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“AÑO DE LA LUCHA CONTRA LA CORRUPCIÓN Y LA IMPUNIDAD” UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA INDUSTRIAL

TECNOLOGÍA DE LOS PROCESOS DE MANUFACTURA (IN179) SECCION – IV71-02 PROFESORES: CHAVEZ ORDINOLA, LILIANA TOMASA PERLECHE CASTAÑEDA, JORGE MIGUEL INFORME DE LABORATORIO N° 2: “MANUFACTURA DE UN CINCEL POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA EN CALIENTE” TRABAJO PRESENTADO POR LOS ALUMNOS:

GRUPO 1

GRUPO 2

CANALES MEMBRILLO, SERGIO M. COD: U201618040 COTRINA FRANCIA, LEONARDO M. COD: U201521713 HUAYLLASCO MARTINEZ, DIEGO M. COD: U201521605 RIBBECK RAMOS, KIMBERLY G. COD: U201619193 RODRIGEUZ AREVALO, JOHAN J. COD: U20151C052 TORRES PEÑAHERRERA, DAJANET COD: U201416976

ANTON ALVARADO, HAROLD J. COD: U201619524 DALGUERRE LAMAS, KATIA V. COD: U201517115 ESPINOZA NAVARRO, GABRIELA COD: U201612034 FERRUA PEÑA, GABRIEL K. COD: U201420345 RIVAS MARCATOMA, FIORELLA R. U201520259 SALDAÑA BAYLON, MADELYNE E. COD: U20131241

UPC VILLA, 24 DE ABRIL DEL 2019

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

ÍNDICE DE CONTENIDO I.

INTRODUCCIÓN ......................................................................................... 9

II. OBJETIVOS GENERALES Y ESPECÍFICOS ........................................... 10 A.

OBJETIVO GENERAL........................................................................ 10

B.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................... 10

III.

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO, MÁQUINAS Y MATERIAL UTILIZADO. 10

A. INSTRUMENTOS Y MÁQUINAS UTILIZADOS ................................. 10 REGLA METÁLICA .................................................................................... 10 CHISPERO ................................................................................................ 11 VERNIER ................................................................................................... 11 TENAZA..................................................................................................... 12 YUNQUE ................................................................................................... 12 COMBA...................................................................................................... 13 HORNO ..................................................................................................... 13 BALANZA .................................................................................................. 14 PIRÓMETRO ............................................................................................. 14 B. MATERIALES E INSUMOS UTILIZADOS ......................................... 15 VARILLA DE ACERO ................................................................................ 15 EQUIPO CON GAS PROPANO ................................................................ 15 IV.

PROCEDIMIENTO. ................................................................................ 16

A.

PREPARACIÓN DEL MATERIAL ...................................................... 16

B.

FORJADO EXTREMO PIRAMIDAL ................................................... 16

C.

FORJADO EXTREMO PALETA ......................................................... 16

V. A. VI.

DIAGRAMAS DE OPERACIONES DE PROCESOS. ............................ 18 DIAGRAMA DE OPERACIONES DEL PROCESO DE FORJADO .... 18 DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS ................................................ 19

A.

GRUPO DE TRABAJO N° 1 ............................................................... 19

B.

GRUPO DE TRABAJO N° 2 ............................................................... 24

C.

GRUPO DE TRABAJO N° 3 ............................................................... 29

D.

DIBUJOS/PLANOS ............................................................................ 34

VII.

PREGUNTAS DEL VIDEO. .................................................................... 37

2

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

A. ¿CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE DUCTILIDAD Y MALEABILIDAD?......................................................................................... 37 B. EXPLIQUE LOS EJEMPLOS DE MALEABILIDAD QUE SE MENCIONAN. ............................................................................................... 38 C. EXPLIQUE LOS EJEMPLOS DE DUCTILIDAD QUE SE MENCIONAN. ................................................................................................. 1 D. A PARTIR DEL ENSAYO DE TRACCIÓN SE DETERMINA LA DUCTILIDAD DE UN MATERIAL, EXPLIQUE............................................... 2 E. ¿UN ACERO INOXIDABLE 304 ES MENOS DÚCTIL QUE UN ACERO 1040? (V) O (F), EXPLIQUE. ............................................................ 4 F. ¿QUÉ ES TENACIDAD, COMO SE MIDE Y COMO SE REALIZA EL ENSAYO DE IMPACTO? ............................................................................... 4 VIII. OBSERVACIONES. ................................................................................. 6 IX.

CONCLUSIONES..................................................................................... 7

X.

PREGUNTAS DE LA GUÍA. .................................................................... 8

A.

¿CÓMO SE LLAMA EL PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CINCEL? 8

B. ¿POR QUÉ SE ELIGIÓ EL FIERRO CORRUGADO ASTM A706 Y NO EL FIERRO CORRUGADO ASTM 615- GRADO 60 COMO MATERIAL DEL CINCEL? EXPLICAR. .................................................................................... 9 C.

¿HUBO PÉRDIDA DE MATERIAL? ¿PORQUÉ? .............................. 11

D. COMPARAR LAS DIMENSIONES FINALES DEL CINCEL FABRICADO CON LAS DIMENSIONES DEL CROQUIS (EXTREMO PALETA Y EXTREMO PIRAMIDAL) Y DECIR SI CUMPLEN CON LAS TOLERANCIAS DADAS. ............................................................................. 11 E. ¿CÓMO DETERMINARÁ DE MANERA APROXIMADA LA TEMPERATURA DE FUSIÓN DEL MATERIAL QUE SE USARÁ PARA FABRICAR EL CINCEL? EXPLIQUE. ......................................................... 12 F. ¿CÓMO DETERMINARÁ APROXIMADAMENTE LA TEMPERATURA PARA TRABAJAR EN CALIENTE? ............................................................ 12 G. ¿CUÁL ES APROXIMADAMENTE EL RANGO DE TEMPERATURA DE FORJA EN CALIENTE QUE SE VA A TRABAJAR Y COMO LO DETERMINA? .............................................................................................. 13 H. EXPLICAR QUE VARIABLES SE DEBEN DE TENER EN CUENTA PARA CONTROLAR DIMENSIONALMENTE EL PROCESO DE DEFORMACIÓN EN CALIENTE. ................................................................. 14

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LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

I. ¿CUÁLES HAN SIDO LAS CAUSAS PARA QUE SE ALTERÉ LA CALIDAD DE LA SUPERFICIE FORJADA EN LA FABRICACIÓN DEL CINCEL? ...................................................................................................... 15 J. ¿QUÉ PROPIEDADES MECÁNICAS SE MEJORAN EN EL CINCEL AL FABRICARLO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA EN CALIENTE? EXPLIQUE. ................................................................................................... 15 K. ¿CUÁLES FUERON LAS PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE LAS PROBETAS ELABORADAS POR LOS SUBGRUPOS? ¿POR QUÉ SE CUMPLIÓ O NO SE CUMPLIÓ CON LAS ESPECIFICACIONES DADAS? 17 L. IDENTIFICAR LAS INEFICIENCIAS DEL PROCESO Y/O PROCEDIMIENTO REALIZADO Y LOS DEFECTOS DE CALIDAD DEL PRODUCTO TERMINADO REALIZADO. .................................................... 17 XI.

PREGUNTAS ENVIADAS...................................................................... 18

1. EN UN CUADRO, DEFINA Y DESCRIBA GRÁFICAMENTE EL FORJADO ROTATIVO Y EL FORJADO ISOTÉRMICO. MENCIONE (2) VENTAJAS, (2) APLICACIONES INDUSTRIALES Y (2) MATERIALES EN LOS QUE SE USA EN AMBOS FORJADOS. ............................................. 18 2. SOBRE LOS FACTORES INVOLUCRADOS EN EL COSTO DE LAS PIEZAS FORJADAS EXPLIQUE SI ES RELEVANTE O NO; Y, ¿POR QUÉ?: ........................................................................................................... 20 A. LA RELACIÓN DEL COSTO DEL MATERIAL DEL DADO SOBRE EL COSTO TOTAL DEL FORJADO DE LA PIEZA. ........................................ 20 B. EL EFECTO DEL TAMAÑO DE LAS PIEZAS FORJADAS SOBRE EL COSTO. ................................................................................................ 20 C. EL TIPO DE MATERIAL FORJADO TIENE ALGÚN EFECTO SOBRE EL COSTO TOTAL. ...................................................................... 20 D. EL COSTO DE FORJAR UNA PIEZA EN COMPARACIÓN CON EL COSTO DE PRODUCIR UNA PIEZA POR FUNDICIÓN. .......................... 21 3. ¿HASTA QUÉ ESPESOR PUEDE FORJARSE UN CILINDRO SÓLIDO DE ACERO 1020 CON 2,5 PULG DE DIÁMETRO Y 4 PULG DE ALTURA EN UNA PRENSA QUE PUEDE GENERAR 130 000 LIBRAS? SUPONGA QUE YF = 80 MPA (ESFUERZO DE FLUJO DEL MATERIAL) Y µ = 0 (COEFICIENTE DE FRICCIÓN ENTRE LA PIEZA DE TRABAJO Y EL DADO). DAR LA RESPUESTA EN PULGADAS. ........................................ 21 4. UNA PIEZA DE TRABAJO CILÍNDRICA Y SÓLIDA DE ALUMINIO 1100-O TIENE 150 MM (6 PULG) DE DIÁMETRO Y 100 MM (4 PULG) DE ALTURA. SU ALTURA SE REDUCE EN 50%, A TEMPERATURA AMBIENTE, MEDIANTE FORJADO EN DADO ABIERTO CON DADOS PLANOS. SUPONGA QUE YF = 140 MPA (ESFUERZO DE FLUJO DEL MATERIAL) Y µ = 0,25 (COEFICIENTE DE FRICCIÓN ENTRE LA PIEZA DE TRABAJO Y EL DADO). CALCULAR LA FUERZA DE FORJADO AL 4

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

FINAL DE LA CARRERA. DAR LA RESPUESTA EN LAS SIGUIENTES UNIDADES: MN, LIBRAS Y TONELADAS. ................................................. 22 5. CONTESTE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS: ..................................... 24 A. ¿IDENTIFIQUE AL MENOS (4) REGLAS DE DISEÑO DE FUNDICIONES QUE TAMBIÉN PUEDEN APLICARSE AL FORJADO? .. 24 B. ¿CUÁLES SON LAS VENTAJAS Y LIMITACIONES DEL USO DE INSERTOS DE DADO? PROPORCIONE AL MENOS (2) EJEMPLOS..... 24 6. COMPARE EN UN CUADRO COMO MÍNIMO (5) VENTAJAS Y (5) DESVENTAJAS TANTO PARA EL TRABAJO EN FRÍO, ASÍ COMO PARA EL TRABAJO EN CALIENTE. ..................................................................... 26 7. EN UN CUADRO EXPLIQUE (4) VENTAJAS Y (4) DESVENTAJAS DEL USO DE LUBRICANTES EN LAS OPERACIONES DE FORJADO. ADEMÁS, INDIQUE (2) LUBRICANTES PARA EL FORJADO EN FRÍO Y EN CALIENTE RESPECTIVAMENTE. ......................................................... 28 VENTAJAS: ............................................................................................... 28 DESVENTAJAS: ........................................................................................ 28 8. CONTESTE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS. DE SER NECESARIO USE FIGURAS.............................................................................................. 29 A. ¿CÓMO SE PUEDE SABER SI UNA PIEZA ESTÁ FORJADA O FUE FUNDIDA? ¿EXPLIQUE LAS CARACTERÍSTICAS QUE USTED INVESTIGARÍA? ........................................................................................ 29 B. DESCRIBA LAS DIFICULTADES INVOLUCRADAS EN LA DEFINICIÓN DEL TÉRMINO “FORJABILIDAD” DE MANERA PRECISA . 29 9. SE REALIZA UN ENSAYO DE TRACCIÓN A UN MATERIAL Y SE OBTIENE LA SIGUIENTE CURVA FUERZA-ALARGAMIENTO (F-ΔL). A PARTIR DEL GRÁFICO DETERMINAR: ..................................................... 30 A. EL MÓDULO DE ELASTICIDAD (E) EN GPA. ................................ 30 B. LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN (RESISTENCIA MÁXIMA, ΔMÁX) EN MPA Y KG-F/MM2. .................................................................. 30 C. EL ESFUERZO DE FLUENCIA (ΔF) EN MPA Y KG-F/MM2............ 31 D. EL ALARGAMIENTO DE ROTURA O DUCTILIDAD (% Ε). ............ 31 10. MENCIONE AL MENOS (4) RECOMENDACIONES GENERALES QUE HARÍA USTED PARA FORJAR MATERIALES CON DUCTILIDAD LIMITADA. .................................................................................................... 31 11. CADA TIPO DE MÁQUINA DE FORJAR TIENE SUS PROPIAS VENTAJAS, ASÍ COMO SUS APLICACIONES, POR ESO HAY TANTOS TIPOS DISPONIBLES DE MÁQUINAS DE FORJAR EN EL MERCADO. SE SOLICITA QUE USTED PRIMERO AGRUPE EN (5) O MÁS FACTORES COMUNES QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA PARA LA SELECCIÓN DE ESTOS EQUIPOS Y LUEGO EXPLIQUE CADA UNO DE ESOS FACTORES. ................................................................................................. 32

