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Resumen Los procesos de cambio de forma son varios y cada uno tiene un enfoque distinto para transformar una pieza o materia prima en un producto final de aplicación; entre estos procesos se encuentra el proceso de embutido, forjado, prensado, estirado, cizallado, extrusión, troquelado y rechazado, de manera general estos procesos se encargan de dar forma a piezas unitarias, o piezas parciales de un constructo complejo. Estos han sido usados desde ya hace varios años y han servido para dar forma a nuestras herramientas modernas, y casi todos los objetos metálicos que usamos en nuestra vida diaria y a aquellos que son usados en la industria.

Introducción A continuación se dará una breve explicación de los procesos de cabio de forma de los materiales, se hablara de en que consisten estos, cuales son su aplicaciones en la creación de nuevos objetos y una imagen que servirá como una mejor guía de entendimiento sobre como se lleva a cabo este proceso.

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Índice Resumen…………………………………………………………………...1 Introducción………………………………………………………………...1 Embutido……………………………………………………………………3 Forjado……………………………………………………………………...4 Prensado……………………………………………………………………7 Estirado……………………………………………………………………...8 Cizallado…………………………………………………………………….9 Extrusión……………………………………………………………………10 Troquelado…………………………………………………………………11 Rechazado…………………………………………………………………12 Conclusión………………………………………………………………….13

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Proceso de cambio de forma a materiales.

Embutido: En el método básico de embutición o embutición profunda, se coloca una pieza bruta de lámina, redonda, sobre un dado abierto circular, y se fija en su lugar con un sujetador de material en bruto o un anillo de sujeción. El punzón desciende y empuja la lámina dentro de la cavidad, para formar una taza o depresión. El embutido es una operación de formado de laminas metálicas que se usa para hacer piezas de forma acopada, de caja y otras formas huecas mas complejas. Se realiza colocando una lámina de metal sobre la cavidad de un dado y empujando el metal hacia la cavidad de este con un punzón. La forma debe aplanarse contra el dado por un sujetador de formas. Aplicaciones: Las piezas mas comunes que se hacen por embutido son latas de bebidas, casquillos de municiones, lavabos, utensilios de cocina y partes de carrocería de automóviles. Imagen:

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Forjado: Para realizar cualquier trabajo de forja, es imprescindible tener en cuenta de qué material se trata y cual es su estructura atómica.

Si se trabaja el hierro en sentido longitudinal (en el sentido de la pieza) se puede estirar, doblar y realizar cualquier operación manteniendo su resistencia y estética. Si se trabaja en sentido contrario a su composición atómica (en sentido transversal), al estirarlo o doblarlo puede agrietarse o romperse, perdiendo también estética y resistencia. La fusión y la incandescencia de un material férrico necesita obligatoriamente un conocimiento de las temperaturas a las cuales se somete, ya que determinan el comportamiento atómico del material.

Si golpeamos un hierro en frío, conseguimos por un lado un hundimiento producido por el impacto y por otro lado, una compactación en su estructura sobre la zona golpeada. La compactación irá produciendo una mayor dureza del material, pero también un mayor riesgo de fragilidad.

Si golpeamos un hierro incandescente, apenas se produce compactación del material. Los golpes no hunden la zona de impacto, sino que hace que el material se ensanche. Tipos de forjado:

1. Por la forma de transmitir las cargas: 

Forjados unidireccionales: Son aquellos que flectan principalmente en una dirección, por lo que deben apoyar sobre elementos lineales tales como vigas o muros de carga; sin embargo pueden tener flexión transversal, aunque ésta será pequeña en relación con la principal.



Forjados bidireccionales: Flectan en dos direcciones, por lo que pueden apoyar sobre elementos lineales (vigas, muros) o sobre elementos puntuales, [pilar] es, que no tienen por qué estar dispuestos de forma ordenada.

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2. Según su constitución se clasifican en: 

Forjados de viguetas resistentes con bovedillas y relleno de senos.



Forjados de semiviguetas con bovedillas y relleno de senos



Forjados de semiviguetas en celosía



Forjados de viguetas dobles

3. Por el sistema de ejecución, los forjados se clasifican en: 

Forjados construidos totalmente “in situ” (en el sitio).



Forjados siempre-fabricados. Constituidos por viguetas o semi-viguetas, piezas de entrevigado y hormigón colocado in situ, con sus correspondientes armaduras. En las figuras 7, 8, 9 y 10 se muestran algunas de las soluciones de uso más frecuente.



Forjados prefabricados. Sólo es preciso proceder a su montaje en obra, o como máximo realizar pequeñas operaciones de relleno de juntas.

4. Por el grado de hiperestatismo, los forjados se clasifican en: 

Forjados simplemente apoyados. Su empleo se reduce casi exclusivamente a cubiertas.



Forjados continuos. Son los más utilizados y los que cumplen las funciones de dar rigidez transversal a las vigas y solidarizar horizontalmente los entramados a nivel de cada planta. 5

5. Según su armadura se clasifican en: 

Forjados armados.



Forjados pretensados. Se realizan con armaduras pretensas casi en su totalidad.

Aplicaciones: La forja tiene multitud de aplicaciones en distintos campos, algunas de ellas son las siguientes: bielas, cigüeñales, ejes, rejas, barandillas, cabezas de tornillos, de pernos, remaches, clavos, etc.

