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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERÍA

INFORME DE LABORATORIO Nº6 “Soldadura y Máquinas-herramientas” Integrantes: 

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Chávez Francia William Rodríguez Mallqui Marco Alonzo

Curso: MC216 – Procesos de manufactura Profesor: Ing. Alejandro Salazar Bobadilla Sección: “D” Fechas de realización: Soldadura: 28/10/14, 04/11/14, 11/11/14 Máquinas-herramientas: 18/11/14, 25/11/14, 02/12/14 Fecha de entrega: 07/12/14 Ciclo: 2014-2

ÍNDICE

1.- Objetivos de la experiencia

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2.- Equipos y materiales utilizados

3

Parte I: Instrumentos de medición

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Parte II: Herramientas de banco

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3.- Directivas de informe

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Parte I: Instrumentos de medición

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Parte II: Herramientas de banco

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1. OBJETIVOS DE LA EXPERIENCIA

- Conocer los procesos de soldadura y aplicaciones. - Conocer las máquinas herramientas y los procesos de maquinado que realizan.

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2. EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS

Parte I: Soldadura Equipo de soldadura oxiacetilénica

Equipo de soldadura SMAW

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Equipo de soldadura TIG

Equipo de soldadura MIG

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Equipo de corte por plasma

Máquina de corte por plasma CNC

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Parte II: Máquinas-herramientas Torno Colchester Student

Taladradora

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Figura 5. Proceso de soldaura MIG. Procesos de la Soldadura MIG

Cuando hablamos sobre el proceso básico de este tipo de soldaduras, estamos hablando esencialmente de 3 tipos de técnicas muy distintas entre sí. Tenemos la transferencia por “Corto Circuito”, la transferencia “Globular” y, por último, la transferencia de “Arco Rociado (Spray Arc)”. • Transferencia por Corto Circuito: También es conocido como “Arco Corto”, “Transferencia espesa” y “Micro Wire”. El cambio del metal sucede cuando un corto circuito eléctrico es determinado, osea, esto ocurre cuando en la punta del hilo del alambre hace una unión con la soldadura fundida. • Transferencia por Rociado (Spray Arc): Ocurre cuando pequeñas gotas del metal fundido son extirpadas de la punta del alambre y proyectadas hacia la soldadura licuada o fundida. • Transferencia Globular: Es un proceso por el cual las gotas del metal licuado, llámese fundido, son demasiado grandes para hundirse por la fuerza de gravedad.

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Figura 6. Proceso soldadura MIG  Aplicación Soldadura MIG

El proceso de soldado MIG, se puede emplear para soldar diversos materiales. Aceros al carbono, metales inoxidables, aluminio, etc. La productividad por este tipo de soldadura, es eficiente. Dado la capacidad de rendimiento por un electrodo continuo, que no necesita ser cambiado y con una tasa de deposición mayor las demás. Se pueden realizar soldaduras de manera continua, larga, sin necesidad de que se hagan empalmes entre cordón y cordón.

Figura 7. Esquema de soldadura MIG Precauciones al Soldar con MIG

Siga un ritmo constante a la hora del soldar.

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El tipo de alambre que servirá como electrodo en la soldadura, como a la vez del gas de protección, son elementos principales y por ello demandará mayor calidad en la soldadura. Las soldaduras MIG, necesitan de una fuente de corriente directa y constante, así también, un alambre en continuo movimiento con el electrodo. 5. Soldadura con arco sumergido

Este proceso, creado durante la década de 1930, fue uno de los primeros de AW que se automatizaron. La soldadura con arco sumergido (SAW, por sus siglas en inglés) es un proceso que usa un electrodo de alambre desnudo consumible continuo y el arco se protege mediante una cobertura de fundente granular. El alambre del electrodo se alimenta en forma automática desde un rollo hacia dentro del arco. El fundente se introduce a la unión ligeramente adelante del arco de soldadura, por gravedad, desde un tanque alimentador, como se muestra en la figura (abajo). El manto de fundente granular cubre por completo la operación de soldadura con arco, evitando chispas, salpicaduras y radiaciones que son muy peligrosas en otros procesos de AW. Por lo tanto, el operador de la SAW no necesita usar la molesta máscara protectora que se requiere en otras operaciones (pero los anteojos de seguridad y guantes protectores sí son necesarios). La porción de fundente más cercana al arco se derrite y se mezcla con el metal de soldadura fundido para remover impurezas, que después se solidifican en la parte superior de la unión soldada y forman una escoria con aspecto de cristal. La escoria y los granos de fundente no derretidos en la parte superior proporcionan una buena protección de la atmósfera y un buen aislamiento térmico para el área de soldadura, lo que produce un enfriamiento elativamente bajo y una unión soldada de alta calidad, cuyos parámetros de tenacidad y ductilidad son notables. Como se aprecia en el esquema, el fundente no derretido que queda después de la soldadura puede recuperarse y reutilizarse. La escoria sólida que cubre la soldadura debe arrancarse, usualmente por medios manuales.