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LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

12. CONTESTE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS. HAGA USO DE FIGURAS Y EXPLIQUE. .............................................................................. 33 A. ¿POR QUÉ HAY ABARRILAMIENTO EN EL RECALCADO? ......... 33 B. ¿POR QUÉ SON NECESARIOS LOS ÁNGULOS DE SALIDA EN LOS DADOS DE FORJADO? ....................... Error! Bookmark not defined. C. ¿POR QUÉ EL PUNZONADO DE CAVIDADES ES UNA ALTERNATIVA ATRACTIVA PARA LA PRODUCCIÓN DE DADOS SENCILLOS? ................................................ Error! Bookmark not defined. D. ¿POR QUÉ ES IMPORTANTE LA FORMA INTERMEDIA DE UNA PIEZA EN LAS OPERACIONES DE FORJADO? ...... Error! Bookmark not defined. E. ¿EXPLIQUE LA DIFERENCIA ENTRE EL FORJADO EN DADO ABIERTO Y CON DADO IMPRESOR? ........ Error! Bookmark not defined. XII.

BIBLIOGRAFÍA...................................................................................... 38

XIII. ANEXOS ................................................................................................ 42

6

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ILUSTRACIÓN 1. REGLA MÉTRICA CON VARILLA. ..................................... 10 ILUSTRACIÓN 2. CHISPERO.......................................................................... 11 ILUSTRACIÓN 3. VERNIER. ........................................................................... 11 ILUSTRACIÓN 4. TENAZA. ............................................................................. 12 ILUSTRACIÓN 5. YUNQUE. ............................................................................ 12 ILUSTRACIÓN 6. COMBA. .............................................................................. 13 ILUSTRACIÓN 7. HORNO ELABORADO A BASE DE LADRILLOS. .............. 13 ILUSTRACIÓN 8. BALANZA DIGITAL. ............................................................ 14 ILUSTRACIÓN 9. BALANZA DIGITAL. ............................................................ 14 ILUSTRACIÓN 10. VARILLA DE ACERO. ....................................................... 15 ILUSTRACIÓN 11. EQUIPO DE GAS PROPANO. .......................................... 15 ILUSTRACIÓN 12. CALENTAMIENTO Y RETIRO DE LA PROBETA DEL HORNO. ........................................................................................................... 17 ILUSTRACIÓN 13. TRANSPORTE ADECUADO DE LA PROBETA. .............. 17 ILUSTRACIÓN 14. FORJADO DE LA PROBETA. ........................................... 17 ILUSTRACIÓN 15. DIAGRAMA DE OPERACIONES DEL PROCESO DE FORJADO ........................................................................................................ 18 ILUSTRACIÓN 16. PROBETA DE GRUPO N° 1. ............................................ 19 ILUSTRACIÓN 17.PESO INICIAL DE LA PROBETA DE GRUPO N° 1. ......... 19 ILUSTRACIÓN 18. PESO FINAL DE LA PROBETA DE GRUPO N° 1. ........... 22 ILUSTRACIÓN 19. EXTREMO PALETA DE GRUPO N° 1. ............................. 23 ILUSTRACIÓN 20. EXTREMO PALETA DE GRUPO N° 1. ............................. 23 ILUSTRACIÓN 21. LONGITUD FINAL CINCEL DE GRUPO N° 1................... 23 ILUSTRACIÓN 22. PROBETA DE GRUPO N° 2. ............................................ 24 ILUSTRACIÓN 23.PESO INICIAL DE LA PROBETA DE GRUPO N° 2. ......... 24 ILUSTRACIÓN 24. PESO FINAL DE LA PROBETA DE GRUPO N° 2. ........... 27 ILUSTRACIÓN 25. EXTREMO PALETA DE GRUPO N° 2. ............................. 28 ILUSTRACIÓN 26. EXTREMO PALETA DE GRUPO N° 2. ............................. 28 ILUSTRACIÓN 27. LONGITUD FINAL CINCEL DE GRUPO N° 2................... 28 ILUSTRACIÓN 28. PROBETA DE GRUPO N° 3. ............................................ 29 ILUSTRACIÓN 29.PESO INICIAL DE LA PROBETA DE GRUPO N° 3. ......... 29 ILUSTRACIÓN 30. PESO FINAL DE LA PROBETA DE GRUPO N° 3. ........... 32 ILUSTRACIÓN 31. EXTREMO PALETA DE GRUPO N° 3. ............................. 33 ILUSTRACIÓN 32. EXTREMO PALETA DE GRUPO N° 3. ............................. 33 ILUSTRACIÓN 33. LONGITUD FINAL CINCEL DE GRUPO N° 3................... 33 ILUSTRACIÓN 34. PLANO DE CINCEL GRUPO N° 1. ................................... 34 ILUSTRACIÓN 35. PLANO DE CINCEL GRUPO N° 2. ................................... 35 ILUSTRACIÓN 36. PLANO DE CINCEL GRUPO N° 3. ................................... 36 ILUSTRACIÓN 37. CURVA DE ENSAYO DE TRACCIÓN. ............................... 2 ILUSTRACIÓN 38. PROBETA EN ENSAYO DE TRACCIÓN. ........................... 3 7

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

ILUSTRACIÓN 39. ENSAYO DE IMPACTO. ..................................................... 5 ILUSTRACIÓN 40. PROCESO DE FORJADO DE CINCEL. ............................. 8 ILUSTRACIÓN 41. ESFUERZO- DEFORMACIÓN ASTM A706 – ASTM 615. 10 ILUSTRACIÓN 42. PROPIEDADES MECÁNICAS ASTM A706 – ASTM 615. 10 ILUSTRACIÓN 43. GUÍA DE TEMPERATURA................................................ 13 ILUSTRACIÓN 44. RELACIÓN COLOR – TEMPERATURA. .......................... 14

ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1. DATOS FORJADO EXTREMO PALETA DE GRUPO N° 1. ............ 21 TABLA 2. DATOS FORJADO EXTREMO PIRAMIDAL DE GRUPO N° 1. ....... 21 TABLA 3. DATOS FORJADO EXTREMO PALETA GRUPO N° 2. .................. 26 TABLA 4. DATOS FORJADO EXTREMO PIRAMIDAL GRUPO N° 2. ............. 26 TABLA 5. DATOS FORJADO EXTREMO PALETA GRUPO N°3. ................... 31 TABLA 6. DATOS FORJADO EXTREMO PIRAMIDAL GRUPO N° 3. ............. 31 TABLA 7.DIFERENCIAS ENTRE DUCTILIDAD Y MALEABILIDAD. ............... 37 TABLA 8. EJEMPLOS DE MALEABILIDAD. .................................................... 38 TABLA 9. EJEMPLOS DE DUCTILIDAD. .......................................................... 1 TABLA 10. CARACTERÍSTICAS DE TENACIDAD. ........................................... 4 TABLA 11. DIMENSIONES DE EXTREMO PIRAMIDAL POR GRUPO. ......... 11 TABLA 12. DIMENSIONES DE EXTREMO PALETA POR GRUPO. ............... 12 TABLA 13. PROPIEDADES MECÁNICAS MEJORADAS MEDIANTE EL FORJADO. ....................................................................................................... 15

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LABORATORIO N° 2:

I.

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

INTRODUCCIÓN

En el presente informe estudiaremos uno de los métodos más antiguos de manufactura y trabajo de metales, el forjado. La forja es tal vez el método más antiguo de trabajo del metal es un proceso de conformado de metales y aleaciones que consigue sometiéndolos a grandes presiones aplicadas de forma continua o intermitente. Se aplica generalmente en caliente, las superficies con las que se comprime el material se denominan dados, este proceso de fabricación se utiliza para dar una forma y unas propiedades determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones. La deformación se puede realizar de dos formas diferentes: por presión, de forma continua utilizando prensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando martillos pilones.

Las técnicas han ido variando en el transcurso de los años. En el laboratorio desarrollado por el curso se realizó el forjado por impacto con ayuda de una comba para la fabricación del cincel, donde a partir de una varilla de fierro y herramientas del laboratorio le cambiaremos su forma a través del forjado en caliente. Por ello, se realizó el experimento con tres probetas para la fabricación de cinceles con el proceso de forjado. Finalmente, en el presente informe resolveremos cuestionarios sobre el tratamiento de forjado.

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LABORATORIO N° 2:

II.

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

OBJETIVOS GENERALES Y ESPECÍFICOS

A. OBJETIVO GENERAL  Hacer un cincel de fierro corrugado, por el proceso de deformación plástica en caliente. B. OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Aplicar los conocimientos teóricos de plasticidad de los metales para la fabricación de un producto.  Conocer los equipos, máquinas y herramientas usadas durante el proceso de forjado.  Observar el comportamiento de los materiales en el trabajado en caliente.  Controlar dimensionalmente el proceso de deformación en caliente.

III.

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO, MÁQUINAS Y MATERIAL UTILIZADO.

A. INSTRUMENTOS Y MÁQUINAS UTILIZADOS REGLA METÁLICA Instrumento que se utiliza para trazar líneas rectas y el cual tiene líneas calibradas mediante las cuales se puede medir una longitud. Estas responden a normas DIN, empero su precisión de medida suele ser más baja en comparación a los instrumentos antes mencionados. Ilustración 1. Regla métrica con varilla.

Fuente Propia

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LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

CHISPERO “El chispero está fabricado en un material diseñado para resistir, tiene una cápsula en su parte inferior en la que va insertada una piedra que suelta chispas cuando le pasa por encima otra pieza metálica. Esa chispa enciende la mezcla de oxígeno y acetileno para poner el soplete a disposición.”1 Ilustración 2. Chispero.

Fuente: Importaciones Ardilla y Carreño VERNIER “El calibre también conocido como calibrador vernier o pie de rey, es una de las herramientas que más se utiliza en los talleres para la medición de diversos objetos, así como para verificar que la medida es correcta. Existen diferentes modelos y tamaños de esta herramienta, también hay instrumentos vernier con diferentes resoluciones por ejemplo 5 centésimas, 2 centésimas y con el avance de la tecnología podemos encontrar vernier digital. El vernier consta de un par de reglas, una fija y una móvil o deslizante, el calibrador común permite medir dimensiones exteriores, interiores y profundidades de los objetos.”2 Ilustración 3. Vernier.

Fuente Propia

1 2

Chispero metal Soltec 2019 Mecatrónica Latam 2019

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LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

TENAZA “Instrumento de metal, compuesto de dos brazos articulados por un eje que permite abrir y cerrar dos grampas, y que se emplea para sujetar fuertemente una cosa o cortarla.”3 Ilustración 4. Tenaza.

