Procesos de Manufactura

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CURSO:

CURSO: PROCESOS PROCESOS DEDE MANUFACTURA MANUFACTURA 2014-1 2014-1 Docente Docente

:: Ing. Jaime Salazar MontenegroIng. Jaime Salazar Montenegro Nota:Nota: Ciclo: VII

Ciclo: VII Módulo IIMódulo II Datos del alumno:

Datos del alumno: FORMA DE PUBLICACIÓN:FORMA DE PUBLICACIÓN: Apellidos y nombres:

Apellidos y nombres: Publicar su Publicar su archivo(s) archivo(s) en en la la opción opción TRABAJOTRABAJO ACADÉMICO

ACADÉMICO que que figura figura en en el el menú menú contextual contextual de de susu curso curso Código de matricula: Código de matricula: Uded de matricula: Uded de matricula: Fecha de publicación en Fecha de publicación en campus virtual DUED campus virtual DUED LEARN: LEARN: HASTA EL DOM. 10 HASTA EL DOM. 10 AGOSTO 2014 AGOSTO 2014 A las 23.59 PM A las 23.59 PM Recomendaciones: Recomendaciones: 1

1 .. Recuerde verificar laRecuerde verificar la

correcta publicación de correcta publicación de su Trabajo Académico su Trabajo Académico en el Campus Virtual en el Campus Virtual antes de confirmar al antes de confirmar al sistema el envío sistema el envío definitivo al Docente. definitivo al Docente. Revisar la Revisar la previsualización previsualización de de susu trabajo para asegurar trabajo para asegurar archivo correcto.

archivo correcto.

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2 .. Las fechas de recepción de trabajos académicos a través del campus virtual estánLas fechas de recepción de trabajos académicos a través del campus virtual están

definidas en el sistema de acuerdo al cronograma académicos 2014-1 por lo que definidas en el sistema de acuerdo al cronograma académicos 2014-1 por lo que no se aceptarán trabajos extemporáneos.

no se aceptarán trabajos extemporáneos.

Dirección Universitaria de Educación a Dirección Universitaria de Educación a Distancia

Distancia

EAP INGENIERIA INDUSTRIAL EAP INGENIERIA INDUSTRIAL

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3

3 .. Las actividades que se encuentran en los textos que recibe al matricularse,Las actividades que se encuentran en los textos que recibe al matricularse,

servirán para su autoaprendizaje mas no para la calificación, por lo que no servirán para su autoaprendizaje mas no para la calificación, por lo que no deberán ser consideradas como trabajos académicos obligatorios.

deberán ser consideradas como trabajos académicos obligatorios. Guía del Trabajo Académico:

Guía del Trabajo Académico:

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4 .. Recuerde: NO DEBE COPIAR DEL INTERNET, el Internet es únicamente unaRecuerde: NO DEBE COPIAR DEL INTERNET, el Internet es únicamente una

fuente de consulta. Los trabajos copias de internet serán verificados con el fuente de consulta. Los trabajos copias de internet serán verificados con el

SISTEMA ANTIPLAGIO UAP y serán calificados con “00” (cero). SISTEMA ANTIPLAGIO UAP y serán calificados con “00” (cero). 5

5 .. Estimado alumno:Estimado alumno:

El presente trabajo académico tiene por finalidad medir los logros alcanzados en El presente trabajo académico tiene por finalidad medir los logros alcanzados en el desarrollo del curso.

el desarrollo del curso.

Para el examen parcial Ud. debe haber logrado desarrollar hasta la pregunta3 y Para el examen parcial Ud. debe haber logrado desarrollar hasta la pregunta3 y para el examen final debe haber desarrollado el trabajo completo.

para el examen final debe haber desarrollado el trabajo completo. Criterios de evaluación del trabajo académico:

Criterios de evaluación del trabajo académico:

Este trabajo académico será calificado considerando criterios de evaluación según Este trabajo académico será calificado considerando criterios de evaluación según naturaleza del curso:

naturaleza del curso:

11 Presentación adecuadaPresentación adecuada_{del trabajo}_{del trabajo} Considera la evaluación de la redacción, ortografía, yConsidera la evaluación de la redacción, ortografía, y_{presentación del trabajo en este formato.}_{presentación del trabajo en este formato.} 22 InvestigaciónInvestigación_{bibliográfica:}_{bibliográfica:} Considera la consulta de libros virtuales, a través de laConsidera la consulta de libros virtuales, a través de la_{Biblioteca virtual DUED UAP, entre otras fuentes.}_{Biblioteca virtual DUED UAP, entre otras fuentes.} 33 Situación problemática oSituación problemática o_{caso práctico:}_{caso práctico:} Considera el análisis de casos o la solución deConsidera el análisis de casos o la solución de_{situaciones problematizadoras por parte del alumno.}_{situaciones problematizadoras por parte del alumno.}

44 Otros contenidos Otros contenidos considerando aplicación considerando aplicación práctica, emisión de práctica, emisión de juicios

juicios valorativos,valorativos, análisis, contenido análisis, contenido actitudinal y ético. actitudinal y ético. TRABAJO ACADÉMICO TRABAJO ACADÉMICO Estimado(a) alumno(a): Estimado(a) alumno(a): Reciba

Reciba usted, usted, la la más más sincera sincera y y cordial cordial bienvenida bienvenida a a la la Escuela Escuela de de IngenieríaIngeniería Industrial de Nuestra Universidad Alas Peruanas y del docente

Industrial de Nuestra Universidad Alas Peruanas y del docente – – tutor a cargo del tutor a cargo del

curso. curso. En el t

En el trabajo académico rabajo académico deberá desarrollar las deberá desarrollar las preguntas propuestas por el preguntas propuestas por el tutor, atutor, a fin de lograr un aprendizaje significativo.

fin de lograr un aprendizaje significativo.

Se pide respetar las indicaciones señaladas por el tutor en cada una de las Se pide respetar las indicaciones señaladas por el tutor en cada una de las preguntas, a fin de lograr los objetivos propuestos en la asignatura.

preguntas, a fin de lograr los objetivos propuestos en la asignatura.

DEBE CONSIDERAR LOS SIGUIENTES PASOS AL CARGAR EL TRABAJO DEBE CONSIDERAR LOS SIGUIENTES PASOS AL CARGAR EL TRABAJO ACADÉMICO EN EL CAM

ACADÉMICO EN EL CAMPUS VIRTUAL DUED LEARN:PUS VIRTUAL DUED LEARN: 1.

1. INGRESAR A LA INGRESAR A LA PLATAFORMA ACADÉMIPLATAFORMA ACADÉMICA EN LA OPCICA EN LA OPCIÒN CURSOSÒN CURSOS 2.

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3.

3. INGRESAR INGRESAR A A LA LA OPCIÓN OPCIÓN TRABACADTRABACAD 4. ENVÍO DE ACTIVIDAD

4. ENVÍO DE ACTIVIDAD – – LUEGO “EXAMINAR” PARA CARGAR ELLUEGO “EXAMINAR” PARA CARGAR EL

TRABAJO Y QUEDE PUBLICADO EN LA PLATAFO

TRABAJO Y QUEDE PUBLICADO EN LA PLATAFORMARMA 5.

