Procesos de manofactura
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Jan 11, 2016
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La manufactura es la aplicación de procesos físicos y químicos para alterar la geometría,
propiedades o apariencia de un material de inicio dado para fabricar piezas o productos.
La manufactura es la aplicación de procesos físicos y químicos para alterar la geometría,
propiedades o apariencia de un material de inicio dado para fabricar piezas o productos.
2
INGENIERÍA MECANICA
Materia:
PROCESO DE MANUFACTURA
Semestre-Grupo:
IV “UNICO”
Producto Académico:
PORTAFOLIO
Tema:
TODOS LOS ABORDADOS EN LA MATERIA
Presenta:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO (126Z0141)
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. 02 DE JULIO DEL 2014
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
INGENIERÍA MECANICA
Materia:
PROCESO DE MANUFACTURA
Semestre-Grupo:
IV “UNICO”
Producto Académico:
PORTAFOLIO
Tema:
TODOS LOS ABORDADOS EN LA MATERIA
Presenta:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO (126Z0141)
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. 02 DE JULIO DEL 2014
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
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Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
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ASIGNATURA: PROCESO DE MANUFACTURA
CARRERA: INGENIERIA MECÁ NICA
CLAVE DE ASIGNATURA: MED -1025
HT, HP, CR: 2, 3, 5.
COMPETENCIA ESPECIFICA: ampliar y aplicar procesos de manufactura y seleccionar el
óptimo para la fabricación de productos de clase mundial e implantar esta en la industria.
UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA MANUFACTURA.
COMPETENCIA ESPECÍFICA POR UNIDAD: Planear y aplicar los procesos de manufactura y
seleccionar el óptimo para la fabricación de productos.
Temas:
1.1 Introducción a los procesos de manufactura.
1.2 Tipos de productos.
1.3 Ingeniería inversa.
1.4 Análisis de la fabricación.
Actividades de aprendizaje (trabajos de investigación):
a) Investigar los diferentes tipos de producción que se llevan a cabo en las industrias
manufactureras.
b) Investigar los conceptos y que es la ingeniería inversa tomando en cuenta consideraciones
económicas y su desarrollo sustentable en el entorno de manufactura.
c) Generar un reporte donde exponga y argumenten sus puntos de vista fundamentando en lo
que investigarán para finalmente obtener una conclusión.
UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA MANUFACTURA
ASIGNATURA: PROCESO DE MANUFACTURA
CARRERA: INGENIERIA MECÁ NICA
CLAVE DE ASIGNATURA: MED -1025
HT, HP, CR: 2, 3, 5.
COMPETENCIA ESPECIFICA: ampliar y aplicar procesos de manufactura y seleccionar el
óptimo para la fabricación de productos de clase mundial e implantar esta en la industria.
UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA MANUFACTURA.
COMPETENCIA ESPECÍFICA POR UNIDAD: Planear y aplicar los procesos de manufactura y
seleccionar el óptimo para la fabricación de productos.
Temas:
1.1 Introducción a los procesos de manufactura.
1.2 Tipos de productos.
1.3 Ingeniería inversa.
1.4 Análisis de la fabricación.
Actividades de aprendizaje (trabajos de investigación):
a) Investigar los diferentes tipos de producción que se llevan a cabo en las industrias
manufactureras.
b) Investigar los conceptos y que es la ingeniería inversa tomando en cuenta consideraciones
económicas y su desarrollo sustentable en el entorno de manufactura.
c) Generar un reporte donde exponga y argumenten sus puntos de vista fundamentando en lo
que investigarán para finalmente obtener una conclusión.
UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA MANUFACTURA
5
La manufactura es importante en lo tecnológico, económico e histórico. La tecnología se define
como la aplicación de la ciencia para proporcionar a la sociedad y a sus miembros aquellos
objetos que necesitan o desean. Que tienen en común esos objetos todos son manufacturados.
En cuanto a la economía, la manufactura es un medio importante con el que una nación crea
bienestar material.
Que es la manufactura:
La palabra manufactura se deriva de la palabras latinas manus (manos) y factus (hacer); la
combinación de ambas significa hecho a mano.
Definición de manufactura:
La manufactura se puede definir de dos maneras: una tecnológica y la otra económica.
En el sentido tecnológico: la manufactura es la aplicación de procesos físicos y químicos para
alterar la geometría, propiedades o apariencia de un material de inicio dado para fabricar piezas o
productos.
Los procesos para llevar a cabo la manufactura: involucran una combinación de máquinas,
herramientas, energía y trabajo manual.
En el sentido económico: a manufactura es la transformación de los materiales en artículos de
valor mayor por medio de una o más operaciones de procesamiento o ensamblado.
INDUSTRIAS MANUFACTURERAS
La manufactura es una actividad importante, pero no se lleva a cabo por sí misma. Se ejecuta
como una actividad comercial de las industrias que venden productos a los clientes.
El tipo de manufacturas que una empresa realiza depende de la clase de producto de la fábrica.
Proceso de
manufactura
M
aq
ui
na
ria
H
er
ra
m
ie
nt
as
En
er
gía
Tr
ab
aj
o
Pieza de
inicio
Pieza
procesada
Sobrantes y
desperdicios
Material
de inicio
Mat. en proceso
Procesos de manufactura,
valor agregado $$ $$$
Pieza procesada
La manufactura es importante en lo tecnológico, económico e histórico. La tecnología se define
como la aplicación de la ciencia para proporcionar a la sociedad y a sus miembros aquellos
objetos que necesitan o desean. Que tienen en común esos objetos todos son manufacturados.
En cuanto a la economía, la manufactura es un medio importante con el que una nación crea
bienestar material.
Que es la manufactura:
La palabra manufactura se deriva de la palabras latinas manus (manos) y factus (hacer); la
combinación de ambas significa hecho a mano.
Definición de manufactura:
La manufactura se puede definir de dos maneras: una tecnológica y la otra económica.
En el sentido tecnológico: la manufactura es la aplicación de procesos físicos y químicos para
alterar la geometría, propiedades o apariencia de un material de inicio dado para fabricar piezas o
productos.
Los procesos para llevar a cabo la manufactura: involucran una combinación de máquinas,
herramientas, energía y trabajo manual.
En el sentido económico: a manufactura es la transformación de los materiales en artículos de
valor mayor por medio de una o más operaciones de procesamiento o ensamblado.
INDUSTRIAS MANUFACTURERAS
La manufactura es una actividad importante, pero no se lleva a cabo por sí misma. Se ejecuta
como una actividad comercial de las industrias que venden productos a los clientes.
El tipo de manufacturas que una empresa realiza depende de la clase de producto de la fábrica.
Proceso de
manufactura
M
aq
ui
na
ria
H
er
ra
m
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nt
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En
er
gía
Tr
ab
aj
o
Pieza de
inicio
Pieza
procesada
Sobrantes y
desperdicios
Material
de inicio
Mat. en proceso
Procesos de manufactura,
valor agregado $$ $$$
Pieza procesada
6
Esta relación se va a realizar primero con el examen de los tipos de industrias manufactureras y
después con la identificación de los productos que generan.
INDUSTRIAS MANUFACTURERAS: son empresas y organizaciones que producen o
suministran bienes y servicios.
Las industrias se clasifican como: primarias, secundarias o terciarias.
INDUSTRIA PRIMARIA: cultivan y explotan recursos naturales tales como la agricultura y
minería.
INDUSTRIA SECUNDARIA: toman la salida de las primarias y las convierten en bienes de
consumo y capital. En esta categoría la manufactura es la actividad principal.
INDUSTRIA TERCIARIA: constituyen el sector de servicios de la economía.
Ejemplo:
Primaria Secundaria Terciaria (servicios)
Agricultura Aeroespacial Bancos
OPERACIONES DE PROCESAMIENTO
Una operación de procesamiento utiliza energía para modificar la forma, las propiedades físicas o
la apariencia de una pieza, a fin de agregar valor al material.
La forma de la energía incluyen la mecánica, térmica, eléctrica y química.
La energía se aplica en forma controlada por medio de maquinaria y herramientas. También se
requiere de la energía humana.
El material alimenta el proceso, las máquinas y herramientas aplican energía para transformar el
material y la pieza terminada sale del proceso.
Se distinguen tres categorías de operaciones de procesamiento:
1. Operaciones de formado.
2. Operaciones de mejoramiento de una propiedad.
3. Operaciones de procesamiento de una superficie.
Operaciones de formado: alteran la geometría del material inicial de trabajo por medio de varios
métodos, (moldeado, forja y maquinado).
Operaciones de mejoramiento de una propiedad: agregan valor al material con la mejora de sus
propiedades físicas de la forma, (tratamiento térmico).
Operaciones de procesamiento de una superficie: se ejecutan para limpiar, tratar, recubrir o
depositar material sobre la superficie exterior del trabajo, (recubrimientos, cromado, galvanizado,
pintado, etc.).
Esta relación se va a realizar primero con el examen de los tipos de industrias manufactureras y
después con la identificación de los productos que generan.
INDUSTRIAS MANUFACTURERAS: son empresas y organizaciones que producen o
suministran bienes y servicios.
Las industrias se clasifican como: primarias, secundarias o terciarias.
INDUSTRIA PRIMARIA: cultivan y explotan recursos naturales tales como la agricultura y
minería.
INDUSTRIA SECUNDARIA: toman la salida de las primarias y las convierten en bienes de
consumo y capital. En esta categoría la manufactura es la actividad principal.
INDUSTRIA TERCIARIA: constituyen el sector de servicios de la economía.
Ejemplo:
Primaria Secundaria Terciaria (servicios)
Agricultura Aeroespacial Bancos
OPERACIONES DE PROCESAMIENTO
Una operación de procesamiento utiliza energía para modificar la forma, las propiedades físicas o
la apariencia de una pieza, a fin de agregar valor al material.
La forma de la energía incluyen la mecánica, térmica, eléctrica y química.
La energía se aplica en forma controlada por medio de maquinaria y herramientas. También se
requiere de la energía humana.
El material alimenta el proceso, las máquinas y herramientas aplican energía para transformar el
material y la pieza terminada sale del proceso.
Se distinguen tres categorías de operaciones de procesamiento:
1. Operaciones de formado.
2. Operaciones de mejoramiento de una propiedad.
3. Operaciones de procesamiento de una superficie.
Operaciones de formado: alteran la geometría del material inicial de trabajo por medio de varios
métodos, (moldeado, forja y maquinado).
Operaciones de mejoramiento de una propiedad: agregan valor al material con la mejora de sus
propiedades físicas de la forma, (tratamiento térmico).
Operaciones de procesamiento de una superficie: se ejecutan para limpiar, tratar, recubrir o
depositar material sobre la superficie exterior del trabajo, (recubrimientos, cromado, galvanizado,
pintado, etc.).
7
Procesos de formado: aplican calor o fuerzas mecánicas o una combinación de ambas para que
cambien la geometría del material de trabajo.
Hay varias maneras de calificarlos:
1. Procesos de moldeado: el material con el que se comienza es un líquido o semi-líquido
que se enfría y solidifica para formar la geometría de la pieza.
2. Proceso de sinterizado o de partículas: son partículas en forma de polvos que se forman y
calientan con la geometría deseada.
3. Proceso de deformación: los materiales con que se comienza es un sólido dúctil (metal)
que se deforma para crear la pieza.
4. Procesos de remoción de material: se inicia con un material sólido (dúctil o quebradizo) a
partir del cual se retira material de modo que la pieza resultante tenga la geometría que se
busca.
Copiar del libro:
Procesos de deformación.
Procesos de partículas.
Procesos de maquinado.
OPERACIONES DE ENSAMBLADO
El segundo tipo básico de operaciones de manufactura es el ensamblado, en el que dos o más
piezas separadas se unen para formar una nueva entidad.
Dichos componentes se conectan ya sea en forma permanente o semi-permanente.
Los procesos de unión permanentes incluyen la soldadura homogénea, soldadura fuerte,
soldadura blanda y unión mediante adhesivos.
Forman una unión de componentes que no se pueden separar con facilidad.
Los métodos de ensamblado mecánico existen para sujetar más de dos piezas, que se puede
desarmar a conveniencia.
El uso de tornillos, remaches y otros sujetadores mecánicos son métodos tradicionales
importantes de esta categoría.
El ensamblado permite a través de la unión (permanente o no permanente) conformar una
máquina, la cual funcionará en sincronía con todos sus elementos que la conforman.
Ensamblado el de componentes electrónicos que conforman una máquina electrónica como una
licuadora, computadora, televisión, etc., los cuales consisten en paquetes de circuitos integrados,
tarjetas, módulos, etc.
Para que la manufactura tenga un valor relevante esta se apoya en lo siguiente:
a) Ingeniería de manufactura.
b) Planeación y control de la producción.
c) Control de calidad.
Página 13,
14 y 15.
Examen el lunes
10/Marzo/14
Primera unidad
Procesos de formado: aplican calor o fuerzas mecánicas o una combinación de ambas para que
cambien la geometría del material de trabajo.
Hay varias maneras de calificarlos:
1. Procesos de moldeado: el material con el que se comienza es un líquido o semi-líquido
que se enfría y solidifica para formar la geometría de la pieza.
2. Proceso de sinterizado o de partículas: son partículas en forma de polvos que se forman y
calientan con la geometría deseada.
3. Proceso de deformación: los materiales con que se comienza es un sólido dúctil (metal)
que se deforma para crear la pieza.
4. Procesos de remoción de material: se inicia con un material sólido (dúctil o quebradizo) a
partir del cual se retira material de modo que la pieza resultante tenga la geometría que se
busca.
Copiar del libro:
Procesos de deformación.
Procesos de partículas.
Procesos de maquinado.
OPERACIONES DE ENSAMBLADO
El segundo tipo básico de operaciones de manufactura es el ensamblado, en el que dos o más
piezas separadas se unen para formar una nueva entidad.
Dichos componentes se conectan ya sea en forma permanente o semi-permanente.
Los procesos de unión permanentes incluyen la soldadura homogénea, soldadura fuerte,
soldadura blanda y unión mediante adhesivos.
Forman una unión de componentes que no se pueden separar con facilidad.
Los métodos de ensamblado mecánico existen para sujetar más de dos piezas, que se puede
desarmar a conveniencia.
El uso de tornillos, remaches y otros sujetadores mecánicos son métodos tradicionales
importantes de esta categoría.
El ensamblado permite a través de la unión (permanente o no permanente) conformar una
máquina, la cual funcionará en sincronía con todos sus elementos que la conforman.
Ensamblado el de componentes electrónicos que conforman una máquina electrónica como una
licuadora, computadora, televisión, etc., los cuales consisten en paquetes de circuitos integrados,
tarjetas, módulos, etc.
Para que la manufactura tenga un valor relevante esta se apoya en lo siguiente:
a) Ingeniería de manufactura.
b) Planeación y control de la producción.
c) Control de calidad.
Página 13,
14 y 15.
Examen el lunes
10/Marzo/14
Primera unidad
8
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
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ÍNDICE
Introducción____________________________________________________________ __________1
Objetivo____________________________________________________________ ________________1
a) Tipos de producción que se llevan a cabo en las industrias
manufactureras______________________________________________ __________3-14
b) Ingeniería inversa______________________________________________ ______14-17
Bibliografía______________________________________________ ________________________18
c) Reporte____________________________________________________________ _____19-20
Conclusión____________________________________________________________ ___________20
ÍNDICE
Introducción____________________________________________________________ __________1
Objetivo____________________________________________________________ ________________1
a) Tipos de producción que se llevan a cabo en las industrias
manufactureras______________________________________________ __________3-14
b) Ingeniería inversa______________________________________________ ______14-17
Bibliografía______________________________________________ ________________________18
c) Reporte____________________________________________________________ _____19-20
Conclusión____________________________________________________________ ___________20
11
INTRODUCCIÓN
La manufactura y sus procesos es la manera de transformar y valorizar los
recursos naturales que podemos encontrar (materia prima) para darles uso y así
puedan suplir las necesidades de los seres humanos. A medida que transcurre el
tiempo se da el desarrollo de nuevos materiales, que gracias a los procesos se
vuelven más complejos, es entonces cuando surge la necesidad de estudiar y
perfeccionar los diferentes procesos de manufactura a través de los cuales pasan
los materiales. El presente trabajo tiene como finalidad ampliar nuestros
conocimientos adquiridos durante las clases de procesos de la manufactura. Es
de suma importancia que nosotros como futuros profesionalitas de ingeniería
mecánica tengamos conocimientos de los diversos procesos de manufactura de
mayor aplicación para la fabricación de piezas y materiales, así como de los
procesos industriales básicos.
OBJETIVO GENERAL
Con la elaboración de este trabajo se pretende proporcionar un conocimiento
básico sobre los procesos de fabricación y manufactura para la ampliación de
nuestros conocimientos acerca de la materia para nuestra futura carrera
ingenieril.
• Identificar qué procesos son los adecuados, según la pieza a maquinar.
• Conocer la importancia del estudio de los procesos de manufactura.
• Conocer la aplicación de los procesos de fabricación estudiados con
aplicaciones comunes en la industria.
• Conocer ventajas y limitaciones de cada proceso de manufactura.
• Poder seleccionar y aplicar la secuencia de manufactura técnica para una pieza
en específico.
a) Investigar los diferentes tipos de producción que se lleven a
cabo en las industrias manufactureras
INTRODUCCIÓN
La manufactura y sus procesos es la manera de transformar y valorizar los
recursos naturales que podemos encontrar (materia prima) para darles uso y así
puedan suplir las necesidades de los seres humanos. A medida que transcurre el
tiempo se da el desarrollo de nuevos materiales, que gracias a los procesos se
vuelven más complejos, es entonces cuando surge la necesidad de estudiar y
perfeccionar los diferentes procesos de manufactura a través de los cuales pasan
los materiales. El presente trabajo tiene como finalidad ampliar nuestros
conocimientos adquiridos durante las clases de procesos de la manufactura. Es
de suma importancia que nosotros como futuros profesionalitas de ingeniería
mecánica tengamos conocimientos de los diversos procesos de manufactura de
mayor aplicación para la fabricación de piezas y materiales, así como de los
procesos industriales básicos.
OBJETIVO GENERAL
Con la elaboración de este trabajo se pretende proporcionar un conocimiento
básico sobre los procesos de fabricación y manufactura para la ampliación de
nuestros conocimientos acerca de la materia para nuestra futura carrera
ingenieril.
• Identificar qué procesos son los adecuados, según la pieza a maquinar.
• Conocer la importancia del estudio de los procesos de manufactura.
• Conocer la aplicación de los procesos de fabricación estudiados con
aplicaciones comunes en la industria.
• Conocer ventajas y limitaciones de cada proceso de manufactura.
• Poder seleccionar y aplicar la secuencia de manufactura técnica para una pieza
en específico.
a) Investigar los diferentes tipos de producción que se lleven a
cabo en las industrias manufactureras
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Industria manufacturera
Es la actividad económica que transforma una gran diversidad de materias primas
en diferentes artículos para el consumo.
Está constituida por empresas desde muy pequeñas (tortillerías, panaderías y molinos,
entre otras) hasta grandes conglomerados (armadoras de automóviles, embotelladoras de
refrescos, empacadoras de alimentos, laboratorios farmacéuticos y fábricas de juguetes,
por ejemplo). De acuerdo con los productos que se elaboran en ellas, la industria
manufacturera se clasifica en 10 tipos de actividad*:
I. Productos alimenticios, bebidas y tabaco
II. Maquinaria y equipo
III.
Derivados del petróleo y del carbón, industrias químicas del
plástico y del hule
IV. Industrias metálicas
V. Productos a base de minerales no metálicos
VI. Industrias textiles, prendas de vestir e industrias del cuero
VII. Papel, impresión e industrias relacionadas
VIII. Otras industrias manufactureras
IX. Industria de la madera
X. Fabricación de muebles y productos relacionados
*Las industrias manufactureras tienen 21 divisiones, pero para representar con mayor facilidad la información, se han
agrupado en 10.
1) Productos alimenticios bebidas y tabacos
Elaboración, conservación y envasado de productos alimentarios para consumo
humano y para animales así como la elaboración de bebidas alcohólicas y no
Industria manufacturera
Es la actividad económica que transforma una gran diversidad de materias primas
en diferentes artículos para el consumo.
Está constituida por empresas desde muy pequeñas (tortillerías, panaderías y molinos,
entre otras) hasta grandes conglomerados (armadoras de automóviles, embotelladoras de
refrescos, empacadoras de alimentos, laboratorios farmacéuticos y fábricas de juguetes,
por ejemplo). De acuerdo con los productos que se elaboran en ellas, la industria
manufacturera se clasifica en 10 tipos de actividad*:
I. Productos alimenticios, bebidas y tabaco
II. Maquinaria y equipo
III.
Derivados del petróleo y del carbón, industrias químicas del
plástico y del hule
IV. Industrias metálicas
V. Productos a base de minerales no metálicos
VI. Industrias textiles, prendas de vestir e industrias del cuero
VII. Papel, impresión e industrias relacionadas
VIII. Otras industrias manufactureras
IX. Industria de la madera
X. Fabricación de muebles y productos relacionados
*Las industrias manufactureras tienen 21 divisiones, pero para representar con mayor facilidad la información, se han
agrupado en 10.
1) Productos alimenticios bebidas y tabacos
Elaboración, conservación y envasado de productos alimentarios para consumo
humano y para animales así como la elaboración de bebidas alcohólicas y no
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alcohólicas, al beneficio del tabaco y a la elaboración de productos de tabaco.
2) Maquinaria y equipo
Fabricación de maquinaria y equipo para las actividades agropecuarias, la construcción, la
industria extractiva, para las industrias manufactureras, para el comercio y los servicios;
fabricación de equipo de aire acondicionado, calefacción, refrigeración industrial y comercial;
motores de combustión interna, turbinas y transmisiones, y de otra maquinaria y equipo
para la industria en general. Fabricación de computadoras y equipo periférico; equipo
de comunicación; equipo de audio y video; componentes electró nicos; instrumentos de
medición, control, navegación, equipo médico electrónico, fabricación y reproducción
masiva de medios magnéticos y ópticos. Fabricación de accesorios de iluminación,
aparatos eléctricos de uso doméstico, equipo degeneración y distrib ución de energía
eléctrica y otros equipos y accesorios eléctricos. Fabricación de equipo de transporte,
como automóviles y camiones; carrocerías y remolques; partes para vehículos
automotores; equipo aeroespacial, equipo ferroviario, embarcaciones y otro equipo de
transporte.
3) Derivados del petróleo y del carbón, industrias químicas del plástico
y del hules
Refinación de petróleo crudo, fabricación de productos de asfalto; aceites y grasas
lubricantes, y de otros productos derivados del petróleo refinado y del carbón mineral;
fabricación de productos químicos básicos; de resinas y hules sintéticos; fibras
químicas; fertilizantes, pesticidas y otros agroquímicos; productos farmacéuticos;
pinturas, recubrimientos y adhesivos; jabones, limpiadores y preparaciones de
tocador; tintas para impresión, explosivos y otros productos químicos. Fabricación de
productos de plástico y de hule.
4) Industrias metálicas
Fundición de hierro bruto; fabricación de acero y productos de hierro y acero;
fundición, afinación, refinación y laminación de metales no ferrosos, y al moldeo por
fundición de piezas metálicas. Fabricación de productos forjados y troquelados a partir
de metal comprado; herramientas de mano metálicas sin motor y utensilios de cocina
metálicos; partes y estructuras metálicas de hierro y acero para la construcción y
productos de herrería; calderasindustriales, tanques y envases metálicos; herrajes y
cerraduras; alambre, productos de alambre y resortes; maquinado hecho sobre pedido
de piezas metálicas nuevas y usadas para maquinaria y equipo en general; fabricación
de tornillos, tuercas, remaches y similares; recubrimiento de piezas metálicas y otros
terminados metálicos, y la fabricación de otros productos metálicos.
5) Productos a base de minerales no metálicos
Fabricación de productos a base de arcillas y minerales refractarios; de vidrio y
productos de vidrio; de cemento y productos de concreto; de cal; yeso y productos de
yeso, y de otros productos a base de minerales no metálicos.
alcohólicas, al beneficio del tabaco y a la elaboración de productos de tabaco.
2) Maquinaria y equipo
Fabricación de maquinaria y equipo para las actividades agropecuarias, la construcción, la
industria extractiva, para las industrias manufactureras, para el comercio y los servicios;
fabricación de equipo de aire acondicionado, calefacción, refrigeración industrial y comercial;
motores de combustión interna, turbinas y transmisiones, y de otra maquinaria y equipo
para la industria en general. Fabricación de computadoras y equipo periférico; equipo
de comunicación; equipo de audio y video; componentes electró nicos; instrumentos de
medición, control, navegación, equipo médico electrónico, fabricación y reproducción
masiva de medios magnéticos y ópticos. Fabricación de accesorios de iluminación,
aparatos eléctricos de uso doméstico, equipo degeneración y distrib ución de energía
eléctrica y otros equipos y accesorios eléctricos. Fabricación de equipo de transporte,
como automóviles y camiones; carrocerías y remolques; partes para vehículos
automotores; equipo aeroespacial, equipo ferroviario, embarcaciones y otro equipo de
transporte.
3) Derivados del petróleo y del carbón, industrias químicas del plástico
y del hules
Refinación de petróleo crudo, fabricación de productos de asfalto; aceites y grasas
lubricantes, y de otros productos derivados del petróleo refinado y del carbón mineral;
fabricación de productos químicos básicos; de resinas y hules sintéticos; fibras
químicas; fertilizantes, pesticidas y otros agroquímicos; productos farmacéuticos;
pinturas, recubrimientos y adhesivos; jabones, limpiadores y preparaciones de
tocador; tintas para impresión, explosivos y otros productos químicos. Fabricación de
productos de plástico y de hule.
4) Industrias metálicas
Fundición de hierro bruto; fabricación de acero y productos de hierro y acero;
fundición, afinación, refinación y laminación de metales no ferrosos, y al moldeo por
fundición de piezas metálicas. Fabricación de productos forjados y troquelados a partir
de metal comprado; herramientas de mano metálicas sin motor y utensilios de cocina
metálicos; partes y estructuras metálicas de hierro y acero para la construcción y
productos de herrería; calderasindustriales, tanques y envases metálicos; herrajes y
cerraduras; alambre, productos de alambre y resortes; maquinado hecho sobre pedido
de piezas metálicas nuevas y usadas para maquinaria y equipo en general; fabricación
de tornillos, tuercas, remaches y similares; recubrimiento de piezas metálicas y otros
terminados metálicos, y la fabricación de otros productos metálicos.
5) Productos a base de minerales no metálicos
Fabricación de productos a base de arcillas y minerales refractarios; de vidrio y
productos de vidrio; de cemento y productos de concreto; de cal; yeso y productos de
yeso, y de otros productos a base de minerales no metálicos.
14
6) Industrias textiles, prendas de vestir e industrias del cuero
Preparación e hilado de fibras textiles naturales; fabricación de hilos, telas y al
acabado y recubrimiento de textiles. Fabricación de alfombras, tapetes y esteras a
partir de hilo comprado; confección (corte y cosido) de cortinas, blancos y similares a
partir de tela comprada y de otros productos textiles, excepto prendas de vestir ;
fabricación de prendas de ve stir de punto, confección de prendas de vestir y
accesorios de vestir; curtido y acabado de cuero y piel; fabricación de calzado y de
productos de cuero, piel y materiales sucedáneos, como bolsos de mano, maletas y
similares y otros productos de cuero y piel.
7) Papel, impresión e industrias relacionadas
Fabricación de pulpa (de madera y de materiales reciclados), papel, cartón, y
productos de papel y cartón; impresión hecha sobre pedido de libros, periódicos,
revistas y otros impresos; impresión de formas continuas para impresión y a realizar
actividades para la industria de la impresión, como la encuadernación y la elaboración
de placas, clichés, grabados y otros productos similares.
8) Otras industrias manufactureras
Fabricación de equipo y aparatos no electrónicos para uso médico, dental y para
laboratorio, material desechable de uso médico y de artículos oftálmicos y otras
manufacturas no clasificadas en otra parte, así como a la fabricación de ropa y equipo
de seguridad; dispositivos intrauterinos; ropa desechable, como batas, cubrebocas,
gorros, sábanas, filipinas y zapatos; cuchillería de mesa de metales preciosos; cajas
musicales; ganchos para tejer, alfileres, broches de presión, ojillos, pasadores,
hebillas, y cepillos dentales.
9) Industria de la madera
Fabricación de diversos productos de madera en aserraderos integrados; corte de
tablas y tablones a partir de la madera en rollo; impregnación y tratamiento de
maderas; fabricación de postes y durmientes a partir de madera aserrada; fabricación
de laminados y aglutinados de madera; fabricación, a partir de madera aserrada, de
productos de madera para la construcción; productos para embalaje y envases de
madera y de otros productos de madera y de materiales trenzables, excepto palma.
10) Fabricación de muebles y productos relacionados
Muebles, colchones, persianas y cortineros; así como la fabricación de restiradores,
pizarrones y colchones de agua.
La materia prima se transforma
6) Industrias textiles, prendas de vestir e industrias del cuero
Preparación e hilado de fibras textiles naturales; fabricación de hilos, telas y al
acabado y recubrimiento de textiles. Fabricación de alfombras, tapetes y esteras a
partir de hilo comprado; confección (corte y cosido) de cortinas, blancos y similares a
partir de tela comprada y de otros productos textiles, excepto prendas de vestir ;
fabricación de prendas de ve stir de punto, confección de prendas de vestir y
accesorios de vestir; curtido y acabado de cuero y piel; fabricación de calzado y de
productos de cuero, piel y materiales sucedáneos, como bolsos de mano, maletas y
similares y otros productos de cuero y piel.
7) Papel, impresión e industrias relacionadas
Fabricación de pulpa (de madera y de materiales reciclados), papel, cartón, y
productos de papel y cartón; impresión hecha sobre pedido de libros, periódicos,
revistas y otros impresos; impresión de formas continuas para impresión y a realizar
actividades para la industria de la impresión, como la encuadernación y la elaboración
de placas, clichés, grabados y otros productos similares.
8) Otras industrias manufactureras
Fabricación de equipo y aparatos no electrónicos para uso médico, dental y para
laboratorio, material desechable de uso médico y de artículos oftálmicos y otras
manufacturas no clasificadas en otra parte, así como a la fabricación de ropa y equipo
de seguridad; dispositivos intrauterinos; ropa desechable, como batas, cubrebocas,
gorros, sábanas, filipinas y zapatos; cuchillería de mesa de metales preciosos; cajas
musicales; ganchos para tejer, alfileres, broches de presión, ojillos, pasadores,
hebillas, y cepillos dentales.
9) Industria de la madera
Fabricación de diversos productos de madera en aserraderos integrados; corte de
tablas y tablones a partir de la madera en rollo; impregnación y tratamiento de
maderas; fabricación de postes y durmientes a partir de madera aserrada; fabricación
de laminados y aglutinados de madera; fabricación, a partir de madera aserrada, de
productos de madera para la construcción; productos para embalaje y envases de
madera y de otros productos de madera y de materiales trenzables, excepto palma.
10) Fabricación de muebles y productos relacionados
Muebles, colchones, persianas y cortineros; así como la fabricación de restiradores,
pizarrones y colchones de agua.
La materia prima se transforma
15
¿Cómo se hace un zapato?
Son necesarios alrededor de 60 materiales, además de la piel, tela y hule.
Para fabricar el zapato, la piel se corta, cose,
ensambla, horma y se coloca la suela.
La fabricación de un par de zapatos, de principio a fin
dura aproximadamente dos horas y se
hacen varios números de cada par.
¿Cómo se hace una cuerda?
El Henequén es una fibra dura de la hoja del agave
mexicano cultivada principalmente en Yucatán y es usada
para hacer cuerdas, cordones, alfombras, etc.
Proceso natural
Las fibras se limpian, es decir se eliminan de impurezas, se cardan y se alinean para
producir hilo. Al entrecruzar hilos se producen telas que se tiñen o estampan para darles
color y diseño.
¿Cómo se hace un clip?
El aluminio es un metal que encontramos en la corteza terrestre, en la
arcilla blanca muy pura (caolín) y en el óxido de aluminio. El aluminio es
ligero y moldeable; su color y brillo son similares a los de la plata.
Caolín
Aluminio
Clip
¡Es una materia prima que se puede reciclar indefinidamente!
Materia prima
Piel de vacuno
Producto final
Un par de
zapatos
A nivel
nacional...
Guanajuato es el principal productor de
calzado. Ocupa el primer lugar nacional de
producción, de 30 estados que fabrican
este producto.
Materia prima
Henequén
Producto
final
Cuerda
Henequén
Hilo
Cuerda
Materia prima
Caolín
Producto
final
Clip
¿Cómo se hace un zapato?
Son necesarios alrededor de 60 materiales, además de la piel, tela y hule.
Para fabricar el zapato, la piel se corta, cose,
ensambla, horma y se coloca la suela.
La fabricación de un par de zapatos, de principio a fin
dura aproximadamente dos horas y se
hacen varios números de cada par.
¿Cómo se hace una cuerda?
El Henequén es una fibra dura de la hoja del agave
mexicano cultivada principalmente en Yucatán y es usada
para hacer cuerdas, cordones, alfombras, etc.
Proceso natural
Las fibras se limpian, es decir se eliminan de impurezas, se cardan y se alinean para
producir hilo. Al entrecruzar hilos se producen telas que se tiñen o estampan para darles
color y diseño.
¿Cómo se hace un clip?
El aluminio es un metal que encontramos en la corteza terrestre, en la
arcilla blanca muy pura (caolín) y en el óxido de aluminio. El aluminio es
ligero y moldeable; su color y brillo son similares a los de la plata.
Caolín
Aluminio
Clip
¡Es una materia prima que se puede reciclar indefinidamente!
Materia prima
Piel de vacuno
Producto final
Un par de
zapatos
A nivel
nacional...
Guanajuato es el principal productor de
calzado. Ocupa el primer lugar nacional de
producción, de 30 estados que fabrican
este producto.
Materia prima
Henequén
Producto
final
Cuerda
Henequén
Hilo
Cuerda
Materia prima
Caolín
Producto
final
Clip
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El aluminio se usa principalmente en:
El área automotriz: en fabricación de carrocerías y tanques.
La fabricación de trenes urbanos, carros de ferrocarril y buques.
La industria eléctrica en la fabricación de cables y conductores.
La producción de artículos de uso doméstico como cacerolas, sartenes, cubiertos, etc.
Aeronáutica: en las alas de los aviones.
La fabricación de ventanas, puertas, papel aluminio, latas y escaleras.
La elaboración de clip's, reglas, broches, para la escuela y la oficina.
El aluminio en tu mochila: Clip's, broches, regla, estuche para lápices, compás etc.
Las latas de bebidas y desperdicio de aluminio, se funden
para convertirse nuevamente en hoja de aluminio, en el
proceso de reciclado no cambian las características del
material ya que se obtiene un producto con las mismas
propiedades y calidad.
¿Cómo se hace el pan?
Para la elaboración del pan, se requiere de 4 pasos a seguir: amasado, es decir, la mezcla
de todos los ingredientes; fermentación, tiempo de reposo para que la masa aumente el
doble de volumen; moldeo de la masa en los diferentes tipos de pan, y horneado, que
consiste en cocer la masa
¿Cómo se obtiene el azúcar?
La caña de azúcar se somete a un tratamiento de extracción del jugo, para
luego convertirse en guarapo. Después del proceso de evaporación y
clarificación queda un jarabe o meladura. Dicho jarabe se somete a un proceso
de evaporación hasta quedar saturado de azúcar y formarse poco a poco los
Materia prima
Harina de
trigo (además
agua, sal, azúcar,
leche, grasas y
levadura).
Producto final
Pan
Materia prima
Caña de azúcar
Producto final
Azúcar
El aluminio se usa principalmente en:
El área automotriz: en fabricación de carrocerías y tanques.
La fabricación de trenes urbanos, carros de ferrocarril y buques.
La industria eléctrica en la fabricación de cables y conductores.
La producción de artículos de uso doméstico como cacerolas, sartenes, cubiertos, etc.
Aeronáutica: en las alas de los aviones.
La fabricación de ventanas, puertas, papel aluminio, latas y escaleras.
La elaboración de clip's, reglas, broches, para la escuela y la oficina.
El aluminio en tu mochila: Clip's, broches, regla, estuche para lápices, compás etc.
Las latas de bebidas y desperdicio de aluminio, se funden
para convertirse nuevamente en hoja de aluminio, en el
proceso de reciclado no cambian las características del
material ya que se obtiene un producto con las mismas
propiedades y calidad.
¿Cómo se hace el pan?
Para la elaboración del pan, se requiere de 4 pasos a seguir: amasado, es decir, la mezcla
de todos los ingredientes; fermentación, tiempo de reposo para que la masa aumente el
doble de volumen; moldeo de la masa en los diferentes tipos de pan, y horneado, que
consiste en cocer la masa
¿Cómo se obtiene el azúcar?
La caña de azúcar se somete a un tratamiento de extracción del jugo, para
luego convertirse en guarapo. Después del proceso de evaporación y
clarificación queda un jarabe o meladura. Dicho jarabe se somete a un proceso
de evaporación hasta quedar saturado de azúcar y formarse poco a poco los
Materia prima
Harina de
trigo (además
agua, sal, azúcar,
leche, grasas y
levadura).
Producto final
Pan
Materia prima
Caña de azúcar
Producto final
Azúcar
17
cristales. Por último pasa por centrifugación o purga, hasta
convertirse en azúcar.
El azúcar se utiliza en la fabricación de dulces, refrescos, jugos y en una gran variedad de
productos.
¿Cómo se hace un gis?
El Yeso es un mineral común formado por sulfato de calcio hidratado en
rocas sedimentarias, desiertos y cuevas, e incluso en el fondo del mar o de
otros cuerpos de agua.
Cuando el yeso se mezcla con agua, se forma una
sustancia cremosa que se puede vaciar en moldes
para obtener gises, y figuras. También para cubrir las paredes de las
casas y para inmovilizar huesos fracturados.
¿Cómo se hace una goma?
El caucho natural se obtiene de la sustancia
lechosa de algunas plantas (resina o látex), para la
fabricación de productos como zapatos y guantes.
Proceso de fabricación del hule natural...
La recolección del látex o resina del árbol, se hace
mediante el proceso conocido como sangrado, que consiste en hacer
algunas incisiones en la corteza del árbol que permiten que el látex salga
poco a poco. Las incisiones se vuelven a cubrir para regenerar la corteza y
repetir el procedimiento después de un tiempo. Una vez recolectado, se
mezcla con agua e inicia su transformación, posteriormente se cuela, diluye y se agregan
algunos ácidos para pasar del estado líquido al sólido. Se tritura hasta hacerlo más suave y
pegajoso y se incorporan las sustancias ne cesarias para que adquiera la consistencia
deseada dependiendo del uso que vaya a tener.
Algunos productos elaborados con látex son...
Globos, banditas de goma, las gomas de borrar, las partes de goma de juguetes, los
diversos componentes de goma en instrumentos médicos, los elásticos en la ropa, las
mamilas de biberones y los chupones.
Proceso de fabricación de una goma
Con el látex se hace una masilla, parecida a la plastilina. Al ser moldeable nos permite
retocar su forma, estirarla, amasarla, al frotarla contra el papel elimina escritura de lápiz y
algunas veces de tinta.
A nivel
nacional...
En el año 2004, Veracruz
de Ignacio de la Llave es el
principal productor, a nivel
nacional, de azúcar con 18
299 846 toneladas.
Materia prima
Yeso
Producto final
Gis
Yeso
Gis
Materia prima
Hule o caucho
Producto
final
Goma
Materia prima
Algodón
Producto final
Prenda de
vestir
cristales. Por último pasa por centrifugación o purga, hasta
convertirse en azúcar.
El azúcar se utiliza en la fabricación de dulces, refrescos, jugos y en una gran variedad de
productos.
¿Cómo se hace un gis?
El Yeso es un mineral común formado por sulfato de calcio hidratado en
rocas sedimentarias, desiertos y cuevas, e incluso en el fondo del mar o de
otros cuerpos de agua.
Cuando el yeso se mezcla con agua, se forma una
sustancia cremosa que se puede vaciar en moldes
para obtener gises, y figuras. También para cubrir las paredes de las
casas y para inmovilizar huesos fracturados.
¿Cómo se hace una goma?
El caucho natural se obtiene de la sustancia
lechosa de algunas plantas (resina o látex), para la
fabricación de productos como zapatos y guantes.
Proceso de fabricación del hule natural...
La recolección del látex o resina del árbol, se hace
mediante el proceso conocido como sangrado, que consiste en hacer
algunas incisiones en la corteza del árbol que permiten que el látex salga
poco a poco. Las incisiones se vuelven a cubrir para regenerar la corteza y
repetir el procedimiento después de un tiempo. Una vez recolectado, se
mezcla con agua e inicia su transformación, posteriormente se cuela, diluye y se agregan
algunos ácidos para pasar del estado líquido al sólido. Se tritura hasta hacerlo más suave y
pegajoso y se incorporan las sustancias ne cesarias para que adquiera la consistencia
deseada dependiendo del uso que vaya a tener.
Algunos productos elaborados con látex son...
Globos, banditas de goma, las gomas de borrar, las partes de goma de juguetes, los
diversos componentes de goma en instrumentos médicos, los elásticos en la ropa, las
mamilas de biberones y los chupones.
Proceso de fabricación de una goma
Con el látex se hace una masilla, parecida a la plastilina. Al ser moldeable nos permite
retocar su forma, estirarla, amasarla, al frotarla contra el papel elimina escritura de lápiz y
algunas veces de tinta.
A nivel
nacional...
En el año 2004, Veracruz
de Ignacio de la Llave es el
principal productor, a nivel
nacional, de azúcar con 18
299 846 toneladas.
Materia prima
Yeso
Producto final
Gis
Yeso
Gis
Materia prima
Hule o caucho
Producto
final
Goma
Materia prima
Algodón
Producto final
Prenda de
vestir
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¿Cómo se hace una prenda de vestir?
Las fibras naturales son materias primas que se extraen de algunas plantas
para la manufactura de prendas de vestir y diferentes artículos como telas,
hilos y cordeles.
Algodón
Hilo
Tela
Vestido
El algodón es una fibra que crece alrededor de las semillas de la planta de algodón. La fibra
es utilizada para hacer telas suaves y permeables.
Otras fibras naturales de plantas y arbustos que se utilizan para fabricar hilos:
Del cáñamo que es un arbusto, se extrae una fibra muy burda pero muy útil para
la fabricación de tela para cuerdas y costales, esta fibra se llama Yute.
El lino es una fibra que es usada para la confección de blancos y ropa en general.
El capok, también llamada fibra de la Ceiba, se usa para relleno de colchones,
almohadas y colchas.
El ramio se usa para elaborar hilos resistentes para correas especiales y redes para
pescar.
La fibra abacá, se utiliza para la fabricación de hilos gruesos, cuerdas y cestos muy
duraderos.
¿Cómo se hace el papel?
La materia prima de la celulosa es la madera y otras plantas.
Con la celulosa se fabrican distintos tipos de papel y cartón.
La celulosa, es una sustancia fibrosa que le sirve a las plantas
como soporte y base en su estructura. La celulosa se extrae
de troncos delgados y corteza de árboles. Los más utilizados para la fabricación de
papel y cartón son los pinos, abetos, eucaliptos y abedules.
La industria manufacturera en México
Materia prima
Madera y
Plantas
Producto final
Papel
Árbol
Celulosa
Papel
¿Cómo se hace una prenda de vestir?
Las fibras naturales son materias primas que se extraen de algunas plantas
para la manufactura de prendas de vestir y diferentes artículos como telas,
hilos y cordeles.
Algodón
Hilo
Tela
Vestido
El algodón es una fibra que crece alrededor de las semillas de la planta de algodón. La fibra
es utilizada para hacer telas suaves y permeables.
Otras fibras naturales de plantas y arbustos que se utilizan para fabricar hilos:
Del cáñamo que es un arbusto, se extrae una fibra muy burda pero muy útil para
la fabricación de tela para cuerdas y costales, esta fibra se llama Yute.
El lino es una fibra que es usada para la confección de blancos y ropa en general.
El capok, también llamada fibra de la Ceiba, se usa para relleno de colchones,
almohadas y colchas.
El ramio se usa para elaborar hilos resistentes para correas especiales y redes para
pescar.
La fibra abacá, se utiliza para la fabricación de hilos gruesos, cuerdas y cestos muy
duraderos.
¿Cómo se hace el papel?
La materia prima de la celulosa es la madera y otras plantas.
Con la celulosa se fabrican distintos tipos de papel y cartón.
La celulosa, es una sustancia fibrosa que le sirve a las plantas
como soporte y base en su estructura. La celulosa se extrae
de troncos delgados y corteza de árboles. Los más utilizados para la fabricación de
papel y cartón son los pinos, abetos, eucaliptos y abedules.
La industria manufacturera en México
Materia prima
Madera y
Plantas
Producto final
Papel
Árbol
Celulosa
Papel
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Al 2011, la industria alimentaria, de las bebidas y del tabaco así como la industria productora de
maquinaria y equipo aportaron el mayor porcentaje al PIB manufacturero con 27.9 % y 26.9%
respectivamente.
La
industria manufacturera en los estados
Las entidades donde la industria manufacturera ocupa el primer lugar de aportación a su PIB
son: Coahuila de Zaragoza, Querétaro, Estado de México, Aguascalientes, Guanajuato,
Puebla y San Luis Potosí.
Al 2011, la industria alimentaria, de las bebidas y del tabaco así como la industria productora de
maquinaria y equipo aportaron el mayor porcentaje al PIB manufacturero con 27.9 % y 26.9%
respectivamente.
La
industria manufacturera en los estados
Las entidades donde la industria manufacturera ocupa el primer lugar de aportación a su PIB
son: Coahuila de Zaragoza, Querétaro, Estado de México, Aguascalientes, Guanajuato,
Puebla y San Luis Potosí.
20
TIPOS DE PRODUCCIÓN INDUSTRIAL
La fabricación es un término muy amplio e incluye muchos tipos de productos y operaciones de
producción claramente diferentes. Puede suponer muchas formas tecnológicas y orgánicas. Sin embargo,
es posible reconocer fundamentalmente las cuatro configuraciones siguientes teniendo en cuenta el
número de productos y volumen:
1. Procesos de Flujo Continuo:
En éstos se desarrolla una producción dedicada continua de grandes cantidades de producto. Aquí los
tipos de producto son pocos y los volúmenes son altos. El proceso de fabricación mantiene un flujo
continuo de materiales en bruto mediante una serie de operaciones secuenciales. Estas operaciones
transforman los materiales en bruto en un producto final. Entre los elementos típicos de los procesos de
flujo continuo se incluyen plantas químicas, refinerías de petróleo, plástico, planchas y acero, e
industrias textiles.
VIDEOS:
- http://www.youtube.com/watch?v=Cd5WnK4zR48 (químicos)
- http://www.youtube.com/watch?v=3OB4mbDP6YQ (petróleo)
- http://www.youtube.com/watch?v=DYgACquM584 (plástico)
- http://www.youtube.com/watch?v=WoISYgxowYs, http://www.youtube.com/watch?v=2Aip_Jg_BC8 (acero
parte 1 y 2)
- http://www.youtube.com/watch?v=9CrwuTUOWO0 (textiles)
Mientras que la continuidad completa es rara, suele ser más frecuente un sistema de tipo Pipeline donde
cada sección de la planta procesa una cierta cantidad de materiales y la pasa a la próxima sección. Para
aumentar al máximo el rendimiento total se utilizan técnicas de control realimentado de sección o de
planta. La disponibilidad de sensores inteligentes, de tecnología basada en el computador relativamente
TIPOS DE PRODUCCIÓN INDUSTRIAL
La fabricación es un término muy amplio e incluye muchos tipos de productos y operaciones de
producción claramente diferentes. Puede suponer muchas formas tecnológicas y orgánicas. Sin embargo,
es posible reconocer fundamentalmente las cuatro configuraciones siguientes teniendo en cuenta el
número de productos y volumen:
1. Procesos de Flujo Continuo:
En éstos se desarrolla una producción dedicada continua de grandes cantidades de producto. Aquí los
tipos de producto son pocos y los volúmenes son altos. El proceso de fabricación mantiene un flujo
continuo de materiales en bruto mediante una serie de operaciones secuenciales. Estas operaciones
transforman los materiales en bruto en un producto final. Entre los elementos típicos de los procesos de
flujo continuo se incluyen plantas químicas, refinerías de petróleo, plástico, planchas y acero, e
industrias textiles.
VIDEOS:
- http://www.youtube.com/watch?v=Cd5WnK4zR48 (químicos)
- http://www.youtube.com/watch?v=3OB4mbDP6YQ (petróleo)
- http://www.youtube.com/watch?v=DYgACquM584 (plástico)
- http://www.youtube.com/watch?v=WoISYgxowYs, http://www.youtube.com/watch?v=2Aip_Jg_BC8 (acero
parte 1 y 2)
- http://www.youtube.com/watch?v=9CrwuTUOWO0 (textiles)
Mientras que la continuidad completa es rara, suele ser más frecuente un sistema de tipo Pipeline donde
cada sección de la planta procesa una cierta cantidad de materiales y la pasa a la próxima sección. Para
aumentar al máximo el rendimiento total se utilizan técnicas de control realimentado de sección o de
planta. La disponibilidad de sensores inteligentes, de tecnología basada en el computador relativamente
21
barata, y un control por computador sofisticado ha tenido como consecuencia fábricas totalmente
automatizadas que funcionan virtualmente sin intervención humana.
2. Procesos de Prueba de Laboratorio:
Conocidos también como JOB SHOP, es un trabajo caracterizado por unos volúmenes de producción muy
bajos y una amplia gama de productos. Es muy común en industrias mecánicas de ingeniería. Este tipo de
fabricación se usa generalmente para pedidos específicos de cliente en donde existe una gran variedad
de trabajo a realizar en la planta. Por lo tanto, el equipo de producción debe ser de propósito general y
flexible para hacer posible esta variedad de trabajo, y los trabajadores deben ser de gran capacitación
para desarrollar la gama de cometidos de trabajo. Los ejemplos típicos de fabricación que se incluyen
son los vehículos espaciales, aeronaves, proyectiles, máquinas herramienta y prototipos de futuros
productos.
VIDEOS:
- http://www.youtube.com/watch?v=WNgHABGdh0Q (aviones)
- http://www.youtube.com/watch?v=c7TCpEjSuuY (misiles)
- http://www.youtube.com/watch?v=5b2eR6mbFjg (herramientas)
Los job shops son generalmente poco eficientes y tienen grandes tiempos de preparación, grandes
inventarios de trabajo en curso, y costos altos. Las razones que lo provocan son:
- Una orden para un componente o submontaje comúnmente involucra operaciones en varias máquinas
herramienta diferentes y con movimientos de una sola pieza. El movimiento de material es
generalmente realizado por trabajadores de cuello azul que tienen en consecuencia costos altos y
grandes demoras.
- El equipo y herramientas en un job shop son de propósito general y puede establecerse para casi
cualquier pieza, pero el tiempo para la estructuración de un trabajo particular sobre una máquina
herramienta de propósito general puede requerir horas e incluso días.
- Estos productos tienen unos desarrollos y tiempos de producción muy grandes, a causa de la fuerte
componente de trabajo de ingeniería, tiempo de diseño y grandes tiempos de preparación para la
adquisición de materiales y componentes especiales. También tienen un costo alto a causa del gran
contenido de diseño e ingeniería por pedido, que es la fuerza de trabajo mejor cualificada y mejor
pagada, y consecuentemente de menor curva de aprendizaje de productividad.
3. Producción por Lotes:
barata, y un control por computador sofisticado ha tenido como consecuencia fábricas totalmente
automatizadas que funcionan virtualmente sin intervención humana.
2. Procesos de Prueba de Laboratorio:
Conocidos también como JOB SHOP, es un trabajo caracterizado por unos volúmenes de producción muy
bajos y una amplia gama de productos. Es muy común en industrias mecánicas de ingeniería. Este tipo de
fabricación se usa generalmente para pedidos específicos de cliente en donde existe una gran variedad
de trabajo a realizar en la planta. Por lo tanto, el equipo de producción debe ser de propósito general y
flexible para hacer posible esta variedad de trabajo, y los trabajadores deben ser de gran capacitación
para desarrollar la gama de cometidos de trabajo. Los ejemplos típicos de fabricación que se incluyen
son los vehículos espaciales, aeronaves, proyectiles, máquinas herramienta y prototipos de futuros
productos.
VIDEOS:
- http://www.youtube.com/watch?v=WNgHABGdh0Q (aviones)
- http://www.youtube.com/watch?v=c7TCpEjSuuY (misiles)
- http://www.youtube.com/watch?v=5b2eR6mbFjg (herramientas)
Los job shops son generalmente poco eficientes y tienen grandes tiempos de preparación, grandes
inventarios de trabajo en curso, y costos altos. Las razones que lo provocan son:
- Una orden para un componente o submontaje comúnmente involucra operaciones en varias máquinas
herramienta diferentes y con movimientos de una sola pieza. El movimiento de material es
generalmente realizado por trabajadores de cuello azul que tienen en consecuencia costos altos y
grandes demoras.
- El equipo y herramientas en un job shop son de propósito general y puede establecerse para casi
cualquier pieza, pero el tiempo para la estructuración de un trabajo particular sobre una máquina
herramienta de propósito general puede requerir horas e incluso días.
- Estos productos tienen unos desarrollos y tiempos de producción muy grandes, a causa de la fuerte
componente de trabajo de ingeniería, tiempo de diseño y grandes tiempos de preparación para la
adquisición de materiales y componentes especiales. También tienen un costo alto a causa del gran
contenido de diseño e ingeniería por pedido, que es la fuerza de trabajo mejor cualificada y mejor
pagada, y consecuentemente de menor curva de aprendizaje de productividad.
3. Producción por Lotes:
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En esta categoría se contempla la fabricación de lotes de tamaño medio del mismo artículo o producto.
Los lotes suelen ser producidos una sola vez o deben producirse a intervalos regulares. Los tamaños de
lotes y la frecuencia de producción de un artículo único se fijan con las políticas de control de inventario
adoptadas en marketing.
Aquí nuevamente el equipo de fabricación es de propósito general, pero diseñado para promedios de
producción más altos. Las plantas de producción por lotes incluyen los talleres de mecanizado,
fundiciones, fábricas de moldeado plástico, talleres de trabajo de prensa y cervecerías. Entre los artículos
desarrollados en plantas de fabricación por lotes se encuentran muebles, libros y aparatos domésticos.
Se ha estimado que como mucho el 75% de toda la fabricación por lotes está hecha en tamaños de lote
de 50 piezas o menos. En la actualidad la fabricación por lotes y la job shop constituyen una parte
importante de la actividad total de fabricación.
VIDEOS:
- http://www.youtube.com/watch?v=odC0W-7CfP8, http://www.youtube.com/watch?v=wmKxh7Pq3FM,
http://www.youtube.com/watch?v=FqDq6tD_fWg, http://www.youtube.com/watch?v=YF426DUYdh8,
http://www.youtube.com/watch?v=MA1bet8_oMg (cerveza partes 1 -5)
- http://www.youtube.com/watch?v=qTh-4-1e344 (impresiones)
- http://www.youtube.com/watch?v=IfrRLrlfqks (muebles)
4. Procesos Dedicados en Alto Volumen de Producción:
Esta es una fabricación dedicada continua de productos idénticos. Las líneas de producción de alto
volumen son caracterizadas por una tasa de producción muy alta y de estrecho alcance. El equipo se
dedica a la fabricación de un tipo de producto único tal como automóvil, bombillas, aparatos, etc. La
planta entera se diseña y opera para la fabricación de un tipo único de producto.
VIDEOS:
- http://www.youtube.com/watch?v=lPcFK7o9JmU (autos)
- http://www.youtube.com/watch?v=lRSvJRoYCN8 (plasmas)
Para los sistemas e instalaciones especiales de mono producto se requiere una inversión fija muy alta,
tales como líneas fijas de transporte, transportadores dedicados, almacenes, etc. Cada pieza del equipo
se perfecciona desde el punto de vista del costo y el tiempo para la operación que desempeña y el
movimiento del material se automatiza.
5. Procesos en Disposición por Tecnología de Grupo:
En esta categoría se contempla la fabricación de lotes de tamaño medio del mismo artículo o producto.
Los lotes suelen ser producidos una sola vez o deben producirse a intervalos regulares. Los tamaños de
lotes y la frecuencia de producción de un artículo único se fijan con las políticas de control de inventario
adoptadas en marketing.
Aquí nuevamente el equipo de fabricación es de propósito general, pero diseñado para promedios de
producción más altos. Las plantas de producción por lotes incluyen los talleres de mecanizado,
fundiciones, fábricas de moldeado plástico, talleres de trabajo de prensa y cervecerías. Entre los artículos
desarrollados en plantas de fabricación por lotes se encuentran muebles, libros y aparatos domésticos.
Se ha estimado que como mucho el 75% de toda la fabricación por lotes está hecha en tamaños de lote
de 50 piezas o menos. En la actualidad la fabricación por lotes y la job shop constituyen una parte
importante de la actividad total de fabricación.
VIDEOS:
- http://www.youtube.com/watch?v=odC0W-7CfP8, http://www.youtube.com/watch?v=wmKxh7Pq3FM,
http://www.youtube.com/watch?v=FqDq6tD_fWg, http://www.youtube.com/watch?v=YF426DUYdh8,
http://www.youtube.com/watch?v=MA1bet8_oMg (cerveza partes 1 -5)
- http://www.youtube.com/watch?v=qTh-4-1e344 (impresiones)
- http://www.youtube.com/watch?v=IfrRLrlfqks (muebles)
4. Procesos Dedicados en Alto Volumen de Producción:
Esta es una fabricación dedicada continua de productos idénticos. Las líneas de producción de alto
volumen son caracterizadas por una tasa de producción muy alta y de estrecho alcance. El equipo se
dedica a la fabricación de un tipo de producto único tal como automóvil, bombillas, aparatos, etc. La
planta entera se diseña y opera para la fabricación de un tipo único de producto.
VIDEOS:
- http://www.youtube.com/watch?v=lPcFK7o9JmU (autos)
- http://www.youtube.com/watch?v=lRSvJRoYCN8 (plasmas)
Para los sistemas e instalaciones especiales de mono producto se requiere una inversión fija muy alta,
tales como líneas fijas de transporte, transportadores dedicados, almacenes, etc. Cada pieza del equipo
se perfecciona desde el punto de vista del costo y el tiempo para la operación que desempeña y el
movimiento del material se automatiza.
5. Procesos en Disposición por Tecnología de Grupo:
23
Este intenta combinar la eficacia de la disposición de flujo continuo con la flexibilidad de job shop. En
esta filosofía se tratan de agrupar familias de piezas con determinada similitud en la fabricación y el
diseño. En una planta capaz de producir 10000 piezas diferentes, puede ser posible agruparlas en grupos
de 50 familias con las similitudes anteriormente referidas, de tal forma que el procesamiento de cada
miembro de una misma familia puede ser similar, resultando una mayor eficacia en la fabricación. Esta
eficacia puede obtenerse mediante la organización del equipamiento en grupos de máquinas o células
que faciliten el flujo de trabajo. En el diseño del producto existen también ventajas en la codificación y
en la clasificación de las piezas.
b) Investigar los conceptos y que es la ingeniería inversa tomando
en cuenta consideraciones económicas y su desarrollo
sustentable en el entorno de la manufactura
Ingeniería inversa
La ingeniería inversa es el proceso de descubrir los principios tecnológicos de un dispositivo,
objeto o sistema a través del análisis de su estructura, función y operación. A menudo, implica
algo desmontaje (un dispositivo mecánico , componente electrónico , programa de ordenador, o
biológico , química o materia orgánica) y el análisis de sus componentes y el funcionamiento en
detalle, ya sea con fines de mantenimiento o para apoyar la creación de un nuevo dispositivo o
programa que hace lo mismo, sin necesidad de utilizar o simplemente duplicar (sin entender) el
original.
La ingeniería inversa tiene sus orígenes en el análisis de hardware para obtener una ventaja
comercial o militar. El objetivo es deducir las decisiones de diseño de productos finales con poco
o ningún conocimiento adicional acerca de los procedimientos involucrados en la producción
original. Las mismas técnicas posteriormente se están investigando para su aplicación a los
sistemas de software de legado, no para fines industriales o de la defensa, sino más bien para
sustituir a documentación incorrecta, incompleta o no disponible.
El objetivo de la ingeniería inversa es obtener información o un diseño a partir de un producto
accesible al público, con el fin de determinar de qué está hecho, qué lo hace funcionar y cómo fue
fabricado.
Hoy en día (principios del siglo XXI), los productos más comúnmente sometidos a ingeniería
inversa son los programas de computadoras y los componentes electrónicos, pero, en realidad,
cualquier producto puede ser objeto de un análisis de Ingeniería Inversa.
El método se denomina así porque avanza en dirección opuesta a las tareas habituales
de ingeniería, que consisten en utilizar datos técnicos para elaborar un producto determinado. En
general, si el producto u otro material que fue sometido a la ingeniería inversa fueron obtenidos
en forma apropiada, entonces el proceso es legítimo y legal. De la misma forma, pueden fabricarse
y distribuirse, legalmente, los productos genéricos creados a partir de la información obtenida de
la ingeniería inversa, como es el caso de algunos proyectos de Software libre ampliamente
conocidos.
El programa Samba es un claro ejemplo de ingeniería inversa, dado que permite a sistemas
operativos UNIX compartir archivos con sistemas Microsoft Windows. El proyecto Samba tuvo
que investigar información confidencial (no liberada al público en general por Microsoft) sobre los
aspectos técnicos relacionados con el sistema de archivos Windows. Lo mismo realiza el
Este intenta combinar la eficacia de la disposición de flujo continuo con la flexibilidad de job shop. En
esta filosofía se tratan de agrupar familias de piezas con determinada similitud en la fabricación y el
diseño. En una planta capaz de producir 10000 piezas diferentes, puede ser posible agruparlas en grupos
de 50 familias con las similitudes anteriormente referidas, de tal forma que el procesamiento de cada
miembro de una misma familia puede ser similar, resultando una mayor eficacia en la fabricación. Esta
eficacia puede obtenerse mediante la organización del equipamiento en grupos de máquinas o células
que faciliten el flujo de trabajo. En el diseño del producto existen también ventajas en la codificación y
en la clasificación de las piezas.
b) Investigar los conceptos y que es la ingeniería inversa tomando
en cuenta consideraciones económicas y su desarrollo
sustentable en el entorno de la manufactura
Ingeniería inversa
La ingeniería inversa es el proceso de descubrir los principios tecnológicos de un dispositivo,
objeto o sistema a través del análisis de su estructura, función y operación. A menudo, implica
algo desmontaje (un dispositivo mecánico , componente electrónico , programa de ordenador, o
biológico , química o materia orgánica) y el análisis de sus componentes y el funcionamiento en
detalle, ya sea con fines de mantenimiento o para apoyar la creación de un nuevo dispositivo o
programa que hace lo mismo, sin necesidad de utilizar o simplemente duplicar (sin entender) el
original.
La ingeniería inversa tiene sus orígenes en el análisis de hardware para obtener una ventaja
comercial o militar. El objetivo es deducir las decisiones de diseño de productos finales con poco
o ningún conocimiento adicional acerca de los procedimientos involucrados en la producción
original. Las mismas técnicas posteriormente se están investigando para su aplicación a los
sistemas de software de legado, no para fines industriales o de la defensa, sino más bien para
sustituir a documentación incorrecta, incompleta o no disponible.
El objetivo de la ingeniería inversa es obtener información o un diseño a partir de un producto
accesible al público, con el fin de determinar de qué está hecho, qué lo hace funcionar y cómo fue
fabricado.
Hoy en día (principios del siglo XXI), los productos más comúnmente sometidos a ingeniería
inversa son los programas de computadoras y los componentes electrónicos, pero, en realidad,
cualquier producto puede ser objeto de un análisis de Ingeniería Inversa.
El método se denomina así porque avanza en dirección opuesta a las tareas habituales
de ingeniería, que consisten en utilizar datos técnicos para elaborar un producto determinado. En
general, si el producto u otro material que fue sometido a la ingeniería inversa fueron obtenidos
en forma apropiada, entonces el proceso es legítimo y legal. De la misma forma, pueden fabricarse
y distribuirse, legalmente, los productos genéricos creados a partir de la información obtenida de
la ingeniería inversa, como es el caso de algunos proyectos de Software libre ampliamente
conocidos.
El programa Samba es un claro ejemplo de ingeniería inversa, dado que permite a sistemas
operativos UNIX compartir archivos con sistemas Microsoft Windows. El proyecto Samba tuvo
que investigar información confidencial (no liberada al público en general por Microsoft) sobre los
aspectos técnicos relacionados con el sistema de archivos Windows. Lo mismo realiza el
24
proyectoWINE para el conjunto de API de Windows y OpenOffice.org con los formatos propios
de Microsoft Office, o se hace para entender la estructura del sistema de archivos NTFS y así
poder desarrollar drivers para la lectura-escritura sobre el mismo (principalmente para sistemas
basados en GNU/Linux).
La ingeniería inversa es un método de resolución. Aplicar ingeniería inversa a algo supone
profundizar en el estudio de su funcionamiento, hasta el punto de que podamos llegar a entender,
modificar y mejorar dicho modo de funcionamiento.
Pero este término no sólo se aplica al software, sino que también se considera ingeniería inversa
el estudio de todo tipo de elementos (por ejemplo, equipos electrónicos, microcontroladores, u
objeto fabril de cualquier clase). Diríamos, más bien, que la ingeniería inversa antecede al
nacimiento del software, tratándose de una posibilidad a disposición de las empresas para la
producción de bienes mediante copiado
1
desde el mismo surgimiento de la ingeniería.
En el caso concreto del software, se conoce por ingeniería inversa a la actividad que se ocupa de
descubrir cómo funciona un programa, función o característica de cuyo código fuente no se
dispone, hasta el punto de poder modificar ese código o generar código propio que cumpla las
mismas funciones. La gran mayoría del software de pago incluye en su licencia una prohibición
expresa de aplicar ingeniería inversa a su código, con el intento de evitar que se pueda modificar
su código y que así los usuarios tengan que pagar si quieren usarlo.
La ingeniería inversa nace en el transcurso de la Segunda Guerra Mundial, cuando los ejércitos
enemigos incautaban insumos de guerra como aviones u otra maquinaria de guerra para mejorar
las suyas mediante un exhaustivo análisis.
La siguiente figura muestra los procesos que sigue la ingeniería directa, si seguimos ese camino
hacia "atrás" (o de manera inversa), hacemos ingeniería inversa, si continuamos con el camino y
planteamos cambios (o mejoras), por la derecha, ese camino nos lleva a una reingeniería, si no
alteramos el contenido de los modelos obtenidos durante los procesos de la ingeniería inversa y
seguimos el camino de la izquierda, eso se llama desarrollar una copia.
Motivación
Razones para la ingeniería inversa:
Interconexión. Ingeniería inversa se puede utilizar cuando se requiere un sistema para interconectar
a otro sistema y cómo ambos sistemas serían negociar se va a establecer. Estos requisitos
normalmente existen para la interoperabilidad .