Fuente Propia YUNQUE “El yunque posee un diseño de bloque macizo, este bloque cuenta con una superficie plana y templada que es el centro de su estructura y la mesa de trabajo del usuario. Sobre esta superficie se encuentran dos agujeros, uno circular y otro cuadrado, este último conocido como “pritchel”, ambos son utilizados para insertar el vástago o mango de herramientas auxiliares. El agujero de pritchel, es además utilizado para agujerear el metal caliente y para insertar cabillas que serán dobladas.”4 Ilustración 5. Yunque.

Fuente Propia

3 4

EcuRed 2019 Máquinas y Herramientas 2019

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LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

COMBA También llamado mazo, es una herramienta de mano que sirve para golpear alguna pieza, es similar a un martillo, pero es más grande y pesado. Es utilizado en la industria de construcción. Ilustración 6. Comba.

Fuente Propia

HORNO El horno mostrado en la Ilustración 7 ha sido elaborado con bloques en forma de ladrillos donde se han colocado las probetas para ser calentadas y se pueda realizar el proceso de forjado. Ilustración 7. Horno elaborado a base de ladrillos.

Fuente Propia

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LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

BALANZA La balanza de marca PATRICK es de modelo ACS, tiene capacidad de 30kg y precisión de 1g. Cuenta con una pantalla LCD con luz de fondo, indica la cantidad de batería que tiene en la pantalla, es resistente a los golpes, cuenta con una alarma de sonido por exceso de peso y tiene una estructura interna de alta resistencia.5 Ilustración 8. Balanza digital.

Fuente Propia PIRÓMETRO “El pirómetro es el instrumento adecuado, si usted desea de llevar a cabo una medición con gran precisión y sin contacto de la temperatura. Gracias a las buenas propiedades ópticas, el pirómetro es una herramienta fiable para la medición precisa de la temperatura. El pirómetro está indicado especialmente para aplicaciones en las que no se pueden utilizar los sensores convencionales.”6 Ilustración 9. Balanza digital.

Fuente Propia

5 6

Balanzas Precisur 2019 PCE-Instruments 2019

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LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

B. MATERIALES E INSUMOS UTILIZADOS VARILLA DE ACERO ” Las varillas corrugadas de acero se utilizan como refuerzo en la construcción con concreto. Además de tener un papel fundamental en absorber los esfuerzos de tracción y torsión de la construcción. Las varillas se pueden utilizar en la construcción de losas aligeradas de claros cortos, vigas, trabes, dalas, castillos, losas sólidas de claros cortos, castillos ahogados, elementos prefabricados, postes de concreto, acero adicional para viguetas, estribos, refuerzo horizontal en muros de mampostería (tipo escalerilla) y tubería de concreto.”7 Ilustración 10. Varilla de acero.

Fuente Propia EQUIPO CON GAS PROPANO Se puede observar el equipo de gas propano, cabe resaltar que para manipularlo se debe contar con todos los EPP en uso. Cuenta con un gatillo de seguridad para encender el gas y cuando hace contacto con el chispero se prende la llama. No se debe exponer mucho al aire porque realiza combustión y la llama sale del perímetro donde debe encontrarse. Ilustración 11. Equipo de gas propano.

Fuente Propia

7

Quiminet 2019

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LABORATORIO N° 2:

IV.

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

PROCEDIMIENTO.

A. PREPARACIÓN DEL MATERIAL  Se marca el cincel con liquide paper para poder identificarlos. Luego, se procede a medir cada una de las probetas con la regla. Después, se procede a preparar el horno para empezar a calentarlos y poder realizar el forjado. B. FORJADO EXTREMO PIRAMIDAL  Ubicar el extremo piramidal para el proceso.  Los alumnos han agarrado las probetas con las tenazas y las colocan dentro del horno. Luego de ello, se enciende la llama del equipo de gas propano regulando la llama y posicionándola en el lugar donde se va a realizar hasta calentar la probeta.  Cuando la probeta esté tomando un color rojizo, se procede a tomar la temperatura con el pirómetro, el cual debe llegar a los 1050°C para que las probetas puedan ser retiradas por los alumnos. Cuando eso ocurra, se apaga el mechero del sistema de gas propano.  Luego de que llegó a la temperatura indicada, los alumnos agarran las tenazas y proceden a retirar sus probetas del horno, sujetando bien la pieza y transportándola apuntando la tenaza hacia arriba y delante de la cara, llevándola hacia el yunque para que empiece el proceso de forjado.  Se coloca la probeta encima del yunque sujetándolo con las pinzas y se empieza a dar golpes con la comba para darle la forma deseada (aquí se efectuarán golpes y se ubicarán las probetas a 90° y 180° con respecto a los yunques para tomar la forma de pirámide). La probeta debe estar caliente debido a que el forjado se hace a altas temperaturas. Luego, se mide la temperatura del cincel que no puede ser menor de 815°C.  Luego de que se ha conseguido la forma deseada, se mide la punta de la probeta con el vernier para saber qué dimensiones tiene la paleta. Los pasos anteriores se repiten 5 veces aproximadamente hasta que las mediciones sean las solicitadas. C. FORJADO EXTREMO PALETA  Para realizar el forjado en el extremo paleta. Primero se ubica la parte del extremo paleta a calentar en el horno. Se seguirán los pasos descritos en la parte B con la diferencia de que los golpes efectuados en la varilla se darán en posición de 180° con el yunque.  Se deben repetir estos pasos 5 veces aproximadamente hasta que las mediciones sean las solicitadas. 16

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

A continuación, se muestran imágenes del proceso de forjado: Ilustración 12. Calentamiento y retiro de la probeta del horno.

Fuente Propia Ilustración 13. Transporte adecuado de la probeta.

Fuente Propia Ilustración 14. Forjado de la probeta.

Fuente Propia

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LABORATORIO N° 2:

V.

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

DIAGRAMAS DE OPERACIONES DE PROCESOS.

A. DIAGRAMA DE OPERACIONES DEL PROCESO DE FORJADO Ilustración 15. Diagrama de Operaciones del Proceso de Forjado

Fuente Propia 18

LABORATORIO N° 2:

VI.

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS

A. GRUPO DE TRABAJO N° 1 a. Identificar, fotografiar y dimensionar su probeta inicial 

Identificación de la probeta: Varilla de fierro corrugado ASTM A706



Dimensiones iniciales de la probeta: Diámetro inicial: 3/8’’ Longitud inicial: 250 mm Ilustración 16. Probeta de Grupo N° 1.

Fuente: Propia b. Determinar el peso inicial de su probeta antes de fabricar el cincel. Peso inicial de la probeta: 0.136 kg Ilustración 17.Peso inicial de la probeta de Grupo N° 1.

Fuente: Propia 19

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

c. Especificar y dar las características mecánicas del material que se usará para fabricar el cincel. Busque en la web las especificaciones técnicas del material usado. 

Descripción: Barras de acero micro aleado de alta ductibilidad, rectas de sección circular, con resaltes Hi-bond de alta adherencia con el concreto.8



Composición química en la cuchara (%): Por su bajo contenido de carbono, es un material con mayor soldabilidad que las barras de construcción ASTM A615 Grado 60. C = 0.30 máx. Mn = 1.50 máx. Si = 0.50 máx. P = 0.035 máx. S = 0.045 máx. Carbono Equivalente (CE) = 0.55 máx., para garantizar buena soldabilidad. Esto es calculado con la siguiente fórmula:9 CE = %C + %Mn/6 + %Cu/40 + %Ni/20 + %Cr/10 - %Mo/50 - %V/10



Propiedades mecánicas: Límite de Fluencia (fy) = 4,280 – 5,510 kg/cm2 mínimo Resistencia a la Tracción (R) = 5,610 kg/cm2 mínimo Relación R/fy ≥ 1.25 Alargamiento en 200 mm: Diámetros: 6 mm, 8 mm, 3/8’’, 12 mm, 1/2’’,5/8’’ y 3/4’’……= 14% mínimo.10

8

Aceros Arequipa (2019) Aceros Arequipa (2019) 10 Aceros Arequipa (2019) 9

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LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

d. Completar los siguientes cuadros indicando el número de veces que se calentó, tiempos y deformaciones de la probeta en el forjado de ambos extremos. Determinar los tiempos promedios totales de calentamiento, traslado, forjado y total. FORJADO EXTREMO PALETA Tabla 1. Datos Forjado extremo paleta de Grupo N° 1. N° Pasada

1 2 3

Temperatura Tiempo de Tiempo de Tiempo de Temperatura Espesor Tiempo total Ancho extremo salida del calentamient traslado (min forjado (min salida del extremo paleta (min y seg) paleta (mm) horno (°C) o (min y seg) y seg) y seg) yunque (°C) (mm)

1020 1041 1061

Tiempo promedio

10' 49'' 4' 30'' 8' 17''

8'' 5'' 6''

46'' 59'' 47''

7' 52''

6.3''

50.67''

-

11' 43'' 5' 34'' 9' 59''

5.9 3.4 1.65

13.9 18.8 15.3

9' 05

Fuente: Propia

FORJADO EXTREMO PIRAMIDAL Tabla 2. Datos Forjado extremo piramidal de Grupo N° 1. N° Pasada

1 2 3 Tiempo promedio

Temperatura Tiempo de Tiempo de Tiempo de Temperatura Espesor Tiempo total Ancho extremo salida del calentamient traslado (min forjado (min salida del extremo (min y seg) piramidal (mm) horno (°C) o (min y seg) y seg) y seg) yunque (°C) piramidal (mm)

1055 1047 1074

10' 05'' 7' 09'' 6' 08''

15'' 10'' 8''

1' 40'' 1' 29'' 1' 38''

7' 47''

11''

1' 36''

-

12' 00'' 8' 48'' 7' 54''

7.85 5.65 5.1

8 6.9 5.6

9' 34''

Fuente: Propia 21

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

e. Calcular el porcentaje de alargamiento de la probeta con respecto a su dimensión inicial. (𝜺% = ∆𝑳⁄𝑳𝟎 )

𝜺% =

∆𝑳 𝟐𝟖𝟓 𝒎𝒎 − 𝟐𝟓𝟎 𝒎𝒎 = = 𝟎. 𝟏𝟒 = 𝟏𝟒% 𝑳𝟎 𝟐𝟓𝟎 𝒎𝒎

El porcentaje de alargamiento de la probeta es el 14% de su dimensión inicial.

f. Determinar el peso final de su probeta luego de terminar los dos forjados. Peso final de la probeta: 0.130 kg Ilustración 18. Peso final de la probeta de Grupo N° 1.

Fuente: Propia

22

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

g. Fotografiar y dimensionar las medidas finales de los cinceles fabricados. 

En extremo paleta: Ilustración 19. Extremo Paleta de Grupo N° 1. Espesor: 1.65 mm Ancho: 15.30 mm

Fuente: Propia 

En extremo piramidal: Ilustración 20. Extremo Paleta de Grupo N° 1. Espesor: 5.10 mm Ancho: 5.60 mm

Fuente: Propia 

Longitud final: 285 mm Ilustración 21. Longitud final Cincel de Grupo N° 1.

Fuente: Propia 23

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

B. GRUPO DE TRABAJO N° 2 a. Identificar, fotografiar y dimensionar su probeta inicial 

Identificación de la probeta: Varilla de fierro corrugado ASTM A706



Dimensiones iniciales de la probeta: Diámetro inicial: 3/8’’ Longitud inicial: 249 mm Ilustración 22. Probeta de Grupo N° 2.

Fuente: Propia b. Determinar el peso inicial de su probeta antes de fabricar el cincel. Peso inicial de la probeta: 0.134 kg Ilustración 23.Peso inicial de la probeta de Grupo N° 2.

Fuente: Propia 24

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

c. Especificar y dar las características mecánicas del material que se usará para fabricar el cincel. Busque en la web las especificaciones técnicas del material usado. 