Figura 8. Soldadura por Arco sumergido.

 Aplicación de la soldadura por arco sumergido

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La primera etapa se define mediante la reacción C2H2 + O2 → 2CO + H2 + calor Los productos de la cual son ambos combustibles, lo que conduce a la reacción de la segunda etapa 2CO + H2 + 1.5O2 → 2CO2 + H2O + calor Las dos etapas de la combustión son visibles en la flama de oxiacetileno que emite el soplete. Cuando la mezcla de acetileno y oxígeno está en la razón 1:1, como se describe en la ecuación (31.4), la flama neutral resultante es como se muestra en la figura 31.22. La reacción de la primera etapa se aprecia como el cono interno de la flama (que tiene un color blanco brillante), mientras que la reacción de la segunda etapa se exhibe en la cubierta externa (que casi no tiene color, pero posee matices que van del azul al naranja). La temperatura máxima se alcanza en la punta del cono interno; las temperaturas de la segunda etapa son algo menores que las del cono interno. Durante la soldadura, la cubierta externa se extiende y protege de la atmósfera circundante las superficies de trabajo que se unen. El calor total liberado durante las dos etapas de la combustión es de 5510^6 /3 (1470 / 3) de acetileno. Sin embargo, debido a la distribución de la temperatura en la flama, la forma en la que ésta se extiende sobre la superficie de trabajo y se pierde en el aire, así como las densidades de potencia y los factores de transferencia de calor en la soldadura con oxiacetileno son relativamente bajos 8. ¿Qué polímeros se pueden soldar y que proceso de soldadura se utiliza?

Se entiende por soldadura de polímeros, la unión de piezas de una misma naturaleza plástica o parecida por la acción de calor y presión. Las superficies de unión han de llevarse a un estado termoplástico, de fusión., se presionan acto seguido una sobre otra y la unión se deja enfriar hasta que adquiere una forma estable. Debido a que las superficies han de llevarse a estado termoplástico, mediante este método se excluyen los materiales elastómeros y termoestables una desventaja propia del método de soldadura, además de esto se debe garantizar en el caso de que sean dos materiales termoestables diferentes que su punto de fusión sea cercano, y que su coeficiente de viscosidad sea similar al fundirse, lo que permite una unión homogénea de los materiales.

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Soldadura por Plasma

La soldadura por plasma es considerada como un método más avanzado que la soldadura TIG, ya que proporciona un aumento de productividad. Conocida técnicamente como PAW (Plasma Arc Welding), la soldadura por plasma alcanza una densidad energética y temperaturas superiores a la TIG. El arco eléctrico es formado entre el electrodo y la pieza a soldar. La energía para conseguir la ionización la logra el arco eléctrico que se forma entre el electrodo y el metal a soldar. En la soldadura por plasma se emplea un gas, generalmente argón puro, que pasa a estado plasmático por medio de un orificio de reducción que estrangula el paso del gas logrando aumentar la velocidad del mismo, dirigiendo al metal que se desea soldar, un chorro concentrado que puede alcanzar una temperatura entre 20.000 y los 28.000°C. El flujo de gas de plasma no protege al arco, el baño de fusión y el material expuesto al calentamiento de la atmósfera, por lo que se utiliza un segundo gas que protege al conjunto envolviéndolo. Los electrodos utilizados para la soldadura por plasma mayormente son fabricados con tungsteno sinterizado. Características de la soldadura por plasma

La soldadura por plasma se utiliza principalmente en uniones de alta calidad tales como las requeridas en construcción aeroespacial, plantas de procesos químicos e industrias petroleras. Este tipo de soldadura no contamina el metal base, no produce escoria y se puede utilizar para soldar los mismos materiales que se sueldan con TIG y otras aleaciones y materiales muy delgados. Podemos clasificarla de mejor manera dentro de tres modalidades: • Soldadura microplasma, con corrientes de soldadura desde 0.1 Amp. hasta 20 Amp. • Soldadura medioplasma, con corrientes de soldadura desde 20 Amp. hasta 100 Amp. • Soldadura Keyhole, por encima de los 100 Amp., en la cual el arco plasma penetra todo el espesor del material a soldar. Partes de la soldadura por plasma

La soldadura por plasma se compone básicamente de un proceso que comprende muchos elementos (arriba mencionados), que ayudan a su eficiente desempeño. Podemos encontrar dentro de ellos: • Gases, los cuales fluyen envolviendo el electrodo de tungsteno. Generalmente argón o helio.