5. VERIFICAR QUE EVERIFICAR QUE EL NOMBRE DEL L NOMBRE DEL ARCHIVO A CARCHIVO A CARGAR SEA COARGAR SEA CORRECTORRECTO Y ENVIAR

Y ENVIAR

Esperamos que usted tenga los mejores éxitos académicos. Esperamos que usted tenga los mejores éxitos académicos. PREGUNTAS

PREGUNTAS

PROCESOS DE MANUFACTURA PROCESOS DE MANUFACTURA

CAPÍTULO 1: PROCESOS DE MANUFACTURA CAPÍTULO 1: PROCESOS DE MANUFACTURA

1.-1.- Definición Definición de de ProcesosProcesos

Se denomina proceso al conjunto de acciones o actividades Se denomina proceso al conjunto de acciones o actividades sistematizadas que se realizan o tienen lugar con un fin. Si bien es un sistematizadas que se realizan o tienen lugar con un fin. Si bien es un término que tiende a remitir a escenarios científicos, técnicos y/o término que tiende a remitir a escenarios científicos, técnicos y/o sociales planificados o que forman parte de un esquema determinado, sociales planificados o que forman parte de un esquema determinado, también puede tener relación con situaciones que tienen lugar de forma también puede tener relación con situaciones que tienen lugar de forma más o menos natural o espontánea.

más o menos natural o espontánea. 2.- Estructura de un proceso

2.- Estructura de un proceso

Los elementos fundamentales de un proceso son la materia, la Los elementos fundamentales de un proceso son la materia, la energía y la información.

energía y la información.

El elemento materia, que en ingeniería industrial es el material, o El elemento materia, que en ingeniería industrial es el material, o materia prima o insumo conforma el producto. Los productos se materia prima o insumo conforma el producto. Los productos se constituyen de materiales con dimensión, peso, geometría y acabado. constituyen de materiales con dimensión, peso, geometría y acabado. Cada material posee propiedades que ayudan a que sea transformado Cada material posee propiedades que ayudan a que sea transformado de

de acuerdo acuerdo con con los los requerimientos requerimientos y y especificaciones especificaciones del del cliente cliente yy por

por lo lo tanto tanto con con la la funcionalidad funcionalidad que que prestará prestará durante durante su su uso uso oo servicio.

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La energía, sea eléctrica, mecánica, hidráulica, química, térmica, entre La energía, sea eléctrica, mecánica, hidráulica, química, térmica, entre otras, considerada como el factor industrial utilizado en el otras, considerada como el factor industrial utilizado en el funcionamiento de herramientas, máquinas o equipos, ayuda a que el funcionamiento de herramientas, máquinas o equipos, ayuda a que el proceso

proceso se se ejecute, ejecute, a a través través de de su su generación, generación, transformación transformación yy movimiento

movimiento de de elementos. elementos. La La energía energía total total gastada gastada en en un un procesoproceso se distribuye entre la invertida en la modificación física del material y se distribuye entre la invertida en la modificación física del material y los gastos y pérdidas al interior

los gastos y pérdidas al interior de los equipos (eficiencia).de los equipos (eficiencia).

La información como último elemento fundamental, define los La información como último elemento fundamental, define los parámetros o rangos en que las variables de proceso se deben parámetros o rangos en que las variables de proceso se deben comportar; aparecen en los registros o formatos de su comportar; aparecen en los registros o formatos de su comportamiento; variables de proceso como presión, temperatura, comportamiento; variables de proceso como presión, temperatura, posiciones espaciales, niveles y velocidades y también las condiciones posiciones espaciales, niveles y velocidades y también las condiciones o atributos del producto terminado.

o atributos del producto terminado.

3.- Clasificación de los Procesos de manufactura 3.- Clasificación de los Procesos de manufactura

Procesos de fundición y colado Procesos de fundición y colado

La fundición y colado es un proceso sencillo y de bajo costo La fundición y colado es un proceso sencillo y de bajo costo comparado con otros procesos. Para moldear o colar el material en comparado con otros procesos. Para moldear o colar el material en forma líquida, se introduce en una cavidad preformada llamada forma líquida, se introduce en una cavidad preformada llamada molde. El molde esta hecho con una medidas exactas para obtener molde. El molde esta hecho con una medidas exactas para obtener lo q s quiere moldear y colar. Cuando el molde está lleno del lo q s quiere moldear y colar. Cuando el molde está lleno del material y se endurece o se fragua, adopta la forma del molde, la material y se endurece o se fragua, adopta la forma del molde, la cual es la forma esperada. Después se abre o se rompe el molde y cual es la forma esperada. Después se abre o se rompe el molde y se saca la parte. La colada o vaciado es el proceso que da forma a se saca la parte. La colada o vaciado es el proceso que da forma a un objeto al hacer entrar material líquido en un agujero o cavidad un objeto al hacer entrar material líquido en un agujero o cavidad formado que se llama molde y dejar que se solidifique el líquido. formado que se llama molde y dejar que se solidifique el líquido. Cuando el material se solidifica en la cavidad retiene la forma Cuando el material se solidifica en la cavidad retiene la forma deseada. Después, se retira el molde y queda el objeto sólido deseada. Después, se retira el molde y queda el objeto sólido conformado. Los procesos se clasifican, primero, por la forma en la conformado. Los procesos se clasifican, primero, por la forma en la cual se hacen entrar los materiales a la cavidad del molde. Los cual se hacen entrar los materiales a la cavidad del molde. Los sistemas básicos se realizan por gravedad y a presión. La segunda sistemas básicos se realizan por gravedad y a presión. La segunda clasificación de los procesos de colada es según el material del clasificación de los procesos de colada es según el material del molde. Este se puede hacer con arena y se destruye después de molde. Este se puede hacer con arena y se destruye después de sacar el objeto o moldes fijos (indestructibles).

sacar el objeto o moldes fijos (indestructibles).

El término “fundición” se usa siempre para los metales, pero no El término “fundición” se usa siempre para los metales, pero no

tiene mayor

tiene mayor diferencia en reldiferencia en relación con el ación con el moldeo (el termino de moldeo (el termino de usouso general para los plásticos).Por ejemplo, el moldeo por inyección es general para los plásticos).Por ejemplo, el moldeo por inyección es el termino para un preciso moldeo a presión de partes de partes de el termino para un preciso moldeo a presión de partes de partes de termoplásticos.

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Proceso de formado mecánico

Es el proceso de partes con la aplicación de fuerza mecánica, se denomina uno delos procesos de formación más utilizados he importantes, en términos del valor dela producción y el del método de producción. Este formado se puede llevar a cabo con el material frio (formado en frio) o con material caliente (formado en caliente).La fuerzas aplicadas para formar las partes pueden ser de tipo de flexión, compresión o cizallado y tensión. Los procesos de formado se pueden clasificar sobre la ba se de la de la forma en que se aplica la fuerza. El formado por doblado se efectúa al forzar al material a doblarse a lo largo de un eje. Entre los procesos de doblado se encuentran el dobles, pelado, corrugado y rechazado en alta velocidad. El formado por cizallado (Guillotinado) es en realidad un proceso de separación de material en el cual se hace pasar a presión una o dos cuchillas a través de una parte fija.

Procesos de remoción de material (maquinado)

Estos procesos se utilizan para conformar partes de materiales como metales, plásticas, cerámica y madera. El maquinado es un proceso que exige tiempo y desperdicio de material. Sin embargo, es muy preciso y puede producir una tersura de superficie difícil de lograr con otros procesos de formación. El maquinado no es solamente un proceso, sino una familia de procesos. La característica común es el uso de la herramienta de corte que forma una viruta, la cual se remueve de la parte del trabajo. Para realizar la operación, se requiere del movimiento relativo, que se logra en la mayoría de los casos por medio de un movimiento primario, llamado velocidad y un movimiento secundario, denominado el avance. En todos los procesos para remoción de material tradicionales, los tres elementos básicos son la pieza de trabajo, la herramienta de corte, y la máquina herramienta. Las funciones básicas de la máquina de herramienta son:

Proveer los movimientos relativos entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo en forma de velocidades y avances.

Mantener las pociones relativas de la herramienta de corte y de la pieza de trabajo, a fin de que la remoción de material resultante produzca la forma requerida.