Militar o comercial espionaje . Aprender acerca de las investigaciones más recientes o de la
competencia de un enemigo por el robo o la captura de un prototipo y su desmantelamiento. Esto
puede resultar en el desarrollo de productos similares, o mejores contramedidas para ello.
Mejorar las deficiencias de documentación. La ingeniería inversa se puede hacer cuando la
documentación de un sistema para su diseño, producción, operación o mantenimiento tiene
deficiencias y los diseñadores originales no están disponibles para mejorarlo. RE de software puede
proporcionar la documentación más actualizada necesaria para comprender el estado más actual de
un sistema de software
Obsolescencia. circuitos integrados a menudo parecen haber sido diseñados en sistemas obsoletos,
de propiedad, lo que significa que la única manera de incorporar la funcionalidad en la nueva
tecnología es la ingeniería inversa del chip existente y luego volver a diseñar él.
Modernización del software. RE es generalmente necesario para entender el "como es" estado de
software existente o legado con el fin de estimar adecuadamente el esfuerzo necesario para migrar
conocimiento del sistema en un estado de "ser". Mucho de esto puede ser impulsado por cambios en
los requisitos funcionales, de cumplimiento o de seguridad.
Análisis de la seguridad del producto. Para examinar cómo funciona un producto, ¿cuáles son las
especificaciones de sus componentes, estimar los costos e identificar el potencial violación de
proyectoWINE para el conjunto de API de Windows y OpenOffice.org con los formatos propios
de Microsoft Office, o se hace para entender la estructura del sistema de archivos NTFS y así
poder desarrollar drivers para la lectura-escritura sobre el mismo (principalmente para sistemas
basados en GNU/Linux).
La ingeniería inversa es un método de resolución. Aplicar ingeniería inversa a algo supone
profundizar en el estudio de su funcionamiento, hasta el punto de que podamos llegar a entender,
modificar y mejorar dicho modo de funcionamiento.
Pero este término no sólo se aplica al software, sino que también se considera ingeniería inversa
el estudio de todo tipo de elementos (por ejemplo, equipos electrónicos, microcontroladores, u
objeto fabril de cualquier clase). Diríamos, más bien, que la ingeniería inversa antecede al
nacimiento del software, tratándose de una posibilidad a disposición de las empresas para la
producción de bienes mediante copiado
1
desde el mismo surgimiento de la ingeniería.
En el caso concreto del software, se conoce por ingeniería inversa a la actividad que se ocupa de
descubrir cómo funciona un programa, función o característica de cuyo código fuente no se
dispone, hasta el punto de poder modificar ese código o generar código propio que cumpla las
mismas funciones. La gran mayoría del software de pago incluye en su licencia una prohibición
expresa de aplicar ingeniería inversa a su código, con el intento de evitar que se pueda modificar
su código y que así los usuarios tengan que pagar si quieren usarlo.
La ingeniería inversa nace en el transcurso de la Segunda Guerra Mundial, cuando los ejércitos
enemigos incautaban insumos de guerra como aviones u otra maquinaria de guerra para mejorar
las suyas mediante un exhaustivo análisis.
La siguiente figura muestra los procesos que sigue la ingeniería directa, si seguimos ese camino
hacia "atrás" (o de manera inversa), hacemos ingeniería inversa, si continuamos con el camino y
planteamos cambios (o mejoras), por la derecha, ese camino nos lleva a una reingeniería, si no
alteramos el contenido de los modelos obtenidos durante los procesos de la ingeniería inversa y
seguimos el camino de la izquierda, eso se llama desarrollar una copia.
Motivación
Razones para la ingeniería inversa:
Interconexión. Ingeniería inversa se puede utilizar cuando se requiere un sistema para interconectar
a otro sistema y cómo ambos sistemas serían negociar se va a establecer. Estos requisitos
normalmente existen para la interoperabilidad .
Militar o comercial espionaje . Aprender acerca de las investigaciones más recientes o de la
competencia de un enemigo por el robo o la captura de un prototipo y su desmantelamiento. Esto
puede resultar en el desarrollo de productos similares, o mejores contramedidas para ello.
Mejorar las deficiencias de documentación. La ingeniería inversa se puede hacer cuando la
documentación de un sistema para su diseño, producción, operación o mantenimiento tiene
deficiencias y los diseñadores originales no están disponibles para mejorarlo. RE de software puede
proporcionar la documentación más actualizada necesaria para comprender el estado más actual de
un sistema de software
Obsolescencia. circuitos integrados a menudo parecen haber sido diseñados en sistemas obsoletos,
de propiedad, lo que significa que la única manera de incorporar la funcionalidad en la nueva
tecnología es la ingeniería inversa del chip existente y luego volver a diseñar él.
Modernización del software. RE es generalmente necesario para entender el "como es" estado de
software existente o legado con el fin de estimar adecuadamente el esfuerzo necesario para migrar
conocimiento del sistema en un estado de "ser". Mucho de esto puede ser impulsado por cambios en
los requisitos funcionales, de cumplimiento o de seguridad.
Análisis de la seguridad del producto. Para examinar cómo funciona un producto, ¿cuáles son las
especificaciones de sus componentes, estimar los costos e identificar el potencial violación de
25
patentes. La adquisición de datos sensibles por el desmontaje y analizar el diseño de un componente
del sistema. Otra intención puede ser la eliminación de la protección de copia, la elusión de las
restricciones de acceso.
Corrección de error. Para fijar (o, a veces para mejorar) software heredado que ya no es apoyado
por sus creadores (por ejemplo Abandonware).
Creación de duplicados sin licencia / aprobados, tales copias se denominan a veces clones en el
dominio de la informática.
Fines Académicos / aprendizaje. RE con fines de aprendizaje se pueden entender los problemas
clave de un diseño de éxito y, posteriormente, mejorar el diseño.
Inteligencia técnica competitiva. Entender lo que uno de los competidores está haciendo
realmente, en comparación con lo que dicen que hacen.
La ingeniería inversa de las máquinas
Como el diseño asistido por ordenador (CAD) se ha vuelto más popular, la ingeniería inversa se ha
convertido en un método viable para crear un modelo virtual en 3D de una parte física existente
para su uso en 3D CAD, CAM , CAE u otro software. En el reverso- proceso de ingeniería consiste
en medir un objeto y luego reconstruirlo como un modelo 3D. El objeto físico se puede medir
utilizando escaneado 3D tecnologías como las MMC , escáneres láser , digitalizadores de luz
estructurada o CT Industrial Scanning (tomografía computarizada). Los datos medidos por sí
solos, por lo general representado como una nube de puntos , carece de información topológica y
por lo tanto a menudo se procesan y se modelaron en un formato más fácil de usar como una
malla triangular de rostro, un conjunto de NURBS superficies, o CAD modelo.
La ingeniería inversa también es utilizado por las empresas para que la geometría física existente
en los entornos de desarrollo de productos digitales, para hacer un disco digital en 3D de sus
propios productos, o para evaluar los productos de los competidores. Se utiliza para analizar, por
ejemplo, cómo funciona un producto, lo que hace, y qué componentes consiste, estimar los
costos e identificar el potencial de la patente infracción, etc.
La ingeniería de valor es una actividad relacionada también utilizada por las empresas. Se trata de
de-construcción y análisis de productos, pero el objetivo es encontrar oportunidades de
reducción de costes.
Ventajas de la Ingeniería inversa
La ingeniería inversa es un método de resolución. Aplicar ingeniería inversa a algo supone
profundizar en el estudio de su funcionamiento, hasta el punto de que podamos llegar a entender,
modificar y mejorar dicho modo de funcionamiento.
La aplicación de ingeniería inversa nunca cambia la funcionalidad del software sino que permite
obtener productos que indican cómo se ha construido el mismo. Se realiza permite obtener los
siguientes beneficios:
• Reducir la complejidad del sistema: al intentar comprender el software se facilita su
mantenimiento y la complejidad existente disminuye.
• Generar diferentes alternativas: del punto de partida del proceso, principalmente código fuente,
se generan representaciones gráficas lo que facilita su comprensión.
• Recuperar y/o actualizar la información perdida (cambios que no se documentaron en su
momento): en la evolución del sistema se realizan cambios que no se suele actualizar en las
patentes. La adquisición de datos sensibles por el desmontaje y analizar el diseño de un componente
del sistema. Otra intención puede ser la eliminación de la protección de copia, la elusión de las
restricciones de acceso.
Corrección de error. Para fijar (o, a veces para mejorar) software heredado que ya no es apoyado
por sus creadores (por ejemplo Abandonware).
Creación de duplicados sin licencia / aprobados, tales copias se denominan a veces clones en el
dominio de la informática.
Fines Académicos / aprendizaje. RE con fines de aprendizaje se pueden entender los problemas
clave de un diseño de éxito y, posteriormente, mejorar el diseño.
Inteligencia técnica competitiva. Entender lo que uno de los competidores está haciendo
realmente, en comparación con lo que dicen que hacen.
La ingeniería inversa de las máquinas
Como el diseño asistido por ordenador (CAD) se ha vuelto más popular, la ingeniería inversa se ha
convertido en un método viable para crear un modelo virtual en 3D de una parte física existente
para su uso en 3D CAD, CAM , CAE u otro software. En el reverso- proceso de ingeniería consiste
en medir un objeto y luego reconstruirlo como un modelo 3D. El objeto físico se puede medir
utilizando escaneado 3D tecnologías como las MMC , escáneres láser , digitalizadores de luz
estructurada o CT Industrial Scanning (tomografía computarizada). Los datos medidos por sí
solos, por lo general representado como una nube de puntos , carece de información topológica y
por lo tanto a menudo se procesan y se modelaron en un formato más fácil de usar como una
malla triangular de rostro, un conjunto de NURBS superficies, o CAD modelo.
La ingeniería inversa también es utilizado por las empresas para que la geometría física existente
en los entornos de desarrollo de productos digitales, para hacer un disco digital en 3D de sus
propios productos, o para evaluar los productos de los competidores. Se utiliza para analizar, por
ejemplo, cómo funciona un producto, lo que hace, y qué componentes consiste, estimar los
costos e identificar el potencial de la patente infracción, etc.
La ingeniería de valor es una actividad relacionada también utilizada por las empresas. Se trata de
de-construcción y análisis de productos, pero el objetivo es encontrar oportunidades de
reducción de costes.
Ventajas de la Ingeniería inversa
La ingeniería inversa es un método de resolución. Aplicar ingeniería inversa a algo supone
profundizar en el estudio de su funcionamiento, hasta el punto de que podamos llegar a entender,
modificar y mejorar dicho modo de funcionamiento.
La aplicación de ingeniería inversa nunca cambia la funcionalidad del software sino que permite
obtener productos que indican cómo se ha construido el mismo. Se realiza permite obtener los
siguientes beneficios:
• Reducir la complejidad del sistema: al intentar comprender el software se facilita su
mantenimiento y la complejidad existente disminuye.
• Generar diferentes alternativas: del punto de partida del proceso, principalmente código fuente,
se generan representaciones gráficas lo que facilita su comprensión.
• Recuperar y/o actualizar la información perdida (cambios que no se documentaron en su
momento): en la evolución del sistema se realizan cambios que no se suele actualizar en las
26
representaciones de nivel de abstracción más alto, para lo cual se utiliza la recuperación de
diseño.
• Detectar efectos laterales: los cambios que se puedan realizar en un sistema puede conducirnos
a que surjan efectos no deseados, esta serie de anomalías puede ser detectados por la ingeniería
inversa.
• Facilitar la reutilización: por medio de la ingeniería inversa se pueden detectar componentes de
posible reutilización de sistemas existentes, pudiendo aumentar la productividad, reducir los
costes y los riesgos de mantenimiento.
Otra definición - Ingeniería inversa
La ingeniería inversa es un procedimiento mediante el cual se toma un objeto por separado para
ver cómo funciona con la finalidad de duplicarlo o mejorarlo.
Aunque esta práctica era empleada por las antiguas industrias, en la actualidad su uso se ha
extendido al software y hardware, en cuyo caso, la ingeniería inversa aplicada al software implica
la reversión de un programa que está codificado en lenguaje maquina (lenguaje de bajo nivel) a el
código fuente de alto nivel en el que fue escrito originalmente.
La ingeniería inversa en el software tiene como objetivo recuperar el código fuente de un
programa que necesita ser corregido, mejorado o estudiado para ser nuevamente escrito y que no
cuenta con su código fuente original.
Hay que dejar en claro que la ingeniería inversa de software que tiene como objetivo el duplicado
o el estudio con propósito comercial, como el empleo de aplicar ingeniería inversa a un producto
para estudiarlo y hacer en base a este un producto de competencia, puede ser considerado como
una violación a las leyes de copyright e incluso en muchos casos, el uso de un programa bajo
licencia prohíbe esta práctica. En el caso de la ingeniería inversa de hardware, se recurre al
desmontaje de un dispositivo con la intención de comprobar cómo es que funciona, pero al igual
que sucede en la ingeniería inversa de software, aquí también está prohibido hacer esto con la
intención de fabricar un producto similar.
Otro tipo de ingeniería inversa consiste en la reproducción de imágenes en 3D de piezas ya
fabricadas cuando no se cuenta con un plano y con la finalidad de reacondicionar la pieza.
BIBLIOGRAFÍA
a) http://cuentame.inegi.org.mx/economia/secundario/manufacturera/default.aspx?tema=E#.
https://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact=8&sqi=2&ved=0CD
4QFjAC&url=http%3A%2F%2Fxa.yimg.com%2Fkq%2Fgroups%2F23734681%2F1389715489%2Fname%2FTIP
OS%2BDE%2BPRODUCCI&ei=gZ8bU5iiN4a4qQGivoGYCg&usg=AFQjCNGmiRpwIHWh0vTZVMi_5 MQqtW0Dy
g&sig2=jEXUQL7pQCLXWUanXV1s -Q&bvm=bv.62578216,d.aWM
http://spcgroup.com.mx/objetivos-manufactura-esbelta/
b) http://en.wikipedia.org/wiki/Reverse_engineering
http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_inversa
representaciones de nivel de abstracción más alto, para lo cual se utiliza la recuperación de
diseño.
• Detectar efectos laterales: los cambios que se puedan realizar en un sistema puede conducirnos
a que surjan efectos no deseados, esta serie de anomalías puede ser detectados por la ingeniería
inversa.
• Facilitar la reutilización: por medio de la ingeniería inversa se pueden detectar componentes de
posible reutilización de sistemas existentes, pudiendo aumentar la productividad, reducir los
costes y los riesgos de mantenimiento.
Otra definición - Ingeniería inversa
La ingeniería inversa es un procedimiento mediante el cual se toma un objeto por separado para
ver cómo funciona con la finalidad de duplicarlo o mejorarlo.
Aunque esta práctica era empleada por las antiguas industrias, en la actualidad su uso se ha
extendido al software y hardware, en cuyo caso, la ingeniería inversa aplicada al software implica
la reversión de un programa que está codificado en lenguaje maquina (lenguaje de bajo nivel) a el
código fuente de alto nivel en el que fue escrito originalmente.
La ingeniería inversa en el software tiene como objetivo recuperar el código fuente de un
programa que necesita ser corregido, mejorado o estudiado para ser nuevamente escrito y que no
cuenta con su código fuente original.
Hay que dejar en claro que la ingeniería inversa de software que tiene como objetivo el duplicado
o el estudio con propósito comercial, como el empleo de aplicar ingeniería inversa a un producto
para estudiarlo y hacer en base a este un producto de competencia, puede ser considerado como
una violación a las leyes de copyright e incluso en muchos casos, el uso de un programa bajo
licencia prohíbe esta práctica. En el caso de la ingeniería inversa de hardware, se recurre al
desmontaje de un dispositivo con la intención de comprobar cómo es que funciona, pero al igual
que sucede en la ingeniería inversa de software, aquí también está prohibido hacer esto con la
intención de fabricar un producto similar.
Otro tipo de ingeniería inversa consiste en la reproducción de imágenes en 3D de piezas ya
fabricadas cuando no se cuenta con un plano y con la finalidad de reacondicionar la pieza.
BIBLIOGRAFÍA
a) http://cuentame.inegi.org.mx/economia/secundario/manufacturera/default.aspx?tema=E#.
https://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact=8&sqi=2&ved=0CD
4QFjAC&url=http%3A%2F%2Fxa.yimg.com%2Fkq%2Fgroups%2F23734681%2F1389715489%2Fname%2FTIP
OS%2BDE%2BPRODUCCI&ei=gZ8bU5iiN4a4qQGivoGYCg&usg=AFQjCNGmiRpwIHWh0vTZVMi_5 MQqtW0Dy
g&sig2=jEXUQL7pQCLXWUanXV1s -Q&bvm=bv.62578216,d.aWM
http://spcgroup.com.mx/objetivos-manufactura-esbelta/
b) http://en.wikipedia.org/wiki/Reverse_engineering
http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_inversa
27
http://dsp.mx/blog/sistemas-de-informacion/62-que-es-ingenieria-inversa
c) Generar un reporte donde exponga y argumenten sus puntos de
vista fundamentada en la que investigaron para finalmente
obtener una conclusión
Reporte de investigación
Procesos de manufactura
Con la investigación realizada acerca de los temas ya
mencionados, ampliamos nuestros conocimientos
acerca de la elaboración de manufactura en las
diferentes industrias pues la elaboración de diversos
productos que nos rodean en nuestra vida que son
realizados mediante la manufactura como algunos
ejemplos anteriormente mencionados.
Observamos los diversos métodos de la manufactura y los diversos pasos a seguir,
entendimos que la elaboración de un producto depende de una o barias materias primas
que se convierte en un producto de más valor (ejemplo, la madera que se transforma
mediante la manufactura en diferentes tipos de productos de más valor como muebles,
útiles escolares, construcciones, etc.).
Para no complicarnos y entender más el tema de la materia observamos diversos puntos
de nuestro propio país como los diferentes productos que transforman para su
distribución, agregando diversos ejemplos para analizar con facilidad la manufactura.
Y aparte de los diversos productos realizados que observamos, también aprendimos
acerca de los diferentes tipos de producción de la industria como la de flujo continuo que
se encarga en realizar en masa los diversos productos que están a pedido (como
celulares), también como la prueba de laboratorio que esa es especial para pedidos de
gran valor (como productos tecnológicos o productos de lujo), los cuales son realizados
por trabajadores de alto desempeño de la industria pues son los productos con una gran
exigencia de calidad, otra que se observa es las producciones por lotes, esta son
especiales para producir unas ciertas cantidades de productos en un determinado
tiempo dejando un intervalo entre ellas (como productos comestibles), otra que se
observa es el Proceso Dedicado en Alto Volumen de Producción que se encarga en la
elaboración en masa de productos totalmente idénticos para abastecimiento masivo en el
mercado (como productos domésticos o de uso cotidiano), y la ultima que observamos
fue la Disposición por Tecnología de Grupo que esta se dedica a la elaboración de
diversas formas de piezas diferentes agrupadas por familias, crea en masa diversos
modelos de piezas agrupadas por tipos (piezas de coches).
http://dsp.mx/blog/sistemas-de-informacion/62-que-es-ingenieria-inversa
c) Generar un reporte donde exponga y argumenten sus puntos de
vista fundamentada en la que investigaron para finalmente
obtener una conclusión
Reporte de investigación
Procesos de manufactura
Con la investigación realizada acerca de los temas ya
mencionados, ampliamos nuestros conocimientos
acerca de la elaboración de manufactura en las
diferentes industrias pues la elaboración de diversos
productos que nos rodean en nuestra vida que son
realizados mediante la manufactura como algunos
ejemplos anteriormente mencionados.
Observamos los diversos métodos de la manufactura y los diversos pasos a seguir,
entendimos que la elaboración de un producto depende de una o barias materias primas
que se convierte en un producto de más valor (ejemplo, la madera que se transforma
mediante la manufactura en diferentes tipos de productos de más valor como muebles,
útiles escolares, construcciones, etc.).
Para no complicarnos y entender más el tema de la materia observamos diversos puntos
de nuestro propio país como los diferentes productos que transforman para su
distribución, agregando diversos ejemplos para analizar con facilidad la manufactura.
Y aparte de los diversos productos realizados que observamos, también aprendimos
acerca de los diferentes tipos de producción de la industria como la de flujo continuo que
se encarga en realizar en masa los diversos productos que están a pedido (como
celulares), también como la prueba de laboratorio que esa es especial para pedidos de
gran valor (como productos tecnológicos o productos de lujo), los cuales son realizados
por trabajadores de alto desempeño de la industria pues son los productos con una gran
exigencia de calidad, otra que se observa es las producciones por lotes, esta son
especiales para producir unas ciertas cantidades de productos en un determinado
tiempo dejando un intervalo entre ellas (como productos comestibles), otra que se
observa es el Proceso Dedicado en Alto Volumen de Producción que se encarga en la
elaboración en masa de productos totalmente idénticos para abastecimiento masivo en el
mercado (como productos domésticos o de uso cotidiano), y la ultima que observamos
fue la Disposición por Tecnología de Grupo que esta se dedica a la elaboración de
diversas formas de piezas diferentes agrupadas por familias, crea en masa diversos
modelos de piezas agrupadas por tipos (piezas de coches).
28
La manufactura es muy extensa y existen diversas formas de productos y producciones
para analizar, es cotidiana y necesaria en nuestra vida, y es algo que siempre estará en
contacto en nuestra profesión como ingenieros
mecánicos pues toda empresa se encarga de
transformar una materia prima en uno u otro
producto para fines económicos.
Ingeniería inversa
Lo que entendimos acerca de la ingeniería inversa es
que el proceso de descubrir los principios
tecnológicos de un dispositivo, objeto o sistema a través del anál isis de su
estructura, función y operación. Lo cual nos trata dar a entender que por medio de un
análisis profundo acerca de un producto nos dará una breve idea de su funcionamiento y
elaboración, para analizar y observar con determinación su elaboración y aprender bien
acerca de su funcionamiento para no tener ninguna
idea errónea de cómo funciona, y poder entender
mejor como poder darles un excelente
mantenimiento o mejorar dicho diseño que se
observa (un dispositivo mecánico , componente
electrónico , programa de ordenador, o biológico ,
química o materia orgánica). Aparte el análisis de
sus componentes y el funcionamiento en detalle, ya
sea con fines de mantenimiento o para apoyar la
creación de un nuevo dispositivo o programa que
hace lo mismo, sin necesi dad de utilizar o
simplemente duplicar (sin entender) el original.
CONCLUSIÓN
Kevin Luis Batista Bejarano
Con la realización del presente informe de investigación observamos y ampliamos
nuestros conocimientos acerca de la manufactura y de la ingeniería inversa para
familiarizarnos con los 2 diferentes temas para tener una idea concreta en el futuro de
nuestra carrera profesional y saber cómo realizar nuestro trabajo sin ninguna duda del
tema. Analizamos con determinación la estructura de los diferentes temas para bien
propio de nuestra sabiduría profesional acerca del tema (manufactura e ingeniería
inversa) con el fin de tener una idea concreta de nuestro trabajo y elaboración en las
diversas industrias en las cuales brindaremos nuestro apoyo.
La manufactura es muy extensa y existen diversas formas de productos y producciones
para analizar, es cotidiana y necesaria en nuestra vida, y es algo que siempre estará en
contacto en nuestra profesión como ingenieros
mecánicos pues toda empresa se encarga de
transformar una materia prima en uno u otro
producto para fines económicos.
Ingeniería inversa
Lo que entendimos acerca de la ingeniería inversa es
que el proceso de descubrir los principios
tecnológicos de un dispositivo, objeto o sistema a través del anál isis de su
estructura, función y operación. Lo cual nos trata dar a entender que por medio de un
análisis profundo acerca de un producto nos dará una breve idea de su funcionamiento y
elaboración, para analizar y observar con determinación su elaboración y aprender bien
acerca de su funcionamiento para no tener ninguna
idea errónea de cómo funciona, y poder entender
mejor como poder darles un excelente
mantenimiento o mejorar dicho diseño que se
observa (un dispositivo mecánico , componente
electrónico , programa de ordenador, o biológico ,
química o materia orgánica). Aparte el análisis de
sus componentes y el funcionamiento en detalle, ya
sea con fines de mantenimiento o para apoyar la
creación de un nuevo dispositivo o programa que
hace lo mismo, sin necesi dad de utilizar o
simplemente duplicar (sin entender) el original.
CONCLUSIÓN
Kevin Luis Batista Bejarano
Con la realización del presente informe de investigación observamos y ampliamos
nuestros conocimientos acerca de la manufactura y de la ingeniería inversa para
familiarizarnos con los 2 diferentes temas para tener una idea concreta en el futuro de
nuestra carrera profesional y saber cómo realizar nuestro trabajo sin ninguna duda del
tema. Analizamos con determinación la estructura de los diferentes temas para bien
propio de nuestra sabiduría profesional acerca del tema (manufactura e ingeniería
inversa) con el fin de tener una idea concreta de nuestro trabajo y elaboración en las
diversas industrias en las cuales brindaremos nuestro apoyo.
29
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
30
UNIDAD II
PROCESOS DE FUNDICIÓN
Competencia especifica de la unidad: identificar y aplicar el proceso de fundición a la fabricación
de piezas.
Temas que conforman la unidad:
2.1 Procedimiento de moldeo.
2.2 Modelos.
2.3 Diseño y conformación de moldes.
2.4 Equipo mecánico de moldeo.
2.5 Fundición con moldes metálicos.
2.6 Fundición centrifuga.
2.7 Fundición de presión o por revestimiento.
2.8 Fundición de colada continua.
TAREA
Actividades de investigación:
Hacer un análisis de los procesos de fundición y generar un reporte, un mapa conceptual de cada
tema que conforma la unidad. Fecha de entrega 17/03/14.
Criterios de evaluación:
Examen 50%.
Reporte 20%
Mapa conceptual 20%
Asistencia 10%
PROCESOS DE FUNDICIÓN
Los procesos de fundición consisten en hacer los moldes, preparar y fundir el metal, vaciar el
metal en el molde, limpiar las piezas fundidas y recuperar la arena para volverla a usar.
El producto de la fundición: es una pieza colada que puede variar desde una fracción de
kilogramos hasta varias toneladas; también puede variar en su composición, ya que prácticamente
todos los metales y aleaciones se pueden fundir.
Tipos de fundición
Existen dos métodos diferentes por los cuales la fundición a la arena se puede producir.
Se clasifican en fundición; de tipo de moldeo usado, ellos son:
1. Moldeo removible.
2. Moldeo disponible.
El método empleado modelo removible: la arena comprimida alrededor del moldeo del cual se
extrae más tarde de la arena. La cavidad producida se alimenta con metal fundido para crear la
fundición.
UNIDAD II
PROCESOS DE FUNDICIÓN
Competencia especifica de la unidad: identificar y aplicar el proceso de fundición a la fabricación
de piezas.
Temas que conforman la unidad:
2.1 Procedimiento de moldeo.
2.2 Modelos.
2.3 Diseño y conformación de moldes.
2.4 Equipo mecánico de moldeo.
2.5 Fundición con moldes metálicos.
2.6 Fundición centrifuga.
2.7 Fundición de presión o por revestimiento.
2.8 Fundición de colada continua.
TAREA
Actividades de investigación:
Hacer un análisis de los procesos de fundición y generar un reporte, un mapa conceptual de cada
tema que conforma la unidad. Fecha de entrega 17/03/14.
Criterios de evaluación:
Examen 50%.
Reporte 20%
Mapa conceptual 20%
Asistencia 10%
PROCESOS DE FUNDICIÓN
Los procesos de fundición consisten en hacer los moldes, preparar y fundir el metal, vaciar el
metal en el molde, limpiar las piezas fundidas y recuperar la arena para volverla a usar.
El producto de la fundición: es una pieza colada que puede variar desde una fracción de
kilogramos hasta varias toneladas; también puede variar en su composición, ya que prácticamente
todos los metales y aleaciones se pueden fundir.
Tipos de fundición
Existen dos métodos diferentes por los cuales la fundición a la arena se puede producir.
Se clasifican en fundición; de tipo de moldeo usado, ellos son:
1. Moldeo removible.
2. Moldeo disponible.
El método empleado modelo removible: la arena comprimida alrededor del moldeo del cual se
extrae más tarde de la arena. La cavidad producida se alimenta con metal fundido para crear la
fundición.
31
Los modelos desechables: son hecho de poliestireno y en vez de extraer el modelo de la arena, se
evaporiza cuando el metal fundido es vaciado en el moldeo.
Para entender el proceso de fundición: es necesario conocer como se hace en un molde y que
factores son importantes para producir una buena fundición.
Los principales factores son:
1. Procedimiento de moldeo.
2. Modulo.
3. Arena.
4. Corazones.
5. Equipo mecánico.
6. Metal.
7. Vaciado y limpieza.
PROCEDIMIENTOS DE MOLDEO
Los moldes se clasifican según los materiales usados:
1. Moldes de arena verde: es el método más común que consiste en la formación del molde
con arena húmeda, usada en ambos procedimientos previamente descritos, figura 5.2.
2. Moldes con capa seca: se divide en dos métodos usados en la preparación de moldes con
capa seca:
a) En uno, la arena alrededor del modelo a una profundidad aproximada de 10mm, se
mezcla con un compuesto de tal manera que se seca y se obtiene una superficie
dura en el molde.
Los modelos desechables: son hecho de poliestireno y en vez de extraer el modelo de la arena, se
evaporiza cuando el metal fundido es vaciado en el moldeo.
Para entender el proceso de fundición: es necesario conocer como se hace en un molde y que
factores son importantes para producir una buena fundición.
Los principales factores son:
1. Procedimiento de moldeo.
2. Modulo.
3. Arena.
4. Corazones.
5. Equipo mecánico.
6. Metal.
7. Vaciado y limpieza.
PROCEDIMIENTOS DE MOLDEO
Los moldes se clasifican según los materiales usados:
1. Moldes de arena verde: es el método más común que consiste en la formación del molde
con arena húmeda, usada en ambos procedimientos previamente descritos, figura 5.2.
2. Moldes con capa seca: se divide en dos métodos usados en la preparación de moldes con
capa seca:
a) En uno, la arena alrededor del modelo a una profundidad aproximada de 10mm, se
mezcla con un compuesto de tal manera que se seca y se obtiene una superficie
dura en el molde.
32
b) El otro método, es hacer el molde entero de arena verde y luego cubrir superficie
con un rociador de tal manera que se endurezca la arena cuando el calor es
aplicado. Los rociadores aplicados para este propósito contienen aceite de linaza,
agua de melaza, almidón gelatinizado, y soluciones líquidas similares.
3. Moldes con arena seca: estos moldes son hechos enteramente de arena común de molde
mezclado con un material aditivo similar al que se emplea en el método anterior.
4. Moldes de arcilla: se usan para trabajos grandes, primero se construye el molde con
ladrillo o grandes partes de hierro. Luego todas partes se emplastan con una plasta de
mortero de arcilla.
5. Moldes furánicos: este proceso es bueno para la fabricación de moldes usando moldes y
corazones desechables. La arena seca de grano agudo se mezcla con ácido fosfórico el
cual actúa como un acelerador.
6. Moldes de CO2: en este proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y esta es
apasionada alrededor del modelo. Cuando el gas CO2 es alimentado a presión en el molde,
la mezcla se endurece. Da por resultado piezas de fundición lisas y de forma intrincada.
7. Moldes de metal: se usan principalmente en fundición en matriz de aleaciones de bajo
punto de fusión. Las piezas de fundición se obtienen de forma exacta con una superficie
fina, eliminando muchos trabajos de maquinado.
8. Moldes especiales: son de plástico, yeso, papel, madera y hule, todos estos son materiales
usados en moldes para aplicaciones particulares.
Los procesos de moldes en fundición comercialmente ordinaria pueden ser clasificados como:
a) Moldes en banco: este tipo de molde es para trabajos pequeños y se hace en un banco de
altura conveniente para el moldeador.
b) Moldeo en piso: se emplea cuando las piezas aumentan en tamaño y resulta difícil su
manejo, por consiguiente el trabajo es hecho en el piso. Es para piezas medianas y de gran
tamaño.
c) Moldeo en fosa: es para piezas extremadamente grandes, son moldeados en una fosa en
vez de moldear en una caja.
TAREA PARA EL PRÓXIMO MARTES.
Modelos removibles.
Modelos desechables.
Entradas, rebosaderos y características de solidificación.
MODELOS
Tipos de modelos removibles
b) El otro método, es hacer el molde entero de arena verde y luego cubrir superficie
con un rociador de tal manera que se endurezca la arena cuando el calor es
aplicado. Los rociadores aplicados para este propósito contienen aceite de linaza,
agua de melaza, almidón gelatinizado, y soluciones líquidas similares.
3. Moldes con arena seca: estos moldes son hechos enteramente de arena común de molde
mezclado con un material aditivo similar al que se emplea en el método anterior.
4. Moldes de arcilla: se usan para trabajos grandes, primero se construye el molde con
ladrillo o grandes partes de hierro. Luego todas partes se emplastan con una plasta de
mortero de arcilla.
5. Moldes furánicos: este proceso es bueno para la fabricación de moldes usando moldes y
corazones desechables. La arena seca de grano agudo se mezcla con ácido fosfórico el
cual actúa como un acelerador.
6. Moldes de CO2: en este proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y esta es
apasionada alrededor del modelo. Cuando el gas CO2 es alimentado a presión en el molde,
la mezcla se endurece. Da por resultado piezas de fundición lisas y de forma intrincada.
7. Moldes de metal: se usan principalmente en fundición en matriz de aleaciones de bajo
punto de fusión. Las piezas de fundición se obtienen de forma exacta con una superficie
fina, eliminando muchos trabajos de maquinado.
8. Moldes especiales: son de plástico, yeso, papel, madera y hule, todos estos son materiales
usados en moldes para aplicaciones particulares.
Los procesos de moldes en fundición comercialmente ordinaria pueden ser clasificados como:
a) Moldes en banco: este tipo de molde es para trabajos pequeños y se hace en un banco de
altura conveniente para el moldeador.
b) Moldeo en piso: se emplea cuando las piezas aumentan en tamaño y resulta difícil su
manejo, por consiguiente el trabajo es hecho en el piso. Es para piezas medianas y de gran
tamaño.
c) Moldeo en fosa: es para piezas extremadamente grandes, son moldeados en una fosa en
vez de moldear en una caja.
TAREA PARA EL PRÓXIMO MARTES.
Modelos removibles.
Modelos desechables.
Entradas, rebosaderos y características de solidificación.
MODELOS
Tipos de modelos removibles
33
En la figura 5.6 se muestran siete tipos de construcción de modelos. La forma más simple es el
modelo sólido o de una sola pieza mostrada en A.
Muchos modelos no pueden hacerse de una sola pieza, por la dificultad que se encuentra en el
moldeo.
Para eliminar esto, algunos se hacen en dos partes, como se muestra en la figura 5.6 B, así una
mitad del modelo descansa en la parte inferior del molde y la otra mitad en la parte superior.
En la figura 5.6 se muestran siete tipos de construcción de modelos. La forma más simple es el
modelo sólido o de una sola pieza mostrada en A.
Muchos modelos no pueden hacerse de una sola pieza, por la dificultad que se encuentra en el
moldeo.
Para eliminar esto, algunos se hacen en dos partes, como se muestra en la figura 5.6 B, así una
mitad del modelo descansa en la parte inferior del molde y la otra mitad en la parte superior.
34
En C se muestra un modelo con dos piezas sueltas, que son necesarias para extraer el molde.
En el trabajo de producción, donde se requieren muchas piezas coladas se usan los modelos con
los canales de alimentación, como se muestra en D.
Tales modelos se hacen de metal para darle resistencia y eliminar cualquiera tendencia a la
tensión.
En E se muestra una de estas placas (placas de coincidencia) sobre la cual está montado los
modelos de dos mancuernas pequeñas.
Consiste en una placa de metal o de madera, a la cual se sujetan permanentemente los modelos y
el canal de alimentación.
El tablero soporte se muestra en F, se puede usar con modelos de canal de alimentación simple o
múltiple.
En C se muestra un modelo con dos piezas sueltas, que son necesarias para extraer el molde.
En el trabajo de producción, donde se requieren muchas piezas coladas se usan los modelos con
los canales de alimentación, como se muestra en D.
Tales modelos se hacen de metal para darle resistencia y eliminar cualquiera tendencia a la
tensión.
En E se muestra una de estas placas (placas de coincidencia) sobre la cual está montado los
modelos de dos mancuernas pequeñas.
Consiste en una placa de metal o de madera, a la cual se sujetan permanentemente los modelos y
el canal de alimentación.
El tablero soporte se muestra en F, se puede usar con modelos de canal de alimentación simple o
múltiple.
35
Muchos modelos de forma regular se pueden construir con el uso de esqueleto como se ilustra en
la figura 5.6 G. el perfilado curvo puede usarse para formar parte del molde una marmita de
hierro fundido de gran tamaño y el perfilado recto para cualquier tipo de ranura o zurco.
Una de las características principales en los modelos es su tolerancia: contracción, extracción,
acabado, distorsión y golpeteo.
En el trabajo de modelos, la pregunta es el porqué, un engrane terminado o cualquier otro objeto
no puede ser usado para fabricar el molde y eliminar los problemas y el costo de hacer un
modelo.
En algunos casos esto se puede hacer, pero en general, el proceso no es práctico, porque ciertas
tolerancias van consideradas en el modelo. Estas tolerancias son: contracción, extracción,
acabado, distorsión y golpeteo.
TOLERANCIAS EN LOS MOLDES
Contracción: cuando un metal puro, así como la mayoría de las aleaciones metálicas se enfría,
ellas se contraen y para compensar la contracción, existe una regla de contracción que puede ser
usada en el trazo de las dimensiones del modelo. Una regla de la contracción para el hierro
fundido es de 1.4% en promedio de longitud, mayor que una regla estándar.
Para engranes de hierro blanco de 150mm, la contracción debe medir 156mm de diámetro.
Muchos modelos de forma regular se pueden construir con el uso de esqueleto como se ilustra en
la figura 5.6 G. el perfilado curvo puede usarse para formar parte del molde una marmita de
hierro fundido de gran tamaño y el perfilado recto para cualquier tipo de ranura o zurco.
Una de las características principales en los modelos es su tolerancia: contracción, extracción,
acabado, distorsión y golpeteo.
En el trabajo de modelos, la pregunta es el porqué, un engrane terminado o cualquier otro objeto
no puede ser usado para fabricar el molde y eliminar los problemas y el costo de hacer un
modelo.
En algunos casos esto se puede hacer, pero en general, el proceso no es práctico, porque ciertas
tolerancias van consideradas en el modelo. Estas tolerancias son: contracción, extracción,
acabado, distorsión y golpeteo.
TOLERANCIAS EN LOS MOLDES
Contracción: cuando un metal puro, así como la mayoría de las aleaciones metálicas se enfría,
ellas se contraen y para compensar la contracción, existe una regla de contracción que puede ser
usada en el trazo de las dimensiones del modelo. Una regla de la contracción para el hierro
fundido es de 1.4% en promedio de longitud, mayor que una regla estándar.
Para engranes de hierro blanco de 150mm, la contracción debe medir 156mm de diámetro.
36
La contracción para latón varia con su composición de 1.56 a 2.08% y el aluminio y el
manganeso de 1.30%.
Extracción: al extraer un modelo, se debe disminuir gradualmente la tendencia al
desmoronamiento de la arista del molde en contacto con el modelo se les da ahusamiento a las
superficies de este paralelamente a la dirección en que se deban extraer. Esta inclinación de los
lados del modelo se llama “salida”.
Acabado: cuando un dibujante traza los detalles de una parte que va a ser fundida, cada superficie
que va a ser acabada a máquina esta inclinada para una marca de acabado. Esta marca le indica al
modelista donde deberá proveerse metal adicional para efectuar el acabado.
Distorsión: la tolerancia para la distorsión se aplica solamente aquellas piezas fundidas de forma
irregular que se distorsionan en el proceso de enfriamiento, debido a la contracción del metal.
Golpeteo: cuando un modelo es golpeado ligeramente estando en el molde antes de extraerlo, la
cavidad del molde aumenta ligeramente. En una pieza de tamaño medio, este aumento puede
ignorarse ligeramente. En piezas de gran tamaño o en aquellas que deben coincidir sin ser
mecanizados deberá considerarse una tolerancia por sacudidas, haciendo el modelo ligeramente
menor para compensar el golpeteo.
TAREA
Trabajo para complementar el anterior.
Materiales para modelos removibles.
Construcción de un modelo removible.
Construcción de un modelo desechable.
ARENA
Tipos de arena
La arena silica se encuentra en muchos depósitos naturales, y es adecuada para propósitos de
moldeo que puede resistir altas temperaturas sin descomponerse. Esta arena es de bajo costo,
tiene gran duración y se consigue en una amplia variedad de tamaños y formas de grano. Por otra
parte tiene una alta relación de expansión cuando está sometida al calor y tiene cierta tendencia a
fusionarse con el metal.
Pruebas de la arena
Para determinar la calidad esencial de la arena de fundición se hacen necesarias algunas pruebas
periódicas.
Las propiedades cambian por contaminación de materiales extraños; por la acción de lavado en el
recocido, por el cambio gradual y la distribución de los tamaños de grano y por la continua
exposición a altas temperaturas.
Las pruebas pueden ser tanto químicas como mecánicas, pero aparte de la determinación de los
elementos indeseables en la arena, las pruebas químicas son de poco uso.
La contracción para latón varia con su composición de 1.56 a 2.08% y el aluminio y el
manganeso de 1.30%.
Extracción: al extraer un modelo, se debe disminuir gradualmente la tendencia al
desmoronamiento de la arista del molde en contacto con el modelo se les da ahusamiento a las
superficies de este paralelamente a la dirección en que se deban extraer. Esta inclinación de los
lados del modelo se llama “salida”.
Acabado: cuando un dibujante traza los detalles de una parte que va a ser fundida, cada superficie
que va a ser acabada a máquina esta inclinada para una marca de acabado. Esta marca le indica al
modelista donde deberá proveerse metal adicional para efectuar el acabado.
Distorsión: la tolerancia para la distorsión se aplica solamente aquellas piezas fundidas de forma
irregular que se distorsionan en el proceso de enfriamiento, debido a la contracción del metal.
Golpeteo: cuando un modelo es golpeado ligeramente estando en el molde antes de extraerlo, la
cavidad del molde aumenta ligeramente. En una pieza de tamaño medio, este aumento puede
ignorarse ligeramente. En piezas de gran tamaño o en aquellas que deben coincidir sin ser
mecanizados deberá considerarse una tolerancia por sacudidas, haciendo el modelo ligeramente
menor para compensar el golpeteo.
TAREA
Trabajo para complementar el anterior.
Materiales para modelos removibles.
Construcción de un modelo removible.
Construcción de un modelo desechable.
ARENA
Tipos de arena
La arena silica se encuentra en muchos depósitos naturales, y es adecuada para propósitos de
moldeo que puede resistir altas temperaturas sin descomponerse. Esta arena es de bajo costo,
tiene gran duración y se consigue en una amplia variedad de tamaños y formas de grano. Por otra
parte tiene una alta relación de expansión cuando está sometida al calor y tiene cierta tendencia a
fusionarse con el metal.
Pruebas de la arena
Para determinar la calidad esencial de la arena de fundición se hacen necesarias algunas pruebas
periódicas.
Las propiedades cambian por contaminación de materiales extraños; por la acción de lavado en el
recocido, por el cambio gradual y la distribución de los tamaños de grano y por la continua
exposición a altas temperaturas.
Las pruebas pueden ser tanto químicas como mecánicas, pero aparte de la determinación de los
elementos indeseables en la arena, las pruebas químicas son de poco uso.
37
La mayoría de las pruebas mecánicas son simples y no requieren equipo elaborado.
Las siguientes pruebas están diseñadas para determinar las siguientes propiedades:
1. Permeabilidad: la porosidad de la arena que permite el escape de los gases y vapores
formado en el molde.
2. Resistencia: la arena debe ser cohesiva hasta e grado de que tenga suficiente ligazón, tanto
el contenido de agua como el de arcilla afectan la propiedad de la cohesión.
3. Refractariedad: la arena debe resistir altas temperaturas sin fundirse.
4. Tamaño y forma de grano: la arena debe tener un tamaño de grano dependiente de la
superficie que se trate de producción y los granos deben ser irregulares hasta tal grado que
mantengan suficiente resistencia a la cohesión.
CORAZONES
Cuando una pieza debe tener una cavidad o hueco, tal como un agujero para un tornillo, debe
introducirse en el molde alguna forma de corazón.
Un corazón se define: algunas veces como “cualquier proyección de arena dentro del molde”.
Esta proyección puede quedar formada por el mismo molde o puede ser hecha en otra parte o
introducido en el molde después de extraer el modelo.
Se pueden formar superficies tanto internas como externas en una pieza de fundición mediante
los corazones.
Tipos de corazones
Los corazones se clasifican como:
Corazones de arena verde.
Corazones de arena seca.
La mayoría de las pruebas mecánicas son simples y no requieren equipo elaborado.
Las siguientes pruebas están diseñadas para determinar las siguientes propiedades:
1. Permeabilidad: la porosidad de la arena que permite el escape de los gases y vapores
formado en el molde.
2. Resistencia: la arena debe ser cohesiva hasta e grado de que tenga suficiente ligazón, tanto
el contenido de agua como el de arcilla afectan la propiedad de la cohesión.
3. Refractariedad: la arena debe resistir altas temperaturas sin fundirse.
4. Tamaño y forma de grano: la arena debe tener un tamaño de grano dependiente de la
superficie que se trate de producción y los granos deben ser irregulares hasta tal grado que
mantengan suficiente resistencia a la cohesión.
CORAZONES
Cuando una pieza debe tener una cavidad o hueco, tal como un agujero para un tornillo, debe
introducirse en el molde alguna forma de corazón.
Un corazón se define: algunas veces como “cualquier proyección de arena dentro del molde”.
Esta proyección puede quedar formada por el mismo molde o puede ser hecha en otra parte o
introducido en el molde después de extraer el modelo.
Se pueden formar superficies tanto internas como externas en una pieza de fundición mediante
los corazones.
Tipos de corazones
Los corazones se clasifican como:
Corazones de arena verde.
Corazones de arena seca.
38
Los corazones de arena verde: como se muestra en la figura 5.15ª son aquellos formados por el
mismo modelo y se hace de la misma arena que el resto del molde.
Los corazones de arena seca: son los que se forman separadamente, para insertarse después que
se ha retirado el modelo y antes de cerrar el molde. Figura 5.15b.
Estos corazones se hacen con arena de río, la cual se mezcla con aglutinamiento y se hornea para
darle resistencia deseada, la caja en la cual se forma se llama caja de corazones.
EQUIPO MECÁNICO DE MOLDEO
Las máquinas pueden eliminar mucho del trabajo de moldeo, produciendo al mismo tiempo
mejores moldes.
Las máquinas de moldeo varían considerablemente en diseño y métodos de trabajo y se
denominan de acuerdo con la forma en que se realice el trabajo de apisonado.
En la figura 5.17 se ilustra por medio del diagrama, los principios usados para apisonar la arena.
Los corazones de arena verde: como se muestra en la figura 5.15ª son aquellos formados por el
mismo modelo y se hace de la misma arena que el resto del molde.
Los corazones de arena seca: son los que se forman separadamente, para insertarse después que
se ha retirado el modelo y antes de cerrar el molde. Figura 5.15b.
Estos corazones se hacen con arena de río, la cual se mezcla con aglutinamiento y se hornea para
darle resistencia deseada, la caja en la cual se forma se llama caja de corazones.
EQUIPO MECÁNICO DE MOLDEO
Las máquinas pueden eliminar mucho del trabajo de moldeo, produciendo al mismo tiempo
mejores moldes.
Las máquinas de moldeo varían considerablemente en diseño y métodos de trabajo y se
denominan de acuerdo con la forma en que se realice el trabajo de apisonado.
En la figura 5.17 se ilustra por medio del diagrama, los principios usados para apisonar la arena.
39
El sombreado indica la densidad o uniformidad de la arena apisonada en cada proceso.
Las máquinas que se utilizan en estos procesos se describen a continuación:
a) Máquina de percusión.
b) Máquina de prensado.
c) Máquina de percusión y prensado.
d) Máquina de percusión y prensado con volteo.
e) Máquina de diafragma para moldeo.
f) Máquina de percusión con volteo y extracción del modelo.
Máquina de percusión: está equipada con pernos ajustables para permitir el uso de diferentes
tamaños de cajas dentro de la capacidad de la máquina.
Los moldes con pesos arriba de 6000kg se pueden hacer en máquinas grandes.
Máquina de prensado: comprimen la arena de la caja entre la mesa de la máquina y un pistón
superior.
La mayor densidad del molde se obtiene en el lado sobre el cual se aplica la presión.
Debido a que es imposible obtener una densidad uniforme en el molde por este método, las
máquinas de procesos están limitadas a moldes de sólo unos cuantos centímetros de espesor.
Máquina de percusión y prensado: muchas máquinas utilizan los dos principios de percusión y
prensado.
Para producir un molde de dichas máquinas, se arma la caja con la placa de coincidencia entre la
tapa y la base, colocando el conjunto invertido sobre la mesa de la máquina. Se palea la arena
dentro de la base y se nivela poniendo un tablero inferior arriba. Luego la acción de percusión
apisona la arena y se nivela. Una vez que se nivela y se retira la presión, se retira la plancha o
tablero.
Esa máquina elimina seis operaciones manuales diferentes; apisonado, alisado, aplicación de la
arena, golpeo de moldeo, corte de alimentador y pincelado alrededor del molde.
El sombreado indica la densidad o uniformidad de la arena apisonada en cada proceso.
Las máquinas que se utilizan en estos procesos se describen a continuación:
a) Máquina de percusión.
b) Máquina de prensado.
c) Máquina de percusión y prensado.
d) Máquina de percusión y prensado con volteo.
e) Máquina de diafragma para moldeo.
f) Máquina de percusión con volteo y extracción del modelo.
Máquina de percusión: está equipada con pernos ajustables para permitir el uso de diferentes
tamaños de cajas dentro de la capacidad de la máquina.
Los moldes con pesos arriba de 6000kg se pueden hacer en máquinas grandes.
Máquina de prensado: comprimen la arena de la caja entre la mesa de la máquina y un pistón
superior.
La mayor densidad del molde se obtiene en el lado sobre el cual se aplica la presión.
Debido a que es imposible obtener una densidad uniforme en el molde por este método, las
máquinas de procesos están limitadas a moldes de sólo unos cuantos centímetros de espesor.
Máquina de percusión y prensado: muchas máquinas utilizan los dos principios de percusión y
prensado.
Para producir un molde de dichas máquinas, se arma la caja con la placa de coincidencia entre la
tapa y la base, colocando el conjunto invertido sobre la mesa de la máquina. Se palea la arena
dentro de la base y se nivela poniendo un tablero inferior arriba. Luego la acción de percusión
apisona la arena y se nivela. Una vez que se nivela y se retira la presión, se retira la plancha o
tablero.
Esa máquina elimina seis operaciones manuales diferentes; apisonado, alisado, aplicación de la
arena, golpeo de moldeo, corte de alimentador y pincelado alrededor del molde.
40
Este aditamento de elevación maneja la tapa en tanto que la placa de coincidencia se quita
manualmente de la base.
Esta máquina ha sido diseñada para manejar cajas grandes que también son manejadas
convencionalmente en la máquina común de percusión-prensado.
Máquina de diafragma por moldeo: un desarrollo recientemente en máquinas de moldeo utiliza
un diafragma de hule puro para compactar la arena sobre el contorno del modelo, como se ilustra
en la figura 5.19. El proceso utiliza la misma presión de para forzar el diafragma de hule sobre
toda la superficie del molde independiente del contorno de este.
Máquina de percusión con volteo y extracción: esta máquina es para moldes grandes arriba de
5500kg que son difíciles de manejar a mano. Se han diseñado máquinas como la de la figura5.20.
Este aditamento de elevación maneja la tapa en tanto que la placa de coincidencia se quita
manualmente de la base.
Esta máquina ha sido diseñada para manejar cajas grandes que también son manejadas
convencionalmente en la máquina común de percusión-prensado.
Máquina de diafragma por moldeo: un desarrollo recientemente en máquinas de moldeo utiliza
un diafragma de hule puro para compactar la arena sobre el contorno del modelo, como se ilustra
en la figura 5.19. El proceso utiliza la misma presión de para forzar el diafragma de hule sobre
toda la superficie del molde independiente del contorno de este.
Máquina de percusión con volteo y extracción: esta máquina es para moldes grandes arriba de
5500kg que son difíciles de manejar a mano. Se han diseñado máquinas como la de la figura5.20.
41
Primero se compacta la arena por percusión, después de que la arena se empareje se coloca una
placa de fondo sobre el molde fijándolo en una posición y luego todo el conjunto se voltea y el
modelo se extrae del molde hidráulicamente. Esta máquina se usa para moldeo por separado de la
tapa y la base.
Fundición centrifuga: es el proceso de hacer girar el molde mientras solidifica el metal,
utilizando así la fuerza centrífuga, para acomodar el metal en el molde.
Con este proceso se obtiene mayores detalles sobre la superficie de la pieza y la estructura densa
del metal adquiere propiedades físicas superiores.
Las piezas de forma simétrica se prestan particularmente para este método aun cuando se pueden
producir otros muchos tipos de piezas fundidas.
Por medio de este método se obtienen piezas más económicas que por otros métodos.
Los métodos de fundición centrífuga se pueden clasificar como sigue:
1. Fundición centrifuga real.
2. Fundición semi-centrifuga.
3. Centrifugado.
Fundición centrifuga real
Se utiliza para fabricar tubos, camisas y objetos simétricos que se vacíen haciendo girar el molde
alrededor de sus ejes, ya sea vertical u horizontal.
El metal se mantiene contra las paredes del molde mediante la fuerza centrífuga, y no se hace
necesario un corazón para formar la cavidad cilíndrica en el interior.
Existen dos tipos de moldes de ejes horizontales, usan un espesor de arena altamente aislante
entre la entre cara del molde y la pieza.
En la figura 6.10 se ilustra una máquina para fundición centrifuga.
Primero se compacta la arena por percusión, después de que la arena se empareje se coloca una
placa de fondo sobre el molde fijándolo en una posición y luego todo el conjunto se voltea y el
modelo se extrae del molde hidráulicamente. Esta máquina se usa para moldeo por separado de la
tapa y la base.
Fundición centrifuga: es el proceso de hacer girar el molde mientras solidifica el metal,
utilizando así la fuerza centrífuga, para acomodar el metal en el molde.
Con este proceso se obtiene mayores detalles sobre la superficie de la pieza y la estructura densa
del metal adquiere propiedades físicas superiores.
Las piezas de forma simétrica se prestan particularmente para este método aun cuando se pueden
producir otros muchos tipos de piezas fundidas.
Por medio de este método se obtienen piezas más económicas que por otros métodos.
Los métodos de fundición centrífuga se pueden clasificar como sigue:
1. Fundición centrifuga real.
2. Fundición semi-centrifuga.
3. Centrifugado.
Fundición centrifuga real
Se utiliza para fabricar tubos, camisas y objetos simétricos que se vacíen haciendo girar el molde
alrededor de sus ejes, ya sea vertical u horizontal.
El metal se mantiene contra las paredes del molde mediante la fuerza centrífuga, y no se hace
necesario un corazón para formar la cavidad cilíndrica en el interior.
Existen dos tipos de moldes de ejes horizontales, usan un espesor de arena altamente aislante
entre la entre cara del molde y la pieza.
En la figura 6.10 se ilustra una máquina para fundición centrifuga.
42
Otro ejemplo de fundición centrifuga se muestra en la figura 6.11.
Fundición centrifuga
En este proceso el molde se llena completamente y se enrolla alrededor del eje vertical y se
emplean rebosaderos y corazones.
El centro de la pieza generalmente es sólido, siendo mayor la precisión allí, la estructura formada
no es muy densa y las inclusiones y aire atrapado que se obtienen están presentes.
Este método es normalmente usado para partes en las cuales el centro de la pieza puede ser
maquinado.
En la figura 6.12 se muestran algunos moldes.
Otro ejemplo de fundición centrifuga se muestra en la figura 6.11.
Fundición centrifuga
En este proceso el molde se llena completamente y se enrolla alrededor del eje vertical y se
emplean rebosaderos y corazones.
El centro de la pieza generalmente es sólido, siendo mayor la precisión allí, la estructura formada
no es muy densa y las inclusiones y aire atrapado que se obtienen están presentes.
Este método es normalmente usado para partes en las cuales el centro de la pieza puede ser
maquinado.
En la figura 6.12 se muestran algunos moldes.
43
Centrifugado
En este método, se generan varias cavidades de colado entorno a la porción exterior de un molde
y el metal se suministra a las cavidades por medio de administradores radiales desde el centro.
Se pueden utilizar moldes simples o arreglados en montón.
Las cavidades de los moldes se llenan a presión ocasionada por la fuerza centrífuga del metal a
medida que el molde gira.
En la figura 6.13 se muestran cinco piezas fundidas por este proceso.
El método centrifugado no está limitado para objetos simétricos, se pueden obtener piezas de
forma irregular, tales como tapas de cojinetes o pequeñas abrazaderas. La profesión dental usa
este proceso para incrustaciones de oro.
FUNDICIÓN POR REVESTIMIENTO O DE PRECISIÓN
Este proceso emplea técnicas que permiten superficies lisas, mucha exactitud en fundiciones que
están hechas para aleaciones ferrosas y no ferrosas.
La figura 6.14 muestra una pieza pequeña de fundición por revestimiento hecha de una aleación
de acero al cromo molibdeno.
No existe otro método, que pueda garantizar la producción de piezas de partes difíciles.
Centrifugado
En este método, se generan varias cavidades de colado entorno a la porción exterior de un molde
y el metal se suministra a las cavidades por medio de administradores radiales desde el centro.
Se pueden utilizar moldes simples o arreglados en montón.
Las cavidades de los moldes se llenan a presión ocasionada por la fuerza centrífuga del metal a
medida que el molde gira.
En la figura 6.13 se muestran cinco piezas fundidas por este proceso.
El método centrifugado no está limitado para objetos simétricos, se pueden obtener piezas de
forma irregular, tales como tapas de cojinetes o pequeñas abrazaderas. La profesión dental usa
este proceso para incrustaciones de oro.
FUNDICIÓN POR REVESTIMIENTO O DE PRECISIÓN
Este proceso emplea técnicas que permiten superficies lisas, mucha exactitud en fundiciones que
están hechas para aleaciones ferrosas y no ferrosas.
La figura 6.14 muestra una pieza pequeña de fundición por revestimiento hecha de una aleación
de acero al cromo molibdeno.
No existe otro método, que pueda garantizar la producción de piezas de partes difíciles.
44
Este proceso en partes de fundición para aleaciones no maquinables y metales radiactivos.
Existe un numero de procesos empleados, pero todos se incorporan a la arena, cerámica, yeso o
de cascara de plástico hecho a partir de un modelo exacto en el cual el metal es vaciado.
Las ventajas por las técnicas por revestimiento o precisión son:
1. Se pueden fundir piezas de formas intrincadas con relieves.
2. Se obtienen piezas con superficies lisas y sin línea de partición.
3. La exactitud dimensional es buena.
4. Ciertas partes no maquinables se pueden fundir en forma pre-planeada.
5. Puede ser usada para sustituir fundiciones en matriz donde existía canales muy cortos.
Este proceso se divide en:
Proceso de fundición de precisión a la cera perdida.
Proceso de fundición de cascara en cerámica.
Proceso de fundición en molde de yeso.
Proceso de fundición de moldeo en cascara.
Proceso a la cera perdida: este proceso deriva su nombre del hecho de que el modelo de cera
utilizado en el proceso, es seguidamente fundido en el molde, dejando una cavidad que tiene
todos los detalles del modelo original.
Proceso de cascara en cerámica: este proceso es semejante al de la cera perdida, también
implica retirar de una cubierta refractaria, el modelo disponible.
El modelo se hace con cera o con plástico con bajo punto de fusión, y con frecuencia se juntan
algunos de ellos mediante soldadura de cera en un racimo como se muestra en la figura 6.15.
Fundición en molde de yeso: la mezcla a base de yeso usada en fundiciones por revestimiento
seca rápidamente con buena porosidad, pero no es permanente, es destruido en el momento en
que la pieza fundida se retira del molde.
Los moldes se hacen de un bronce fácil de maquinar y se llevan tolerancias precisas.
Este proceso en partes de fundición para aleaciones no maquinables y metales radiactivos.
Existe un numero de procesos empleados, pero todos se incorporan a la arena, cerámica, yeso o
de cascara de plástico hecho a partir de un modelo exacto en el cual el metal es vaciado.
Las ventajas por las técnicas por revestimiento o precisión son:
1. Se pueden fundir piezas de formas intrincadas con relieves.
2. Se obtienen piezas con superficies lisas y sin línea de partición.
3. La exactitud dimensional es buena.
4. Ciertas partes no maquinables se pueden fundir en forma pre-planeada.
5. Puede ser usada para sustituir fundiciones en matriz donde existía canales muy cortos.
Este proceso se divide en:
Proceso de fundición de precisión a la cera perdida.
Proceso de fundición de cascara en cerámica.
Proceso de fundición en molde de yeso.
Proceso de fundición de moldeo en cascara.
Proceso a la cera perdida: este proceso deriva su nombre del hecho de que el modelo de cera
utilizado en el proceso, es seguidamente fundido en el molde, dejando una cavidad que tiene
todos los detalles del modelo original.
Proceso de cascara en cerámica: este proceso es semejante al de la cera perdida, también
implica retirar de una cubierta refractaria, el modelo disponible.
El modelo se hace con cera o con plástico con bajo punto de fusión, y con frecuencia se juntan
algunos de ellos mediante soldadura de cera en un racimo como se muestra en la figura 6.15.
Fundición en molde de yeso: la mezcla a base de yeso usada en fundiciones por revestimiento
seca rápidamente con buena porosidad, pero no es permanente, es destruido en el momento en
que la pieza fundida se retira del molde.
Los moldes se hacen de un bronce fácil de maquinar y se llevan tolerancias precisas.
45
Proceso de moldeo en cascara: el molde en este proceso se hace de una mezcla de arena de
silice seca, y resina fenólica, formándolo en metales de cascarones delgados, los cuales se sujetan
juntos para el vaciado como se ilustra en la serie de diagramas de la figura 6.17.
FUNDICIÓN CONTINUA
Los metales como punto de partida para la fundición continua tienen un alto grado de solidez y
uniformidad no poseída por otros métodos de producción de barras y tochos.
En forma breve, el proceso consiste en vaciar continuamente el metal fundido en el interior de un
molde, el cual tiene las facilidades para enfriar rápidamente el metal hasta el punto de
solidificación y enseguida extraerlo del molde.
Los siguientes procesos son típicos:
1. Proceso de molde alternativo: el proceso se ilustra en la figura 6.21 se utiliza un molde
de cobre alternativo enfriado por agua, la carrera hacia abajo se sincroniza con la
velocidad de descarga, de la olla.
El metal líquido es vaciado en el horno mantenedor y se descarga en el molde después de
haber sido medido a través de un orificio de 22mm a la válvula de la aguja.
El tubo de descarga es de 29mm de diámetro y libera el metal a un promedio de 3.78kg/s.
2. Proceso de asarco: difiere de otros procesos continuos en que la matriz formadora o
molde, queda integrado con el horno, y no hay problema para controlar el flujo de metal.
El metal se alimenta por gravedad al interior del molde desde el horno y se va
solidificando continuamente y es extraído por los rodillos inferiores.
3. Proceso de fundición continua con molde de latón: este proceso es para aceros al
carbono, y aceros aleados usando moldes de latón o cobre de grandes espesores, los
cuales permiten una velocidad flujo de calor que es suficiente para prevenir que el molde
no se dañado por el metal que se empieza a vaciar.
Proceso de moldeo en cascara: el molde en este proceso se hace de una mezcla de arena de
silice seca, y resina fenólica, formándolo en metales de cascarones delgados, los cuales se sujetan
juntos para el vaciado como se ilustra en la serie de diagramas de la figura 6.17.
FUNDICIÓN CONTINUA
Los metales como punto de partida para la fundición continua tienen un alto grado de solidez y
uniformidad no poseída por otros métodos de producción de barras y tochos.
En forma breve, el proceso consiste en vaciar continuamente el metal fundido en el interior de un
molde, el cual tiene las facilidades para enfriar rápidamente el metal hasta el punto de
solidificación y enseguida extraerlo del molde.
Los siguientes procesos son típicos:
1. Proceso de molde alternativo: el proceso se ilustra en la figura 6.21 se utiliza un molde
de cobre alternativo enfriado por agua, la carrera hacia abajo se sincroniza con la
velocidad de descarga, de la olla.
El metal líquido es vaciado en el horno mantenedor y se descarga en el molde después de
haber sido medido a través de un orificio de 22mm a la válvula de la aguja.
El tubo de descarga es de 29mm de diámetro y libera el metal a un promedio de 3.78kg/s.
2. Proceso de asarco: difiere de otros procesos continuos en que la matriz formadora o
molde, queda integrado con el horno, y no hay problema para controlar el flujo de metal.
El metal se alimenta por gravedad al interior del molde desde el horno y se va
solidificando continuamente y es extraído por los rodillos inferiores.
3. Proceso de fundición continua con molde de latón: este proceso es para aceros al
carbono, y aceros aleados usando moldes de latón o cobre de grandes espesores, los
cuales permiten una velocidad flujo de calor que es suficiente para prevenir que el molde
no se dañado por el metal que se empieza a vaciar.
46
4. Proceso de enfriamiento directo: en este proceso se vacían en forma continua lingotes
de aluminio y de aleaciones de aluminio, formando una cascara en un molde vertical
estacionario, enfriado por agua.
La solidificación es completamente por la aplicación directa a bajo del molde.
4. Proceso de enfriamiento directo: en este proceso se vacían en forma continua lingotes
de aluminio y de aleaciones de aluminio, formando una cascara en un molde vertical
estacionario, enfriado por agua.
La solidificación es completamente por la aplicación directa a bajo del molde.
