partes geométricas usuales para estos procesos se indican en la tabla (26-2) Tabla 26-2 Geometría usual para las partes de rectificado, pulimentado, súper acabado, pulido y abrillantado

PROCESO Rectificado Lapeado o pulido Súper acabado pulido abrillantado

GEOMETRIA MANUAL DE LA PARTE Agujero redondo (cilindro de motor de combustión interna) alma de rifle y cañones Plana o ligeramente esférica (ejemplo lentes) Superficie plana, cilíndrica externa Formas misceláneas Formas misceláneas

Y los acabados superficiales típicos se presentan en la figura (26-18) en donde se presentan también se presentan los valores de la rugosidad superficial para el esmerilado. RECTIFICADO FINO.Proceso abrasivo ejecutado por un conjunto de barras abrasivas pegadas. APLICACIÓN COMUN Acabado de perforaciones en máquinas de combustión interna. Otras aplicaciones incluyen rodamientos cilíndricos hidráulicos y cañones de pistola. En estas aplicaciones se logran acabados superficiales cercanos a las 5 µpulg. El rectificado produce una superficie achurada transversal característica que retiene la lubricación durante la operación del componente esto ayuda a su función y vida de servicio, el proceso de rectificado se ilustra en la (figura 26-19).

Herramienta Consiste en un conjunto de barras abrasivas pegadas se usan 4 en el caso de la figura sobre la herramienta dependiendo su número del tamaño de agujero. Agujeros

pequeños de 2 a 4 barras agujeros de diámetro más grande podrán utilizar hasta una docena o más.

Movimiento De La Herramienta De Rectificado. Es una combinación de rotación y oscilación lineal regulada de tal manera que su punto dado de la barra abrasiva no repita la misma trayectoria este movimiento que es complejo produce el patrón achurado transversal sobre la superficie de la perforación Velocidad De Rectificado. Fluctúa entre 60 y 500 ft*min durante el proceso las barras abrasivas presionan hacia a fuera contra la superficie de perforación, para producir la acción de corte abrasiva deseada Presión De Rectificación De 150 a 400 lb*in^2 y presiones fuera de este rango , el soporte de la herramienta de rectificación es dentro de la perforación por 2 juntas universales, esto ocasiona que la herramienta siga el eje previamente definido de la perforación. El tamaño de los granos de rectificado son de 30 a 600 tanto en el rectificado como en el esmerilado existe la misma relación mejor acabada y velocidades de remoción de material cantidad de material removido de la superficie de trabajo, puede ser hasta de .020” en el caso es preciso usar un fluido de corte en el rectificado para enfriar y lubricar la herramienta. Pulido O Lapeado. Proceso abrasivo contrario al pulido convencional se usa para producir acabados superficiales de extrema precisión y tersura, su uso en la producción de lentes superficies metálicas para rodamientos, calibradores y partes que requieren acabados muy finos se lapean las partes metálicas que se sujetan a cargas de fatiga o superficies que se usan para formar sellos en una parte complementaria. Herramienta de lapeado (en lugar de una herramienta abrasiva) el lapeado usa entre la pieza de trabajo y la herramienta de pulimentado una suspensión de partículas

abrasivas muy pequeñas en un fluido la aplicación del proceso es la fabricación de lentes se ilustra en la figura 26-20. El fluido con abrasivo se llama compuesto para pulido cuya apariencia general es de una pasta calcárea, los fluidos para hacer el compuesto son aceite y petróleo di afá Los abrasivos carburo de cilicio y el tamaño del grano de 300 a 600. Herramienta para lapear. Se llama pulidora con el reverso de la forma deseada en la parte de trabajo. Finalización del proceso La pulidora se presiona contra el trabajo y se mueve

Materiales de la pulidora

11/oct/2010

Acero, fundición de hierro, cobre, hierro y ruedas pulidas de madera el mecanismo del proceso es de alguna forma diferente al esmerilado y rectificado se cree que existen 2 mecanismos alternativos de corte en el pulido Primer mecanismo: La partícula rueda y se desliza entre lavas rueda de pulido y de trabajo y ocurre muy poca acción de corte en ambas superficies Los abrasivos quedan en la superficie de la pulidora y la acción de corte es muy similar al esmerilado pero lo más probable es una combinación de ambos mecanismos. SUPER ACABADO Proceso abrasivo similar al rectificado ambos procesos usan barras con abrasivo pegado el cual se mueve por una acción oscilante y de compresión contra la superficie que se trabaja. Diferencia entre el súper acabado y el rectificado -Oscilaciones más cortas (3/16 de pul), -frecuencias más altas (hasta 1500/min), -presión más baja entre la herramienta y la superficie (debajo de 40), -velocidad de la pieza de trabajo son más bajas (50ft/min) y los tamaños de grano menores generalmente (hasta 1000). El movimiento relativo entre la barra abrasiva y la superficie de trabajo es variable de manera que los granos individuales no recorran la misma trayectoria se usa fluido de corte para enfriar la superficie de trabajo y eliminar la viruta. El resultado de las condiciones de operación son: acabados como espejo con valores de rugosidad superficial cercanos a una micro pulgada.