CAPITULO 2: PROCESOS BASICOS DE MANUFACTURA

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Los ingenieros de diseño, al analizar los métodos alternos para fabricar una pieza o un producto se enfrentan a costos variables en relación con materiales, mano de obra directa e indirecta, herramientas especiales, herramientas y suministros de corta duración, servicios generales y capital invertido. La interrelación de estas variables puede ser considerable y, por tanto, hay que hacer una comparación detallada de las opciones para evaluar a fondo su efecto en los costos unitarios totales.

Materiales: El costo unitario de los materiales es un factor importante cuando los métodos que se comparan incluyen el empleo de diferentes cantidades o diferentes formas de diversos materiales. Por ejemplo, es probable que el costo de una pieza de aluminio fundida en molde de presión sea mayor que una de hierro fundida en molde de arena para la misma aplicación. En los procesos con polvo de metal se utiliza una cantidad más pequeña de materiales de alto costo, que en los procesos de colada o fundición y maquinado. Además, el rendimiento y las perdidas por desperdicio pueden tener fuerte influencia en el costo de los materiales.

Mano de obra directa:

Los costos de la mano de obra directa se determinan por tres factores: el proceso de manufactura en si, el diseño de la pieza o el producto y la productividad de los empleados que operan el proceso o ejecutan el trabajo. En general, cuanto más complejo sea el diseño, más estrictas las tolerancias dimensiónales, mayores los requisitos de acabado y cuanto menor sea el empleo de herramientas, mayor será el contenido de mano de obra directa. El número de operaciones de manufactura requeridas para terminar una pieza es, quizá, la determinante individual más grande en el costo de la mano de obra directa. Cada operación incluye "tomar y colocar" y "retirar y poner a un lado" un material o una pieza y, por lo general, se necesita inspección adicional por el operario. Asimismo, conforme aumenta el número de operaciones, crecen los costos indirectos. Hay más probabilidades de errores dimensiónales acumulativos debido a los cambios en los puntos y superficies de colocación. Se requiere más preparación de herramientas o aparatos, aumentan el desperdicio y el "retrabajado", se necesita tomar tiempos, conteos y papeleo y la programación del taller se vuelve más compleja. Entre los procesos con bajo contenido de mano de obra se cuentan el troquelado y estiramiento de metales, fundiciones en moldes de presión, moldeo por inyección, maquinado con máquinas automáticas de un solo husillo o de husillos múltiples, taladrado con control numérico y por computadora y maquillado especial, procesamiento y empaque, en los cuales el trabajo secundario puede estar limitado a una o dos operaciones. Las maquinas semiautomáticas y automáticas de estos tipos también dan la oportunidad de asignar un solo operario a varias máquinas, además de que puede efectuar operaciones secundarias durante el tiempo de funcionamiento de la máquina. Todo esto puede reducir en forma importante el costo unitario de la mano de obra directa Por el contrario los procesos como maquinados convencionales, colados en moldes de precisión y ensamblaje mecánico que incluyan ajuste y calibración, tienen mayor contenido de mano de obra directa.

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Mano de obra indirecta

Es la mano de obra para preparación, inspección, manejo de materiales, afilado y reparación de herramientas así como también el mantenimiento de máquinas y equipo suele ser importante al evaluar el costo de métodos y diseños alternos para producción. Las ventajas de la forja a alta presión se pueden contrarrestar en forma parcial con la mano de obra indirecta adicional requerida para el mantenimiento en buenas condiciones de los troqueles y prensas La preparación es un aspecto importante con bajos volúmenes de producción. Por ejemplo, puede ser más económico utilizar un método con menos tiempo de preparación aunque, aumente el costo de mano de obra directa por unidad. Considérese una pieza hecha con máquina para hacer tornillos con producción anual de 200 unidades. Con ese volumen, esa pieza se podría producir en forma más económica con un torno de torreta (torno revolver) que en una maquina automática para hacer tornillos. Lo que importa es el costo total de la unidad.

Herramientas especiales.

Las matrices, dispositivos, troqueles, moldes, modelos y calibradores especiales, así como el equipo para prueba, pueden ser factores de considerable costo cuando se empieza la manufactura de piezas o productos nuevos o se implantan cambios mayores en los existentes. Cuando hay un gran volumen, se puede justificar una fuerte inversión en herramientas con la reducción en los costos de mano de obra directa, porque el costo de las herramientas amortizadas en muchas unidades de producto arroja un bajo costo de herramientas por unidad. Para producción en bajo volumen, aunque las herramientas tengan un costo moderado, pueden ocasionar un elevado costo unitario total por unidad.

Servicios generales.

El costo de la energía eléctrica:

El gas, vapor, refrigeración, calefacción, aguay aire comprimido se deben calcular en forma específica al haber diferencias considerables en cuanto al costo de cada elemento. Por ejemplo, el consumo de energía eléctrica es un componente principal del costo de los hornos de arco eléctrico para producir piezas fundidas de acero, se debería ver la opción dela utilización tal vez de un horno a gas o con otro tipo de combustibles.

Capital invertido,

Cuando se está haciendo la selección de un proceso, se debe considerar también, el costo del capital invertido en la máquina que va a producir la pieza. En los cálculos de costo unitario se debe asignar a cada unidad de producto un porcentaje de la inversión de capital basado en la duración y producción, esperados con el equipo. Por ejemplo, una máquina para fundición en molde de presión con un costo de 100000 dólares, una duración útil calcinada en 10 años sobre la base de 3 turnos de 2000 h anuales y que puede trabajar razón de 100 descargas por hora, menos una tolerancia de 20% de tiempo muerto de máquina y para mantenimiento y preparación de los troqueles, tendría un costo de capital por pieza como sigue:

Costo de Capital= $100.000

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En este cálculo se supone que habrá utilización total de la máquina para el producto propuesto u otros. Este tipo de cálculo se aplica solo para constituir una base para elegir entre, procesos alternos y es más sencillo que el análisis requerido para justificar la inversión una vez seleccionado el proceso. Al final de todo este análisis para la selección de un proceso de manufactura, lo importante es reconocer todas las diferencias esenciales entre las opciones y tenerlas en cuenta en la comparación y elección del proceso que satisfaga las exigencias funcionales y abarate los costos de manufactura por pieza

2.- Ingeniería de producto

Es una disciplina de la ingeniería cuyo objeto es el diseño y desarrollo de productos desde la concepción inicial hasta su puesta en el mercado. Implica una continua toma de decisiones basadas en conocimiento positivo para ir modelando el producto que se desarrolla de acuerdo a factores tales como:

 necesidades y costumbres de los usuarios,  calidad,  funcionalidad,  novedad,  costes,  estrategia de marca,  precio de venta,  distribución y logística,  etc.

La ingeniería del producto implica en su conjunto tres grandes aspectos:

 el social,  el comercial

 y el científico-tecnológico 3.- Materiales en ingeniería

En ingeniería se necesita saber cómo responden los materiales sólidos a fuerzas externas como la tensión, la dureza, la compresión, la torsión, la flexión o la cizalladucha. Los materiales sólidos responden a dichas fuerzas con una fuerza contraria, cuando se vence esta fuerza excedimos su límite de dureza (en la que el material pierde se tamaño y forma originales cuando se elimina la fuerza externa).

Una deformación permanente, estará dada por un gran peso o carga, existen métodos de medir que tanta carga puede resistir un material y de este modo clasificar los materiales de acuerdo a su dureza, por ejemplo, la fuerza que actúa sobre una mesa que sostiene un peso. Bajo esta fuerza, un material suele deformarse. Sin recuperar su

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longitud original, y cuando la fuerza es aún mayor, se produce la ruptura del material.