Imagen:

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Prensado: El prensado simple se lleva a cabo presionando un trozo de metal entre un punzón y una matriz, así como al indentar (distinguir separando mediante espacios) un blanco y dar al producto una medida rígida. Aplicaciones: Latas para alimentos y botes para bebidas, son los ejemplos más comunes. Imagen:

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Estirado: Se denomina estirado al proceso de conformado por deformación plástica en el que se estira una barra o varilla de metal con el objetivo de reducir su sección. Para reducir la sección de la pieza, se utiliza una matriz de un material metálico muy duro insertado en un bloque de acero. La reducción de la sección del material dependerá del ángulo de abertura de la matriz. Para llevarlo acabo Se procede a colocar el material en la máquina para empezar el proceso de estirado. En este proceso es decisivo el uso de lubrificantes para no dañar la superficie del material al pasarlo por la matriz y aplicarle la reducción de sección. En el estirado podemos distinguir, principalmente, dos procesos: estirado de alambres y de tubos. En el estirado de alambres podemos conseguir una reducción del 50% del espesor en barras menores de 150mm, utilizando el proceso descrito anteriormente. El estirado de tubos se utiliza para reducir el espesor de la pared de los tubos sin costura, los cuales se han producido por medio de otros procesos, como por ejemplo extrusión. Este proceso podemos realizarlo con ayuda de un mandril o no Aplicaciones: Entre sus aplicaciones están los plásticos electroconductores, textiles resistentes al calor y electroconductores. Imagen:

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Cizallado: Trata del corte mecánico de metales en forma de chapa o plancha sin producción de viruta (proceso sin residuo), ni empleo de soplete u otro método de fusión. Cuando las dos cuchillas son rectas, la operación se llama cizallado. El proceso consiste en un punzón (cuchilla superior) desciende sobre el metal, éste se deforma plásticamente sobre la matriz (cuchilla inferior). El punzón penetra en el metal y consiguientemente, la cara opuesta de éste se comba levemente y se corre hacia la matriz. Cuando la ductilidad y resistencia del material llega a su límite por la tensión aplicada, excede la resistencia de la cizalladura y el metal se cizalla o rompe bruscamente a través del espesor restante. Aplicaciones: Corte de tubos, láminas delgadas y otros metales delgados. Imagen:

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Extrusión: La extrusión es un proceso utilizado para crear objetos con sección transversal definida y fija. El material se empuja o se extrae a través de un troquel de una sección transversal deseada. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesos manufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy complejas y el trabajo con materiales que son quebradizos, porque el material solamente encuentra fuerzas de compresión y de cizallamiento. También las piezas finales se forman con una terminación superficial excelente. Aplicaciones: Película tubular Bolsa (comercial, supermercado) Película plástica para uso diverso

Lámina y Película Plana Rafia

Manteles para mesa e individuales

Tubería

Perfil

Monofilamento

Tubería para condición de agua y drenaje Manguea para jardín

Hojas para persiana

Filamentos

Ventanearía

Alfombra (Filamento de las alfombras)

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Película para arropado de cultivos Bolsa para envase de alimentos y productos de alto consumos

Cinta Adhesiva

Manguera para uso médico

Flejes para embalaje

Popotes Recubrimiento

Canales de flujo de Agua

Alambre para uso eléctrico y telefónico

Imagen:

Troquelado: El troquelado es la acción que ejecuta un molde " TROQUEL " cuando lo presionamos contra un material mediante una prensa. El troquelado sirve para el corte limpio, hendido o perforación de formas irregulares. Las cuales no pueden realizarse mediante cortes rectos en guillotina. Durante el troquelado el soporte (material a troquelar) se presiona contra la forma troqueladora, hasta lograr el resultado deseado.

La ubicación del soporte se realiza mediante una escuadra de introducción. La profundización de la forma se efectúa mediante un recorrido (carrera de troquelado). Después el retal separado se expulsa.

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Aplicaciones: El troquelado puede emplearse para diversos fines, entre los que destacan:    

Perforado: punzonado de varios orificios Partido: corte en dos o más piezas Muescado: remoción de piezas o diversas formas Lanceteado: dejar salientes sin necesidad de quitar material

Imagen:

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Rechazado: El proceso de repulsado de metal, llamado en México como rechazado de metal, parte de un blanco de material redondo que es estirado dentro de un molde por medio de un bastón o rodillos utilizando un torno. Este tipo de procesos es ideal cuando se tiene una pieza de embutido profundo y su volumen no justifica el alto coste de un troquel. También se pueden realizar geometrías especiales a través de varios moldes o fases de la parte. En este proceso solo se pueden formar geometrías redondas, cónicas, hemisféricas, cilíndricas, parabólicas, venturi, tipo brida, platos etc. Aplicaciones: Para la creación de casi cualquier pieza cónica. Imagen:

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Conclusión. Después de haber terminado este trabajo me di cuenta de que para cambiar aunque sea un poco la forma de un metal es necesario todo un proceso, y que para cada cambio físico que se le quiera hacer hay un método diferente y se utiliza una maquinaria especial. Cada uno de estos procesos es especial y único en su tipo, aunque aun halla más de ellos, al investigar de estos me di cuenta de que es necesario saber de ellos para que un día cuando llegue a trabajar y necesite modificar un metal, ya voy a saber que método es el que mejor se adecua a mis necesidades.

3.1 FUNDICION, COLADO AL ALTO VACIO, CENTRIFUGA Y PRESICION.  Hierro colado o fundición. La principal diferencia entre acero y hierro colado, es que el primero es plástico y forjable, mientras que el segundo no es lo suficientemente plástico para forjarlo a cualquier temperatura.

El hierro colado o fundición, fundamentalmente es una aleación a base de: hierro, silicio y carbono. El contenido de carbono es más elevado que en los aceros que varían desde 2.5 a 4.0%. Existen dos tipos de hierro colado o fundición: la fundición gris y la fundición blanca, cuyo nombre lo recibe por el color característico en la fractura de una pieza colada.  Fundición gris Es excelente para obtener piezas complicadas de maquinaria, pues es muy fluido cuando se halla fundido y llega con bastante facilidad a todas las partes de un molde, además de ser maquinable es duro y frágil.  Fundición blanca Es más frágil que la fundición gris se emplea principalmente para obtener el hierro maleable, el cual se obtiene recociendo la fundición blanca y convertirla en un hierro más dúctil y tenaz.