47
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
48
INGENIERÍA MECÁNICA
Materia:
PROCESOS DE MANUFACTURA
Semestre-Grupo:
4° “U”
Producto Académico:
INVESTIGACIÓN
Tema:
UNIDAD II
PROCESOS DE FUNDICIÓN DE METALES
Presentan:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. A 4 DE FEBRERO DEL 2014
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
INGENIERÍA MECÁNICA
Materia:
PROCESOS DE MANUFACTURA
Semestre-Grupo:
4° “U”
Producto Académico:
INVESTIGACIÓN
Tema:
UNIDAD II
PROCESOS DE FUNDICIÓN DE METALES
Presentan:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. A 4 DE FEBRERO DEL 2014
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
49
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN___________________________________________________2
OBJETIVO________________________________________________________2
PROCESOS DE FUNDICIÓN _________________________________________3
2.1 PROCEDIMIENTO DE MOLDEO ___________________________________8
2.2 MODELOS____________________________________________________16
2.3 DISEÑO Y CONFORMACIÓN DE MOLDEOS ________________________16
2.4 EQUIPO MECÁNICO DE MOLDEO ________________________________23
2.5 FUNDICIÓN CON MOLDES METÁLICOS ___________________________25
2.6 FUNDICIÓN DE CENTRIFUGA ___________________________________29
2.7 FUNDICIÓN DE PRECISIÓN O POR REVESTIMIENTO _______________29
2.8 FUNDICIÓN DE COLADA CONTINUA ______________________________30
BIBLIOGRAFÍA___________________________________________________32
CONCLUSIÓN____________________________________________________ 33
INTRODUCCIÓN
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN___________________________________________________2
OBJETIVO________________________________________________________2
PROCESOS DE FUNDICIÓN _________________________________________3
2.1 PROCEDIMIENTO DE MOLDEO ___________________________________8
2.2 MODELOS____________________________________________________16
2.3 DISEÑO Y CONFORMACIÓN DE MOLDEOS ________________________16
2.4 EQUIPO MECÁNICO DE MOLDEO ________________________________23
2.5 FUNDICIÓN CON MOLDES METÁLICOS ___________________________25
2.6 FUNDICIÓN DE CENTRIFUGA ___________________________________29
2.7 FUNDICIÓN DE PRECISIÓN O POR REVESTIMIENTO _______________29
2.8 FUNDICIÓN DE COLADA CONTINUA ______________________________30
BIBLIOGRAFÍA___________________________________________________32
CONCLUSIÓN____________________________________________________ 33
INTRODUCCIÓN
50
Se denomina fundición al proceso de fabricación de piezas que consistente en fundir un
material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica y la soldadura
es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales, usualmente
logrado a través de la coalescencia.
La importancia de conocer estos procesos desde
la perspectiva del ingeniero es fundamental a la
hora de enfrentarse a las diversas situaciones
que conlleva desempeñarse en el amplio campo
de la ingeniería, a la resolución de distintos
problemas que puedan presentarse a través del
conocimiento y compresión de estos procesos
de fabricación de piezas mecánicas.
Dada la complejidad de los procesos de
soldadura y fundición, debe considerarse que
para cada material existe un proceso específico
el cual garantizará las propiedades requeridas,
como ductibilidad, resistencia a la corrosión,
dureza, etc., de acuerdo al destino de la pieza
fabricada dado que, por ejemplo una mala
especificación al fabricante puede tener efectos
desastrosos en cuanto a la productividad.
OBJETIVO
Conocer definiciones relacionadas con los procesos de fundición y moldeo.
Conocer factores importantes que influyen en la selección de parámetros para
los procesos de fundición y moldeo.
Conocer los componentes de un molde.
Conocer algunos procesos de fundición utilizando moldes permanentes y moldes
desechables.
Conocer algunos criterios de diseño de moldes, incluyendo cómputos para
el diseño de “risers”.
Aprender a calcular estimados del tiempo de solidificación de la pieza en el molde.
Aprender a calcular razón de flujo volumétrico en moldeo por extrusión
Aprender a calcular medidas de los moldes de moldeo por inyección.
2.2 PROCESOS DE FUNDICIÓN DE METALES
Los procesos de fundición del metal se dividen en dos categorías de acuerdo al tipo de moldes 1)
moldes desechables y 2) moldes permanentes. En las operaciones de fundición con molde
desechable, éste se destruye para remover la parte fundida, como se requiere un nuevo molde por
cada nueva fundición, las velocidades de producción son limitadas, ya que se requiere más
tiempo para hacer el molde que para la fundición en si, sin embargo, para ciertas partes se pueden
producir moldes y fundiciones a velocidades de 400 partes por hora o mayores. En los procesos
Se denomina fundición al proceso de fabricación de piezas que consistente en fundir un
material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica y la soldadura
es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales, usualmente
logrado a través de la coalescencia.
La importancia de conocer estos procesos desde
la perspectiva del ingeniero es fundamental a la
hora de enfrentarse a las diversas situaciones
que conlleva desempeñarse en el amplio campo
de la ingeniería, a la resolución de distintos
problemas que puedan presentarse a través del
conocimiento y compresión de estos procesos
de fabricación de piezas mecánicas.
Dada la complejidad de los procesos de
soldadura y fundición, debe considerarse que
para cada material existe un proceso específico
el cual garantizará las propiedades requeridas,
como ductibilidad, resistencia a la corrosión,
dureza, etc., de acuerdo al destino de la pieza
fabricada dado que, por ejemplo una mala
especificación al fabricante puede tener efectos
desastrosos en cuanto a la productividad.
OBJETIVO
Conocer definiciones relacionadas con los procesos de fundición y moldeo.
Conocer factores importantes que influyen en la selección de parámetros para
los procesos de fundición y moldeo.
Conocer los componentes de un molde.
Conocer algunos procesos de fundición utilizando moldes permanentes y moldes
desechables.
Conocer algunos criterios de diseño de moldes, incluyendo cómputos para
el diseño de “risers”.
Aprender a calcular estimados del tiempo de solidificación de la pieza en el molde.
Aprender a calcular razón de flujo volumétrico en moldeo por extrusión
Aprender a calcular medidas de los moldes de moldeo por inyección.
2.2 PROCESOS DE FUNDICIÓN DE METALES
Los procesos de fundición del metal se dividen en dos categorías de acuerdo al tipo de moldes 1)
moldes desechables y 2) moldes permanentes. En las operaciones de fundición con molde
desechable, éste se destruye para remover la parte fundida, como se requiere un nuevo molde por
cada nueva fundición, las velocidades de producción son limitadas, ya que se requiere más
tiempo para hacer el molde que para la fundición en si, sin embargo, para ciertas partes se pueden
producir moldes y fundiciones a velocidades de 400 partes por hora o mayores. En los procesos
51
de moldeo permanente, el molde se fabrica con metal (u otro material durable) que permite usarlos
en repetidas operaciones de fundición. En consecuencia, estos procesos tienen una ventaja
natural para mayores velocidades de producción.
2.2.1 FUNDICIÓN EN ARENA
La fundición en arena es el proceso más utilizado, la producción por medio de este método
representa la mayor parte del tonelaje total de fundición. Casi todas las aleaciones pueden
fundirse en arena; de hecho, es uno de los pocos procesos que pueden usarse para metales con
altas temperaturas de fusión, como son el acero, el níquel y el titanio. Su versatilidad permite
fundir partes muy pequeñas o muy grandes (véase la figura 2.9) y en cantidades de producción
que van de una pieza a millones de éstas.
FIGURA 2.9 Fundición en arena para el cuerpo de un compresor con un peso de
680 Kg (Cortesía de Elkhart Foundry, Foto por Paragon Inc. Elkhart Indiana).
La fundición en arena consiste en vaciar el metal fundido a un molde de
arena, dejarlo solidificar y romper después el molde para remover la
fundición. Posteriormente la fundición pasa por un proceso de limpieza
e inspección, pero en ocasiones requiere un tratamiento térmico para
mejorar sus propiedades metalúrgicas.
En esta breve descripción se puede observar que la fundición en arena no solamente incluye
operaciones de fundición, sino también la fabricación de modelos y manufactura de moldes. La
secuencia se muestra en la figura 2.10.
FIGURA 2.10 Pasos en la secuencia de producción de la fundición en are na. Los pasos incluyen no
solamente las operaciones de fundición si no también la manufactura del modelo y del molde.
2.2.1.1 Modelos y corazones
La fundición en arena requiere un patrón o modelo al tamaño de la parte, ligeramente agrandado,
tomando en consideración la contracción y las tolerancias para el maquinado de la pieza final. Los
materiales que se usan para hacer estos modelos incluyen la madera, los plásticos y los metales.
La madera es un material común para modelos, por la facilidad de trabajarla y darle forma. Sus
desventajas son la tendencia a la torsión y al desgaste por la abrasión de la arena que se
compacta a su alrededor, lo cual limita el número de veces que puede usarse. Los modelos de
metal son más costosos pero duran más. Los plásticos representan un término medio entre la
de moldeo permanente, el molde se fabrica con metal (u otro material durable) que permite usarlos
en repetidas operaciones de fundición. En consecuencia, estos procesos tienen una ventaja
natural para mayores velocidades de producción.
2.2.1 FUNDICIÓN EN ARENA
La fundición en arena es el proceso más utilizado, la producción por medio de este método
representa la mayor parte del tonelaje total de fundición. Casi todas las aleaciones pueden
fundirse en arena; de hecho, es uno de los pocos procesos que pueden usarse para metales con
altas temperaturas de fusión, como son el acero, el níquel y el titanio. Su versatilidad permite
fundir partes muy pequeñas o muy grandes (véase la figura 2.9) y en cantidades de producción
que van de una pieza a millones de éstas.
FIGURA 2.9 Fundición en arena para el cuerpo de un compresor con un peso de
680 Kg (Cortesía de Elkhart Foundry, Foto por Paragon Inc. Elkhart Indiana).
La fundición en arena consiste en vaciar el metal fundido a un molde de
arena, dejarlo solidificar y romper después el molde para remover la
fundición. Posteriormente la fundición pasa por un proceso de limpieza
e inspección, pero en ocasiones requiere un tratamiento térmico para
mejorar sus propiedades metalúrgicas.
En esta breve descripción se puede observar que la fundición en arena no solamente incluye
operaciones de fundición, sino también la fabricación de modelos y manufactura de moldes. La
secuencia se muestra en la figura 2.10.
FIGURA 2.10 Pasos en la secuencia de producción de la fundición en are na. Los pasos incluyen no
solamente las operaciones de fundición si no también la manufactura del modelo y del molde.
2.2.1.1 Modelos y corazones
La fundición en arena requiere un patrón o modelo al tamaño de la parte, ligeramente agrandado,
tomando en consideración la contracción y las tolerancias para el maquinado de la pieza final. Los
materiales que se usan para hacer estos modelos incluyen la madera, los plásticos y los metales.
La madera es un material común para modelos, por la facilidad de trabajarla y darle forma. Sus
desventajas son la tendencia a la torsión y al desgaste por la abrasión de la arena que se
compacta a su alrededor, lo cual limita el número de veces que puede usarse. Los modelos de
metal son más costosos pero duran más. Los plásticos representan un término medio entre la
52
madera y los metales. La selección del material apropiado para patrones o modelos depende en
gran parte de la cantidad total de piezas a producir.
Hay varios tipos de modelos, como se ilustra en la figura 2.11. El más simple está hecho de una
pieza, llamado modelo sólido, que tiene la misma forma de la fundición y los ajustes en tamaño
por contracción y maquinado. Su manufactura es fácil, pero la complicación surge cuando se
utiliza para hacer el molde de arena. Determinar la localización del plano de separación entre las
dos mitades del molde e incorporar el sistema de vaciado y el vertedero de colada para un modelo
sólido, puede ser un problema que se dejará al juicio y habilidad del operario del taller de
fundición. Por tanto, los modelos sólidos se usan solamente en producciones de muy baja
cantidad.
Los modelos divididos constan de dos piezas que separan la pieza a lo largo de un plano, éste
coincide con el plano de separación del molde. Los modelos divididos son apropiados para partes
de forma compleja y cantidades moderadas de producción. El plano de separación del molde
queda predeterminado por las dos mitades del molde, más que por el juicio del operador.
Para altos volúmenes de producción se emplean los modelos con placa de acoplamiento o los
modelos de doble placa (superior e inferior). En un modelo con placa de acoplamiento, las dos
piezas del modelo dividido se adhieren a los lados opuestos de una placa de madera o metal. Los
agujeros de la placa permiten una alineación precisa entre la parte superior y el fondo (cope y
drag) del molde. Los modelos con doble placa de acoplamiento son similares a los patrones con
una placa, excepto que lasmitades del patrón dividido se
pegan a placas separadas, de manera que las secciones
de la parte superior e inferior del molde se puedan
fabricar independientemente, en lugar de usar la misma
herramienta para ambas.
FIGURA 2.11 Tipos de patrones utilizados en la fundición en
arena: a) modelo sólido, b) modelo dividido, c) modelo con
placa de acoplamiento
Los patrones definen la forma externa de la fundición. Si posee superficies internas, se necesita
un corazón para definirlas. Un corazón es un modelo de tamaño natural de las superficies
interiores de la parte. El corazón se inserta en la cavidad del molde antes del vaciado, para que al
fluir el metal fundido, solidifique entre la cavidad del molde y el corazón, formando así las
superficies externas e internas de la fundición. El corazón se hace generalmente de arena
compactada. El tamaño real del corazón debe incluir las tolerancias para contracción y maquinado
lo mismo que el patrón. El corazón, dependiendo de la forma, puede o no requerir soportes que lo
mantengan en posición en la cavidad del
molde durante el vaciado. Estos soportes,
llamados sujetadores, se hacen de un metal
cuya temperatura de fusión sea mayor que la
de la pieza a fundir. Por ejemplo, para
fundiciones de hierro colado se usan
sujetadores de acero. Los sujetadores
quedan atrapados en la fundición durante el
vaciado y la solidificación. En la figura
2.12 se muestra un posible arreglo del
corazón usando sujetadores. La porción de
madera y los metales. La selección del material apropiado para patrones o modelos depende en
gran parte de la cantidad total de piezas a producir.
Hay varios tipos de modelos, como se ilustra en la figura 2.11. El más simple está hecho de una
pieza, llamado modelo sólido, que tiene la misma forma de la fundición y los ajustes en tamaño
por contracción y maquinado. Su manufactura es fácil, pero la complicación surge cuando se
utiliza para hacer el molde de arena. Determinar la localización del plano de separación entre las
dos mitades del molde e incorporar el sistema de vaciado y el vertedero de colada para un modelo
sólido, puede ser un problema que se dejará al juicio y habilidad del operario del taller de
fundición. Por tanto, los modelos sólidos se usan solamente en producciones de muy baja
cantidad.
Los modelos divididos constan de dos piezas que separan la pieza a lo largo de un plano, éste
coincide con el plano de separación del molde. Los modelos divididos son apropiados para partes
de forma compleja y cantidades moderadas de producción. El plano de separación del molde
queda predeterminado por las dos mitades del molde, más que por el juicio del operador.
Para altos volúmenes de producción se emplean los modelos con placa de acoplamiento o los
modelos de doble placa (superior e inferior). En un modelo con placa de acoplamiento, las dos
piezas del modelo dividido se adhieren a los lados opuestos de una placa de madera o metal. Los
agujeros de la placa permiten una alineación precisa entre la parte superior y el fondo (cope y
drag) del molde. Los modelos con doble placa de acoplamiento son similares a los patrones con
una placa, excepto que lasmitades del patrón dividido se
pegan a placas separadas, de manera que las secciones
de la parte superior e inferior del molde se puedan
fabricar independientemente, en lugar de usar la misma
herramienta para ambas.
FIGURA 2.11 Tipos de patrones utilizados en la fundición en
arena: a) modelo sólido, b) modelo dividido, c) modelo con
placa de acoplamiento
Los patrones definen la forma externa de la fundición. Si posee superficies internas, se necesita
un corazón para definirlas. Un corazón es un modelo de tamaño natural de las superficies
interiores de la parte. El corazón se inserta en la cavidad del molde antes del vaciado, para que al
fluir el metal fundido, solidifique entre la cavidad del molde y el corazón, formando así las
superficies externas e internas de la fundición. El corazón se hace generalmente de arena
compactada. El tamaño real del corazón debe incluir las tolerancias para contracción y maquinado
lo mismo que el patrón. El corazón, dependiendo de la forma, puede o no requerir soportes que lo
mantengan en posición en la cavidad del
molde durante el vaciado. Estos soportes,
llamados sujetadores, se hacen de un metal
cuya temperatura de fusión sea mayor que la
de la pieza a fundir. Por ejemplo, para
fundiciones de hierro colado se usan
sujetadores de acero. Los sujetadores
quedan atrapados en la fundición durante el
vaciado y la solidificación. En la figura
2.12 se muestra un posible arreglo del
corazón usando sujetadores. La porción de
53
los sujetadores que sobresalen de la fundición se recortan después.
FIGURA 2.12 (a) corazón mantenido en su lugar dentro de la cavidad del molde por los sujetadores (b) Diseño
posible del sujetador (c) Fundición con cavidad interna (d) manufactura del corazón
2.2.1.2 Moldes y fabricación de moldes
El molde es una cavidad que tiene la forma geométrica de la pieza que se va fundir. La arena de
fundición es sílice (Si02) o sílice mezclada con otros minerales. Esta arena debe tener buenas
propiedades refractarias, expresadas como la capacidad de resistir altas temperaturas sin
fundirse o degradarse. Otras características importantes son: el tamaño del grano, la distribución
de tamaños del grano en la mezcla y la forma de los granos. Los granos pequeños proporcionan
mejor acabado superficial en la fundición, pero los granos grandes son más permeables, para que
los gases escapen durante el vaciado. Los moldes hechos de granos irregulares tienden a ser más
fuertes que los moldes de granos redondos debido al entrelazado de los granos, pero esto tiende
a restringir la permeabilidad.
En la fabricación del molde, los granos de arena se aglutinan por medio de una mezcla de agua y
arcilla. La proporción típica (en volumen) es 90% de arena, 3% de agua y 7% de arcilla. Se pueden
usar otros agentes aglutinantes en lugar de la arcilla, como resinas orgánicas (por ejemplo
resinas fenólicas) y aglutinantes inorgánicos (por ejemplo, silicato y fosfato de sodio). Algunas
veces se añaden a la mezcla de arena y aglutinante ciertos aditivos para mejorar las propiedades
del molde como la resistencia y permeabilidad.
En el método tradicional para formar la cavidad del molde se compacta la arena alrededor del
modelo en la parte superior e inferior de un recipiente llamado caja de moldeo. El proceso de
empaque se realiza por varios métodos. El más simple es el apisonado a mano realizado
manualmente por un operario. Además, se han desarrollado varias máquinas para mecanizar el
procedimiento de empacado, las cuales operan por medio de los siguientes mecani smos: 1)
compactación de la arena alrededor del patrón o modelo mediante presión neumática; 2) acción
de sacudimiento, dejando caer repetidamente la arena contenida en la caja junto al modelo, a fin
de compactarla en su lugar; y 3) lanzamiento, haciendo que los granos de arena se impacten
contra el patrón a alta velocidad.
Una alternativa a las cajas tradicionales para moldes de arena es el moldeo sin caja, que consiste
en el uso de una caja maestra en un sistema mecanizado de producción de moldes. Cada mo lde
de arena se produce usando la misma caja maestra. Se estima que la producción por este método
automatizado puede ascender hasta seiscientos moldes por hora.
Se usan varios indicadores para determinar la calidad de la arena para el molde: 1) resistencia,
capacidad del molde para mantener su forma y soportar la erosión causada por el flujo del metal
líquido, depende del tamaño del grano, las cualidades adhesivas del aglutinante y otros factores;
2) permeabilidad, capacidad del molde para permitir que el aire caliente y los gases de fundición
pasen a través de los poros de la arena; 3) estabilidad térmica, capacidad de la arena en la
superficie de la cavidad del molde para resistir el agrietamiento y encorvamiento en contacto con
el metal fundido; 4) retractibilidad, capacidad del molde para dejar que la fundición se contraiga
sin agrietarse; también se refiere a la capacidad de remover la arena de la fundición durante su
limpieza; y 5) reutilización, ¿puede reciclarse la arena del molde roto para hacer otros moldes?.
Estas medidas son algunas veces incompatibles, por ejemplo, un molde con una gran resistencia
tiene menos capacidad de contracción.
Los moldes de arena se clasifican frecuentemente como arena verde, arena seca o de capa seca.
los sujetadores que sobresalen de la fundición se recortan después.
FIGURA 2.12 (a) corazón mantenido en su lugar dentro de la cavidad del molde por los sujetadores (b) Diseño
posible del sujetador (c) Fundición con cavidad interna (d) manufactura del corazón
2.2.1.2 Moldes y fabricación de moldes
El molde es una cavidad que tiene la forma geométrica de la pieza que se va fundir. La arena de
fundición es sílice (Si02) o sílice mezclada con otros minerales. Esta arena debe tener buenas
propiedades refractarias, expresadas como la capacidad de resistir altas temperaturas sin
fundirse o degradarse. Otras características importantes son: el tamaño del grano, la distribución
de tamaños del grano en la mezcla y la forma de los granos. Los granos pequeños proporcionan
mejor acabado superficial en la fundición, pero los granos grandes son más permeables, para que
los gases escapen durante el vaciado. Los moldes hechos de granos irregulares tienden a ser más
fuertes que los moldes de granos redondos debido al entrelazado de los granos, pero esto tiende
a restringir la permeabilidad.
En la fabricación del molde, los granos de arena se aglutinan por medio de una mezcla de agua y
arcilla. La proporción típica (en volumen) es 90% de arena, 3% de agua y 7% de arcilla. Se pueden
usar otros agentes aglutinantes en lugar de la arcilla, como resinas orgánicas (por ejemplo
resinas fenólicas) y aglutinantes inorgánicos (por ejemplo, silicato y fosfato de sodio). Algunas
veces se añaden a la mezcla de arena y aglutinante ciertos aditivos para mejorar las propiedades
del molde como la resistencia y permeabilidad.
En el método tradicional para formar la cavidad del molde se compacta la arena alrededor del
modelo en la parte superior e inferior de un recipiente llamado caja de moldeo. El proceso de
empaque se realiza por varios métodos. El más simple es el apisonado a mano realizado
manualmente por un operario. Además, se han desarrollado varias máquinas para mecanizar el
procedimiento de empacado, las cuales operan por medio de los siguientes mecani smos: 1)
compactación de la arena alrededor del patrón o modelo mediante presión neumática; 2) acción
de sacudimiento, dejando caer repetidamente la arena contenida en la caja junto al modelo, a fin
de compactarla en su lugar; y 3) lanzamiento, haciendo que los granos de arena se impacten
contra el patrón a alta velocidad.
Una alternativa a las cajas tradicionales para moldes de arena es el moldeo sin caja, que consiste
en el uso de una caja maestra en un sistema mecanizado de producción de moldes. Cada mo lde
de arena se produce usando la misma caja maestra. Se estima que la producción por este método
automatizado puede ascender hasta seiscientos moldes por hora.
Se usan varios indicadores para determinar la calidad de la arena para el molde: 1) resistencia,
capacidad del molde para mantener su forma y soportar la erosión causada por el flujo del metal
líquido, depende del tamaño del grano, las cualidades adhesivas del aglutinante y otros factores;
2) permeabilidad, capacidad del molde para permitir que el aire caliente y los gases de fundición
pasen a través de los poros de la arena; 3) estabilidad térmica, capacidad de la arena en la
superficie de la cavidad del molde para resistir el agrietamiento y encorvamiento en contacto con
el metal fundido; 4) retractibilidad, capacidad del molde para dejar que la fundición se contraiga
sin agrietarse; también se refiere a la capacidad de remover la arena de la fundición durante su
limpieza; y 5) reutilización, ¿puede reciclarse la arena del molde roto para hacer otros moldes?.
Estas medidas son algunas veces incompatibles, por ejemplo, un molde con una gran resistencia
tiene menos capacidad de contracción.
Los moldes de arena se clasifican frecuentemente como arena verde, arena seca o de capa seca.
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Los moldes de arena verde se hacen de una mezcla de arena, arcilla y agua, el término "verde" se
refiere al hecho de que el molde contiene humedad al momento del vaciado. Los moldes de arena
verde tienen suficiente resistencia en la mayoría de sus aplicaciones, así como bu ena
retractibilidad, permeabilidad y reutilización, también son los menos costosos. Por consiguiente,
son los más ampliamente usados, aunque también tienen sus desventajas. La humedad en la
arena puede causar defectos en algunas fundiciones, dependiendo de l metal y de la forma
geométrica de la pieza.
Un molde de arena seca se fabrica con aglomerantes orgánicos en lugar de arcilla. El molde se
cuece en una estufa grande a temperaturas que fluctúan entre 204 ºC y 316 ºC. El cocido en estufa
refuerza el molde y endurece la superficie de la cavidad. El molde de arena seca proporciona un
mejor control dimensional en la fundición que los moldes de arena verde. Sin embargo, el molde
de arena seca es más costoso y la velocidad de producción es reducida debido al tiempo de
secado. Sus aplicaciones se limitan generalmente a fundiciones de tamaño medio y grande y en
velocidades de producción bajas.
En los moldes de capa seca, la superficie de la cavidad de un molde de arena verde se seca a una
profundidad entre 10 mm y 25 mm, usando sopletes, lámparas de calentamiento u otros medios,
aprovechando parcialmente las ventajas del molde de arena seca. Se pueden añadir materiales
adhesivos especiales a la mezcla de arena para reforzar la superficie de la cavidad.
La clasificación precedente de moldes se refiere al uso de aglutinantes convencionales, ya sea
agua, arcilla u otros que requieren del calentamiento para curar. Se han desarrollado también
moldes aglutinados, químicamente diferentes de cualquiera de los aglutinantes tradicionales.
Algunos de estos materiales aglutinantes, utilizados en sistemas que no requieren cocimiento,
incluyen las resinas furánicas (que consisten en alcohol furfural, urea y formaldehído), las
fenólicas y los aceites alquídicos. La popularidad de los moldes que no requieren cocimiento está
creciendo debido a su buen control dimensional en aplicaciones de alta producción.
Los moldes de arena verde se hacen de una mezcla de arena, arcilla y agua, el término "verde" se
refiere al hecho de que el molde contiene humedad al momento del vaciado. Los moldes de arena
verde tienen suficiente resistencia en la mayoría de sus aplicaciones, así como bu ena
retractibilidad, permeabilidad y reutilización, también son los menos costosos. Por consiguiente,
son los más ampliamente usados, aunque también tienen sus desventajas. La humedad en la
arena puede causar defectos en algunas fundiciones, dependiendo de l metal y de la forma
geométrica de la pieza.
Un molde de arena seca se fabrica con aglomerantes orgánicos en lugar de arcilla. El molde se
cuece en una estufa grande a temperaturas que fluctúan entre 204 ºC y 316 ºC. El cocido en estufa
refuerza el molde y endurece la superficie de la cavidad. El molde de arena seca proporciona un
mejor control dimensional en la fundición que los moldes de arena verde. Sin embargo, el molde
de arena seca es más costoso y la velocidad de producción es reducida debido al tiempo de
secado. Sus aplicaciones se limitan generalmente a fundiciones de tamaño medio y grande y en
velocidades de producción bajas.
En los moldes de capa seca, la superficie de la cavidad de un molde de arena verde se seca a una
profundidad entre 10 mm y 25 mm, usando sopletes, lámparas de calentamiento u otros medios,
aprovechando parcialmente las ventajas del molde de arena seca. Se pueden añadir materiales
adhesivos especiales a la mezcla de arena para reforzar la superficie de la cavidad.
La clasificación precedente de moldes se refiere al uso de aglutinantes convencionales, ya sea
agua, arcilla u otros que requieren del calentamiento para curar. Se han desarrollado también
moldes aglutinados, químicamente diferentes de cualquiera de los aglutinantes tradicionales.
Algunos de estos materiales aglutinantes, utilizados en sistemas que no requieren cocimiento,
incluyen las resinas furánicas (que consisten en alcohol furfural, urea y formaldehído), las
fenólicas y los aceites alquídicos. La popularidad de los moldes que no requieren cocimiento está
creciendo debido a su buen control dimensional en aplicaciones de alta producción.
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A continuación se muestra una serie de fotografías que describen el proceso de fundición en
molde de arena
A continuación se muestra una serie de fotografías que describen el proceso de fundición en
molde de arena
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2.1 PROCEDIMIENTO DE MOLDEO
Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metal fundido sobre un molde
hueco, por lo general hecho de arena. El principio de fundición es simple: se funde el metal, se
vacía en un molde y se deja enfriar, existen todavía muchos factores y variables que se deben
considerar para lograr una operación exitosa de fundición. La fundición es un antiguo arte que
todavía se emplea en la actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros métodos
como el fundido a presión (método para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el
metal fundido se inyecta a presión en un molde o troquel de acero), la forja (proceso de
deformación en el cual se comprime el material de trabajo entre dos dados usando impacto o
presión para formar la parte), la extrusión (es un proceso de formado por compresión en el cual el
metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección
transversal), el mecanizado y el laminado (es un proceso de deformación en el cual el espesor del
material de trabajo se reduce mediante fuerzas de compresión ejercidas por dos rodillos
opuestos).
Procesos de Fundición
La realización de este proceso empieza lógicamente con el molde. La cavidad de este debe
diseñarse de forma y tamaño ligeramente sobredimensionado, esto permitirá la contracción del
metal durante la solidificación y enfriamiento. Cada metal sufre diferente porcentaje de
contracción, por lo tanto si la presión dimensional es crítica la cavidad debe diseñarse para el
metal particular que se va a fundir. Los moldes se hacen de varios materiales que incluyen arena,
yeso, cerámica y metal. Los procesos de fundición se clasifican de acuerdo a los diferentes tipos
de moldes.
Para entender el proceso de fundición, es necesario conocer cómo se hace el molde y qué los
factores son importantes para realizar un buena fundición.
Los principales factores son:
Procedimiento del molde
Moldeo
Arena
Corazones
Equipo mecánico
Metal
Vaciado
Limpieza
PROCEDIMIENTO.
Se calienta primero el metal a una temperatura lo suficientemente alta para transformarlo
completamente al estado líquido, después se vierte directamente en la cavidad del molde. En un
molde abierto el metal líquido se vacía simplemente hasta llenar la cavidad abierta. En un molde
cerrado existe una vía de paso llamada sistema de vaciado que permite el flujo del metal fundido
desde afuera del molde hasta la cavidad, este es el más importante en operaciones de fundición.
Cuando el material fundido en el molde empieza a enfriarse hasta la temperatura suficiente para el
punto de congelación de un metal puro, empieza la solidificación que involucra un cambio de fase
del metal. Se requiere tiempo para completar este cambio de fase porque es necesario disipar una
considerable cantidad de calor. El metal adopta la forma de cavidad del molde y se establecen
muchas de las propiedades y características de la fundición. Al enfriarse la fundición se remueve
del molde; para ello pueden necesitarse procesamientos posteriores dependiendo del método de
fundición y del metal que se usa. Entre ellos tenemos:
2.1 PROCEDIMIENTO DE MOLDEO
Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metal fundido sobre un molde
hueco, por lo general hecho de arena. El principio de fundición es simple: se funde el metal, se
vacía en un molde y se deja enfriar, existen todavía muchos factores y variables que se deben
considerar para lograr una operación exitosa de fundición. La fundición es un antiguo arte que
todavía se emplea en la actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros métodos
como el fundido a presión (método para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el
metal fundido se inyecta a presión en un molde o troquel de acero), la forja (proceso de
deformación en el cual se comprime el material de trabajo entre dos dados usando impacto o
presión para formar la parte), la extrusión (es un proceso de formado por compresión en el cual el
metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección
transversal), el mecanizado y el laminado (es un proceso de deformación en el cual el espesor del
material de trabajo se reduce mediante fuerzas de compresión ejercidas por dos rodillos
opuestos).
Procesos de Fundición
La realización de este proceso empieza lógicamente con el molde. La cavidad de este debe
diseñarse de forma y tamaño ligeramente sobredimensionado, esto permitirá la contracción del
metal durante la solidificación y enfriamiento. Cada metal sufre diferente porcentaje de
contracción, por lo tanto si la presión dimensional es crítica la cavidad debe diseñarse para el
metal particular que se va a fundir. Los moldes se hacen de varios materiales que incluyen arena,
yeso, cerámica y metal. Los procesos de fundición se clasifican de acuerdo a los diferentes tipos
de moldes.
Para entender el proceso de fundición, es necesario conocer cómo se hace el molde y qué los
factores son importantes para realizar un buena fundición.
Los principales factores son:
Procedimiento del molde
Moldeo
Arena
Corazones
Equipo mecánico
Metal
Vaciado
Limpieza
PROCEDIMIENTO.
Se calienta primero el metal a una temperatura lo suficientemente alta para transformarlo
completamente al estado líquido, después se vierte directamente en la cavidad del molde. En un
molde abierto el metal líquido se vacía simplemente hasta llenar la cavidad abierta. En un molde
cerrado existe una vía de paso llamada sistema de vaciado que permite el flujo del metal fundido
desde afuera del molde hasta la cavidad, este es el más importante en operaciones de fundición.
Cuando el material fundido en el molde empieza a enfriarse hasta la temperatura suficiente para el
punto de congelación de un metal puro, empieza la solidificación que involucra un cambio de fase
del metal. Se requiere tiempo para completar este cambio de fase porque es necesario disipar una
considerable cantidad de calor. El metal adopta la forma de cavidad del molde y se establecen
muchas de las propiedades y características de la fundición. Al enfriarse la fundición se remueve
del molde; para ello pueden necesitarse procesamientos posteriores dependiendo del método de
fundición y del metal que se usa. Entre ellos tenemos:
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El desbaste del metal excedente de la
fundición.
La limpieza de la superficie.
Tratamiento térmico para mejorar sus
propiedades.
Pueden requerir maquinado para lograr
tolerancias estrechas en ciertas partes de la
pieza y para remover la superficie fundida y la
micro estructura metalúrgica asociada.
FIGURA1.Componentes de un molde
FIGURA 2. Componentes del proceso de fundición
Los moldes se clasifican según los materiales
usados en:
Moldes de arena en verde
Es el método más común que consiste en la formación del molde
con arena húmeda, usada en ambos procedimientos. La llamada
arena verde es simplemente arena que no se ha curado, es decir,
que no se ha endurecido por horneado. El color natural de la
arena va desde el blanco hasta el canela claro, pero con el uso
se va ennegreciendo. La arena no tiene suficiente resistencia
para conservar su forma, por ello se mezcla con un aglutinante
para darle resistencia; luego se agrega un poco de agua para
que se adhiera. Esta arena se puede volver a emplear solo
añadiendo una cantidad determinada de aglutinante cuando se
considere necesario.
Moldes con capa seca.
Dos métodos son generalmente usados en la preparación de moldes con capa seca. En uno la
arena alrededor del modelo a una profundidad aproximada de 10 mm se mezcla con un compuesto
de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura en el molde. El otro método es hacer el
molde entero de arena verde y luego cubrir su superficie con un rociador de tal manera que se
endurezca la arena cuando el calor es aplicado. Los rociadores usados para este propósito
contienen aceite de linaza, agua de melaza, almidón gelatinizado y soluciones liquidas similares.
En ambos métodos el molde debe secarse de dos maneras: por aire o por una antorcha para
endurecer la superficie y eliminar el exceso de humedad.
Moldes con arena seca.
Estos moldes son hechos enteramente de arena común de moldeo mezclada con u n material
aditivo similar al que se emplea en el método anterior. Los moldes deben ser cocados totalmente
antes de usarse, siendo las cajas de metal. Los moldes de arena seca mantienen esta forma
cuando son vaciados y están libres de turbulencias de gas debidas a la humedad.
Moldes de arcilla.
Los moldes de arcilla se usan para trabajos grandes. Primero se construye el molde con ladrillo o
grandes partes de hierro. Luego, todas estas partes se emplastecen con una capa de mortero de
arcilla, la forma del molde se empieza a obtener con una terraja o esqueleto del modelo. Luego se
permite que el molde se seque completamente de tal manera que pueda resistir la presión
completa del metal vaciado. Estos moldes requieren de mucho tiempo para hacerse y su uso no
es muy extenso.
Moldes furánico.
El proceso es bueno para la fabricación de moldes usando modelos y corazones desechables. La
arena seca de grano agudo se mezcla con ácido fosfórico el cual actúa como un acelerador. La
resina furánica es agregada y se mezcla de forma continua el tiempo suficiente para distribuir la
El desbaste del metal excedente de la
fundición.
La limpieza de la superficie.
Tratamiento térmico para mejorar sus
propiedades.
Pueden requerir maquinado para lograr
tolerancias estrechas en ciertas partes de la
pieza y para remover la superficie fundida y la
micro estructura metalúrgica asociada.
FIGURA1.Componentes de un molde
FIGURA 2. Componentes del proceso de fundición
Los moldes se clasifican según los materiales
usados en:
Moldes de arena en verde
Es el método más común que consiste en la formación del molde
con arena húmeda, usada en ambos procedimientos. La llamada
arena verde es simplemente arena que no se ha curado, es decir,
que no se ha endurecido por horneado. El color natural de la
arena va desde el blanco hasta el canela claro, pero con el uso
se va ennegreciendo. La arena no tiene suficiente resistencia
para conservar su forma, por ello se mezcla con un aglutinante
para darle resistencia; luego se agrega un poco de agua para
que se adhiera. Esta arena se puede volver a emplear solo
añadiendo una cantidad determinada de aglutinante cuando se
considere necesario.
Moldes con capa seca.
Dos métodos son generalmente usados en la preparación de moldes con capa seca. En uno la
arena alrededor del modelo a una profundidad aproximada de 10 mm se mezcla con un compuesto
de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura en el molde. El otro método es hacer el
molde entero de arena verde y luego cubrir su superficie con un rociador de tal manera que se
endurezca la arena cuando el calor es aplicado. Los rociadores usados para este propósito
contienen aceite de linaza, agua de melaza, almidón gelatinizado y soluciones liquidas similares.
En ambos métodos el molde debe secarse de dos maneras: por aire o por una antorcha para
endurecer la superficie y eliminar el exceso de humedad.
Moldes con arena seca.
Estos moldes son hechos enteramente de arena común de moldeo mezclada con u n material
aditivo similar al que se emplea en el método anterior. Los moldes deben ser cocados totalmente
antes de usarse, siendo las cajas de metal. Los moldes de arena seca mantienen esta forma
cuando son vaciados y están libres de turbulencias de gas debidas a la humedad.
Moldes de arcilla.
Los moldes de arcilla se usan para trabajos grandes. Primero se construye el molde con ladrillo o
grandes partes de hierro. Luego, todas estas partes se emplastecen con una capa de mortero de
arcilla, la forma del molde se empieza a obtener con una terraja o esqueleto del modelo. Luego se
permite que el molde se seque completamente de tal manera que pueda resistir la presión
completa del metal vaciado. Estos moldes requieren de mucho tiempo para hacerse y su uso no
es muy extenso.
Moldes furánico.
El proceso es bueno para la fabricación de moldes usando modelos y corazones desechables. La
arena seca de grano agudo se mezcla con ácido fosfórico el cual actúa como un acelerador. La
resina furánica es agregada y se mezcla de forma continua el tiempo suficiente para distribuir la
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resina. El material de arena empieza a endurecerse casi de inmediato al aire, pero el tiempo
demora lo suficiente para permitir el moldeo. El material usualmente se endurece de una a dos
horas, tiempo suficiente para permitir alojar los corazones y que puedan ser removidos en el
molde. En uso con modelos desechables la arena de resina furánica puede ser empleada como
una pared o cáscara alrededor del modelo que estará soportado con arena de grano agudo o en
verde o puede ser usada como el material completo del molde.
Moldes de CO2.
En este proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y es apisonada alrededor del
modelo. Cuando el gas de CO2 es alimentado a presión en el molde, la arena mezclada se
endurece. Piezas de fundición lisas y de forma intrincada se pueden obtener por este método,
aunque el proceso fue desarrollado originalmente para la fabricación de corazones.
Moldes de metal.
Los moldes de metal se usan principalmente en fundición en matriz de aleaciones de bajo punto
de fusión. Las piezas de fundición se obtienen de formas exactas con una superficie fina, esto
elimina mucho trabajo de maquinado.
Moldes especiales.
Plástico, cemento, papel, yeso, madera y hule todos estos son materiales usados en moldes para
aplicaciones particulares.
El molde debe poseer las siguientes características:
Debe ser lo suficientemente fuerte para sostener el peso del metal.
Debe resistir la acción de la erosión del metal que fluye con rapidez durante la colada.
Debe generar una cantidad mínima de gas cuando se llena con el metal fundido. Los gases
contaminan el metal y pueden alterar el molde.
Debe construirse de modo que cualquier gas que se forme pueda pasar a través del
cuerpo del molde mismo, más bien que penetrar el metal.
Debe ser suficientemente refractario para soportar la alta temperatura del metal y poderse
desprender con limpieza del colado después del enfriamiento.
El corazón debe ceder lo suficiente para permitir la contracción del colado después de la
solidificación.
MAQUINAS PARA MOLDEO
Estas máquinas ofrecen velocidades más altas de producción y mejor calidad de los colados
además de mano de obra ligera y costos más bajos.
Máquinas de moldeo por sacudida y compresión
Consta básicamente de una mesa accionada por dos pistones en cilindros de aire, uno dentro del
otro. El molde en la mesa se sacude por la acción del pistón inferior que eleva la mesa en forma
repetida y la deja caer bruscamente en un colchón de rebote. Las sacudidas empacan la arena en
las partes inferiores de la caja de moldeo pero no en la parte superior. El cilindro más grande
empuja hacia arriba la mesa para comprimir la arena en el molde contra el cabezal de compresión
en la parte superior. La opresión comprime las capas superiores de la arena en el molde pero
algunas veces no penetra en forma efectiva todas las áreas del modelo.
Máquinas de sacudida y vuelco con retiro del modelo
En esta máquina una caja de modelo se coloca sobre un modelo en una mesa, se llena con arena
y se sacude. El exceso de arena se enrasa y se engrapa un tablero inferior a la caja de moldeo. La
máquina eleva el molde y lo desliza en una mesa o transportador. La caja se libera de la máquina,
el modelo se vibra, se saca del molde y se regresa a la posición de carga. Máquinas similares
comprimen y también sacuden.
Máquina lanzadora de arena
Esta máquina logra un empaque consistente y un efecto de apisonado lanzando arena con alta
velocidad al modelo. La arena de una tolva se alimenta mediante una banda a un impulsor de alta
resina. El material de arena empieza a endurecerse casi de inmediato al aire, pero el tiempo
demora lo suficiente para permitir el moldeo. El material usualmente se endurece de una a dos
horas, tiempo suficiente para permitir alojar los corazones y que puedan ser removidos en el
molde. En uso con modelos desechables la arena de resina furánica puede ser empleada como
una pared o cáscara alrededor del modelo que estará soportado con arena de grano agudo o en
verde o puede ser usada como el material completo del molde.
Moldes de CO2.
En este proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y es apisonada alrededor del
modelo. Cuando el gas de CO2 es alimentado a presión en el molde, la arena mezclada se
endurece. Piezas de fundición lisas y de forma intrincada se pueden obtener por este método,
aunque el proceso fue desarrollado originalmente para la fabricación de corazones.
Moldes de metal.
Los moldes de metal se usan principalmente en fundición en matriz de aleaciones de bajo punto
de fusión. Las piezas de fundición se obtienen de formas exactas con una superficie fina, esto
elimina mucho trabajo de maquinado.
Moldes especiales.
Plástico, cemento, papel, yeso, madera y hule todos estos son materiales usados en moldes para
aplicaciones particulares.
El molde debe poseer las siguientes características:
Debe ser lo suficientemente fuerte para sostener el peso del metal.
Debe resistir la acción de la erosión del metal que fluye con rapidez durante la colada.
Debe generar una cantidad mínima de gas cuando se llena con el metal fundido. Los gases
contaminan el metal y pueden alterar el molde.
Debe construirse de modo que cualquier gas que se forme pueda pasar a través del
cuerpo del molde mismo, más bien que penetrar el metal.
Debe ser suficientemente refractario para soportar la alta temperatura del metal y poderse
desprender con limpieza del colado después del enfriamiento.
El corazón debe ceder lo suficiente para permitir la contracción del colado después de la
solidificación.
MAQUINAS PARA MOLDEO
Estas máquinas ofrecen velocidades más altas de producción y mejor calidad de los colados
además de mano de obra ligera y costos más bajos.
Máquinas de moldeo por sacudida y compresión
Consta básicamente de una mesa accionada por dos pistones en cilindros de aire, uno dentro del
otro. El molde en la mesa se sacude por la acción del pistón inferior que eleva la mesa en forma
repetida y la deja caer bruscamente en un colchón de rebote. Las sacudidas empacan la arena en
las partes inferiores de la caja de moldeo pero no en la parte superior. El cilindro más grande
empuja hacia arriba la mesa para comprimir la arena en el molde contra el cabezal de compresión
en la parte superior. La opresión comprime las capas superiores de la arena en el molde pero
algunas veces no penetra en forma efectiva todas las áreas del modelo.
Máquinas de sacudida y vuelco con retiro del modelo
En esta máquina una caja de modelo se coloca sobre un modelo en una mesa, se llena con arena
y se sacude. El exceso de arena se enrasa y se engrapa un tablero inferior a la caja de moldeo. La
máquina eleva el molde y lo desliza en una mesa o transportador. La caja se libera de la máquina,
el modelo se vibra, se saca del molde y se regresa a la posición de carga. Máquinas similares
comprimen y también sacuden.
Máquina lanzadora de arena
Esta máquina logra un empaque consistente y un efecto de apisonado lanzando arena con alta
velocidad al modelo. La arena de una tolva se alimenta mediante una banda a un impulsor de alta
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velocidad en el cabezal. Una disposición común es suspender la lanzadora con contrapesos y
moverla para dirigir la corriente de arena con ventaja dentro de un molde. La dureza del molde se
puede controlar mediante el operador cambiando la velocidad del impulsor y moviendo la cabeza
impulsora. Su principal utilidad es para apisonar grandes moldes y su única función es empacar la
arena en los moldes. Generalmente trabaja con el equipo de retiro del modelo.
Los procesos de moldes en fundición comercialmente ordinaria pueden ser clasificados
como:
Moldeo en banco
Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños, y se hace en un banco de una altura conveniente
para el moldeador. En estos tipos de moldeo se producen grandes cantidades, también se utilizan
placas correlativas que son modelos especiales metálicos de una sola pieza al igual que las cajas
de tableros de soporte que permiten sacar con facilidad el modelo del molde de arena, el cual se
puede volver a utilizar.
Moldeo en piso
Cuando las piezas de fundición aumentan de tamaño, resulta difícil su manejo, por consiguiente,
el trabajo es hecho en el piso. Este tipo de moldeo se usa prácticamente todas las piezas
medianas y de gran tamaño. Suelen ser muy costosos, tienen el mismo procedimiento que el
moldeo en banco salvo las características ya mencionadas.
Moldeo en fosa
Las piezas de fundición extremadamente grandes son moldeadas en una fosa en vez de moldear
en cajas. La fosa actúa como la base de la caja, y se usa una capa separadora encima de él. Los
lados de la fosa son una línea de ladrillos y en el fondo hay una capa gruesa de carbón con tubos
de ventilación conectados a nivel del piso. Entonces los moldes de fosa pueden resistir las
presiones que se desarrollan por el calor de los gases, esta práctica ahorra mucho en moldes
costosos.
Molde en máquina
Las maquinas han sido construidas para hacer un número de operaciones que el moldeador hace
ordinariamente a mano, tales como apisonar la arena, voltear el molde completo, formar la
alimentación y sacar el modelo; todas estas operaciones pueden hacerse con la maquina mucho
mejor y más eficiente que a mano.
TIPOS DE MODELOS
Existen dos tipos de modelos:
REMOVIBLES
DESECHABLES
REMOVIBLES
La realización de un modelo removible primero se analizan la construcción de una caja de modelo
Una caja de modelo consta de dos partes. Una parte superior que se le llama tapa y una parte
Inferior se llama base. Si la caja la forman tres partes a la del centro se le llama parte central. Las
partes de la caja se mantienen en una posición definida unas con respecto a las otras por medio
de unos pernos colocados en dos lados opuestos do la base que encajan en agujeros de unos
ángulos sujetos a los lados de las tapas. El primer paso en la elaboración de un molde es el de
colocar el modelo en el tablero de moldear, que coincide con la caja de moldeo. Enseguida se
coloca la tapa sobre el tablero con los pernos dirigidos hacia abajo. Luego se criba la arena sobre
el modelo para que lo vaya cubriendo la arena deberá compactarse con los dedos en torno al
modelo, terminado de llenar completamente la tapa. Para moldes pequeños, la arena se compacta
firmemente con apisonadores manuales. El apisonado mecánico se usa para moldes muy grandes
y para moldeo de gran producción. El grado de apisonado necesario solo se determina por la
experiencia. Si el molde. Si el molde no ha sido lo suficiente apisonado no se mantendrá en su
posición al moverlo o cuando el metal fundido choque, con él. Por otra parte, si el apisonado as
velocidad en el cabezal. Una disposición común es suspender la lanzadora con contrapesos y
moverla para dirigir la corriente de arena con ventaja dentro de un molde. La dureza del molde se
puede controlar mediante el operador cambiando la velocidad del impulsor y moviendo la cabeza
impulsora. Su principal utilidad es para apisonar grandes moldes y su única función es empacar la
arena en los moldes. Generalmente trabaja con el equipo de retiro del modelo.
Los procesos de moldes en fundición comercialmente ordinaria pueden ser clasificados
como:
Moldeo en banco
Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños, y se hace en un banco de una altura conveniente
para el moldeador. En estos tipos de moldeo se producen grandes cantidades, también se utilizan
placas correlativas que son modelos especiales metálicos de una sola pieza al igual que las cajas
de tableros de soporte que permiten sacar con facilidad el modelo del molde de arena, el cual se
puede volver a utilizar.
Moldeo en piso
Cuando las piezas de fundición aumentan de tamaño, resulta difícil su manejo, por consiguiente,
el trabajo es hecho en el piso. Este tipo de moldeo se usa prácticamente todas las piezas
medianas y de gran tamaño. Suelen ser muy costosos, tienen el mismo procedimiento que el
moldeo en banco salvo las características ya mencionadas.
Moldeo en fosa
Las piezas de fundición extremadamente grandes son moldeadas en una fosa en vez de moldear
en cajas. La fosa actúa como la base de la caja, y se usa una capa separadora encima de él. Los
lados de la fosa son una línea de ladrillos y en el fondo hay una capa gruesa de carbón con tubos
de ventilación conectados a nivel del piso. Entonces los moldes de fosa pueden resistir las
presiones que se desarrollan por el calor de los gases, esta práctica ahorra mucho en moldes
costosos.
Molde en máquina
Las maquinas han sido construidas para hacer un número de operaciones que el moldeador hace
ordinariamente a mano, tales como apisonar la arena, voltear el molde completo, formar la
alimentación y sacar el modelo; todas estas operaciones pueden hacerse con la maquina mucho
mejor y más eficiente que a mano.
TIPOS DE MODELOS
Existen dos tipos de modelos:
REMOVIBLES
DESECHABLES
REMOVIBLES
La realización de un modelo removible primero se analizan la construcción de una caja de modelo
Una caja de modelo consta de dos partes. Una parte superior que se le llama tapa y una parte
Inferior se llama base. Si la caja la forman tres partes a la del centro se le llama parte central. Las
partes de la caja se mantienen en una posición definida unas con respecto a las otras por medio
de unos pernos colocados en dos lados opuestos do la base que encajan en agujeros de unos
ángulos sujetos a los lados de las tapas. El primer paso en la elaboración de un molde es el de
colocar el modelo en el tablero de moldear, que coincide con la caja de moldeo. Enseguida se
coloca la tapa sobre el tablero con los pernos dirigidos hacia abajo. Luego se criba la arena sobre
el modelo para que lo vaya cubriendo la arena deberá compactarse con los dedos en torno al
modelo, terminado de llenar completamente la tapa. Para moldes pequeños, la arena se compacta
firmemente con apisonadores manuales. El apisonado mecánico se usa para moldes muy grandes
y para moldeo de gran producción. El grado de apisonado necesario solo se determina por la
experiencia. Si el molde. Si el molde no ha sido lo suficiente apisonado no se mantendrá en su
posición al moverlo o cuando el metal fundido choque, con él. Por otra parte, si el apisonado as
60
muy duro no permitirá que escape el vapor y el gas cuando penetre el metal fundido al molde.
Se voltea la mitad inferior del molde de, tal forma, que la tapa se puede colocar en su posición y
se termina el moldeo. Antes de voltearlo so esparce una poca de arena sobre el molde y se,
coloca en la parte superior un tablero inferior de moldeo este tablero deberá moverse hacia atrás y
hacia adelante varias veces para asegurar un apoyo uniforme sobre el molde. Entonces la caja
inferior se voltea y se retira la tabla de moldeo quedando expuesto el modelo la superficie de la
arena es alisada con una cuchara de moldeador y se cubre con una capa fina seca de arena de
separación. La arena de separación es una arena de sílice de grano, fino, seca y sin consistencia.
Con ella se evita que se pegue la arena de la tapa sobre la de la base.
Enseguida so coloca la tapa sobre la base, los pernos mantienen la posición correcta en ambos
lados. Para proporcionar un conducto por donde entre el metal fundido al molde, se coloca un
mango aguzado conocido como clavija de colada y es colocado a 25mm de un lado del modelo.
Las operaciones de llenado, apisonado y agujerado para escape de gases, se llevan a cabo en la
misma forma que en la base.
Antes de cerrar el molde, debe cortarse un pequeño conducto conocido como alimentador entre la
cavidad del molde hecha por el modelo y la abertura de la colada. Este conducto se estrecha en el
molde de tal forma que después que el metal ha sido vertido, el metal en el alimentador se puede
romper muy cerca de la pieza. Para prever la contracción del metal, algunas veces se hace un
agujero en la tapa, el cual provee un suministro de metal caliente a medida que la pieza fundida se
va enfriando, esta abertura es llamada rebosadero. La superficie del molde se debe rociar, untar o
espolvorear con un material preparado para recubrimiento, dichos recubrimientos contienen Por
lo general polvo de sílice y grafito, pero su composición varía considerablemente dependiendo de
la clase de material que se va a vaciar. La capa de recubrimiento del molde mejora el acabado de
las superficies de colado y reduce los posibles defectos en las superficies. Antes de que el metal
sea vaciado en el molde, deberá colocarse un peso sobre la tapa para evitar que el metal líquido
salga fuera del molde en la línea de partición.
TIPOS DE MODELOS REMOVILBLES
1.- Modelo Só1ido
2.- Modelo partido
3.- Modelo con piezas sueltas
4.- Modelo con entradas y derivaciones
5.- Modelo placa de coincidencia
6.- Tablero de moldeo para modelo de volante
7.- Modelo terraja: para perfilar curvas y para formar corazones muy grandes de arena verde, y
terraja para superficies planas.
Materiales para modelos removibles.
La mayoría de los modelos son hechos de madera, la cual es barata y puede trabajarse fácilmente.
Por lo cual sólo un pequeño porcentaje de modelos se hacen en cantidad para trabajos de
producción, la mayoría no necesita estar hecha de un material que pueda tener un uso duro en la
fundición.
Los plásticos se adaptan especialmente bien como materiales para modelos porque no absorben
humedad, son fuertes y dimensionalmente estables y tienen superficies perfectamente tersas. Se
pueden producir económicamente por vaciado en forma similar al metal vaciado.
DESECHABLES
En la fabricación de moldes con modelos desechables, el modelo, que es usualmente de una
pieza, es colocado en el tablero y la base de la caja se moldea en la forma convencional. Se
agregan unos agujeros para ventilación y la base se voltea completamente para el moldeo de la
tapa. Casi siempre la arena en verde es el material común más usado, aunque pueden usarse
arenas especiales para otros propósitos, como arena de cara que se utiliza de inmediato alrededor
del modelo. La arena en la línea de partición no se aplica en la tapa de la caja y la base no puede
muy duro no permitirá que escape el vapor y el gas cuando penetre el metal fundido al molde.
Se voltea la mitad inferior del molde de, tal forma, que la tapa se puede colocar en su posición y
se termina el moldeo. Antes de voltearlo so esparce una poca de arena sobre el molde y se,
coloca en la parte superior un tablero inferior de moldeo este tablero deberá moverse hacia atrás y
hacia adelante varias veces para asegurar un apoyo uniforme sobre el molde. Entonces la caja
inferior se voltea y se retira la tabla de moldeo quedando expuesto el modelo la superficie de la
arena es alisada con una cuchara de moldeador y se cubre con una capa fina seca de arena de
separación. La arena de separación es una arena de sílice de grano, fino, seca y sin consistencia.
Con ella se evita que se pegue la arena de la tapa sobre la de la base.
Enseguida so coloca la tapa sobre la base, los pernos mantienen la posición correcta en ambos
lados. Para proporcionar un conducto por donde entre el metal fundido al molde, se coloca un
mango aguzado conocido como clavija de colada y es colocado a 25mm de un lado del modelo.
Las operaciones de llenado, apisonado y agujerado para escape de gases, se llevan a cabo en la
misma forma que en la base.
Antes de cerrar el molde, debe cortarse un pequeño conducto conocido como alimentador entre la
cavidad del molde hecha por el modelo y la abertura de la colada. Este conducto se estrecha en el
molde de tal forma que después que el metal ha sido vertido, el metal en el alimentador se puede
romper muy cerca de la pieza. Para prever la contracción del metal, algunas veces se hace un
agujero en la tapa, el cual provee un suministro de metal caliente a medida que la pieza fundida se
va enfriando, esta abertura es llamada rebosadero. La superficie del molde se debe rociar, untar o
espolvorear con un material preparado para recubrimiento, dichos recubrimientos contienen Por
lo general polvo de sílice y grafito, pero su composición varía considerablemente dependiendo de
la clase de material que se va a vaciar. La capa de recubrimiento del molde mejora el acabado de
las superficies de colado y reduce los posibles defectos en las superficies. Antes de que el metal
sea vaciado en el molde, deberá colocarse un peso sobre la tapa para evitar que el metal líquido
salga fuera del molde en la línea de partición.
TIPOS DE MODELOS REMOVILBLES
1.- Modelo Só1ido
2.- Modelo partido
3.- Modelo con piezas sueltas
4.- Modelo con entradas y derivaciones
5.- Modelo placa de coincidencia
6.- Tablero de moldeo para modelo de volante
7.- Modelo terraja: para perfilar curvas y para formar corazones muy grandes de arena verde, y
terraja para superficies planas.
Materiales para modelos removibles.
La mayoría de los modelos son hechos de madera, la cual es barata y puede trabajarse fácilmente.
Por lo cual sólo un pequeño porcentaje de modelos se hacen en cantidad para trabajos de
producción, la mayoría no necesita estar hecha de un material que pueda tener un uso duro en la
fundición.
Los plásticos se adaptan especialmente bien como materiales para modelos porque no absorben
humedad, son fuertes y dimensionalmente estables y tienen superficies perfectamente tersas. Se
pueden producir económicamente por vaciado en forma similar al metal vaciado.
DESECHABLES
En la fabricación de moldes con modelos desechables, el modelo, que es usualmente de una
pieza, es colocado en el tablero y la base de la caja se moldea en la forma convencional. Se
agregan unos agujeros para ventilación y la base se voltea completamente para el moldeo de la
tapa. Casi siempre la arena en verde es el material común más usado, aunque pueden usarse
arenas especiales para otros propósitos, como arena de cara que se utiliza de inmediato alrededor
del modelo. La arena en la línea de partición no se aplica en la tapa de la caja y la base no puede
61
ser separada hasta que la fundición es removida. En cambio, la tapa es llenada con arena y se
apisona. En cualquiera de los casos la colada es cortada en el sistema de alimentación o ambas,
como usualmente sucede, esta es una parte del modelo desechable. Se hacen los agujeros para
ventilación y se coloca algo de peso para oprimir la tapa. Los modelos de poliestireno, incluyen la
alimentación y el sistema de colado.
La colada es vaciada rápidamente en la pieza moldeada; el poliestireno se vaporiza; y el metal
llena el resto de la cabida. Después de enfriado la fundición es eliminada del molde y limpiada.
El metal es vaciado lo suficientemente rápido para prevenir la combustión del poliestireno, con el
resultado de residuos carbonosos. En cambio, los gases, debido a la vaporización del material,
son manejados hacia fuera a través de la arena permeable y los agujeros de ventilación. Un
recubrimiento refractario se aplica comúnmente al modelo para asegurar un mejor acabado
superficial para la fundición y le agrega resistencia al modelo. Es obligatorio a veces que los
pesos para oprimir los moldes sean parejos en todos los lados para combatir la alta presión
relativa en el interior del molde.
VENTAJAS
Para una pieza no moldeada en
máquina, el proceso requiere
menos tiempo.
No requieren que hagan
tolerancias especiales para
ayudar a extraer el modelo de la
arena y se requiere menor
cantidad de metal.
El acabado es uniforme y
razonablemente liso.
No se requiere de modelos
complejos de madera con partes
sueltas.
No se requiere caja de corazón y
corazones.
El modelo se simplifica grandemente.
DESVENTAJAS
El modelo es destruido en el proceso.
Los modelos son más delicados de manejar.
El proceso no puede ser usado con equipos de moldeo mecánico.
No puede ser revisado oportunamente el modelo de la cavidad.
FIGURA 3. Modelo desechable.
Tolerancias en los modelos desechables.
Estas tolerancias se refieren a la parte de construcción, acabado y distorsión.
ARENAS.
Existen diferentes tipos de arenas:
Arena Sílica (SiO2)
Se encuentra en muchos depósitos naturales, y es adecuada para propósitos de moldeo por que
puede resistir altas temperaturas sin descomponerse. Esta arena es de bajo costo, tiene gran
duración y se consigue en una gran variedad de tamaño y formas de grano. Por otra parte, tiene
una alta relación de expansión cuando esta sometida al calor y tiene cierta tendencia a fusionarse
con el metal La arena sílica pura no es conveniente por si misma para el trabajo de moldeo puesto
que adolece de propiedades aglomerantes. Las propiedades aglomerantes se pueden obtener por
adición de 8 a 16% de arcilla. Los tres tipos de arcilla comúnmente usados son, la Caolinita, Ilita y
Bentonita. Esta ultima, usadas con más frecuencia, proviene de cenizas volcánicas.
ser separada hasta que la fundición es removida. En cambio, la tapa es llenada con arena y se
apisona. En cualquiera de los casos la colada es cortada en el sistema de alimentación o ambas,
como usualmente sucede, esta es una parte del modelo desechable. Se hacen los agujeros para
ventilación y se coloca algo de peso para oprimir la tapa. Los modelos de poliestireno, incluyen la
alimentación y el sistema de colado.
La colada es vaciada rápidamente en la pieza moldeada; el poliestireno se vaporiza; y el metal
llena el resto de la cabida. Después de enfriado la fundición es eliminada del molde y limpiada.
El metal es vaciado lo suficientemente rápido para prevenir la combustión del poliestireno, con el
resultado de residuos carbonosos. En cambio, los gases, debido a la vaporización del material,
son manejados hacia fuera a través de la arena permeable y los agujeros de ventilación. Un
recubrimiento refractario se aplica comúnmente al modelo para asegurar un mejor acabado
superficial para la fundición y le agrega resistencia al modelo. Es obligatorio a veces que los
pesos para oprimir los moldes sean parejos en todos los lados para combatir la alta presión
relativa en el interior del molde.
VENTAJAS
Para una pieza no moldeada en
máquina, el proceso requiere
menos tiempo.
No requieren que hagan
tolerancias especiales para
ayudar a extraer el modelo de la
arena y se requiere menor
cantidad de metal.
El acabado es uniforme y
razonablemente liso.
No se requiere de modelos
complejos de madera con partes
sueltas.
No se requiere caja de corazón y
corazones.
El modelo se simplifica grandemente.
DESVENTAJAS
El modelo es destruido en el proceso.
Los modelos son más delicados de manejar.
El proceso no puede ser usado con equipos de moldeo mecánico.
No puede ser revisado oportunamente el modelo de la cavidad.
FIGURA 3. Modelo desechable.
Tolerancias en los modelos desechables.
Estas tolerancias se refieren a la parte de construcción, acabado y distorsión.
ARENAS.
Existen diferentes tipos de arenas:
Arena Sílica (SiO2)
Se encuentra en muchos depósitos naturales, y es adecuada para propósitos de moldeo por que
puede resistir altas temperaturas sin descomponerse. Esta arena es de bajo costo, tiene gran
duración y se consigue en una gran variedad de tamaño y formas de grano. Por otra parte, tiene
una alta relación de expansión cuando esta sometida al calor y tiene cierta tendencia a fusionarse
con el metal La arena sílica pura no es conveniente por si misma para el trabajo de moldeo puesto
que adolece de propiedades aglomerantes. Las propiedades aglomerantes se pueden obtener por
adición de 8 a 16% de arcilla. Los tres tipos de arcilla comúnmente usados son, la Caolinita, Ilita y
Bentonita. Esta ultima, usadas con más frecuencia, proviene de cenizas volcánicas.
62
Arenas naturales (semisintéticas):
Estas se han formado por la erosión de las rocas ígneas; se mezclan adecuadamente con arcillas
al extraerlos en las canteras y solo se requiere agregarles agua para obtener una arena
conveniente para moldeos de piezas fundidas de hierro y metales no ferrosos. La gran cantidad de
materia orgánica encontrada en las arenas naturales impiden que sean lo suficientemente
refractarias para usos en temperaturas elevadas, tal y como en el modelo de metales y aleaciones
con alto punto de fusión.
Se clasifican en:
De acuerdo a su contenido de arcilla.
Tierras grasas
Tierras semigrasas
Tierras Magras
Arenas Silicas
De acuerdo a la forma de su grano
grano esferoidal
grano angulado
grano compuesto
grano subangulado
grano redondos
De acuerdo a la dimensión del grano.
Grano grueso
Grano mediano
Grano fino
Calidad de las arenas
Para determinar la calidad esencial de la arena de fundición se hace necesaria algunas pruebas
periódicas. Las propiedades cambian por contaminación con materiales estaños, por la acción del
lavado en el recocido, por el cambio gradual y la distribución de los tamaños de grano y por la
continua exposición de esta a altas temperaturas. Las pruebas pueden ser tanto químicas como
mecánicas, pero a aparte de la determinación de los elementos indeseables en la arena, las
pruebas químicas son de poco uso. Las mayorías de las pruebas mecánicas son simples y no
requieren equipos elaborados. Varias de las pruebas están diseñadas para determinar las
siguientes propiedades de la arena de moldeo:
Permeabilidad. La porosidad de la arena que permite el escape de los gases y vapores formados
en el molde.
Resistencia. La arena debe ser cohesiva hasta el grado de que tenga suficiente ligazón, tanto el
contenido de agua como el de arcilla, afecta la propiedad de la cohesión.
Resistencia en seco: es la resistencia necesaria en la arena para mantener la forma de la
cavidad del molde cuando este seca.
Resistencia en verde: es la capacidad de la arena para formar grumos para retener la forma
necesaria.
Refractariedad: La arena debe resistir las altas temperaturas sin fundirse.
Resistencia en caliente: Esta resistencia hace que la arena no se deteriore ni cambie sus
dimensiones. Una vez que el metal se solidifica y seca las orillas del molde, la arena se calentará
mucho; pero en ese momento se solidificó el metal y no es crítico el estado de la arena.
Desprendimiento: Es la facilidad de la arena para sacudirla o sacarla después que solidificó la
pieza. Si la arena tiene mucho aglutinante se endurece mucho al secarlas y se hace difícil
separarla de la pieza fundida.