Objetivos

Objetivo GENERAL

Determinar que tanta carga puede soportar una clase de material y que relación puede tener con la tracción de ese material, de este modo conseguir mejorar el concepto de dureza.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Definir el concepto de dureza

 Determinar todas las pruebas de evaluación de la dureza

 Diferenciar cada uno de los métodos usados para evaluar la dureza  Relacionar la dureza con la tracción

4.- Selección del proceso o maquina

5.- Procesos que cambian la forma del material

Fundición: verter el metal derretido en moldes los cuales se enfrían y endurecen de la forma adecuada.Forja: caliente o frio: caliente: labrar el metal con un martillero. Se hace a varios materiales hierro, cobre, laton, aluminio, magnesio, acero Frio: se hace fluir el metal solido a tremenda presión para q tome la forma deseada.Extrusión: eyección del material hecho a partir de polvo metálico o pellas de plastico que se fuerzan a traves de boquillas para producir formas largas. Laminado: los lingones de acero que no se refunden se pasan calientes a la laminadora de bandas de rodillo Formación de laminado: consiste en adelgazar y reducir tramos cortos de barra pasándolos por los rodillos. Estirado:cada matriz estira la la pieza para darle forma Flexion:las tiras de hoja o planchas se doblan en angulos ,canales o tubos.Troquelado se troquela con una matriz para darle forma determinada Corte: se hace con tigeras para vencer su ultima resistencia entre bordes afilados. Repujado: es labrar metal delgado en figuras sencillas o complejas. Corte con soplete: es el que se hace al acero pesado quemándolo con un soplete cortado. Formado explosivo: es un proceso de formado de alto índice de energía por la cuallas partes se forman bajo presiones extremadamente altas. Formado electrohidráulico: proceso por el que la energía eléctrica se convierte directamente en trabajo. Formado magnetico:la energía eléctrica se convierte en trabajo útil. Formeado eléctrico:un proceso

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especial para moldearlos metales produce piezas por disposición electrolítica. Formado de Pulvimetal: es el arte y ciencia de elabaorar productos comerciales con polvo metalicos tratado por precion. Moldeo plástico: es todo material que puede ser moldeado o modelado. PROCESOS DE REMOCION DE VIRUTAS TRADICIONALES Torneado: la pieza gira contra herramienta fija. Lijado: para dar superficie fija. Cepillado: el la remoción del metal en la que se mueve la pieza del trabajo en línea recta. Lijado: para darle una superficie lisa. Taladrado: es hacerle agujero a una pieza haciendo fuerza contra este. Aserrar: es una operación de movimiento de corte continuo con una hoja dentada Fresado: es en la que el metal se elimina colocando la pieza de trabajo contra una cortadora rotativa. Esmerildado: es la remoción del metal por una rueda

abrasiva giratoria

NO TRADICIONALES

Ultrasonico: maquinar materiales duros y quebradizos. Descarga eléctrica:su mayor utilidad se hace patente en moldes de matrices moldes y otras herramientas. Laser: se utiliza en proyectos científicos. Maquinado electroquímico:las piezas de trabajo son el anodo y la herramienta es el catodoes una operación de depleción o agotamiento. Fresado químico:es un grabado químico controlado en el que se remueve metal para producir modelos de multifacéticos. Maquina de as de electrones: en este proceso se genera calor impeliendo electrones a alta velocidad a la pieza de trabajo.se hace en el vacio. Maquinado de plasma:es un soplete de plasma se calienta un gas mediante un arco de tungsteno sirve para torneado y cepillado

ACABADO DE SUPERFICIE

Pulido: usan ruedas de paño o bandas con arena Galvanoplastia: aplicar recubrimientos decorativos de niquel, cobre, zinc. Limpieza en el Tambor: sirve para eliminar oxido o impurezas. Bruñido: el propósito de este es producir superficies correctamente geométricas. Rocio metalico: atravez de polvo metalico se rocia una supercie

UNIR PIEZAS O MATERIALES

Soldadura: unir 2 piezas derritiéndolas.Sinterizacion: unir polvos metalicos o de otra especie sometiéndolas a elevadas temperaturas. Remachado: unir las piezas con un remache. Presion: cuando dos piezas encjan entre si se

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CAMBIAR PROPIEDAD FISICA Tratamiento termico: se calienta o enfria en solido para cambiar estado. Trabajo en caliente: el lingote se puede convertir en una forma estructural en forma de hoja para trabajarlo caliente sobre la temperatura de recristalizacion Trabajo en frio: después del trabajo caliente este sirve para aumentar su dureza , maquinibilidad, precion dimensional y acabado de superfice. Chorreo de granalla con impacto:es un método empleado para aumentar la resistencia a la fatiga de un metal a tencion de comprecion desencadenadas en su superficiepor el disparo de una lluvia de granalla sobre la superficie.

PROCESAMIENTO DEL PLASTICO

Moldeo de compresión:se coloca en un molde calentado donde el calor lo ablanda cuando el molde se cierra y se aplica precion esto ase que el material fluya y tome la forma del recipiente.Moldeo por inyección:es cuando el termo plástico pasa de solido a liquido o viseverda sin perder su estado qimico. Moldeo giratorio:se girar simultáneamente moldes de pared delgada entorno a dos ejes perpendicualres entre si los moldes se calientan sin dejar de jirar. Moldeo de transferencia: el material se calienta y se comprime en una cámara y se fuerza su paso por bebedero u orificio adentro de la cavidad del molde. Molde soplado:se sopla aire para que el parison se expanda a las paredes del molde. Termoformado: consiste en calentar una hoja de termoplástico hasta que se hablanda y se forzarla a adaptarse a la forma de un molde empleando precion del aire

CAPITULO 3: EL PRODUCTO EN LOS PROCESOS DE MANUFACTURA (3 Ptos)

1.- Definiciones

Dependiendo de cuál de las diferentes áreas del conocimiento y de la economía, existen múltiples acepciones del concepto producto, sin embargo existen elementos que pueden ayudar a delimitar la definición de producto, dentro de la ingeniería industrial, siendo algunos de ellos:

Un producto existe para satisfacer una necesidad.

Un producto puede ser un bien, un servicio, una idea, una persona, un lugar, un proyecto.

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condiciones; algunas de ellas son geometría, dimensiones como tamaño, peso, materiales y acabado.

2.- El producto en los procesos de manufactura 3.- Diseño del producto

El diseño de producto es un conjunto de actividades que se llevan a cabo antes de producirlo, en donde se determinan sus atributos, especificaciones y condiciones. Este proceso inicia cuando se han logrado interpretar las necesidades de un consumidor a partir de una investigación de mercados y termina cuando se han definido las especificaciones del producto y se logran transformar en procesos de manufactura.

En un proceso de diseño de producto pueden participar diversas profesiones y áreas de una organización, sin embargo la responsabilidad de la función de diseño se ha situado entre las áreas de mercados y producción.5

Las etapas del diseño de producto pueden ser en resumen:

Concepción de producto: cuando se prepara el proyecto de especificaciones. Aceptación: cuando se demuestra que las especificaciones son alcanzadas por medio de cálculos matemáticos, bocetos, modelos experimentales, maquetas o pruebas de laboratorio.

Ejecución: cuando se preparan varios modelos a partir del trabajo de la etapa anterior o se construyen plantas piloto como continuación de los experimentos de laboratorio.

Adecuación: etapa en la cual el proyecto adquiere una forma que permite Integrarlo a la organización y ajustarlo a las especificaciones definitivas.

CAPÍTULO 4: MATERIALES DE FABRICACIÓN (3 Ptos) 1.- Naturaleza de los materiales de fabricación.

2.- Clasificación de los materiales.

La clasificación más general de los materiales de trabajo se registra en la tabla 2; de esta se presentan descripciones más abajo, el estudiante debe extractar por su

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cuenta además, la correspondencia de cada uno de los materiales a esas categorías.