Descripción: Barras de acero micro aleado de alta ductibilidad, rectas de sección circular, con resaltes Hi-bond de alta adherencia con el concreto.11



Composición química en la cuchara (%): Por su bajo contenido de carbono, es un material con mayor soldabilidad que las barras de construcción ASTM A615 Grado 60. C = 0.30 máx. Mn = 1.50 máx. Si = 0.50 máx. P = 0.035 máx. S = 0.045 máx. Carbono Equivalente (CE) = 0.55 máx., para garantizar buena soldabilidad. Esto es calculado con la siguiente fórmula:12 CE = %C + %Mn/6 + %Cu/40 + %Ni/20 + %Cr/10 - %Mo/50 - %V/10



Propiedades mecánicas: Límite de Fluencia (fy) = 4,280 – 5,510 kg/cm2 mínimo Resistencia a la Tracción (R) = 5,610 kg/cm2 mínimo Relación R/fy ≥ 1.25 Alargamiento en 200 mm: Diámetros: 6 mm, 8 mm, 3/8’’, 12 mm, 1/2’’,5/8’’ y 3/4’’……= 14% mínimo.13

11

Aceros Arequipa (2019) Aceros Arequipa (2019) 13 Aceros Arequipa (2019) 12

25

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

d. Completar los siguientes cuadros indicando el número de veces que se calentó, tiempos y deformaciones de la probeta en el forjado de ambos extremos. Determinar los tiempos promedios totales de calentamiento, traslado, forjado y total. FORJADO EXTREMO PALETA Tabla 3. Datos Forjado extremo paleta Grupo N° 2. N° Pasada

1 2

Temperatura Tiempo de Tiempo de Tiempo de Temperatura Espesor Tiempo total Ancho extremo salida del calentamient traslado (min forjado (min salida del extremo paleta (min y seg) paleta (mm) horno (°C) o (min y seg) y seg) y seg) yunque (°C) (mm)

1041 1061

Tiempo promedio

5' 15'' 8' 37'

10'' 06''

1' 30'' 6' 52''

7' 47''

08''

4' 11''

-

6' 55'' 15' 35''

2.95 3.95

18.8 12.3

11' 15''

Fuente: Propia

FORJADO EXTREMO PIRAMIDAL Tabla 4. Datos Forjado extremo piramidal Grupo N° 2. N° Pasada

1 2 3 Tiempo promedio

Temperatura Tiempo de Tiempo de Tiempo de Temperatura Espesor Tiempo total Ancho extremo salida del calentamient traslado (min forjado (min salida del extremo (min y seg) piramidal (mm) horno (°C) o (min y seg) y seg) y seg) yunque (°C) piramidal (mm)

1055 1068 1084

10' 12'' 7' 34'' 6' 10''

14'' 7'' 8''

1' 40'' 2' 11'' 3' 01''

7' 59''

9.7''

2' 17''

-

12' 06'' 9' 52'' 9' 19''

6 5.45 4.75

7 6.95 6.05

10' 26''

Fuente: Propia 26

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

e. Calcular el porcentaje de alargamiento de la probeta con respecto a su dimensión inicial. (𝜺% = ∆𝑳⁄𝑳𝟎 )

𝜺% =

∆𝑳 𝟐𝟕𝟓 𝒎𝒎 − 𝟐𝟒𝟗 𝒎𝒎 = = 𝟎. 𝟏𝟎𝟒𝟒 = 𝟏𝟎. 𝟒𝟒% 𝑳𝟎 𝟐𝟒𝟗 𝒎𝒎

El porcentaje de alargamiento de la probeta es el 10.44% de su dimensión inicial.

f. Determinar el peso final de su probeta luego de terminar los dos forjados. Peso final de la probeta: 0.134 kg Ilustración 24. Peso final de la probeta de Grupo N° 2.

Fuente: Propia

27

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

g. Fotografiar y dimensionar las medidas finales de los cinceles fabricados. 

En extremo paleta: Ilustración 25. Extremo Paleta de Grupo N° 2. Espesor: 3.95 mm Ancho: 12.30 mm

Fuente: Propia 

En extremo piramidal: Ilustración 26. Extremo Paleta de Grupo N° 2. Espesor: 4.75 mm Ancho: 6.05 mm

Fuente: Propia 

Longitud final: 275 mm Ilustración 27. Longitud final Cincel de Grupo N° 2.

Fuente: Propia 28

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

C. GRUPO DE TRABAJO N° 3 a. Identificar, fotografiar y dimensionar su probeta inicial 

Identificación de la probeta: Varilla de fierro corrugado ASTM A706



Dimensiones iniciales de la probeta: Diámetro inicial: 3/8’’ Longitud inicial: 250 mm Ilustración 28. Probeta de Grupo N° 3.

Fuente: Propia b. Determinar el peso inicial de su probeta antes de fabricar el cincel. Peso inicial de la probeta: 0.137 kg Ilustración 29.Peso inicial de la probeta de Grupo N° 3.

Fuente: Propia

29

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

c. Especificar y dar las características mecánicas del material que se usará para fabricar el cincel. Busque en la web las especificaciones técnicas del material usado. 

Descripción: Barras de acero micro aleado de alta ductibilidad, rectas de sección circular, con resaltes Hi-bond de alta adherencia con el concreto.14



Composición química en la cuchara (%): Por su bajo contenido de carbono, es un material con mayor soldabilidad que las barras de construcción ASTM A615 Grado 60. C = 0.30 máx. Mn = 1.50 máx. Si = 0.50 máx. P = 0.035 máx. S = 0.045 máx. Carbono Equivalente (CE) = 0.55 máx., para garantizar buena soldabilidad. Esto es calculado con la siguiente fórmula:15 CE = %C + %Mn/6 + %Cu/40 + %Ni/20 + %Cr/10 - %Mo/50 - %V/10



Propiedades mecánicas: Límite de Fluencia (fy) = 4,280 – 5,510 kg/cm2 mínimo Resistencia a la Tracción (R) = 5,610 kg/cm2 mínimo Relación R/fy ≥ 1.25 Alargamiento en 200 mm: Diámetros: 6 mm, 8 mm, 3/8’’, 12 mm, 1/2’’,5/8’’ y 3/4’’……= 14% mínimo.16

14

Aceros Arequipa (2019) Aceros Arequipa (2019) 16 Aceros Arequipa (2019) 15

30

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

d. Completar los siguientes cuadros indicando el número de veces que se calentó, tiempos y deformaciones de la probeta en el forjado de ambos extremos. Determinar los tiempos promedios totales de calentamiento, traslado, forjado y total. FORJADO EXTREMO PALETA Tabla 5. Datos Forjado extremo paleta Grupo N°3. N° Pasada

1 2 3

Temperatura Tiempo de Tiempo de Tiempo de Temperatura Espesor Tiempo total Ancho extremo salida del calentamient traslado (min forjado (min salida del extremo paleta (min y seg) paleta (mm) horno (°C) o (min y seg) y seg) y seg) yunque (°C) (mm)

1020 1041 1061

Tiempo promedio

10' 49'' 5' 12'' 8' 50''

7'' 6'' 8''

59'' 55'' 49''

8' 17''

7''

54''

-

11' 55'' 6' 13'' 9' 47''

5.50 3.56 3.50

16.20 16.00 13.00

9' 18''

Fuente: Propia

FORJADO EXTREMO PIRAMIDAL Tabla 6. Datos Forjado extremo piramidal Grupo N° 3. N° Pasada

1 2 3 Tiempo promedio

Temperatura Tiempo de Tiempo de Tiempo de Temperatura Espesor Tiempo total Ancho extremo salida del calentamient traslado (min forjado (min salida del extremo (min y seg) piramidal (mm) horno (°C) o (min y seg) y seg) y seg) yunque (°C) piramidal (mm)

1055 1065 1051

10' 04'' 7' 22'' 6' 08''

11'' 13'' 12''

1' 50'' 1' 48'' 1' 45''

7' 51 ''

12''

1' 48''

-

12' 05'' 9' 23'' 8' 05''

8,00 7,50 6,20

7,85 7,30 6,10

9' 51''

Fuente: Propia 31

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

e. Calcular el porcentaje de alargamiento de la probeta con respecto a su dimensión inicial. (𝜺% = ∆𝑳⁄𝑳𝟎 )

𝜺% =

∆𝑳 𝟐𝟕𝟓 𝒎𝒎 − 𝟐𝟓𝟎 𝒎𝒎 = = 𝟎. 𝟏𝟎 = 𝟏𝟎% 𝑳𝟎 𝟐𝟓𝟎 𝒎𝒎

El porcentaje de alargamiento de la probeta es el 10% de su dimensión inicial.

f. Determinar el peso final de su probeta luego de terminar los dos forjados. Peso final de la probeta: 0.132 kg Ilustración 30. Peso final de la probeta de Grupo N° 3.

Fuente: Propia

32

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

g. Fotografiar y dimensionar las medidas finales de los cinceles fabricados. 

En extremo paleta: Ilustración 31. Extremo Paleta de Grupo N° 3. Espesor: 3.50 mm Ancho: 13.00 mm

Fuente: Propia 

En extremo piramidal: Ilustración 32. Extremo Paleta de Grupo N° 3. Espesor: 6.20 mm Ancho: 6.10 mm

Fuente: Propia 

Longitud final: 285 mm Ilustración 33. Longitud final Cincel de Grupo N° 3.

Fuente: Propia

33

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

D. DIBUJOS/PLANOS Ilustración 34. Plano de Cincel Grupo N° 1.

Fuente: Propia 34

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

Ilustración 35. Plano de Cincel Grupo N° 2.

Fuente: Propia 35

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

Ilustración 36. Plano de Cincel Grupo N° 3.

Fuente: Propia 36

LABORATORIO N° 2: VII.

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

PREGUNTAS DEL VIDEO.

INGRESE AL SIGUIENTE LINK, VEA EL VIDEO Y RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS: HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?V=MYKSI4O26G4

A. ¿CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE DUCTILIDAD Y MALEABILIDAD?

Tabla 7.Diferencias entre ductilidad y maleabilidad. DIFERENCIAS ENTRE DUCTILIDAD Y MALEABILIDAD DUCTILIDAD 

MALEABILIDAD

Capacidad de deformarse el material plásticamente y ser deformado permanentemente.17



Rendimiento bajo tensiones de tracción





compresión18. 



Son flexibles



Son blandos



Obtención de hilos

Es la propiedad de ser descompuestos en láminas sin

Capacidad de ser deformarse sin romperse

Rendimiento bajo tensiones de

que el material se rompa. 