Tamaño y forma del grano. La arena debe tener un tamaño de grano dependiente de la
Arenas naturales (semisintéticas):
Estas se han formado por la erosión de las rocas ígneas; se mezclan adecuadamente con arcillas
al extraerlos en las canteras y solo se requiere agregarles agua para obtener una arena
conveniente para moldeos de piezas fundidas de hierro y metales no ferrosos. La gran cantidad de
materia orgánica encontrada en las arenas naturales impiden que sean lo suficientemente
refractarias para usos en temperaturas elevadas, tal y como en el modelo de metales y aleaciones
con alto punto de fusión.
Se clasifican en:
De acuerdo a su contenido de arcilla.
Tierras grasas
Tierras semigrasas
Tierras Magras
Arenas Silicas
De acuerdo a la forma de su grano
grano esferoidal
grano angulado
grano compuesto
grano subangulado
grano redondos
De acuerdo a la dimensión del grano.
Grano grueso
Grano mediano
Grano fino
Calidad de las arenas
Para determinar la calidad esencial de la arena de fundición se hace necesaria algunas pruebas
periódicas. Las propiedades cambian por contaminación con materiales estaños, por la acción del
lavado en el recocido, por el cambio gradual y la distribución de los tamaños de grano y por la
continua exposición de esta a altas temperaturas. Las pruebas pueden ser tanto químicas como
mecánicas, pero a aparte de la determinación de los elementos indeseables en la arena, las
pruebas químicas son de poco uso. Las mayorías de las pruebas mecánicas son simples y no
requieren equipos elaborados. Varias de las pruebas están diseñadas para determinar las
siguientes propiedades de la arena de moldeo:
Permeabilidad. La porosidad de la arena que permite el escape de los gases y vapores formados
en el molde.
Resistencia. La arena debe ser cohesiva hasta el grado de que tenga suficiente ligazón, tanto el
contenido de agua como el de arcilla, afecta la propiedad de la cohesión.
Resistencia en seco: es la resistencia necesaria en la arena para mantener la forma de la
cavidad del molde cuando este seca.
Resistencia en verde: es la capacidad de la arena para formar grumos para retener la forma
necesaria.
Refractariedad: La arena debe resistir las altas temperaturas sin fundirse.
Resistencia en caliente: Esta resistencia hace que la arena no se deteriore ni cambie sus
dimensiones. Una vez que el metal se solidifica y seca las orillas del molde, la arena se calentará
mucho; pero en ese momento se solidificó el metal y no es crítico el estado de la arena.
Desprendimiento: Es la facilidad de la arena para sacudirla o sacarla después que solidificó la
pieza. Si la arena tiene mucho aglutinante se endurece mucho al secarlas y se hace difícil
separarla de la pieza fundida.
Tamaño y forma del grano. La arena debe tener un tamaño de grano dependiente de la
63
superficie que se trate de producir, y los granos deben ser irregulares hasta tal grado que
mantenga suficiente cohesión
Las arenas de moldeo sintéticas
Se componen de Sílice lava de granos agudos, a lo que se añade 3 a 5% de arcilla. Con las arenas
sintéticas se generan menos gas ya que se requiere menos del 5% de humedad para que
desarrolle su resistencia adecuada.
CORAZONES.
Cuando una pieza de fundición debe tener una cavidad o hueco, tal y como un agujero para un
tornillo, debe introducirse al molde alguna forma de corazón. Un corazón se define algunas veces
como cualquier proyección de arena dentro del molde. Esta proyección puede quedar formada por
el molde mismo o puede ser hecha en otra parte e introducido en el molde después de extraer el
modelo. Se pueden formar superficies tanto internas como externas en una pieza de fundición
mediante los corazones.
Los corazones se clasifican como:
corazones de arena verde
corazones de arena seca
Los de arena verde
Son aquellos formados por el mismo modelo y se hacen en la misma arena del molde.
Los corazones de arena seca
Son los que se forman separadamente para insertarse después que se ha retirado el modelo y
antes de cerrar el molde.
En general deben usarse los corazones de arena verde, siempre que sea posible para mantener el
costo de los modelos y de las piezas de fundición en un mínimo. Naturalmente los corazones
separados aumentan el costo de producción.
Un corazón debe ser:
Permeable: capacidad de la arena para permitir que escapen los vapores.
Refractario: capacidad de soportar altas temperaturas.
Facilidad de colapso: habilidad para disminuir el tamaño conforme se enfría el colado y se
contrae.
Resistencia en seco: para que no se erosione y sea arrastrado o cambie de tamaño cuando esté
rodeado del metal fundido.
Friabilidad: facilidad para desmoronarse y eliminarse con facilidad del colado.
Debe tener una tendencia mínima a generar gas.
2.2 MODELOS
2.3 DISEÑO Y CONFORMACIÓN DE MOLDEOS
MOLDEO.
La fabricación de piezas metálicas de una forma y tamaño definidos, fundiendo un metal o
aleación y vertiéndolo en moldes construidos previamente, es la técnica que se designa con el
nombre de conformación por moldeo. Se conoce desde tiempos antiquísimos, pues se conservan
piezas fundidas con más de cinco milenios de antigüedad; algunas incluso de grandes
dimensiones, como las columnas de bronce del templo de Salomón.
Durante muchos siglos el moldeo se llevó a cabo de una manera puramente artesanal, aplicando
una serie de reglas que se transmitían de padres a hijos o de maestros a discípulos. Sin embargo,
a lo largo del siglo XX esta técnica se fue perfeccionando con el descubrimiento de nuevos
métodos cada vez más rápidos, económicos y precisos, que dan lugar a la fabricación de toda
clase de pie zas: medallas, estatuas, grifos, lámparas, herrajes, cojinetes, tuercas, turbinas,
émbolos, baterías de cocina...
TÉCNICAS DE MOLDEO
La técnica del moldeo.
superficie que se trate de producir, y los granos deben ser irregulares hasta tal grado que
mantenga suficiente cohesión
Las arenas de moldeo sintéticas
Se componen de Sílice lava de granos agudos, a lo que se añade 3 a 5% de arcilla. Con las arenas
sintéticas se generan menos gas ya que se requiere menos del 5% de humedad para que
desarrolle su resistencia adecuada.
CORAZONES.
Cuando una pieza de fundición debe tener una cavidad o hueco, tal y como un agujero para un
tornillo, debe introducirse al molde alguna forma de corazón. Un corazón se define algunas veces
como cualquier proyección de arena dentro del molde. Esta proyección puede quedar formada por
el molde mismo o puede ser hecha en otra parte e introducido en el molde después de extraer el
modelo. Se pueden formar superficies tanto internas como externas en una pieza de fundición
mediante los corazones.
Los corazones se clasifican como:
corazones de arena verde
corazones de arena seca
Los de arena verde
Son aquellos formados por el mismo modelo y se hacen en la misma arena del molde.
Los corazones de arena seca
Son los que se forman separadamente para insertarse después que se ha retirado el modelo y
antes de cerrar el molde.
En general deben usarse los corazones de arena verde, siempre que sea posible para mantener el
costo de los modelos y de las piezas de fundición en un mínimo. Naturalmente los corazones
separados aumentan el costo de producción.
Un corazón debe ser:
Permeable: capacidad de la arena para permitir que escapen los vapores.
Refractario: capacidad de soportar altas temperaturas.
Facilidad de colapso: habilidad para disminuir el tamaño conforme se enfría el colado y se
contrae.
Resistencia en seco: para que no se erosione y sea arrastrado o cambie de tamaño cuando esté
rodeado del metal fundido.
Friabilidad: facilidad para desmoronarse y eliminarse con facilidad del colado.
Debe tener una tendencia mínima a generar gas.
2.2 MODELOS
2.3 DISEÑO Y CONFORMACIÓN DE MOLDEOS
MOLDEO.
La fabricación de piezas metálicas de una forma y tamaño definidos, fundiendo un metal o
aleación y vertiéndolo en moldes construidos previamente, es la técnica que se designa con el
nombre de conformación por moldeo. Se conoce desde tiempos antiquísimos, pues se conservan
piezas fundidas con más de cinco milenios de antigüedad; algunas incluso de grandes
dimensiones, como las columnas de bronce del templo de Salomón.
Durante muchos siglos el moldeo se llevó a cabo de una manera puramente artesanal, aplicando
una serie de reglas que se transmitían de padres a hijos o de maestros a discípulos. Sin embargo,
a lo largo del siglo XX esta técnica se fue perfeccionando con el descubrimiento de nuevos
métodos cada vez más rápidos, económicos y precisos, que dan lugar a la fabricación de toda
clase de pie zas: medallas, estatuas, grifos, lámparas, herrajes, cojinetes, tuercas, turbinas,
émbolos, baterías de cocina...
TÉCNICAS DE MOLDEO
La técnica del moldeo.
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El moldeo (también conocido como fundición o colada) es un procedimiento que permite dar
forma a muchos materiales y obtener piezas acabadas.
El moldeo es una técnica que consiste en calentar el material hasta su punto de fusión y, en ese
momento, verterlo en un molde con la forma de la pieza que se pretende obtener. El moldeo de
piezas metálicas, aunque varía según el proceso, debe seguir unas etapas determinadas, que se
recogen en el siguiente diagrama de bloques: Una vez que se ha realizado el diseño de la pieza
que se desea fabricar, es necesario construir un modelo. Generalmente se elaboran en madera o
yeso, de forma totalmente artesanal. A partir del modelo se construye el molde, que puede ser de
arena o en coquilla; si la pieza es hueca es preciso fabricar también los machos o noyos, que son
unas piezas que recubren los huecos interiores. En todos estos pasos se debe tener en cuenta el
material elegido para la fabricación de la pieza. El proceso de llenado del molde se conoce como
colada. El desmoldeo consiste en extraer la pieza del molde una vez solidificada. En muchos
casos, y fundamentalmente cuando se requiere precisión, deben realizarse tratamientos de
acabado sobre las piezas obtenidas. Los materiales con los que se construyen las piezas suelen
ser metales y aleaciones, y deben poseer las siguientes características:
Punto de fusión bajo (para ahorrar combustible).
Baja tensión superficial (para reproducir fielmente el molde).
Bajo coeficiente de dilatación en estado líquido (para que la contracción del metal sea
pequeña).
Bajo coeficiente de dilatación en estado sólido (para disminuir el peligro de formación de
grietas durante el enfriamiento).
El moldeo (también conocido como fundición o colada) es un procedimiento que permite dar
forma a muchos materiales y obtener piezas acabadas.
El moldeo es una técnica que consiste en calentar el material hasta su punto de fusión y, en ese
momento, verterlo en un molde con la forma de la pieza que se pretende obtener. El moldeo de
piezas metálicas, aunque varía según el proceso, debe seguir unas etapas determinadas, que se
recogen en el siguiente diagrama de bloques: Una vez que se ha realizado el diseño de la pieza
que se desea fabricar, es necesario construir un modelo. Generalmente se elaboran en madera o
yeso, de forma totalmente artesanal. A partir del modelo se construye el molde, que puede ser de
arena o en coquilla; si la pieza es hueca es preciso fabricar también los machos o noyos, que son
unas piezas que recubren los huecos interiores. En todos estos pasos se debe tener en cuenta el
material elegido para la fabricación de la pieza. El proceso de llenado del molde se conoce como
colada. El desmoldeo consiste en extraer la pieza del molde una vez solidificada. En muchos
casos, y fundamentalmente cuando se requiere precisión, deben realizarse tratamientos de
acabado sobre las piezas obtenidas. Los materiales con los que se construyen las piezas suelen
ser metales y aleaciones, y deben poseer las siguientes características:
Punto de fusión bajo (para ahorrar combustible).
Baja tensión superficial (para reproducir fielmente el molde).
Bajo coeficiente de dilatación en estado líquido (para que la contracción del metal sea
pequeña).
Bajo coeficiente de dilatación en estado sólido (para disminuir el peligro de formación de
grietas durante el enfriamiento).
65
Aptitud para el llenado del molde.
MOLDEO MANUAL EN ARENA.
Los moldes se fabrican con arenas compuestas
fundamentalmente de sílice (Si02), cuyos granos se
aglomeran con cierta cantidad de agua y arcilla.
Materiales empleados para la fabricación de modelos Los
modelos se pueden realizar con una gran variedad de
materiales, como madera, yeso, fundición de hierro,
latón, aleaciones de aluminio y, modernamente, resinas
plásticas. El material más utilizado es la madera, ya que
es fácil de trabajar, relativamente barata y de poco peso.
El problema que presenta es su escasa resistencia a la
humedad, que se puede paliar pintando los moldes. De
todas formas, es probable que la madera se utilice siempre para la construcción de piezas
aisladas o de pequeñas series. En España las maderas más utilizadas son las de pino y haya.
Proceso.-
Como en la arena existe una cierta proporción de agua, puede emplearse de las siguientes
maneras:
Húmeda: esta técnica se conoce como moldeo en verde.
Secada en la estufa, de esta forma, aumenta su cohesión.
Flameada: sometida, simplemente, a un secado superficial.
La arena que se debe emplear para la elaboración de moldes y machos siempre ha de poseer las
siguientes propiedades:
Plasticidad en estado húmedo, para que pueda reproducir los detalles de los modelos.
Permeabilidad, para permitir el paso a través de ella del aire y de los ga ses que se
producen durante la colada.
Aptitud para el llenado del molde.
MOLDEO MANUAL EN ARENA.
Los moldes se fabrican con arenas compuestas
fundamentalmente de sílice (Si02), cuyos granos se
aglomeran con cierta cantidad de agua y arcilla.
Materiales empleados para la fabricación de modelos Los
modelos se pueden realizar con una gran variedad de
materiales, como madera, yeso, fundición de hierro,
latón, aleaciones de aluminio y, modernamente, resinas
plásticas. El material más utilizado es la madera, ya que
es fácil de trabajar, relativamente barata y de poco peso.
El problema que presenta es su escasa resistencia a la
humedad, que se puede paliar pintando los moldes. De
todas formas, es probable que la madera se utilice siempre para la construcción de piezas
aisladas o de pequeñas series. En España las maderas más utilizadas son las de pino y haya.
Proceso.-
Como en la arena existe una cierta proporción de agua, puede emplearse de las siguientes
maneras:
Húmeda: esta técnica se conoce como moldeo en verde.
Secada en la estufa, de esta forma, aumenta su cohesión.
Flameada: sometida, simplemente, a un secado superficial.
La arena que se debe emplear para la elaboración de moldes y machos siempre ha de poseer las
siguientes propiedades:
Plasticidad en estado húmedo, para que pueda reproducir los detalles de los modelos.
Permeabilidad, para permitir el paso a través de ella del aire y de los ga ses que se
producen durante la colada.
66
Refractariedad, manifestada en un punto de fusión lo suficientemente alto para resistir -sin
fundirse ni reblandecerse- las altas temperaturas de la colada.
Cohesión, para que el molde y el macho conserven su forma al retirar el modelo.
Conductividad calorífica adecuada, para que el metal o la aleación se enfríe en el molde a
la velocidad deseada.
Deformabilidad suficiente, que permita la contracción de la pieza al enfriarse.
Tener un precio aceptable.
Cajas de moldear.-
Son marcos (de madera, aluminio, fundición o acero) de forma y dimensiones muy variadas,
destinadas a contener la arena del molde. Constan de una parte superior y de otra inferior o de
fondo, provistas de espigas o clavijas y de orejas, en correspondencia, para fijar su posición
durante el moldeo. Si hay más de dos, a las otras se les llama intermedias o aros.
Las paredes de las cajas grandes lle van una serie de agujeros o ranuras dispuestos a tresbolillo,
que facilitan la salida de los gases del molde y las aligeran de peso.
Proceso de trabajo.-
El proceso del moldeo en arena se realiza de diferentes formas, en función de la forma de la pieza
a fabricar:
1er caso, moldeo de una pieza simple en molde abierto.-
A) Sobre una tabla -tabla de moldeo-; se coloca el modelo, por la mayor de
sus caras.
B) Se coloca sobre la tabla, alrededor del modelo una caja de moldeo de
tamaña adecuado.
C) Se espolvorea el modelo con talco u otra sustancia en polvo que facilite
su extracción posterior.
D) Se rellena con arena y a continuación se apisona fuertemente, para evitar
que se desmorone en el momento de la extracción del modelo.
E) Se le da la vuelta a la caja, se retira la tabla de moldear y a continuación
se extrae el modelo.
F) Se retoca el molde de los posibles desperfectos y se espolvorea con
negro de humo.
G) se cuela el metal líquido.
H) Una vez el metal frío, se rompe el molde y se extrae la pieza.
Se trata de un proceso económico, ya que la arena puede ser reutilizada, y
apropiado para todo tipo de metales, sea cual sea su temperatura de fusión.
Sin embargo, presenta el inconveniente de que el molde se destruye en el
proceso de desmoldeo y es necesario construir uno para cada pieza.
Refractariedad, manifestada en un punto de fusión lo suficientemente alto para resistir -sin
fundirse ni reblandecerse- las altas temperaturas de la colada.
Cohesión, para que el molde y el macho conserven su forma al retirar el modelo.
Conductividad calorífica adecuada, para que el metal o la aleación se enfríe en el molde a
la velocidad deseada.
Deformabilidad suficiente, que permita la contracción de la pieza al enfriarse.
Tener un precio aceptable.
Cajas de moldear.-
Son marcos (de madera, aluminio, fundición o acero) de forma y dimensiones muy variadas,
destinadas a contener la arena del molde. Constan de una parte superior y de otra inferior o de
fondo, provistas de espigas o clavijas y de orejas, en correspondencia, para fijar su posición
durante el moldeo. Si hay más de dos, a las otras se les llama intermedias o aros.
Las paredes de las cajas grandes lle van una serie de agujeros o ranuras dispuestos a tresbolillo,
que facilitan la salida de los gases del molde y las aligeran de peso.
Proceso de trabajo.-
El proceso del moldeo en arena se realiza de diferentes formas, en función de la forma de la pieza
a fabricar:
1er caso, moldeo de una pieza simple en molde abierto.-
A) Sobre una tabla -tabla de moldeo-; se coloca el modelo, por la mayor de
sus caras.
B) Se coloca sobre la tabla, alrededor del modelo una caja de moldeo de
tamaña adecuado.
C) Se espolvorea el modelo con talco u otra sustancia en polvo que facilite
su extracción posterior.
D) Se rellena con arena y a continuación se apisona fuertemente, para evitar
que se desmorone en el momento de la extracción del modelo.
E) Se le da la vuelta a la caja, se retira la tabla de moldear y a continuación
se extrae el modelo.
F) Se retoca el molde de los posibles desperfectos y se espolvorea con
negro de humo.
G) se cuela el metal líquido.
H) Una vez el metal frío, se rompe el molde y se extrae la pieza.
Se trata de un proceso económico, ya que la arena puede ser reutilizada, y
apropiado para todo tipo de metales, sea cual sea su temperatura de fusión.
Sin embargo, presenta el inconveniente de que el molde se destruye en el
proceso de desmoldeo y es necesario construir uno para cada pieza.
67
2º caso, moldeo de una pieza con hueco.-
Según el plano de la pieza, se construye el modelo en dos mitades y la caja de machos. Las
operaciones de moldeo en este caso son:
A) Se divide el modelo por la mitad, y una de las partes se coloca sobre una tabla -tabla de
moldeo-; se espolvorea con talco o similar y sobre esta parte se adapta una caja, se rellena con
arena y a continuación se apisona fuertemente, para evitar que se desmorone en el momento de la
extracción del modelo. Se tapa herméticamente y se le da la vuelta.
B) Se repite el proceso con la otra mitad del modelo, incorporando en este caso el bebedero, la
mazarota y el canal de colada.
Bebedero. Es un conducto en forma de embudo por donde se vierte el material fundido con
objeto de rellenar el molde.
Mazarota. Es una especie de embudo de pequeñas dimensiones, que se encuentra en
comunicación con el molde y que tiene como objeto asegurar su completo llenado y permitir la
evacuación de gases de su interior.
Canal de colada. Sirve para conducir el metal fundido desde el bebedero
hasta el molde (el vertido no se puede realizar directamente en el molde,
pues éste podría sufrir alteraciones que producirían piezas defectuosas).
C) Se abre el molde y se extrae el modelo de su interior, cerrándolo de
nuevo.
D) Fabricación del macho o noyó.
Unir las dos mitades de la caja de machos, introduciendo las clavijas en
sus orificios y sujetarlas fuertemente; b) Introducir la arena para machos
en el hueco y apretarla; c) Pinchar con una aguja larga para hacer el
conducto de evacuación de gases. d) Dejar endurecer la arena en la caja
hasta que adquiera cierta consistencia y extraer el macho; e) Pintarlo con
negro e introducirlo en una estufa de secado a la temperatura conveniente
para su completo endurecimiento.
Una vez secado el molde y el macho se procede a preparar las cajas para
la co1ada. Con este fin se coloca el macho en la caja inferior del molde apoyándolo en sus
portadas. La fig. nos da una idea del conjunto de operaciones.
E) Con objeto de facilitar la salida de gases, se hacen unos agujeros en la arena, con unas agujas,
proceso llamado pinchar vientos.
E) Se vierte el metal fundido hasta rellenar el hueco originado por el modelo, dejando transcurrir el
tiempo necesario para que el metal solidifique. A continuación, se rompe el molde y se elimina la
arena que haya quedado adherido a la pieza, incluido el macho.
2º caso, objeto que necesita más de dos cajas:
EI modelo está formado por dos partes ensambladas por clavijas y orificios. En este caso no se
puede obtener el molde en dos cajas, pues sería imposible desalojar el modelo, a menos que se
divida en partes, y aun así existiría el peligro de desmoronamiento y la imposibilidad de repararlo.
Las operaciones para la obtención del molde son:
1º) Obtención del hueco del molde en la caja interior.
Fases: a) Colocar sobre un lecho de arena, en una falsa caja, la mitad del modelo con orificios;
2º caso, moldeo de una pieza con hueco.-
Según el plano de la pieza, se construye el modelo en dos mitades y la caja de machos. Las
operaciones de moldeo en este caso son:
A) Se divide el modelo por la mitad, y una de las partes se coloca sobre una tabla -tabla de
moldeo-; se espolvorea con talco o similar y sobre esta parte se adapta una caja, se rellena con
arena y a continuación se apisona fuertemente, para evitar que se desmorone en el momento de la
extracción del modelo. Se tapa herméticamente y se le da la vuelta.
B) Se repite el proceso con la otra mitad del modelo, incorporando en este caso el bebedero, la
mazarota y el canal de colada.
Bebedero. Es un conducto en forma de embudo por donde se vierte el material fundido con
objeto de rellenar el molde.
Mazarota. Es una especie de embudo de pequeñas dimensiones, que se encuentra en
comunicación con el molde y que tiene como objeto asegurar su completo llenado y permitir la
evacuación de gases de su interior.
Canal de colada. Sirve para conducir el metal fundido desde el bebedero
hasta el molde (el vertido no se puede realizar directamente en el molde,
pues éste podría sufrir alteraciones que producirían piezas defectuosas).
C) Se abre el molde y se extrae el modelo de su interior, cerrándolo de
nuevo.
D) Fabricación del macho o noyó.
Unir las dos mitades de la caja de machos, introduciendo las clavijas en
sus orificios y sujetarlas fuertemente; b) Introducir la arena para machos
en el hueco y apretarla; c) Pinchar con una aguja larga para hacer el
conducto de evacuación de gases. d) Dejar endurecer la arena en la caja
hasta que adquiera cierta consistencia y extraer el macho; e) Pintarlo con
negro e introducirlo en una estufa de secado a la temperatura conveniente
para su completo endurecimiento.
Una vez secado el molde y el macho se procede a preparar las cajas para
la co1ada. Con este fin se coloca el macho en la caja inferior del molde apoyándolo en sus
portadas. La fig. nos da una idea del conjunto de operaciones.
E) Con objeto de facilitar la salida de gases, se hacen unos agujeros en la arena, con unas agujas,
proceso llamado pinchar vientos.
E) Se vierte el metal fundido hasta rellenar el hueco originado por el modelo, dejando transcurrir el
tiempo necesario para que el metal solidifique. A continuación, se rompe el molde y se elimina la
arena que haya quedado adherido a la pieza, incluido el macho.
2º caso, objeto que necesita más de dos cajas:
EI modelo está formado por dos partes ensambladas por clavijas y orificios. En este caso no se
puede obtener el molde en dos cajas, pues sería imposible desalojar el modelo, a menos que se
divida en partes, y aun así existiría el peligro de desmoronamiento y la imposibilidad de repararlo.
Las operaciones para la obtención del molde son:
1º) Obtención del hueco del molde en la caja interior.
Fases: a) Colocar sobre un lecho de arena, en una falsa caja, la mitad del modelo con orificios;
68
b) Colocar sobre la falsa caja la caja inferior de moldeo, con las orejas hacia abajo; c) Siguiendo
las fases indicadas en el primer ejemplo, se llena de arena y se le da la vuelta al conjunto; d) Se
retira la falsa caja.
2º)
Obtención de la segunda caja (intermedia).
Fases: Colocar la otra mitad del modelo de forma que las clavijas se introduzcan en sus orificios;
b) Colocar el aro de forma que sus espigas se introduzcan en los orificios de las orejas; e)
Atacar la arena hasta la superficie superior del modelo.
3º')
Obtención del hueco del molde en la caja superior. Consta de las mismas fases que la operación D
del ejemplo anterior.
b) Colocar sobre la falsa caja la caja inferior de moldeo, con las orejas hacia abajo; c) Siguiendo
las fases indicadas en el primer ejemplo, se llena de arena y se le da la vuelta al conjunto; d) Se
retira la falsa caja.
2º)
Obtención de la segunda caja (intermedia).
Fases: Colocar la otra mitad del modelo de forma que las clavijas se introduzcan en sus orificios;
b) Colocar el aro de forma que sus espigas se introduzcan en los orificios de las orejas; e)
Atacar la arena hasta la superficie superior del modelo.
3º')
Obtención del hueco del molde en la caja superior. Consta de las mismas fases que la operación D
del ejemplo anterior.
69
4º) Retirar el modelo. Fases: a) Levantar la caja superior; b) Retirar la parte superior del modelo; c)
Levantar el aro; d) Retirar la parte inferior del modelo. Las restantes operaciones son las mismas
que las descritas en los ejemplos anteriores.
3er caso, pieza de revolución. También llamado moldeo con calibre o a la terraja.- Permite moldear
piezas que se engendran por rotación o traslación, sin el empleo de modelos. Solamente es
económico para obtener un número reducido de piezas (2 ó 3); pero si es elevado resulta más
económico el moldeo con modelo, que no exige personal tan especializado. Veamos un ejemplo:
Moldeo de una campana.- Los elementos que se precisan para moldear piezas de revolución son:
Terraja, plantilla o calibre.-Tabla de madera dura, con perfil biselado, que reproduce la generatriz
de la superficie exterior o interior de la pieza.
Brazo portarreja, gramil o bandera.-Donde se sujeta la terraja y puede deslizar y girar alrededor del
árbol del calibre. Este último tiene que estar bien centrado y ha de tener suficiente resistencia
para no doblarse con el peso del brazo y terraja.
Las operaciones de moldeo son:
1º) Obtención de las terrajas.-Conocido el perfil de la pieza, se construyen las terrajas capaces de
reproducir el perfil exterior e interior.
2º) Colocar la terraja en posición de trabajo.
Fases: a) Hacer un hoyo en el suelo del taller; b)
Colocar en su posició n el soporte o quicio del árbol
de la terraja; e) Colocar el árbol en la posición vertical
y fijar la terraja en el gramil.
3º) Preparar la arena para aterrajar.
Fases: a) Colocar la caja de fondo; b)
Echar arena de relleno y un lecho de cok para facilitar
el gaseo; e) Rellenar y apretar la caja con arena de
moldeo. Pinchar vientos.
4) Aterrajar y preparar la superficie exterior.
Fases: a) Colocar la terraja A en la posición
conveniente; b) Mover la terraja con la mano
izquierda en sentido contrario a las agujas del reloj, al mismo tiempo que se va retirando la arena
cortada, con la mano derecha; e) Retirar la terraja, alisar y espolvorear con grafito.
5º) Obtención del hueco del molde en las cajas superiores.
Fases: a) Colocar en el eje un tubo para poder retirar la caja superior sin deteriorarla. Las fases
siguientes son las mismas que se han descrito en la 2." operación de moldeo con modelo.
Finalmente se retira el tubo y se rellena el hueco con arena.
6º) Aterrajar de nuevo para obtener la parte inferior del molde. Fases: a) Se sujeta sobre la terraja
A, la terraja B que reproduce el perfil interior; b) Se corta en el modelo anterior arena para que la
terraja se sitúe en su posición de trabajo; e) Se aterraja con B, cortando un espesor de arena igual
al espesor de la cubeta; d) Se retira la terraja, su brazo soporte y el árbol; e) Se tapa con arena el
orificio del árbol.
En todos los casos el llenado del
molde se puede efectuar de
diversas formas, siempre teniendo
en cuenta la forma de la pieza y
evitar la solidificación antes del
4º) Retirar el modelo. Fases: a) Levantar la caja superior; b) Retirar la parte superior del modelo; c)
Levantar el aro; d) Retirar la parte inferior del modelo. Las restantes operaciones son las mismas
que las descritas en los ejemplos anteriores.
3er caso, pieza de revolución. También llamado moldeo con calibre o a la terraja.- Permite moldear
piezas que se engendran por rotación o traslación, sin el empleo de modelos. Solamente es
económico para obtener un número reducido de piezas (2 ó 3); pero si es elevado resulta más
económico el moldeo con modelo, que no exige personal tan especializado. Veamos un ejemplo:
Moldeo de una campana.- Los elementos que se precisan para moldear piezas de revolución son:
Terraja, plantilla o calibre.-Tabla de madera dura, con perfil biselado, que reproduce la generatriz
de la superficie exterior o interior de la pieza.
Brazo portarreja, gramil o bandera.-Donde se sujeta la terraja y puede deslizar y girar alrededor del
árbol del calibre. Este último tiene que estar bien centrado y ha de tener suficiente resistencia
para no doblarse con el peso del brazo y terraja.
Las operaciones de moldeo son:
1º) Obtención de las terrajas.-Conocido el perfil de la pieza, se construyen las terrajas capaces de
reproducir el perfil exterior e interior.
2º) Colocar la terraja en posición de trabajo.
Fases: a) Hacer un hoyo en el suelo del taller; b)
Colocar en su posició n el soporte o quicio del árbol
de la terraja; e) Colocar el árbol en la posición vertical
y fijar la terraja en el gramil.
3º) Preparar la arena para aterrajar.
Fases: a) Colocar la caja de fondo; b)
Echar arena de relleno y un lecho de cok para facilitar
el gaseo; e) Rellenar y apretar la caja con arena de
moldeo. Pinchar vientos.
4) Aterrajar y preparar la superficie exterior.
Fases: a) Colocar la terraja A en la posición
conveniente; b) Mover la terraja con la mano
izquierda en sentido contrario a las agujas del reloj, al mismo tiempo que se va retirando la arena
cortada, con la mano derecha; e) Retirar la terraja, alisar y espolvorear con grafito.
5º) Obtención del hueco del molde en las cajas superiores.
Fases: a) Colocar en el eje un tubo para poder retirar la caja superior sin deteriorarla. Las fases
siguientes son las mismas que se han descrito en la 2." operación de moldeo con modelo.
Finalmente se retira el tubo y se rellena el hueco con arena.
6º) Aterrajar de nuevo para obtener la parte inferior del molde. Fases: a) Se sujeta sobre la terraja
A, la terraja B que reproduce el perfil interior; b) Se corta en el modelo anterior arena para que la
terraja se sitúe en su posición de trabajo; e) Se aterraja con B, cortando un espesor de arena igual
al espesor de la cubeta; d) Se retira la terraja, su brazo soporte y el árbol; e) Se tapa con arena el
orificio del árbol.
En todos los casos el llenado del
molde se puede efectuar de
diversas formas, siempre teniendo
en cuenta la forma de la pieza y
evitar la solidificación antes del
70
completo llenado.
2.4 EQUIPO MECÁNICO DE MOLDEO
Equipo de Moldeo Las maquinas pueden eliminar mucho del trabajo de moldeo, produciendo al
mismo tiempo mejores moldes. Las maquinas de moldeo varían considerablemente en diseño y
métodos de trabajo y se denominan de acuerdo con la forma en que se realice el trabajo de
apisonado.
Ventajas de utilizar maquinas de moldeo Mecanización de la compresión del molde y de la
extracción del modelo sin deteriorar el molde. Utilización racional de la mano de obra del
moldeador al librarlo de una serie de operaciones auxiliares: instalación del modelo sobre la placa
de modelar, perforación de los canales de alimentación, eliminación de los defectos en el molde,
etc. Obtención de los moldes con una constancia más uniforme y una resistencia más alta.
Obtención de las piezas moldeadas con un sobre espesor mínimo para la elaboración mecánica.
Disminución del número de piezas defectuosas . Posibilidad para el obrero de obtener con
rapidez la habilidad de elaborar los moldes a maquina, mientras que la practica de elaborar los
moldes a mano se obtiene durante largo tiempo.
La elaboración de los moldes a maquina se realiza solamente sobre las piezas de moldear en
dos cajas. Tipos de las maquinas a elaborar los moldes y su funcionamiento. Según el método
de apisonar la arena en la caja se puede dividir las maquinas en los siguientes tipos: maquina de
prensado, maquinas de percusión y maquinas con expulsor de arena.
Máquina de Percusión La maquina de moldeo simple por percusión esta equipada con pernos
ajustables para permitir el uso de diferentes tamaños de cajas dentro de la capacidad de la
maquina. Los moldes con pesos arriba de 6000kg se pueden hacer en maquinas grandes. En la
operación de esta maquina, la tabla es llenada a una corta distancia por salidas de aire a presión y
luego es sacudida. Esta acción causa que la arena se empaque solo alrededor del modelo y en la
línea de separación, variando de acuerdo con la altura de la caída o la profundidad de la arena en
la caja. Los pernos elevadores en la maquina se ajustan a la caja y la elevan de la placa de
coincidencia después de que el molde ha sido terminado. Las maquinas de moldeo por percusión,
obviamente manejan una parte de la caja cada vez, adaptándose especialmente para tamaños de
gran tamaño.
Para comprimir las capas superiores de arena se suele utilizar, en las cajas de tamaño pequeño
y medio, un prensado adicional, y para las cajas grandes, el apisonado con un pistón a mano o
con pisones neumáticos, así como la percusión con un peso en forma de plancha colocada
encima de la arena. Como resultado del apisonado por percusión se obtiene una compresión
irregular de la mezcla de moldeo en la caja; la máxima compresión se alcanza en la capa de la
mezcla de moldeo que se halla alrededor del modelo, ya que en esta capa, con los choques actúa
la fuerza de inercia de toda la masa del material de moldeo que se encuentra por encima. El
numero de choques de la platina es de 10 hasta 300 por minuto.
Ejemplos de Máquinas dePercusión
Máquinas de Prensado (Squeezing Machine) Las maquinas de prensado comprimen la arena de
la caja entre la mesa de la maquina y un pistón superior. La mayor densidad del molde se obtiene
en el lado sobre el cual se aplica la presión. Debido a que es imposible obtener una densidad
uniforme en el molde por este método, las maquinas de prensado están limitadas a moldes de
solo unos cuantos centímetros de espesor.
Máquina de Percusión Prensado Muchas maquinas tales como las que se muestran en la figura,
utilizan los 2 principios de percusión y prensado. Para producir un molde en dichas maquinas, se
arma la caja con la placa de coincidencia entre la tapa y la base, colocando el conjunto invertido
sobre la mesa de la maquina. Se palea y la arena dentro de la base y
completo llenado.
2.4 EQUIPO MECÁNICO DE MOLDEO
Equipo de Moldeo Las maquinas pueden eliminar mucho del trabajo de moldeo, produciendo al
mismo tiempo mejores moldes. Las maquinas de moldeo varían considerablemente en diseño y
métodos de trabajo y se denominan de acuerdo con la forma en que se realice el trabajo de
apisonado.
Ventajas de utilizar maquinas de moldeo Mecanización de la compresión del molde y de la
extracción del modelo sin deteriorar el molde. Utilización racional de la mano de obra del
moldeador al librarlo de una serie de operaciones auxiliares: instalación del modelo sobre la placa
de modelar, perforación de los canales de alimentación, eliminación de los defectos en el molde,
etc. Obtención de los moldes con una constancia más uniforme y una resistencia más alta.
Obtención de las piezas moldeadas con un sobre espesor mínimo para la elaboración mecánica.
Disminución del número de piezas defectuosas . Posibilidad para el obrero de obtener con
rapidez la habilidad de elaborar los moldes a maquina, mientras que la practica de elaborar los
moldes a mano se obtiene durante largo tiempo.
La elaboración de los moldes a maquina se realiza solamente sobre las piezas de moldear en
dos cajas. Tipos de las maquinas a elaborar los moldes y su funcionamiento. Según el método
de apisonar la arena en la caja se puede dividir las maquinas en los siguientes tipos: maquina de
prensado, maquinas de percusión y maquinas con expulsor de arena.
Máquina de Percusión La maquina de moldeo simple por percusión esta equipada con pernos
ajustables para permitir el uso de diferentes tamaños de cajas dentro de la capacidad de la
maquina. Los moldes con pesos arriba de 6000kg se pueden hacer en maquinas grandes. En la
operación de esta maquina, la tabla es llenada a una corta distancia por salidas de aire a presión y
luego es sacudida. Esta acción causa que la arena se empaque solo alrededor del modelo y en la
línea de separación, variando de acuerdo con la altura de la caída o la profundidad de la arena en
la caja. Los pernos elevadores en la maquina se ajustan a la caja y la elevan de la placa de
coincidencia después de que el molde ha sido terminado. Las maquinas de moldeo por percusión,
obviamente manejan una parte de la caja cada vez, adaptándose especialmente para tamaños de
gran tamaño.
Para comprimir las capas superiores de arena se suele utilizar, en las cajas de tamaño pequeño
y medio, un prensado adicional, y para las cajas grandes, el apisonado con un pistón a mano o
con pisones neumáticos, así como la percusión con un peso en forma de plancha colocada
encima de la arena. Como resultado del apisonado por percusión se obtiene una compresión
irregular de la mezcla de moldeo en la caja; la máxima compresión se alcanza en la capa de la
mezcla de moldeo que se halla alrededor del modelo, ya que en esta capa, con los choques actúa
la fuerza de inercia de toda la masa del material de moldeo que se encuentra por encima. El
numero de choques de la platina es de 10 hasta 300 por minuto.
Ejemplos de Máquinas dePercusión
Máquinas de Prensado (Squeezing Machine) Las maquinas de prensado comprimen la arena de
la caja entre la mesa de la maquina y un pistón superior. La mayor densidad del molde se obtiene
en el lado sobre el cual se aplica la presión. Debido a que es imposible obtener una densidad
uniforme en el molde por este método, las maquinas de prensado están limitadas a moldes de
solo unos cuantos centímetros de espesor.
Máquina de Percusión Prensado Muchas maquinas tales como las que se muestran en la figura,
utilizan los 2 principios de percusión y prensado. Para producir un molde en dichas maquinas, se
arma la caja con la placa de coincidencia entre la tapa y la base, colocando el conjunto invertido
sobre la mesa de la maquina. Se palea y la arena dentro de la base y
71
Luego la acción de percusión apisona la arena en la base. El conjunto se voltea, se llena la tapa
con arena y se nivela. En la tapa de la caja se coloca un tablero de presión y la plancha del pistón
de la maquina se pone en posición. Al aplicar la presión la caja se encuentra prensada entre la
plancha y la mesa, comprimiendo la arena de la tapa a la densidad apropiada. Después que se
quita la presión, se retira la plancha. La placa de coincidencia se hace vibrar después de lo cual se
retira la base. Esta maquina elimina seis operaciones manuales diferentes: apisonado, alisado de
las superficies de separación, aplicando de la arena de separación, pincelado alrededor de los
moldes, golpeteo del modelo y corte del alimentador.
Máquina de Percusión Prensado con Volteo Esta maquina similar a la convencional de moldeo
por percusión prensado tiene dos brazos que sujetan a la caja después de vibrarla y levantarla a
suficiente altura para poder ser volteada. Luego se llena la tapa con arena y se apisona por la
acción de prensado, a continuación se sujeta con dos grapas sobre la plancha superior,
retirándose de la placa de coincidencia. Este aditamento de elevación maneja la tapa en tanto que
la placa de coincidencia se quita manualmente de la base. Cuando el modelo esta listo para
cerrarse, se regresa la tapa a la posición conveniente y se levanta la base hasta que las dos partes
del molde quedan juntas. Esta maquina ha sido diseñada para manejar cajas grandes que también
son manejadas convenientemente en la maquina común de percusión prensado.
Máquina de Diafragma Un desarrollo reciente en maquinas de moldeo, utiliza un diafragma de
hule puro para compactarla arena sobre el contorno del modelo, como se ilustra en la figura. El
proceso utiliza la misma presión de aire para forzar el diafragma de hule sobre toda las superficie
del molde independientemente del contorno de este. En la figura se muestra la caja en la
posición de llenado. La arena y la caja en seguida se corren hacia la derecha debajo del cabezal
de presión del diafragma. Se hace pasar aire al cabezal y se esfuerza al diafragma contra la arena
de moldeo de la caja. Luego se regresa la caja a suposición original, arrasando la arena que sobro
de arriba de la caja. Un elevador de perno quita la tabla de coincidencia. Todo el proceso es muy
rápido y se mantienen tolerancias muy pequeñas debido a la uniformidad con que se compacta la
arena.
Lanzadora de Arena El apisonado uniforme de la arena en un molde es una operación importante
en la producción de piezas fundidas. Para moldes grandes, se ha desarrollado un dispositivo
mecánico conocido como lanzadora de arena. La figura muestra una lanzadora de arena tipo
motriz, que es una unidad auto movida sobre una vía angosta. El suministro de arena se lleva en
un gran deposito de aproximadamente 8.5m ᵌ de capacidad que se puede volver a llenar a
intervalos por medio de un equipo aéreo, Una banda transportadora, alimentada desde una tolva
sobre el marco del extremo fijo transporta la arena hasta el cabezal impulsor rotativo.
El cabezal impulsor que se encuentra cerrado contiene una pieza rotatoria en forma de copa que
arroja la arena al molde. Esta pieza girando a alta velocidad lanza mas de un millar de cubos
pequeños de arena por minuto. La capacidad de apisonado de esta maquina es de 450 kg de arena
por minuto. La densidad del apisonado se puede controlar por la velocidad del cabezal impulsor.
Para altas producciones se dispone de maquinas con capacidad de 30kg de arena por segundo.
2.5 FUNDICIÓN CON MOLDES METÁLICOS
Fundición en Molde Permanente
La fundición en molde permanente se refiere en general a las técnicas de fundición en que
el molde donde es vertido el material líquido a solidificar, puede utilizarse reiteradas veces. En
esta sección, nos referimos en particular al proceso conocido como fundición en molde duro, o
moldeo por gravedad.
Esta técnica consiste en la fabricación de un molde constituido por dos mitades, fabricado
de materiales metálicos. Mediante la unión temporal de ambas mitades se forma un molde en el
que se vierte la colada y se aguarda el tiempo determinado de solidificación.
Luego la acción de percusión apisona la arena en la base. El conjunto se voltea, se llena la tapa
con arena y se nivela. En la tapa de la caja se coloca un tablero de presión y la plancha del pistón
de la maquina se pone en posición. Al aplicar la presión la caja se encuentra prensada entre la
plancha y la mesa, comprimiendo la arena de la tapa a la densidad apropiada. Después que se
quita la presión, se retira la plancha. La placa de coincidencia se hace vibrar después de lo cual se
retira la base. Esta maquina elimina seis operaciones manuales diferentes: apisonado, alisado de
las superficies de separación, aplicando de la arena de separación, pincelado alrededor de los
moldes, golpeteo del modelo y corte del alimentador.
Máquina de Percusión Prensado con Volteo Esta maquina similar a la convencional de moldeo
por percusión prensado tiene dos brazos que sujetan a la caja después de vibrarla y levantarla a
suficiente altura para poder ser volteada. Luego se llena la tapa con arena y se apisona por la
acción de prensado, a continuación se sujeta con dos grapas sobre la plancha superior,
retirándose de la placa de coincidencia. Este aditamento de elevación maneja la tapa en tanto que
la placa de coincidencia se quita manualmente de la base. Cuando el modelo esta listo para
cerrarse, se regresa la tapa a la posición conveniente y se levanta la base hasta que las dos partes
del molde quedan juntas. Esta maquina ha sido diseñada para manejar cajas grandes que también
son manejadas convenientemente en la maquina común de percusión prensado.
Máquina de Diafragma Un desarrollo reciente en maquinas de moldeo, utiliza un diafragma de
hule puro para compactarla arena sobre el contorno del modelo, como se ilustra en la figura. El
proceso utiliza la misma presión de aire para forzar el diafragma de hule sobre toda las superficie
del molde independientemente del contorno de este. En la figura se muestra la caja en la
posición de llenado. La arena y la caja en seguida se corren hacia la derecha debajo del cabezal
de presión del diafragma. Se hace pasar aire al cabezal y se esfuerza al diafragma contra la arena
de moldeo de la caja. Luego se regresa la caja a suposición original, arrasando la arena que sobro
de arriba de la caja. Un elevador de perno quita la tabla de coincidencia. Todo el proceso es muy
rápido y se mantienen tolerancias muy pequeñas debido a la uniformidad con que se compacta la
arena.
Lanzadora de Arena El apisonado uniforme de la arena en un molde es una operación importante
en la producción de piezas fundidas. Para moldes grandes, se ha desarrollado un dispositivo
mecánico conocido como lanzadora de arena. La figura muestra una lanzadora de arena tipo
motriz, que es una unidad auto movida sobre una vía angosta. El suministro de arena se lleva en
un gran deposito de aproximadamente 8.5m ᵌ de capacidad que se puede volver a llenar a
intervalos por medio de un equipo aéreo, Una banda transportadora, alimentada desde una tolva
sobre el marco del extremo fijo transporta la arena hasta el cabezal impulsor rotativo.
El cabezal impulsor que se encuentra cerrado contiene una pieza rotatoria en forma de copa que
arroja la arena al molde. Esta pieza girando a alta velocidad lanza mas de un millar de cubos
pequeños de arena por minuto. La capacidad de apisonado de esta maquina es de 450 kg de arena
por minuto. La densidad del apisonado se puede controlar por la velocidad del cabezal impulsor.
Para altas producciones se dispone de maquinas con capacidad de 30kg de arena por segundo.
2.5 FUNDICIÓN CON MOLDES METÁLICOS
Fundición en Molde Permanente
La fundición en molde permanente se refiere en general a las técnicas de fundición en que
el molde donde es vertido el material líquido a solidificar, puede utilizarse reiteradas veces. En
esta sección, nos referimos en particular al proceso conocido como fundición en molde duro, o
moldeo por gravedad.
Esta técnica consiste en la fabricación de un molde constituido por dos mitades, fabricado
de materiales metálicos. Mediante la unión temporal de ambas mitades se forma un molde en el
que se vierte la colada y se aguarda el tiempo determinado de solidificación.
72
El moldeo en molde duro se lleva a cabo debido a la reducción de costos que presenta con
relación a las técnicas tradicionales de fundición en arena, siempre y cuando los volúmenes de
producción sean elevados y se cuente con la tecnología apropiada para automatizar el proceso.
Para llevar a cabo la fundición en molde permanente, se requiere
La construcción de un modelo de material metálico, típicamente hierro fundido o acero. La
forma completa del molde, así como las cavidades de entrada del líquido, deben
producirse mediante mecanizado del metal.
La incorporación de ambas mitades en un sistema de apertura y cierre, que permita juntar
y separar las dos mitades del molde en forma rápida.
Teniendo este equipamiento, la conformación se desarrolla de la siguiente forma
Ambas mitades del molde metálico se precalientan, para prevenir gradientes de
temperatura excesivamente altos, que eventualmente podrían causar enfriamiento muy
rápido, debido a la alta conductividad térmica de los metales. También se facilita de esta
forma la fluidez del metal líquido en su introducción al molde.
Se rocía la superficie interna del molde con un recubrimiento que ayuda tanto a la
disipación del calor durante la solidificación como a la lubricación de la superficie,
permitiendo que, una vez solidificada, la pieza salga con facilidad del molde, sin ayuda de
eyectores.
Mediante el sistema móvil, ambas mitades se juntan y mantienen unidas, conformando el
molde.
El metal o aleación metálica líquida es vertida en el molde.
Tan pronto como la pieza solidifica, ambas mitades del molde se separan rápidamente. La
separación debe ser rápida puesto que, a diferencia de los moldes desechables, los
moldes permanentes no se retraen, de manera que deben abrirse antes de que ocurra una
contracción por enfriamiento, pues de lo contrario podrían causar grietas en la pieza.
Un esquema del procedimiento se ilustra en la figura 1. En (1) ambos moldes están
calientes y quietos, y la superficie interna es rociada con un recubrimiento a través de una
boquilla rociadota. En (2), la mitad móvil se desplaza hacia la mitad fija y ambas quedan unidas.
Se observa que, para permitir el conformado específico de la pieza, resulta a veces necesaria la
incorporación de almas. En (3) ambas mitades se mantienen juntas a presión, de manera que
puede verterse el metal líquido en el molde. Una vez solidificada la pieza, la mitad móvil se aleja
rápidamente, como se muestra en (4), dejando libre la mitad fija para extraer la pieza ya
solidificada, mostrada en (5). Figura 1. Procedimiento de fundición en molde permanente
El moldeo en molde duro se lleva a cabo debido a la reducción de costos que presenta con
relación a las técnicas tradicionales de fundición en arena, siempre y cuando los volúmenes de
producción sean elevados y se cuente con la tecnología apropiada para automatizar el proceso.
Para llevar a cabo la fundición en molde permanente, se requiere
La construcción de un modelo de material metálico, típicamente hierro fundido o acero. La
forma completa del molde, así como las cavidades de entrada del líquido, deben
producirse mediante mecanizado del metal.
La incorporación de ambas mitades en un sistema de apertura y cierre, que permita juntar
y separar las dos mitades del molde en forma rápida.
Teniendo este equipamiento, la conformación se desarrolla de la siguiente forma
Ambas mitades del molde metálico se precalientan, para prevenir gradientes de
temperatura excesivamente altos, que eventualmente podrían causar enfriamiento muy
rápido, debido a la alta conductividad térmica de los metales. También se facilita de esta
forma la fluidez del metal líquido en su introducción al molde.
Se rocía la superficie interna del molde con un recubrimiento que ayuda tanto a la
disipación del calor durante la solidificación como a la lubricación de la superficie,
permitiendo que, una vez solidificada, la pieza salga con facilidad del molde, sin ayuda de
eyectores.
Mediante el sistema móvil, ambas mitades se juntan y mantienen unidas, conformando el
molde.
El metal o aleación metálica líquida es vertida en el molde.
Tan pronto como la pieza solidifica, ambas mitades del molde se separan rápidamente. La
separación debe ser rápida puesto que, a diferencia de los moldes desechables, los
moldes permanentes no se retraen, de manera que deben abrirse antes de que ocurra una
contracción por enfriamiento, pues de lo contrario podrían causar grietas en la pieza.
Un esquema del procedimiento se ilustra en la figura 1. En (1) ambos moldes están
calientes y quietos, y la superficie interna es rociada con un recubrimiento a través de una
boquilla rociadota. En (2), la mitad móvil se desplaza hacia la mitad fija y ambas quedan unidas.
Se observa que, para permitir el conformado específico de la pieza, resulta a veces necesaria la
incorporación de almas. En (3) ambas mitades se mantienen juntas a presión, de manera que
puede verterse el metal líquido en el molde. Una vez solidificada la pieza, la mitad móvil se aleja
rápidamente, como se muestra en (4), dejando libre la mitad fija para extraer la pieza ya
solidificada, mostrada en (5). Figura 1. Procedimiento de fundición en molde permanente
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En la figura 2 se puede apreciar el proceso de vaciado de fundición en el molde metálico.
Figura 2. Vaciado de fundición en molde metálico
Materiales para molde
Típicamente los moldes metálicos son fabricados de acero
o hierro fundido, normalmente recubiertos internamente con un
barro refractario como silicato de sodio y arcilla. De no existir este
recubrimiento interior, cada vez que se aproxime una
conformación, las superficies deben ser rociadas con un
recubrimiento refractario, como se muestra en la figura 1, que
suele ser grafito. Cuando la pieza que se desea conformar tiene
un punto de fusión superior al del acero o hierro fundido, es
posible fabricar las mitades del molde con grafito o ladrillos
refractarios.
Materiales para fundición
Se funden mediante la técnica de fundición en molde duro metales y aleaciones de bajo
punto de fusión, como aluminio, magnesio, aleaciones de cobre, latón, zinc, estaño, plomo, etc. Si
se precisa fundir hierro es necesario utilizar moldes de grafito, o bien mantener el molde metálico
continuamente refrigerado, pues su punto de fusión es alto. La fundición de acero mediante esta
técnica requiere imprescindiblemente que el molde sea de grafito.
Dificultades
El uso de corazones es necesario en la conformación de una pieza
mediante fundición en molde permanente como en todas las técnicas.
Para el caso de la fundición en molde permanente, las almas pueden ser
metálicas siempre y cuando su forma y disposición permita la remoción
de la fundición, o sean mecánicamente desmontables. De otro modo, se
hace necesaria la adición de almas de arena, en cuyo caso la técnica
adquiere el nombre de fundición en molde semi-permanente.
Es necesario precalentar el molde antes de verter la colada. Para metales
de alto punto de fusión, se requerirá un grande precalentamiento del
molde, cuestión que, si se hace reiteradas veces, puede desgastarlo rápidamente.
Son necesarios sistemas de control que permitan alejar la parte móvil con rapidez una vez que la
pieza solidificó, a fin de evitar la formación de grietas por contracción debido al enfriamiento, ya
que los moldes metálicos no se retraen.
Por ser de naturaleza metálica, el molde requiere de la existencia de orificios
en su interior, que permitan la evacuación de gases. Si el sistema de orificios
no está bien diseñado, pueden producirse problemas de porosidad excesiva
en la pieza por retención de gases a causa del mal sistema de evacuación.
La técnica está limitada a aleaciones de bajo punto de fusión y a piezas de
mediano volumen si se requiere una buena eficiencia económica. Normalmente
el peso de las piezas fabricadas en serie no debe superar los 25 Kg para que la
producción resulte conveniente.
Virtudes de la técnica
La principal razón para utilizar conformado de piezas por fundición en molde permanente
es que un mismo molde se puede utilizar reiteradas veces para producir muchas piezas, en
contraste con lo que sucede con los moldes de arena, que deben ser desechados cada vez.
El sistema, sin embargo, requiere de la fabricación de moldes metálicos, e idealmente de la
disposición de un mecanismo motriz que junte y separe ambas mitades con precisión y rapidez.
Es por esto que la técnica de fundición en molde permanente resulta ventajosa cuando el proceso
En la figura 2 se puede apreciar el proceso de vaciado de fundición en el molde metálico.
Figura 2. Vaciado de fundición en molde metálico
Materiales para molde
Típicamente los moldes metálicos son fabricados de acero
o hierro fundido, normalmente recubiertos internamente con un
barro refractario como silicato de sodio y arcilla. De no existir este
recubrimiento interior, cada vez que se aproxime una
conformación, las superficies deben ser rociadas con un
recubrimiento refractario, como se muestra en la figura 1, que
suele ser grafito. Cuando la pieza que se desea conformar tiene
un punto de fusión superior al del acero o hierro fundido, es
posible fabricar las mitades del molde con grafito o ladrillos
refractarios.
Materiales para fundición
Se funden mediante la técnica de fundición en molde duro metales y aleaciones de bajo
punto de fusión, como aluminio, magnesio, aleaciones de cobre, latón, zinc, estaño, plomo, etc. Si
se precisa fundir hierro es necesario utilizar moldes de grafito, o bien mantener el molde metálico
continuamente refrigerado, pues su punto de fusión es alto. La fundición de acero mediante esta
técnica requiere imprescindiblemente que el molde sea de grafito.
Dificultades
El uso de corazones es necesario en la conformación de una pieza
mediante fundición en molde permanente como en todas las técnicas.
Para el caso de la fundición en molde permanente, las almas pueden ser
metálicas siempre y cuando su forma y disposición permita la remoción
de la fundición, o sean mecánicamente desmontables. De otro modo, se
hace necesaria la adición de almas de arena, en cuyo caso la técnica
adquiere el nombre de fundición en molde semi-permanente.
Es necesario precalentar el molde antes de verter la colada. Para metales
de alto punto de fusión, se requerirá un grande precalentamiento del
molde, cuestión que, si se hace reiteradas veces, puede desgastarlo rápidamente.
Son necesarios sistemas de control que permitan alejar la parte móvil con rapidez una vez que la
pieza solidificó, a fin de evitar la formación de grietas por contracción debido al enfriamiento, ya
que los moldes metálicos no se retraen.
Por ser de naturaleza metálica, el molde requiere de la existencia de orificios
en su interior, que permitan la evacuación de gases. Si el sistema de orificios
no está bien diseñado, pueden producirse problemas de porosidad excesiva
en la pieza por retención de gases a causa del mal sistema de evacuación.
La técnica está limitada a aleaciones de bajo punto de fusión y a piezas de
mediano volumen si se requiere una buena eficiencia económica. Normalmente
el peso de las piezas fabricadas en serie no debe superar los 25 Kg para que la
producción resulte conveniente.
Virtudes de la técnica
La principal razón para utilizar conformado de piezas por fundición en molde permanente
es que un mismo molde se puede utilizar reiteradas veces para producir muchas piezas, en
contraste con lo que sucede con los moldes de arena, que deben ser desechados cada vez.
El sistema, sin embargo, requiere de la fabricación de moldes metálicos, e idealmente de la
disposición de un mecanismo motriz que junte y separe ambas mitades con precisión y rapidez.
Es por esto que la técnica de fundición en molde permanente resulta ventajosa cuando el proceso
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de unión y separación del molde está automatizada, y sobretodo cuando la producción de piezas
es de alto volumen.
Otras ventajas específicas de la técnica son
Buen acabado superficial, debido a que la superficie del molde es metálica y mecanizada.
Estrecho control dimensional (tolerancias)
Estructura de grano fino en pieza conformada, debido a la rapidez del enfriamiento
causada por la alta conductividad térmica del metal.
Facilidad en el sistema de llenado de los moldes.
Aplicaciones
Entre las piezas típicas fabricadas mediante fundición en molde permanente podemos
encontrar
Pistones para motores
Culatas
Bielas
Cuerpos en bruto para engranajes
Cuerpos de bomba
Piezas para maquinaria aeronáutica
Utensilios domésticos y de decoración
Ejemplos de piezas fabricadas mediante fundición en molde permanente
2.6 FUNDICIÓN DE CENTRIFUGA
de unión y separación del molde está automatizada, y sobretodo cuando la producción de piezas
es de alto volumen.
Otras ventajas específicas de la técnica son
Buen acabado superficial, debido a que la superficie del molde es metálica y mecanizada.
Estrecho control dimensional (tolerancias)
Estructura de grano fino en pieza conformada, debido a la rapidez del enfriamiento
causada por la alta conductividad térmica del metal.
Facilidad en el sistema de llenado de los moldes.
Aplicaciones
Entre las piezas típicas fabricadas mediante fundición en molde permanente podemos
encontrar
Pistones para motores
Culatas
Bielas
Cuerpos en bruto para engranajes
Cuerpos de bomba
Piezas para maquinaria aeronáutica
Utensilios domésticos y de decoración
Ejemplos de piezas fabricadas mediante fundición en molde permanente
2.6 FUNDICIÓN DE CENTRIFUGA
75
FUNDICIÓN CENTRIFUGADA
El proceso de fundición centrifugada o centrífuga, consiste en
depositar una capa de fundición líquida en
un molde de revolución girando a gran velocidad y solidificar
rápidamente el metal mediante un enfriamiento continuo del molde o
coquilla. Las aplicaciones de este tipo de fundición son muy variadas,
yendo desde la fabricación de telescopios o partes de joyería hasta
las tuberías, este procedimiento frecuentemente utilizado para la
fabricación de tubos sin costura, camisas y demás objetos simétricos.
Tecnología
El metal se vierte caliente y fluido en una espiral que se transforma inmediatamente en una capa
regular y continua del metal líquido, mantenida en forma cilíndrica por las fuerzas de inercia
centrifugas creadas por la rotación de la coquilla. Esta fuerza centrífuga que se desarrolla lanza el
metal líquido contra las paredes del molde y aumenta su presión, facilitando el llenado de los
huecos y la solidificación en este estado. Simultáneamente se refrigera la coquilla por su exterior
para absorber el calor y bajar la temperatura de la fundición hasta la temperatura de solidificación.
En el curso de su enfriamiento, el metal líquido sufre una contracción térmica progresiva. El
enfriamiento que sigue tiene como efecto una contracción térmica suplementaria del elemento
sólido, que se despega de la coquilla y puede entonces extraerse. Tiene una mayor fiabilidad que
piezas de fundición estática. Son relativamente libre de la porosidad del gas y la contracción.
Muchas veces, los tratamientos de superficie, como carburación, temple y nitruración tiene que
ser utilizado cuando un desgaste superficie resistente debe combinarse con una superficie dura y
resistente exterior. Una de estas aplicaciones es la tubería bimetálica compuesta por dos
concéntricos separados, capas de diferentes aleaciones y metales unidos entre sí. Estos tubos
pueden ser económicamente utilizados en muchas aplicaciones y puede ser producido por el
proceso de fundición centrífuga. Las características de la fundición dependen de varios
parámetros que deben controlarse para tener una producción uniforme. Estos factores son,
principalmente:
la temperatura de colada
la composición del material a utilizar
Las instalaciones suelen ser muy costosas y sólo se amortizan fabricando grandes series.
Este método de conformación por moldeo tiene su génesis en el desarrollo de
las tuberías para saneamiento.
La colada centrifuga es adecuada para la fabricación de cuerpos de revolución huecos, por
ejemplo tubos, cilindros, y también casquillos de cojinete. El proceso es adecuado para la
producción de estructuras de gran diámetro - tubos de petróleo, instalaciones de la industria
química y suministro de agua, etc
2.7 FUNDICIÓN DE PRECISIÓN O POR REVESTIMIENTO
Fundición por revestimiento o de precisión.
La fundición por revestimiento emplea técnicas que permiten superficies lisas, mucha exactitud
en fundiciones ferrosas o no ferrosas. No existe otro método, que pueda asegurar la producción
de piezas de partes difíciles, este proceso se utiliza en piezas de fundición para aleaciones no
maquinables y metales radioactivos el proceso por revestimiento se usa para piezas chicas pero
se ha usado para producir piezas con pesos superiores a 45kg sus ventajas son:
1) Se pueden fundir piezas de formas intrincadas con relieves.
2) Se obtienen piezas con superficies lisas y sin líneas de partición.
FUNDICIÓN CENTRIFUGADA
El proceso de fundición centrifugada o centrífuga, consiste en
depositar una capa de fundición líquida en
un molde de revolución girando a gran velocidad y solidificar
rápidamente el metal mediante un enfriamiento continuo del molde o
coquilla. Las aplicaciones de este tipo de fundición son muy variadas,
yendo desde la fabricación de telescopios o partes de joyería hasta
las tuberías, este procedimiento frecuentemente utilizado para la
fabricación de tubos sin costura, camisas y demás objetos simétricos.
Tecnología
El metal se vierte caliente y fluido en una espiral que se transforma inmediatamente en una capa
regular y continua del metal líquido, mantenida en forma cilíndrica por las fuerzas de inercia
centrifugas creadas por la rotación de la coquilla. Esta fuerza centrífuga que se desarrolla lanza el
metal líquido contra las paredes del molde y aumenta su presión, facilitando el llenado de los
huecos y la solidificación en este estado. Simultáneamente se refrigera la coquilla por su exterior
para absorber el calor y bajar la temperatura de la fundición hasta la temperatura de solidificación.
En el curso de su enfriamiento, el metal líquido sufre una contracción térmica progresiva. El
enfriamiento que sigue tiene como efecto una contracción térmica suplementaria del elemento
sólido, que se despega de la coquilla y puede entonces extraerse. Tiene una mayor fiabilidad que
piezas de fundición estática. Son relativamente libre de la porosidad del gas y la contracción.
Muchas veces, los tratamientos de superficie, como carburación, temple y nitruración tiene que
ser utilizado cuando un desgaste superficie resistente debe combinarse con una superficie dura y
resistente exterior. Una de estas aplicaciones es la tubería bimetálica compuesta por dos
concéntricos separados, capas de diferentes aleaciones y metales unidos entre sí. Estos tubos
pueden ser económicamente utilizados en muchas aplicaciones y puede ser producido por el
proceso de fundición centrífuga. Las características de la fundición dependen de varios
parámetros que deben controlarse para tener una producción uniforme. Estos factores son,
principalmente:
la temperatura de colada
la composición del material a utilizar
Las instalaciones suelen ser muy costosas y sólo se amortizan fabricando grandes series.
Este método de conformación por moldeo tiene su génesis en el desarrollo de
las tuberías para saneamiento.
La colada centrifuga es adecuada para la fabricación de cuerpos de revolución huecos, por
ejemplo tubos, cilindros, y también casquillos de cojinete. El proceso es adecuado para la
producción de estructuras de gran diámetro - tubos de petróleo, instalaciones de la industria
química y suministro de agua, etc
2.7 FUNDICIÓN DE PRECISIÓN O POR REVESTIMIENTO
Fundición por revestimiento o de precisión.
La fundición por revestimiento emplea técnicas que permiten superficies lisas, mucha exactitud
en fundiciones ferrosas o no ferrosas. No existe otro método, que pueda asegurar la producción
de piezas de partes difíciles, este proceso se utiliza en piezas de fundición para aleaciones no
maquinables y metales radioactivos el proceso por revestimiento se usa para piezas chicas pero
se ha usado para producir piezas con pesos superiores a 45kg sus ventajas son:
1) Se pueden fundir piezas de formas intrincadas con relieves.
2) Se obtienen piezas con superficies lisas y sin líneas de partición.
76
3) La exactitud dimensional es buena.
4) Ciertas partes no maquinables se pueden fundir en forma preplaneada.
5) Puede ser usada para sustituir fundiciones en matriz donde existen canales muy cortos.
Por otro lado, el proceso es caro, esta limitado para piezas chicas y presenta dificultades cuando
tiene corazones no se pueden hacer agujeros
menores a 1.6 mm y no deben ser mas profundos
que 11/2 veces el diámetro.
Proceso de fundición de precisión a la “Cera
Perdida”.
Este proceso usa un modelo de cera que es
seguidamente fundido en el molde, dejando una
cavidad que tiene todos los detalles del modelo
original, este proceso se practicaba por los
artesanos en el siglo XVI, consistía en formar los
objetos en cera, a mano este mismo era cubierto
con una envoltura de yeso, cuando el yeso se
endurecía se calentaba el molde en un horno,
fundiendo la cera y lo mismo ayudaba a secar y a
endurecer aun mas el molde la cavidad resultante,
conteniendo todos los detalles complicados de la
forma original de la cera, era luego llenada con
metal, al enfriar se rompía la cubierta de yeso
dejando la pieza.