1.3.1 Metales Ferrosos

Los metales ferrosos como su nombre lo indica su principal componente es el fierro (hierro), sus principales características son su gran resistencia a la tensión y dureza. Las principales aleaciones se logran con el estaño, plata, platino, manganeso, vanadio y titanio.

Su temperatura de fusión va desde los 1360ºC hasta los 1425ªC y uno de sus principales problemas es la corrosión.

1.3.2 Metales no Ferrosos

Por lo regular tienen menor resistencia a la tensión y dureza que los metales ferrosos, sin embargo su resistencia a la corrosión es superior. Su costo es alto en comparación a los materiales ferrosos pero con el aumento de su demanda y las nuevas técnicas de extracción y refinamiento se han logrado abatir considerablemente los costos, con lo que su competitividad ha crecido notablemente en los últimos años.

Los metales no ferrosos son utilizados en la manufactura como elementos complementarios de los metales ferrosos, también son muy útiles como materiales puros o aleados los que por sus propiedades físicas y de ingeniería cubren determinadas exigencias o condiciones de trabajo, por ejemplo el bronce (cobre, plomo, estaño) y el latón (cobre zinc).

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1.3.3 Materiales no Metálicos de origen Orgánico

Son así considerados cuando contienen células de vegetales o animales. Estos materiales pueden usualmente disolverse en líquidos orgánicos como el alcohol o los tretracloruros, no se disuelven en el agua y no soportan altas temperaturas. Uno de sus principales representantes es el plástico.

1.3.4 Materiales no Metálicos de origen Inorgánico

Son todos aquellos que no proceden de células animales o vegetales o relacionados con el carbón. Por lo regular se pueden disolver en el agua y en general resisten el calor mejor que las sustancias orgánicas. Observar en la tabla cuáles son los materiales inorgánicos más utilizados en la manufactura.

Los materiales sean metálicos o no metálicos, orgánicos o inorgánicos casi nunca se encuentran en el estado en el que van a ser utilizados, por lo regular estos deben ser sometidos a un conjunto de procesos para lograr las características requeridas en tareas específicas. Estos procesos han requerido del desarrollo de técnicas especiales muy elaboradas que han dado el refinamiento necesario para cumplir con requerimientos prácticos. También estos procesos aumentan notablemente el costo de los materiales, tanto que esto puede significar varias veces el costo original del material por lo que su estudio y perfeccionamiento repercutirán directamente en el costo de los materiales y los artículos que integrarán.

Los procesos de manufactura implicados en la conversión de los materiales originales en materiales útiles para el hombre requieren de estudios especiales para lograr su mejor aplicación, desarrollo y disminución de costo. En la ingeniería la transformación de los materiales y sus propiedades tienen un espacio especial, ya que en casi todos los casos de ello dependerá el éxito o fracaso del uso de un material.

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Mecanizado sin arranque de

Dentro del gran universo de los materiales, adquieren especial importancia para los procesos industriales de manufactura los metales y en segundo lugar los plásticos. Dentro del grupo de los metales se destacan aquellos derivados del hierro llamados ferrosos. En las páginas siguientes se tratarán con más detalle.

CAPITULO 5: PROCESOS DE FABRICACION (6 Ptos)

1.- Con arranque de viruta.

Los procesos de maquinado convencionales como torneado, taladrado, fresado, etc., usan una herramienta de corte afilada para formar una viruta detrabajjo mediante la deformación de fuerza cortante. Además de estos métodos convencionales, hay un conjunto de procesos que usa otros mecanismos para remover materiales y se conocen como maquinado notradicional o maquinado sin arranque de viruta, los cuales remueven el exceso de material mediante diversas técnicas que incluyen energía mecánica, térmica, eléctrica o química; estos procesos no usan uninstrumento de corte como los convencionales. La necesidad de maquinar metales y no metales recién desarrollados, materiales nuevos que con frecuencia tienen propiedades especiales como altaresistencia, tenacidad y dureza, lo cual dificulta o imposibilita maquinarlos por métodos

tradicionales, llevó a crear nuevos sistemas de maquinado.

La necesidad de realizar geometrías de partes singulareso complejas que no se obtienen con facilidad o de evitar daños externos en una parte por tensiones que surgen en el maquinado tradicional, exigió de nuevos procesos de maquinado. Clasificación delos procesos no tradicionales o sin arranque de viruta. Los procesos no tradicionales se clasifican según el tipo de energía que se use

para remover los materiales, así:

1. * Mecánicos: se usa energía mecánica en alguna forma diferente a la acción

de una

herramienta de corte convencional. La forma común de acción mecánica en los procesos

es el trabajo mediante una corriente de alta velocidad de abrasivos o fluidos. 2. * Eléctricos: aquí se usan energía electroquímica para remover el material; el

mecanismo es el opuesto al electrochapeado.

3. * Térmicos: estos procesos usan energía térmica para cortar o dar forma a una parte En el mecanizado por arranque de viruta se eliminan trozos de material mediante herramientas con filos perfectamente definidos. Los más habituales son:

 Serrado

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Mecanizado sin arranque de  Taladrado  Roscado  Torneado  Fresado  Brochado  Mortajado 2. Serrado ¿Qué es el serrado?

Puede ser un proceso manual o realizado mediante máquina herramienta, pero el principio es el mismo: deslizar una hoja de sierra hacia adelante y hacia abajo para realizar el corte del material.

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3. Limado

¿Qué es el limado?

Es un proceso manual, la forma más antigua de sacar viruta. Tiene poca capacidad de arranque y se utiliza para ajustes, por lo que se precisa de una mano de obra bastante especializada. Hay diferentes tipos de limas dependiendo del tamaño de los dientes y de la sección de la lima.

TIPO SECCIÓN TRANSVERSAL

plana

cuadrada

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circular

cuchillo

4. Taladrado

¿Qué es el taladrado?

Es la operación consistente en realizar agujeros circulares en una pieza. Para ello se monta en la máquina de taladrar una herramienta llamada broca, que gira para penetrar eliminando virutas del material a taladrar.

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Mecanizado sin arranque de Algunos tipos de taladros:

Taladro de mano

Taladro de sobremesa Taladro de columna Taladro radial

5. Roscado

¿Qué es el roscado?

El roscado puede realizarse manualmente o con máquina herramienta. Si se hace manualmente podremos realizar una rosca dentro de un agujero (rosca hembra), para lo que utilizaremos una herramienta llamada macho de roscar.

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Para realizar una rosca exterior o rosca macho, se utiliza una herramienta llamada terraja.

Tanto una como otra consiste en girar una herramienta de corte introduciéndola en un agujero previo (macho) o girándola en torno a una varilla (terraja) sirviéndose de un utensilio para girarlas con facilidad llamado volvedor.

Roscado con macho Roscado con terraja

Como hemos dicho también puede roscarse en máquinas como taladros o fresadoras o en máquinas especialmente adaptadas a la realización de roscas (roscadoras), acoplando la herramienta de corte a dicha máquina.

6. Torneado

Es un procedimiento para crear superficies de revolución por arranque de viruta. Llamamos superficies de revolución a aquellas en las que si hacemos un corte por un plano perpendicular a su eje, la sección es circular. La máquina que se utiliza para el torneado se denomina torno.

En esta máquina, la pieza tiene un movimiento circular o rotatorio y la herramienta lineal.

El tipo de piezas que

podemos realizar

combinando estos tres

movimientos principales es muy variado en función del diámetro, la longitud, la complejidad de las formas a mecanizar, etc.

En esta máquina, la pieza tiene un movimiento circular o rotatorio y la herramienta lineal.El tipo de piezas que

podemos realizar

combinando estos tres

movimientos principales es muy variado en función del diámetro, la longitud, la complejidad de las formas a mecanizar, etc.