El hierro maleable, se emplea principalmente en piezas automotrices, arados, tractores, debido a su tenacidad y resistencia al choque. El acero y la fundición gris, son los dos materiales a los que se les exige el mayor número de propiedades.

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El herrero exige propiedades excelentes de forja y soldadura, el mecánico necesita un acero fácil de trabajar, el ajustador de herramientas exige un acero que temple bien y que tenga una gran resistencia de corte, por último el fundidor exige una fundición gris que pueda moldear con facilidad. 1 Fundición centrífuga La fundición centrífuga es un método en el que aprovecha la fuerza centrífuga que se puede generar al hacer girar el metal en tordo de un eje. Existen tres tipos de fundición centrífuga: • Fundición centrífuga real • Fundición semicentrífuga • Centrifugado a) Fundición centrífuga real

Máquina de fundición centrífuga para fundición de acero. Es el procedimiento utilizado para la fabricación de tubos sin costura, camisas y objetos simétricos, los moldes se llenan del material fundido de manera uniforme y se hace girar al molde sobre su eje de rotación. b) Fundición semicentrífuga Es un método en el que el material fundido se hace llegar a los extremos de los moldes por la fuerza centrífuga que genera hacer girar a los moldes, los extremos se llenan del material fundido, con buena densidad y uniformidad. El centro tiene poco material o de poca densidad. Por lo regular el centro en este tipo de sistemas de fundición es maquinado posteriormente.

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Método de fundición centrífuga real para cilindros. c) Centrifugado Es un sistema donde por medio de un tallo se hace llegar metal fundido a racimos de piezas colocadas simétricamente en la periferia. Al poner a girar el sistema se genera fuerza centrífuga la que es utilizada para aumentar la uniformidad del metal que llena las cavidades de los moldes.

Moldeo centrífugo.

3.2 FORMADO MECÁNICO, FORJADO, PRENSADO, ESTIRADO, CIZALLADO, DOBLADO, EXTRUSIÓN, EMBUTIDO Y TROQUELADO. 

FORMADO MECÁNICO, FORJADO, PRENSADO, ESTIRADO, CIZALLADO, DOBLADO, EXTRUSIÓN, EMBUTIDO Y TROQUELADO. La deformación es únicamente uno de los diversos procesos que pueden usarse para obtener formas intermedias o finales en el metal. El estudio de la plasticidad está comprometido con la relación entre el flujo del metal y el esfuerzo aplicado. Si ésta puede determinarse, entonces las formas más requeridas pueden realizarse por la aplicación de fuerzas calculadas en direcciones específicas y a velocidades controladas. Las maquinas, aparatos, herramientas y diversos artículos mecánicos están formados por muchas piezas unidas, tales como: pernos, armazones, ruedas, engranajes, tornillos, etc. Todas estas piezas obtienen su

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forma mediante diferentes procesos mecánicos (Procesos de conformado), fundición, forja, estirado, laminado, corte de barras y planchas, y por sobre todo mediante arranque de virutas. 1 Embutido profundo y prensado El embutido profundo es una extensión del prensado en la que a un tejo de metal, se le da una tercera dimensión considerable después de fluir a través de un dado. El prensado simple se lleva a cabo presionando un trozo de metal entre un punzón y una matriz, así como al indentar un blanco y dar al producto una medida rígida. Latas para alimentos y botes para bebidas, son los ejemplos más comunes.

Embutido. Este proceso puede llevarse a cabo únicamente en frío. Cualquier intento de estirado en caliente, produce en el metal un cuello y la ruptura. El anillo de presión en la Fig. 12 evita que el blanco se levante de la superficie del dado, dando arrugas radiales o pliegues que tienden a formarse en el metal fluyendo hacia el interior desde la periferia del orificio del dado.

2 Laminado Este es un proceso en el cual se reduce el espesor del material pasándolo entre un par de rodillos rotatorios. Los rodillos son generalmente cilíndricos y producen productos planos tales como láminas o cintas. También pueden estar ranurados o grabados sobre una superficie a fin de cambiar el perfil, así como estampar patrones en relieve. Este proceso de deformación puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en frío.

Laminado. El trabajo en caliente es usado muy ampliamente porque es posible realizar un cambio en forma rápida y barata. El laminado en frío se lleva a cabo por razones especiales, tales como la producción de buenas superficies de acabado o propiedades mecánicas especiales. Se lamina más metal que el total tratado por todos los otros procesos.

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3 Forjado En el caso más simple, el metal es comprimido entre martillo y un yunque y la forma final se obtiene girando y moviendo la pieza de trabajo entre golpe y golpe. Para producción en masa y el formado de secciones grandes, el martillo es sustituido por un martinete o dado deslizante en un bastidor e impulsado por una potencia mecánica, hidráulica o vapor. Un dispositivo utiliza directamente el empuje hacia abajo que resulta de la explosión en la cabeza de un cilindro sobre un pistón móvil. Los dados que han sustituido al martillo y al yunque pueden variar desde un par de herramientas de cara plana, hasta ejemplares que tiene cavidades apareadas capaces de ser usadas para producir las formas más complejas.

Forjado. Si bien, el forjado puede realizarse ya sea con el metal caliente o frío, el elevado gasto de potencia y desgaste en los dados, así como la relativamente pequeña amplitud de deformación posible, limita las aplicaciones del forjado en frío. Un ejemplo es el acuñado, donde los metales superficiales son impartidos a una pieza de metal por forjado en frío. El forjado en caliente se está utilizando cada vez más como un medio para eliminar uniones y por las estructuras particularmente apropiadas u propiedades que puede ser conferidas al producto final. Es el método de formado de metal más antiguo y hay muchos ejemplos que se remontan hasta 1000 años A. C. 4 Estirado Este es esencialmente un proceso para la producción de formas en hojas de metal. Las hojas se estiran sobre hormas conformadas en donde se deforman plásticamente hasta asumir los perfiles requeridos. Es un proceso de trabajo en frío y es generalmente el menos usado de todos los procesos de trabajo.