Resistentes



Obtención de láminas

Fuente Propia

17 18

Ciencia de materiales (2004) Ciencia de materiales (2004)

37

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

B. EXPLIQUE LOS EJEMPLOS DE MALEABILIDAD QUE SE MENCIONAN. Tabla 8. Ejemplos de maleabilidad. APLICACIONES

Oro

Rueda inglesa

Remache

DESCRIPCIÓN

ILUSTRACIÓN

El oro es uno de los primeros metales utilizados por el hombre, siendo usado para la fabricación de joyas y diversos adornos. Este es de color amarillento, cuyo símbolo en la tabla periódica es (Au).19 Este metal es altamente maleable, es decir puede ser cambiados en su forma y deformarse a temperatura ambiente sin romperse o agrietarse. Incluso, el oro puede llegar a tener un grosor de una milésima de pulgada, que es aproximadamente el cuarto de grosor de un pedazo de papel. El proceso consiste en hacer pasar la plancha hacia atrás y hacia delante entre las ruedas. La presión entre ruedas permite que la placa adelgace y se vaya estirando. El proceso hace que la playa vaya cogiendo forma alrededor de la rueda inferior, con su sección redonda.20 La presión en el punto de contacto que varía con el radio del perfil de a rueda inferior, con su sección redonda determina la magnitud de la deformación. Es importante que los remaches posean la propiedad de maleabilidad, ya que es importante que no se rompan cuando están sometidos a una carga comprensiva, por ejemplo, cuando se esté martillando y lo estemos deformando el otro extremo para crear cualquier cierre. Los remaches han existido desde la Edad de Bronce hace al menos 2500 años. Una aplicación en remaches se observa en cualquier cadena de motocicletas, por lo que cada uno de esos pines cruzados ha sido remachado21

Fuente Propia

19

Mineral noble (2003) Rueda Inglesa (2009) 21 Resistencia de materiales (2006) 20

38

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

C. EXPLIQUE LOS EJEMPLOS DE DUCTILIDAD QUE SE MENCIONAN. Tabla 9. Ejemplos de ductilidad. APLICACIONES

DESCRIPCIÓN

ILUSTRACIÓN

Es el proceso de trefilado la sección transversal de una barra o alambre se reduce o cambia al ser halada a través de un dado cónico por medio de una fuerza de tensión TREFILADO

aplicada sobre el material que se ubica en la salida, a través

de

estamos

un

de

troquel

esa

y

manera

estirando ese material y es trabajando

en

frío

ese

material.22 Se tiene una pieza plana de chapa metálica y luego la colocamos en un troquel y luego

esas

presionan ESTAMPADO

ejemplo,

matrices

se

juntas. el

lado

Por de

la

abertura de un vehículo, ya que

comenzó

como

una

pieza plana de metal y luego se

estampó

y

formó

también se cortó.23 Fuente Propia

22 23

Tecnología Mecánica (2010) Tecnología de metales (1987) 1

y

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

D. A PARTIR DEL ENSAYO DE TRACCIÓN SE DETERMINA LA DUCTILIDAD DE UN MATERIAL, EXPLIQUE. ENSAYO DE TRACCIÓN El ensayo de tracción consiste en aplicarlo a la probeta, en dirección axial, un esfuerzo de tracción creciente, hasta que se genere la rotura, con ello se puede determinar una o más de sus características mecánicas. Para la realización de un ensayo de tracción. La probeta es alargada por el movimiento de la cabeza. 24 

Curva de ensayo de tracción Ilustración 37. Curva de ensayo de tracción.

Fuente: Ensayo de tracción Donde:      

O: Comienzo del ensayo A: Limite de proporcionalidad B: Limite elástico aparente o superior de fluencia C: Incremento de la carga por endurecimiento D: (Qm) Carga máximo E: Rotura

En la curva se puede observar en la primera parte lineal llamada zona elástica en donde la probeta se comporta como un resorte: Cuando se quita la carga en esa zona, la probeta vuelve a su estado inicial. Cuando la curva se desvía de la recta inicial, el material alcanza el punto de fluencia.

24

Ensayo de tracción (2016) 2

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

A partir de ello, si se quita la carga la probeta quedaría más larga y se define que ha comenzado la zona plástica del ensayo de tracción. En Fmáx la probeta muestra su punto débil, concentrando la deformación en una zona en la cual se forma un cuello. Al adelgazarse la probeta, la carga queda aplicada en menor área, lo cual provoca ruptura. Se puede evidenciar el proceso de ruptura en la siguiente imagen. 25 Ilustración 38. Probeta en ensayo de tracción.

Fuente: Ensayo de tracción Si se desea expresar la resistencia, se divide las cargas por la sección transversal inicial A0 y la resistencia máxima a la tracción, obteniéndose la resistencia a la fluencia en las siguientes ecuaciones: 𝝈𝑳𝑭 =

𝑭𝑳𝑭 𝑨𝟎

𝝈𝑼𝑻𝑺 =

𝑭𝒎á𝒙 𝑨𝟎

Estos parámetros se expresan como porcentaje de variación de área y porcentaje de alargamiento, se calculan en las siguientes ecuaciones 𝑨𝒇 − 𝑨𝟎 𝑨𝟎 𝒍𝒇 − 𝒍𝟎 ∆𝒍 = 𝒍𝟎

∆𝑨 =

Ambos parámetros son las medidas normalizadas que definen la ductilidad del material, que es la capacidad para alcanzar grandes deformaciones sin romperse. Un material poco dúctil es frágil.26 25 26

Ensayo de tracción (2016) Ensayo de tracción (2016) 3

LABORATORIO N° 2: E.

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

¿UN ACERO INOXIDABLE 304 ES MENOS DÚCTIL QUE UN ACERO 1040? (V) O (F), EXPLIQUE. ACERO 1040 El acero 1040 puede ser deformado a poco menos del 28 por ciento de sus dimensiones originales, con un 54,9 por ciento de reducción en el área. La reducción de la superficie es la diferencia entre la pieza original antes de la prueba y la superficie mínima después de la ruptura.27 ACERO 304 El acero 304 son aleaciones con un mínimo de un 10,5 % de cromo .Sus característica se obtuvieron mediante la formación entre la pieza original antes de la prueba y la superficie mínima después de la ruptura. Este acero puede ser deformado a poco menos del 28 por ciento de sus dimensiones originales.28

F.

¿QUÉ ES TENACIDAD, COMO SE MIDE Y COMO SE REALIZA EL ENSAYO DE IMPACTO? DEFINICIÓN DE TENACIDAD La tenacidad es la energía de deformación total que es capaz de absorber o acumular un material antes de alcanzar la rotura en condiciones de impacto, por acumulación de dislocaciones. Es decir, es una medida de cantidad de energía que un material puede absorber antes de fracturarse. Friable

Tabla 10. Características de tenacidad. Que puede ser roto o reducido a polvo con facilidad

Maleable

Puede ser transformado fácilmente en láminas

Sestil

Puede fácilmente ser cortado con navaja

Dúctil

Puede ser transformado fácilmente en cables

Flexible

Puede ser doblado, pero no recupera su forma anterior

Elástico

Puede ser doblado, pero recupera su forma anterior

Fuente Propia Según su tenacidad el material puede ser:

27 28

Carbono de acero 1040 (2008) Propiedades mecánicas (2018) 4

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

La tenacidad se mide con el grado de ductilidad, es decir:  Alta ductilidad = alta tenacidad  Baja ductilidad = Tenacidad baja ENSAYO DE IMPACTO Los ensayos de impacto se realizan en máquinas denominadas péndulos o martillos pendulares, en las que se verifica el comportamiento de los materiales al ser golpeados por una masa conocida a la que se deja caer desde una altura determinada, realizándose la experiencia en la mayoría de los casos. En ambos casos la rotura se produce por flexión de la probeta, la diferencia radica en la posición de la probeta entallada, como se muestra en la figura por lo que se los denomina flexión por choque.29 Ilustración 39. Ensayo de impacto.

Fuente: Mecánica de materiales

El péndulo de Charpy es un dispositivo utilizado en ensayo para determinar la tenacidad. El péndulo cae sobre el dorso de la probeta y la parte. La diferencia entre la altura inicial del péndulo (h) y la final tras el impacto (h') permite medir la energía absorbida en el proceso de fracturar la probeta. Es decir, se mide la energía absorbida en el aérea debajo de la curva de carga, desplazamiento que se conoce como resiliencia. Tras la rotura, la masa continúa su camino hasta llegar a una cierta altura, a partir de la cual se determina la energía absorbida. Así se medirá la energía absorbida por ese golpe.30 𝑬𝒂𝒃𝒔 = 𝒎 ∗ 𝒈 ∗ (𝒉 − 𝒉" ) Cuanto mayor sea la fragilidad del material y menor a su tenacidad más fácilmente romperá el péndulo la probeta y mayor altura tras el impacto. 29 30

Mecánica de materiales (2010) Mecánica de materiales (2010) 5

LABORATORIO N° 2: VIII.

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

OBSERVACIONES.



El uso del EPP es de vital importancia al realizar procesos de manufactura, como es en este caso, el forjado en caliente de una varilla de fierro corrugado, ya que así podemos prevenir posibles accidentes y/o quemaduras durante la práctica de laboratorio.



Antes de comenzar a calentar las probetas, es de suma importancia que las personas que lo realicen este procedimiento practiquen como coger el soplete ya que se debe tener una posición adecuada para evitar posibles accidentes. Además, debe enfocar el mechero hacia el extremo de las probetas.



Al medir las temperaturas a las que se encuentran las probetas en el horno debemos esperar un momento para saber la temperatura ya que el termómetro laser no es muy preciso. Así pues, el tiempo de la primera vez que la probeta ingresa al horno es mayor a las demás pasadas, ya que al comienzo tarda más en calentarse el material.



Al momento de llevar la probeta hacia el área de forjado, es conveniente que el área esté despejada, ya que esta está a altas temperaturas y podría causar algún tipo de accidente. Cuando se retira la probeta del horno, se debe sostener el material de manera correcta con la tenaza.



En el momento de forjado, suele suceder que, debido a la fuerza del golpe, la probeta se deforme, por lo que se debe tratar de enderezar esta de inmediato. Así mismo, existen pequeñas partes de la probeta que se desprenden de esta misma, esto es debido a un golpe no uniforme hacia la pieza.



Al momento de utilizar la comba para golpear la probeta los golpes deben ser constantes y los más precisos posibles ya que al no realizarse de manera adecuada no se logrará tener la forma deseada.



Realizar una pequeña simulación de lo que se hará durante la práctica de laboratorio, previa a esta, es muy conveniente, porque de esta manera evitaremos que el tiempo no sea tan largo en el traslado de la probeta del horno hasta el yunque y aprovechar que la probeta aún se mantiene caliente para realizar el forjado.

6

LABORATORIO N° 2: IX.

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

CONCLUSIONES.



Para la realización del trabajo en el laboratorio fue importante el uso de los equipos, maquinarias y material descritos en la primera parte. Estos fueron identificados y manipulados por los alumnos, y ayudó a que conozcamos el proceso del forjado.



El forjado realizado a la probeta hizo que esta incrementara su longitud y disminuyera su peso. Después de cada pasada de forjado, el extremo paleta de la probeta tendía a disminuir en su espesor y a aumentar en su ancho. Así mismo, luego de cada pasada de forjado, el extremo piramidal de la probeta tendía a disminuir tanto en su espesor como en su ancho. El forjado proporciona dureza y resistencia a la probeta.



El porcentaje de alargamiento de la probeta es de 10.44%, esto significa que el material aumentó su largo en dicho porcentaje.



Con respecto al peso de la probeta del Grupo N° 2, se ha mantenido de acuerdo a la balanza del laboratorio. Sería recomendable usar una balanza con mayor precisión para poder apreciar la pérdida de material debido al forjado.



La manera de golpear la punta de la probeta con la comba para elaborar el cincel define la forma que se obtendrá al final. Debido a la intensidad del golpe, la probeta pierde pequeñas partes de esta, por lo cual su peso varía respecto al peso inicial. Además, al realizar el forjado, se va generando rebaba que, después de forjar constantemente, afecta la longitud de la probeta respecto a la inicial.



La cantidad de pasadas de la experiencia del laboratorio dependen de las dimensiones de la probeta después de cada una de estas. En el caso del forjado extremo paleta, el ancho de esta debía ser 11,00±1,00 mm y su espesor de 3,00±0.5 mm. Mientras que, para el forjado extremo piramidal, el ancho debía ser 4,00±0.5 mm.

7

LABORATORIO N° 2: X.

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

PREGUNTAS DE LA GUÍA.

A. ¿CÓMO SE LLAMA EL PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CINCEL?

El proceso realizado en la fabricación del cincel es un proceso de deformación plástica en caliente llamado FORJADO. El forjado31 es un proceso de fabricación de objetos conformado por deformación plástica que puede realizarse en caliente o en frío y en el que la deformación del material se produce por la aplicación de fuerzas de compresión. Este proceso se utiliza para dar una forma y unas propiedades determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones. La deformación se puede realizar de dos formas diferentes: por presión, de forma continua utilizando prensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando martillos pilones. Para la práctica se necesitó: una comba, una varilla, el yunque el cual nos hará de soporte para poder dar los golpes sobre la varilla y el equipo de gas propano, con el cual aplicaremos calor sobre la varilla a 1050°C, se retiró con unas pinzas y luego, se procedió a la realizar la acción de forja con la comba. Ilustración 40. Proceso de forjado de cincel.