La pieza a mecanizar irá amarrada mediante un sistema de fijación (plato de

garras, pinza, plato liso, …) y tendrá movimiento rotatorio y la herramienta de

corte irá fijada a un soporte o torreta y se desplazará en las dos direcciones indicadas para proceder al arranque de material.

Además el movimiento de los ejes del torno puede ser totalmente manual o semiautomático, o puede estar gobernado por un CNC.

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Siguiendo estos principios existen diferentes tipos de tornos, que a su vez pueden ir provistos de diferentes accesorios. Veremos los más frecuentes.

Torno paralelo o torno horizontal Torno frontal (o torno al aire): se emplea para la fabricación de piezas cortas y de gran diámetro. Torno vertical: su eje principal es vertical respecto al suelo. Se usa para la fabricación de piezas pesadas. Tornos empleados en la industria del decoletaje como los mutihusillo s para la realización de varias piezas a la vez

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Ejemplos de piezas obtenidas por torneado:

Siguiendo estos principios existen diferentes tipos de tornos, que a su vez pueden ir provistos de diferentes accesorios. Veremos los más frecuentes.

7. Fresado

¿Qué es el fresado?

Es un procedimiento consistente en el corte del material con una herramienta rotativa que puede tener uno o varios filos. Dicho corte de material se realiza combinando el giro de la herramienta con el desplazamiento, bien sea de la misma herramienta o de la pieza a trabajar. Dependerá del diseño de la máquina que lo que se desplace sea la herramienta, la mesa, o combine el desplazamiento de ambos. Dicho desplazamiento será en cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que se puede desplazar la mesa, a la cual va f ijada la pieza que se mecaniza.

La máquina que se utiliza se llama fresadora, con sus

múltiples opciones y

variantes.Al disponer de un movimiento más, las piezas que se realizan en fresadora son mucho más variadas y

pueden ser de mayor

complejidad respecto a las del torno.

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Una fresadora es por tanto una máquina dotada de una herramienta de corte

fijada al cabezal y provista de movimiento lineal en tres direcciones (X – Y – Z).

La pieza irá fijada a la mesa por el procedimiento de fijación que se elija, y el desplazamiento en estas 3 direcciones es lo que se denomina los ejes de la máquina (de ahí fresadora de 3 ejes).

Cuando una fresadora de control numérico dispone de cambio automático de herramientas, se llama centro de mecanizado.

Ejemplos de piezas realizadas en la fresadora:

Las fresadoras se pueden clasificar de diferentes formas: según la configuración de sus diferentes partes móviles, según su número de ejes, según la orientación del cabezal principal (donde va fijada la herramienta de corte), ....

Dependiendo de la configuración de sus partes móviles hablaríamos de fresadoras de mesa fija y columna móvil, de bancada fija y mesa móvil, fresadora puente o pórtico, etc.

Dependiendo del número de ejes, opcionalmente puede tener 4, 5 o en casos muy especiales más ejes. Normalmente los ejes adicionales son ejes rotativos. En función de que dicho eje rote respecto al eje X, Y o Z, se denomina eje A, B o C (o bien U, V, W).

La foto de la derecha corresponde a una máquina de 5 ejes con mesa giratoria, aunque igualmente puede ser la mesa fija y dotar al cabezal de articulaciones para inclinarlo (rotarlo).

Dependiendo de la orientación del cabezal principal tendríamos una fresadora vertical u horizontal.

Estos son otros tipos de fresadoras: Fresadora puente

Fresadora vertical Fresadora horizontal 8. Brochado

¿Qué es el brochado?

El brochado consiste en pasar una herramienta rectilínea de filos múltiples, llamada brocha, sobre la superficie a tallar en la pieza, ya sea exterior o interior, para darle una forma determinada. El brochado se realiza normalmente de una sola pasada mediante el avance continuo de la brocha, la cual retrocede a su punto de partida después de completar su recorrido.

La brocha trabaja por arranque progresivo de material mediante el escalonamiento racional de los dientes, determinado por la forma cónica de la herramienta. La forma de la herramienta permite obtener formas que por otro procedimiento serían muy costosas o imposibles.

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Ejemplos de formas interiores obtenidas por brochado Diferentes brochas

El movimiento de corte (C) lo produce la brocha al avanzar, mientra la pieza está fija; la profundidad de pasada (P) la proporciona la propia herramienta.

Esto sería un esquema del funcionamiento de la brochadora.

La brochadora es una máquina relativamente moderna y se emplea en series largas ya que la brocha es una herramienta cara.

Ejemplos de piezas con operaciones de brochado. Brochado interior

Brochado exterior

Herramientas de mano 9. Mortajado

La mortajadora, también llamada limadora vertical, es una máquina cuya herramienta, dotada de movimiento rectilíneo y alternativo vertical, arranca viruta al moverse sobre piezas fijadas sobre la mesa de la máquina.

Las mortajadoras, y en general todas las máquinas herramientas de movimiento alternativo, tienen poco rendimiento. También cabría añadir que los trabajos propios de la mortajadora pueden realizarse, en piezas pequeñas, en otras máquinas como la fresadora y debido a ello esta máquina no ha adquirido el desarrollo y perfección de la mayoría de las máquinas herramientas.

Las mortajadoras se crearon principalmente para la ejecución de ranuras, generalmente chaveteros, en poleas, volantes, etc., pero también se emplean para contornear matrices, levas, placas, para tallar engranajes, etc.

muy pequeña de la superficie de trabajo, provocando que esa parte se

remueva por

fusión o vaporización del material. 2.- Sin arranque de viruta.

Mecanizado sin arranque de viruta

En todo proceso de fabricación de piezas mecánicas, existen diferentes procedimientos de mecanizado para obtener la forma y propiedades deseadas. Estos procesos pueden ser con

o sin arranque de viruta, en donde desarrollaremos este último, el cual consta de diferentes

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presiones, etc. que modificarán las propiedades físicas del material.

Modelado por fusión

Moldeo con moldes

desechables

o Moldes de Arena

Según condiciones de la arena: pueden encontrarse moldes en verde, moldes con secado de huella, moldes en arena desecada.

Según el número de piezas a confeccionar: moldes con arena para número de piezas pequeño. Moldes con arena para grandes series:

En cáscara Al vacío Poliestireno expandido Revestimien to o Moldes de Yeso o Moldes Cerámicos

Moldeo con moldes

permanentes

o Moldes de vaciado por gravedad o a baja presión o Moldes de inyección

Máquina de cámara de presión en caliente

Máquina de cámara de presión en frío o Fundición por colada centrífuga

Modelado plástico o de aplicación de fuer zas

Forja

o Libre

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Mecanizado sin arranque de Laminación

Extrucción Trefilado

Corte, punzonado, estampado Repujado

Conf ormado por f or jado

Intr oducción

La conformación por deformación plástica de los metales es el proceso utilizado para fabricar piezas mediante la transformación plástica de un cuerpo sólido y en la cual se mantiene inalterado el volumen del cuerpo. Esta transformación se realiza sometiendo a los metales, calientes o fríos, bajo la acción de fuerzas exteriores de diferentes tipos: compresión, tracción, flexión, etc.

Existen diversos procedimientos de conformado dependiendo del tipo de esfuerzo principal empleado y de la pieza a deformar.

T i p os de pr o c esos de c o n f o r m a do p or d ef o r m a c i ón pl ásti ca s

e gún el ti po de esf u e r zo al que se som eten l as pi e z as.

Conformación por compresión:

o Forja libre o Forja con estampa o Extrusión o Laminación

Conformación por compresión y tracción:

o Extrusión de

perfiles o Trefilado

de alambre o

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o Embutición con estirado por tracción

(29)

Mecanizado sin arranque de Conformación por flexión o Doblado Conformación por torsión o Retorcido

(30)

C l asi f i c a c i ón de l os pr o c esos de c o n f o r m a c i ón se gún el ti po de pi e za a d e f o r m ar

Tipo de pieza a trabajar Transformación principal Proceso

Paredes delgadas. Ej.