Estirado. 5 Extrusión

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En este proceso un cilindro o trozo de metal es forzado a través de un orificio por medio de un émbolo, por tal efecto, el metal estirado y extruido tiene una sección transversal, igual a la del orificio del dado. Hay dos tipos de extrusión, extrusión directa y extrusión indirecta o invertida. En el primer caso, el émbolo y el dado están en los extremos opuestos del cilindro y el material es empujado contra y a través del dado. En la extrusión indirecta el dado es sujetado en el extremo de un émbolo hueco y es forzado contra el cilindro, de manera que el metal es extruido hacia atrás, a través del dado.

Extrusión La extrusión puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en frío, pero es predominantemente un proceso de trabajo en caliente. La única excepción a esto es la extrusión por impacto, en la cual el aluminio o trozos de plomo son extruidos por un rápido golpe para obtener productos como los tubos de pasta de dientes. En todos los procesos de extrusión hay una relación crítica entre las dimensiones del cilindro y las de la cavidad del contenedor, especialmente en la sección transversal. El proceso se efectúa a una temperatura de 450 a 500 ºC con el fin de garantizar la extrusión. El diseño de la matriz se hace de acuerdo con las necesidades del mercado o del cliente particular. La extrusión nos permite obtener secciones transversales sólidas o tubulares que en otros metales sería imposible obtener sin recurrir al ensamble de varias piezas.

6 Estirado de alambre Una varilla de metal se aguza en uno de sus extremos y luego es estirada a través del orificio cónico de un dado. La varilla que entra al dado tiene un diámetro mayor y sale con un diámetro menor. En los primeros ejemplos de este proceso, fueron estiradas longitudes cortas manualmente a través de una serie de agujeros de tamaño decreciente en una “placa de estirado” de hierro colado o de acero forjado. En las instalaciones modernas, grandes longitudes son estiradas continuamente a través de una serie de dados usando un número de poleas mecánicamente guiadas, que pueden producir muy grandes cantidades de alambre, de grandes longitudes a alta velocidad, usando muy poca fuerza humana. Usando la forma de orificio apropiada, es posible estirar una variedad de formas tales como óvalos, cuadrados, hexágonos, etc., mediante este proceso.

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7 Cizallado El corte del metal implica su sostenimiento a un esfuerzo de corte, superior a su resistencia límite, entre filos cortantes adyacentes como se muestra en la figura 22. Conforme el punzón desciende sobre el metal, la presión produce una deformación plástica que tiene lugar como en B en la figura. El metal se somete a un esfuerzo muy alto entre los filos de la matriz y el punzón, y las fracturas se inician en ambos lados de la lámina a medida que continúa la deformación. Cuando se alcanza el límite de resistencia del material la fractura progresa; si el juego es correcto, y ambos filos tienen el mismo aguzado, las fracturas se encuentran en el centro de la lámina como se muestra en C. el valor del juego, que desempeña un papel importante en el diseño de matrices depende de la dureza del material. Para el acero deberá ser del 5 al 8 % del espesor del material por lado. Si se usa un juego inadecuado, las fracturas no coinciden, y en cambio, deben atravesar todo el espesor de la lámina, consumiendo más potencia. a) Punzón en contacto con la lámina. b) Deformación plástica. c) Fractura completa.

Proceso de cizallado de metal con punzón y matriz. Cizallas de escuadrar Esta máquina se usa exclusivamente para cizallar láminas de acero y se fabrica tanto `para operación manual como la operada con motor. Se puede colocar lámina con un ancho mayor de 3m. Están provistas de pisadores hidráulicos cada 300mm para prevenir cualquier movimiento de la lámina durante el corte. En la operación, la lámina avanza sobre la bancada de manera que la línea de corte se encuentre bajo la cuchilla. Cuando se acciona el pedal, los pisadores descienden y las cuchillas cortan progresivamente a lo largo de la lámina.

8 Doblado y formado Se puede efectuar con el mismo equipo que se usa para corte, esto es, prensas operadas con manivela, excéntrico y leva. En donde esté considerado el doblado, el metal se somete a esfuerzos tanto en tensión como de compresión con valores inferiores a la resistencia límite del material, sin un cambio apreciable del espesor. Tal como en una prensa dobladora, el doblado simple implica un doblez recto a lo largo de la lámina de metal. Para diseñar una sección rectangular a doblar, uno debe determinar cuánto metal se debe dejar para el doblez, pues las fibras exteriores se alargan y las interiores se cortan. Durante la operación, el eje neutro de la sección se mueve hacia el lado de la compresión, lo cual arroja más fibras en tensión. Todo el espesor disminuye ligeramente, el ancho aumenta en el lado de la compresión y se acorta en el otro. Aunque las longitudes correctas para los dobleces se pueden determinar por fórmulas empíricas, están

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considerablemente influidas por las propiedades físicas del metal. El metal que se ha doblado, retiene algo de su elasticidad original y hay alguna recuperación de elasticidad después de retirar el punzón, a esto se le llama recuperación elástica.

Recuperación elástica en operaciones de doblado.

Prensa dobladora Se usan para doblar, formar, rebordear, repujar, desbarbar y punzonar lámina metálica de bajo calibre. Tales prensas pueden tener espacio para lámina de 6 m de ancho y 16 mm de espesor. La capacidad de presión requerida de una prensa dobladora para un material dado, se determina por la longitud de la pieza, el espesor del metal y el radio del doblez. El radio mínimo interior de doblez se limita usualmente a un valor igual al espesor del material. Para las operaciones de doblado, la presión requerida varía en proporción a la resistencia a la tensión del material. Las prensas dobladoras tienen carreras cortas, y están equipadas generalmente con un mecanismo impulsor excéntrico.