2.8 fundición de colada continua
El Proceso
Aunque el proceso de fundición continua,también conocido como colada continua, es el más
común para la producción de varillas, barras de diferentes secciones y láminas en acero de varios
calibres y longitudes y con el que se obtiene más de un tercio del acero que produce la industria
en el mundo, actualmente, también se está utilizando con gran éxito para la fundición de hierros
gris y nodular, mejorando la calidad de los productos y reduciendo costos operativos. Se
denomina continuo porque permite la solidificación y el retiro inmediato del metal de un molde
determinado y adaptado, finalizando con el corte a la longitud requerida de las piezas metálicas. El
proceso defundición continua puede realizarse tanto de forma vertical como horizontal,
dependiendo del tamaño del producto y el volumen de fabricaci ón sin distinción entre
metalesferrosos y no ferrosos. Cuando se trabaja horizontalmente,a medida que la barra recorre la
máquina en toda su extensión, se completa el proceso de solidificación, mientras en el modo
vertical la solidificación se produce en la parte inferior del molde. El método tradicional para
fundir acero radica en verter el metal líquido en un molde, que se enfría con chorros de agua, para
posteriormente retirarlo y luego colocarlo en un tren de laminado horizontal donde la pieza final es
cortada en diferentes tamaños. Por su parte, el proceso de fundición continua para hierro gris y
nodular inicia en un horno de inducción, donde se controlan la temperatura y composición
química del metal, para luego vaciar el hierro fundido en el horno de colada y hacerlo pasar a
través de una matriz de grafito, refrigerada con agua, para que éste adopte la forma y la medida de
la barra a producir.
En dicha matriz se lleva a cabo el proceso de enfriamiento mediante un sistema de refrigeración
por agua gradual y que permite una solidificación homogénea y una microestructuta uniforme. A
su vez, la matriz está conectada a una banda transportadora por donde es transportado el perfil,
hasta la unidad de corte y quiebre en la que se recorta según la longitud deseada. Hoy en día, la
mayor parte de plantas de fundición continua operan horizontalmente por las facilidades
logísticas, por la comodidad de manejo del producto y la seguridad del procedimiento. Aunque, el
proceso vertical tiene una ventaja en materia de enfriamiento direccional inducido por la
3) La exactitud dimensional es buena.
4) Ciertas partes no maquinables se pueden fundir en forma preplaneada.
5) Puede ser usada para sustituir fundiciones en matriz donde existen canales muy cortos.
Por otro lado, el proceso es caro, esta limitado para piezas chicas y presenta dificultades cuando
tiene corazones no se pueden hacer agujeros
menores a 1.6 mm y no deben ser mas profundos
que 11/2 veces el diámetro.
Proceso de fundición de precisión a la “Cera
Perdida”.
Este proceso usa un modelo de cera que es
seguidamente fundido en el molde, dejando una
cavidad que tiene todos los detalles del modelo
original, este proceso se practicaba por los
artesanos en el siglo XVI, consistía en formar los
objetos en cera, a mano este mismo era cubierto
con una envoltura de yeso, cuando el yeso se
endurecía se calentaba el molde en un horno,
fundiendo la cera y lo mismo ayudaba a secar y a
endurecer aun mas el molde la cavidad resultante,
conteniendo todos los detalles complicados de la
forma original de la cera, era luego llenada con
metal, al enfriar se rompía la cubierta de yeso
dejando la pieza.
2.8 fundición de colada continua
El Proceso
Aunque el proceso de fundición continua,también conocido como colada continua, es el más
común para la producción de varillas, barras de diferentes secciones y láminas en acero de varios
calibres y longitudes y con el que se obtiene más de un tercio del acero que produce la industria
en el mundo, actualmente, también se está utilizando con gran éxito para la fundición de hierros
gris y nodular, mejorando la calidad de los productos y reduciendo costos operativos. Se
denomina continuo porque permite la solidificación y el retiro inmediato del metal de un molde
determinado y adaptado, finalizando con el corte a la longitud requerida de las piezas metálicas. El
proceso defundición continua puede realizarse tanto de forma vertical como horizontal,
dependiendo del tamaño del producto y el volumen de fabricaci ón sin distinción entre
metalesferrosos y no ferrosos. Cuando se trabaja horizontalmente,a medida que la barra recorre la
máquina en toda su extensión, se completa el proceso de solidificación, mientras en el modo
vertical la solidificación se produce en la parte inferior del molde. El método tradicional para
fundir acero radica en verter el metal líquido en un molde, que se enfría con chorros de agua, para
posteriormente retirarlo y luego colocarlo en un tren de laminado horizontal donde la pieza final es
cortada en diferentes tamaños. Por su parte, el proceso de fundición continua para hierro gris y
nodular inicia en un horno de inducción, donde se controlan la temperatura y composición
química del metal, para luego vaciar el hierro fundido en el horno de colada y hacerlo pasar a
través de una matriz de grafito, refrigerada con agua, para que éste adopte la forma y la medida de
la barra a producir.
En dicha matriz se lleva a cabo el proceso de enfriamiento mediante un sistema de refrigeración
por agua gradual y que permite una solidificación homogénea y una microestructuta uniforme. A
su vez, la matriz está conectada a una banda transportadora por donde es transportado el perfil,
hasta la unidad de corte y quiebre en la que se recorta según la longitud deseada. Hoy en día, la
mayor parte de plantas de fundición continua operan horizontalmente por las facilidades
logísticas, por la comodidad de manejo del producto y la seguridad del procedimiento. Aunque, el
proceso vertical tiene una ventaja en materia de enfriamiento direccional inducido por la
77
gravedad. Así las cosas, aunque el proceso es simple implica una gran complejidad metalúrgica,
por lo cual es necesario comprenderlo y evaluarlo matemáticamente para optimizar las
instalaciones y mejorar la calidad de los productos. En especial, es necesario controlar el
comportamiento térmico y la solidificación en la colada continua, factores que determinan el éxito
del proceso.
1. Metal líquido
2. Boca de alimentación
3. Horno de alimentación
4. Coquilla de grafito refrigerada por agua
5. Rodillos de apoyo
6. Tablero de control
7. Unidad de tracción
8. Unidad de corte
9. Unidad de quiebre
10. Barra cortada
11. Entrada y salida de agua
12. Camisa de enfriamiento por agua
13. Barra fundida - VERSA-BAR
BIBLIOGRAFÍA
PROCESOS DE FUNDICIÓN DE METALES
http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-22.pdf
2.1 PROCEDIMIENTO DE MOLDEO
http://www.sites.upiicsa.ipn.mx/polilibros/portal/Polilibros/P_terminados/procmanuf-p-admon-Malpica/24.htm
2.2 MODELOS
gravedad. Así las cosas, aunque el proceso es simple implica una gran complejidad metalúrgica,
por lo cual es necesario comprenderlo y evaluarlo matemáticamente para optimizar las
instalaciones y mejorar la calidad de los productos. En especial, es necesario controlar el
comportamiento térmico y la solidificación en la colada continua, factores que determinan el éxito
del proceso.
1. Metal líquido
2. Boca de alimentación
3. Horno de alimentación
4. Coquilla de grafito refrigerada por agua
5. Rodillos de apoyo
6. Tablero de control
7. Unidad de tracción
8. Unidad de corte
9. Unidad de quiebre
10. Barra cortada
11. Entrada y salida de agua
12. Camisa de enfriamiento por agua
13. Barra fundida - VERSA-BAR
BIBLIOGRAFÍA
PROCESOS DE FUNDICIÓN DE METALES
http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-22.pdf
2.1 PROCEDIMIENTO DE MOLDEO
http://www.sites.upiicsa.ipn.mx/polilibros/portal/Polilibros/P_terminados/procmanuf-p-admon-Malpica/24.htm
2.2 MODELOS
78
2.3 DISEÑO Y CONFORMACIÓN DE MOLDEOS
http://tecnologiafuentenueva.wikispaces.com/file/view/14+Moldeo1.pdf
2.4 EQUIPO MECÁNICO DE MOLDEO
http://www.slideshare.net/edsonJ3/equipo-mecanico-de-moldeo
2.5 FUNDICIÓN CON MOLDES METÁLICOS
http://www.comosehace.cl/procesos/PaulinaCecci/complemento_MoldePermanente.htm
2.6 FUNDICIÓN DE CENTRIFUGA
http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n_centrifugada
2.7 FUNDICIÓN DE PRECISIÓN O POR REVESTIMIENTO
http://www.buenastareas.com/ensayos/Fundicion-Por-Revestimiento/2061085.html
2.8 FUNDICIÓN DE COLADA CONTINUA
http://www.buenastareas.com/ensayos/Fundicion-Continua/5196220.html
REPORTE
PROCESOS DE FUNDICIÓN
Con la realización del presente informe de investigación
observamos y ampliamos nuestros conocimientos acerca de las
diversas características de los procesos de fundiciones,
observamos los diversos tipos de moldes y de proceso que se
realizan en diversas formas de producción para los materiales.
En la forma de fundición observamos como es el procedimiento:
FUNDICION
Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido
de metal fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de
arena. El principio de fundición es simple: se funde el metal, se vacía en un molde y se deja
enfriar, existen todavía muchos factores y variables que se deben considerar para lograr una
operación exitosa de fundición. La fundición es un antiguo arte que todavía se emplea en la
actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros métodos como el fundido a
presión (método para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el metal fundido se
inyecta a presión en un molde o troquel de acero), la forja (proceso de deformación en el cual se
comprime el material de trabajo entre dos dados usando impacto o presión para formar la parte),
la extrusión (es un proceso de formado por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a
fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal), el mecanizado y
el laminado (es un proceso de deformación en el cual el espesor del material de trabajo se reduce
mediante fuerzas de compresión ejercidas por dos rodillos opuestos).
Procesos de Fundición
La realización de este proceso empieza lógicamente con el
molde. La cavidad de este debe diseñarse de forma y tamaño
ligeramente sobredimensionado, esto permitirá la
contracción del metal durante la solidificación y enfriamiento.
Cada metal sufre diferente porcentaje de contracción, por lo
tanto si la presión dimensional es crítica la cavidad debe
diseñarse para el metal particular que se va a fundir. Los
moldes se hacen de varios materiales que incluyen arena,
2.3 DISEÑO Y CONFORMACIÓN DE MOLDEOS
http://tecnologiafuentenueva.wikispaces.com/file/view/14+Moldeo1.pdf
2.4 EQUIPO MECÁNICO DE MOLDEO
http://www.slideshare.net/edsonJ3/equipo-mecanico-de-moldeo
2.5 FUNDICIÓN CON MOLDES METÁLICOS
http://www.comosehace.cl/procesos/PaulinaCecci/complemento_MoldePermanente.htm
2.6 FUNDICIÓN DE CENTRIFUGA
http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n_centrifugada
2.7 FUNDICIÓN DE PRECISIÓN O POR REVESTIMIENTO
http://www.buenastareas.com/ensayos/Fundicion-Por-Revestimiento/2061085.html
2.8 FUNDICIÓN DE COLADA CONTINUA
http://www.buenastareas.com/ensayos/Fundicion-Continua/5196220.html
REPORTE
PROCESOS DE FUNDICIÓN
Con la realización del presente informe de investigación
observamos y ampliamos nuestros conocimientos acerca de las
diversas características de los procesos de fundiciones,
observamos los diversos tipos de moldes y de proceso que se
realizan en diversas formas de producción para los materiales.
En la forma de fundición observamos como es el procedimiento:
FUNDICION
Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido
de metal fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de
arena. El principio de fundición es simple: se funde el metal, se vacía en un molde y se deja
enfriar, existen todavía muchos factores y variables que se deben considerar para lograr una
operación exitosa de fundición. La fundición es un antiguo arte que todavía se emplea en la
actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros métodos como el fundido a
presión (método para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el metal fundido se
inyecta a presión en un molde o troquel de acero), la forja (proceso de deformación en el cual se
comprime el material de trabajo entre dos dados usando impacto o presión para formar la parte),
la extrusión (es un proceso de formado por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a
fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal), el mecanizado y
el laminado (es un proceso de deformación en el cual el espesor del material de trabajo se reduce
mediante fuerzas de compresión ejercidas por dos rodillos opuestos).
Procesos de Fundición
La realización de este proceso empieza lógicamente con el
molde. La cavidad de este debe diseñarse de forma y tamaño
ligeramente sobredimensionado, esto permitirá la
contracción del metal durante la solidificación y enfriamiento.
Cada metal sufre diferente porcentaje de contracción, por lo
tanto si la presión dimensional es crítica la cavidad debe
diseñarse para el metal particular que se va a fundir. Los
moldes se hacen de varios materiales que incluyen arena,
79
yeso, cerámica y metal. Los procesos de fundición se clasifican de acuerdo a los diferentes tipos
de moldes.
Proceso:
Se calienta primero el metal a una temperatura lo suficientemente alta para transformarlo
completamente al estado líquido, después se vierte directamente en la cavidad del molde. En un
molde abierto el metal líquido se vacía simplemente hasta llenar la cavidad abierta. En un molde
cerrado existe una vía de paso llamada sistema de vaciado que permite el flujo del metal fundido
desde afuera del molde hasta la cavidad, este es el más importante en operaciones de fundición.
Cuando el material fundido en el molde empieza a enfriarse hasta la temperatura suficiente para el
punto de congelación de un metal puro, empieza la solidificación que involucra un cambio de fase
del metal. Se requiere tiempo para completar este cambio de fase porque es necesario disipar una
considerable cantidad de calor. El metal adopta la forma de
cavidad del molde y se establecen muchas de las propiedades
y características de la fundición. Al enfriarse la fundición se
remueve del molde; para ello pueden necesitarse
procesamientos posteriores dependiendo del método de
fundición y del metal que se usa. Entre ellos tenemos:
o El desbaste del metal excedente de la fundición.
o La limpieza de la superficie.
o Tratamiento térmico para mejorar sus propiedades.
Pueden requerir maquinado para lograr tolerancias
estrechas en ciertas partes de la pieza y para remover
la superficie fundida y la microestructura metalúrgica
asociada.
Los diversos moldes que observamos para la realización de
los materiales son:
Moldes de arena verde: estos moldes contienen arena
húmeda
Moldes de arena fría: usa aglutinantes orgánicos e
inorgánicos para fortalecer el molde.
Moldes no horneados: estos moldes no necesitan ser
cocidos debido a sus aglutinantes (mezcla de arena y resina).
Las etapas que se diferencian en la fabricación de una pieza
metálica por fundición en arena comprende:
Compactación de la arena alrededor del modelo en la caja de moldeo.
Colocación del macho o corazones. Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será
necesario disponer machos, también llamados
corazones que eviten que el metal fundido rellene dichas
oquedades.
Colada. Vertido del material fundido.
Enfriamiento y solidificación. Esta etapa es crítica de
todo el proceso, ya que un enfriamiento excesivamente
rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza,
e incluso la aparición de grietas, mientras que si es
demasiado lento disminuye la productividad.
Desmolde. Rotura del molde y extracción de la pieza.
Desbarbado. Consiste en la eliminación de los
conductos de alimentación, mazarota y rebarbas
yeso, cerámica y metal. Los procesos de fundición se clasifican de acuerdo a los diferentes tipos
de moldes.
Proceso:
Se calienta primero el metal a una temperatura lo suficientemente alta para transformarlo
completamente al estado líquido, después se vierte directamente en la cavidad del molde. En un
molde abierto el metal líquido se vacía simplemente hasta llenar la cavidad abierta. En un molde
cerrado existe una vía de paso llamada sistema de vaciado que permite el flujo del metal fundido
desde afuera del molde hasta la cavidad, este es el más importante en operaciones de fundición.
Cuando el material fundido en el molde empieza a enfriarse hasta la temperatura suficiente para el
punto de congelación de un metal puro, empieza la solidificación que involucra un cambio de fase
del metal. Se requiere tiempo para completar este cambio de fase porque es necesario disipar una
considerable cantidad de calor. El metal adopta la forma de
cavidad del molde y se establecen muchas de las propiedades
y características de la fundición. Al enfriarse la fundición se
remueve del molde; para ello pueden necesitarse
procesamientos posteriores dependiendo del método de
fundición y del metal que se usa. Entre ellos tenemos:
o El desbaste del metal excedente de la fundición.
o La limpieza de la superficie.
o Tratamiento térmico para mejorar sus propiedades.
Pueden requerir maquinado para lograr tolerancias
estrechas en ciertas partes de la pieza y para remover
la superficie fundida y la microestructura metalúrgica
asociada.
Los diversos moldes que observamos para la realización de
los materiales son:
Moldes de arena verde: estos moldes contienen arena
húmeda
Moldes de arena fría: usa aglutinantes orgánicos e
inorgánicos para fortalecer el molde.
Moldes no horneados: estos moldes no necesitan ser
cocidos debido a sus aglutinantes (mezcla de arena y resina).
Las etapas que se diferencian en la fabricación de una pieza
metálica por fundición en arena comprende:
Compactación de la arena alrededor del modelo en la caja de moldeo.
Colocación del macho o corazones. Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será
necesario disponer machos, también llamados
corazones que eviten que el metal fundido rellene dichas
oquedades.
Colada. Vertido del material fundido.
Enfriamiento y solidificación. Esta etapa es crítica de
todo el proceso, ya que un enfriamiento excesivamente
rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza,
e incluso la aparición de grietas, mientras que si es
demasiado lento disminuye la productividad.
Desmolde. Rotura del molde y extracción de la pieza.
Desbarbado. Consiste en la eliminación de los
conductos de alimentación, mazarota y rebarbas
80
procedentes de la junta de ambas caras del molde.
Acabado y limpieza de los restos de arena adheridos.
Otras formas de clasificar los moldes son:
Fundición con molde desechable (No
permanente)
El molde donde se solidifica el metal debe ser
destruido para mover la fundición. Estos
moldes se hacen de arena, yeso o materiales
similares que tienen su forma, usando
aglomerantes de varias clases. La fundición en
arena es el ejemplo más prominente. En la
fundición de arena se vacía metal líquido dentro
del molde hecho de arena. Después de que el
metal se endurece, se sacrifica el molde a fin de
recuperar la fundición.
Fundición con molde permanente
La fundición en molde permanente usa un
molde metálico construido en dos
secciones que están diseñadas para cerrar
y abrir con precisión y facilidad. Los
moldes se hacen comúnmente de acero o
hierro fundido.
La cavidad junto con el sistema de vaciado
se forma por maquinado en las dos mitades
del molde a fin de lograr una alta precisión
dimensional y un buen acabado
superficial. Los metales que se funden
comúnmente en molde permanente son:
aluminio, magnesio, aleaciones de cobre y hierro fundido.
Fundición con molde semipermanente
También dentro de esta categoría existe el
llamado fundición en molde semipermanente (Ya
que si quitar el corazón metálico es imposible o
muy difícil se puede utilizar un corazón de arena)
procedentes de la junta de ambas caras del molde.
Acabado y limpieza de los restos de arena adheridos.
Otras formas de clasificar los moldes son:
Fundición con molde desechable (No
permanente)
El molde donde se solidifica el metal debe ser
destruido para mover la fundición. Estos
moldes se hacen de arena, yeso o materiales
similares que tienen su forma, usando
aglomerantes de varias clases. La fundición en
arena es el ejemplo más prominente. En la
fundición de arena se vacía metal líquido dentro
del molde hecho de arena. Después de que el
metal se endurece, se sacrifica el molde a fin de
recuperar la fundición.
Fundición con molde permanente
La fundición en molde permanente usa un
molde metálico construido en dos
secciones que están diseñadas para cerrar
y abrir con precisión y facilidad. Los
moldes se hacen comúnmente de acero o
hierro fundido.
La cavidad junto con el sistema de vaciado
se forma por maquinado en las dos mitades
del molde a fin de lograr una alta precisión
dimensional y un buen acabado
superficial. Los metales que se funden
comúnmente en molde permanente son:
aluminio, magnesio, aleaciones de cobre y hierro fundido.
Fundición con molde semipermanente
También dentro de esta categoría existe el
llamado fundición en molde semipermanente (Ya
que si quitar el corazón metálico es imposible o
muy difícil se puede utilizar un corazón de arena)
81
CONCLUSIÓN
Con la realización y elaboración del presente informe de investigación y reporte del tema
“procesos de fundición” ampliamos nuestro conocimientos para nuestra futura carrera como
profesionistas del área de ing. Mecánica, observamos los diversos moldes y técnicas que hay de
fundición, hicimos un breve repaso de todos los métodos que podemos encontrar y con la
realización de la teoría de este informe tenemos una idea de cómo se debe realizar las fundiciones
de los materiales metálicos para que en un futuro podamos poner en practica nuestros
conocimientos en el are laborar. En mi opinión los procesos de fundición es algo muy llamativo
pues el poder producir cualquier tipo de forma o piezas con la ayuda de moldes es algo muy
dispensable en todas las diversas áreas de la ingeniería pues en todas tenemos contacto con
estos procesos.
CONCLUSIÓN
Con la realización y elaboración del presente informe de investigación y reporte del tema
“procesos de fundición” ampliamos nuestro conocimientos para nuestra futura carrera como
profesionistas del área de ing. Mecánica, observamos los diversos moldes y técnicas que hay de
fundición, hicimos un breve repaso de todos los métodos que podemos encontrar y con la
realización de la teoría de este informe tenemos una idea de cómo se debe realizar las fundiciones
de los materiales metálicos para que en un futuro podamos poner en practica nuestros
conocimientos en el are laborar. En mi opinión los procesos de fundición es algo muy llamativo
pues el poder producir cualquier tipo de forma o piezas con la ayuda de moldes es algo muy
dispensable en todas las diversas áreas de la ingeniería pues en todas tenemos contacto con
estos procesos.
82
REPORTE
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo de investigación desarrollaremos la segunda
unidad de proceso de manufactura así como de los subtemas que van
de la mano con el tema para poder aplicar los conocimientos en el
área de trabajo
OBJETIVO
Lograr analizar y conocer lo temas de los diversos tipos de modelos
removibles para así lograr una mejor comprensión de la unidad y
mejor desempeño en clases
REPORTE
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo de investigación desarrollaremos la segunda
unidad de proceso de manufactura así como de los subtemas que van
de la mano con el tema para poder aplicar los conocimientos en el
área de trabajo
OBJETIVO
Lograr analizar y conocer lo temas de los diversos tipos de modelos
removibles para así lograr una mejor comprensión de la unidad y
mejor desempeño en clases
83
Modelos desechables
En la fabricación de moldes con modelos desechables, el modelo, que es usualmente de una
pieza, es colocado en el tablero y la base de la caja se moldea en la forma convencional. Se
agregan unos agujeros para ventilación y la base se voltea completamente para el moldeo de la
tapa. Casi siempre la arena en verde es el material común más usado, aunque pueden usarse
arenas especiales para otros propósitos, como arena de cara que se utiliza de inmediato alrededor
del modelo. La arena en la línea de partición no se aplica en la tapa de la caja y la base no puede
ser separada hasta que la fundición es removida. En cambio, la tapa es llenada con arena y se
apisona. En cualquiera de los casos la colada es cortada en el sistema de alimentación o ambas,
como usualmente sucede, esta es una parte del modelo desechable. Se hacen los agujeros para
ventilación y se coloca algo de peso para oprimir la tapa.
La colada es vaciada rápidamente en la pieza moldeada; el polietileno se vaporiza; y el metal llena
el resto de la cabida. Después de enfriado la fundición es eliminada del molde y limpiada. El metal
es vaciado lo suficientemente rápido para prevenir la combustión del polietileno, con el resultado
de residuos carbonosos. En cambio, los gases, debido a la vaporización del material, son
manejados hacia fuera a través de la arena permeable y los agujeros de ventilación. Un
recubrimiento refractario se aplica comúnmente al modelo para asegurar un mejor acabado
superficial para la fundición y le agrega resistencia al modelo. Es obligatorio a veces que los
pesos para oprimir los moldes sean parejos en todos los lados para combatir la alta presión
relativa en el interior del molde.
Las ventajas de este proceso incluyen los siguientes aspectos::
Para una pieza no moldeada en maquina, el proceso requiere menos tiempo.
No requieren que hagan tolerancias especiales para ayudar a extraer el modelo de la arena y se
requiere menor cantidad de metal.
El acabado es uniforme y razonablemente liso.
No se requiere de modelos complejos de madera con partes sueltas.
No se requiere caja de corazón y
corazones.
El modelo se simplifica grandemente.
Las desventajas de este proceso
incluyen los siguientes aspectos:
El modelo es destruido en el proceso.
Los modelos son más delicados de
manejar.
El proceso no puede ser usado con
equipos de moldeo mecánico.
No puede ser revisado oportunamente
el modelo de la cavidad
Características de solidificación
Modelos desechables
En la fabricación de moldes con modelos desechables, el modelo, que es usualmente de una
pieza, es colocado en el tablero y la base de la caja se moldea en la forma convencional. Se
agregan unos agujeros para ventilación y la base se voltea completamente para el moldeo de la
tapa. Casi siempre la arena en verde es el material común más usado, aunque pueden usarse
arenas especiales para otros propósitos, como arena de cara que se utiliza de inmediato alrededor
del modelo. La arena en la línea de partición no se aplica en la tapa de la caja y la base no puede
ser separada hasta que la fundición es removida. En cambio, la tapa es llenada con arena y se
apisona. En cualquiera de los casos la colada es cortada en el sistema de alimentación o ambas,
como usualmente sucede, esta es una parte del modelo desechable. Se hacen los agujeros para
ventilación y se coloca algo de peso para oprimir la tapa.
La colada es vaciada rápidamente en la pieza moldeada; el polietileno se vaporiza; y el metal llena
el resto de la cabida. Después de enfriado la fundición es eliminada del molde y limpiada. El metal
es vaciado lo suficientemente rápido para prevenir la combustión del polietileno, con el resultado
de residuos carbonosos. En cambio, los gases, debido a la vaporización del material, son
manejados hacia fuera a través de la arena permeable y los agujeros de ventilación. Un
recubrimiento refractario se aplica comúnmente al modelo para asegurar un mejor acabado
superficial para la fundición y le agrega resistencia al modelo. Es obligatorio a veces que los
pesos para oprimir los moldes sean parejos en todos los lados para combatir la alta presión
relativa en el interior del molde.
Las ventajas de este proceso incluyen los siguientes aspectos::
Para una pieza no moldeada en maquina, el proceso requiere menos tiempo.
No requieren que hagan tolerancias especiales para ayudar a extraer el modelo de la arena y se
requiere menor cantidad de metal.
El acabado es uniforme y razonablemente liso.
No se requiere de modelos complejos de madera con partes sueltas.
No se requiere caja de corazón y
corazones.
El modelo se simplifica grandemente.
Las desventajas de este proceso
incluyen los siguientes aspectos:
El modelo es destruido en el proceso.
Los modelos son más delicados de
manejar.
El proceso no puede ser usado con
equipos de moldeo mecánico.
No puede ser revisado oportunamente
el modelo de la cavidad
Características de solidificación
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SOLIDIFICACION
Cuando se cuelan las aleaciones fundidas, se inicia la solidificación en las paredes del molde a
medida que se enfrían. La aleación no se solidifica a una temperatura determinada, sino dentro de
un intervalo de temperaturas. Mientras la aleación se encuentra en ese intervalo, tiene una forma
pastosa que consiste en estructuras arborescentes llamadas dendritas y metal liquido. El tamaño
y la forma de las dendritas dependen de la velocidad de enfriamiento. El metal liquido que se
encuentra entre estas estructuras tridimensionales dendríticas, finalmente se solidifica formando
una estructura completamente solida que se denomina estructura granul ar. El estudio de las
dendritas es importante pues fluye en las variaciones de composición, porosidad y segregación,
y, por consiguiente, en las propiedades del metal salido del molde. La imagen muestra la
estructura tridimensional de las dendritas formando durante la solidificación de una supera
aleación con base de níquel.
La solidificación de metales y aleaciones es un importante proceso industrial, dado que la mayoría
de los metales se funden para moldearlos como productos se mi acabados o acabados.
En general, la solidificación de un metal o aleación puede dividirse en las siguientes etapas:
1. La formación de núcleos estables en el fundido (nucleación).
2. El crecimiento de núcleos para formar cristales y la formación de una estructura granular.
La ilustración muestra las diversas etapas de la solidificación de metales: a) formación de
núcleos; crecimiento de los núcleos hasta formar metales y c) unión de cristales para formar
granos y limite de granos asociados.
FORMACION DE NUCLEOS ESTABLES EN MET ALES LIQUIDOS.
Los dos mecanismos principales por los que se tiene lugar a la enucleación de partículas solidas
en un metal líquido, son: la nucleación homogénea y la nucleación heterogénea.
Nucleación homogénea Se considera en primer lugar la nucleación homogénea
El proceso para producir piezas u objetos útiles con metal fundido se le conoce como proceso de
fundición. Este proceso se ha practicado desde el año 2000 ac. Consiste en vaciar metal fundido
en un recipiente con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se
edurezca al enfriarse.
Para lograr la producción de una pieza fundida es necesario hacer las siguientes actividades:
1. Diseño de los modelos de la pieza y sus partes internas
2. Diseño del molde
3. Preparación de los materiales para los modelos y los moldes
4. Fabricación de los modelos y los moldes
5. Colado de metal fundido
6. Enfriamiento de los moldes
7. Extracción de las piezas fundidas
8. Limpieza de las piezas fundidas
9. Terminado de las piezas fundidas
10. Recuperación de los materiales de los moldes
Moldes temporales
Los recipientes con la forma deseada se conocen como moldes, éstos se fabrican de diferentes
materiales como: arena, yeso, barro, metal, etc. Los moldes pueden servir una vez o varias. En el
primer caso se les conoce como moldes temporales y los que se pueden utilizan varias veces, se
les conoce como moldes permanentes.
SOLIDIFICACION
Cuando se cuelan las aleaciones fundidas, se inicia la solidificación en las paredes del molde a
medida que se enfrían. La aleación no se solidifica a una temperatura determinada, sino dentro de
un intervalo de temperaturas. Mientras la aleación se encuentra en ese intervalo, tiene una forma
pastosa que consiste en estructuras arborescentes llamadas dendritas y metal liquido. El tamaño
y la forma de las dendritas dependen de la velocidad de enfriamiento. El metal liquido que se
encuentra entre estas estructuras tridimensionales dendríticas, finalmente se solidifica formando
una estructura completamente solida que se denomina estructura granul ar. El estudio de las
dendritas es importante pues fluye en las variaciones de composición, porosidad y segregación,
y, por consiguiente, en las propiedades del metal salido del molde. La imagen muestra la
estructura tridimensional de las dendritas formando durante la solidificación de una supera
aleación con base de níquel.
La solidificación de metales y aleaciones es un importante proceso industrial, dado que la mayoría
de los metales se funden para moldearlos como productos se mi acabados o acabados.
En general, la solidificación de un metal o aleación puede dividirse en las siguientes etapas:
1. La formación de núcleos estables en el fundido (nucleación).
2. El crecimiento de núcleos para formar cristales y la formación de una estructura granular.
La ilustración muestra las diversas etapas de la solidificación de metales: a) formación de
núcleos; crecimiento de los núcleos hasta formar metales y c) unión de cristales para formar
granos y limite de granos asociados.
FORMACION DE NUCLEOS ESTABLES EN MET ALES LIQUIDOS.
Los dos mecanismos principales por los que se tiene lugar a la enucleación de partículas solidas
en un metal líquido, son: la nucleación homogénea y la nucleación heterogénea.
Nucleación homogénea Se considera en primer lugar la nucleación homogénea
El proceso para producir piezas u objetos útiles con metal fundido se le conoce como proceso de
fundición. Este proceso se ha practicado desde el año 2000 ac. Consiste en vaciar metal fundido
en un recipiente con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se
edurezca al enfriarse.
Para lograr la producción de una pieza fundida es necesario hacer las siguientes actividades:
1. Diseño de los modelos de la pieza y sus partes internas
2. Diseño del molde
3. Preparación de los materiales para los modelos y los moldes
4. Fabricación de los modelos y los moldes
5. Colado de metal fundido
6. Enfriamiento de los moldes
7. Extracción de las piezas fundidas
8. Limpieza de las piezas fundidas
9. Terminado de las piezas fundidas
10. Recuperación de los materiales de los moldes
Moldes temporales
Los recipientes con la forma deseada se conocen como moldes, éstos se fabrican de diferentes
materiales como: arena, yeso, barro, metal, etc. Los moldes pueden servir una vez o varias. En el
primer caso se les conoce como moldes temporales y los que se pueden utilizan varias veces, se
les conoce como moldes permanentes.
85
Modelos desechables y removibles
Los moldes se fabrican por medio de modelos los que pueden ser de madera, plástico, cera, yeso,
arena, poliuretano, metal, etc. Si los modelos se destruyen al elaborar la pieza, se dice que éstos
son disponibles o desechables y si los modelos sirven para varias fundiciones se les llama
removibles.
Fundición en moldes de arena
Uno de los materiales más utilizados para la fabricación de moldes temporales es la arena sílica o
arena verde (por el color cuando está húmeda). El procedimiento consiste en el recubrimiento de
un modelo con arena húmeda y dejar que seque hasta que adquiera dureza.
Fundición en moldes de capa seca
Es un procedimiento muy parecido al de los moldes de arena verde, con excepción de que
alrededor del modelo (aproximadamente 10 mm) se coloca arena con un compuesto que al secar
hace más dura a la arena, este compuesto puede ser almidón, linaza, agua de melaza, etc. El
material que sirve para endurecer puede ser aplicado por medio de un rociador y posteriormente
secado con una antorcha.
Fundición en moldes con arena seca
Estos moldes son hechos en su totalidad con arena verde común, pero se mezcla un aditivo como
el que se utiliza en el moldeo anterior, el que endurece a la arena cuando se seca. Los moldes
deben ser cocidos en un horno para eliminar toda la humedad y por lo regular se utilizan cajas de
fundición, como las que se muestran más adelante. Estos moldes tienen mayor resistencia a los
golpes y soportan bien las turbulencias del metal al colarse en el molde.
Fundición en moldes de arcilla
Los moldes de arcilla se construyen al nivel de piso con ladrillos o con materiales cerámicos, son
utilizados para la fundición de piezas grandes y algunas veces son reforzados con cajas de hierro.
Estos moldes requieren mucho tiempo para su fabricación y no son muy utilizados.
Fundición en moldes furánicos
Este proceso es bueno para la fabricación de moldes o corazones de arena. Están fabricados con
arena seca de grano agudo mezclado con ácido fosfórico, el cual actúa como acelerador en el
endurecimiento, al agregarse a la mezcla una resina llamada furánica. Con esta mezcla de ácido,
arcilla y resina en dos horas el molde se endurece lo suficiente para recibir el metal fundido.
Fundición con moldes de CO2
En este tipo de moldes la arena verde se mezcla con silicato de sodio para posteriormente ser
apisonada alrededor del modelo. Una vez armado el molde se inyecta bióxido de carbono a
presión con lo que reacciona el silicato de sodio aumentando la dureza del molde. Con la dureza
adecuada de la arena del molde se extrae el modelo, si este fuera removible, para posteriormente
ser cerrado y utilizado.
También los procesos de moldeo pueden ser clasificados por el lugar en el que se fabrican.
1. Moldeo en banco. Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños y se fabrican en un
banco que se encuentre a la mano del trabajador.
Modelos desechables y removibles
Los moldes se fabrican por medio de modelos los que pueden ser de madera, plástico, cera, yeso,
arena, poliuretano, metal, etc. Si los modelos se destruyen al elaborar la pieza, se dice que éstos
son disponibles o desechables y si los modelos sirven para varias fundiciones se les llama
removibles.
Fundición en moldes de arena
Uno de los materiales más utilizados para la fabricación de moldes temporales es la arena sílica o
arena verde (por el color cuando está húmeda). El procedimiento consiste en el recubrimiento de
un modelo con arena húmeda y dejar que seque hasta que adquiera dureza.
Fundición en moldes de capa seca
Es un procedimiento muy parecido al de los moldes de arena verde, con excepción de que
alrededor del modelo (aproximadamente 10 mm) se coloca arena con un compuesto que al secar
hace más dura a la arena, este compuesto puede ser almidón, linaza, agua de melaza, etc. El
material que sirve para endurecer puede ser aplicado por medio de un rociador y posteriormente
secado con una antorcha.
Fundición en moldes con arena seca
Estos moldes son hechos en su totalidad con arena verde común, pero se mezcla un aditivo como
el que se utiliza en el moldeo anterior, el que endurece a la arena cuando se seca. Los moldes
deben ser cocidos en un horno para eliminar toda la humedad y por lo regular se utilizan cajas de
fundición, como las que se muestran más adelante. Estos moldes tienen mayor resistencia a los
golpes y soportan bien las turbulencias del metal al colarse en el molde.
Fundición en moldes de arcilla
Los moldes de arcilla se construyen al nivel de piso con ladrillos o con materiales cerámicos, son
utilizados para la fundición de piezas grandes y algunas veces son reforzados con cajas de hierro.
Estos moldes requieren mucho tiempo para su fabricación y no son muy utilizados.
Fundición en moldes furánicos
Este proceso es bueno para la fabricación de moldes o corazones de arena. Están fabricados con
arena seca de grano agudo mezclado con ácido fosfórico, el cual actúa como acelerador en el
endurecimiento, al agregarse a la mezcla una resina llamada furánica. Con esta mezcla de ácido,
arcilla y resina en dos horas el molde se endurece lo suficiente para recibir el metal fundido.
Fundición con moldes de CO2
En este tipo de moldes la arena verde se mezcla con silicato de sodio para posteriormente ser
apisonada alrededor del modelo. Una vez armado el molde se inyecta bióxido de carbono a
presión con lo que reacciona el silicato de sodio aumentando la dureza del molde. Con la dureza
adecuada de la arena del molde se extrae el modelo, si este fuera removible, para posteriormente
ser cerrado y utilizado.
También los procesos de moldeo pueden ser clasificados por el lugar en el que se fabrican.
1. Moldeo en banco. Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños y se fabrican en un
banco que se encuentre a la mano del trabajador.
86
2. Moldeo de piso. Para piezas grandes en las que su manejo es difícil y no pueden ser
transportadas de un sitio a otro.
3. Moldeo en fosa. Cuando las piezas son extremadamente grandes y para su alimentación
es necesario hacer una fosa bajo el nivel medio del piso.
Ventajas de los modelos desechables
1. Para la fabricación de moldes sin máquinas de moldeo se requiere menos tiempo.
2. No requieren de tolerancia especiales.
3. El acabado es uniforme y liso.
4. No requiere de piezas sueltas y complejas.
5. No requiere de corazones
6. El moldeo se simplifica notablemente.
Desventajas de los modelos desechables
1. El modelo es destruido en el proceso de fundición.
2. Los modelos son más delicados en su manejo.
3. No se puede utilizar equipo de moldeo mecánico.
4. No se puede revisar el acabado del molde.
Partes de un molde
1. Vasija de vaciado. Entrada del metal fundido al molde.
2. Bebedero. Conducto por el cual baja el metal fundido para
la alimentación del metal al molde.
3. Corredor alimentador. Vasija inferior que permite la
entrada del material a la cavidad. En se atrape la escoria o
partículas extrañas del metal fundido.
4. Rebosaderos. Son espacios que pueden ser ciegos o
abiertos y que sirven para permitir que la escoria del
material fundido flote y sea atrapada. También sirven para
conocer si el material llenó en su totalidad la cavidad del
molde.
Tolerancias en los modelos
En el diseño de los modelos que se utilizan para construir un molde es necesario tener en
consideración varias tolerancias.
1. Tolerancia para la contracción. Se debe tener en consideración que un material al enfriarse
se contrae dependiendo del tipo de metal que se esté utilizando, por lo que los modelos
deberán ser más grandes que las medidas finales que se esperan obtener.
2. Tolerancia para la extracción. Cuando se tiene un modelo que se va a remover es
necesario agrandar las superficies por las que se deslizará, al fabricar estas superficies se
deben considerar en sus dimensiones la holgura por extracción.
3. Tolerancia por acabado. Cuando una pieza es fabricada en necesario realizar algún trabajo
de acabado o terminado de las superficies generadas, esto se logra puliendo o quitando
algún material de las piezas producidas por lo que se debe considerar en el modelo esta
rebaja de material.
4. Tolerancia de distorsión. Cuando una pieza es de superficie irregular su enfriamiento
también es irregular y por ello su contracción es irregular generando la distorsión de la
pieza, estos efectos deberán ser tomados en consideración en el diseño de los modelos.
2. Moldeo de piso. Para piezas grandes en las que su manejo es difícil y no pueden ser
transportadas de un sitio a otro.
3. Moldeo en fosa. Cuando las piezas son extremadamente grandes y para su alimentación
es necesario hacer una fosa bajo el nivel medio del piso.
Ventajas de los modelos desechables
1. Para la fabricación de moldes sin máquinas de moldeo se requiere menos tiempo.
2. No requieren de tolerancia especiales.
3. El acabado es uniforme y liso.
4. No requiere de piezas sueltas y complejas.
5. No requiere de corazones
6. El moldeo se simplifica notablemente.
Desventajas de los modelos desechables
1. El modelo es destruido en el proceso de fundición.
2. Los modelos son más delicados en su manejo.
3. No se puede utilizar equipo de moldeo mecánico.
4. No se puede revisar el acabado del molde.
Partes de un molde
1. Vasija de vaciado. Entrada del metal fundido al molde.
2. Bebedero. Conducto por el cual baja el metal fundido para
la alimentación del metal al molde.
3. Corredor alimentador. Vasija inferior que permite la
entrada del material a la cavidad. En se atrape la escoria o
partículas extrañas del metal fundido.
4. Rebosaderos. Son espacios que pueden ser ciegos o
abiertos y que sirven para permitir que la escoria del
material fundido flote y sea atrapada. También sirven para
conocer si el material llenó en su totalidad la cavidad del
molde.
Tolerancias en los modelos
En el diseño de los modelos que se utilizan para construir un molde es necesario tener en
consideración varias tolerancias.
1. Tolerancia para la contracción. Se debe tener en consideración que un material al enfriarse
se contrae dependiendo del tipo de metal que se esté utilizando, por lo que los modelos
deberán ser más grandes que las medidas finales que se esperan obtener.
2. Tolerancia para la extracción. Cuando se tiene un modelo que se va a remover es
necesario agrandar las superficies por las que se deslizará, al fabricar estas superficies se
deben considerar en sus dimensiones la holgura por extracción.
3. Tolerancia por acabado. Cuando una pieza es fabricada en necesario realizar algún trabajo
de acabado o terminado de las superficies generadas, esto se logra puliendo o quitando
algún material de las piezas producidas por lo que se debe considerar en el modelo esta
rebaja de material.
4. Tolerancia de distorsión. Cuando una pieza es de superficie irregular su enfriamiento
también es irregular y por ello su contracción es irregular generando la distorsión de la
pieza, estos efectos deberán ser tomados en consideración en el diseño de los modelos.
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5. Golpeteo. En algunas ocasiones se golpean los modelos para ser extraídos de los moldes,
acción que genera la modificación de las dimensiones finales de las piezas obtenidas,
estas pequeñas modificaciones deben ser tomadas en consideración en la fabricación de
los modelos.
Observe que cuando se utilizan modelos disponibles muchas de las tolerancias antes
mencionadas no son aplicables.
Procesos Especiales De Fundición
Fundición en moldes metálicos
La fundición en moldes permanentes hechos de metal es utilizada para la producción masiva de
piezas de pequeño o regular tamaño, de alta calidad y con metales de baja temperatura de fusión.
Sus ventajas son que tienen gran precisión y son muy económicos, cuando se producen grandes
cantidades. Existen varios tipos de moldes metálicos utilizados para la fabricación de piezas por
lo regular de metales no ferrosos, a continuación se mencionan algunos de las más utilizados.
1. Fundición en matrices
En este proceso el metal líquido se inyecta a presión en un molde metálico (matriz), la inyección
se hace a una presión entre 10 y 14 Mpa, las piezas logradas con este procedimiento son de gran
calidad en lo que se refiere a su terminado y a sus dimensiones. Este procedimiento es uno de los
más utilizados para la producción de grandes cantidades de piezas fundidas. Se pueden utilizar
dos tipos de sistema de inyección en la fundición en matrices.
Cámara caliente
Cámara fría
El procedimiento de fusión en cámara caliente se realiza cuando un cilindro es sumergido en el
metal derretido y con un pistón se empuja el metal hacia una salida la que descarga a la matriz.
Las aleaciones más utilizadas en este método son las de bajo punto de fusión como las de zinc,
estaño y plomo. Las piezas que se producen son de 20 a 40 kg y se llegan a manejar presiones
superiores a los 35 Mpa. Es un proceso rápido que se puede fácilmente mecanizar.
Fundición con cámara caliente
5. Golpeteo. En algunas ocasiones se golpean los modelos para ser extraídos de los moldes,
acción que genera la modificación de las dimensiones finales de las piezas obtenidas,
estas pequeñas modificaciones deben ser tomadas en consideración en la fabricación de
los modelos.
Observe que cuando se utilizan modelos disponibles muchas de las tolerancias antes
mencionadas no son aplicables.
Procesos Especiales De Fundición
Fundición en moldes metálicos
La fundición en moldes permanentes hechos de metal es utilizada para la producción masiva de
piezas de pequeño o regular tamaño, de alta calidad y con metales de baja temperatura de fusión.
Sus ventajas son que tienen gran precisión y son muy económicos, cuando se producen grandes
cantidades. Existen varios tipos de moldes metálicos utilizados para la fabricación de piezas por
lo regular de metales no ferrosos, a continuación se mencionan algunos de las más utilizados.
1. Fundición en matrices
En este proceso el metal líquido se inyecta a presión en un molde metálico (matriz), la inyección
se hace a una presión entre 10 y 14 Mpa, las piezas logradas con este procedimiento son de gran
calidad en lo que se refiere a su terminado y a sus dimensiones. Este procedimiento es uno de los
más utilizados para la producción de grandes cantidades de piezas fundidas. Se pueden utilizar
dos tipos de sistema de inyección en la fundición en matrices.
Cámara caliente
Cámara fría
El procedimiento de fusión en cámara caliente se realiza cuando un cilindro es sumergido en el
metal derretido y con un pistón se empuja el metal hacia una salida la que descarga a la matriz.
Las aleaciones más utilizadas en este método son las de bajo punto de fusión como las de zinc,
estaño y plomo. Las piezas que se producen son de 20 a 40 kg y se llegan a manejar presiones
superiores a los 35 Mpa. Es un proceso rápido que se puede fácilmente mecanizar.
Fundición con cámara caliente
88
El proceso con cámara fría se lleva metal fundido por medio de un cucharón hasta un cilindro por
el cual corre un pistón que empuja al metal a la matriz de fundición, las piezas obtenidas son de
unos cuantos gramos a 10 kg y sólo es recomendable en trabajos de poca producción.
2. Fundición en cámara fría
Fundición con molde permanente por gravedad
El proceso con cámara fría se lleva metal fundido por medio de un cucharón hasta un cilindro por
el cual corre un pistón que empuja al metal a la matriz de fundición, las piezas obtenidas son de
unos cuantos gramos a 10 kg y sólo es recomendable en trabajos de poca producción.
2. Fundición en cámara fría
Fundición con molde permanente por gravedad
89
Este tipo de fundición es utilizado para piezas en las que la calidad de terminado y dimensional no
está sujeto a restricciones de calidad, debido a que la única fuente de energía que obliga al metal
a llenar la cavidad del molde es la fuerza de la gravedad, un ejemplo de la utilización de este
método el la fabricación de lingotes de metal.
La fusión de moldes de baja presión
Es un sistema de fusión que consiste en la colocación de un tallo sobre un crisol sellado, al
inyectar presión al centro del crisol la única salida del metal fundido será el tallo por lo que se
genera el flujo del metal por el tallo hasta que se llena la matriz y se forma la pieza.
Con este procedimiento se pueden fabricar piezas hasta de 30 kg y es rentable para grandes
cantidades de piezas sin grandes requerimientos de calidad.
Fundición a vacio
3. Fundición hueca
Es un sistema de producción de piezas metálicas
huecas sin corazones fijos. Consiste en vaciar
metal fundido en un molde que es volteado
cuando se empieza a solidificar el metal. El metal
que no se ha solidificado sale del molde para ser
utilizado en otra pieza y el metal solidificado
forma las paredes de la pieza. El resultado son
paredes delgadas de metal.
4. Fundición prensada o de Corthias
Es un proceso para producir piezas huecas pero
de mayor calidad que la fundición hueca. Se
vacía una cantidad específica de metal fundido
en el interior de un molde con un extremo abierto
por el que se introduce un corazón que obliga al
metal fundido a distribuirse uniformemente en
todo el molde, una vez que empieza a
solidificarse el metal del molde, se extrae el
corazón, lo que origina una pieza de buena
calidad. Este sistema de fundición es considerado como artesanal y sólo es rentable cuando se
van a fabricar pocas piezas.
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:
I. Fundición centrífuga real
II. Fundición semicentrífuga
III. Centrifugado
I. Fundición centrífuga real
Este tipo de fundición es utilizado para piezas en las que la calidad de terminado y dimensional no
está sujeto a restricciones de calidad, debido a que la única fuente de energía que obliga al metal
a llenar la cavidad del molde es la fuerza de la gravedad, un ejemplo de la utilización de este
método el la fabricación de lingotes de metal.
La fusión de moldes de baja presión
Es un sistema de fusión que consiste en la colocación de un tallo sobre un crisol sellado, al
inyectar presión al centro del crisol la única salida del metal fundido será el tallo por lo que se
genera el flujo del metal por el tallo hasta que se llena la matriz y se forma la pieza.
Con este procedimiento se pueden fabricar piezas hasta de 30 kg y es rentable para grandes
cantidades de piezas sin grandes requerimientos de calidad.
Fundición a vacio
3. Fundición hueca
Es un sistema de producción de piezas metálicas
huecas sin corazones fijos. Consiste en vaciar
metal fundido en un molde que es volteado
cuando se empieza a solidificar el metal. El metal
que no se ha solidificado sale del molde para ser
utilizado en otra pieza y el metal solidificado
forma las paredes de la pieza. El resultado son
paredes delgadas de metal.
4. Fundición prensada o de Corthias
Es un proceso para producir piezas huecas pero
de mayor calidad que la fundición hueca. Se
vacía una cantidad específica de metal fundido
en el interior de un molde con un extremo abierto
por el que se introduce un corazón que obliga al
metal fundido a distribuirse uniformemente en
todo el molde, una vez que empieza a
solidificarse el metal del molde, se extrae el
corazón, lo que origina una pieza de buena
calidad. Este sistema de fundición es considerado como artesanal y sólo es rentable cuando se
van a fabricar pocas piezas.
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:
I. Fundición centrífuga real
II. Fundición semicentrífuga
III. Centrifugado
I. Fundición centrífuga real
90
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.
II. 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.
III. 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.
Procesos de fundición especiales
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.
II. 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.
III. 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.
Procesos de fundición especiales
91
Proceso de fundición a la cera perdida
Es un proceso muy antiguo para la fabricación de piezas artísticas. Consiste en la creación de un
modelo en cera de la pieza que se requiere, este modelo debe tener exactamente las
características deseadas en la pieza a fabricar. El modelo de cera es cubierto con yeso o un
material cerámico que soporte el metal fundido. Para que seque ese material cerámico se
introduce a un horno, con ello el material cerámico se endurece y el modelo de cera se derrite. En
el molde fabricado se vacía el metal fundido y se obtiene la pieza deseada. Es un proceso que es
utilizado para la fabricación de piezas ornamentales únicas o con muy pocas copias.
Proceso de cáscara cerámica
Es un proceso parecido al de la cera perdida, sólo que en este proceso el modelo de cera o un
material de bajo punto de fusión se introduce varias veces en una lechada refractaria (yeso con
polvo de marmol) la que cada vez que el modelo se introduce este se recubre de una capa de la
mezcla, generando una cubierta en el modelo. Posteriormente el modelo y su cáscara se meten en
un horno con lo que el material refractario se endurecerá y el modelo se derrite. Así se tiene un
molde listo para ser llenado con un metal y producir una fundición sólida o hueca.
Fundición en molde de yeso
Cuando se desea la fabricación de varios tipos de piezas de tamaño reducido y de baja calidad en
su terminado superficial, se utiliza el proceso de fundición en molde de yeso. Este consiste en la
incrustación de las piezas modelo que se desean fundir, en una caja llena con pasta de yeso,
cuando se ha endurecido el yeso, se extraen las piezas que sirvieron de modelo y por gravedad se
llenan las cavidades con metal fundido. El sistema anterior puede producir grandes cantidades de
piezas fundidas con las formas deseadas.
CONCLUSIÓN
Kevin Luis Batista Bejarano
Analizamos y ampliamos nuestros conocimientos acerca de los diferentes tipos
de modelos removible, desechables y su formas de uso, los removibles son
aquellos que constan de barias partes para formar el diseño de la pieza a realizar
y los desechables son aquellos que después de haber sido usados una bes son
desechados, y las características de solidificación que nos enseña cuales son los
procedimientos a seguir para un buen proceso de fundición y los estados de la
salificación para saber fundir un metal apropiadamente.
Proceso de fundición a la cera perdida
Es un proceso muy antiguo para la fabricación de piezas artísticas. Consiste en la creación de un
modelo en cera de la pieza que se requiere, este modelo debe tener exactamente las
características deseadas en la pieza a fabricar. El modelo de cera es cubierto con yeso o un
material cerámico que soporte el metal fundido. Para que seque ese material cerámico se
introduce a un horno, con ello el material cerámico se endurece y el modelo de cera se derrite. En
el molde fabricado se vacía el metal fundido y se obtiene la pieza deseada. Es un proceso que es
utilizado para la fabricación de piezas ornamentales únicas o con muy pocas copias.
Proceso de cáscara cerámica
Es un proceso parecido al de la cera perdida, sólo que en este proceso el modelo de cera o un
material de bajo punto de fusión se introduce varias veces en una lechada refractaria (yeso con
polvo de marmol) la que cada vez que el modelo se introduce este se recubre de una capa de la
mezcla, generando una cubierta en el modelo. Posteriormente el modelo y su cáscara se meten en
un horno con lo que el material refractario se endurecerá y el modelo se derrite. Así se tiene un
molde listo para ser llenado con un metal y producir una fundición sólida o hueca.
Fundición en molde de yeso
Cuando se desea la fabricación de varios tipos de piezas de tamaño reducido y de baja calidad en
su terminado superficial, se utiliza el proceso de fundición en molde de yeso. Este consiste en la
incrustación de las piezas modelo que se desean fundir, en una caja llena con pasta de yeso,
cuando se ha endurecido el yeso, se extraen las piezas que sirvieron de modelo y por gravedad se
llenan las cavidades con metal fundido. El sistema anterior puede producir grandes cantidades de
piezas fundidas con las formas deseadas.
CONCLUSIÓN
Kevin Luis Batista Bejarano
Analizamos y ampliamos nuestros conocimientos acerca de los diferentes tipos
de modelos removible, desechables y su formas de uso, los removibles son
aquellos que constan de barias partes para formar el diseño de la pieza a realizar
y los desechables son aquellos que después de haber sido usados una bes son
desechados, y las características de solidificación que nos enseña cuales son los
procedimientos a seguir para un buen proceso de fundición y los estados de la
salificación para saber fundir un metal apropiadamente.
92
Manuel parra Martínez
Aprendí sobre los diferentes tipos de modelos removible, desechables y su
forma de uso, los removibles son aquellos que constan de barias partes para
formar el diseño de modelo y los desechables son aquellos que nada más se
usan una vez y los desechan, y las características de solidificación que nos dice
cuales son los pasos y los estados de la salificación para así saber cómo fundir
un metal.
Jorge luis uscanga vera
En esta investigación se aprendió sobre los dist intos tipos de modelos
removibles y desechables, su uso y modo de ampliación por ejemplo: los
removibles constan de distintas partes para el diseño de un modelo lo contrario
de un modelo desechable pues solo es utilizado una vez y ya no puede ser
reutilizado.
Nicole sttefhano Alceda Ortiz
En el siguiente trabajo de investigación aprendimos el tema de la 2 unidad que
son los modelos removibles así como los sud temas que van de la mano con ella
aprendimos como utilizarlos así como sus diversas aplicaciones en el trabajo
como también los diversos tipos de modelos y sus diversos tipos de
aplicaciones.
MATERIALES PARA MODELOS REMOVIBLES
CONSTRUCCIÓN DE UN MODELO
REMOVIBLE
REMOVIBLES
La realización de un modelo removible primero se analizan la
construcción de una caja de modelo . Una caja de modelo
consta de dos partes. Una parte superior que se le llama tapa y
una parte Inferior se llaman base. Si la caja la forman tres
partes a la del centro se le llama parte central. Las partes de la
caja se mantienen en una posición definida unas con respecto
a las otras por medio de unos pernos colocados en dos lados
opuestos do la base que encajan en agujeros de unos ángulos
sujetos a los lados de las tapas. El primer paso en la
elaboración de un molde es el de colocar el modelo en el
tablero de moldear, que coincide con la caja de moldeo.
Enseguida se coloca la tapa sobre el tablero con los pernos
dirigidos hacia abajo. Luego se criba la arena sobre el modelo
Manuel parra Martínez
Aprendí sobre los diferentes tipos de modelos removible, desechables y su
forma de uso, los removibles son aquellos que constan de barias partes para
formar el diseño de modelo y los desechables son aquellos que nada más se
usan una vez y los desechan, y las características de solidificación que nos dice
cuales son los pasos y los estados de la salificación para así saber cómo fundir
un metal.
Jorge luis uscanga vera
En esta investigación se aprendió sobre los dist intos tipos de modelos
removibles y desechables, su uso y modo de ampliación por ejemplo: los
removibles constan de distintas partes para el diseño de un modelo lo contrario
de un modelo desechable pues solo es utilizado una vez y ya no puede ser
reutilizado.
Nicole sttefhano Alceda Ortiz
En el siguiente trabajo de investigación aprendimos el tema de la 2 unidad que
son los modelos removibles así como los sud temas que van de la mano con ella
aprendimos como utilizarlos así como sus diversas aplicaciones en el trabajo
como también los diversos tipos de modelos y sus diversos tipos de
aplicaciones.
MATERIALES PARA MODELOS REMOVIBLES
CONSTRUCCIÓN DE UN MODELO
REMOVIBLE
REMOVIBLES
La realización de un modelo removible primero se analizan la
construcción de una caja de modelo . Una caja de modelo
consta de dos partes. Una parte superior que se le llama tapa y
una parte Inferior se llaman base. Si la caja la forman tres
partes a la del centro se le llama parte central. Las partes de la
caja se mantienen en una posición definida unas con respecto
a las otras por medio de unos pernos colocados en dos lados
opuestos do la base que encajan en agujeros de unos ángulos
sujetos a los lados de las tapas. El primer paso en la
elaboración de un molde es el de colocar el modelo en el
tablero de moldear, que coincide con la caja de moldeo.
Enseguida se coloca la tapa sobre el tablero con los pernos
dirigidos hacia abajo. Luego se criba la arena sobre el modelo
93
para que lo vaya cubriendo la arena deberá compactarse con los dedos en torno al mo delo,
terminado de llenar completamente la tapa. Para moldes pequeños, la arena se compacta
firmemente con apisonadores manuales. El apisonado mecánico se usa para moldes muy grandes
y para moldeo de gran producción. El grado de apisonado necesario solo s e determina por la
experiencia. Si el molde. Si el molde no ha sido lo suficiente apisonado no se mantendrá en su
posición al moverlo o cuando el metal fundido choque, con él. Por otra parte, si el apisonado as
muy duro no permitirá que escape el vapor y el gas cuando penetre el metal fundido al molde.
Se voltea la mitad inferior del molde de, tal forma, que la tapa se puede colocar en su posición y
se termina el moldeo. Antes de voltearlo so esparce una poca de arena sobre el molde y se,
coloca en la parte superior un tablero inferior de moldeo este tablero deberá moverse hacia atrás y
hacia adelante varias veces para asegurar un apoyo uniforme sobre el molde. Entonces la caja
inferior se voltea y se retira la tabla de moldeo quedando expuesto el modelo la superficie de la
arena es alisada con una cuchara de moldeador y se cubre con una capa fina seca de arena de
separación. La arena de separación es una arena de sílice de grano, fino, seca y sin consistencia.
Con ella se evita que se pegue la arena de la tapa sobre la de la base.
Enseguida so coloca la tapa sobre la base, los pernos mantienen la posición correcta en ambos
lados. Para proporcionar un conducto por donde entre el metal fundido al molde, se coloca un
mango aguzado conocido como clavija de colada y es colocado a 25mm de un lado del modelo.
Las operaciones de llenado, apisonado y agujerado para escape de gases, se llevan a cabo en la
misma forma que en la base.
Antes de cerrar el molde, debe cortarse un pequeño conducto conocido como alimentador entre la
cavidad del molde hecha por el modelo y la abertura de la colada. Este conducto se estrecha en el
molde de tal forma que después que el metal ha sido vertido, el metal en el alimentador se puede
romper muy cerca de la pieza. Para prever la contracción del metal, algunas veces se hace un
agujero en la tapa, el cual provee un suministro de metal caliente a medida que la pieza fundida se
va enfriando, esta abertura es llamada rebosadero. La superficie del molde se debe rociar, untar o
espolvorear con un material preparado para recubrimiento, dichos recubrimientos contienen Por
lo general polvo de sílice y grafito, pero su composición varía considerablemente dependiendo de
la clase de material que se va a vaciar. La capa de recubrimiento del molde mejora el acabado de
las superficies de colado y reduce los posibles defectos en las superficies. Antes de que el metal
sea vaciado en el molde, deberá colocarse un peso sobre la tapa para evitar que el metal líquido
salga fuera del molde en la línea de partición.
TIPOS DE MODELOS REMOVILBLES
1.- Modelo Só1ido
2.- Modelo partido
3.- Modelo con piezas sueltas
4.- Modelo con entradas y derivaciones
5.- Modelo placa de coincidencia
6.- Tablero de moldeo para modelo de volante
7.- Modelo terraja: para perfilar curvas y para formar corazones muy grandes de arena verde, y
terraja para superficies planas.
Materiales para modelos removibles.
La mayoría de los modelos son hechos de madera, la cual es barata y puede trabajarse fácilmente.
Por lo cual sólo un pequeño porcentaje de modelos se hacen en cantidad para trabajos de
producción, la mayoría no necesita estar hecha de un material que pueda tener un uso duro en la
fundición.
Los plásticos se adaptan especialmente bien como materiales para modelos porque no absorben
humedad, son fuertes y dimensionalmente estables y tienen superficies perfectamente tersas. Se
pueden producir económicamente por vaciado en forma similar al metal vaciado.
CONSTRUCCIÓN DE UN MODELO DESECHABLE
para que lo vaya cubriendo la arena deberá compactarse con los dedos en torno al mo delo,
terminado de llenar completamente la tapa. Para moldes pequeños, la arena se compacta
firmemente con apisonadores manuales. El apisonado mecánico se usa para moldes muy grandes
y para moldeo de gran producción. El grado de apisonado necesario solo s e determina por la
experiencia. Si el molde. Si el molde no ha sido lo suficiente apisonado no se mantendrá en su
posición al moverlo o cuando el metal fundido choque, con él. Por otra parte, si el apisonado as
muy duro no permitirá que escape el vapor y el gas cuando penetre el metal fundido al molde.
Se voltea la mitad inferior del molde de, tal forma, que la tapa se puede colocar en su posición y
se termina el moldeo. Antes de voltearlo so esparce una poca de arena sobre el molde y se,
coloca en la parte superior un tablero inferior de moldeo este tablero deberá moverse hacia atrás y
hacia adelante varias veces para asegurar un apoyo uniforme sobre el molde. Entonces la caja
inferior se voltea y se retira la tabla de moldeo quedando expuesto el modelo la superficie de la
arena es alisada con una cuchara de moldeador y se cubre con una capa fina seca de arena de
separación. La arena de separación es una arena de sílice de grano, fino, seca y sin consistencia.
Con ella se evita que se pegue la arena de la tapa sobre la de la base.
Enseguida so coloca la tapa sobre la base, los pernos mantienen la posición correcta en ambos
lados. Para proporcionar un conducto por donde entre el metal fundido al molde, se coloca un
mango aguzado conocido como clavija de colada y es colocado a 25mm de un lado del modelo.
Las operaciones de llenado, apisonado y agujerado para escape de gases, se llevan a cabo en la
misma forma que en la base.
Antes de cerrar el molde, debe cortarse un pequeño conducto conocido como alimentador entre la
cavidad del molde hecha por el modelo y la abertura de la colada. Este conducto se estrecha en el
molde de tal forma que después que el metal ha sido vertido, el metal en el alimentador se puede
romper muy cerca de la pieza. Para prever la contracción del metal, algunas veces se hace un
agujero en la tapa, el cual provee un suministro de metal caliente a medida que la pieza fundida se
va enfriando, esta abertura es llamada rebosadero. La superficie del molde se debe rociar, untar o
espolvorear con un material preparado para recubrimiento, dichos recubrimientos contienen Por
lo general polvo de sílice y grafito, pero su composición varía considerablemente dependiendo de
la clase de material que se va a vaciar. La capa de recubrimiento del molde mejora el acabado de
las superficies de colado y reduce los posibles defectos en las superficies. Antes de que el metal
sea vaciado en el molde, deberá colocarse un peso sobre la tapa para evitar que el metal líquido
salga fuera del molde en la línea de partición.
TIPOS DE MODELOS REMOVILBLES
1.- Modelo Só1ido
2.- Modelo partido
3.- Modelo con piezas sueltas
4.- Modelo con entradas y derivaciones
5.- Modelo placa de coincidencia
6.- Tablero de moldeo para modelo de volante
7.- Modelo terraja: para perfilar curvas y para formar corazones muy grandes de arena verde, y
terraja para superficies planas.
Materiales para modelos removibles.
La mayoría de los modelos son hechos de madera, la cual es barata y puede trabajarse fácilmente.
Por lo cual sólo un pequeño porcentaje de modelos se hacen en cantidad para trabajos de
producción, la mayoría no necesita estar hecha de un material que pueda tener un uso duro en la
fundición.
Los plásticos se adaptan especialmente bien como materiales para modelos porque no absorben
humedad, son fuertes y dimensionalmente estables y tienen superficies perfectamente tersas. Se
pueden producir económicamente por vaciado en forma similar al metal vaciado.
CONSTRUCCIÓN DE UN MODELO DESECHABLE
94
DESECHABLES
En la fabricación de moldes con modelos desechables, el modelo, que es usualmente de una
pieza, es colocado en el tablero y la base de la caja se moldea en la forma convencional. Se
agregan unos agujeros para ventilación y la base se voltea completamente para el moldeo de la
tapa. Casi siempre la arena en verde es el material común más usado, aunque pueden usarse
arenas especiales para otros propósitos, como arena de cara que se utiliza de inmediato alrededor
del modelo. La arena en la línea de partición no se aplica en la tapa de la caja y la base no puede
ser separada hasta que la fundición es removida. En cambio, la tapa es llenada con arena y se
apisona. En cualquiera de los casos la colada es cortada en el sistema de alimentación o ambas,
como usualmente sucede, esta es una parte del modelo desechable. Se hacen los agujeros para
ventilación y se coloca algo de peso para oprimir la tapa. Los modelos de poliestireno, incluyen la
alimentación y el sistema de colado.