Fuente: Aceros Arequipa.

31

EcuRed (2019) 8

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

B. ¿POR QUÉ SE ELIGIÓ EL FIERRO CORRUGADO ASTM A706 Y NO EL FIERRO CORRUGADO ASTM 615- GRADO 60 COMO MATERIAL DEL CINCEL? EXPLICAR.

La mayor diferencia entre ambos tipos de fierro corrugado es el control de calidad por los que pasan, ya que las varillas A706 deben tener una composición química estipulada por la norma y tienen mayor control entre el esfuerzo de fluencia y el esfuerzo máximo de tensión, esta no debe ser menor que 1.25, según la normativa. Ambos tipos de fierro corrugados son bastante parecidos. Sin embargo, existen otras características que las diferencias: -

-

-

Las varillas A706 tienen mayor ductilidad, pero tienen menor resistencia32 (como se puede observar en la Ilustración 41). Sin embargo, a menos que se haga una verificación de desempeño estructural no lineal, esta menor resistencia no influye en el diseño sismo resistente convencional. Ante un evento sísmico severo el tener mayor capacidad de deformación es bueno, pero generalmente cuando las varillas experimenten esa deformación, el daño en elementos estructurales pudiera estar controlado por la capacidad a compresión y deformación del concreto. El acero A706 es la capacidad de ser soldado, y el acero A615 no cuenta con dicha característica.

El utilizar las varillas A706 en los cinceles mejora la calidad, además, ayuda a cumplir las normativas internacionales sobre exigir una varilla de construcción con mayor control de calidad y versatilidad33, como lo diferencia Aceros Arequipa en la Ilustración 42.

32 33

Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (2014) Aceros Arequipa (2019) 9

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

Ilustración 41. Esfuerzo- Deformación ASTM A706 – ASTM 615.

Fuente: Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. Ilustración 42. Propiedades Mecánicas ASTM A706 – ASTM 615.

Fuente: Aceros Arequipa.

1 0

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

C. ¿HUBO PÉRDIDA DE MATERIAL? ¿PORQUÉ? Sí, al finalizar el laboratorio se volvió a pesar la probeta y se pudo percibir que su peso se redujo en un porcentaje mínimo. Esta pérdida de material se debe a que cuando el material supera su temperatura de recristalización este se vuelve vulnerable a perder masa, ya que al aplicar el forjado intermitente existe fricción entre la probeta y el martillo lo cual genera un desprendimiento del material en forma de polvillo o rebaba.

D. COMPARAR LAS DIMENSIONES FINALES DEL CINCEL FABRICADO CON LAS DIMENSIONES DEL CROQUIS (EXTREMO PALETA Y EXTREMO PIRAMIDAL) Y DECIR SI CUMPLEN CON LAS TOLERANCIAS DADAS. CROQUIS DEL CINCEL

A continuación, se comparará las medidas de la pasada final con respecto al croquis: Tabla 11. Dimensiones de extremo piramidal por grupo. Extremo piramidal Grupo Dimensiones Cincel grupo 1 5.10mm x 5.60mm Cincel grupo 2 4.75mm x 6.05mm Cincel grupo 3 6.20mm x 6.10mm Fuente Propia

1 1

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

Tabla 12. Dimensiones de extremo paleta por grupo. Extremo paleta Grupo Dimensiones Cincel grupo 1 1.65mm x 15.30mm Cincel grupo 2 3.95mm x 12.30mm Cincel grupo 3 3.5mm x 13mm Fuente Propia Mediante el cuadro comparativo se puede concluir que ninguno de los cinceles alcanzó a cumplir con la tolerancia del extremo piramidal del croquis (4,00 mm ± 0,50mm). Por otro lado, no se cumplieron exactamente con las tolerancias del extremo paleta (11mm±1mm ancho y 3mm ± 0,5 espesor). No obstante, el cincel del grupo 3 fue el más próximo.

E. ¿CÓMO DETERMINARÁ DE MANERA APROXIMADA LA TEMPERATURA DE FUSIÓN DEL MATERIAL QUE SE USARÁ PARA FABRICAR EL CINCEL? EXPLIQUE. En el desarrollo del experimento se pudo percibir que a medida que se calentaba la varilla éste va adquiriendo un color naranja, el cual determina que el material está a punto de alcanzar su punto de fusión. En el laboratorio se utilizó el pirómetro el cual fue de gran utilidad para el control de la temperatura de la varilla.

F. ¿CÓMO DETERMINARÁ APROXIMADAMENTE LA TEMPERATURA PARA TRABAJAR EN CALIENTE? Para el trabajo en caliente la temperatura de forjado debe estar entre 950 y 1250 grados Celsius, dependiendo del tipo de acero con el cual se esté trabajando, además el material debe superar la temperatura de recristalización.34 Calentar a altas temperaturas facilita el cambio de geometría dado que las fuerzas requeridas para deformar la pieza son menores.

34

Termiser (2017) 1 2

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

G. ¿CUÁL ES APROXIMADAMENTE EL RANGO DE TEMPERATURA DE FORJA EN CALIENTE QUE SE VA A TRABAJAR Y COMO LO DETERMINA? Para realizar un adecuado proceso de forja se debe tener en cuenta el tipo de acero y el rango de temperatura que posee este, ya que si forjamos con una temperatura menor al rango se puede generar grietas; por otro lado, si excedemos el calentamiento del acero, el límite de grano se quema y pierde propiedades. Para aceros al carbono y baja aleación hasta 0.7%C el rango de temperatura está 850 °C-1100°C, para aceros con más de 0.9%C el rango está en 850°C 1000°C y para los aceros con más elementos de aleación la temperatura de forja es de 900°C-1150°C. Por otra parte, es importante reconocer la temperatura aproximada que posee el material mediante el color, para ello se tiene la siguiente tabla de colores el cual facilitará su identificación35. Ilustración 43. Guía de temperatura.

Fuente: Ramón Recuero Ibáñez

35

Ramón Ibañez(2017) 1 3

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

H. EXPLICAR QUE VARIABLES SE DEBEN DE TENER EN CUENTA PARA CONTROLAR DIMENSIONALMENTE EL PROCESO DE DEFORMACIÓN EN CALIENTE. Los factores que se deben tomar en cuenta durante el proceso del forjado: -

-

La fuerza: Este factor es muy importante ya que es el principal responsable que se dedicara a darle una nueva forma mediante el contacto. La temperatura: La temperatura es un aspecto muy importante durante el proceso de forjado, porque si el metal no está en su temperatura de elasticidad el material no podrá ser de forjado adecuadamente y no se podrá darle las propiedades que se desea.36

Ilustración 44. Relación color – temperatura.

Fuente: Anónimo

36 37

-

El material: Tener un buen material y de buena calidad es sinónimo de obtener un buen forjado. Porque al tener una información precisa del material se podrá tener un mejor control de tiempo de enfriamiento y de calentamiento.

-

Geometría de contacto: Este aspecto no es menos importante, ya que al momento del forjado también influye la geometría del maso con la que va ser forjado, Así mismo también incluye el aspecto geométrico que queremos darle a la probeta.37

Autor anónimo: temperatura de color (2016) Universidad Autónoma De México UNAM (2012) 1 4

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

I. ¿CUÁLES HAN SIDO LAS CAUSAS PARA QUE SE ALTERÉ LA CALIDAD DE LA SUPERFICIE FORJADA EN LA FABRICACIÓN DEL CINCEL? CAUSAS: -

-

-

La temperatura del ambiente fue un aspecto principal que coopero en el enfriamiento de las probetas lo cual no permitió forjar las probetas por un mayor tiempo. La posición en la cual se imprimió la fuerza durante el proceso del forjado, porque se imprimió fuerza en lugares aleatorios sin seguir una dirección adecuada o un patrón. La fuerza imprecisa empleada en el forjado, porque durante el forjado debió imprimirse una fuerza adecuada debió a la forma que se deseaba, Por ejemplo: para hacer un cincel se debe imprimir una fuerza mayor en las puntas, luego disminuir conforme se alejaba de la punta de la probeta.

J. ¿QUÉ PROPIEDADES MECÁNICAS SE MEJORAN EN EL CINCEL AL FABRICARLO POR DEFORMACIÓN PLÁSTICA EN CALIENTE? EXPLIQUE. Tabla 13. Propiedades mecánicas mejoradas mediante el forjado. PROPIEDADES MECÁNICAS MEJORADAS MEDIANTE EL FORJADO

38 39

Afine de granos

El tamaño de granos tiene una considerable influencia en las propiedades mecánicas de los metales.38

Eliminación de sopladuras o cavidades interiores

Son cavidades redondas de paredes finas y tamaño variable que son producidas por los gases atrapados durante la solidificación. 39

Damian Arrejin. Metalografía ( 2014 ) ASK chemicals. Prevención de defectos ( 2015) 1 5

LABORATORIO N° 2:

Tenacidad

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

Es la energía que absorbe el metal, es la resistencia del material. 40

Ductilidad

Pueden deformarse adecuadamente sin necesidad de romperse. 41

Resistencia a la fatiga

Son resistentes al esfuerzo intenso a los que son expuesto ya sea en motores, u otros. 42 44

Resistencia a la corrosión

Son resistentes al desgaste y a la oxidación, provocados por el uso o por el ambiente.43

Fuente Propia

40

Anónimo. Tenacidad en metales ( 2013 ) Anónimo. Ductilidad de los metales ( 2016 ) 42 CLR. 10 consejos para Evitar Rotura de metales ( 2013 ) 43 ( Escuela Técnica Superior de Ingeniería, 2016 ) 44 Ocw.unican. Tema 9 de oxidación de metales, ( 2012 ) 41

1 6

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

K. ¿CUÁLES FUERON LAS PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE LAS PROBETAS ELABORADAS POR LOS SUBGRUPOS? ¿POR QUÉ SE CUMPLIÓ O NO SE CUMPLIÓ CON LAS ESPECIFICACIONES DADAS? Entre las principales diferencias estaban, las dimensiones de las paletas, el espesor, la asimetría, la rectitud, la rugosidad. No se alcanzó las especificaciones, debido a que no existía un método adecuado de forjado, ya que para lograr el objetivo se necesitaba mayor precisión y control de fuerza. Así mismo se debió llevar a cabo un conteo de golpes para que la deformación al material sea equitativamente a cada lado. Con ello se logre alcanzar el resultado deseado.

L. IDENTIFICAR LAS INEFICIENCIAS DEL PROCESO Y/O PROCEDIMIENTO REALIZADO Y LOS DEFECTOS DE CALIDAD DEL PRODUCTO TERMINADO REALIZADO. FORJADO DEL CINCEL INEFICIENCIAS DEL PROCESO/ PROCEDIMIENTO

PROPUESTA DE MEJORA

Golpes desproporcionales

Los golpes deben disminuir gradualmente y se debe seguir una dirección desde la punta hacia el sujetador.

Error al sujetar el cincel

La persona que sujeta el cincel debe mantener la probeta en paralelo con la superficie del yunque ya que de lo contrario se podría lastimas por efecto del golpe y la probeta puede salir torcida.

Falta de comunicación del sujetador y el golpeador

El sujetador y el golpeador debe mantener una comunicación, deben coordinar para realizar el golpe en el punto adecua, en el lado correcto y en el tiempo preciso.

Baja temperatura del ambiente

La temperatura del laboratorio debería estar en los 30 grados, porque el aire acondicionado enfriaba las probetas en el laboratorio.

Golpes cuando el material esta frio

Se debería medir constantemente la temperatura de la probeta cuando ya este frio ya no se golpee la probeta porque ya no tiende a moldearse, sino a agrietarse.

1 7

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL” FORJADO DEL CINCEL

XI.

DEFECTO DE CALIDAD

PROPUESTA DE MEJORA

Grietas debido al esfuerzo

Las grietas se podrían solucionar, con solo medir la temperatura de la probeta constantemente, cuando esté por debajo de su temperatura plástica se debe dejar de golpear.