Dobladora.

3.3.- DESPRENDIMIENTO DE VIRUTA POR MAQUINADO, CONVENCIONAL Y CNC. DESPRENDIMIENTO DE CONVENCIONAL Y CNC.

VIRUTA

POR

MAQUINADO,

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1 Maquinado tradicional

Proceso mediante el cual se remueve metal para dar forma o acabado a una pieza. Se utilizan métodos tradicionales como el torneado, el taladrado, el corte, y el amolado, o métodos menos tradicionales que usan como agentes la electricidad o el ultrasonido.

1.2 Taladro

La máquina perforadora o taladros de prensa son esenciales en cualquier taller metal-mecánico. Un taladro consta de un eje (que hace girar la broca y puede avanzar hacia la pieza de trabajo, ya sea automática o manualmente) y una mesa de trabajo (que sostiene rígidamente la pieza de trabajo en posición cuando se hace la perforación). Un taladro se utiliza principalmente para hace perforaciones en metales; sin embargo, también pueden llevarse a cabo operaciones como roscado, rimado, contrataladro, abocardado, mandrinado y refrentado.

Taladro de banco.

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1.2.1 Operaciones estándar

Taladrado.

Puede definirse como la operación de producir una perforación cuando se elimina metal de una masa sólida utilizando una herramienta de corte llamada broca espiral o helicoidal.

Taladrado.

Avellanado

Es la operación de producir un ensanchamiento en forma de uso o cono en el extremo de una operación.

Avellanado.

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Rimado

Es la operación de dimensionar y producir una perforación redonda y lisa a partir de una perforación taladrada o mandrinada previamente, utilizando una herramienta de corte con varios bordes de corte.

Rimado.

Mandrinado o torneado interior

Es la operación de emparejar y ensanchar una perforación por medio de una herramienta de corte de un solo filo, generalmente sostenida por una barra de mandrinado.

Mandrinado.

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El careado para tuercas o refrentado.

Es la operación de alisar y escuadrar la superficie alrededor de una peroración para proporcionar asentamiento para un tornillo de cabeza o una tuerca.

Refrentado.

Roscado

Es la operación de cortar roscas internas en una perforación, con una herramienta de corte llamada machuelo. Se utilizan machuelos especiales de maquina o pistola, junto con aditamentos de roscado, cuando esta operación se realiza mecánicamente con una máquina.

Roscado.

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2 Torneado.

Proceso de maquinado que se utiliza para crear piezas cilíndricas. El torneado se suele realizar en un torno.

Torno

Es la máquina herramienta más antigua y por lo tanto la más importante, sin el torno no habría sido posible el gran avance industrial.

En las máquinas de tornear, se forman o trabajan piezas, mediante arranque de viruta. El modo de trabajar en cada paso de torneado, se rige por la forma, tamaño y número de piezas que han de elaborarse, así como por la calidad superficial exigida en las mismas.

2.1 Clasificación de los tornos.

a) Torno paralelo.

b) Torno vertical 26

c) Torno al aire

d) Torno semiautomático

e) Torno automático

f) Torno copiador

Torno convencional.

2.2 Nomenclatura de las partes de un torno.

Partes del Torno paralelo o de piso.

Principales componentes de un torno paralelo o de piso:

1. Botones de mando

2. Selector de avance

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3. Cabezal

4. Engrane

5. Husillo del cabezal

6. Engranes reductores

7. Visor del lubricante

8. Cojinete del husillo

9. Chuck universal

10. Volante de carro transversal

11. Carro transversal

12. Luneta móvil (viajera).

13. Porta-herramientas simple 28

14. Base graduada

15. Carro longitudinal

16. Carro auxiliar

17. Indicador de carátula para roscado

18. Guía pusmática y bancada del carro principal

19. Luneta Fay

20. Cubierta exterior

21. Contar punto

22. Volante del contrapunto

23. Nivel de aceite

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24. Tablero selector de avances y roscados

25. Motor

26. Palancas de embrague

27. Palanca

28. Volante del carro longitudinal

29. Palanca de avance automático transversal

30. Palanca de la tuerca dividida

31. Tablero

32. Barra para cilindrado

33. Tornillo principal

34. Colector de rebaba y aceite 30

35. Bomba de lubricación

36. Soporte de las barras

Torno paralelo

Es el más utilizado debido principalmente a las diversas operaciones que pueden ejecutarse en él mismo, tales como:

1. Cilindrado o desbastado

2. Refrentado o careado

3. Cilindro cónico

4. Roscado

5. Taladrado. 31

Dentro de los tornos paralelos, se encuentran los tornos de banco (están montados sobre un banco) y los tornos de piso.

Capacidad del torno

Queda determinada por el volteo y distancia entre puntos.

1. Volteo.- es el diámetro máximo que puede tornearse.

2. La distancia entre puntos.- es la distancia entre el punto colocado en el orificio del cabezal fijo y punto colocado en el orificio del cabezal móvil.

3 Fresado.

El fresado consiste en maquinar circularmente todas las superficies de formas variadas; planas, convexas, cóncavas, 32

etc. Este trabajo se efectúa con la ayuda de herramientas especiales llamadas fresas.

Las fresas pueden considerarse como herramientas de cortes múltiples que tienen sus ángulos particulares.

La combinación de dos movimientos: giro de la fresa y avance de la mesa de la velocidad de corte.

Las máquinas para fresar reciben el nombre de fresadoras, en las cuales también pueden efectuarse trabajos de división, tallado de engranes, cuñeros y en general todo tipo de fresado.

3.1 Clasificación de las fresadoras:

La orientación del árbol principal, respecto a la superficie de la mesa, determinan el tipo de fresadora. Las principales fresadoras son:

Fresadora horizontal.- recibe este nombre debido a que el eje del árbol principal es paralelo a la superficie de la mesa.