Chapa Desplazamiento Laminado AlisadoRepujado

Alargado (a tracción) Trefilado de

alambres y perfiles Estirado a tracción de superficies y tubos Embutición profunda Acuñado hueco

Doblado Doblado recto

Doblado curvo

Arrollado Retorcido

Paredes no delgadas. Ej. Lingotes

Desplazamiento Forja libre

Forja con estampa Extrusión

Laminado plano y de El proceso de conformación por deformación requiere que el material tenga determinadas propiedades plásticas, para su mejor elaboración.

Las piezas metálicas frente a una acción externa, se comportan indistintamente, dependiendo fundamentalmente de sus características geométricas y metalúrgicas, así como también de la magnitud y dirección de la fuerza que actúa.

Existen dos tipos de esfuerzos básicos, a los que pueden estar sometidas las piezas, ellos son: Tracción y Compresión, ante los cuales estas manifiestan, primero, un comportamiento elástico y posteriormente plástico.

Comportamiento elástico-plástico de las piezas metálicas

La deformación elástica de las piezas se caracteriza por la recuperación de la geometría inicial de las mismas, después de retirada la fuerza exterior aplicada, es decir las deformaciones que ocurren son reversibles.

Sin embargo en la deformación plástica, la geometría de partida no se recobra, una vez retirada la acción de la fuerza, por lo que es irreversible. Esta conducta es el principio físico en el que se basan los procesos de conformación de piezas por deformación plástica.

La plasticidad de los metales, desde el punto de vista de los estados de la materia (líquido, sólido y gaseoso), puede valorarse como una etapa transitoria entre el estado sólido y el líquido, es por ello que para conformar las piezas, conviene trabajarlas en caliente.

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Estas características de los metales son representadas en la siguiente gráfica de

Tensión-deformación.

A. Periodo Elástico: el metal es sometido a esfuerzos, se deforma y al

dejar de tensionarlo, vuelve a la forma inicial

B. Zona de alargamiento semielastico

C. Zona de fluencia o escurrimiento

D. Zona de alargamiento homogéneo en toda la probeta: el material es deformado adoptando una forma distinta a la inicial

E. Zona de estricción: el material llega a la zona de rotura

Definición del forjado en caliente

La forja es el conjunto de operaciones necesarias para la conformación de piezas metálicas, mediante la deformación plástica del material, aplicando esfuerzos violentos de compresión repetidos (martilleo) o continuos (compresión), después de haberlas calentado por encima de la temperatura de recristalización, pero inferiores a la de fusión, por lo que existe una temperatura máxima y mínima.

Ca r a cter ísti ca de l as piez as f o r j a d as

Las piezas forjadas se caracterizan por ser simples y macizas, a diferencia de las piezas fundidas sin agujeros pasantes, los cuales se hacen en operaciones posteriores de mecanizado.

Las piezas conformadas por forja pueden ser: Piezas acabadas: la forja da la forma definitiva

Piezas de desbaste: la forja da la forma aproximada, con un exceso de material de

3mm y posteriormente se mecaniza.

M ater i a les f o r j a b les

Para realizar la deformación plástica sobre los metales es imprescindible la utilización de materiales con propiedades plásticas, que les permitan experimentar una deformación permanente y significativa, sin

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(33)

La mayoría de los metales pueden ser forjados pero no así sus aleaciones que a veces resultan pocos maleables, demasiado frágiles y se rompen antes de alcanzar el grado de deformación deseado.

Los materiales forjables a temperatura ambiente son aquellos que tengan compuestos químicos plásticos y los no forjables aquellos que por el contrario, sus compuestos químicos son no plásticos. Son muy forjables todos los aceros al carbono, con preferencia, los de bajo contenido de carbono, así como los metales no férreos maleables.

En el caso de los metales no aleados, se puede discernir, a través del diagrama Hierro- Carbono como muestra la figura, que a temperatura ambiente son forjables aquellos cuyos constituyentes son la ferrita y en parte la perlita, sin embargo no son forjables los que contengan cementita.

Pero a la temperatura de forja y para materiales con porcentaje de carbono menor al

1,76, estos constituyentes se transforman totalmente en austenita, que es muy plástica y por lo tanto perfectamente forjable.

De aquí que las fundiciones, que a temperatura de forja están constituidas por austenita y cementita, no sean forjables, ya que esta última tiene una elevada fragilidad y por ello, son inadecuadas para la conformación, excepto las fundiciones de grafito esferoidal que pueden hacerlo en caliente.

Por otra parte el cobre debe forjarse en frío ya que en caliente es muy frágil, mientras que el aluminio y muchas aleaciones ligeras admiten forjado en caliente y en frío.

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Temperaturas de for ja

Las temperaturas a las que deben calentarse los metales y aleaciones en la forja, están comprendidos para cada material, entre una temperatura mínima y otra máxima. Estas temperaturas están condicionadas por la recristalización, ésta última es la temperatura a la que ocurre la reorganización del cristal, la formación del grano nuevo, por lo tanto en el caso de los aceros esta temperatura es igual a la de austenización: 721°.

La temperatura mínima siempre debe ser mayor a la de recristalización, ya que por encima de ésta, los metales pueden deformarse significativamente y con pequeños esfuerzos.

Es cierto que a mayor temperatura, el metal ofrece menor resistencia a la deformación, pero mayor será el crecimiento de su grano, hasta que llegue a fundirse, por ello se debe aplicar para cada metal o aleación una temperatura máxima que no conviene superar.

Beneficios aportados a la estructura del metal con la aplicación del

proceso de for ja

Existen dos razones por las que se forjan los metales:

Para perfeccionar la calidad del metal, eliminando la fragilidad de los lingotes y corrigiendo la forma y disposición de los cristales.

Para fabricar el producto final de forma aproximada o precisa.

Las piezas forjadas se utilizan, en menoscabo de las mecanizadas, que parten de perfiles laminados, por varios motivos:

No se corta el fibrado

Menores tiempos de mecanizado Menor desperdicio de material

Adecuado para piezas de compromiso con gran resistencia

Optimas características mecánicas con las menores secciones y pesos, obtenidos por el compactado, fibrado y tratamiento térmico posterior

Con el forjado se mejoran las siguientes propiedades mecánicas de las piezas:

Afino del grano

Orientación de la fibra

Mejores propiedades en la dirección de la fibra Disminución de las sopladuras y segregaciones Mejor homogeneidad del metal

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El afino de grano de los metales en la forja, se produce por el desmenuzamiento del mismo

y la reedificación inmediata en tamaño más pequeño como se muestra en la imagen:

Cuanto más baja sea la temperatura de forja (no menor a la de recristalización), y más enérgicamente se golpee el metal, mayor será este afino, y por el contrario el crecimiento del grano comenzaría, si se interrumpiese el martillado del metal antes de que descienda la temperatura de recristalización.

Las propiedades mecánicas de los metales, así como la microestructura, mejoran con el afino del grano, principalmente si estos contienen muchas impurezas y por ende son muy defectuosos.

Durante el forjado las fibras metálicas adoptan una disposición gradual de la forma final de la pieza, como se puede observar en la cabeza recalcada en la imagen:

Si en la fabricación del metal, durante la solidificación, quedan cavidades, es decir, sopladuras, estas mediante el forjado son aplastadas y soldadas, ponerse en contacto íntimo a temperaturas elevadas. Gráficamente:

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Defectos en la for ja

En la forja se pueden producir los siguientes defectos:

En el momento de la forja aparecen inclusiones de cuerpos extraños Ausencia de material en zonas de la pieza

Aparición de pliegues

Presencia de grietas producidas por un aumento exagerado de la temperatura, por un sobre-esfuerzo local o por un inadecuado forjado Ciclo de ejecución de la for ja

Calentamiento del material hasta la temperatura de forja. Se calienta el material hasta la temperatura de austenización y se mantiene en el horno durante un período de tiempo, para tener la seguridad de que dicha temperatura es constante en todo el material. La velocidad de elevación de la temperatura debe ser lenta y paulatina para evitar diferencia de temperatura entre el núcleo y la superficie y por lo tanto tensiones. A mayor temperatura menor resistencia a que el metal se oponga a la deformación, pero el tiempo de permanencia a esta temperatura máxima no debe excederse para evitar el crecimiento del grano.