La colada es vaciada rápidamente en la pieza moldeada; el poliestireno se vaporiza; y el metal
llena el resto de la cabida. Después de enfriado la fundición es eliminada del molde y limpiada.
El metal es vaciado lo suficientemente rápido para prevenir la combustión del poliestireno, con el
resultado de residuos carbonosos. En cambio, los gases, debido a la vaporización del material,
son manejados hacia fuera a través de la arena permeable y los agujeros de ventilación. Un
recubrimiento refractario se aplica comúnmente al modelo para asegurar un mejor acabado
superficial para la fundición y le agrega resistencia al modelo. Es obligatorio a veces que los
pesos para oprimir los moldes sean parejos en todos los lados para combatir la alta presión
relativa en el interior del molde.
VENTAJAS
Para una pieza no moldeada en máquina, el proceso requiere menos tiempo.
No requieren que hagan tolerancias especiales para ayudar a extraer el modelo de la arena
y se requiere menor cantidad de metal.
El acabado es uniforme y razonablemente liso.
No se requiere de modelos complejos de madera con partes sueltas.
No se requiere caja de corazón y corazones.
El modelo se simplifica grandemente.
DESVENTAJAS
El modelo es destruido en
el proceso.
Los modelos son más
delicados de manejar.
El proceso no puede ser
usado con equipos de
moldeo mecánico.
No puede ser revisado
oportunamente el modelo
de la cavidad.
FIGURA 3. Modelo desechable.
DESECHABLES
En la fabricación de moldes con modelos desechables, el modelo, que es usualmente de una
pieza, es colocado en el tablero y la base de la caja se moldea en la forma convencional. Se
agregan unos agujeros para ventilación y la base se voltea completamente para el moldeo de la
tapa. Casi siempre la arena en verde es el material común más usado, aunque pueden usarse
arenas especiales para otros propósitos, como arena de cara que se utiliza de inmediato alrededor
del modelo. La arena en la línea de partición no se aplica en la tapa de la caja y la base no puede
ser separada hasta que la fundición es removida. En cambio, la tapa es llenada con arena y se
apisona. En cualquiera de los casos la colada es cortada en el sistema de alimentación o ambas,
como usualmente sucede, esta es una parte del modelo desechable. Se hacen los agujeros para
ventilación y se coloca algo de peso para oprimir la tapa. Los modelos de poliestireno, incluyen la
alimentación y el sistema de colado.
La colada es vaciada rápidamente en la pieza moldeada; el poliestireno se vaporiza; y el metal
llena el resto de la cabida. Después de enfriado la fundición es eliminada del molde y limpiada.
El metal es vaciado lo suficientemente rápido para prevenir la combustión del poliestireno, con el
resultado de residuos carbonosos. En cambio, los gases, debido a la vaporización del material,
son manejados hacia fuera a través de la arena permeable y los agujeros de ventilación. Un
recubrimiento refractario se aplica comúnmente al modelo para asegurar un mejor acabado
superficial para la fundición y le agrega resistencia al modelo. Es obligatorio a veces que los
pesos para oprimir los moldes sean parejos en todos los lados para combatir la alta presión
relativa en el interior del molde.
VENTAJAS
Para una pieza no moldeada en máquina, el proceso requiere menos tiempo.
No requieren que hagan tolerancias especiales para ayudar a extraer el modelo de la arena
y se requiere menor cantidad de metal.
El acabado es uniforme y razonablemente liso.
No se requiere de modelos complejos de madera con partes sueltas.
No se requiere caja de corazón y corazones.
El modelo se simplifica grandemente.
DESVENTAJAS
El modelo es destruido en
el proceso.
Los modelos son más
delicados de manejar.
El proceso no puede ser
usado con equipos de
moldeo mecánico.
No puede ser revisado
oportunamente el modelo
de la cavidad.
FIGURA 3. Modelo desechable.
95
PROCESOS DE
FUNDICION
PROCEDIMIENT
O DE MOLDEO
*Moldes de arena
en verde.
*Moldes con capa
seca.
*Moldes con arena
seca
*Moldes de arcilla.
*Moldes furanico.
*Moldes de co2
*Moldes de metal.
*Moldes especiales.
Se clasifican
en
MODELOS
Existen dos
tipos
DISEÑOS Y
CONFORMACION
DE MOLDES
EQUIPO
MECANICO
DE MOLDEO
FUNDICION
CON
MOLDES
METALICOS
FUNDICION
CENTRIFUG
A
FUN. DE
PRESION
O POR
REVESTI
MIENTO
FUN.
DE
COLAD
A
CONTIN
UA
Removibles
.
Desechables
La fabricación de
piezas metálicas
de una forma y
tamaño definidos,
fundiendo un
metal o aleación y
vertiéndolo en
moldes
construidos
previamente
Son
*Maquina de
percusión.
*Prensado,
percision
prensado.
*Percusión
prensado con
volteo.
*Maquina de
diagrama para
moldeo.
*Percusión
con volteo y
extracción del
modelo.
Es utilizada
para la
producción
masiva de
piezas de
pequeño o
regular
tamaño.
Tipos de
moldes
metálicos
*Fundición en
matrices.
*En cámara
fría.
*Hueca
*Prensada o
de Corthias
Es un método
en el que
aprovecha la
fuerza
centrífuga
que se puede
general al
hacer girar el
metal en
tordo de un
eje.
*Fundición
centrífuga real
*Fundición
semicentrífuga
*Centrifugado
Existen tres
tipos
Permiten
superficies
lisas,
mucha
exactitud
en
fundicione
s ferrosas
o no
ferrosas.
Tipos
de
máquin
a de
colada
*Maquina
de molde
recto
vertical.
*Maquina
de
descarga
curva.
*Maquina
de molde
curvado
PROCESOS DE
FUNDICION
PROCEDIMIENT
O DE MOLDEO
*Moldes de arena
en verde.
*Moldes con capa
seca.
*Moldes con arena
seca
*Moldes de arcilla.
*Moldes furanico.
*Moldes de co2
*Moldes de metal.
*Moldes especiales.
Se clasifican
en
MODELOS
Existen dos
tipos
DISEÑOS Y
CONFORMACION
DE MOLDES
EQUIPO
MECANICO
DE MOLDEO
FUNDICION
CON
MOLDES
METALICOS
FUNDICION
CENTRIFUG
A
FUN. DE
PRESION
O POR
REVESTI
MIENTO
FUN.
DE
COLAD
A
CONTIN
UA
Removibles
.
Desechables
La fabricación de
piezas metálicas
de una forma y
tamaño definidos,
fundiendo un
metal o aleación y
vertiéndolo en
moldes
construidos
previamente
Son
*Maquina de
percusión.
*Prensado,
percision
prensado.
*Percusión
prensado con
volteo.
*Maquina de
diagrama para
moldeo.
*Percusión
con volteo y
extracción del
modelo.
Es utilizada
para la
producción
masiva de
piezas de
pequeño o
regular
tamaño.
Tipos de
moldes
metálicos
*Fundición en
matrices.
*En cámara
fría.
*Hueca
*Prensada o
de Corthias
Es un método
en el que
aprovecha la
fuerza
centrífuga
que se puede
general al
hacer girar el
metal en
tordo de un
eje.
*Fundición
centrífuga real
*Fundición
semicentrífuga
*Centrifugado
Existen tres
tipos
Permiten
superficies
lisas,
mucha
exactitud
en
fundicione
s ferrosas
o no
ferrosas.
Tipos
de
máquin
a de
colada
*Maquina
de molde
recto
vertical.
*Maquina
de
descarga
curva.
*Maquina
de molde
curvado
96
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
97
INGENIERÍA MECANICA
Materia:
PROCESOS DE MANUFACTURA
(MED-1025)
Semestre-Grupo:
SEMESTRE: 4 UNIDAD: 3 GRUPO: UNICO
Producto Académico:
REPORTE DE INVESTIGACIÓN
TEMA:
UNIDAD 3 – PROCESOS DE FORMADO Y RECUBRIMIENTO
Presenta:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
MANUEL PARRA MARTINEZ
NICOLE STTEFHANO ALCEDA ORTIZ
JORGE LUIS USCANGA VERA
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. 10/ABRIL/ 2014
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
INGENIERÍA MECANICA
Materia:
PROCESOS DE MANUFACTURA
(MED-1025)
Semestre-Grupo:
SEMESTRE: 4 UNIDAD: 3 GRUPO: UNICO
Producto Académico:
REPORTE DE INVESTIGACIÓN
TEMA:
UNIDAD 3 – PROCESOS DE FORMADO Y RECUBRIMIENTO
Presenta:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
MANUEL PARRA MARTINEZ
NICOLE STTEFHANO ALCEDA ORTIZ
JORGE LUIS USCANGA VERA
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. 10/ABRIL/ 2014
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
98
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN_______________________________________________________________2
OBJETIVO____________________________________________________________________2
• UNIDAD 3 – PROCESOS DE FORMADO Y RECUBRIMIENTO
• 3.1.- PROCESO DE CONFORMADO METÁLICOS
• FORJA_________________________________________________________________3
• ESTAMPADO ___________________________________________________________7
• ACUÑADO_____________________________________________________________9
• EXTRUSIÓN___________________________________________________________10
• LAMINADO______________________________________________ ______________13
• ESTIRADO____________________________________________________________15
• TREFILADO___________________________________________________________19
• TROQUELADO ________________________________________________________23
• EMBUTIDO____________________________________________________________26
• DOBLADO____________________________________________________________31
• CIZALLADO___________________________________________________________34
• PUNZO NADO_________________________________________________________36
• 3.1.-RECUBRIMIENTO METÁLICOS
• GALVANOPLASTIA ____________________________________________________41
• PAVONADO___________________________________________________________44
• DEPÓSITOS DE NITRUROS _____________________________________________45
BIBLIOGRAFÍA_______________________________________________________________46
CONCLUSIÓN________________________________________________________________47
INTRODUCCIÓN
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN_______________________________________________________________2
OBJETIVO____________________________________________________________________2
• UNIDAD 3 – PROCESOS DE FORMADO Y RECUBRIMIENTO
• 3.1.- PROCESO DE CONFORMADO METÁLICOS
• FORJA_________________________________________________________________3
• ESTAMPADO ___________________________________________________________7
• ACUÑADO_____________________________________________________________9
• EXTRUSIÓN___________________________________________________________10
• LAMINADO______________________________________________ ______________13
• ESTIRADO____________________________________________________________15
• TREFILADO___________________________________________________________19
• TROQUELADO ________________________________________________________23
• EMBUTIDO____________________________________________________________26
• DOBLADO____________________________________________________________31
• CIZALLADO___________________________________________________________34
• PUNZO NADO_________________________________________________________36
• 3.1.-RECUBRIMIENTO METÁLICOS
• GALVANOPLASTIA ____________________________________________________41
• PAVONADO___________________________________________________________44
• DEPÓSITOS DE NITRUROS _____________________________________________45
BIBLIOGRAFÍA_______________________________________________________________46
CONCLUSIÓN________________________________________________________________47
INTRODUCCIÓN
99
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 máquinas, 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 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.
OBJETIVO
Con la realización del presente informe de investigación trataremos de ampliar
nuestros conocimientos acerca de los diversos procesos de formado y
recubrimiento de las diversas piezas metálicas que se realizan en las diversas
empresas.
• Unidad 3 – procesos de formado y recubrimiento
• 3.1.- proceso de conformado metálicos
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 máquinas, 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 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.
OBJETIVO
Con la realización del presente informe de investigación trataremos de ampliar
nuestros conocimientos acerca de los diversos procesos de formado y
recubrimiento de las diversas piezas metálicas que se realizan en las diversas
empresas.
• Unidad 3 – procesos de formado y recubrimiento
• 3.1.- proceso de conformado metálicos
100
• FORJA
La forja, al igual que la laminación y la extrusión, es un proceso de conformado
por deformación plástica que puede realizarse en caliente o en frío y en el que la
deformación del material se produce por la aplicación de fuerzas de compresión.
Este proceso de fabricación se utiliza para dar una forma y unas propiedades
determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones.
La deformación se puede realizar de dos formas diferentes: por presión, de forma
continua utilizando prensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando martillos
pilones.
Hay que destacar que es un proceso de conformado de metales en el que no se produce
arranque de viruta, con lo que se produce un importante ahorro de material respecto a
otros procesos, como por ejemplo el mecanizado.
Los principales tipos de forja que existen son:
• Forja libre
• Forja con estampa
• Recalcado
• Forjado isotérmico
Forja libre
Es el tipo de forja industrial más antiguo y se caracteriza porque la deformación del metal
no está limitada (es libre) por su forma o masa. Se utiliza para fabricar piezas únicas o
pequeños lotes de piezas, donde normalmente éstas son de gran tamaño. Además este
tipo de forja sirve como preparación de las preformas a utilizar en forjas por estampa.
También puede encontrarse como forja en dados abiertos.
Forja con estampa, Antes y después de aplicar el proceso de forja con estampa
Este tipo de forja consiste en colocar la pieza entre dos matrices que al cerrarse
conforman una cavidad con la forma y dimensiones que se desean obtener para la pieza.
A medida que avanza el proceso, ya sea empleando martillos o prensas, el material se va
deformando y adaptando a las matrices hasta que adquiere la geometría deseada. Este
proceso debe realizarse con un cordón de rebaba que sirve para aportar la presión
necesaria al llenar las zonas finales de la pieza, especialmente si los radios de acuerdo
de las pieza son de pequeño tamaño y puede estar sin rebaba, dependiendo de si las
matrices llevan incorporada una zona de desahogo para alojar el material sobrante
(rebaba) o no. Se utiliza para fabricar grandes series de piezas cuyas dimensiones y
geometrías pueden variar ampliamente. Las dimensiones de estas piezas van desde unos
pocos milímetros de longitud y gramos de peso hasta varios metros y toneladas, y sus
geometrías pueden ser simples o complejas. Cabe mencionar que es el forjado de
estampa
También puede encontrarse como forja en dados cerrados.
• FORJA
La forja, al igual que la laminación y la extrusión, es un proceso de conformado
por deformación plástica que puede realizarse en caliente o en frío y en el que la
deformación del material se produce por la aplicación de fuerzas de compresión.
Este proceso de fabricación se utiliza para dar una forma y unas propiedades
determinadas a los metales y aleaciones a los que se aplica mediante grandes presiones.
La deformación se puede realizar de dos formas diferentes: por presión, de forma
continua utilizando prensas, o por impacto, de modo intermitente utilizando martillos
pilones.
Hay que destacar que es un proceso de conformado de metales en el que no se produce
arranque de viruta, con lo que se produce un importante ahorro de material respecto a
otros procesos, como por ejemplo el mecanizado.
Los principales tipos de forja que existen son:
• Forja libre
• Forja con estampa
• Recalcado
• Forjado isotérmico
Forja libre
Es el tipo de forja industrial más antiguo y se caracteriza porque la deformación del metal
no está limitada (es libre) por su forma o masa. Se utiliza para fabricar piezas únicas o
pequeños lotes de piezas, donde normalmente éstas son de gran tamaño. Además este
tipo de forja sirve como preparación de las preformas a utilizar en forjas por estampa.
También puede encontrarse como forja en dados abiertos.
Forja con estampa, Antes y después de aplicar el proceso de forja con estampa
Este tipo de forja consiste en colocar la pieza entre dos matrices que al cerrarse
conforman una cavidad con la forma y dimensiones que se desean obtener para la pieza.
A medida que avanza el proceso, ya sea empleando martillos o prensas, el material se va
deformando y adaptando a las matrices hasta que adquiere la geometría deseada. Este
proceso debe realizarse con un cordón de rebaba que sirve para aportar la presión
necesaria al llenar las zonas finales de la pieza, especialmente si los radios de acuerdo
de las pieza son de pequeño tamaño y puede estar sin rebaba, dependiendo de si las
matrices llevan incorporada una zona de desahogo para alojar el material sobrante
(rebaba) o no. Se utiliza para fabricar grandes series de piezas cuyas dimensiones y
geometrías pueden variar ampliamente. Las dimensiones de estas piezas van desde unos
pocos milímetros de longitud y gramos de peso hasta varios metros y toneladas, y sus
geometrías pueden ser simples o complejas. Cabe mencionar que es el forjado de
estampa
También puede encontrarse como forja en dados cerrados.
101
En efecto así se presentan estos forjados.
Forjado isotérmico
El forjado isotérmico es un tipo especial de forja en la cual la temperatura de
los troqueles es significativamente superior a la utilizada en procesos de forja
convencional.
Recalcado
A diferencia de los procesos anteriores que se realizan en caliente, este además puede
realizarse en frío. Consiste en la concentración o acumulación de material en una zona
determinada y limitada de una pieza (normalmente en forma de barra). Por tanto, una
consecuencia directa de este proceso es que disminuye la longitud de la barra inicial y
aumenta la sección transversal de ésta en la zona recalcada.
Si el proceso se realiza en frió y en los extremos de las piezas se denomina encabezado
en frío.
Forja artesanal
En este caso, la forja es el arte y el lugar de trabajo del forjador o herrero, cuyo trabajo
consiste en dar forma al metal por medio del fuego y del martillo.
Un herrero trabajando una pieza de metal al rojo sobre un yunque.
Una forja contiene básicamente una fragua para calentar los metales (normalmente
compuestos de hierro), un yunque y un recipiente en el cual se pueden enfriar
rápidamente las piezas forjadas para templarlas. Las herramientas incluyen tenazas para
sostener el metal caliente y martillos para golpearlo.
En la forja se modela el metal por deformación plástica y es diferente de otros trabajos
del metal en los que se elimina parte del material mediante brocas, fresadoras, torno,
etc., y de otros procesos por los que se da forma al metal fundido vertiéndolo dentro de
un molde (fundición).
Al tratarse de un oficio casi en extinción, hay muy pocos artistas forjadores que
realmente utilizan el hierro de forma artesanal.
Materiales a los que se aplica
Este proceso puede aplicarse a:
• Metales puros: aluminio, cobre, titanio y zinc.
• Aleaciones: acero, de aluminio, de cobre, de magnesio y bronces.
En efecto así se presentan estos forjados.
Forjado isotérmico
El forjado isotérmico es un tipo especial de forja en la cual la temperatura de
los troqueles es significativamente superior a la utilizada en procesos de forja
convencional.
Recalcado
A diferencia de los procesos anteriores que se realizan en caliente, este además puede
realizarse en frío. Consiste en la concentración o acumulación de material en una zona
determinada y limitada de una pieza (normalmente en forma de barra). Por tanto, una
consecuencia directa de este proceso es que disminuye la longitud de la barra inicial y
aumenta la sección transversal de ésta en la zona recalcada.
Si el proceso se realiza en frió y en los extremos de las piezas se denomina encabezado
en frío.
Forja artesanal
En este caso, la forja es el arte y el lugar de trabajo del forjador o herrero, cuyo trabajo
consiste en dar forma al metal por medio del fuego y del martillo.
Un herrero trabajando una pieza de metal al rojo sobre un yunque.
Una forja contiene básicamente una fragua para calentar los metales (normalmente
compuestos de hierro), un yunque y un recipiente en el cual se pueden enfriar
rápidamente las piezas forjadas para templarlas. Las herramientas incluyen tenazas para
sostener el metal caliente y martillos para golpearlo.
En la forja se modela el metal por deformación plástica y es diferente de otros trabajos
del metal en los que se elimina parte del material mediante brocas, fresadoras, torno,
etc., y de otros procesos por los que se da forma al metal fundido vertiéndolo dentro de
un molde (fundición).
Al tratarse de un oficio casi en extinción, hay muy pocos artistas forjadores que
realmente utilizan el hierro de forma artesanal.
Materiales a los que se aplica
Este proceso puede aplicarse a:
• Metales puros: aluminio, cobre, titanio y zinc.
• Aleaciones: acero, de aluminio, de cobre, de magnesio y bronces.
102
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.
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.
103
Productos: Tiene muchas Diversidades de productos, como materiales planos, rejillas,
armaduras, escudos, herramientas, etc.
• ESTAMPADO
Productos: Tiene muchas Diversidades de productos, como materiales planos, rejillas,
armaduras, escudos, herramientas, etc.
• ESTAMPADO
104
La estampación es un tipo de proceso de fabricación por el
cual se somete un metal a una carga de compresión entre dos moldes. La carga puede
ser una presión aplicada progresivamente o una percusión, para lo cual se
utilizan prensas y martinetes. Los moldes, son estampas o matrices de acero, una de
ellas deslizante a través de una guía (martillo o estampa superior) y la otra fija
(yunque o estampa inferior).
Si la temperatura del material a deformar es Mayor a la temperatura de recristalización, se
denomina Estampación en Caliente, y si es menor se denomina estampación en frío.
Estampación en Caliente
Este tipo de Estampación se realiza con el material a mayor temperatura que la
temperatura de recristalización.
El producto obtenido tiene Menor precisión dimensional y Mayor rugosidad que cuando
se trabaja en frío, pero es posible obtener mayores deformaciones en caliente.
Estampación en frío
La estampación en frío se realiza con el material a menor temperatura que la temperatura
de recristalización, por lo que se deforma el grano durante el proceso,
obteniendo anisotropía en la estructura microscópica. Suele aplicarse a piezas de menor
espesor que cuando se trabaja en caliente, usualmente chapas o láminas de espesor
uniforme.
Las principales operaciones de estampación en frío son:
• Troquelación: punzonado (realización de agujeros), corte (separación de piezas de
una chapa) o acuñación.
• Embutición: obtención de cuerpos huecos a partir de chapa plana.
• Deformación por flexión entre matrices: curvado, plegado o arrollado.
Los
materiales utilizados en la estampación en frío son dúctiles y maleables, como
el acero de baja aleación, las aleaciones de aluminio(preferentemente al magnesio,
sin cobre), el latón, la plata y el oro.
La estampación es un tipo de proceso de fabricación por el
cual se somete un metal a una carga de compresión entre dos moldes. La carga puede
ser una presión aplicada progresivamente o una percusión, para lo cual se
utilizan prensas y martinetes. Los moldes, son estampas o matrices de acero, una de
ellas deslizante a través de una guía (martillo o estampa superior) y la otra fija
(yunque o estampa inferior).
Si la temperatura del material a deformar es Mayor a la temperatura de recristalización, se
denomina Estampación en Caliente, y si es menor se denomina estampación en frío.
Estampación en Caliente
Este tipo de Estampación se realiza con el material a mayor temperatura que la
temperatura de recristalización.
El producto obtenido tiene Menor precisión dimensional y Mayor rugosidad que cuando
se trabaja en frío, pero es posible obtener mayores deformaciones en caliente.
Estampación en frío
La estampación en frío se realiza con el material a menor temperatura que la temperatura
de recristalización, por lo que se deforma el grano durante el proceso,
obteniendo anisotropía en la estructura microscópica. Suele aplicarse a piezas de menor
espesor que cuando se trabaja en caliente, usualmente chapas o láminas de espesor
uniforme.
Las principales operaciones de estampación en frío son:
• Troquelación: punzonado (realización de agujeros), corte (separación de piezas de
una chapa) o acuñación.
• Embutición: obtención de cuerpos huecos a partir de chapa plana.
• Deformación por flexión entre matrices: curvado, plegado o arrollado.
Los
materiales utilizados en la estampación en frío son dúctiles y maleables, como
el acero de baja aleación, las aleaciones de aluminio(preferentemente al magnesio,
sin cobre), el latón, la plata y el oro.
105
Productos: diversas piezas automovilísticas, aspas (ventiladores), recubrimientos, etc.
• ACUÑADO
La acuñación es la certificación de una pieza de metal u
otro material (tal como cuero o porcelana) mediante un distintivo o señales sobre el
mismo, siendo de un valor específico, intrínseco o de canje.
Creso (m. 546 a. C.) es generalmente reconocido por ser el primero en poner en
circulación acuñaciones de pureza y peso certificados gubernamentales.
Productos: diversas piezas automovilísticas, aspas (ventiladores), recubrimientos, etc.
• ACUÑADO
La acuñación es la certificación de una pieza de metal u
otro material (tal como cuero o porcelana) mediante un distintivo o señales sobre el
mismo, siendo de un valor específico, intrínseco o de canje.
Creso (m. 546 a. C.) es generalmente reconocido por ser el primero en poner en
circulación acuñaciones de pureza y peso certificados gubernamentales.
106
La falsificación estuvo ampliamente generalizada durante la Edad Media. A finales
del siglo XV, fue desarrollado en Italiaun equipamiento capaz de proveer monedas de
peso y tamaño estables.
La Revolución industrial supuso el impulso de técnicas refinadas de
acuñación. La mayoría de los elementos decorativos básicos de la acuñación moderna
fueron introducidos en la antigüedad.
En el mundo griego, el grabado en relieve reemplazó gradualmente a las toscamente
perforadas monedas de los lidios. Alejandro Magno introdujo la moneda-retrato; estas
inicialmente representaban dioses o héroes y después monarcas. Hasta finales del siglo
XIX, las monedas chinas fueron moldeadas muy parecido a las primeras griegas; estas
monedas cuadradas agujereadas de bronce fueron emitidas en esencialmente el mismo
tamaño y forma por casi 2.500 años.
Productos: se encarga en la creación de diversas monedas o grabar alguna forma o
imagen a una pieza metálica.
• EXTRUSIÓN
La falsificación estuvo ampliamente generalizada durante la Edad Media. A finales
del siglo XV, fue desarrollado en Italiaun equipamiento capaz de proveer monedas de
peso y tamaño estables.
La Revolución industrial supuso el impulso de técnicas refinadas de
acuñación. La mayoría de los elementos decorativos básicos de la acuñación moderna
fueron introducidos en la antigüedad.
En el mundo griego, el grabado en relieve reemplazó gradualmente a las toscamente
perforadas monedas de los lidios. Alejandro Magno introdujo la moneda-retrato; estas
inicialmente representaban dioses o héroes y después monarcas. Hasta finales del siglo
XIX, las monedas chinas fueron moldeadas muy parecido a las primeras griegas; estas
monedas cuadradas agujereadas de bronce fueron emitidas en esencialmente el mismo
tamaño y forma por casi 2.500 años.
Productos: se encarga en la creación de diversas monedas o grabar alguna forma o
imagen a una pieza metálica.
• EXTRUSIÓN
107
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.
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.
108
La extrusión nos permite obtener secciones
transversales sólidas o tubulares que en otros metales sería imposible obtener sin
recurrir al ensamble de varias piezas.
PROCESO DE EXTRUSIÓN
La extrusión es un proceso por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a
fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal.
Ejemplos de este proceso son secciones huecas, como tubos.
Existe el proceso de extrusión directa, extrusión indirecta, y para ambos casos la
extrusión en caliente para metales (a alta temperatura).
Tipos de extrusión
Extrusión directa
En la extrusión directa, se deposita en un recipiente un lingote en bruto llamado tocho,
que será comprimido por un pistón. Al ser comprimido, el material se forzará a fluir por el
otro extremo adoptando la forma que tenga la geometría del dado.
Extrusión indirecta
La extrusión indirecta o inversa consiste en un dado impresor que está montado
directamente sobre el émbolo. La presión ejercida por el émbolo se aplica en sentido
contrario al flujo del material. El tocho se coloca en el fondo del dado contenedor.
La extrusión nos permite obtener secciones
transversales sólidas o tubulares que en otros metales sería imposible obtener sin
recurrir al ensamble de varias piezas.
PROCESO DE EXTRUSIÓN
La extrusión es un proceso por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a
fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal.
Ejemplos de este proceso son secciones huecas, como tubos.
Existe el proceso de extrusión directa, extrusión indirecta, y para ambos casos la
extrusión en caliente para metales (a alta temperatura).
Tipos de extrusión
Extrusión directa
En la extrusión directa, se deposita en un recipiente un lingote en bruto llamado tocho,
que será comprimido por un pistón. Al ser comprimido, el material se forzará a fluir por el
otro extremo adoptando la forma que tenga la geometría del dado.
Extrusión indirecta
La extrusión indirecta o inversa consiste en un dado impresor que está montado
directamente sobre el émbolo. La presión ejercida por el émbolo se aplica en sentido
contrario al flujo del material. El tocho se coloca en el fondo del dado contenedor.
109
Productos: elaboran diversos tipos de varillas tanto para construcción como para la
producción de aluminio, son piezas con diversos tipos de formas, usos y materiales.
Productos: elaboran diversos tipos de varillas tanto para construcción como para la
producción de aluminio, son piezas con diversos tipos de formas, usos y materiales.
110
• 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.
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.
• 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.
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.
111
PROCESO DE LAMINADO
El laminado es un proceso en el que se reduce el espesor de una pieza larga a través de
fuerzas de compresión ejercidas por un juego de rodillos, que giran apretando y halando
la pieza entre ellos.
El resultado del laminado puede ser la pieza terminada (por ejemplo, el papel aluminio
utilizado para la envoltura de alimentos y cigarrillos), y en otras, es la materia prima de
procesos posteriores, como el troquelado, el doblado y la embutición.
Proceso de laminado del Acero
PROCESO DE LAMINADO
El laminado es un proceso en el que se reduce el espesor de una pieza larga a través de
fuerzas de compresión ejercidas por un juego de rodillos, que giran apretando y halando
la pieza entre ellos.
El resultado del laminado puede ser la pieza terminada (por ejemplo, el papel aluminio
utilizado para la envoltura de alimentos y cigarrillos), y en otras, es la materia prima de
procesos posteriores, como el troquelado, el doblado y la embutición.
Proceso de laminado del Acero
112
Productos: laminas, bases, paredes, recubrimientos, suelos, muebles, vehículos de
transportes, electrodomésticos, construcción, etc.
Productos: laminas, bases, paredes, recubrimientos, suelos, muebles, vehículos de
transportes, electrodomésticos, construcción, etc.
113
• 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.
Definición de estirado de materiales
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.
Diferencias entre estirado y trefilado
Los dos procesos son mecánicamente iguales, aunque la maquinaria y la forma de
trabajo son distintas. Las diferencias son: En el estirado se consiguen pequeñas
reducciones de sección, buscando un calibre determinado. En el trefilado se busca
reducir bruscamente la sección, por lo que debemos dar múltiples pasadas para
conseguir el efecto. Aunque todo lo plastico no se puede estirar, pues según el tipo de
plástico el proceso puede presentar más o menos dificultad.
Proceso de 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
• 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.
Definición de estirado de materiales
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.
Diferencias entre estirado y trefilado
Los dos procesos son mecánicamente iguales, aunque la maquinaria y la forma de
trabajo son distintas. Las diferencias son: En el estirado se consiguen pequeñas
reducciones de sección, buscando un calibre determinado. En el trefilado se busca
reducir bruscamente la sección, por lo que debemos dar múltiples pasadas para
conseguir el efecto. Aunque todo lo plastico no se puede estirar, pues según el tipo de
plástico el proceso puede presentar más o menos dificultad.
Proceso de 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
114
muy duro insertado en un bloque de acero. La reducción de la sección del material
dependerá del ángulo de abertura de la matriz.
Practica del estirado
El proceso de estirado, como norma general, se realiza como una operación de
deformación plástica en frio y para secciones redondas. Las principales ventajas del
proceso de estirado son: Un mayor control de las tolerancias: podemos obtener un IT
muy bajo. Acabado superficial: podemos obtener un muy buen acabado superficial.
Propiedades mecánicas: mejora en la resistencia a flexión y mayor dureza. Mayor
capacidad de mecanización. Las operaciones que se realizan en el proceso de estirado
son:
1º Decapado
Se limpia, generalmente con ataques químicos y agua a presión, el material para eliminar
el oxido que puede formarse en la superficie. Esto es necesario para prevenir daños en la
matriz y en la superficie de trabajo.
2º Estirado
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:
3º Acabado
Una vez el material estirado pasa por un proceso de enderezamiento y un ligero recocido
de eliminación de tensiones, y si el caso lo requiere, algún tratamiento isotérmico para
mejorar sus características mecánicas.
Equipo necesario
En general el estirado de barras se realiza en un banco de estirado, consistente en una
mesa de entrada, un bloque de acero que contiene la matriz, la corredera que coge el
tubo para aplicarle la fuerza de estirado y una mesa de salida.
muy duro insertado en un bloque de acero. La reducción de la sección del material
dependerá del ángulo de abertura de la matriz.
Practica del estirado
El proceso de estirado, como norma general, se realiza como una operación de
deformación plástica en frio y para secciones redondas. Las principales ventajas del
proceso de estirado son: Un mayor control de las tolerancias: podemos obtener un IT
muy bajo. Acabado superficial: podemos obtener un muy buen acabado superficial.
Propiedades mecánicas: mejora en la resistencia a flexión y mayor dureza. Mayor
capacidad de mecanización. Las operaciones que se realizan en el proceso de estirado
son:
1º Decapado
Se limpia, generalmente con ataques químicos y agua a presión, el material para eliminar
el oxido que puede formarse en la superficie. Esto es necesario para prevenir daños en la
matriz y en la superficie de trabajo.
2º Estirado
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:
3º Acabado
Una vez el material estirado pasa por un proceso de enderezamiento y un ligero recocido
de eliminación de tensiones, y si el caso lo requiere, algún tratamiento isotérmico para
mejorar sus características mecánicas.
Equipo necesario
En general el estirado de barras se realiza en un banco de estirado, consistente en una
mesa de entrada, un bloque de acero que contiene la matriz, la corredera que coge el
tubo para aplicarle la fuerza de estirado y una mesa de salida.
115
Productos: recubrimientos, protecciones, suelos, paredes, transportes, productos
electrónicos, construcción, etc.
Productos: recubrimientos, protecciones, suelos, paredes, transportes, productos
electrónicos, construcción, etc.
116
• TREFILADO
Se entiende por trefilar a la operación de conformación en frío consistente en la
reducción de sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través de un orificio
cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado. Los materiales más
empleados para su conformación mediante trefilado son el acero, el cobre, el aluminio y
los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.
Características del trefilado
El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos
sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es
paulatinamente menor. Esta disminución de sección da al material una cierta acritud en
beneficio de sus características mecánicas.
Dependiendo de la longitud y el diámetro de las barras a trabajar, varían las reducciones
que se pueden llegar a obtener mediante este proceso. A las barras de hasta 15 mm de
diámetro o mayores, se les suele dar una ligera pasada para mejorar el acabado
superficial y las tolerancias dimensionales reduciendo su diámetro hasta 1,5 mm. En
otros tamaños más pequeños, se puede llegar a conseguir reducciones del 50%, y en
otros alambres de hasta el 90% en pasadas sucesivas, partiendo en un estado del
material de recocido y antes de que necesite un nuevo recocido con el fin de eliminar su
acritud. Se fabrican alambres de hasta 0,025 mm y menores, variando el número de
hileras por los que pasa el alambre y con varios recocidos de por medio.
La disminución de sección en cada paso es del orden de un 20% a un 25% lo que da un
aumento de resistencia entre 10 y 15 kg/mm2. Pero alcanzado cierto límite, variable en
• TREFILADO
Se entiende por trefilar a la operación de conformación en frío consistente en la
reducción de sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través de un orificio
cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado. Los materiales más
empleados para su conformación mediante trefilado son el acero, el cobre, el aluminio y
los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.
Características del trefilado
El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos
sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es
paulatinamente menor. Esta disminución de sección da al material una cierta acritud en
beneficio de sus características mecánicas.
Dependiendo de la longitud y el diámetro de las barras a trabajar, varían las reducciones
que se pueden llegar a obtener mediante este proceso. A las barras de hasta 15 mm de
diámetro o mayores, se les suele dar una ligera pasada para mejorar el acabado
superficial y las tolerancias dimensionales reduciendo su diámetro hasta 1,5 mm. En
otros tamaños más pequeños, se puede llegar a conseguir reducciones del 50%, y en
otros alambres de hasta el 90% en pasadas sucesivas, partiendo en un estado del
material de recocido y antes de que necesite un nuevo recocido con el fin de eliminar su
acritud. Se fabrican alambres de hasta 0,025 mm y menores, variando el número de
hileras por los que pasa el alambre y con varios recocidos de por medio.
La disminución de sección en cada paso es del orden de un 20% a un 25% lo que da un
aumento de resistencia entre 10 y 15 kg/mm2. Pero alcanzado cierto límite, variable en
117
función del tipo de acero, no es aconsejable continuar con el proceso de trefilado pues, a
pesar que la resistencia a tracción sigue aumentando, se pierden otras características
como la flexión.
Las ventajas que aporta el trefilado propias del conformado en frío son las siguientes:
buena calidad superficial, precisión dimensional, aumento de resistencia y dureza, y por
supuesto la posibilidad de producir secciones muy finas.
Mandriles para el trefilado
Muchas de las varillas, alambres, tubos de pared estrecha y perfiles especiales, se
producen mediante un trefilado en frío. Dependiendo del producto que queramos
obtener, realizaremos un trefilado simple, con mandril fijo o con mandril flotante:
Proceso
Las diferentes operaciones que se realizan durante este proceso son:
-Patentado: tratamiento térmico que consiste en calentar el alambre hasta 950 °C, y una
vez alcanzada dicha temperatura; enfriarlo bruscamente en un baño de plomo a 500 °C.
Este tratamiento tiene por objeto dar al alambre una estructura dúctil que permite el
trefilado.
-Decapado: consiste en
preparar y limpiar el material, eliminando el óxido que puede haberse formado en las
superficies del material, en laminaciones anteriores. Normalmente se hace mediante
ataques químicos y posteriormente se realiza una limpieza con agua a presión.
-Trefilado: los lubricantes y diferentes máquinas son los factores principales. Se suele
utilizar de lubricantes la parafina y el grafito en solución coloidal o finamente dividido.
función del tipo de acero, no es aconsejable continuar con el proceso de trefilado pues, a
pesar que la resistencia a tracción sigue aumentando, se pierden otras características
como la flexión.
Las ventajas que aporta el trefilado propias del conformado en frío son las siguientes:
buena calidad superficial, precisión dimensional, aumento de resistencia y dureza, y por
supuesto la posibilidad de producir secciones muy finas.
Mandriles para el trefilado
Muchas de las varillas, alambres, tubos de pared estrecha y perfiles especiales, se
producen mediante un trefilado en frío. Dependiendo del producto que queramos
obtener, realizaremos un trefilado simple, con mandril fijo o con mandril flotante:
Proceso
Las diferentes operaciones que se realizan durante este proceso son:
-Patentado: tratamiento térmico que consiste en calentar el alambre hasta 950 °C, y una
vez alcanzada dicha temperatura; enfriarlo bruscamente en un baño de plomo a 500 °C.
Este tratamiento tiene por objeto dar al alambre una estructura dúctil que permite el
trefilado.
-Decapado: consiste en
preparar y limpiar el material, eliminando el óxido que puede haberse formado en las
superficies del material, en laminaciones anteriores. Normalmente se hace mediante
ataques químicos y posteriormente se realiza una limpieza con agua a presión.
-Trefilado: los lubricantes y diferentes máquinas son los factores principales. Se suele
utilizar de lubricantes la parafina y el grafito en solución coloidal o finamente dividido.
118
-Acabado: una vez que ya ha salido el material de la hilera, se le somete a operaciones de
enderezamiento, eliminación de tensiones y, a veces, algunos tratamientos isotérmicos
para conseguir mejoras en las características mecánicas del producto.
Equipo necesario
Las máquinas utilizadas para realizar este proceso se denominan trefiladoras. En ellas se
hace pasar el alambre a través de las hileras, como se ha descrito anteriormente. Para
lograrlo el alambre se enrolla en unos tambores o bobinas de tracción que fuerzan el
paso del alambre por las hileras. Estas hileras se refrigeran mediante agua y las bobinas
o tambores de tracción se refrigeran normalmente con agua y aire. Las trefiladoras
pueden ser de acumulación en las que no hay un control de velocidad estricto entre
pasos o con palpadores en las que sí se controla la velocidad al mantener el palpador
una tensión constante.
Materiales a los que se aplica
Alambre
Proceso de obtención del alambre
Tras el proceso de fundición del acero, se obtiene la palanquilla, de sección cuadrada,
después por laminación en caliente se obtienen los rollos de alambrón con cascarilla.
Este sufre un tratamiento térmico de austempering o patentado durante el cual,
la austenita se transforma en bainita. La estructura bainítica da al material
una ductilidad suficiente para facilitar su deformación en frío durante el proceso de
trefilado.
Si se trata de alambres de acero con un bajo
contenido en carbono, es suficiente un recocido, que recristaliza la ferrita dejando el
material apto para trefilar.
El alambre así tratado pasa a continuación por un proceso de desoxidación en medio
ácido, en el cual se eliminan los óxidos y la cascarilla que lo recubren al salir del horno
de patentado. Antes del trefilado conviene proteger la superficie del alambre con una
capa de fosfatos, (bonderización) o bien cobre, cal u otro depósito que servirá de soporte
del lubricante de trefilería.
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, fuero n estiradas
longitudes cortas manualmente a través de una serie de agujeros de tamaño decreciente
-Acabado: una vez que ya ha salido el material de la hilera, se le somete a operaciones de
enderezamiento, eliminación de tensiones y, a veces, algunos tratamientos isotérmicos
para conseguir mejoras en las características mecánicas del producto.
Equipo necesario
Las máquinas utilizadas para realizar este proceso se denominan trefiladoras. En ellas se
hace pasar el alambre a través de las hileras, como se ha descrito anteriormente. Para
lograrlo el alambre se enrolla en unos tambores o bobinas de tracción que fuerzan el
paso del alambre por las hileras. Estas hileras se refrigeran mediante agua y las bobinas
o tambores de tracción se refrigeran normalmente con agua y aire. Las trefiladoras
pueden ser de acumulación en las que no hay un control de velocidad estricto entre
pasos o con palpadores en las que sí se controla la velocidad al mantener el palpador
una tensión constante.
Materiales a los que se aplica
Alambre
Proceso de obtención del alambre
Tras el proceso de fundición del acero, se obtiene la palanquilla, de sección cuadrada,
después por laminación en caliente se obtienen los rollos de alambrón con cascarilla.
Este sufre un tratamiento térmico de austempering o patentado durante el cual,
la austenita se transforma en bainita. La estructura bainítica da al material
una ductilidad suficiente para facilitar su deformación en frío durante el proceso de
trefilado.
Si se trata de alambres de acero con un bajo
contenido en carbono, es suficiente un recocido, que recristaliza la ferrita dejando el
material apto para trefilar.
El alambre así tratado pasa a continuación por un proceso de desoxidación en medio
ácido, en el cual se eliminan los óxidos y la cascarilla que lo recubren al salir del horno
de patentado. Antes del trefilado conviene proteger la superficie del alambre con una
capa de fosfatos, (bonderización) o bien cobre, cal u otro depósito que servirá de soporte
del lubricante de trefilería.
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, fuero n estiradas
longitudes cortas manualmente a través de una serie de agujeros de tamaño decreciente
119
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.
Proceso de trefilado: Se entiende por trefilar a la operación de conformación en frío
consistente en la reducción de sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través
de un orificio cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado. Los materiales
más empleados para su conformación mediante trefilado son el acero, el cobre,
el aluminio y los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.
El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos
sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es
paulatinamente menor. Esta disminución de sección da al material una cierta acritud en
beneficio de sus características mecánicas.
Dependiendo de la longitud y el diámetro de las barras a trabajar, varían las reducciones
que se pueden llegar a obtener mediante este proceso. A las barras de hasta 15 mm de
diámetro o mayores, se les suele dar una ligera pasada para mejorar el acabado
superficial y las tolerancias dimensionales reduciendo su diámetro hasta 1,5 mm. En
otros tamaños más pequeños, se puede llegar a conseguir reducciones del 50%, y en
otros alambres de hasta el 90% en pasadas sucesivas, partiendo en un estado del
material de recocido y antes de que necesite un nuevo recocido con el fin de eliminar su
acritud. Se fabrican alambres de hasta 0,025 mm y menores, variando el número de
hileras por los que pasa el alambre y con varios recocidos de por medio.
La disminución de sección en cada paso es del orden de un 20% a un 25% lo que da un
aumento de resistencia entre 10 y 15 kg/mm2. Pero alcanzado cierto límite, variable en
función del tipo de acero, no es aconsejable continuar con el proceso de trefilado pues, a
pesar que la resistencia a tracción sigue aumentando, se pierden otras características
como la flexión.
Las ventajas que aporta el trefilado propias del conformado en frío son las siguientes:
buena calidad superficial, precisión dimensional, aumento de resistencia y dureza, y por
supuesto la posibilidad de producir secciones muy finas.
Productos: diversos tipos de alambre, de diversos materiales y formas.
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.
Proceso de trefilado: Se entiende por trefilar a la operación de conformación en frío
consistente en la reducción de sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través
de un orificio cónico practicado en una herramienta llamada hilera o dado. Los materiales
más empleados para su conformación mediante trefilado son el acero, el cobre,
el aluminio y los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.
El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos
sucesivos a través de hileras, dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es
paulatinamente menor. Esta disminución de sección da al material una cierta acritud en
beneficio de sus características mecánicas.
Dependiendo de la longitud y el diámetro de las barras a trabajar, varían las reducciones
que se pueden llegar a obtener mediante este proceso. A las barras de hasta 15 mm de
diámetro o mayores, se les suele dar una ligera pasada para mejorar el acabado
superficial y las tolerancias dimensionales reduciendo su diámetro hasta 1,5 mm. En
otros tamaños más pequeños, se puede llegar a conseguir reducciones del 50%, y en
otros alambres de hasta el 90% en pasadas sucesivas, partiendo en un estado del
material de recocido y antes de que necesite un nuevo recocido con el fin de eliminar su
acritud. Se fabrican alambres de hasta 0,025 mm y menores, variando el número de
hileras por los que pasa el alambre y con varios recocidos de por medio.
La disminución de sección en cada paso es del orden de un 20% a un 25% lo que da un
aumento de resistencia entre 10 y 15 kg/mm2. Pero alcanzado cierto límite, variable en
función del tipo de acero, no es aconsejable continuar con el proceso de trefilado pues, a
pesar que la resistencia a tracción sigue aumentando, se pierden otras características
como la flexión.
Las ventajas que aporta el trefilado propias del conformado en frío son las siguientes:
buena calidad superficial, precisión dimensional, aumento de resistencia y dureza, y por
supuesto la posibilidad de producir secciones muy finas.
Productos: diversos tipos de alambre, de diversos materiales y formas.
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• TROQUELADO
El proceso de troquelado es
una operación en la cual se cortan láminas sometiéndolas a esfuerzos cortantes,
desarrollados entre un punzón y una matriz, se diferencia del cizallado ya que este último
solo disminuye el tamaño de lámina sin darle forma alguna. El producto terminado del
troquelado puede ser la lámina perforada o las piezas recortadas.
Los bordes de herramientas desafilados contribuyen también a la formación de rebabas,
que disminuye si se aumenta la velocidad del punzón.
Partes de una troqueladora
• TROQUELADO
El proceso de troquelado es
una operación en la cual se cortan láminas sometiéndolas a esfuerzos cortantes,
desarrollados entre un punzón y una matriz, se diferencia del cizallado ya que este último
solo disminuye el tamaño de lámina sin darle forma alguna. El producto terminado del
troquelado puede ser la lámina perforada o las piezas recortadas.
Los bordes de herramientas desafilados contribuyen también a la formación de rebabas,
que disminuye si se aumenta la velocidad del punzón.
Partes de una troqueladora
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Troqueles y troquelado (metalmecánica)
Se le llama troquel a la herramienta que, montada en una prensa permite realizar
operaciones diversas tales como:
• Cizallado
• Corte de sobrante
• Doblado
• Picado
• Perforado
• Estampado
• Embutido
• Marcado
• Rasurado, etc.
Elementos de un troquel
El troquel consta de varias partes o elementos entre ellos podemos listar:
• Porta troquel
• Punzón
• Piloto
Troqueles y troquelado (metalmecánica)
Se le llama troquel a la herramienta que, montada en una prensa permite realizar
operaciones diversas tales como:
• Cizallado
• Corte de sobrante
• Doblado
• Picado
• Perforado
• Estampado
• Embutido
• Marcado
• Rasurado, etc.
Elementos de un troquel
El troquel consta de varias partes o elementos entre ellos podemos listar:
• Porta troquel
• Punzón
• Piloto
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• Porta punzones
• Sufridera
• Planchador, expulsor y puente (mascarilla)
• Botadores
• Guías
• Matriz
• Boquillas
• Postes
• Tazas
• Elevadores
• Barras limitadoras o de ajuste
• Placas paralelas
• Bujes embalados, etc.
El troquelado (corte)
Los elementos de transformación en un troquel, son
llamados punzón (macho) y matriz (hembra), ambos deben tener un tratamiento previo de
endurecimiento (llamado«templado») que debe superar la dureza de los materiales a
procesar.
La parte superior de la herramienta (parte superior del porta troquel) se sujeta
firmemente al ariete o carnero de la prensa mientras que la parte inferior (porta matrices)
se fija a la mesa de la máquina, el centramiento entre ambos (incluida la holgura) se
mantiene gracias a los postes fijos en el porta troquel y los bujes embalados que se
deslizan en las tazas, aunque hay troqueles que solamente tienen postes y tazas con
ajuste deslizante entre ellos y algunos otros (esto ya es poco común) que no cuentan con
• Porta punzones
• Sufridera
• Planchador, expulsor y puente (mascarilla)
• Botadores
• Guías
• Matriz
• Boquillas
• Postes
• Tazas
• Elevadores
• Barras limitadoras o de ajuste
• Placas paralelas
• Bujes embalados, etc.
El troquelado (corte)
Los elementos de transformación en un troquel, son
llamados punzón (macho) y matriz (hembra), ambos deben tener un tratamiento previo de
endurecimiento (llamado«templado») que debe superar la dureza de los materiales a
procesar.
La parte superior de la herramienta (parte superior del porta troquel) se sujeta
firmemente al ariete o carnero de la prensa mientras que la parte inferior (porta matrices)
se fija a la mesa de la máquina, el centramiento entre ambos (incluida la holgura) se
mantiene gracias a los postes fijos en el porta troquel y los bujes embalados que se
deslizan en las tazas, aunque hay troqueles que solamente tienen postes y tazas con
ajuste deslizante entre ellos y algunos otros (esto ya es poco común) que no cuentan con
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postes y para centrar se emplea un método un poco rudimentario que se describe en
“procedimiento de montaje de troqueles”.
Entendiendo que la operación de troquelado
se realiza a los 180° del viaje (carrera) del ariete, una vez realizada está, el punzón
comienza a subir pero existe un problema: la elasticidad del material (véase Resistencia
de materiales), que al contraerse “abraza” al punzón y, por lo tanto, tiende a subir junto
con él; esto lógicamente debe evitarse, para ello entran en juego los extractores de la
cinta metálica (planchador o expulsores o puentes) que separan el material del punzón al
mismo tiempo que lo sujetan contra la matriz en el momento en que se realiza la
operación de troquelado.
Por otro lado, el material cortado tiene cierta tendencia a adherirse a la matriz, ya que
éste se expande. En algunos casos esta expansión no es suficiente y entonces también
trata de subir pegada al punzón; para evitarlo, se utilizan los botadores que son
simplemente pernos, que mediante la acción de un resorte, impiden que la pieza sea
extraída de la matriz “empujando” literalmente hacia abajo el material cortado.
Teoría del troquelado
La acción ejercida entre un punzón y una matriz actúa como
una fuerza de cizallamiento en el material a procesar una vez que el punzón ha penetrado
éste, sufriendo esfuerzos que rápidamente rebasan su límite elástico produciendo la
ruptura o desgarramiento en ambas caras en el mismo lapso de tiempo, al penetrar más y
más el punzón se produce la separación del material completando el proceso.
Se le llama claro de corte a la diferencia dimensional entre punzón y matriz, en donde el
punzón es ligeramente más pequeño que la matriz. El correcto cálculo del claro de corte
en el diseño permite obtener un corte limpio, libre de rebabas y filos cortantes. Este claro
de corte depende del tipo de material y el espesor del mismo; cuando el claro de corte es
adecuado se puede observar que el desgarramiento ocurre en el último tercio del
espesor del material mientras que el resto se mantiene relativamente brillante.
Troqueles
En general a una operación realizada en un dado se le llama troquelado. Los troqueles
puede ser de tres tipos: simples, compuestos y progresivos.
postes y para centrar se emplea un método un poco rudimentario que se describe en
“procedimiento de montaje de troqueles”.
Entendiendo que la operación de troquelado
se realiza a los 180° del viaje (carrera) del ariete, una vez realizada está, el punzón
comienza a subir pero existe un problema: la elasticidad del material (véase Resistencia
de materiales), que al contraerse “abraza” al punzón y, por lo tanto, tiende a subir junto
con él; esto lógicamente debe evitarse, para ello entran en juego los extractores de la
cinta metálica (planchador o expulsores o puentes) que separan el material del punzón al
mismo tiempo que lo sujetan contra la matriz en el momento en que se realiza la
operación de troquelado.
Por otro lado, el material cortado tiene cierta tendencia a adherirse a la matriz, ya que
éste se expande. En algunos casos esta expansión no es suficiente y entonces también
trata de subir pegada al punzón; para evitarlo, se utilizan los botadores que son
simplemente pernos, que mediante la acción de un resorte, impiden que la pieza sea
extraída de la matriz “empujando” literalmente hacia abajo el material cortado.
Teoría del troquelado
La acción ejercida entre un punzón y una matriz actúa como
una fuerza de cizallamiento en el material a procesar una vez que el punzón ha penetrado
éste, sufriendo esfuerzos que rápidamente rebasan su límite elástico produciendo la
ruptura o desgarramiento en ambas caras en el mismo lapso de tiempo, al penetrar más y
más el punzón se produce la separación del material completando el proceso.
Se le llama claro de corte a la diferencia dimensional entre punzón y matriz, en donde el
punzón es ligeramente más pequeño que la matriz. El correcto cálculo del claro de corte
en el diseño permite obtener un corte limpio, libre de rebabas y filos cortantes. Este claro
de corte depende del tipo de material y el espesor del mismo; cuando el claro de corte es
adecuado se puede observar que el desgarramiento ocurre en el último tercio del
espesor del material mientras que el resto se mantiene relativamente brillante.
Troqueles
En general a una operación realizada en un dado se le llama troquelado. Los troqueles
puede ser de tres tipos: simples, compuestos y progresivos.
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• Simples.- Estos troqueles permiten realizar solamente una operación en cada
golpe del ariete o carnero, son de baja productividad y normalmente es necesario
el uso de otros troqueles para poder concluir una pieza y considerarla terminada.
• Compuestos.- Estas herramientas permiten aprovechar la fuerza ejercida por el
ariete realizando dos o más operaciones en cada golpe y agilizando así el
proceso.
• Progresivos.-: Estos troqueles constan de diferentes etapas o pasos, cada uno de
ellos modifica el material en una determinada secuencia establecida por el
diseñador (secuencia de corte), de tal manera que al final se obtiene una pieza o
piezas terminadas.
Alimentadores
La pérdida de paso es uno de los problemas a evitar durante la operación de un troquel
progresivo, otro suceso a evitar y que también genera graves daños a los troqueles y
puede ocasionar pérdidas de paso son: paso de avance paso de bucle paso de
troquelado en fallo paso variable paso intermitente
Procedimiento de montaje de troqueles
Para comenzar el troquel consta de dos piezas básicas llamadas "macho" y "hembra"
(punzón y matriz)
Productos: diversas piezas (con ranuras o agujeros)
• Simples.- Estos troqueles permiten realizar solamente una operación en cada
golpe del ariete o carnero, son de baja productividad y normalmente es necesario
el uso de otros troqueles para poder concluir una pieza y considerarla terminada.
• Compuestos.- Estas herramientas permiten aprovechar la fuerza ejercida por el
ariete realizando dos o más operaciones en cada golpe y agilizando así el
proceso.
• Progresivos.-: Estos troqueles constan de diferentes etapas o pasos, cada uno de
ellos modifica el material en una determinada secuencia establecida por el
diseñador (secuencia de corte), de tal manera que al final se obtiene una pieza o
piezas terminadas.
Alimentadores
La pérdida de paso es uno de los problemas a evitar durante la operación de un troquel
progresivo, otro suceso a evitar y que también genera graves daños a los troqueles y
puede ocasionar pérdidas de paso son: paso de avance paso de bucle paso de
troquelado en fallo paso variable paso intermitente
Procedimiento de montaje de troqueles
Para comenzar el troquel consta de dos piezas básicas llamadas "macho" y "hembra"
(punzón y matriz)
Productos: diversas piezas (con ranuras o agujeros)
125
• EMBUTIDO
La embutición es un proceso tecnológico de conformado plástico que consiste en la
obtención de piezas huecas con forma de recipiente a partir de chapas metálicas. Este
proceso permite obtener piezas de formas muy diversas y es una técnica de gran
aplicación en todos los campos de la industria.
En la embutición de una pieza se parte de una porción
de chapa que descansa sobre la matriz, mientras el pisador la mantiene sobre esta y
el punzón ejerce la presión necesaria para conformar la pieza provocando la fluencia del
material a través de la cavidad abierta en la matriz. La pieza va a conformarse en función
de la forma de la abertura de la matriz y la forma del punzón, mientras que el pisador va a
evitar el pandeo del material al tratarse de formas generalmente no desarrollables.
Fases del proceso
El flujo de material en piezas con forma irregular es muy complejo, por este motivo se
expone el caso más sencillo: el embutido del vaso o embutido cilíndrico. La chapa inicial
para embutir un vaso cilíndrico es de geometría circular y durante el proceso de
• EMBUTIDO
La embutición es un proceso tecnológico de conformado plástico que consiste en la
obtención de piezas huecas con forma de recipiente a partir de chapas metálicas. Este
proceso permite obtener piezas de formas muy diversas y es una técnica de gran
aplicación en todos los campos de la industria.
En la embutición de una pieza se parte de una porción
de chapa que descansa sobre la matriz, mientras el pisador la mantiene sobre esta y
el punzón ejerce la presión necesaria para conformar la pieza provocando la fluencia del
material a través de la cavidad abierta en la matriz. La pieza va a conformarse en función
de la forma de la abertura de la matriz y la forma del punzón, mientras que el pisador va a
evitar el pandeo del material al tratarse de formas generalmente no desarrollables.
Fases del proceso
El flujo de material en piezas con forma irregular es muy complejo, por este motivo se
expone el caso más sencillo: el embutido del vaso o embutido cilíndrico. La chapa inicial
para embutir un vaso cilíndrico es de geometría circular y durante el proceso de
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embutido esta silueta circular fluye hacia el centro de la matriz a medida que el punzón
desciende y obliga al material a pasar por la abertura de dicha matriz. Durante este
proceso las diferentes zonas de la chapa o pieza se van a ver sometidas a diversos
esfuerzos y tensiones. El proceso sigue las siguientes fases:
(1) Se coloca una silueta circular con espesor to y diámetro D sobre la superficie de la
matriz que tiene una abertura con el diámetro d2. Normalmente, en la arista de la abertura
de la matriz está aplicado un radio rd (Figura a).
(2) El pisador pisa la chapa y se inserta el punzón con el diámetro d1 en la dirección del
eje. El extremo del punzón tiene el radio rp. Este mismo radio queda como el radio del
fondo del vaso embutido (Figura b).
(3) Conforme el punzón se introduce en la matriz, se embute la parte central de la silueta
progresivamente mientras el perímetro de la silueta se desliza sobre la superficie de la
matriz y se traslada hacia el interior de la misma (Figura c).
(4) Al encoger la circunferencia de la silueta se generan esfuerzos de compresión en la
dirección circunferencial de la chapa, los cuales pueden provocar el pandeo y producir
arrugas. Para evitar este fenómeno se sujeta la silueta con el pisador(Figura c).
(5) En el momento de que se embute la chapa, se comprime en la dirección
circunferencial y se dobla recibiendo la tensión en la dirección radial simultáneamente en
la boca de la abertura de la matriz. De igual manera la parte que tiene contacto con la
cabeza del punzón recibe la tensión, sobre todo las zonas de los radios de matriz y
punzón son la que recibe la mayor tensión del doblado. La zona cilindrica entre rd y rp, la
cual corresponde a la pared lateral del recipiente se estira verticalmente (Figura d).
(6) Así la silueta avanza gradualmente a través de la abertura de la matriz recibiendo
diversas fuerzas y deformándose. Si el material resiste los esfuerzos que se generan
durante este proceso, la pieza se conformará plásticamente y alcanzándo su forma
final.(Figura e).
Esfuerzos generados durante el proceso
Mientras el punzón aplica la presión en el fondo del vaso, la lámina entre el fondo y la
pared del mismo se estira considerablemente. Durante el embutido de la chapa, la silueta
exterior de la misma disminuye en diámetro y la zona cercana a esta silueta tiende a
incrementar su espesor como consecuencia de las fuerzas de compresión que se
generan durante el proceso en esta zona (tendencia a aparecer arrugas por pandeo,
fenómeno que evita el pisador).
embutido esta silueta circular fluye hacia el centro de la matriz a medida que el punzón
desciende y obliga al material a pasar por la abertura de dicha matriz. Durante este
proceso las diferentes zonas de la chapa o pieza se van a ver sometidas a diversos
esfuerzos y tensiones. El proceso sigue las siguientes fases:
(1) Se coloca una silueta circular con espesor to y diámetro D sobre la superficie de la
matriz que tiene una abertura con el diámetro d2. Normalmente, en la arista de la abertura
de la matriz está aplicado un radio rd (Figura a).
(2) El pisador pisa la chapa y se inserta el punzón con el diámetro d1 en la dirección del
eje. El extremo del punzón tiene el radio rp. Este mismo radio queda como el radio del
fondo del vaso embutido (Figura b).
(3) Conforme el punzón se introduce en la matriz, se embute la parte central de la silueta
progresivamente mientras el perímetro de la silueta se desliza sobre la superficie de la
matriz y se traslada hacia el interior de la misma (Figura c).
(4) Al encoger la circunferencia de la silueta se generan esfuerzos de compresión en la
dirección circunferencial de la chapa, los cuales pueden provocar el pandeo y producir
arrugas. Para evitar este fenómeno se sujeta la silueta con el pisador(Figura c).
(5) En el momento de que se embute la chapa, se comprime en la dirección
circunferencial y se dobla recibiendo la tensión en la dirección radial simultáneamente en
la boca de la abertura de la matriz. De igual manera la parte que tiene contacto con la
cabeza del punzón recibe la tensión, sobre todo las zonas de los radios de matriz y
punzón son la que recibe la mayor tensión del doblado. La zona cilindrica entre rd y rp, la
cual corresponde a la pared lateral del recipiente se estira verticalmente (Figura d).
(6) Así la silueta avanza gradualmente a través de la abertura de la matriz recibiendo
diversas fuerzas y deformándose. Si el material resiste los esfuerzos que se generan
durante este proceso, la pieza se conformará plásticamente y alcanzándo su forma
final.(Figura e).
Esfuerzos generados durante el proceso
Mientras el punzón aplica la presión en el fondo del vaso, la lámina entre el fondo y la
pared del mismo se estira considerablemente. Durante el embutido de la chapa, la silueta
exterior de la misma disminuye en diámetro y la zona cercana a esta silueta tiende a
incrementar su espesor como consecuencia de las fuerzas de compresión que se
generan durante el proceso en esta zona (tendencia a aparecer arrugas por pandeo,
fenómeno que evita el pisador).
127
La variación de espesor del material está directamente relacionada con el flujo del
mismo. En un vaso con fondo plano, la variación de espesor en el fondo es mínima
siendo el esfuerzo generado en esta zona mínimo y la deformación permanente
inexistente. En un vaso cuyo fondo fuese esférico, el esfuerzo aplicado a esta zona sí que
provoca una disminución de espesor del fondo asociada a las tensiones generadas en
dicha lámina.
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.
PROCESO DE EMBUTIDO
El proceso de embutido consiste en colocar la lámina de metal sobre un dado y luego
presionándolo hacia la cavidad con ayuda de un punzón que tiene la forma en la cual
quedará formada la lámina.
El número de etapas de embutición depende de la relación que exista entre la magnitud
del disco y de las dimensiones de la pieza embutida, de la facilidad de embutición, del
material y del espesor de la chapa. Es decir, cuanto más complicadas las formas y más
La variación de espesor del material está directamente relacionada con el flujo del
mismo. En un vaso con fondo plano, la variación de espesor en el fondo es mínima
siendo el esfuerzo generado en esta zona mínimo y la deformación permanente
inexistente. En un vaso cuyo fondo fuese esférico, el esfuerzo aplicado a esta zona sí que
provoca una disminución de espesor del fondo asociada a las tensiones generadas en
dicha lámina.
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.
PROCESO DE EMBUTIDO
El proceso de embutido consiste en colocar la lámina de metal sobre un dado y luego
presionándolo hacia la cavidad con ayuda de un punzón que tiene la forma en la cual
quedará formada la lámina.
El número de etapas de embutición depende de la relación que exista entre la magnitud
del disco y de las dimensiones de la pieza embutida, de la facilidad de embutición, del
material y del espesor de la chapa. Es decir, cuanto más complicadas las formas y más
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profundidad sea necesaria, tanto más etapas serán incluidas en dicho proceso.
profundidad sea necesaria, tanto más etapas serán incluidas en dicho proceso.
129
Productos: diversas tipos de piezas con profundidad.
Productos: diversas tipos de piezas con profundidad.
130
• DOBLADO
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.
• DOBLADO
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.
131
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 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.
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 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.
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133
Productos: construcción, herramientas, muebles, vehículos de transporte, y diversas
piezas, etc.
Productos: construcción, herramientas, muebles, vehículos de transporte, y diversas
piezas, etc.
134
• CIZALLADO
El corte del metal implica su sostenimiento a un esfuerzo de corte, superior a su
resistencia límite, entre filos cortantes adyacentes. 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.
• CIZALLADO
El corte del metal implica su sostenimiento a un esfuerzo de corte, superior a su
resistencia límite, entre filos cortantes adyacentes. 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.
135
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.
Funcionamiento del cizallado
En el cizallado se mueven dos cuchillos de cizallamiento de forma encunada cruzándose
bastante cerca entre ellas. La pieza que se tiende entre las dos cuchillas de cizallamiento
se separa através de las cuchillas de cizallamiento con el efecto de fuerza continuo. El
proceso de cizallamiento se desarrolla en tres etapas:
1. Entallar
Cuando se sientan los filos se encoge un tanto el material bajo el efecto de fuerza. Tan
pronto como pasa su limite de elasticidad, los filos entallan el material.
Figura 17 - Entalladura - 1 cuchilla superior de cizallamiento, 2 chapa entallada, 3 cuchilla
inferior de cizallamiento
2. Corte
Mediante la penetración mes profunda sobrepasan las cuchillas de cizallamiento la
resistencia interior de la estructura del metal y entrecortan la pieza.
Figura 18 - Corte - 1 cuchilla superior de cizallamiento, 2 chapa cortada, 3 cuchilla inferior
de cizallamiento
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.