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Fresadora horizontal.

Fresadora vertical.- en la cual el eje del árbol principal está en posición perpendicular a la superficie de la mesa.

Fresadora vertical.

Fresadoras universales.- reciben dicho nombre debido a que el árbol portafresa, pueden inclinarse a cualquier ángulo con respecto a la superficie de la mesa, además puede adaptarse de horizontal a vertical y viceversa, por otra parte el carro transversal, está montado sobre una base graduada en grados geométricos, lo que permite orientar y fijar al ángulo requerido.

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Fresadora universal.

1. Base

2. Ménsula

3. Manivela sensitiva

4. Manguera para refrigeración

5. Carro transversal

6. Carro longitudinal

7. Contra punto

8. Gato soporte

9. Cabezal divisor

10. Columna 35

11. Engranes de recambio

12. Árbol portafresa

4 Maquinado automatizado

Conjunto de procesos químicos, térmicos y eléctricos para el maquinado de piezas de metal.

El término automatización también se ha utilizado para describir sistemas no destinados a la fabricación en los que dispositivos programados o automáticos pueden funcionar de forma independiente o semindependiente del control humano.

4.1 Centro de torneado CNC

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A mediados de los años 60 se hicieron amplios estudios que demostraron que aproximadamente el 40 % de todas las operaciones de corte de metales se llevan a cabo en tornos. Hasta entonces, la mayor parte del trabajo se llevaba a cabo en tornos convencionales o revólver, mismos que no eran muy eficientes de acuerdo a los estándares actuales. Una intensa investigación llevó al desarrollo de centros de torneado controlados numéricamente. En años recientes, éstos han sido actualizados a unidades más poderosas controladas por computadora capaces de mayor precisión y de ritmos más elevados de producción.

Procesos de cambio de forma. Proceso de cambio de forma.

Fundición y colado (Al alto vacío, Centrífuga, Precisión)

Hierro colado o fundición.

La principal diferencia entre acero y hierro colado, es que el primero es plástico y forjable, mientras que el segundo no es lo suficientemente plástico para forjarlo a cualquier temperatura.

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El hierro colado o fundición, fundamentalmente es una aleación a base de: hierro, silicio y carbono. E l contenido de carbono es más el evado que en los aceros que varían desde 2.5 a 4.0%.

Existen dos tipos de hierro colado o fundición: la fundición gris y la fundición blanca, cuyo nombre lo recibe por el color característico en la fractura de una pieza colada.

Fundición gris.

Es excelente para obtener piezas complicadas de maquinaria, pues es muy fluido cuando s e halla fundido y l lega con bastante facilidad a todas las partes de un molde, además de ser maquinable es duro y frágil.

Fundición blanca.

Es más frágil que la fundición gris se emplea principalmente para obtener el hierro maleable, el cual se obtiene recociendo la fundición blanca y convertirla en un hierro más dúctil y tenaz.

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El hierro maleable, se emplea principalmente en piezas automotrices, arados, tractores, debido a su tenacidad y resistencia al choque.

El acero y la fundición gris, son los dos materiales a los que s e l es exige el mayor número de propiedades.

El herrero exige propiedades excelentes de forja y soldadura, el mecánico necesita un acero fácil de trabajar, el ajustador de herramientas exige un acero que temple bien y que tenga una gran resistencia de corte, por último el fundidor exige una fundición gris que pueda moldear con facilidad.

Fundición centrífuga.

La fundición centrífuga es un método en el que aprovecha la fuerza centrífuga que se puede general al hacer girar el metal en tordo de un eje. Existen tres tipos de fundición centrífuga:

• Fundición centrífuga real • Fundición semicentrífuga • Centrifugado Fundición centrífuga real.

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Es el procedimiento utilizado para la fabricación de tubos sin costura, camisas y objetos simétricos, los moldes se llenan del material fundido de manera uniforme y se hace girar al molde sobre su eje de rotación.

Fundición semicentrífuga.

Es un método en el que el material fundido se hace llegar a los extremos de los moldes por la fuerza centrífuga que genera hacer girar a los moldes, los extremos se llenan del material fundido, con buena densidad y uniformidad. El centro tiene poco material o de poca densidad. Por lo regular el centro en este tipo de sistemas de fundición es maquinado posteriormente.

Centrifugado.

Es un sistema donde por medio de un tallo se hace llegar metal fundido a racimos de piezas colocadas simétricamente en la periferia. Al poner a girar el sistema se genera fuerza centrífuga la que es utilizada para aumentar la uniformidad del metal que llena las cavidades de los moldes.

Formado Mecánico (Prensado, Estirado, Cizallado, Doblado).

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La deformación es únicamente uno de los diversos procesos que pueden usarse para obtener formas intermedias o finales en el metal.

El estudio de la plasticidad está comprometido con la relación entre el flujo del metal y el esfuerzo aplicado. S i ésta puede determinarse, entonces las formas más requeridas pueden realizarse por la aplicación de fuerzas calculadas en direcciones específicas y a velocidades controladas.

Las maquinas, aparatos, herramientas y diversos artículos mecánicos están formados por muchas piezas unidas, tales como: pernos, armazones, ruedas, engranajes, tornillos, et c. T odas es tas piezas obtienen su forma mediante diferentes procesos mecánicos (Procesos de conformado), fundición, forja, estirado, laminado, corte de b arras y planchas, y por sobre todo mediante arranque de virutas.

Embutido profundo y prensado.

El embutido profundo es una extensión del prensado en la que a un tejo de metal, se l e da una tercera dimensión considerable después de fluir a través de un da do. E l prensado s imple s e lleva a cabo presionando u n trozo de metal entre un punzón y una matriz, así como al indentar un blanco y dar al producto una medida rígida. Latas para 41

alimentos y botes para bebidas, son los ejemplos más comunes.