Barra abrasiva

Trabajo

Fig.26-21 relación del trabajo lento el proceso se ilustra en la figura

PULIDO Y ABRILLANTADO El pulido es para remover la arañason y rebabas y para alizar las superficies gruesas por medio de granos abrasivos pegados en una rueda de pulido que gira a altas velocidades (cerca de 7500ft/min) las ruedas se hacen de manta cuero y fieltro y papel por tanto estas ruedas son flexibles. Los granos gruesos se pegan en la periferia de la rueda al gastarse los abrasivos se vuelven a integrar pegándolos a la rueda los nuevos granos Tamaños de los granos de 20 a 80 para pulidos bastos y de para pulido fino mayores de 120 para acabados mucho más finos las operaciones de pulido se hacen frecuentemente a mano. El abrillantado es similar en apariencia al pulido pero su función es diferente. El abrillantado se usa para producir superficies atractivas de alto lustre. CONSTRUCCION DE LA RUEDA DE ABRILLANTADO Se hacen de materiales similares a las de pulido (cuero, piel, fieltro algodón y otros) pero estas ruedas son generalmente más suaves los abrasivos más finos están contenidos en un compuesto de abrillantado que se presiona en la superficie externa de la rueda mientras rueda. Las partículas abrasivas deben de reponerse periódicamente como el pulido. Velocidad de abrillantado (entre 8000 y 17000 ft/min). PROCESO DE RECUBRIMIENTO Y DEPOSICION. Los productos hechos de metal casi siempre están recubiertos con pintura, chapeados u otros procesos las principales razones para recubrir son: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Figura 2

Proporcionar protección contra la corrosión del sustrato. Mejorar el aspecto del producto ejemplo para proporcionar color o texturas especificadas. Aumentar la resistencia al desgaste y reducir la fricción de la superficie. Mejorar la conductividad electrica. Aumentar la resistencia electrica. Preparar una superficie metálica para un procesamiento posterior. Recubrir las superficies gastadas o erosionadas durante el servicio.

En ocasiones los materiales no metálicos también se recubren algunos ejemplos son: 1. Partes plásticas recubiertas para darles un aspecto metálico. 2. Recubrimientos anti reflejantes que se aplican comúnmente a lentes de cristales ópticos. 3. Ciertos procesos de recubrimiento y de posición se usan en la fabricación de chips semiconductores y tableros de circuitos impresos. La característica común de estos procesos es que todos producen un recubrimiento separado sobre la superficie del material de sustrato como en la figura. Para ello se debe obtener una buena adhesión entre el recubrimiento y sustrato y para que esto suceda la superficie del sustrato debe estar muy limpia. CHAPEADO Y PROCESOS AFINES El chapeado implica el recubrimiento de una capa delgada metálica sobre la superficie de un material del sustrato, el sustrato por lo general es metálico aunque existen métodos para recubrir partes plásticas y cerámicos. Las razones para chapear una parte incluye: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

La protección ante la corrosión. El aspecto atractivo. La resistencia al desgaste. Una mayor conductividad electrica. Mejorar la soldabilidad. Mejorar la lubricidad de la superficie.

La tecnología más conocida y de mayor uso es la electrodo posición . ELECTRODEPOSICION. Recubrimiento electroquímico es un proceso electrolítico en el cual se depositan iones metálicos en una solución electrolítica dentro de una parte de trabajo que funciona como cátodo. Figura 3 El electrolito es una solución acuoca de acidos, bases o sales que conducen corriente electrica mediante el movimiento de iones metálicos del recubrimiento en solución para resultados optimos. Conducción: las maquinas deben pasar por una limpieza química antes de la electroposicion.

PRINCIPIOS DE LA ELECTROPOSICION

El efecto se resume en la ecuación siguiente:

V=C*I*t

(33-1)

Donde V=volumen del metal recubierto C= constante del recubrimiento que depende del equivalente electroquímico y la densidad en in3/a-min o cm3 (área/s) I=corriente en amperes. T=tiempo durante el que se aplica la corriente en minutos o segundos. El producto it (corriente X tiempo) es la carga electrica depositada en la celda el valor de C indica la cantidad de material chapeado que se deposita en la parte de trabajo catódica. En el chapeado de metales no toda la energía electrica de proceso se usa para la deposición una parte se consume en reacciones como la liberación de hidrogeno en el cátodo y esto reduce la cantidad de metal chapeado. La cantidad real de metal depositada en el cátodo (parte de trabajo) dividida por la cantidad teórica que proporciona la ecuación (33-1) se denomina la eficiencia del cátodo, si consideramos la eficiencia del cátodo necesitamos una ecuación más precisa para determinar el volumen del metal del chapeado:

V=ECIt EN DONDE: E=eficiencia del cátodo. Los valores típicos de la eficiencia del cátodo e y la constante de recubrimiento c de diferentes metales están contenidos en la siguiente tabla:

Metal para chapear Cadmio(2)

electrolito

Cátodo %

Pul3/a-min

Cm3/a-seg.

Cianuro

90

2.47e-4

(6.73e-5)

Cromo(3)

Cromo-sulfato acido

15

0.92e-4

(2.50 e-5)

Cobre(1)

Cianuro

98

2.96e-4

(7.35 e-5)

Oro(1)

Cianuro

80

3.87e-4

(10.6 e-5)

Níquel(2)

sulfato acido

95

1.25e-4

(3.42 e-5)

Plata(1)

Cianuro

100

3.90e-4

(10.7 e-5)

Estaño(4)

sulfato acido

90

1.54e-4

(4.21 e-5)

Zinc(2)

cloruro

95

1.74e-4

(4.75 e-5)

El grosor de chapeado promedio se determina a partir de la siguiente formula.

D=v/a Donde D= grosor de V=volumen del metal chapeado.

D=CIE

Ejemplo.