Funcionamiento del cizallado
En el cizallado se mueven dos cuchillos de cizallamiento de forma encunada cruzándose
bastante cerca entre ellas. La pieza que se tiende entre las dos cuchillas de cizallamiento
se separa através de las cuchillas de cizallamiento con el efecto de fuerza continuo. El
proceso de cizallamiento se desarrolla en tres etapas:
1. Entallar
Cuando se sientan los filos se encoge un tanto el material bajo el efecto de fuerza. Tan
pronto como pasa su limite de elasticidad, los filos entallan el material.
Figura 17 - Entalladura - 1 cuchilla superior de cizallamiento, 2 chapa entallada, 3 cuchilla
inferior de cizallamiento
2. Corte
Mediante la penetración mes profunda sobrepasan las cuchillas de cizallamiento la
resistencia interior de la estructura del metal y entrecortan la pieza.
Figura 18 - Corte - 1 cuchilla superior de cizallamiento, 2 chapa cortada, 3 cuchilla inferior
de cizallamiento
136
3. Desgarre
Las cuchillas de cizallamiento aplastan el material entre los dos filos, ante esto se
fortalece el material. Como ahora los filos no pueden penetrar más, desgarran el material
restante con el efecto de fuerza posterior.
Figura 19 - Rasgado - 1 cuchilla superior de cizallamiento, 2 chapa rasgada, 3 cuchilla
inferior de cizallamiento
En las superficies de separación de chapas gruesas se pueden reconocer estas etapas.
Figura 20 - Imagen cizallada de una superficie dividida - 1 entallamiento superior, 2
superficie cortada lisa, 3 superficie áspera cortada, 4 entallamiento inferior
Productos: distintas piezas agujereadas dependiendo para que se utilizara.
• PUNZO NADO
Una punzonadora es un tipo de máquina que se usa para perforar y conformar planchas
de diferentes materiales usando un punzón y una matriz a semejanza de una prensa.
Estas pueden ser sencillas (comandadas manualmente, con un solo juego de
herramientas) o muy complejas (Punzonadora CNC, con carga automática, múltiples
herramientas.
La punzonadora generalmente trabaja partiendo de formatos de chapa metálica, pero
también la hay que parte de bobinas. El punzonado desde bobinas brinda gran eficiencia
y desde chapa otorga gran flexibilidad. Trabajar partiendo desde bobina es recomendado
3. Desgarre
Las cuchillas de cizallamiento aplastan el material entre los dos filos, ante esto se
fortalece el material. Como ahora los filos no pueden penetrar más, desgarran el material
restante con el efecto de fuerza posterior.
Figura 19 - Rasgado - 1 cuchilla superior de cizallamiento, 2 chapa rasgada, 3 cuchilla
inferior de cizallamiento
En las superficies de separación de chapas gruesas se pueden reconocer estas etapas.
Figura 20 - Imagen cizallada de una superficie dividida - 1 entallamiento superior, 2
superficie cortada lisa, 3 superficie áspera cortada, 4 entallamiento inferior
Productos: distintas piezas agujereadas dependiendo para que se utilizara.
• PUNZO NADO
Una punzonadora es un tipo de máquina que se usa para perforar y conformar planchas
de diferentes materiales usando un punzón y una matriz a semejanza de una prensa.
Estas pueden ser sencillas (comandadas manualmente, con un solo juego de
herramientas) o muy complejas (Punzonadora CNC, con carga automática, múltiples
herramientas.
La punzonadora generalmente trabaja partiendo de formatos de chapa metálica, pero
también la hay que parte de bobinas. El punzonado desde bobinas brinda gran eficiencia
y desde chapa otorga gran flexibilidad. Trabajar partiendo desde bobina es recomendado
137
para series muy grandes de producción, donde se utiliza siempre el mismo material y el
ancho de la bobina coincide generalmente con el ancho de la pieza. Tiene la ventaja de
que el material solo circula en una dirección con lo cual se evitan rozaduras en la chapa y
desplazamiento innecesarios.
Tolerancia de corte de la matriz
Para realizar un agujero de una dimensión concreta en una chapa de un espesor
determinado el punzón debe tener la misma dimensión que el agujero deseado y la matriz
deberá tener una dimensión un poco mayor.
Esa diferencia de dimensiones es conocida como tolerancia de corte de la matriz. Es muy
importante que la tolerancia de corte de la matriz este uniformemente repartida alrededor
de la medida del punzón incluso en las esquinas.
La tolerancia de corte adecuada es aquella que hace coincidir las fracturas de corte
generadas por el punzón y por la matriz.
Si utilizamos una matriz con tolerancia demasiado ajustada se crearán dos fracturas que
no se en contrarán.
Inconvenientes de una tolerancia demasiado
ajustada:
• Al ser la tolerancia menor implicará que sea necesaria mayor fuerza para cortar
• El utillaje puede sufrir un mayor desgaste por el hecho de necesitar mas fuerza en la
operación de corte.
• Podría llegar a crear más rebabas por laminación.
• Es necesaria mayor fuerza de extracción.
Por otro lado, si utilizamos una tolerancia demasiado grande se generará una curvatura
mayor alrededor del agujero y las rebabas serán mayores.
para series muy grandes de producción, donde se utiliza siempre el mismo material y el
ancho de la bobina coincide generalmente con el ancho de la pieza. Tiene la ventaja de
que el material solo circula en una dirección con lo cual se evitan rozaduras en la chapa y
desplazamiento innecesarios.
Tolerancia de corte de la matriz
Para realizar un agujero de una dimensión concreta en una chapa de un espesor
determinado el punzón debe tener la misma dimensión que el agujero deseado y la matriz
deberá tener una dimensión un poco mayor.
Esa diferencia de dimensiones es conocida como tolerancia de corte de la matriz. Es muy
importante que la tolerancia de corte de la matriz este uniformemente repartida alrededor
de la medida del punzón incluso en las esquinas.
La tolerancia de corte adecuada es aquella que hace coincidir las fracturas de corte
generadas por el punzón y por la matriz.
Si utilizamos una matriz con tolerancia demasiado ajustada se crearán dos fracturas que
no se en contrarán.
Inconvenientes de una tolerancia demasiado
ajustada:
• Al ser la tolerancia menor implicará que sea necesaria mayor fuerza para cortar
• El utillaje puede sufrir un mayor desgaste por el hecho de necesitar mas fuerza en la
operación de corte.
• Podría llegar a crear más rebabas por laminación.
• Es necesaria mayor fuerza de extracción.
Por otro lado, si utilizamos una tolerancia demasiado grande se generará una curvatura
mayor alrededor del agujero y las rebabas serán mayores.
138
Calculo de la tolerancia de corte
La tolerancia de corte adecuada de una matriz varía con el espesor y con el tipo de
material de la chapa (normalmente se obtiene de un porcentaje con relación al espesor
de la chapa).
Como regla general se puede
establecer que a mayor esfuerzo de corte del material y mayor espesor de chapa la
tolerancia de corte debe ser mayor. Por ejemplo, para chapas de un mismo espesor se
necesitará una tolerancia de corte mayor para el inoxidable que para una de acero o de
aluminio. Por otro lado una chapa de 6 mm. de espesor necesitará más tolerancia que
una chapa de 1 mm.
Los valores de la tolerancia pueden variar desde un 15% a un 25% del espesor de
material en función del espesor y tipo de material. Como regla general se podría aplicar
como tolerancia de corte un 15% para el aluminio, un 20% para el acero y un 20-25% para
el inoxidable.
Beneficios de utilizar una tolerancia de corte adecuada:
• Menor rebaba y curvatura en los agujeros
• Agujeros más uniformes y cortes más limpios
• Piezas punzonadas más planas, con menos deformaciones
• Mayor precisión entre agujeros
• Mayor vida del utillaje (punzón y matriz)
• Mejor extracción del punzón
• Menor adhesión del material punzonado en las paredes del punzón
Problemas del punzonado
En este apartado se describen los problemas consecuencia del método de conformación
por punzonado.
Problema de subida de retales
Este problema se da en la Punzonadora CNC, debido a que la tecnología de las nuevas
punzonadoras permite que estas puedan dar muchos golpes por minuto. Estas altas
velocidades de punzonado pueden provocar que el retal del agujero punzonado tienda a
subir hacia arriba. Esto puede provocar varios problemas en una punzonadora CNC.
Problemas de extracción
Hay que tener en cuenta cuando se realiza un punzonado y debido a la elasticidad del
material la chapa tiende a comprimirse contra las paredes del punzón. Por este motivo es
necesario que algún elemento ejerza una fuerza ascendente suficiente para que ayude al
punzón a salir de la chapa. Dependiendo del tipo de punzonadora esta fuerza proviene de
2 fuentes distintas.
Calculo de la tolerancia de corte
La tolerancia de corte adecuada de una matriz varía con el espesor y con el tipo de
material de la chapa (normalmente se obtiene de un porcentaje con relación al espesor
de la chapa).
Como regla general se puede
establecer que a mayor esfuerzo de corte del material y mayor espesor de chapa la
tolerancia de corte debe ser mayor. Por ejemplo, para chapas de un mismo espesor se
necesitará una tolerancia de corte mayor para el inoxidable que para una de acero o de
aluminio. Por otro lado una chapa de 6 mm. de espesor necesitará más tolerancia que
una chapa de 1 mm.
Los valores de la tolerancia pueden variar desde un 15% a un 25% del espesor de
material en función del espesor y tipo de material. Como regla general se podría aplicar
como tolerancia de corte un 15% para el aluminio, un 20% para el acero y un 20-25% para
el inoxidable.
Beneficios de utilizar una tolerancia de corte adecuada:
• Menor rebaba y curvatura en los agujeros
• Agujeros más uniformes y cortes más limpios
• Piezas punzonadas más planas, con menos deformaciones
• Mayor precisión entre agujeros
• Mayor vida del utillaje (punzón y matriz)
• Mejor extracción del punzón
• Menor adhesión del material punzonado en las paredes del punzón
Problemas del punzonado
En este apartado se describen los problemas consecuencia del método de conformación
por punzonado.
Problema de subida de retales
Este problema se da en la Punzonadora CNC, debido a que la tecnología de las nuevas
punzonadoras permite que estas puedan dar muchos golpes por minuto. Estas altas
velocidades de punzonado pueden provocar que el retal del agujero punzonado tienda a
subir hacia arriba. Esto puede provocar varios problemas en una punzonadora CNC.
Problemas de extracción
Hay que tener en cuenta cuando se realiza un punzonado y debido a la elasticidad del
material la chapa tiende a comprimirse contra las paredes del punzón. Por este motivo es
necesario que algún elemento ejerza una fuerza ascendente suficiente para que ayude al
punzón a salir de la chapa. Dependiendo del tipo de punzonadora esta fuerza proviene de
2 fuentes distintas.
139
Problemas de adhesión del material en el punzón
Este tipo de problema se produce debido a varios factores. Cuando se realizan varios
punzonados la temperatura de punzón aumenta. Teniendo en cuenta que cuando se
realiza un agujero hay parte del material que es arrancado es normal que ciertas
partículas de chapa queden sueltas. Si además, existe una compresión del material
contra las paredes del punzón es fácil que esas partículas se queden adheridas al
punzón. Este tipo de problemas dependerá del mucho del tipo de material que se esté
punzonando. Si se punzona aluminio o inoxidable las probabilidades serán mayores que
si se punzona acero.
Las acciones para reducir este problema son parecidas a las aplicadas para reducir los
problemas de extracción:
• Reducir la presión que ejerce la chapa sobre las paredes del punzón
• Incrementar la tolerancia de la matriz.
• Mantener bien afilado punzón y matriz
• Utilizar lubrificación de utillaje (ABS) y/o de chapa.
• Reducir la velocidad de punzonado y/o cambiar la secuencia de punzonado de forma
que no se realicen muchos punzonados seguidos (de esta forma la temperatura no
aumentará tan rápido).
• Aplicar ciertos tratamientos como el nitrurado o recubrimientos de titanio a los
punzones. Este tipo de acción provoca que el coeficiente de fricción del propio
punzón se reduzca. De esta forma será más difícil que las partículas de material se
puedan adherir a las paredes laterales del punzón.
Problemas de tonelaje
Es importante saber que tonelaje va a ser necesario cuando realicemos un agujero para
no sobrepasar el tonelaje máximo de la punzonadora (en caso contrario podríamos
ocasionar daños al utillaje o a la máquina).
El tonelaje necesario depende del perímetro de corte del punzón, del espesor de la chapa
y del esfuerzo de corte del material a punzonar.
Problemas de afilado y vida del utillaje
Esta es una cuestión complicada ya que intervienen muchas variables como el espesor y
el tipo de chapa que se está punzonando.
A continuación se enumera una lista de variables que afectan a la vida del utillaje:
• Cuanta más fuerza sea necesaria más se desgastará el utillaje.
• Uso correcto de las tolerancias. Si las tolerancias no son correctas y las fracturas no
se encuentran el utillaje deberá realizar más esfuerzos para realizar un agujero. La
tolerancia debe estar uniformemente repartida.
Problemas de adhesión del material en el punzón
Este tipo de problema se produce debido a varios factores. Cuando se realizan varios
punzonados la temperatura de punzón aumenta. Teniendo en cuenta que cuando se
realiza un agujero hay parte del material que es arrancado es normal que ciertas
partículas de chapa queden sueltas. Si además, existe una compresión del material
contra las paredes del punzón es fácil que esas partículas se queden adheridas al
punzón. Este tipo de problemas dependerá del mucho del tipo de material que se esté
punzonando. Si se punzona aluminio o inoxidable las probabilidades serán mayores que
si se punzona acero.
Las acciones para reducir este problema son parecidas a las aplicadas para reducir los
problemas de extracción:
• Reducir la presión que ejerce la chapa sobre las paredes del punzón
• Incrementar la tolerancia de la matriz.
• Mantener bien afilado punzón y matriz
• Utilizar lubrificación de utillaje (ABS) y/o de chapa.
• Reducir la velocidad de punzonado y/o cambiar la secuencia de punzonado de forma
que no se realicen muchos punzonados seguidos (de esta forma la temperatura no
aumentará tan rápido).
• Aplicar ciertos tratamientos como el nitrurado o recubrimientos de titanio a los
punzones. Este tipo de acción provoca que el coeficiente de fricción del propio
punzón se reduzca. De esta forma será más difícil que las partículas de material se
puedan adherir a las paredes laterales del punzón.
Problemas de tonelaje
Es importante saber que tonelaje va a ser necesario cuando realicemos un agujero para
no sobrepasar el tonelaje máximo de la punzonadora (en caso contrario podríamos
ocasionar daños al utillaje o a la máquina).
El tonelaje necesario depende del perímetro de corte del punzón, del espesor de la chapa
y del esfuerzo de corte del material a punzonar.
Problemas de afilado y vida del utillaje
Esta es una cuestión complicada ya que intervienen muchas variables como el espesor y
el tipo de chapa que se está punzonando.
A continuación se enumera una lista de variables que afectan a la vida del utillaje:
• Cuanta más fuerza sea necesaria más se desgastará el utillaje.
• Uso correcto de las tolerancias. Si las tolerancias no son correctas y las fracturas no
se encuentran el utillaje deberá realizar más esfuerzos para realizar un agujero. La
tolerancia debe estar uniformemente repartida.
140
• Problemas de alineación, puede existir un problema de alineación entre punzón y
matriz achacable a la punzonadora (los centros del punzón y de la matriz no
coincidan y/o que la posición angular de estos no sea correcta).
• Problema en las chavetas y chaveteros de la maquina.
• Mal montaje por parte del operario.
• El mecanismo del index, que permite girar los utillajes este desfasado entre punzón y
matriz.
Las soluciones a este problema son:
• Mantener los utillajes en las mejores condiciones de corte posibles. Para ello es
necesario rectificarlos frecuente y adecuadamente
• Lubrificación de los punzones, las guías y la chapa. Esta demostrado, y de hecho en
algunas punzonadoras es standard y en otras opcional, que la lubrificación del
utillaje (ABS) aumenta la vida del utillaje. También en muchas punzonadoras se
puede instalar un sistema de lubrificación de la chapa.
• Mecanizar radios de construcción en las esquinas de los utillajes puede aumentar la
vida de los utillajes. Por ejemplo en ciertas esquinas de algunos triángulos o en
esquinas de cuadrados o rectangulares cuando se está punzonando chapa de cierto
grosor.
• Aplicando afilados especiales a los punzones (para ciertas aplicaciones es posible
aumentar la vida del utillaje).
• Aplicar tratamientos como el nitrurado o aplicar recubrimientos que aumenten la
dureza y reduzcan el coeficiente de fricción.
Productos: Elabora diversas piezas con agujeros dependiendo su utilización.
• Problemas de alineación, puede existir un problema de alineación entre punzón y
matriz achacable a la punzonadora (los centros del punzón y de la matriz no
coincidan y/o que la posición angular de estos no sea correcta).
• Problema en las chavetas y chaveteros de la maquina.
• Mal montaje por parte del operario.
• El mecanismo del index, que permite girar los utillajes este desfasado entre punzón y
matriz.
Las soluciones a este problema son:
• Mantener los utillajes en las mejores condiciones de corte posibles. Para ello es
necesario rectificarlos frecuente y adecuadamente
• Lubrificación de los punzones, las guías y la chapa. Esta demostrado, y de hecho en
algunas punzonadoras es standard y en otras opcional, que la lubrificación del
utillaje (ABS) aumenta la vida del utillaje. También en muchas punzonadoras se
puede instalar un sistema de lubrificación de la chapa.
• Mecanizar radios de construcción en las esquinas de los utillajes puede aumentar la
vida de los utillajes. Por ejemplo en ciertas esquinas de algunos triángulos o en
esquinas de cuadrados o rectangulares cuando se está punzonando chapa de cierto
grosor.
• Aplicando afilados especiales a los punzones (para ciertas aplicaciones es posible
aumentar la vida del utillaje).
• Aplicar tratamientos como el nitrurado o aplicar recubrimientos que aumenten la
dureza y reduzcan el coeficiente de fricción.
Productos: Elabora diversas piezas con agujeros dependiendo su utilización.
141
• 3.1.-RECUBRIMIENTO METÁLICOS
• GALVANOPLASTIA
Definición de galvanoplastía o galvanostegia:
- La galvanoplástia es el proceso en el que, por medio de la electricidad, se cubre un
metal sobre otro; a través de una solución de sales metálicas (electrólosis). Los metales
que generalmente se utilizan para este procesos son: Plata, níquel, cobre y zinc.
La galvanoplastia es la aplicación tecnológica de la deposición mediante electricidad, o
electrodeposición. El proceso se basa en el traslado de iones metálicos desde
un ánodo a un cátodo, donde se depositan, en un medio líquido acuoso, compuesto
fundamentalmente por sales metálicas y ligeramente acidulado.
De forma genérica bajo el nombre de galvanoplastia se agrupa diversos procesos en los
que se emplea el principio físico anterior, la electrodeposición, de diferentes formas.
Dependiendo de autores y profundización de estudio se considera un único proceso o se
desglosa en varios, incluso en subprocesos. Algunas veces, procesos muy semejantes
recibe un nombre distinto por alguna diferencia tecnológica. Generalmente las
diferencias se producen en la utilización del sustrato.
• 3.1.-RECUBRIMIENTO METÁLICOS
• GALVANOPLASTIA
Definición de galvanoplastía o galvanostegia:
- La galvanoplástia es el proceso en el que, por medio de la electricidad, se cubre un
metal sobre otro; a través de una solución de sales metálicas (electrólosis). Los metales
que generalmente se utilizan para este procesos son: Plata, níquel, cobre y zinc.
La galvanoplastia es la aplicación tecnológica de la deposición mediante electricidad, o
electrodeposición. El proceso se basa en el traslado de iones metálicos desde
un ánodo a un cátodo, donde se depositan, en un medio líquido acuoso, compuesto
fundamentalmente por sales metálicas y ligeramente acidulado.
De forma genérica bajo el nombre de galvanoplastia se agrupa diversos procesos en los
que se emplea el principio físico anterior, la electrodeposición, de diferentes formas.
Dependiendo de autores y profundización de estudio se considera un único proceso o se
desglosa en varios, incluso en subprocesos. Algunas veces, procesos muy semejantes
recibe un nombre distinto por alguna diferencia tecnológica. Generalmente las
diferencias se producen en la utilización del sustrato.
142
• La aplicación original a gran escala de la
galvanoplastia era reproducir por medios electroquímicos objetos de detalles muy
finos y en muy diversos metales. El primer empleo práctico fueron las planchas
de imprenta hacia el 1839. En este caso, el sustrato se desprende. Como se describe
en un tratado de 1890, la galvanoplastia produce "un facsímil exacto de cualquier
objeto que tiene una superficie irregular, ya se trate de un grabado en acero o placas
de cobre, un trozo de madera,...., que se utilizará para la impresión, o una medalla,
medallón, estatua, busto, o incluso un objeto natural, con fines artísticos"
1
•
• El electroformado (en inglés: Electroforming ) es un método para reproducir
piezas de metal mediante deposición eléctrica. Es un proceso muy parecido a la
aplicación original. La diferencia es su ámbito de utilización, centrándose más en
la mecánica de precisión no en las artes plásticas. Se deposita una capa de metal
sobre un sustrato que posteriormente se hará desaparecer quedando sólo el
metal depositado.
• El proceso más utilizado a partir de la década de 1970 es la electrodeposición,
o chapado electrolítico, de un metal sobre una superficie para mejorar las
características de esta. Inicialmente por cuestiones estéticas. Posteriormente además
conseguir mejorar propiedades mecánicas: su dureza, o su resistencia, etc. Aunque
existe métodos para conseguir el mismo recubrimiento sin emplear electricidad como
en el caso del niquelado. En este caso el sustrato se mantiene y se intenta mejorar
alguna característica de la superficie. Pero existe una variación de la galvanoplastia,
empleado en escultura, en el que el metal se adhiere al sustrato.
• La aplicación original a gran escala de la
galvanoplastia era reproducir por medios electroquímicos objetos de detalles muy
finos y en muy diversos metales. El primer empleo práctico fueron las planchas
de imprenta hacia el 1839. En este caso, el sustrato se desprende. Como se describe
en un tratado de 1890, la galvanoplastia produce "un facsímil exacto de cualquier
objeto que tiene una superficie irregular, ya se trate de un grabado en acero o placas
de cobre, un trozo de madera,...., que se utilizará para la impresión, o una medalla,
medallón, estatua, busto, o incluso un objeto natural, con fines artísticos"
1
•
• El electroformado (en inglés: Electroforming ) es un método para reproducir
piezas de metal mediante deposición eléctrica. Es un proceso muy parecido a la
aplicación original. La diferencia es su ámbito de utilización, centrándose más en
la mecánica de precisión no en las artes plásticas. Se deposita una capa de metal
sobre un sustrato que posteriormente se hará desaparecer quedando sólo el
metal depositado.
• El proceso más utilizado a partir de la década de 1970 es la electrodeposición,
o chapado electrolítico, de un metal sobre una superficie para mejorar las
características de esta. Inicialmente por cuestiones estéticas. Posteriormente además
conseguir mejorar propiedades mecánicas: su dureza, o su resistencia, etc. Aunque
existe métodos para conseguir el mismo recubrimiento sin emplear electricidad como
en el caso del niquelado. En este caso el sustrato se mantiene y se intenta mejorar
alguna característica de la superficie. Pero existe una variación de la galvanoplastia,
empleado en escultura, en el que el metal se adhiere al sustrato.
143
Descripción técnica
Esquema de aparato para la galvanoplastia. Una
corriente eléctrica fluye desde la batería, a través del ánodo de cobre, el electrolito, y el
molde revestido. Una película de cobre (el electrotipo) crece sobre el recubrimiento
eléctricamente conductor del molde.
Al igual que en la fundición de metales y los estereotipos, se crea un molde a partir del
modelo del objeto a reproducir. Como la galvanoplastia implica procesos químicos en
disolución acuosa y se realiza a temperatura ambiente, el material del molde no necesita
características especiales. Se utilizaron materiales como ceras, gutapercha (látex
natural),y,finalmente,ozoquerita. La superficie del molde se hacia conductora de
electricidad mediante un revestimiento muy delgado de polvo fino de grafito o mediante
pintura. Un alambre se unía a la superficie conductora, y el molde se suspende en una
solución con electrolito.
Electrotipia es activado por las corrientes eléctricas que fluyen entre ánodo cables que
también se sumergieron en la disolución y el cable conectado al molde revestido
(cátodo). Para electrotipia cobre, un electrolito acuoso típico contiene sulfato de cobre
(CuSO4 ) y ácido sulfúrico (H2SO4), y el ánodo es también de cobre, la disposición se
ilustra en la figura. Los átomos eléctricos actuales de cobre causas para disolver la
superficie del ánodo y para entrar en el electrolito como iones de cobre (Cu
++
en la
figura). Los iones de cobre son absorbidos por la superficie de la realización del molde a
la misma velocidad en las que el cobre se disuelve desde el ánodo, completando así el
circuito eléctrico. Cuando la capa de cobre sobre el molde alcanza el espesor deseado se
detiene el proceso cortando la corriente eléctrica. El molde y la copia adjunta se retiran
de la solución, y se separan con cuidado. El Museo Metropolitano de Arte realizó en 2011
una animación del proceso creación de una replica mediante galvanoplastia. Se pueden
emplear otros metales, además del cobre. El procedimiento es similar, pero cada metal
necesita ánodo y electrolitos diferentes.
Hay un segundo tipo de galvanoplastia en la que la película de cobre se deposita sobre la
parte exterior de una forma, y no separada de ella. La forma esta, generalmente, realizada
con yeso impermeabilizado, que permanece como núcleo después galvanoplastia. En
Descripción técnica
Esquema de aparato para la galvanoplastia. Una
corriente eléctrica fluye desde la batería, a través del ánodo de cobre, el electrolito, y el
molde revestido. Una película de cobre (el electrotipo) crece sobre el recubrimiento
eléctricamente conductor del molde.
Al igual que en la fundición de metales y los estereotipos, se crea un molde a partir del
modelo del objeto a reproducir. Como la galvanoplastia implica procesos químicos en
disolución acuosa y se realiza a temperatura ambiente, el material del molde no necesita
características especiales. Se utilizaron materiales como ceras, gutapercha (látex
natural),y,finalmente,ozoquerita. La superficie del molde se hacia conductora de
electricidad mediante un revestimiento muy delgado de polvo fino de grafito o mediante
pintura. Un alambre se unía a la superficie conductora, y el molde se suspende en una
solución con electrolito.
Electrotipia es activado por las corrientes eléctricas que fluyen entre ánodo cables que
también se sumergieron en la disolución y el cable conectado al molde revestido
(cátodo). Para electrotipia cobre, un electrolito acuoso típico contiene sulfato de cobre
(CuSO4 ) y ácido sulfúrico (H2SO4), y el ánodo es también de cobre, la disposición se
ilustra en la figura. Los átomos eléctricos actuales de cobre causas para disolver la
superficie del ánodo y para entrar en el electrolito como iones de cobre (Cu
++
en la
figura). Los iones de cobre son absorbidos por la superficie de la realización del molde a
la misma velocidad en las que el cobre se disuelve desde el ánodo, completando así el
circuito eléctrico. Cuando la capa de cobre sobre el molde alcanza el espesor deseado se
detiene el proceso cortando la corriente eléctrica. El molde y la copia adjunta se retiran
de la solución, y se separan con cuidado. El Museo Metropolitano de Arte realizó en 2011
una animación del proceso creación de una replica mediante galvanoplastia. Se pueden
emplear otros metales, además del cobre. El procedimiento es similar, pero cada metal
necesita ánodo y electrolitos diferentes.
Hay un segundo tipo de galvanoplastia en la que la película de cobre se deposita sobre la
parte exterior de una forma, y no separada de ella. La forma esta, generalmente, realizada
con yeso impermeabilizado, que permanece como núcleo después galvanoplastia. En
144
alemán este método se conoce como Kerngalvanoplastik; la técnica más usual descrito
en el párrafo anterior se conoce como Hohlgalvanoplastik.
La galvanoplastia está relacionada con
la electrodeposición, o chapado. Esta última añade de forma permanente una capa
delgada metálica a un objeto metálico en lugar de crear una pieza metálica
independiente, pero esto no es siempre así, laKerngalvanoplastik produce una capa
permanente sobre el ob jeto. Se puede considerar cuestiones estéticas para
diferenciarlas. Tanto la galvanoplastia como el electroformado generan partes metálicas
independientes, pero difieren en detalles técnicos. El electroformado implica la
producción de una parte metálica al rededor de un negativo que luego se hará
desaparecer. Mientras que, como se mencionó anteriormente, la galvanoplastia emplea
un molde no conductor o forma cuya superficie ha sido hizo realizar m ediante la
aplicación de un revestimiento delgado de grafito o polvo metálico. El término
electroformado, electroforming, etimológicamente significa lo mismo que galvanoplastia
y a veces se emplea para para abarcar todos los procesos electrodeposición.
El proceso puede resumirse como el traslado en forma de iones metálicos desde un
ánodo (carga positiva) a un cátodo (carga negativa) a través de un medio líquido
(electrolito), compuesto fundamentalmente por sales, como resultado de aplicar una
corriente eléctrica en un dispositivo o reactor que constituye un circuito eléctrico.
alemán este método se conoce como Kerngalvanoplastik; la técnica más usual descrito
en el párrafo anterior se conoce como Hohlgalvanoplastik.
La galvanoplastia está relacionada con
la electrodeposición, o chapado. Esta última añade de forma permanente una capa
delgada metálica a un objeto metálico en lugar de crear una pieza metálica
independiente, pero esto no es siempre así, laKerngalvanoplastik produce una capa
permanente sobre el ob jeto. Se puede considerar cuestiones estéticas para
diferenciarlas. Tanto la galvanoplastia como el electroformado generan partes metálicas
independientes, pero difieren en detalles técnicos. El electroformado implica la
producción de una parte metálica al rededor de un negativo que luego se hará
desaparecer. Mientras que, como se mencionó anteriormente, la galvanoplastia emplea
un molde no conductor o forma cuya superficie ha sido hizo realizar m ediante la
aplicación de un revestimiento delgado de grafito o polvo metálico. El término
electroformado, electroforming, etimológicamente significa lo mismo que galvanoplastia
y a veces se emplea para para abarcar todos los procesos electrodeposición.
El proceso puede resumirse como el traslado en forma de iones metálicos desde un
ánodo (carga positiva) a un cátodo (carga negativa) a través de un medio líquido
(electrolito), compuesto fundamentalmente por sales, como resultado de aplicar una
corriente eléctrica en un dispositivo o reactor que constituye un circuito eléctrico.
145
Productos: cubrimiento de piezas o productos.
• PAVONADO
El pavonado consiste en la generación de una capa superficial de Magnetita, óxido
ferroso-diférrico (Fe3O4), alrededor de las piezas de acero para mejorar su aspecto y
evitar su corrosión.
Historia
Los orígenes del pavonado son un tanto inciertos, remontándose a cerca de tres siglos.
Lo que sí se conocía es que calentando el acero hasta alcanzar un tono azulado y
sumergiéndolo en aceite, aumentaba considerablemente su resistencia a la herrumbre.
Métodos
Existen dos métodos de pavonado: el ácido (frío) y el alcalino (caliente). El alcalino es sin
duda el método que proporciona mejor calidad, durabilidad y aspecto. Pero requiere
mucho tiempo para lograr el resultado deseado. Se obtiene mediante la aplicación de
Productos: cubrimiento de piezas o productos.
• PAVONADO
El pavonado consiste en la generación de una capa superficial de Magnetita, óxido
ferroso-diférrico (Fe3O4), alrededor de las piezas de acero para mejorar su aspecto y
evitar su corrosión.
Historia
Los orígenes del pavonado son un tanto inciertos, remontándose a cerca de tres siglos.
Lo que sí se conocía es que calentando el acero hasta alcanzar un tono azulado y
sumergiéndolo en aceite, aumentaba considerablemente su resistencia a la herrumbre.
Métodos
Existen dos métodos de pavonado: el ácido (frío) y el alcalino (caliente). El alcalino es sin
duda el método que proporciona mejor calidad, durabilidad y aspecto. Pero requiere
mucho tiempo para lograr el resultado deseado. Se obtiene mediante la aplicación de
146
químicos que proporcionan una oxidación superficial de gran adherencia y durabilidad.
En cambio el ácido es mucho más fácil de lograr y en muy poco tiempo, por lo que es el
método utilizado habitualmente en la restauración de pequeñas piezas que han perdido el
pavonado original.
Productos: diversas piezas o productos de acero reforzadas
• DEPÓSITOS DE NITRUROS
Nitruro de aluminio
En los últimos años se ha realizado un esfuerzo importante en la búsqueda de nuevos
materiales con estructuras cada vez más complejas, que presenten a la vez propiedades
de conducción iónica y electrónica. Este tipo de materiales, como el nitruro de aluminio,
tienen aplicaciones en campos importantes de la tecnología como componentes de
diversos dispositivos optoelectrónicos. De entre los nuevos materiales estudiados se
destacan los nitruros metálicos. En este tipo de compuestos no existe todavía un
conocimiento profundo de los mecanismos de transporte de carga por lo que se hace
necesario un estudio fundamental en muestras de gran calidad cristalina.
Como película policristalina orientada en el eje c, el nitruro de aluminio (AlN) se puede
implementar como componente en sensores ópticos en el rango de ultravioleta (UV), así
como en dispositivos óptico-acústicos.
Existe un amplio interés en el nitruro de aluminio hexagonal por su aplicación en LED's y
detectores en el azul y ultravioleta, debido a su notable estabilidad térmica y química,
también es conveniente para su aplicación en ambientes extremos de altas temperaturas.
Es de gran importancia para el país el estudio y desarrollo de nuevas técnicas de
investigación como la deposición por láser pulsado (PLD) ya que se pueden generar
nuevos materiales nanoestructurados como es en este caso el de los nitruros del grupo
III-V uno de ellos el AlN pues está siendo objeto de estudio debido a sus amplias
perspectivas de aplicación en dispositivos semiconductores en las regiones de las
longitudes de onda del azul y el u ltravioleta; además de que se crean jóvenes
investigadores que pueden contribuir a la ciencia y desarrollo del país con la ayuda de
las universidades que trabajan en estos temas y de los grupos que existen en estas
líneas de investigación posibilitando avances tecnológicos necesarios para la industria
nacional.
Productos: herramientas, etc.
químicos que proporcionan una oxidación superficial de gran adherencia y durabilidad.
En cambio el ácido es mucho más fácil de lograr y en muy poco tiempo, por lo que es el
método utilizado habitualmente en la restauración de pequeñas piezas que han perdido el
pavonado original.
Productos: diversas piezas o productos de acero reforzadas
• DEPÓSITOS DE NITRUROS
Nitruro de aluminio
En los últimos años se ha realizado un esfuerzo importante en la búsqueda de nuevos
materiales con estructuras cada vez más complejas, que presenten a la vez propiedades
de conducción iónica y electrónica. Este tipo de materiales, como el nitruro de aluminio,
tienen aplicaciones en campos importantes de la tecnología como componentes de
diversos dispositivos optoelectrónicos. De entre los nuevos materiales estudiados se
destacan los nitruros metálicos. En este tipo de compuestos no existe todavía un
conocimiento profundo de los mecanismos de transporte de carga por lo que se hace
necesario un estudio fundamental en muestras de gran calidad cristalina.
Como película policristalina orientada en el eje c, el nitruro de aluminio (AlN) se puede
implementar como componente en sensores ópticos en el rango de ultravioleta (UV), así
como en dispositivos óptico-acústicos.
Existe un amplio interés en el nitruro de aluminio hexagonal por su aplicación en LED's y
detectores en el azul y ultravioleta, debido a su notable estabilidad térmica y química,
también es conveniente para su aplicación en ambientes extremos de altas temperaturas.
Es de gran importancia para el país el estudio y desarrollo de nuevas técnicas de
investigación como la deposición por láser pulsado (PLD) ya que se pueden generar
nuevos materiales nanoestructurados como es en este caso el de los nitruros del grupo
III-V uno de ellos el AlN pues está siendo objeto de estudio debido a sus amplias
perspectivas de aplicación en dispositivos semiconductores en las regiones de las
longitudes de onda del azul y el u ltravioleta; además de que se crean jóvenes
investigadores que pueden contribuir a la ciencia y desarrollo del país con la ayuda de
las universidades que trabajan en estos temas y de los grupos que existen en estas
líneas de investigación posibilitando avances tecnológicos necesarios para la industria
nacional.
Productos: herramientas, etc.
147
BIBLIOGRAFÍA
3.1.- proceso de conformado metálicos
Forja
• http://es.wikipedia.org/wiki/Forja
Estampado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Estampado_de_metales
Acuñado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Acu%C3%B1aci%C3%B3n
Extrusión
• http://es.wikipedia.org/wiki/Extrusi%C3%B3n
BIBLIOGRAFÍA
3.1.- proceso de conformado metálicos
Forja
• http://es.wikipedia.org/wiki/Forja
Estampado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Estampado_de_metales
Acuñado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Acu%C3%B1aci%C3%B3n
Extrusión
• http://es.wikipedia.org/wiki/Extrusi%C3%B3n
148
Laminado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Laminaci%C3%B3n
Estirado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Estirado
Trefilado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Trefilado
Troquelado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Troqueles_y_troquelado_(metalmec%C3%A1nica)
• http://es.wikipedia.org/wiki/Troquelaci%C3%B3n
Embutido
• http://es.wikipedia.org/wiki/Embutici%C3%B3n
Doblado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Doblado_de_chapa
Cizallado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Cizallado
• http://www.nzdl.org/gsdlmod?e=d-00000-00---off-0gtz--00-0----0-10-0---0---0direct-10---4-------0-1l--11-
en-50---20-help---00-0-1-00-0-0-11-1-0utfZz-8-00&cl=CL4.6&d=HASH01e339ab3514bacd05f784f2.7&x=1
• http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-33.pdf
Punzo nado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Punzonadora
3.1.-recubrimiento metálico
Galvanoplastia
• http://es.wikipedia.org/wiki/Galvanoplastia
• http://galvanoplastia-abp.blogspot.mx/
Pavonado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Pavonado
Depósitos de nitruros
• http://es.wikipedia.org/wiki/Nitruro_de_aluminio
Libro: Fundamentos de manufactura moderna 3ter Edición– Mikell P. Groover
CONCLUSIÓN
Kevin Luis Batista Bejarano
Al realizar el presente trabajo de investigación tuvimos que analizar los diversos y
extensos temas de la tercera unidad vimos los diversos tipos de procesos de
formado y recubrimiento así como los diversos tipos de procesos de conformado
metálico que son como el forjado estampado acuñado entre otras así también
como los diversos tipos de recubrimientos metálicos que son galvanoplastia
pavonado y los depósitos de nitruro.
Laminado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Laminaci%C3%B3n
Estirado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Estirado
Trefilado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Trefilado
Troquelado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Troqueles_y_troquelado_(metalmec%C3%A1nica)
• http://es.wikipedia.org/wiki/Troquelaci%C3%B3n
Embutido
• http://es.wikipedia.org/wiki/Embutici%C3%B3n
Doblado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Doblado_de_chapa
Cizallado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Cizallado
• http://www.nzdl.org/gsdlmod?e=d-00000-00---off-0gtz--00-0----0-10-0---0---0direct-10---4-------0-1l--11-
en-50---20-help---00-0-1-00-0-0-11-1-0utfZz-8-00&cl=CL4.6&d=HASH01e339ab3514bacd05f784f2.7&x=1
• http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-33.pdf
Punzo nado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Punzonadora
3.1.-recubrimiento metálico
Galvanoplastia
• http://es.wikipedia.org/wiki/Galvanoplastia
• http://galvanoplastia-abp.blogspot.mx/
Pavonado
• http://es.wikipedia.org/wiki/Pavonado
Depósitos de nitruros
• http://es.wikipedia.org/wiki/Nitruro_de_aluminio
Libro: Fundamentos de manufactura moderna 3ter Edición– Mikell P. Groover
CONCLUSIÓN
Kevin Luis Batista Bejarano
Al realizar el presente trabajo de investigación tuvimos que analizar los diversos y
extensos temas de la tercera unidad vimos los diversos tipos de procesos de
formado y recubrimiento así como los diversos tipos de procesos de conformado
metálico que son como el forjado estampado acuñado entre otras así también
como los diversos tipos de recubrimientos metálicos que son galvanoplastia
pavonado y los depósitos de nitruro.
149
Manuel Parra Martínez
En el presente trabajo de investigación analizamos los proceso de formado y
recubrimiento que es el tema de la tercera unidad y que aprendimos sobre la
creasion de de piezas mediantes los prosesos estudiados así como los sud
temas que van de la mano con ella como por ejemplo proceso de conformado,
troquelado, cesillado, laminado, embutido,forjado entre otras para asi tener
conosimientos en la obra del travajo
Nicole Sttefhano Alceda Ortiz
Al elaborar el presente trabajo de investigación conocimos analizamos y
estructuramos los temas que conllevan esta tercera unidad así como los temas
que van de la mano con ellas analizamos los diversos tipos de forjado también
como los diversos tipos de recubrimientos metálicos y cuáles son los depósitos
de nitruro.
Jorge Luis Uscanga Vera
Al realizar el presente trabajo de investigación vimos los temas que conllevan lo
que es la tercera unidad de proceso de manufactura así como los temas que van
de la mano con ella
Manuel Parra Martínez
En el presente trabajo de investigación analizamos los proceso de formado y
recubrimiento que es el tema de la tercera unidad y que aprendimos sobre la
creasion de de piezas mediantes los prosesos estudiados así como los sud
temas que van de la mano con ella como por ejemplo proceso de conformado,
troquelado, cesillado, laminado, embutido,forjado entre otras para asi tener
conosimientos en la obra del travajo
Nicole Sttefhano Alceda Ortiz
Al elaborar el presente trabajo de investigación conocimos analizamos y
estructuramos los temas que conllevan esta tercera unidad así como los temas
que van de la mano con ellas analizamos los diversos tipos de forjado también
como los diversos tipos de recubrimientos metálicos y cuáles son los depósitos
de nitruro.
Jorge Luis Uscanga Vera
Al realizar el presente trabajo de investigación vimos los temas que conllevan lo
que es la tercera unidad de proceso de manufactura así como los temas que van
de la mano con ella
150
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
151
UNIDAD IV
PROCESOS DE MAQUINADO
Competencia específica:
Identificar y aplicar los procesos de maquinado más usuales para la manufactura de piezas.
Actividades de aprendizaje:
Investigar las principales operaciones de maquinado que se aplican tales como: torneado,
fresado, taladrado, cepillado y esmerilado.
Realizar un mapa conceptual donde especifique: características, ventajas, desventajas y
procesos que realiza cada máquina herramienta.
Presentar práctica de maquinado de piezas con video.
Temas que conforman la unidad:
4.1 Teoría del corte (velocidad, herramienta, esfuerzo).
4.2 Torneado.
4.3 Cepillado.
4.4 Fresado.
4.5 Taladrado.
4.6 Esmerilado y abrasivos.
4.7 Rectificado de superficies planas y cilíndricas.
Evaluación:
Examen sumativo 50%
Trabajo de investigación de máquinas herramientas (operación y proceso) 20%
Práctica de maquinado con video 15%
Mapa conceptual de características, ventajas y desventajas de las máquinas herramientas 15%
4.1. TEORÍA DE CORTE (VELOCIDAD, HERRAMIENTA, ESFUERZO)
Las operaciones de remoción de material: son una familia de operaciones de formado en las que
el material sobrante es removido de una pieza de trabajo inicial de tal manera que lo que queda es
la forma final que se desea conseguir.
La rama más importante de la familia es el maquinado convencional en el que una herramienta
aguda de corte se utiliza para cortar mecánicamente el material y así alcanzar la forma deseada.
Los tres procesos de maquinado son:
Torneado.
Taladrado.
Fresado.
Las otras operaciones de maquinado (figura 21.1) incluyen el prefilado, el cepillado, el escariado
y el aserrado.
UNIDAD IV
PROCESOS DE MAQUINADO
Competencia específica:
Identificar y aplicar los procesos de maquinado más usuales para la manufactura de piezas.
Actividades de aprendizaje:
Investigar las principales operaciones de maquinado que se aplican tales como: torneado,
fresado, taladrado, cepillado y esmerilado.
Realizar un mapa conceptual donde especifique: características, ventajas, desventajas y
procesos que realiza cada máquina herramienta.
Presentar práctica de maquinado de piezas con video.
Temas que conforman la unidad:
4.1 Teoría del corte (velocidad, herramienta, esfuerzo).
4.2 Torneado.
4.3 Cepillado.
4.4 Fresado.
4.5 Taladrado.
4.6 Esmerilado y abrasivos.
4.7 Rectificado de superficies planas y cilíndricas.
Evaluación:
Examen sumativo 50%
Trabajo de investigación de máquinas herramientas (operación y proceso) 20%
Práctica de maquinado con video 15%
Mapa conceptual de características, ventajas y desventajas de las máquinas herramientas 15%
4.1. TEORÍA DE CORTE (VELOCIDAD, HERRAMIENTA, ESFUERZO)
Las operaciones de remoción de material: son una familia de operaciones de formado en las que
el material sobrante es removido de una pieza de trabajo inicial de tal manera que lo que queda es
la forma final que se desea conseguir.
La rama más importante de la familia es el maquinado convencional en el que una herramienta
aguda de corte se utiliza para cortar mecánicamente el material y así alcanzar la forma deseada.
Los tres procesos de maquinado son:
Torneado.
Taladrado.
Fresado.
Las otras operaciones de maquinado (figura 21.1) incluyen el prefilado, el cepillado, el escariado
y el aserrado.
152
Otro grupo de procesos de remoción de material es el proceso abrasivo que de forma mecánica
remueve el material mediante la acción de partículas duras abrasivas.
El maquinado: es un proceso de manufactura en el cual se usa una herramienta de corte para
remover el exceso de material de una pieza de trabajo de tal manera que el material remanente
sea la forma de la pieza deseada.
Tecnología de maquinado:
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 pieza de
trabajo.
Para realizar la operación se requiere movimiento relativo entre la herramienta y el material de
trabajo.
Este movimiento relativo se logra en la mayoría de las operación de maquinado por medio de un
movimiento primario, llamado la “velocidad de corte” y un movimiento secundario denominado
“el avance”.
La forma de la herramienta y su penetración en la superficie del trabajo, combinada con estos
movimientos produce la forma deseada de la superficie resultante del trabajo.
Otro grupo de procesos de remoción de material es el proceso abrasivo que de forma mecánica
remueve el material mediante la acción de partículas duras abrasivas.
El maquinado: es un proceso de manufactura en el cual se usa una herramienta de corte para
remover el exceso de material de una pieza de trabajo de tal manera que el material remanente
sea la forma de la pieza deseada.
Tecnología de maquinado:
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 pieza de
trabajo.
Para realizar la operación se requiere movimiento relativo entre la herramienta y el material de
trabajo.
Este movimiento relativo se logra en la mayoría de las operación de maquinado por medio de un
movimiento primario, llamado la “velocidad de corte” y un movimiento secundario denominado
“el avance”.
La forma de la herramienta y su penetración en la superficie del trabajo, combinada con estos
movimientos produce la forma deseada de la superficie resultante del trabajo.
153
Tipos de operaciones de maquinado:
Hay muchos clases de maquinado, cada una de las cuales es capaz de generar una cierta
configuración geométrica y textura superficial. Hay tres tipos comunes; torneado, taladrado y
fresado.
El torneado: Se usa una herramienta de corte con un borde cortante simple destinado a remover
material de una pieza de trabajo giratoria para dar forma a un cilindro (figura 21.3a).
El taladrado: Se usa para crear un agujero redondo. Esto se realiza generalmente con una
herramienta giratoria que tiene dos filos cortantes.
La herramienta de corte avanza en una dirección paralela a su eje de rotación dentro de la pieza
de trabajo para formar el agujero redondo (figura 21.3b).
Fresado: También es una herramienta de corte tiene uno o más filos cortantes se mueve
lentamente sobre el material para generar un plano o superficie recta.
La dirección del movimiento de avance es perpendicular al eje de rotación.
El movimiento de la velocidad lo proporciona la fresa rotatoria.
Hay varias formas de fresado: las dos básicas son el fresado periférico y el fresado de frente
(figura 21.3c y 21.3d).
Tipos de operaciones de maquinado:
Hay muchos clases de maquinado, cada una de las cuales es capaz de generar una cierta
configuración geométrica y textura superficial. Hay tres tipos comunes; torneado, taladrado y
fresado.
El torneado: Se usa una herramienta de corte con un borde cortante simple destinado a remover
material de una pieza de trabajo giratoria para dar forma a un cilindro (figura 21.3a).
El taladrado: Se usa para crear un agujero redondo. Esto se realiza generalmente con una
herramienta giratoria que tiene dos filos cortantes.
La herramienta de corte avanza en una dirección paralela a su eje de rotación dentro de la pieza
de trabajo para formar el agujero redondo (figura 21.3b).
Fresado: También es una herramienta de corte tiene uno o más filos cortantes se mueve
lentamente sobre el material para generar un plano o superficie recta.
La dirección del movimiento de avance es perpendicular al eje de rotación.
El movimiento de la velocidad lo proporciona la fresa rotatoria.
Hay varias formas de fresado: las dos básicas son el fresado periférico y el fresado de frente
(figura 21.3c y 21.3d).
154
El maquinado es el más versátil y preciso de todos los procesos de manufactura por su capacidad
de producir una diversidad de piezas y características geométricas, ejemplo: roscas de tornillos,
dientes de engrane, superficies lisas, etc.
Las piezas maquinadas se clasifican en rotacionales y no rotacionales.
FIGURA 22.1
Rotacional: tiene la forma de cilindro o disco, en la operación característica que produce estas
formas, una herramienta de corte elimina material de una pieza de trabajo giratoria. Ejemplos; el
torneado y el perforado, en el taladrado se crea una forma cilíndrica interna.
No rotacional: es una pieza en forma de bloque o placa como se ilustra en la FIGURA
22.1B PÁGINA 50B. Estas formas se logran por movimientos lineales de la
pieza de trabajo combinada, las operaciones en esta categoría incluyen fresado, perfilado,
cepillado y aserrado.
Cada operación de maquinado produce una forma debido a dos factores:
1. Los movimientos relativos entre la herramienta y la pieza de trabajo.
2. La forma de la herramienta de corte.
Estas operaciones se clasifican según la forma de la pieza creada ya sea por generación o por
formado.
Esmerilado y abrasivos:
El maquinado por abrasivos implica la eliminación del material por la acción de partículas
abrasivas duras que están por lo general adheridas a una rueda.
El esmerilado es el proceso abrasivo más importante. En términos de máquinas herramientas en
uso, el esmerilado es el más común de todas las operaciones de trabajo con máquinas
herramientas.
Otros procesos por abrasivos incluyen el rectificado, el bruñido, el super acabado, el pulido y el
abrillantado.
El maquinado es el más versátil y preciso de todos los procesos de manufactura por su capacidad
de producir una diversidad de piezas y características geométricas, ejemplo: roscas de tornillos,
dientes de engrane, superficies lisas, etc.
Las piezas maquinadas se clasifican en rotacionales y no rotacionales.
FIGURA 22.1
Rotacional: tiene la forma de cilindro o disco, en la operación característica que produce estas
formas, una herramienta de corte elimina material de una pieza de trabajo giratoria. Ejemplos; el
torneado y el perforado, en el taladrado se crea una forma cilíndrica interna.
No rotacional: es una pieza en forma de bloque o placa como se ilustra en la FIGURA
22.1B PÁGINA 50B. Estas formas se logran por movimientos lineales de la
pieza de trabajo combinada, las operaciones en esta categoría incluyen fresado, perfilado,
cepillado y aserrado.
Cada operación de maquinado produce una forma debido a dos factores:
1. Los movimientos relativos entre la herramienta y la pieza de trabajo.
2. La forma de la herramienta de corte.
Estas operaciones se clasifican según la forma de la pieza creada ya sea por generación o por
formado.
Esmerilado y abrasivos:
El maquinado por abrasivos implica la eliminación del material por la acción de partículas
abrasivas duras que están por lo general adheridas a una rueda.
El esmerilado es el proceso abrasivo más importante. En términos de máquinas herramientas en
uso, el esmerilado es el más común de todas las operaciones de trabajo con máquinas
herramientas.
Otros procesos por abrasivos incluyen el rectificado, el bruñido, el super acabado, el pulido y el
abrillantado.
155
Por lo general, los procesos de maquinado abrasivo se usan como operaciones de acabado,
aunque algunos de ellos son capaces de remover grandes cantidades de material que rivalizan con
las operaciones de maquinado convencional.
El uso de abrasivos para dar forma a las piezas de trabajo son importantes comerciales y
tecnológicamente en la actualidad son las siguientes:
Pueden usarse en todos los tipos de materiales, desde metales suaves hasta aceros
endurecidos y en materiales no metálicos, como cerámica y silicio.
Algunos de estos procesos pueden usarse para producir acabados superficiales
extremadamente finos hasta .
Para ciertos procesos abrasivos, las dimensiones pueden sujetarse a tolerancia
extremadamente estrechas.
Esmerilado es un proceso de remoción de material en el cual las partículas están contenidas en
una recta de esmeril aglutinado que a velocidades periféricas muy altas.
Por lo general la rueda de esmeril tiene forma de disco, balanceado con toda precisión para
soportar altas velocidades de rotación.
El esmerilado puede equiparse al fresado. En ambas técnicas, el corte ocurre en la periférica o en
el frente de la rueda de esmeril, similar al fresado periférico y al fresado frontal.
El esmerilado periférico es mucho más común que el esmerilado de frente. La rueda giratoria del
esmeril consiste en muchos dientes cortantes (partículas abrasivas) y la rueda de trabajo avanza
hacia esta rueda para lograr la remoción del material.
A pesar de la similitud entre el esmerilado y el fresado hay una diferencia significativa.
1. Los granos abrasivos en la rueda son mucho más pequeños y numeroso que los de la
fresadora.
2. La velocidad de corte en el esmerilado son mucho más altas que en el fresado.
3. Los granos abrasivos en una rueda de esmeril están orientados en forma aleatoria.
4. Una rueda de esmeril es auto-afilante, al desgastarse la rueda.
RECTIFICADO DE SUPERFICIES PLANAS Y CILÍNDRICAS:
Las piezas que se rectifican son principalmente de acero endurecido mediante tratamiento
térmico, utilizando para ello discos abrasivos robustos llamados muelas.
Las partes que se someten a rectificado han sido mecanizadas previamente en otras máquinas
herramientas antes de ser endurecidas por tratamiento térmico y se han dejado solamente un
excedente de material para que la rectificadora lo pueda eliminar con facilidad y precisión.
La rectificadora es una máquina herramienta utilizada para conseguir mecanizados de precisión
tanto en dimensiones como en acabado superficial, a veces a una operación de rectificado le
siguen otras de pulido y lapeado.
El lapeado es el proceso de acabado de una superficie por abrasión muy fina, con objeto de
conseguir mucha precisión en el acabado superficial, conocido como rugosidad.
Por lo general, los procesos de maquinado abrasivo se usan como operaciones de acabado,
aunque algunos de ellos son capaces de remover grandes cantidades de material que rivalizan con
las operaciones de maquinado convencional.
El uso de abrasivos para dar forma a las piezas de trabajo son importantes comerciales y
tecnológicamente en la actualidad son las siguientes:
Pueden usarse en todos los tipos de materiales, desde metales suaves hasta aceros
endurecidos y en materiales no metálicos, como cerámica y silicio.
Algunos de estos procesos pueden usarse para producir acabados superficiales
extremadamente finos hasta .
Para ciertos procesos abrasivos, las dimensiones pueden sujetarse a tolerancia
extremadamente estrechas.
Esmerilado es un proceso de remoción de material en el cual las partículas están contenidas en
una recta de esmeril aglutinado que a velocidades periféricas muy altas.
Por lo general la rueda de esmeril tiene forma de disco, balanceado con toda precisión para
soportar altas velocidades de rotación.
El esmerilado puede equiparse al fresado. En ambas técnicas, el corte ocurre en la periférica o en
el frente de la rueda de esmeril, similar al fresado periférico y al fresado frontal.
El esmerilado periférico es mucho más común que el esmerilado de frente. La rueda giratoria del
esmeril consiste en muchos dientes cortantes (partículas abrasivas) y la rueda de trabajo avanza
hacia esta rueda para lograr la remoción del material.
A pesar de la similitud entre el esmerilado y el fresado hay una diferencia significativa.
1. Los granos abrasivos en la rueda son mucho más pequeños y numeroso que los de la
fresadora.
2. La velocidad de corte en el esmerilado son mucho más altas que en el fresado.
3. Los granos abrasivos en una rueda de esmeril están orientados en forma aleatoria.
4. Una rueda de esmeril es auto-afilante, al desgastarse la rueda.
RECTIFICADO DE SUPERFICIES PLANAS Y CILÍNDRICAS:
Las piezas que se rectifican son principalmente de acero endurecido mediante tratamiento
térmico, utilizando para ello discos abrasivos robustos llamados muelas.
Las partes que se someten a rectificado han sido mecanizadas previamente en otras máquinas
herramientas antes de ser endurecidas por tratamiento térmico y se han dejado solamente un
excedente de material para que la rectificadora lo pueda eliminar con facilidad y precisión.
La rectificadora es una máquina herramienta utilizada para conseguir mecanizados de precisión
tanto en dimensiones como en acabado superficial, a veces a una operación de rectificado le
siguen otras de pulido y lapeado.
El lapeado es el proceso de acabado de una superficie por abrasión muy fina, con objeto de
conseguir mucha precisión en el acabado superficial, conocido como rugosidad.
156
El rectificado es un proceso de conformación por arranque de viruta basado en la acción cortante
de unos cuerpos abrasivos llamados muelas.
Una muela se compone del abrasivo propiamente dicho, en forma de granos, y de producto
aglomerante cuya misión es aglutinarlo.
Clases de rectificados
El rectificado requiere como mínimo la conjunción de tres movimientos; el corte, realizado por la
muela, el de avance o alimentación, realizado por la pieza y el de penetración que casi siempre lo
efectúa la muela.
Tipos de rectificado
Máquinas rectificadoras para piezas metálicas consisten básicamente en un bastidor que contiene
una muela giratoria compuesta de granos abrasivos muy duros y resistentes al desgaste y a la
rotura. Velocidad de giro 30,000 rpm.
Rectificadora para superficies planas: consisten en un cabezal provisto de muelas y un carro
longitudinal que se mueve en forma de vaivén, donde va sujetada la pieza que se rectifica.
Rectificadora sin centros: consta de dos muelas y se utilizan para el rectificado de pequeñas
piezas cilíndricas, como bulones, casquillos, pasadores, etc., son máquinas que permiten
automatizar la alimentación de piezas.
Rectificadoras universales: son más versátiles que existen porque pueden rectificar todo tipo de
rectificados en diámetro exteriores de ejes, como en agujeros si se utiliza el cabezal adecuado.
Son máquinas de gran tamaño.
El rectificado es un proceso de conformación por arranque de viruta basado en la acción cortante
de unos cuerpos abrasivos llamados muelas.
Una muela se compone del abrasivo propiamente dicho, en forma de granos, y de producto
aglomerante cuya misión es aglutinarlo.
Clases de rectificados
El rectificado requiere como mínimo la conjunción de tres movimientos; el corte, realizado por la
muela, el de avance o alimentación, realizado por la pieza y el de penetración que casi siempre lo
efectúa la muela.
Tipos de rectificado
Máquinas rectificadoras para piezas metálicas consisten básicamente en un bastidor que contiene
una muela giratoria compuesta de granos abrasivos muy duros y resistentes al desgaste y a la
rotura. Velocidad de giro 30,000 rpm.
Rectificadora para superficies planas: consisten en un cabezal provisto de muelas y un carro
longitudinal que se mueve en forma de vaivén, donde va sujetada la pieza que se rectifica.
Rectificadora sin centros: consta de dos muelas y se utilizan para el rectificado de pequeñas
piezas cilíndricas, como bulones, casquillos, pasadores, etc., son máquinas que permiten
automatizar la alimentación de piezas.
Rectificadoras universales: son más versátiles que existen porque pueden rectificar todo tipo de
rectificados en diámetro exteriores de ejes, como en agujeros si se utiliza el cabezal adecuado.
Son máquinas de gran tamaño.
157
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
158
INGENIERÍA MECANICA
Materia:
PROCESOS DE MANUFACTURA
(MED-1025)
Semestre-Grupo:
SEMESTRE: 4 UNIDAD: 4 GRUPO: UNICO
Producto Académico:
REPORTE DE INVESTIGACIÓN
TEMA:
UNIDAD 4 – OPERACIONES DE MAQUINADO
Presenta:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
MANUEL PARRA MARTINEZ
NICOLE STTEFHANO ALCEDA ORTIZ
JORGE LUIS USCANGA VERA
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. 13/MAYO/ 2014
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
INGENIERÍA MECANICA
Materia:
PROCESOS DE MANUFACTURA
(MED-1025)
Semestre-Grupo:
SEMESTRE: 4 UNIDAD: 4 GRUPO: UNICO
Producto Académico:
REPORTE DE INVESTIGACIÓN
TEMA:
UNIDAD 4 – OPERACIONES DE MAQUINADO
Presenta:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
MANUEL PARRA MARTINEZ
NICOLE STTEFHANO ALCEDA ORTIZ
JORGE LUIS USCANGA VERA
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. 13/MAYO/ 2014
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
159
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN _____________________________________________________________2
OBJETIVO___________________________________________________________________2
OPERACIONES DE MAQUINADO __________________________________________3
TORNEADO __________________________________________________________________3
FRESADO___________________________________________________________________14
TALADRADO _______________________________________________________________16
CEPILLADO_________________________________________________________________23
ESMERILADO _______________________________________________________________25
BIBLIOGRAFÍA_____________________________________________________________30
CONCLUSIÓN ________________________________________________________ ______31
INTRODUCCIÓN
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN _____________________________________________________________2
OBJETIVO___________________________________________________________________2
OPERACIONES DE MAQUINADO __________________________________________3
TORNEADO __________________________________________________________________3
FRESADO___________________________________________________________________14
TALADRADO _______________________________________________________________16
CEPILLADO_________________________________________________________________23
ESMERILADO _______________________________________________________________25
BIBLIOGRAFÍA_____________________________________________________________30
CONCLUSIÓN ________________________________________________________ ______31
INTRODUCCIÓN
160
Los Procesos de Conformado por Eliminación de Material, habitualmente denominados Procesos
de Mecanizado, se caracterizan por la obtención de la geometría final de la pieza mediante la
eliminación del material sobrante de una preforma de partida. Según el método empleado en la
eliminación del material, pueden considerarse incluidas dentro de los procesos de mecanizado las
dos siguientes categorías de procesos.
Procesos Convencionales. La eliminación de material se realiza fundamentalmente por
medios mecánicos. Los procesos de torneado, fresado y taladrado, pertenecen a este grupo.
Procesos No Convencionales. La eliminación de material se debe fundamentalmente a otros
medios diferentes de los mecánicos (eléctricos, físico-químicos, etc.). Procesos pertenecientes a
este grupo son la electroerosión y el fresado químico entre otros.
OBJETIVO
Las operaciones de mecanizado se pueden subdividir en dos grandes grupos:
1. Mecanizado sin arranque de viruta.
2. Mecanizado con arranque de viruta.
Algunos ejemplos de estas operaciones se enuncian a continuación:
Mecanizado sin arranque de viruta:
Sinterización.
Laminación.
Estampado.
Trefilado.
Fundición.
Extrusión.
Forja.
Doblado.
Embutido.
Mecanizado con arranque de viruta:
Torneado.
Taladrado.
Escariado.
Mandrinado.
Limado.
Cepillado.
Fresado.
Aserrado.
Rectificado.
Bruñido.
Electroerosión
OPERACIONES DE MAQUINADO
El maquinado es un proceso de manufactura en el cual se usa una herramienta de corte para
remover el exceso de material de una parte de trabajo, de tal manera que el remanente sea la
forma deseada. La acción predominante involucra la deformación en cortante del material de
trabajo, lo que produce la viruta, la cual al ser removida queda expuesta la nueva superficie.
Los Procesos de Conformado por Eliminación de Material, habitualmente denominados Procesos
de Mecanizado, se caracterizan por la obtención de la geometría final de la pieza mediante la
eliminación del material sobrante de una preforma de partida. Según el método empleado en la
eliminación del material, pueden considerarse incluidas dentro de los procesos de mecanizado las
dos siguientes categorías de procesos.
Procesos Convencionales. La eliminación de material se realiza fundamentalmente por
medios mecánicos. Los procesos de torneado, fresado y taladrado, pertenecen a este grupo.
Procesos No Convencionales. La eliminación de material se debe fundamentalmente a otros
medios diferentes de los mecánicos (eléctricos, físico-químicos, etc.). Procesos pertenecientes a
este grupo son la electroerosión y el fresado químico entre otros.
OBJETIVO
Las operaciones de mecanizado se pueden subdividir en dos grandes grupos:
1. Mecanizado sin arranque de viruta.
2. Mecanizado con arranque de viruta.
Algunos ejemplos de estas operaciones se enuncian a continuación:
Mecanizado sin arranque de viruta:
Sinterización.
Laminación.
Estampado.
Trefilado.
Fundición.
Extrusión.
Forja.
Doblado.
Embutido.
Mecanizado con arranque de viruta:
Torneado.
Taladrado.
Escariado.
Mandrinado.
Limado.
Cepillado.
Fresado.
Aserrado.
Rectificado.
Bruñido.
Electroerosión
OPERACIONES DE MAQUINADO
El maquinado es un proceso de manufactura en el cual se usa una herramienta de corte para
remover el exceso de material de una parte de trabajo, de tal manera que el remanente sea la
forma deseada. La acción predominante involucra la deformación en cortante del material de
trabajo, lo que produce la viruta, la cual al ser removida queda expuesta la nueva superficie.
161
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.
Hay muchas operaciones de maquinado, cada una de las cuales es capaz de generar una cierta
geometría y textura superficial.
TORNEADO
Torno
Se denomina torno (del latín tornus, y este del griego τόρνος, giro,
vuelta) a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten
mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-
herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el
cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias
herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado
de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de
acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas.
Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno se ha convertido en
una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado. La
herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre
unas guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea,
llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección radial a la pieza
que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer
conos, y donde se apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la
herramienta a lo largo del eje de rotación, produce elcilindrado de la pieza, y cuando el carro
transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la
operación denominada refrentado. Los tornos copiadores, automáticos y de control numérico
llevan sistemas que permiten trabajar a los dos carros de forma simultánea, consiguiendo
cilindrados cónicos y esféricos. Los tornos paralelos llevan montado un tercer carro, de
accionamiento manual y giratorio, llamado charriot, montado sobre el carro transversal. Con
el charriot inclinado a los grados necesarios es posible mecanizar conos. Encima del charriot va
fijada la torreta portaherramientas.
Historia
Tornos antiguos
La existencia de tornos está atestiguada desde al menos el año 850 a.C. La imagen más antigua
conocida se conserva en la tumba de un sumo sacerdote egipcio llamadoPetosiris (siglo IV a.C.).
Durante siglos los tornos funcionaron según el sistema de "arco de violín".