Estirado. Este es esencialmente un proceso para la producción de formas en hojas de metal. Las hojas s e estiran sobre hormas conformadas en donde se deforman plásticamente hasta asumir los perfiles requeridos. Es un proceso de trabajo en frío y es generalmente el menos usado de todos los procesos de trabajo.

Cizallado.

Es un proceso de conformado mecánico por corte, el cual implica al metal a someterlo a tensiones cortantes arriba de su resistencia, hasta obtener la superficie del metal. Esto se lo realiza por medio de guillotinas.

Doblado.

Es un conformado mecánico por flexión en el que el metal es obligado a tomar nuevas formas por movimiento o flujo de plástico. Sin alterar su espesor de forma que todas las secciones permanezcan constantes.

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Maquinado (Tradicionales y Automatizados)

Maquinado tradicional.

Proceso mediante el cual se remueve metal para dar forma o acabado a una pieza. Se utilizan métodos tradicionales como el torneado, el taladrado, el corte, y el amolado, o métodos menos tradicionales que usan como agentes la electricidad o el ultrasonido.

Taladro.

La máquina perforadora o taladros de prensa son esenciales en cualquier taller metal-mecánico. Un taladro consta de un eje (que hace girar la broca y puede avanzar hacia la pieza de trabajo, ya sea automática o manualmente) y una mesa de trabajo (que sostiene rígidamente la pieza de trabajo en posición cuando s e hace la perforación). Un taladro se utiliza principalmente para hacer perforaciones en metales; sin embargo, también pueden llevarse a cabo operaciones como roscado, rimado, contrataladro, abocardado, mandrinado y refrentado.

Torneado. 43

Proceso de maquinado que se utiliza par a crear piezas cilíndricas. El torneado se suele realizar en un torno.

Torno.

Es la máquina herramienta más antigua y por lo tanto la más importante, sin el torno no habría sido posible el gran avance industrial.

En las máquinas de tornear, se forman o trabajan piezas, mediante arranque de viruta. E l modo de trabajar en cada paso de torneado, se rige por la forma, tamaño y número de piezas que han de elaborarse, así como por la calidad superficial exigida en las mismas.

Fresado.

El fresado consiste en maquinar circularmente todas las superficies de formas variadas; planas, convexas, cóncavas, etc. Este trabajo se efectúa con la ayuda de herramientas especiales llamadas fresas.

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Las fresas pueden considerarse como herramientas de cortes múltiples que tienen sus ángulos particulares.

La combinación de dos movimientos: giro de la fresa y avance de la mesa de la velocidad de corte.

Las máquinas para fresar reciben el nombre de fresadoras, en las cuales también pueden efectuarse trabajos de di visión, tallado de engranes, c uñeros y en general todo tipo de fresado.

Clasificación de las fresadoras:

La orientación del árbol principal, respecto a la superficie de la mesa, determinan el tipo de fresadora. Las principales fresadoras son:

Fresadora horizontal.- recibe es te nombre debido a que el e je del árbol principal es paralelo a la superficie de la mesa.

Fresadora vertical.- en la cual el eje del árbol principal está en posición perpendicular a la superficie de la mesa.

Fresadoras universales.- reciben dicho nombre debido a que el árbol 45

portafresa, pueden inclinarse a cualquier ángulo con respecto a la superficie de la m esa, a demás puede adaptarse de horizontal a vertical y viceversa, por otra p arte el carro transversal, está montado s obre una base graduada en grados geométricos, lo que permite orientar y fijar al ángulo requerido.

Maquinado Automatizado. El maquinado automatizado es un conjunto de procesos químicos, térmicos y eléctricos para el maquinado de piezas de metal. A menudo se les llama colectivamente procesos no convencionales o no tradicionales. El término automatización también se ha utilizado para describir sistemas no destinados a la fabricación en los que dispositivos programados o automáticos pueden funcionar de forma independiente o semiindependiente del control humano. En comunicaciones, aviación y astronáutica, dispositivos como los equipos automáticos de conmutación telefónica, los pilotos automáticos y los sistemas automatizados de guía y control se utilizan para efectuar diversas tareas con más rapidez o mejor de lo que podría hacerlo un ser humano. Se caracterizan por la insensibilidad a la dureza del material de la pieza de trabajo, de ahí que sean adecuados para formar piezas con la base en materiales completamente tratados térmicamente, evitando así los problemas de distorsión y de cambio dimensional que con frecuencia acompañan al tratamiento térmico.

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Algunos procesos son exclusivamente para la eliminación del material, pero los de haces de alta energía también se pueden usar para unir. Maquinado químico.

Este método se basa en que algunas sustancias como soluciones ácidas (para aceros) o alcalinas (para el aluminio) corroen al metal por disolución química y le quita pequeñas cantidades de material de su superficie. En la figura 1 se puede observar el esquema del proceso. Es importante notar que no intervienen fuerzas ni herramientas como si ocurre en las técnicas convencionales.

El maquinado químico se aplica en la industria aeroespacial para eliminar capas superficiales de material en partes grandes de aviones o cubiertas de misiles. También se utiliza para fabricar dispositivos microelectrónicos como tarjetas de circuito impreso o chips de microprocesadores. Este proceso tiene la característica de que los costos de herramientas y equipos son bajos y es adecuado para corridas cortas de producción.

Maquinado electroquímico.

El principio de funcionamiento de esta técnica es el de electrodeposición invertida. Un electrolito (sal inorgánica muy conductora) funciona como portador de corriente y la gran 47

rapidez de movimiento del electrolito en el espacio entre la herramienta y la pieza, arrastra y retira los iones metálicos de la pieza (ánodo) antes de que tengan oportunidad de depositarse sobre la herramienta (cátodo). La velocidad de penetración de la misma es proporcional a la densidad de corriente y no se afecta por la resistencia, dureza, o la tenacidad de la pieza.