Grietas en la rebaba

Se debe seguir un patrón de golpes desde el medio hacia los bordes de la probeta, para evitar rebabas.

Deformaciones en el cincel

La probeta debe estar paralelo al yunque al momento de imprimir la fuerza ya que de lo contrario podría moldearse doblado todo lo contrario a un cincel recto.

PREGUNTAS ENVIADAS

1. EN UN CUADRO, DEFINA Y DESCRIBA GRÁFICAMENTE EL FORJADO ROTATIVO Y EL FORJADO ISOTÉRMICO. MENCIONE (2) VENTAJAS, (2) APLICACIONES INDUSTRIALES Y (2) MATERIALES EN LOS QUE SE USA EN AMBOS FORJADOS. Forjado Rotativo

Forjado Isotérmico

Definición En este proceso una barra solida o un También conocido como forjado por tubo se somete a fuerzas de impacto matriz en caliente. Las matrices en radial por medio de una serie de este proceso se calientan a la misma matrices reciprocantes de la temperatura que la pieza de trabajo máquina. Los movimientos de las caliente. Como permanece caliente, matrices se obtienen mediante una durante el proceso de forjado se serie de rodillos en una jaula, por mantienen la resistencia baja y la alta medio de una acción similar a la de un ductilidad de la pieza de trabajo. rodamiento de rodillos. Además, la carda de forjado es baja y se mejora el flujo del material dentro de la cavidad de la matriz.45 Descripción gráfica

45

Pp 383 https://www.academia.edu/12874423/Forjado_de_metales

1 8

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

Esquema del proceso del forjado rotatorio

En estas partes principales de una potente turbina de un avión a reacción son forjadas de forma isotérmica

Formación de perfiles internos en una pieza de trabajo tubular por medio de forjado rotario Fuente: J Richards Industries46 Ventajas Proceso de bajo costo Sus principales ventajas son: Permite el flujo continuo de Permite darle formar a piezas que producción necesitan acabado dimensional con alta precisión Reduce las fallas Aplicaciones industriales El acabado superficial suele ser Se usa para piezas complejas con bastante pulido y con pocas buena precisión dimensional para una rugosidades superficiales, ya que el forma casi neta con in golpe en una proceso de conformado del material prensa hidráulica. 48 es continuo.47 Se suele aplicar este proceso en: - Barrotes o vigas con formas complejas - Semiejes para maquinaria o vehículos - Bielas para maquinaria Materiales en los que usa ambos Hojas de los destornilladores Aleaciones de Titanio, Niquel y Puntas de cautín superaleaciones 46

Jimenez (2010) Pp384 Forjado con rodillos (2018) https://es.wikipedia.org/wiki/Forjado_con_rodillos 48 Jimenez (2010) Pp 383 47

1 9

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

Cañones para armas

Algunas partes de la transmisión y motor de un automóvil Partes principales de una potente turbina de un avión a reacción Fuente: Varios

2. SOBRE LOS FACTORES INVOLUCRADOS EN EL COSTO DE LAS PIEZAS FORJADAS EXPLIQUE SI ES RELEVANTE O NO; Y, ¿POR QUÉ?: A. LA RELACIÓN DEL COSTO DEL MATERIAL DEL DADO SOBRE EL COSTO TOTAL DEL FORJADO DE LA PIEZA. Los costos por material se van asimilando a los del costo total por pieza (unitariamente) a medida que se aumenta el volumen de producción 49

Fuente: Forjado de materiales (pag. 393)

B. EL EFECTO DEL TAMAÑO DE LAS PIEZAS FORJADAS SOBRE EL COSTO. - La relación es directa, principalmente debido al costo de las matrices y del material. C. EL TIPO DE MATERIAL FORJADO TIENE ALGÚN EFECTO SOBRE EL COSTO TOTAL. - sí porque hay ciertos materiales que son caros por lo que se tiene que usar un proceso de forjado más preciso y así reducir las fallas. Sin embargo, el alto nivel de precisión significa un aumento en el costo.

49

Pp 393

2 0

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

D. EL COSTO DE FORJAR UNA PIEZA EN COMPARACIÓN CON EL COSTO DE PRODUCIR UNA PIEZA POR FUNDICIÓN. El costo no presenta una diferencia significativa entre estos métodos. Sin embargo, el tipo de material a fabricar si marca la diferencia. Por ejemplo, si el material necesita que se realicen huecos o agujeros es ideal la fundición y en caso contrario, si el material necesita de un acabado superficial más preciso lo ideal es el forjado.

3. ¿HASTA QUÉ ESPESOR PUEDE FORJARSE UN CILINDRO SÓLIDO DE ACERO 1020 CON 2,5 PULG DE DIÁMETRO Y 4 PULG DE ALTURA EN UNA PRENSA QUE PUEDE GENERAR 130 000 LIBRAS? SUPONGA QUE YF = 80 MPA (ESFUERZO DE FLUJO DEL MATERIAL) Y µ = 0 (COEFICIENTE DE FRICCIÓN ENTRE LA PIEZA DE TRABAJO Y EL DADO). DAR LA RESPUESTA EN PULGADAS. Datos D = 2,5 pulg h= 4pulg F = 130 000 lb Yf = 80 Mpa u= 0 Resolución Factor de forma de forjado (Kf) donde u= 0, Kf =1 Área final del cilindro 4,44822 N/lb* (130000lb) = 1*(80)*(1000000)Pa*(Af) N/Pa.m 2 Af = 4.228x10-3m2 Diámetro final π/4*(Df)2 = Af = 4.228x10-3m2 Df = 0.074 m Igualando diametro inicial y final π/4*(1pulg)2*(4pulg) = π/4x (0.074)2 x (39,3701 pulg2/m2)xHf Hf = 18.55 pulg

2 1

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

4. UNA PIEZA DE TRABAJO CILÍNDRICA Y SÓLIDA DE ALUMINIO 1100-O TIENE 150 MM (6 PULG) DE DIÁMETRO Y 100 MM (4 PULG) DE ALTURA. SU ALTURA SE REDUCE EN 50%, A TEMPERATURA AMBIENTE, MEDIANTE FORJADO EN DADO ABIERTO CON DADOS PLANOS. SUPONGA QUE YF = 140 MPA (ESFUERZO DE FLUJO DEL MATERIAL) Y µ = 0,25 (COEFICIENTE DE FRICCIÓN ENTRE LA PIEZA DE TRABAJO Y EL DADO). CALCULAR LA FUERZA DE FORJADO AL FINAL DE LA CARRERA. DAR LA RESPUESTA EN LAS SIGUIENTES UNIDADES: MN, LIBRAS Y TONELADAS. UNIDADES DE FUERZA MN Datos al iniciar: 𝐷𝑜 = 150mm 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝜋 × (75𝑚𝑚)2 × 100𝑚𝑚 = 1767145.87𝑚𝑚3 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑖ó𝑛 = 0.25 Datos al finalizar

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 1767145.87𝑚𝑚3 1767145.87 = 𝜋 × (

𝐷𝑓 2 ) × 50𝑚𝑚 2

𝐷𝑓 = 212.13 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 35342.92mm2 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 50𝑚𝑚 Calculo de la fuerza: 𝐹 = 𝑌𝑓 × 𝐴𝑟𝑒𝑎 × Kf 𝐹 = 140 × 35342.92 × (1 +

0.4 × 0,25 × 212.13 ) 50

𝐹 = 7047251.01𝑁 𝐹 = 7.05M𝑁

UNIDADES DE FUERZA libras Datos al iniciar:

2 2

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL” 𝑌𝑓 = 140 MPa

Se realiza la conversión a libras 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝜋 × (3)2 × 4 = 113.1𝑖𝑛3 𝑙𝑏 𝑖𝑛2 𝑌𝑓 = 140 MPa ∗ 1000𝑃𝑎 0,145

= 20300

𝑙𝑏 𝑖𝑛2

𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑖𝑐𝑖ó𝑛 = 0.25 Datos al finalizar

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 113.1𝑖𝑛3 𝐷𝑓 = 8.48 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 56.5 in2 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 2 𝑖𝑛 Calculo de la fuerza: 𝐹 = 𝑌𝑓 × 𝐴𝑟𝑒𝑎 × Kf 𝐹 = (20300) × 56.48 × (1 +

0.4 × 0,25 × 8.48 ) 2

𝐹 = 1632678.66𝑙𝑏 UNIDADES DE FUERZA TONELADAS Equivalencias:

1000𝑙𝑏 = 0.453592 toneladas 𝐹 = 1632678.66𝑙𝑏 ∗

0.453592 toneladas 1000𝑙𝑏

𝐹 = 740.57 Toneladas

2 3

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

5. CONTESTE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS: A. ¿IDENTIFIQUE AL MENOS (4) REGLAS DE DISEÑO DE FUNDICIONES QUE TAMBIÉN PUEDEN APLICARSE AL FORJADO? 1. ACABADOS EN LA SUPERFICIE 50 El acabado en la superficie es una regla del diseño muy importante, ya que no es solo una cuestión de estética, sino condiciona a la resistencia a la corrosión y facilidad de mantenimiento del trabajo. 2. TOLERANCIAS EN LAS PIEZAS 51 Todas las piezas fabricadas son fabricadas dentro una tolerancia admisible, por lo tanto, necesitan encontrarse dentro de un rango establecido para ser aceptados. Esto pasa en las piezas fabricadas por un proceso de fundición o forjado. 3. EVITAR FISURAS52 En los dos casos, los trabajos que se realizan están diseñados para que no tengan ningún caso de fisura el producto final, ya que si se diera este caso se debilitaría toda la estructura del trabajo. 4. LOS DADOS (en el caso de forjado) Y EL MOLDE (en el caso de fundición) DEBEN RESISTIR AL PROCESO. Los materiales que se utilizan en el proceso de fabricación deben estar diseñados para resistir altas temperaturas, termofluencia y la oxidación.

B. ¿CUÁLES SON LAS VENTAJAS Y LIMITACIONES DEL USO DE INSERTOS DE DADO? PROPORCIONE AL MENOS (2) EJEMPLOS.

Forjado con dado (abierto y impresor). En este caso, el forjado se realiza a través del dado, abierto y impresor, que va comprimir el material usando impacto o presión gradual para formar la

50

BOPLA MAGMASOFT( 2010) 52 Materiales Ferrosos y sus Aplicaciones 51

2 4

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

pieza. Estos componentes incluyen cigüeñales y bielas para motores de combustión interna, engranes, componentes estructurales para aviación y piezas para turbinas y motores de propulsión.

VENTAJAS Forjado con dado  El proceso se hace económico  Utilidad para un número pequeño de piezas  Variedad en tamaños  Resistentes.

Ejemplo 1 : Forjado de un árbol de levas.

Fuente: Alamy

53

S. Kalpakjian(2008)

2 5

DESVENTAJAS  Limitación de la forma para crear piezas complejas  Se debe realizar un mecanizado luego del forjado  Poca capacidad de producción  Requiere mucho esfuerzo para realizar el proceso. 53

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

Ejemplo 2: Forjado con dado abierto de un martillo de minería.

Fuente Alamy.54 6. COMPARE EN UN CUADRO COMO MÍNIMO (5) VENTAJAS Y (5) DESVENTAJAS TANTO PARA EL TRABAJO EN FRÍO, ASÍ COMO PARA EL TRABAJO EN CALIENTE. Pregunta 6: TRABAJO EN FRIO

TRABAJO EN CALIENTE

54

VENTAJAS  Proporciona mejor precisión  Mejor acabado Superficial  Ahorro de costo de calentamiento  Permite trabajos mas elaborados



Permite trabajos altamentes elaborados.