Operaciones de deformación o forja. Por golpes o por presión.

Enfriamiento hasta la temperatura ambiente. Puede ser al aire pero es más aconsejable sobre todo para los aceros dulces hacerlo en el horno o en un lecho de ceniza.

Máquinas utilizadas para la for ja M á q u i n as pa r a c a lentar

La pieza debe calentarse lentamente para que así toda ella alcance una temperatura uniforme y evitar que se produzcan tensiones internas. Por otra parte no se debe sobrecalentar.

Los hornos utilizados son:

Fraguas utilizadas para bajo número de piezas y sobre todo pequeñas y de poca responsabilidad.

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Hornos de reverbero para piezas grandes o para un gran número de piezas al mismo tiempo (también se usa el horno de combustible líquido o gas).

M á q u i n as par a f or j ar

Las máquinas empleadas en la forja mecánica son de dos tipos dependiendo de la forma de aplicar los esfuerzos de compresión.

Martinetes o Martillos: se aplican esfuerzos mediante golpes sucesivos (choque). Su acción es más superficial por lo que suele utilizarse para piezas pequeñas o de poco espesor.

Prensas: los esfuerzos por presión son de forma continua y progresiva. Producirá deformaciones iguales en toda la pieza incluso en las partes internas por lo que se utilizan en piezas grandes o de gran espesor.

Un diagrama esquemático de un martinete antiguo, donde se puede apreciar en el centro de la imagen el martillo o peso que realiza el golpe. El material a forjar está situado entre el martillo

y la base.

Tipos de for jado

En el siguiente cuadro comparativo se muestran las ventajas, desventajas y características particulares de los forjados tanto en frío como en caliente, para poder determinar la conveniencia de cada uno de ellos.

FRI C ALIEN

Ventajas:

Mayor exactitud dimensional

los componentes se contraen. Como

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Mecanizado sin arranque de Terminación superficial No hay radiación lumínica No hay exposición a

altas temperaturas

Es un proceso limpio (sin emanación de gases, escoria, grasa)

Bajo nivel de ruido Desventajas:

Globalizado Bonderizado

Uso material pulvimetalúrgico USD

50 ASP 23 para construir herramental

Alta presión

Desarrollo y construcción de herramental más exigentes que en forja en caliente

Un herramental para forjado en frío para un bocallave, requiere precisión

0,02 a 0,03 mm. además de un pulido

terminación del

herramental (bruñido

para permitir que el material fluya durante la

deformación. Este pulido se hace con pastas diamantadas, lo hace un operario en forma manual.

El herramental exige una

elaboración mucho mas

cuidada

Equipos para forja en frío

Requiere excelentes

condiciones

todo movimiento o desviación que se produce en el proceso que termina con la rotura del herramental

uniforme en toda la pieza y no se pueden compensar estas

variaciones dimensionales.

Precisión máxima alcanzada IT 12

Temperaturas alcanzadas

causan oxidación, problemas de escoria superficial obliga a limpieza posterior y operación de acuñado en algunas piezas.

Desgaste del herramental de forjado

debido al calentamiento 1000 –

1100ºC y la escoria que erosiona el material del herramental.

Ventajas:

Menor esfuerzo de deformación Materiales menos costosos en relación a los de la forja en frío; USD

10/kg aunque más voluminoso Material es más fácil para trabajar

Desventajas:

En forja de golpe (martillos)

rotura de herramental y

deterioro de máq.

Proceso sucio: escoria,

desmoldado, grasa de forjado

El proceso en frío tiene ventajas sobre el caliente pero tiene como contrapartida:

Un alto costo inicial (inversión inicial)

Funcionamiento y desarrollo en alto costo en nuevas piezas

Para forjar en frío es necesario máquinas en óptimo estado sin juegos de desgaste en cambio para forjar en caliente las condiciones iniciales son menos exigentes

Además en el forjado en caliente se puede obtener casi cualquier forma; en cambio en el forjado en frío la deformación, entre el estado inicial y

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final no puede superar el 30% si se requiere otra deformación es necesario tratar el material nuevamente

El forjado en caliente es más común que el forjado en frío. Lo van a encontrar en 9 de cada 10 casos donde las piezas son obtenidas por procesos de forja.

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El diseño y materiales de matrices para el forjado es un tema muy complejo, que depende de muchos factores, como ser el tipo de forja, tipo de pieza a forjar, cantidad, tiempo de forjado, costos, temperaturas, etc.

Las matrices tienen formas determinadas, dependiendo de la forma de cada pieza que se desea obtener. Poseen ángulos que permiten la separación luego de cada golpe, de la matriz con respecto a la pieza. Estos ángulos varían según el tamaño, forma y temperaturas.

Además deben tener un espacio lateral entre cada matriz, para que el material sobrante de cada forja ocupe ese volumen.

Esquema de

matrices:

Otro aspecto a tener en cuenta de las matrices, es que no se puede realizar de una sola vez el forjado definitivo, sino que debe realizarse en etapas. La figura siguiente muestra la forma de la matriz, y los distintos pasos para la obtención de una biela mediante el forjado:

E jem pl os de f o r j a do

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Además del ejemplo anterior de la obtención de una biela, podemos agregar la producción de herramientas como se realizan en Bahco, en Santa Fe donde el forjado se realiza mayormente en caliente; la construcción de válvulas por forjado en frío en Edival y Basso en Rafaela, la construcción de pistones en IAPEL, etc.

Laminación

Los aceros y otros metales usados en la construcciones metálicas deben ser suministrados en formas

y tamaños adecuados para su inmediata utilización tanto para la construcción de maquinas como para las

construcción de estructuras metálicas. En este último caso, especialmente listos para ser recortados y colocados en las distintas estructuras. De allí la necesidad de transformarlos lingotes obtenidos por fundición en barras con secciones geométricas

simples o complejas adecuadas a los distintos usos. Con esta necesidad puesta en juego desarrollo la laminación, la cual puede ser en frio o en caliente.

Laminación en caliente

El proceso de laminado en caliente comienza con el calentamiento de los lingotes, este proceso es indispensable para el mismo, se calienta el lingote en hornos continuos de reverbero, en lo que se los lleva a temperaturas compendiadas entre las de re cristalización y las de fusión. En los aceros el proceso de laminado se realiza a unos 1200 ºC.

Una vez a la temperatura correcta, el tocho se comienza a laminar, a través de diferentes tipos de trenes de laminación, obteniendo diferentes productos finales, pero el proceso en si es el mismo para los diferentes trenes de laminación, por eso explicaremos el concepto de laminación, para luego nombrar y desarrollar los procesos más populares.

Comenzaremos definiendo laminado como un proceso de deformación volumétrica en el que se reduce el espesor inicial del material trabajado mediante las fuerzas de compresión que ejercen dos rodillos sobre el material de trabajo. Si consideráremos que estos dos cilindros, de gran peso, están dispuestos en forma

horizontal, separados entre sí una determinada distancia y suponemos que entre que entre ellas las superficies cilíndricas de estos rodillos se pretende pasar una barra cuyo espesor es mayor a dicha distancia, este paso solo es posible si la barra es deformable y se comunica un moviendo de rotación inverso a dichos cilindros.

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