El maquinado electroquímico se utiliza en la industria aeroespacial, para la producción en masa de álabes de turbinas y partes de motor de reacción y toberas. Tiene las ventajas de no causar daños térmicos en la pieza, no produce desgaste de herramienta, y puede producir formas complicadas con cavidades profundas en materiales duros. En la actualidad existen centros de maquinados controlados numéricamente que logran la mayor rapidez de remoción de material entre todos los procesos no tradicionales de maquinado.

Como desventaja, este método posee herramientas y equipos costosos y consume mucha energía. Asimismo, éste no es conveniente para producir esquinas agudas ni fondos planos ya que el electrolito tiende a erosionar y quitar perfiles agudos.

Rectificado electroquímico.

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Esta técnica combina el maquinado electroquímico con el rectificado normal. La piedra rectificadora es un cátodo giratorio embebido en partículas abrasivas. Los abrasivos tienen las funciones de servir como aislantes entre la piedra y la pieza y de quitar mecánicamente los productos de la electrólisis del área de trabajo. Ya que sólo alrededor del 5% de la remoción es por acción del abrasivo (el resto es por el electrolito), el desgaste de la piedra es muy bajo.

Como ventaja principal, el proceso presenta mayor rapidez de remoción que en el rectificado convencional con una duración de herramienta mucho más grande inclusive para materiales con elevada dureza.

Electroerosión.

El proceso de electroerosión es uno de los procesos avanzados de maquinado que más se usan en la actualidad. Su principio de funcionamiento se basa en la erosión de los metales mediante chispas de descarga eléctrica. En la figura 4 se muestra el esquema de operación en el cual la herramienta de formado y la pieza están conectadas a una fuente de corriente continua, ambas inmersas en un fluido dieléctrico (aceite mineral). Las funciones del mismo son actuar como aislante hasta cierta diferencia de potencial, limpiar y retirar desechos, y servir de refrigerante. Cuando la diferencia de potencial entre la herramienta y la pieza llega a un valor crítico, 49

se descarga una chispa que atraviesa el fluido y quita una cantidad pequeña de metal de la superficie de la pieza.

La electroerosión se puede utilizar en cualquier material que sea conductor eléctrico y la dureza, tenacidad y resistencia del material no influyen sobre la velocidad de remoción. Para controlarla, se puede variar la frecuencia de descarga o la energía por descarga así como el voltaje y la corriente.

Electroerosión con alambre.

Es una variación del proceso de electroerosión y también se lo conoce como electroerosión de hilo. Se puede ver como un alambre (que se mueve lentamente) describe una trayectoria predeterminada y corta la pieza. Las chispas de descarga funcionan como dientes de corte. El alambre suele ser de cobre o tungsteno y debe tener la resistencia tensil y tenacidad suficiente, así como gran conductividad eléctrica y capacidad de arrastrar los desechos producidos durante el corte.

Las máquinas de electroerosión con alambre de última generación poseen controles computarizados para regular la trayectoria de corte del alambre, tienen varios cabezales para cortar varias piezas simultáneamente e incluyen funciones de control para evitar la ruptura del alambre. Estas máquinas son

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extremadamente caras pero poseen la capacidad de cortar placas de hasta 30 cm de espesor.

Maquinado con rayo láser.

En este caso, la energía luminosa proveniente de una fuente láser se concentra sobre la superficie fundiendo y evaporando de forma controlada la pieza. Los parámetros relevantes son la reflectividad y la conductividad térmica de la pieza, así como sus calores específicos y latentes de fusión y evaporación.

El maquinado con rayo láser se usa para taladrar y cortar metales, materiales no metálicos, cerámica y materiales compuestos y pueden cortar placas hasta de 32 mm. También se usan para soldar, para hacer tratamientos térmicos localizados y para marcar partes. Esta técnica se usa cada vez más en las industrias automotriz y electrónica compitiendo con el maquinado por electroerosión.

Como desventaja, se ve que la superficie obtenida por este método es áspera y tiene una zona afectada por el calor, que luego habrá que remover o tratar térmicamente. Además, los equipos involucrados son muy costosos y consumen mucha energía.

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Maquinado con haz de electrones y corte con arco de plasma.

La fuente de energía está formada por electrones de alta energía que chocan con la superficie de la pieza y generan calor. Se usan voltajes del orden de los 100kV para llevar a los electrones a velocidades de casi el 80% de la velocidad de la luz. En términos de aplicaciones es muy parecido al maquinado por rayo láser con la diferencia que necesita de un vacío.

Este proceso realiza cortes muy exactos para una amplia gama de metales. Como se mencionó antes, tiene la gran desventaja de necesitar de un vacío para trabajar. También es importante resaltar que la interacción del haz de electrones con la superficie produce rayos X los cuales son perjudiciales. Por tanto, estas máquinas deben ser manipuladas por personal altamente capacitado.

Maquinado con chorro de agua.

En este método se utiliza la fuerza debida al cambio de la cantidad de movimiento del chorro en operaciones de corte y desbarbado. El chorro funciona como una sierra y corta una ranura angosta en la pieza.

Se pueden cortar materiales como madera, telas, ladrillos, cuero y papel de hasta 25mm de espesor. Se usa para cortar 52

tableros de instrumentación en automóviles, y algunas láminas de carrocería. Es una operación eficiente y limpia, y por eso se utiliza en la industria de alimentos para cortar productos alimenticios.

Maquinado con chorro abrasivo.

Se apunta un chorro de alta velocidad de aire seco (o nitrógeno) con partículas abrasivas a la superficie de la pieza. El choque genera una fuerza concentrada apta para cortar materiales metálicos y no metálicos, para desbarbar o eliminar esquirlas, o para limpiar una pieza con superficie irregular.

El método de maquinado con chorro abrasivo tiende a redondear las aristas agudas en esquinas. Otra desventaja que presenta es el riesgo causado por las partículas abrasivas suspendidas en el aire.

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