• El electrodo de tungsteno, que es el principal ayudante durante el proceso de soldadura.

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• Metal base, que puede ser cualquier metal comercial o diversas aleaciones. • Depósito de gas, que puede ser de cerámica, de metal de alta resistencia de impacto o enfriado por agua. • La fuente de poder, CAAF, CDPD o CDPI. • Metal de aporte, pero sólo si se cuenta con él, porque no es indispensable para la soldadura.

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Taladrado transversa l

Taladrado

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Taladradora15 min Broca 3mm de

Torno Chuck portabroca 5 min Brocade 5mm

Biselado

Torno Cuchilla prismática 5 min

Resultado final

Figura 34. Primera vis ta de la plomada.

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Figura 35. Segunda vista de la plo mada e) Otras actividades realizadas, antes de realizar la operación de maquinado, tiempo utilizado en estas actividades (la maquinada esta parada).

- Medición de las dimensiones de la pieza a maquinar. Total: 10 min - Calibración de las piezas y cuchillas del torno. Total: 20 min - Consultas sobre las operaciones al instructor encargado. Total: 40 min - Limpieza y mantenimiento del equipo (torno). Total 20 min - Espera para el préstamo de accesorios (p.ej. moletas). Total 30 min. - Mantenimiento de las cuchillas (rotura de la punta). Total 20 min. 3. Agrupe

las actividades realizadas en la ejecución del proyecto de maquinado en los siguientes tiempos de produc ción.

Tiempo en el proceso de producción: Incluye todas las actividades realizadas, desde el momento en que se entrega el producto. a)Tiempo de maquinado. (To)

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Tiempo en desarrollar la actividad de maquinado. Ej: Tiempo del refrentado, cilindrado, acanalado, moleteado, etc. b)Tiempo de manipulación. (Th)

Tiempo utilizado en actividades que permiten continuar con la actividad principal. Ej: Tiempo de colocar el punto centro, tiempo en cambiar de cuchilla, etc. c)Tiempo de servicio. (Ts)

Tiempo de actividades realizadas en reparar o dar mantenimiento a los equipos durante la producción. Ej: Tiempo en corregir el filo de una cuchilla rota en el esmeril, tiempo de limpieza previa del torno de viruta, lubricantes, etc. d)Tiempo de fatiga. (Tf)

Tiempo utilizado por el operador para tomar descanso y realizar sus necesidades fisiológicas. Ej: Tiempo en utilizar servicios higiénicos, etc. e)Tiempo de preparación. (Tp)

Son todas las actividades que se ejecutan una sola vez con la finalidad de hacer un trabajo eficiente, de preferencia antes de empezar el trabajo. Ej: Tiempo en que los alumnos preguntar al instructor sobre cierta operación de mecanizado. 4. Para su proyecto, de acuerdo al tiempo utilizado determine el costo de

producir una unidad y compárelo con el costo de mandarlo hacer en un taller y con el costo de adquirirlo en la ferretería. Para determinar el costo de producir una unidad; determine los siguientes costos: a)Costo de producir materia prima.

Se sabe que la barra de 9m de acero corrugado de construcción de 5/8’’ de diámetro cuesta alrededor de S/. 40. Para nuestra probeta se necesitó de apenas 0.07m por lo que el costo sería de aproximadamente S/. 0.3. Costo materia prima = S/. 0.3 b)Costo de hora máquina.

Para el costo hora máquina, se asumirá la siguiente cantidad. Costo hora máquina = S/. 7 c)Costo la mano de obra.

El costo de mano de obra del tornero puede variar de acuerdo a su experiencia y al taller. Se asumirá la siguiente cantidad.

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Costo mano de obra = S/. 10 d)Otros costos

Se puede evaluar otros costos, como el de transporte, el de producto defectuoso, mantenimiento, etc. EL costo de todo ello, por pieza, se podría asumir como: Otros costos = S/. 1 Por tanto, el costo total sería calculada como la suma de los diferentes costos calculados. Costo de probeta = Costo de materia prima + Costo hora máquina * tiempo de maquinado total + Costo de mano de obra + Otros costos Debido a que el tiempo de maquinado total fue (para nuestra probeta) de 4h, entonces el costo de probeta sería el siguiente. Costo de probeta =S/. 39.3 Al preguntar en la ferretería, el costo de una probeta similar costaría alrededor de S/. 10. 5. Conclusión, que debe hacer para reducir los costos de maquinado.

Debido a que la mayor parte del costo de producir se gastó en el tiempo de maquinado, el cual comprende el tiempo de ejecución como los otros tiempos, se concluye que para reducir el costo de maquinado, se debe reducir los tiempos improductivos, es decir, los tiempo en los cuales se está pagando por usar la máquina-herramienta pero no se está maquinando.