Charlie Fawell (2013)

2 6

DESVENTAJAS  Se debe tener cuidado con las impurezas superficiales del primer trabajo.  Mayor esfuerzo de tensión  Uso de máquinas más grandes y a veces más costosas.  Menos precisión dimensional

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”  



55

Menor potencia requerida Ideal para materiales que son frágiles en la deformación en frio No se endurece significativamente después de la deformación

MSc. Francisco Ugarte

2 7

  

Mayor uso de la energía térmica. Oxidación en la superficie del trabajo. Acabado superficial pobre.55

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

7. EN UN CUADRO EXPLIQUE (4) VENTAJAS Y (4) DESVENTAJAS DEL USO DE LUBRICANTES EN LAS OPERACIONES DE FORJADO. ADEMÁS, INDIQUE (2) LUBRICANTES PARA EL FORJADO EN FRÍO Y EN CALIENTE RESPECTIVAMENTE. VENTAJAS:  Reduce la fricción entre metal – metal, es decir, actua como barrera entre el metal caliente y el dado frio.  Ayuda a posibilitar con mayor facilidad la eyección o remoción de las piezas forjadas en la matriz.  Retira el calor excesivo que se encuentran en las matrices  Ayuda a preservar, es decir, protege y mejora el flujo del metal. 56

DESVENTAJAS:  Se incurre en un costo adicional, por lo general, estos lubricantes tienden a ser costosos.  Algunos de estos lubricantes son considerados como residuos tóxicos, por lo que no pueden ser expulsados directamente al medio ambiente.  Las grandes cantidades dificultad en el trabajo, puesto que contaminan demasiado el entorno.  Lubricante basado en agua requiere temperatura por debajo de 250 grados para adherirse. 57

Para forjado en caliente, se utiliza los siguientes lubricantes: o Grafito o Disulfuro de molibdeno o Vidrio (solo a veces) Para forjado en frio, se utiliza los siguientes lubricantes: o Aceites minerales o Jabones

56

SCHIUMA GUSTAVO (2009) Serope Kalpakjian, Steven R. Schmid (2002) 57

Bautista Luis (2015) 2 8

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

8. CONTESTE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS. DE SER NECESARIO USE FIGURAS. A. ¿CÓMO SE PUEDE SABER SI UNA PIEZA ESTÁ FORJADA O FUE FUNDIDA? ¿EXPLIQUE LAS CARACTERÍSTICAS QUE USTED INVESTIGARÍA? Se puede saber que una pieza está forjada o fundida por medio de: I.

La superficie de acabado de la pieza. Cuando una pieza es fundida la superficie que presentará porosidades irregulares, es decir, las partículas del material se encuentran una al lado de otra. Sin embargo, cuando una pieza es forjada presentará una superficie más uniforme, es decir, las partículas del material se encuentran comprimidas.

II.

El peso de la pieza terminada Cuando una pieza es fundida su peso es más liviano a comparación de una pieza que fue forjada.

B. DESCRIBA LAS DIFICULTADES INVOLUCRADAS EN LA DEFINICIÓN DEL TÉRMINO “FORJABILIDAD” DE MANERA PRECISA “Es la capacidad de los metales para sufrir deformación plástica sin romperse ni desarrollar defectos, pudiendo ser ésta en frio o en caliente…” 58

De lo anterior se observa que una de las dificultades involucradas en la definición es que está es muy genérica. Además, de la dificultad para lograr plasmar esta definición en la práctica de la vida real, ya que hasta la fecha no existe una prueba o ensayo con exactitud para la forjabilidad.

58

Temas para la educación (2007) 2 9

9. SE REALIZA UN ENSAYO DE TRACCIÓN A UN MATERIAL Y SE OBTIENE LA SIGUIENTE CURVA FUERZA-ALARGAMIENTO (F-ΔL). A PARTIR DEL GRÁFICO DETERMINAR:

A. EL MÓDULO DE ELASTICIDAD (E) EN GPA. Del cruce con la línea naranja se tiene: F = 55 kN o 55000 N ∆𝒍 = 𝟑 𝒎𝒎 𝟓𝟓𝟎𝟎𝟎 𝝈 −𝟒 𝑵 𝑬 = = 𝟐 × 𝟏𝟎 = 𝟏. 𝟖𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑𝟑 × 𝟏𝟎𝟗 = 𝟏𝟖. 𝟑𝟑 𝑮𝑷𝒂 𝟑 𝒎𝒎 𝝐 𝒎𝟐 𝟐𝟎𝟎 𝒎𝒎 B. LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN (RESISTENCIA MÁXIMA, ΔMÁX) EN MPA Y KG-F/MM2. Del cruce con la línea verde se tiene: F = 140 kN 𝟏𝟒𝟎𝟎𝟎𝟎 𝝈= = 𝟕𝟎𝟎 𝑴𝑷𝒂 𝟐 × 𝟏𝟎−𝟒

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

En kg-f/mm2 𝝈=

𝟏𝟒𝟎𝟎𝟎𝟎 𝑵 𝟏 𝒌𝒈 − 𝒇 𝒌𝒈 − 𝒇 × = 𝟕𝟏. 𝟑𝟔 𝟐𝟎𝟎 𝒎𝒎𝟐 𝟗. 𝟖𝟏 𝑵 𝒎𝒎𝟐

C. EL ESFUERZO DE FLUENCIA (ΔF) EN MPA Y KG-F/MM2. Del cruce con la línea celeste se tiene: F = 85 kN ∆𝒍 = 𝟒. 𝟖 𝒎𝒎 𝝈=

𝝈=

𝟖𝟓𝟎𝟎𝟎 = 𝟒𝟐𝟓 𝑴𝑷𝒂 𝟐 × 𝟏𝟎−𝟒

𝟖𝟓𝟎𝟎𝟎 𝑵 𝟏 𝒌𝒈 − 𝒇 𝒌𝒈 − 𝒇 × = 𝟒𝟑. 𝟑𝟐 𝟐𝟎𝟎 𝒎𝒎𝟐 𝟗. 𝟖𝟏 𝑵 𝒎𝒎𝟐

D. EL ALARGAMIENTO DE ROTURA O DUCTILIDAD (% Ε).

𝜺=

𝟑𝟏. 𝟖 𝒎𝒎 × 𝟏𝟎𝟎% = 𝟏𝟓. 𝟗% 𝟐𝟎𝟎 𝒎𝒎

10. MENCIONE AL MENOS (4) RECOMENDACIONES GENERALES QUE HARÍA USTED PARA FORJAR MATERIALES CON DUCTILIDAD LIMITADA. Dado que la ductilidad mide la capacidad de los metales de deformación mediante estirado sin sufrir una rotura59, trabajar con materiales de ductilidad limitada requiere de cuidados esenciales para evitar la rotura de la pieza durante el proceso de forja. Para ello, se establecen las siguientes recomendaciones: a. Evitar forjar piezas muy delgadas. Modelar piezas de diámetro regularmente ancho para evitar quiebres en las piezas o varillas. b. Trabajar la forja en caliente, ya que esto aumenta la maleabilidad de las piezas, y puede aumentar ligeramente la ductilidad.60 59 60

Cfr. Metalurgia general, Volumen 2 (1985) EO Flanges (2019)

3

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

c. Forjar con golpes ligeros, para evitar la expansión rápida del material y que este, por la limitación en la ductilidad, se quiebre fácilmente. d. Diseñar generalmente piezas cúbicas o bloques, que no requieran de la excesiva deformación del material, para evitar el quiebre por estiramiento.

11. CADA TIPO DE MÁQUINA DE FORJAR TIENE SUS PROPIAS VENTAJAS, ASÍ COMO SUS APLICACIONES, POR ESO HAY TANTOS TIPOS DISPONIBLES DE MÁQUINAS DE FORJAR EN EL MERCADO. SE SOLICITA QUE USTED PRIMERO AGRUPE EN (5) O MÁS FACTORES COMUNES QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA PARA LA SELECCIÓN DE ESTOS EQUIPOS Y LUEGO EXPLIQUE CADA UNO DE ESOS FACTORES. Máquinas de forjado:

      

Prensas Hidráulicas Prensas Mecánicas Prensas de Tornillo Martinetes de gravedad Martinete accionado por energía Martinetes de contragolpe Máquinas de gran potencia

Factores comunes para selección de máquinas:

     

Necesidad de fuerza o energía Capacidad de producción Rango de velocidad Complejidad de la pieza a forjar Resistencia del material de la pieza Destreza requerida en la operación

Necesidad de fuerza o energía: Es la energía o fuerza alimentada a la máquina que requiere para el funcionamiento.

3

LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

Capacidad de producción: Consiste en la capacidad de la máquina para producir en pequeñas o grandes cantidades según la variedad de la pieza.

Rango de velocidad: Se refiere a la velocidad estimada que toma a los equipos para forjar en la unidad de m/s.

Complejidad de la pieza a forjar: se refiere a la función de la máquina para trabajar con piezas complicadas.

Resistencia del material de la pieza: se refiere a la forjabilidad de la pieza, es decir, a la capacidad del material de sobrellevar una deformación sin romperse.

Destreza requerida en la operación: Se trata de la dificultad de uso de la máquina, por ejemplo, las prensas mecánicas son fáciles de automatizar y requieren menos habilidad del operador.61

12. CONTESTE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS. A. ¿POR QUÉ HAY ABARRILAMIENTO EN EL RECALCADO? El “abarrilamiento” o “pancaking”, tal como lo refieren Kalpakjian y Schmidt (2002), es la aparición de una forma abarrilada luego de la compresión del material en una forja de dado abierto. Este “se debe principalmente a fuerzas de fricción en las interfases de dado y pieza, que se oponen al flujo de materiales hacia afuera, en esas regiones.”62

61

Serope Kalpakjian y Steven R. Schmid, “Manufactura, ingeniería y tecnología”, 2002

62

(Kalpakjian y Schmidt, 2002)

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“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

B. ¿POR QUÉ SON NECESARIOS LOS ÁNGULOS DE SALIDA EN LOS DADOS DE FORJADO? Porque los ángulos de salida facilitan el desprendimiento entre dado y material, luego del forjado. Al enfriarse la pieza, se contrae en dirección radial y longitudinal, por lo que los ángulos de salida internos se hacen mayores que los de salida externos.63

63

(Kalpakjian y Schmidt, 2012)

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LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

C. ¿POR QUÉ EL PUNZONADO DE CAVIDADES ES UNA ALTERNATIVA ATRACTIVA PARA LA PRODUCCIÓN DE DADOS SENCILLOS? El proceso de punzonado de cavidades, como lo mencionan Kalpakjian y Schmidt64, consiste en “oprimir un punzón endurecido, con determinada geometría en la punta, sobre la superficie de un bloque de material.” Este proceso deriva en la obtención de un dado de forja, elaborado rápida y fácilmente, mediante el punzonado, y de forma económica. Es por ello por lo que resulta atractivo para la producción de dados.

D. ¿POR QUÉ ES IMPORTANTE LA FORMA INTERMEDIA DE UNA PIEZA EN LAS OPERACIONES DE FORJADO? Porque esta forma intermedia, que es la pieza previa al proceso de forja , debe conformarse estratégicamente para que logre llenar bien las cavidades del dado a emplear en el proceso, según lo explican Kalpakjian y Schmidt, con el fin de obtener el producto final deseado, sin errores en los bordes o de piezas de forma no deseada. 64

Kalpakjian y Schmidt (2002)

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LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

E. ¿EXPLIQUE LA DIFERENCIA ENTRE EL FORJADO EN DADO ABIERTO Y CON DADO IMPRESOR? Tal como lo refieren Kalpakjian y Schmidt, el forjado en dado abierto o de matriz abierta se realiza con dados planos, en donde la pieza reduce su altura por compresión, lo que también se conoce como recalcado. En contraste, el forjado con dado impresor se realiza con dados huecos o con cavidades internas, en donde la pieza adquirirá la forma de las cavidades del dado.

FORJA CON DADO ABIERTO

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“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

FORJA CON DADO IMPRESOR

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LABORATORIO N° 2:

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

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LABORATORIO N° 2: XIII.

“METROLOGÍA DIMENSIONAL”

ANEXOS

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