En el siglo XIII se inventó el torno de pedal y pértiga flexible, que tenía la
ventaja de ser accionado con el pie en vez de con las manos, con lo cual
estas quedaban libres para otras tareas. En el siglo XV surgieron otras dos
mejoras: la transmisión por correa y el mecanismo de biela-manivela.
Tornos mecánicos
Al comenzar la Revolución industrial en Inglaterra, durante el siglo XVII, se
desarrollaron tornos capaces de dar forma a una pieza metálica. El
desarrollo del torno pesado industrial para metales en el siglo XVIII hizo
posible la producción en serie de piezas de precisión:
años 1780: Jacques de Vaucanson construye un torno con
portaherramientas deslizante.
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.
Hay muchas operaciones de maquinado, cada una de las cuales es capaz de generar una cierta
geometría y textura superficial.
TORNEADO
Torno
Se denomina torno (del latín tornus, y este del griego τόρνος, giro,
vuelta) a un conjunto de máquinas y herramientas que permiten
mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-
herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el
cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias
herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado
de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de
acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas.
Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno se ha convertido en
una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado. La
herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre
unas guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea,
llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección radial a la pieza
que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer
conos, y donde se apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la
herramienta a lo largo del eje de rotación, produce elcilindrado de la pieza, y cuando el carro
transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la
operación denominada refrentado. Los tornos copiadores, automáticos y de control numérico
llevan sistemas que permiten trabajar a los dos carros de forma simultánea, consiguiendo
cilindrados cónicos y esféricos. Los tornos paralelos llevan montado un tercer carro, de
accionamiento manual y giratorio, llamado charriot, montado sobre el carro transversal. Con
el charriot inclinado a los grados necesarios es posible mecanizar conos. Encima del charriot va
fijada la torreta portaherramientas.
Historia
Tornos antiguos
La existencia de tornos está atestiguada desde al menos el año 850 a.C. La imagen más antigua
conocida se conserva en la tumba de un sumo sacerdote egipcio llamadoPetosiris (siglo IV a.C.).
Durante siglos los tornos funcionaron según el sistema de "arco de violín".
En el siglo XIII se inventó el torno de pedal y pértiga flexible, que tenía la
ventaja de ser accionado con el pie en vez de con las manos, con lo cual
estas quedaban libres para otras tareas. En el siglo XV surgieron otras dos
mejoras: la transmisión por correa y el mecanismo de biela-manivela.
Tornos mecánicos
Al comenzar la Revolución industrial en Inglaterra, durante el siglo XVII, se
desarrollaron tornos capaces de dar forma a una pieza metálica. El
desarrollo del torno pesado industrial para metales en el siglo XVIII hizo
posible la producción en serie de piezas de precisión:
años 1780: Jacques de Vaucanson construye un torno con
portaherramientas deslizante.
162
hacia 1797: Henry Maudslay y David Wilkinson mejoran el invento de Vaucanson permitiendo
que la herramienta de corte pueda avanzar con velocidad constante.
1820: Thomas Blanchard inventa el torno copiador.
años 1840: desarrollo del torno revólver.
En 1833, Joseph Whitworth se instaló por su cuenta en Mánchester. Sus diseños y realizaciones
influyeron de manera fundamental en otros fabricantes de la época. En 1839 patentó un torno
paralelo para cilindrar y roscar con bancada de guías planas y carro transversal automático, que
tuvo una gran aceptación. Dos tornos que llevan incorporados elementos de sus patentes se
conservan en la actualidad. Uno de ellos, construido en 1843, se conserva en el Science
Museum de Londres. El otro, construido en 1850, se conserva en elBirmingham Museum. Fue J.G.
Bodmer quien en 1839 tuvo la idea de construir tornos verticales. A finales del siglo XIX, este tipo
de tornos eran fabricados en distintos tamaños y pesos. El diseño y patente en 1890 de la caja de
Norton, incorporada a los tornos paralelos, dio solución al cambio manual de engranajes para fijar
los pasos de las piezas a roscar.
Introducción del Control Numérico
El torno de control numérico es un ejemplo de automatización programable.
Se diseñó para adaptar las variaciones en la configuración de los
productos. Su principal aplicación se centra en volúmenes de producción
medios de piezas sencillas y en volúmenes de producción medios y bajos
de piezas complejas. Uno de los ejemplos más importantes de
automatización programable es el control numérico en la fabricación de
partes metálicas. El control numérico (CN) es una forma de automatización
programable en la cual el equipo de procesado se controla a través de números, letras y otros
símbolos. Estos números, letras y símbolos están codificados en un formato apropiado para
definir un programa de instrucciones para desarrollar una tarea concreta. Cuando la tarea en
cuestión cambia, se cambia el programa de instrucciones. La capacidad de cambiar el programa
hace que el CN sea apropiado para volúmenes de producción bajos o medios, dado que es más
fácil escribir nuevos programas que realizar cambios en los equipos de procesado.
El primer desarrollo en el área del control numérico lo realizó el inventor norteamericano John T.
Parsons (Detroit 1913-2007), junto con su empleado Frank L. Stulen, en la década de 1940. El
concepto de control numérico implicaba el uso de datos en un sistema de referencia para definir
las superficies de contorno de las hélices de un helicóptero.
Tipos de tornos
Actualmente se utilizan en la industria del mecanizado varios tipos de
tornos, cuya aplicación depende de la cantidad de piezas a mecanizar por
serie, de la complejidad de las piezas y de la dureza de las piezas.
Torno paralelo
El torno paralelo o mecánico es el tipo de torno que evolucionó partiendo
de los tornos antiguos cuando se le fueron incorporando nuevos
equipamientos que lograron convertirlo en una de las máquinas
herramientas más importante que han existido. Sin embargo, en la
actualidad este tipo de torno está quedando relegado a realizar tareas poco
importantes, a utilizarse en los talleres de aprendices y en los talleres demantenimiento para
realizar trabajos puntuales o especiales.
Para la fabricación en serie y de precisión han sido sustituidos por tornos copiadores, revólver,
automáticos y de CNC. Para manejar bien estos tornos se requiere la pericia de profesionales muy
hacia 1797: Henry Maudslay y David Wilkinson mejoran el invento de Vaucanson permitiendo
que la herramienta de corte pueda avanzar con velocidad constante.
1820: Thomas Blanchard inventa el torno copiador.
años 1840: desarrollo del torno revólver.
En 1833, Joseph Whitworth se instaló por su cuenta en Mánchester. Sus diseños y realizaciones
influyeron de manera fundamental en otros fabricantes de la época. En 1839 patentó un torno
paralelo para cilindrar y roscar con bancada de guías planas y carro transversal automático, que
tuvo una gran aceptación. Dos tornos que llevan incorporados elementos de sus patentes se
conservan en la actualidad. Uno de ellos, construido en 1843, se conserva en el Science
Museum de Londres. El otro, construido en 1850, se conserva en elBirmingham Museum. Fue J.G.
Bodmer quien en 1839 tuvo la idea de construir tornos verticales. A finales del siglo XIX, este tipo
de tornos eran fabricados en distintos tamaños y pesos. El diseño y patente en 1890 de la caja de
Norton, incorporada a los tornos paralelos, dio solución al cambio manual de engranajes para fijar
los pasos de las piezas a roscar.
Introducción del Control Numérico
El torno de control numérico es un ejemplo de automatización programable.
Se diseñó para adaptar las variaciones en la configuración de los
productos. Su principal aplicación se centra en volúmenes de producción
medios de piezas sencillas y en volúmenes de producción medios y bajos
de piezas complejas. Uno de los ejemplos más importantes de
automatización programable es el control numérico en la fabricación de
partes metálicas. El control numérico (CN) es una forma de automatización
programable en la cual el equipo de procesado se controla a través de números, letras y otros
símbolos. Estos números, letras y símbolos están codificados en un formato apropiado para
definir un programa de instrucciones para desarrollar una tarea concreta. Cuando la tarea en
cuestión cambia, se cambia el programa de instrucciones. La capacidad de cambiar el programa
hace que el CN sea apropiado para volúmenes de producción bajos o medios, dado que es más
fácil escribir nuevos programas que realizar cambios en los equipos de procesado.
El primer desarrollo en el área del control numérico lo realizó el inventor norteamericano John T.
Parsons (Detroit 1913-2007), junto con su empleado Frank L. Stulen, en la década de 1940. El
concepto de control numérico implicaba el uso de datos en un sistema de referencia para definir
las superficies de contorno de las hélices de un helicóptero.
Tipos de tornos
Actualmente se utilizan en la industria del mecanizado varios tipos de
tornos, cuya aplicación depende de la cantidad de piezas a mecanizar por
serie, de la complejidad de las piezas y de la dureza de las piezas.
Torno paralelo
El torno paralelo o mecánico es el tipo de torno que evolucionó partiendo
de los tornos antiguos cuando se le fueron incorporando nuevos
equipamientos que lograron convertirlo en una de las máquinas
herramientas más importante que han existido. Sin embargo, en la
actualidad este tipo de torno está quedando relegado a realizar tareas poco
importantes, a utilizarse en los talleres de aprendices y en los talleres demantenimiento para
realizar trabajos puntuales o especiales.
Para la fabricación en serie y de precisión han sido sustituidos por tornos copiadores, revólver,
automáticos y de CNC. Para manejar bien estos tornos se requiere la pericia de profesionales muy
163
bien calificados, ya que el manejo manual de sus carros puede ocasionar errores a menudo en la
geometría de las piezas torneadas
Torno copiador
Se llama torno copiador a un tipo de torno que operando con un dispositivo
hidráulico y electrónico permite el torneado de piezas de acuerdo a las
características de la misma siguiendo el perfil de una plantilla que
reproduce una replica igual a la guía.
Este tipo de tornos se utiliza para el torneado de aquellas piezas que tienen
diferentes escalones de diámetros, que han sido previamente forjadas o
fundidas y que tienen poco material excedente. También son muy utilizados
estos tornos en el trabajo de la madera y del mármolartístico para dar forma
a las columnas embellecedoras. La preparación para el mecanizado en un
torno copiador es muy sencilla y rápida y por eso estas máquinas son muy útiles para mecanizar
lotes o series de piezas que no sean muy grandes.
Las condiciones tecnológicas del mecanizado son comunes a las de los demás tornos, solamente
hay que prever una herramienta que permita bien la evacuación de la viruta y un sistema de
lubricación y refrigeración eficaz del filo de corte de las herramientas mediante abundante aceite
de corte o taladrina.
Torno revólver
El torno revólver es una variedad de torno diseñado para mecanizar piezas
sobre las que sea posible el trabajo simultáneo de variasherramientas con
el fin de disminuir el tiempo total de mecanizado. Las piezas que presentan
esa condición son aquellas que, partiendo debarras, tienen una forma final
de casquillo o similar. Una vez que la barra queda bien sujeta mediante
pinzas o con un plato de garras, se va taladrando, mandrinando, roscando
o escariando la parte interior mecanizada y a la vez se puede ir cilindrando,
refrentando, ranurando, roscando y cortando con herramientas de torneado exterior.
El torno revólver lleva un carro con una torreta giratoria en la que se insertan las diferentes
herramientas que realizan el mecanizado de la pieza. También se pueden mecanizar piezas de
forma individual, fijándolas a un plato de garras de accionamiento hidráulico.
Torno automático
Se llama torno automático a un tipo de torno cuyo proceso de trabajo está
enteramente automatizado. La alimentación de la barra necesaria para cada pieza se hace también
de forma automática, a partir de una barra larga que se inserta por un tubo que tiene el cabezal y
se sujeta mediante pinzas de apriete hidráulico.
Estos tornos pueden ser de un solo husillo o de varios husillos:
Los de un solo husillo se emplean básicamente para el mecanizado de piezas pequeñas que
requieran grandes series de producción.
Cuando se trata de mecanizar piezas de dimensiones mayores se utilizan los tornos
automáticos multihusillos donde de forma programada en cada husillo se va realizando una
parte del mecanizado de la pieza. Como los husillos van cambiando de posición, el
mecanizado final de la pieza resulta muy rápido porque todos los husillos mecanizan la misma
pieza de forma simultánea.
La puesta a punto de estos tornos es muy laboriosa y por eso se utilizan principalmente para
grandes series de producción. El movimiento de todas las herramientas está automatizado por un
bien calificados, ya que el manejo manual de sus carros puede ocasionar errores a menudo en la
geometría de las piezas torneadas
Torno copiador
Se llama torno copiador a un tipo de torno que operando con un dispositivo
hidráulico y electrónico permite el torneado de piezas de acuerdo a las
características de la misma siguiendo el perfil de una plantilla que
reproduce una replica igual a la guía.
Este tipo de tornos se utiliza para el torneado de aquellas piezas que tienen
diferentes escalones de diámetros, que han sido previamente forjadas o
fundidas y que tienen poco material excedente. También son muy utilizados
estos tornos en el trabajo de la madera y del mármolartístico para dar forma
a las columnas embellecedoras. La preparación para el mecanizado en un
torno copiador es muy sencilla y rápida y por eso estas máquinas son muy útiles para mecanizar
lotes o series de piezas que no sean muy grandes.
Las condiciones tecnológicas del mecanizado son comunes a las de los demás tornos, solamente
hay que prever una herramienta que permita bien la evacuación de la viruta y un sistema de
lubricación y refrigeración eficaz del filo de corte de las herramientas mediante abundante aceite
de corte o taladrina.
Torno revólver
El torno revólver es una variedad de torno diseñado para mecanizar piezas
sobre las que sea posible el trabajo simultáneo de variasherramientas con
el fin de disminuir el tiempo total de mecanizado. Las piezas que presentan
esa condición son aquellas que, partiendo debarras, tienen una forma final
de casquillo o similar. Una vez que la barra queda bien sujeta mediante
pinzas o con un plato de garras, se va taladrando, mandrinando, roscando
o escariando la parte interior mecanizada y a la vez se puede ir cilindrando,
refrentando, ranurando, roscando y cortando con herramientas de torneado exterior.
El torno revólver lleva un carro con una torreta giratoria en la que se insertan las diferentes
herramientas que realizan el mecanizado de la pieza. También se pueden mecanizar piezas de
forma individual, fijándolas a un plato de garras de accionamiento hidráulico.
Torno automático
Se llama torno automático a un tipo de torno cuyo proceso de trabajo está
enteramente automatizado. La alimentación de la barra necesaria para cada pieza se hace también
de forma automática, a partir de una barra larga que se inserta por un tubo que tiene el cabezal y
se sujeta mediante pinzas de apriete hidráulico.
Estos tornos pueden ser de un solo husillo o de varios husillos:
Los de un solo husillo se emplean básicamente para el mecanizado de piezas pequeñas que
requieran grandes series de producción.
Cuando se trata de mecanizar piezas de dimensiones mayores se utilizan los tornos
automáticos multihusillos donde de forma programada en cada husillo se va realizando una
parte del mecanizado de la pieza. Como los husillos van cambiando de posición, el
mecanizado final de la pieza resulta muy rápido porque todos los husillos mecanizan la misma
pieza de forma simultánea.
La puesta a punto de estos tornos es muy laboriosa y por eso se utilizan principalmente para
grandes series de producción. El movimiento de todas las herramientas está automatizado por un
164
sistema de excéntricas y reguladores electrónicos que regulan el ciclo y los topes de final de
carrera.
Un tipo de torno automático es el conocido como "cabezal móvil" o "tipo suizo" (Swiss type), en
los que el desplazamiento axial viene dado por el cabezal del torno. En estas máquinas el cabezal
retrocede con la pinza abierta, cierra pinza y va generando el movimiento de avance de la barra
para mecanizar la pieza mientras las herramientas no se desplazan axialmente. Los tornos de
cabezal móvil tienen también la peculiaridad de disponer de una luneta o cañón que guía la barra a
la misma altura de las herramientas. Por este motivo es capaz de mecanizar piezas de gran
longitud en comparación a su diámetro. El rango de diámetros de un torno de cabezal móvil llega
actualmente a los 38 milímetros de diámetro de barra, aunque suelen ser máquinas de diámetros
menores. Este tipo de tornos pueden funcionar con levas o CNC y son capaces de trabajar con
tolerancias muy estrechas.
Torno vertical
El torno vertical es una variedad de torno, de eje vertical, diseñado para
mecanizar piezas de gran tamaño, que van sujetas al plato de garras u otros
operadores y que por sus dimensiones o peso harían difícil su fijación en
un torno horizontal.
Los tornos verticales no tienen contrapunto sino que el único punto de
sujeción de las piezas es el plato horizontal sobre el cual van apoyadas. La manipulación de las
piezas para fijarlas en el plato se hace mediante grúas de puente
o polipastos.
Torno CNC
El torno CNC es un torno dirigido por control numérico por computadora.
Ofrece una gran capacidad de producción y precisión en el mecanizado por
su estructura funcional y porque la trayectoria de la herramienta de
torneado es controlada por un ordenador que lleva incorporado, el cual
procesa las órdenes de ejecución contenidas en un software que
previamente ha confeccionado un programador conocedor de la tecnología de mecanizado en
torno. Es una máquina que resulta rentable para el mecanizado de grandes series de piezas
sencillas, sobre todo piezas de revolución, y permite mecanizar con precisión
superficies curvas coordinando los movimientos axial y radial para el avance
de la herramienta.
Piezas de ajedrez mecanizadas en un torno CNC.
La velocidad de giro de cabezal portapiezas, el avance de los carros
longitudinal y transversal y las cotas de ejecución de la pieza están
programadas y, por tanto, exentas de fallos imputables al operario de la
máquina.
Otros tipos de tornos
Además de los tornos empleados en la industria mecánica, también se utilizan tornos para
trabajar la madera, la ornamentación con mármol ogranito.
El nombre de "torno" se aplica también a otras máquinas rotatorias como por ejemplo el torno de
alfarero o el torno dental. Estas máquinas tienen una aplicación y un principio de funcionamiento
totalmente diferentes de las de los tornos descritos en este artículo.
sistema de excéntricas y reguladores electrónicos que regulan el ciclo y los topes de final de
carrera.
Un tipo de torno automático es el conocido como "cabezal móvil" o "tipo suizo" (Swiss type), en
los que el desplazamiento axial viene dado por el cabezal del torno. En estas máquinas el cabezal
retrocede con la pinza abierta, cierra pinza y va generando el movimiento de avance de la barra
para mecanizar la pieza mientras las herramientas no se desplazan axialmente. Los tornos de
cabezal móvil tienen también la peculiaridad de disponer de una luneta o cañón que guía la barra a
la misma altura de las herramientas. Por este motivo es capaz de mecanizar piezas de gran
longitud en comparación a su diámetro. El rango de diámetros de un torno de cabezal móvil llega
actualmente a los 38 milímetros de diámetro de barra, aunque suelen ser máquinas de diámetros
menores. Este tipo de tornos pueden funcionar con levas o CNC y son capaces de trabajar con
tolerancias muy estrechas.
Torno vertical
El torno vertical es una variedad de torno, de eje vertical, diseñado para
mecanizar piezas de gran tamaño, que van sujetas al plato de garras u otros
operadores y que por sus dimensiones o peso harían difícil su fijación en
un torno horizontal.
Los tornos verticales no tienen contrapunto sino que el único punto de
sujeción de las piezas es el plato horizontal sobre el cual van apoyadas. La manipulación de las
piezas para fijarlas en el plato se hace mediante grúas de puente
o polipastos.
Torno CNC
El torno CNC es un torno dirigido por control numérico por computadora.
Ofrece una gran capacidad de producción y precisión en el mecanizado por
su estructura funcional y porque la trayectoria de la herramienta de
torneado es controlada por un ordenador que lleva incorporado, el cual
procesa las órdenes de ejecución contenidas en un software que
previamente ha confeccionado un programador conocedor de la tecnología de mecanizado en
torno. Es una máquina que resulta rentable para el mecanizado de grandes series de piezas
sencillas, sobre todo piezas de revolución, y permite mecanizar con precisión
superficies curvas coordinando los movimientos axial y radial para el avance
de la herramienta.
Piezas de ajedrez mecanizadas en un torno CNC.
La velocidad de giro de cabezal portapiezas, el avance de los carros
longitudinal y transversal y las cotas de ejecución de la pieza están
programadas y, por tanto, exentas de fallos imputables al operario de la
máquina.
Otros tipos de tornos
Además de los tornos empleados en la industria mecánica, también se utilizan tornos para
trabajar la madera, la ornamentación con mármol ogranito.
El nombre de "torno" se aplica también a otras máquinas rotatorias como por ejemplo el torno de
alfarero o el torno dental. Estas máquinas tienen una aplicación y un principio de funcionamiento
totalmente diferentes de las de los tornos descritos en este artículo.
165
Estructura del torno
El torno tiene cinco componentes principales:
Bancada: sirve de soporte para las otras unidades del torno. En su parte
superior lleva unas guías por las que se desplaza el cabezal móvil o
contrapunto y el carro principal.
Cabezal fijo: contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de
trabajo y las unidades de avance. Incluye el motor, el husillo, el selector de
velocidad, el selector de unidad de avance y el selector de sentido de
avance. Además sirve para soporte y rotación de la pieza de trabajo que se
apoya en el husillo.
Contrapunto: el contrapunto es el elemento que se utiliza para servir de
apoyo y poder colocar las piezas que son torneadas entre puntos, así como
otros elementos tales como portabrocas o brocas para hacer taladros en el
centro de los ejes. Este contrapunto puede moverse y fijarse en diversas posiciones a lo largo
de la bancada.
Carro portátil: consta del carro principal, que produce los movimientos de la herramienta en
dirección axial; y del carro transversal, que se desliza transversalmente sobre el carro
principal en dirección radial. En los tornos paralelos hay además un carro superior orientable,
formado a su vez por tres piezas: la base, el charriot y la torreta portaherramientas. Su base
está apoyada sobre una plataforma giratoria para orientarlo en cualquier dirección.
Cabezal giratorio o chuck: su función consiste en sujetar la pieza a mecanizar. Hay varios
tipos, como el chuck independiente de cuatro mordazas o el universal, mayoritariamente
empleado en el taller mecánico, al igual que hay chucks magnéticos y de seis mordazas.
Equipo auxiliar
Se requieren ciertos accesorios, como sujetadores para la pieza de trabajo,
soportes y portaherramientas. Algunos accesorios comunes incluyen:
Plato de sujeción de garras universal: sujeta la pieza de trabajo en el
cabezal y transmite el movimiento.
Plato de sujeción de garras blandas: sujeta la pieza de trabajo en el
cabezal a través de una superficie ya acabada. Son mecanizadas para
un diámetro específico no siendo válidas para otros.
Centros o puntos: soportan la pieza de trabajo en el cabezal y en la
contrapunta.
Perno de arrastre: Se fija en el plato de torno y en la pieza de trabajo y
le transmite el movimiento a la pieza cuando está montada entre
centros.
Soporte fijo o luneta fija: soporta el extremo extendido de la pieza de
trabajo cuando no puede usarse la contrapunta.
Soporte móvil o luneta móvil: se monta en el carro y permite soportar
piezas de trabajo largas cerca del punto de corte.
Torreta portaherramientas con alineación múltiple.
Plato de arrastre: para amarrar piezas de difícil sujeción.
Plato de garras independientes: tiene 4 garras que actúan de forma
independiente unas de otras.
Herramientas de torneado
Estructura del torno
El torno tiene cinco componentes principales:
Bancada: sirve de soporte para las otras unidades del torno. En su parte
superior lleva unas guías por las que se desplaza el cabezal móvil o
contrapunto y el carro principal.
Cabezal fijo: contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de
trabajo y las unidades de avance. Incluye el motor, el husillo, el selector de
velocidad, el selector de unidad de avance y el selector de sentido de
avance. Además sirve para soporte y rotación de la pieza de trabajo que se
apoya en el husillo.
Contrapunto: el contrapunto es el elemento que se utiliza para servir de
apoyo y poder colocar las piezas que son torneadas entre puntos, así como
otros elementos tales como portabrocas o brocas para hacer taladros en el
centro de los ejes. Este contrapunto puede moverse y fijarse en diversas posiciones a lo largo
de la bancada.
Carro portátil: consta del carro principal, que produce los movimientos de la herramienta en
dirección axial; y del carro transversal, que se desliza transversalmente sobre el carro
principal en dirección radial. En los tornos paralelos hay además un carro superior orientable,
formado a su vez por tres piezas: la base, el charriot y la torreta portaherramientas. Su base
está apoyada sobre una plataforma giratoria para orientarlo en cualquier dirección.
Cabezal giratorio o chuck: su función consiste en sujetar la pieza a mecanizar. Hay varios
tipos, como el chuck independiente de cuatro mordazas o el universal, mayoritariamente
empleado en el taller mecánico, al igual que hay chucks magnéticos y de seis mordazas.
Equipo auxiliar
Se requieren ciertos accesorios, como sujetadores para la pieza de trabajo,
soportes y portaherramientas. Algunos accesorios comunes incluyen:
Plato de sujeción de garras universal: sujeta la pieza de trabajo en el
cabezal y transmite el movimiento.
Plato de sujeción de garras blandas: sujeta la pieza de trabajo en el
cabezal a través de una superficie ya acabada. Son mecanizadas para
un diámetro específico no siendo válidas para otros.
Centros o puntos: soportan la pieza de trabajo en el cabezal y en la
contrapunta.
Perno de arrastre: Se fija en el plato de torno y en la pieza de trabajo y
le transmite el movimiento a la pieza cuando está montada entre
centros.
Soporte fijo o luneta fija: soporta el extremo extendido de la pieza de
trabajo cuando no puede usarse la contrapunta.
Soporte móvil o luneta móvil: se monta en el carro y permite soportar
piezas de trabajo largas cerca del punto de corte.
Torreta portaherramientas con alineación múltiple.
Plato de arrastre: para amarrar piezas de difícil sujeción.
Plato de garras independientes: tiene 4 garras que actúan de forma
independiente unas de otras.
Herramientas de torneado
166
Las herramientas de torneado se diferencian en dos
factores, el material del que están constituidas y el
tipo de operación que realizan. Según el material
constituyente, las herramientas pueden ser de acero
rápido, metal duro soldado o plaquitas de metal duro
(widia) intercambiables.
La tipología de las herramientas de metal duro está
normalizada de acuerdo con el material que se mecanice,
puesto que cada material ofrece unas resistencias
diferentes. El código ISO para herramientas de metal
duro se recoge en la tabla más abajo.
Cuando la herramienta es de acero rápido o tiene la plaquita de metal duro soldada en el
portaherramientas, cada vez que el filo se desgasta hay que desmontarla y afilarla correctamente
con los ángulos de corte específicos en una afiladora. Esto ralentiza bastante el trabajo porque la
herramienta se tiene que enfriar constantemente y verificar que el ángulo de incidencia del corte
este correcto. Por ello, cuando se mecanizan piezas en serie lo normal es utilizar
portaherramientas con plaquitas intercambiables, que tienen varias caras de corte de usar y tirar y
se reemplazan de forma muy rápida.
Especificaciones técnicas de los tornos
Principales especificaciones técnicas de los tornos convencionales:
Capacidad
Altura entre puntos;
distancia entre puntos;
diámetro admitido sobre bancada;
diámetro admitido sobre escote;
diámetro admitido sobre carro transversal;
ancho de la bancada;
longitud del escote delante del plato liso.
Cabezal fijo
Diámetro del agujero del husillo principal;
nariz del husillo principal;
cono Morse del husillo principal;
gama de velocidades del cabezal (habitualmente en rpm);
número de velocidades.
Carros
Recorrido del carro transversal;
recorrido del charriot o carro superior;
dimensiones máximas de la herramienta,
gama de avances longitudinales;
gama de avances transversales.
recorrido del avance automático (carro longitudinal)
recorrido del avance automático (carro transversal)
Las herramientas de torneado se diferencian en dos
factores, el material del que están constituidas y el
tipo de operación que realizan. Según el material
constituyente, las herramientas pueden ser de acero
rápido, metal duro soldado o plaquitas de metal duro
(widia) intercambiables.
La tipología de las herramientas de metal duro está
normalizada de acuerdo con el material que se mecanice,
puesto que cada material ofrece unas resistencias
diferentes. El código ISO para herramientas de metal
duro se recoge en la tabla más abajo.
Cuando la herramienta es de acero rápido o tiene la plaquita de metal duro soldada en el
portaherramientas, cada vez que el filo se desgasta hay que desmontarla y afilarla correctamente
con los ángulos de corte específicos en una afiladora. Esto ralentiza bastante el trabajo porque la
herramienta se tiene que enfriar constantemente y verificar que el ángulo de incidencia del corte
este correcto. Por ello, cuando se mecanizan piezas en serie lo normal es utilizar
portaherramientas con plaquitas intercambiables, que tienen varias caras de corte de usar y tirar y
se reemplazan de forma muy rápida.
Especificaciones técnicas de los tornos
Principales especificaciones técnicas de los tornos convencionales:
Capacidad
Altura entre puntos;
distancia entre puntos;
diámetro admitido sobre bancada;
diámetro admitido sobre escote;
diámetro admitido sobre carro transversal;
ancho de la bancada;
longitud del escote delante del plato liso.
Cabezal fijo
Diámetro del agujero del husillo principal;
nariz del husillo principal;
cono Morse del husillo principal;
gama de velocidades del cabezal (habitualmente en rpm);
número de velocidades.
Carros
Recorrido del carro transversal;
recorrido del charriot o carro superior;
dimensiones máximas de la herramienta,
gama de avances longitudinales;
gama de avances transversales.
recorrido del avance automático (carro longitudinal)
recorrido del avance automático (carro transversal)
167
Roscado
Gama de pasos métricos;
gama de pasos Witworth;
gama de pasos modulares;
gama de pasos Diametral Pitch;
paso del husillo patrón.
Cabezal móvil
El cabezal móvil está compuesto por dos piezas, que en general son de fundición. Una de ellas, el
soporte, se apoya sobre las guías principales del torno, sobre las que se puede fijar o trasladar
desde el extremo opuesto al cabezal. La otra pieza se ubica sobre la anterior y tiene un husillo que
se acciona con una manivela para el desplazamiento longitudinal del contrapunto, ecajándolo con
la presión adecuada en un agujero cónico ciego, denominado punto de centrado, practicado sobre
el extremo de la pieza opuesto al cabezal fijo.
Motores
Potencia del motor principal (habitualmente en kW);
potencia de la motobomba de refrigerante (en kW).
Lunetas
No todos los tipos de tornos tienen las mismas especificaciones técnicas. Por ejemplo los tornos
verticales no tienen contrapunto y solo se mecanizan las piezas sujetas al aire. El roscado a
máquina con Caja Norton solo lo tienen los tornos paralelos.
Movimientos de trabajo en la operación de torneado
Movimiento de corte: por lo general se imparte a la pieza que gira rotacionalmente sobre
su eje principal. Este movimiento lo imprime un motor eléctrico que transmite su giro al
husillo principal mediante un sistema de poleas o engranajes. El husillo principal tiene
acoplado a su extremo distintos sistemas de sujeción (platos de garras, pinzas, mandrinos
auxiliares u otros), los cuales sujetan la pieza a mecanizar. Los tornos tradicionales tienen
una gama fija de velocidades de giro, sin embargo los tornos modernos de Control Numérico
la velocidad de giro del cabezal es variable y programable y se adapta a las condiciones
óptimas que el mecanizado permite.
Movimiento de avance: es el movimiento de la herramienta de corte en la dirección del eje de
la pieza que se está trabajando. En combinación con el giro impartido al husillo, determina el
espacio recorrido por la herramienta por cada vuelta que da la pieza. Este movimiento también
puede no ser paralelo al eje, produciéndose así conos. En ese caso se gira el carro charriot,
ajustando en una escala graduada el ángulo requerido, que será la mitad de la conicidad
deseada. Los tornos convencionales tiene una gama fija de avances, mientras que los tornos
de Control Numérico los avances son programables de acuerdo a las condiciones óptimas de
mecanizado y los desplazamientos en vacío se realizan a gran velocidad.
Profundidad de pasada: movimiento de la herramienta de corte que determina la profundidad
de material arrancado en cada pasada. La cantidad de material factible de ser arrancada
depende del perfil del útil de corte usado, el tipo de material mecanizado, la velocidad de
corte, potencia de la máquina, avance, etc.
Nonios de los carros: para regular el trabajo de torneado los carros del torno llevan
incorporado unos nonios en forma de tambor graduado, donde cada división indica el
desplazamiento que tiene el carro, ya sea el longitudinal, el transversal o el charriot. La
medida se va conformando de forma manual por el operador de la máquina por lo que se
requiere que sea una persona muy experta quien lo manipule si se trata de conseguir
dimensiones con tolerancias muy estrechas. Los tornos de control numérico ya no llevan
Roscado
Gama de pasos métricos;
gama de pasos Witworth;
gama de pasos modulares;
gama de pasos Diametral Pitch;
paso del husillo patrón.
Cabezal móvil
El cabezal móvil está compuesto por dos piezas, que en general son de fundición. Una de ellas, el
soporte, se apoya sobre las guías principales del torno, sobre las que se puede fijar o trasladar
desde el extremo opuesto al cabezal. La otra pieza se ubica sobre la anterior y tiene un husillo que
se acciona con una manivela para el desplazamiento longitudinal del contrapunto, ecajándolo con
la presión adecuada en un agujero cónico ciego, denominado punto de centrado, practicado sobre
el extremo de la pieza opuesto al cabezal fijo.
Motores
Potencia del motor principal (habitualmente en kW);
potencia de la motobomba de refrigerante (en kW).
Lunetas
No todos los tipos de tornos tienen las mismas especificaciones técnicas. Por ejemplo los tornos
verticales no tienen contrapunto y solo se mecanizan las piezas sujetas al aire. El roscado a
máquina con Caja Norton solo lo tienen los tornos paralelos.
Movimientos de trabajo en la operación de torneado
Movimiento de corte: por lo general se imparte a la pieza que gira rotacionalmente sobre
su eje principal. Este movimiento lo imprime un motor eléctrico que transmite su giro al
husillo principal mediante un sistema de poleas o engranajes. El husillo principal tiene
acoplado a su extremo distintos sistemas de sujeción (platos de garras, pinzas, mandrinos
auxiliares u otros), los cuales sujetan la pieza a mecanizar. Los tornos tradicionales tienen
una gama fija de velocidades de giro, sin embargo los tornos modernos de Control Numérico
la velocidad de giro del cabezal es variable y programable y se adapta a las condiciones
óptimas que el mecanizado permite.
Movimiento de avance: es el movimiento de la herramienta de corte en la dirección del eje de
la pieza que se está trabajando. En combinación con el giro impartido al husillo, determina el
espacio recorrido por la herramienta por cada vuelta que da la pieza. Este movimiento también
puede no ser paralelo al eje, produciéndose así conos. En ese caso se gira el carro charriot,
ajustando en una escala graduada el ángulo requerido, que será la mitad de la conicidad
deseada. Los tornos convencionales tiene una gama fija de avances, mientras que los tornos
de Control Numérico los avances son programables de acuerdo a las condiciones óptimas de
mecanizado y los desplazamientos en vacío se realizan a gran velocidad.
Profundidad de pasada: movimiento de la herramienta de corte que determina la profundidad
de material arrancado en cada pasada. La cantidad de material factible de ser arrancada
depende del perfil del útil de corte usado, el tipo de material mecanizado, la velocidad de
corte, potencia de la máquina, avance, etc.
Nonios de los carros: para regular el trabajo de torneado los carros del torno llevan
incorporado unos nonios en forma de tambor graduado, donde cada división indica el
desplazamiento que tiene el carro, ya sea el longitudinal, el transversal o el charriot. La
medida se va conformando de forma manual por el operador de la máquina por lo que se
requiere que sea una persona muy experta quien lo manipule si se trata de conseguir
dimensiones con tolerancias muy estrechas. Los tornos de control numérico ya no llevan
168
nonios sino que las dimensiones de la pieza se introducen en el programa y estas se
consiguen automáticamente.
Operaciones de torneado
Cilindrado
Esta operación consiste en el mecanizado exterior o interior al que se someten las
piezas que tienen mecanizados cilíndricos. Para poder efectuar esta operación, con
el carro transversal se regula la profundidad de pasada y, por tanto, el diámetro del
cilindro, y con el carro paralelo se regula la longitud del cilindro. El carro paralelo
avanza de forma automática de acuerdo al avance de trabajo deseado. En este
procedimiento, el acabado superficial y la tolerancia que se obtenga puede ser un
factor de gran relevancia. Para asegurar calidad al cilindrado el torno tiene que
tener bien ajustada su alineación y concentricidad.
El cilindrado se puede hacer con la pieza al aire sujeta en el plato de garras, si es corta, o con la
pieza sujeta entre puntos y un perro de arrastre, o apoyada en luneta fija o móvil si la pieza es de
grandes dimensiones y peso. Para realizar el cilindrado de piezas o ejes sujetos entre puntos, es
necesario previamente realizar los puntos de centraje en los ejes.
Cuando el cilindrado se realiza en el hueco de la pieza se llama mandrinado.
Refrentado
La operación de refrentado consiste en un mecanizado frontal y perpendicular
al eje de las piezas que se realiza para producir un buen acoplamiento en el
montaje posterior de las piezas torneadas. Esta operación también es conocida
como fronteado. La problemática que tiene el refrentado es que la velocidad de
corte en el filo de la herramienta va disminuyendo a medida que avanza hacia el
centro, lo que ralentiza la operación. Para mejorar este aspecto muchos tornos
modernos incorporan variadores de velocidad en el cabezal de tal forma que se puede
ir aumentando la velocidad de giro de la pieza.
Ranurado
El ranurado consiste en mecanizar unas ranuras cilíndricas de anchura y profundidad
variable en las piezas que se tornean, las cuales tienen muchas utilidades diferentes.
Por ejemplo, para alojar una junta tórica, para salida de rosca, para arandelas de
presión, etc. En este caso la herramienta tiene ya conformado el ancho de la ranura y
actuando con el carro transversal se le da la profundidad deseada. Los canales de las poleas son
un ejemplo claro de ranuras torneadas.
Roscado en el torno
Hay dos sistemas de realizar roscados en los tornos, de un lado la tradicional que utilizan
los tornos paralelos, mediante la Caja Norton, y de otra la que se realiza con los tornos CNC,
donde los datos de la roscas van totalmente programados y ya no hace falta la caja Norton para
realizarlo.
Para efectuar un roscado con herramienta hay que tener en cuenta lo siguiente:
Las roscas pueden ser exteriores (tornillos) o bien interiores (tuercas), debiendo ser sus
magnitudes coherentes para que ambos elementos puedan enroscarse.
Los elementos que figuran en la tabla son los que hay que tener en cuenta a la hora de realizar
una rosca en un torno:
nonios sino que las dimensiones de la pieza se introducen en el programa y estas se
consiguen automáticamente.
Operaciones de torneado
Cilindrado
Esta operación consiste en el mecanizado exterior o interior al que se someten las
piezas que tienen mecanizados cilíndricos. Para poder efectuar esta operación, con
el carro transversal se regula la profundidad de pasada y, por tanto, el diámetro del
cilindro, y con el carro paralelo se regula la longitud del cilindro. El carro paralelo
avanza de forma automática de acuerdo al avance de trabajo deseado. En este
procedimiento, el acabado superficial y la tolerancia que se obtenga puede ser un
factor de gran relevancia. Para asegurar calidad al cilindrado el torno tiene que
tener bien ajustada su alineación y concentricidad.
El cilindrado se puede hacer con la pieza al aire sujeta en el plato de garras, si es corta, o con la
pieza sujeta entre puntos y un perro de arrastre, o apoyada en luneta fija o móvil si la pieza es de
grandes dimensiones y peso. Para realizar el cilindrado de piezas o ejes sujetos entre puntos, es
necesario previamente realizar los puntos de centraje en los ejes.
Cuando el cilindrado se realiza en el hueco de la pieza se llama mandrinado.
Refrentado
La operación de refrentado consiste en un mecanizado frontal y perpendicular
al eje de las piezas que se realiza para producir un buen acoplamiento en el
montaje posterior de las piezas torneadas. Esta operación también es conocida
como fronteado. La problemática que tiene el refrentado es que la velocidad de
corte en el filo de la herramienta va disminuyendo a medida que avanza hacia el
centro, lo que ralentiza la operación. Para mejorar este aspecto muchos tornos
modernos incorporan variadores de velocidad en el cabezal de tal forma que se puede
ir aumentando la velocidad de giro de la pieza.
Ranurado
El ranurado consiste en mecanizar unas ranuras cilíndricas de anchura y profundidad
variable en las piezas que se tornean, las cuales tienen muchas utilidades diferentes.
Por ejemplo, para alojar una junta tórica, para salida de rosca, para arandelas de
presión, etc. En este caso la herramienta tiene ya conformado el ancho de la ranura y
actuando con el carro transversal se le da la profundidad deseada. Los canales de las poleas son
un ejemplo claro de ranuras torneadas.
Roscado en el torno
Hay dos sistemas de realizar roscados en los tornos, de un lado la tradicional que utilizan
los tornos paralelos, mediante la Caja Norton, y de otra la que se realiza con los tornos CNC,
donde los datos de la roscas van totalmente programados y ya no hace falta la caja Norton para
realizarlo.
Para efectuar un roscado con herramienta hay que tener en cuenta lo siguiente:
Las roscas pueden ser exteriores (tornillos) o bien interiores (tuercas), debiendo ser sus
magnitudes coherentes para que ambos elementos puedan enroscarse.
Los elementos que figuran en la tabla son los que hay que tener en cuenta a la hora de realizar
una rosca en un torno:
169
Rosca exterior o macho Rosca interior o hembra
1 Fondo o base Cresta o vértice
2 Cresta o vértice Fondo o base
3 Flanco Flanco
4 Diámetro del núcleo Diámetro del taladro
5 Diámetro exterior Diámetro interior
6 Profundidad de la rosca
7 Paso
Para efectuar el roscado hay que realizar previamente las siguientes tareas:
Tornear previamente al diámetro que tenga la rosca
Preparar la herramienta de acuerdo con los ángulos del filete de la rosca.
Establecer la profundidad de pasada que tenga que tener la rosca hasta conseguir el perfil
adecuado.
Roscado en torno paralelo
barra hexagonal
Figura 1
Figura 2
Rosca exterior o macho Rosca interior o hembra
1 Fondo o base Cresta o vértice
2 Cresta o vértice Fondo o base
3 Flanco Flanco
4 Diámetro del núcleo Diámetro del taladro
5 Diámetro exterior Diámetro interior
6 Profundidad de la rosca
7 Paso
Para efectuar el roscado hay que realizar previamente las siguientes tareas:
Tornear previamente al diámetro que tenga la rosca
Preparar la herramienta de acuerdo con los ángulos del filete de la rosca.
Establecer la profundidad de pasada que tenga que tener la rosca hasta conseguir el perfil
adecuado.
Roscado en torno paralelo
barra hexagonal
Figura 1
Figura 2
170
Una de las tareas que pueden ejecutarse en un torno paralelo es efectuar
roscas de diversos pasos y tamaños tanto exteriores sobre ejes o
interiores sobre tuercas. Para ello los tornos paralelos universales
incorporan un mecanismo llamado Caja Norton, que facilita esta tarea y
evita montar un tren de engranajes cada vez que se quisiera efectuar una
rosca.
La caja Norton es un mecanismo compuesto de varios engranajes que
fue inventado y patentado en 1890, que se incorpora a los tornos
paralelos y dio solución al cambio manual de engranajes para fijar los
pasos de las piezas a roscar. Esta caja puede constar de varios trenes
desplazables de engranajes o bien de uno basculante y un cono de
engranajes. La caja conecta el movimiento del cabezal del torno con el
carro portaherramientas que lleva incorporado un husillo de rosca
cuadrada.
El sistema mejor conseguido incluye una caja de cambios con varias
reductoras. De esta manera con la manipulación de varias palancas se pueden fijar distintas
velocidades de avance de carro portaherramientas, permitiendo realizar una gran variedad de
pasos de rosca tanto métricos comoWhitworth. Las hay en baño de aceite y en seco, de
engranajes tallados de una forma u otra, pero básicamente es una caja de cambios.
En la figura se observa cómo partiendo de una barra hexagonal se mecaniza un tornillo. Para ello
se realizan las siguientes operaciones:
1. Se cilindra el cuerpo del tornillo dejando la cabeza hexagonal en sus medidas originales.
2. Se achaflana la entrada de la rosca y se refrenta la punta del tornillo.
3. Se ranura la garganta donde finaliza la rosca junto a la cabeza del tornillo.
4. Se rosca el cuerpo del tornillo, dando lugar a la pieza finalizada.
Este mismo proceso se puede hacer partiendo de una barra larga, tronzando finalmente la parte
mecanizada.
Moleteado
El moleteado es un proceso de conformado en frío del material mediante unas moletas que
presionan la pieza mientras da vueltas. Dicha deformación produce un incremento del
diámetro de partida de la pieza. El moleteado se realiza en piezas que se tengan que
manipular a mano, que generalmente vayan roscadas para evitar su resbalamiento que
tendrían en caso de que tuviesen la superficie lisa.
El moleteado se realiza en los tornos con unas herramientas que se llaman moletas, de
diferente paso y dibujo.
Un ejemplo de moleteado es el que tienen las monedas de 50 céntimos de euro, aunque en este
caso el moleteado es para que los invidentes puedan identificar mejor la moneda.
El moleteado por deformación se puede ejecutar de dos maneras:
Radialmente, cuando la longitud moleteada en la pieza coincide con el espesor de la moleta a
utilizar.
Longitudinalmente, cuando la longitud excede al espesor de la moleta. Para este segundo
caso la moleta siempre ha de estar biselada en sus extremos.
Torneado de conos
Figura 3
Figura 4
Una de las tareas que pueden ejecutarse en un torno paralelo es efectuar
roscas de diversos pasos y tamaños tanto exteriores sobre ejes o
interiores sobre tuercas. Para ello los tornos paralelos universales
incorporan un mecanismo llamado Caja Norton, que facilita esta tarea y
evita montar un tren de engranajes cada vez que se quisiera efectuar una
rosca.
La caja Norton es un mecanismo compuesto de varios engranajes que
fue inventado y patentado en 1890, que se incorpora a los tornos
paralelos y dio solución al cambio manual de engranajes para fijar los
pasos de las piezas a roscar. Esta caja puede constar de varios trenes
desplazables de engranajes o bien de uno basculante y un cono de
engranajes. La caja conecta el movimiento del cabezal del torno con el
carro portaherramientas que lleva incorporado un husillo de rosca
cuadrada.
El sistema mejor conseguido incluye una caja de cambios con varias
reductoras. De esta manera con la manipulación de varias palancas se pueden fijar distintas
velocidades de avance de carro portaherramientas, permitiendo realizar una gran variedad de
pasos de rosca tanto métricos comoWhitworth. Las hay en baño de aceite y en seco, de
engranajes tallados de una forma u otra, pero básicamente es una caja de cambios.
En la figura se observa cómo partiendo de una barra hexagonal se mecaniza un tornillo. Para ello
se realizan las siguientes operaciones:
1. Se cilindra el cuerpo del tornillo dejando la cabeza hexagonal en sus medidas originales.
2. Se achaflana la entrada de la rosca y se refrenta la punta del tornillo.
3. Se ranura la garganta donde finaliza la rosca junto a la cabeza del tornillo.
4. Se rosca el cuerpo del tornillo, dando lugar a la pieza finalizada.
Este mismo proceso se puede hacer partiendo de una barra larga, tronzando finalmente la parte
mecanizada.
Moleteado
El moleteado es un proceso de conformado en frío del material mediante unas moletas que
presionan la pieza mientras da vueltas. Dicha deformación produce un incremento del
diámetro de partida de la pieza. El moleteado se realiza en piezas que se tengan que
manipular a mano, que generalmente vayan roscadas para evitar su resbalamiento que
tendrían en caso de que tuviesen la superficie lisa.
El moleteado se realiza en los tornos con unas herramientas que se llaman moletas, de
diferente paso y dibujo.
Un ejemplo de moleteado es el que tienen las monedas de 50 céntimos de euro, aunque en este
caso el moleteado es para que los invidentes puedan identificar mejor la moneda.
El moleteado por deformación se puede ejecutar de dos maneras:
Radialmente, cuando la longitud moleteada en la pieza coincide con el espesor de la moleta a
utilizar.
Longitudinalmente, cuando la longitud excede al espesor de la moleta. Para este segundo
caso la moleta siempre ha de estar biselada en sus extremos.
Torneado de conos
Figura 3
Figura 4
171
Un cono o un tronco de cono de un cuerpo de generación viene definido por los siguientes
conceptos:
Diámetro mayor
Diámetro menor
Longitud
Ángulo de inclinación
Conicidad
Los diferentes tornos mecanizan los conos de formas diferentes.
En los tornos CNC no hay ningún problema porque, programando adecuadamente sus
dimensiones, los carros transversales y longitudinales se desplazan de forma coordinada
dando lugar al cono deseado.
En los tornos copiadores tampoco hay problema porque la plantilla de copiado permite que el
palpador se desplace por la misma y los carros actúen de forma coordinada.
Para mecanizar conos en los tornos paralelos convencionales se puede hacer de dos formas
diferentes. Si la longitud del cono es pequeña, se mecaniza el cono con el charriot inclinado
según el ángulo del cono. Si la longitud del cono es muy grande y el eje se mecaniza entre
puntos, entonces se desplaza la distancia adecuada el contrapunto según las dimensiones del
cono.
Torneado esférico
El torneado esférico, por ejemplo el de rótulas, no tiene ninguna dificultad si
se realiza en un torno de Control Numérico porque, programando sus medidas
y la función de mecanizado radial correspondiente, lo realizará de forma
perfecta.
Si el torno es automático de gran producción, trabaja con barra y las rótulas
no son de gran tamaño, la rótula se consigue con un carro transversal donde
las herramientas están afiladas con el perfil de la rótula.
Hacer rótulas de forma manual en un torno paralelo presenta cierta dificultad para conseguir
exactitud en la misma. En ese caso es recomendable disponer de una plantilla de la esfera e irla
mecanizando de forma manual y acabarla con lima o rasqueta para darle el ajuste final.
Segado o tronzado
Se llama segado a la operación de torneado que se realiza cuando se trabaja
con barra y al finalizar el mecanizado de la pieza correspondiente es necesario
cortar la barra para separar la pieza de la misma. Para esta operación se
utilizan herramientas muy estrechas con un saliente de acuerdo al diámetro
que tenga la barra y permita con el carro transversal llegar al centro de la
barra. Es una operación muy común en tornos revólver y automáticos
alimentados con barra y fabricaciones en serie.
Chaflanado
El chaflanado es una operación de torneado muy común que consiste en matar los cantos tanto
exteriores como interiores para evitar cortes con los mismos y a su vez facilitar el trabajo y
montaje posterior de las piezas. El chaflanado más común suele ser el de 1mm por 45°. Este
chaflán se hace atacando directamente los cantos con una herramienta adecuada.
Un cono o un tronco de cono de un cuerpo de generación viene definido por los siguientes
conceptos:
Diámetro mayor
Diámetro menor
Longitud
Ángulo de inclinación
Conicidad
Los diferentes tornos mecanizan los conos de formas diferentes.
En los tornos CNC no hay ningún problema porque, programando adecuadamente sus
dimensiones, los carros transversales y longitudinales se desplazan de forma coordinada
dando lugar al cono deseado.
En los tornos copiadores tampoco hay problema porque la plantilla de copiado permite que el
palpador se desplace por la misma y los carros actúen de forma coordinada.
Para mecanizar conos en los tornos paralelos convencionales se puede hacer de dos formas
diferentes. Si la longitud del cono es pequeña, se mecaniza el cono con el charriot inclinado
según el ángulo del cono. Si la longitud del cono es muy grande y el eje se mecaniza entre
puntos, entonces se desplaza la distancia adecuada el contrapunto según las dimensiones del
cono.
Torneado esférico
El torneado esférico, por ejemplo el de rótulas, no tiene ninguna dificultad si
se realiza en un torno de Control Numérico porque, programando sus medidas
y la función de mecanizado radial correspondiente, lo realizará de forma
perfecta.
Si el torno es automático de gran producción, trabaja con barra y las rótulas
no son de gran tamaño, la rótula se consigue con un carro transversal donde
las herramientas están afiladas con el perfil de la rótula.
Hacer rótulas de forma manual en un torno paralelo presenta cierta dificultad para conseguir
exactitud en la misma. En ese caso es recomendable disponer de una plantilla de la esfera e irla
mecanizando de forma manual y acabarla con lima o rasqueta para darle el ajuste final.
Segado o tronzado
Se llama segado a la operación de torneado que se realiza cuando se trabaja
con barra y al finalizar el mecanizado de la pieza correspondiente es necesario
cortar la barra para separar la pieza de la misma. Para esta operación se
utilizan herramientas muy estrechas con un saliente de acuerdo al diámetro
que tenga la barra y permita con el carro transversal llegar al centro de la
barra. Es una operación muy común en tornos revólver y automáticos
alimentados con barra y fabricaciones en serie.
Chaflanado
El chaflanado es una operación de torneado muy común que consiste en matar los cantos tanto
exteriores como interiores para evitar cortes con los mismos y a su vez facilitar el trabajo y
montaje posterior de las piezas. El chaflanado más común suele ser el de 1mm por 45°. Este
chaflán se hace atacando directamente los cantos con una herramienta adecuada.
172
Mecanizado de excéntricas
Una excéntrica es una pieza que tiene dos o más cilindros con distintos
centros o ejes de simetría, tal y como ocurre con los cigüeñales de motor, o los ejes de levas. Una
excéntrica es un cuerpo de revolución y por tanto el mecanizado se realiza en un torno. Para
mecanizar una excéntrica es necesario primero realizar los puntos de centraje de los diferentes
ejes excéntricos en los extremos de la pieza que se fijará entre dos puntos.
Mecanizado de espirales
Un espiral es una rosca tallada en un disco plano y mecanizada en un torno, mediante el
desplazamiento oportuno del carro transversal. Para ello se debe calcular la transmisión que se
pondrá entre el cabezal y el husillo de avance del carro transversal de acuerdo al paso de la rosca
espiral. Es una operación poco común en el torneado. Ejemplo de rosca espiral es la que tienen en
su interior los platos de garras de los tornos, la cual permite la apertura y
cierre de las garras.
Taladrado
Muchas piezas que son torneadas requieren ser taladradas con brocas en el
centro de sus ejes de rotación. Para esta tarea se utilizan brocas normales,
que se sujetan en el contrapunto en un portabrocas o directamente en el
alojamiento del contrapunto si el diámetro es grande. Las condiciones
tecnológicas del taladrado son las normales de acuerdo a las características
del material y tipo de broca que se utilice. Mención aparte merecen los procesos de taladrado
profundo donde el proceso ya es muy diferente sobre todo la constitución de la broca que se
utiliza.
No todos los tornos pueden realizar todas estas operaciones que se indican, sino
que eso depende del tipo de torno que se utilice y de los acceso rios o
equipamientos que tenga.
FRESADO
El fresado consiste principalmente en el corte del material que se mecaniza con
una herramienta rotativa de varios filos, que se llaman dientes, labios o plaquitas
de metal duro, que ejecuta movimientos de avance programados de la mesa de
trabajo en casi cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que se puede desplazar la mesa
donde va fijada la pieza que se mecaniza.
Con el uso creciente de las fresadoras de control numérico están aumentando las operaciones
de fresado que se pueden realizar con este tipo de máquinas, siendo así que el fresado se ha
convertido en un método polivalente de mecanizado. El desarrollo de las herramientas ha
contribuido también a crear nuevas posibilidades de fresado además de incrementar de forma
considerable la productividad, la calidad y exactitud de las operaciones realizadas.
Herramientas de fresar
Las herramientas de fresar se caracterizan por su diámetro exterior, el número de dientes, el paso
de los dientes (entendido por paso la distancia que existe entre dos dientes consecutivos) y el
sistema de fijación de la fresa en la máquina.
Tipos de fresado
Mecanizado de excéntricas
Una excéntrica es una pieza que tiene dos o más cilindros con distintos
centros o ejes de simetría, tal y como ocurre con los cigüeñales de motor, o los ejes de levas. Una
excéntrica es un cuerpo de revolución y por tanto el mecanizado se realiza en un torno. Para
mecanizar una excéntrica es necesario primero realizar los puntos de centraje de los diferentes
ejes excéntricos en los extremos de la pieza que se fijará entre dos puntos.
Mecanizado de espirales
Un espiral es una rosca tallada en un disco plano y mecanizada en un torno, mediante el
desplazamiento oportuno del carro transversal. Para ello se debe calcular la transmisión que se
pondrá entre el cabezal y el husillo de avance del carro transversal de acuerdo al paso de la rosca
espiral. Es una operación poco común en el torneado. Ejemplo de rosca espiral es la que tienen en
su interior los platos de garras de los tornos, la cual permite la apertura y
cierre de las garras.
Taladrado
Muchas piezas que son torneadas requieren ser taladradas con brocas en el
centro de sus ejes de rotación. Para esta tarea se utilizan brocas normales,
que se sujetan en el contrapunto en un portabrocas o directamente en el
alojamiento del contrapunto si el diámetro es grande. Las condiciones
tecnológicas del taladrado son las normales de acuerdo a las características
del material y tipo de broca que se utilice. Mención aparte merecen los procesos de taladrado
profundo donde el proceso ya es muy diferente sobre todo la constitución de la broca que se
utiliza.
No todos los tornos pueden realizar todas estas operaciones que se indican, sino
que eso depende del tipo de torno que se utilice y de los acceso rios o
equipamientos que tenga.
FRESADO
El fresado consiste principalmente en el corte del material que se mecaniza con
una herramienta rotativa de varios filos, que se llaman dientes, labios o plaquitas
de metal duro, que ejecuta movimientos de avance programados de la mesa de
trabajo en casi cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que se puede desplazar la mesa
donde va fijada la pieza que se mecaniza.
Con el uso creciente de las fresadoras de control numérico están aumentando las operaciones
de fresado que se pueden realizar con este tipo de máquinas, siendo así que el fresado se ha
convertido en un método polivalente de mecanizado. El desarrollo de las herramientas ha
contribuido también a crear nuevas posibilidades de fresado además de incrementar de forma
considerable la productividad, la calidad y exactitud de las operaciones realizadas.
Herramientas de fresar
Las herramientas de fresar se caracterizan por su diámetro exterior, el número de dientes, el paso
de los dientes (entendido por paso la distancia que existe entre dos dientes consecutivos) y el
sistema de fijación de la fresa en la máquina.
Tipos de fresado
173
En las fresadoras universales utilizando los accesorios adecuados o en las fresadoras
de control numérico se puede realizar la siguiente relación de fresados:
Planeado. La aplicación más frecuente de fresado es el planeado que tiene por
objetivo conseguir superficies planas. Para el planeado se utilizan generalmente
fresas de planear de plaquitas intercambiables de metal duro, existiendo una
gama muy variada de diámetros de estas fresas y del número de plaquitas que
monta cada fresa. Los fabricantes de plaquitas recomiendan como primera opción
el uso de plaquitas redondas o con ángulos de 45º como alternativa.
Fresado en escuadra. El fresado en escuadra es una variante del planeado que
consiste en dejar escalones perpendiculares en la pieza que se mecaniza. Para
ello se utilizan plaquitas cuadradas situadas en el portaherramientas de forma
adecuada.
Cubicaje. La operación de cubicaje es muy común en fresadoras verticales u
horizontales y consiste en preparar los tarugos de metal u o tro material
como mármol o granito en las dimensiones cúbicas adecuadas para operaciones
posteriores. Este fresado también se realiza con fresas de planear de plaquitas
intercambiables.
Corte. Una de las operaciones iniciales de mecanizado que hay que realizar consiste muchas
veces en cortar las piezas a la longitud determinada partiendo de barras y
perfiles comerciales de una longitud mayor. Para el corte industrial de piezas
se utilizan indistintamente sierras de cinta o fresadoras equipadas con fresas
cilíndricas de corte. Lo significativo de las fresas de corte es que pueden ser
de acero rápido o de metal duro. Se caracterizan por ser muy delgadas (del
orden de 3 mm aunque puede variar), tener un diámetro grande y un dentado
muy fino. Un ejemplo de las características de una fresa de corte sería el
siguiente: diámetro de 200 mm, espesor de 3 mm, diámetro del agujero de
32 mm y 128 dientes: Fina 128, Gruesa 64.
Ranurado recto. Para el fresado de ranuras rectas se utilizan generalmente fresas cilíndricas
con la anchura de la ranura y a menudo, para aumentar la producción, se montan varias fresas
en el eje portafresas permitiendo aumentar la productividad de mecanizado. Al montaje de
varias fresas cilíndricas se le denomina tren de fresas o fresas compuestas. Las fresas
cilíndricas se caracterizan por tener tres aristas de corte: la frontal y las dos laterales. En la
mayoría de aplicaciones se utilizan fresas de acero rápido ya que las de metal duro son muy
caras y por lo tanto solo se emplean en producciones muy grandes
Ranurado de forma. Se utilizan fresas de la forma adecuada a la ranura, que puede ser en
forma de T, de cola de milano, etc.
Ranurado de chaveteros. Se utilizan fresas cilíndricas con mango, conocidas en el argot
como bailarinas, que pueden cortar tanto en dirección perpendicular a su eje como paralela a
este.
Copiado. Para el fresado en copiado se utilizan fresas con el perfil de plaquita redondo a fin
de poder realizar operaciones de mecanizado en orografías y perfiles de caras cambiantes.
Existen dos tipos de fresas de copiar: las de perfil de media bola y las de canto redondo
o tóricas.
Fresado de cavidades. En este tipo de operaciones se aconseja realizar un taladro previo y a
partir del mismo y con fresas adecuadas abordar el mecanizado de la cavidad teniendo en
cuenta que los radios de la cavidad deben ser al menos un 15% superior al radio de la fresa.
En las fresadoras universales utilizando los accesorios adecuados o en las fresadoras
de control numérico se puede realizar la siguiente relación de fresados:
Planeado. La aplicación más frecuente de fresado es el planeado que tiene por
objetivo conseguir superficies planas. Para el planeado se utilizan generalmente
fresas de planear de plaquitas intercambiables de metal duro, existiendo una
gama muy variada de diámetros de estas fresas y del número de plaquitas que
monta cada fresa. Los fabricantes de plaquitas recomiendan como primera opción
el uso de plaquitas redondas o con ángulos de 45º como alternativa.
Fresado en escuadra. El fresado en escuadra es una variante del planeado que
consiste en dejar escalones perpendiculares en la pieza que se mecaniza. Para
ello se utilizan plaquitas cuadradas situadas en el portaherramientas de forma
adecuada.
Cubicaje. La operación de cubicaje es muy común en fresadoras verticales u
horizontales y consiste en preparar los tarugos de metal u o tro material
como mármol o granito en las dimensiones cúbicas adecuadas para operaciones
posteriores. Este fresado también se realiza con fresas de planear de plaquitas
intercambiables.
Corte. Una de las operaciones iniciales de mecanizado que hay que realizar consiste muchas
veces en cortar las piezas a la longitud determinada partiendo de barras y
perfiles comerciales de una longitud mayor. Para el corte industrial de piezas
se utilizan indistintamente sierras de cinta o fresadoras equipadas con fresas
cilíndricas de corte. Lo significativo de las fresas de corte es que pueden ser
de acero rápido o de metal duro. Se caracterizan por ser muy delgadas (del
orden de 3 mm aunque puede variar), tener un diámetro grande y un dentado
muy fino. Un ejemplo de las características de una fresa de corte sería el
siguiente: diámetro de 200 mm, espesor de 3 mm, diámetro del agujero de
32 mm y 128 dientes: Fina 128, Gruesa 64.
Ranurado recto. Para el fresado de ranuras rectas se utilizan generalmente fresas cilíndricas
con la anchura de la ranura y a menudo, para aumentar la producción, se montan varias fresas
en el eje portafresas permitiendo aumentar la productividad de mecanizado. Al montaje de
varias fresas cilíndricas se le denomina tren de fresas o fresas compuestas. Las fresas
cilíndricas se caracterizan por tener tres aristas de corte: la frontal y las dos laterales. En la
mayoría de aplicaciones se utilizan fresas de acero rápido ya que las de metal duro son muy
caras y por lo tanto solo se emplean en producciones muy grandes
Ranurado de forma. Se utilizan fresas de la forma adecuada a la ranura, que puede ser en
forma de T, de cola de milano, etc.
Ranurado de chaveteros. Se utilizan fresas cilíndricas con mango, conocidas en el argot
como bailarinas, que pueden cortar tanto en dirección perpendicular a su eje como paralela a
este.
Copiado. Para el fresado en copiado se utilizan fresas con el perfil de plaquita redondo a fin
de poder realizar operaciones de mecanizado en orografías y perfiles de caras cambiantes.
Existen dos tipos de fresas de copiar: las de perfil de media bola y las de canto redondo
o tóricas.
Fresado de cavidades. En este tipo de operaciones se aconseja realizar un taladro previo y a
partir del mismo y con fresas adecuadas abordar el mecanizado de la cavidad teniendo en
cuenta que los radios de la cavidad deben ser al menos un 15% superior al radio de la fresa.
174
Torno-fresado Este tipo de mecanizado utiliza la interpolación circular en fresadoras de
control numérico y sirve tanto para el torneado de agujeros de precisión como para el
torneado exterior. El proceso combina la rotación de la pieza y de la herramienta de fresar
siendo posible conseguir una superficie cilíndrica. Esta superficie puede ser concéntrica
respecto a la línea central de rotación de la pieza, o puede ser excéntrica si se desplaza el
fresado hacia arriba o hacia abajo. Con el desplazamiento axial es posible alcanzar la longitud
requerida.
Fresado de roscas . El fresado de roscas requiere una fresadora capaz de
realizar interpolación helicoidal simultánea en dos grados de libertad: la rotación de la pieza
respecto al eje de la hélice de la rosca y la traslación de la pieza en la dirección de dicho eje.
Fresado frontal. Consiste en el fresado que se realiza con fresas helicoidales cilíndricas que
atacan frontalmente la operación de fresado. En las fresadoras de control numérico se utilizan
cada vez más fresas de metal duro totalmente integrales que permiten trabajar a velocidades
muy altas.
Fresado de engranajes. El fresado de engranajes apenas se realiza ya en fresadoras
universales mediante el plato divisor, sino que se hacen en máquinas especiales
llamadas talladoras de engranajes y con el uso de fresas especiales del módulo de diente
adecuado.
Taladrado, escariado y mandrinado. Estas operaciones se realizan habitualmente en las
fresadoras de control numérico dotadas de un almacén de herramientas y utilizando las
herramientas adecuadas para cada caso.
Mortajado. Consiste en mecanizar chaveteros en los agujeros, para lo cual se utilizan
brochadoras o bien un accesorio especial que se acopla al cabezal de las fresadoras
universales y transforma el movimiento de rotación en un movimiento vertical alternativo.
Fresado en rampa. Es un tipo de fresado habitual en el mecanizado de moldes que se realiza
bien con fresadoras copiadoras o bien con fresas de control numérico.
TALADRADO
Taladradora
«Taladro» redirige aquí. Para otras acepciones, véase Taladro (desambiguación).
El taladro es una máquina herramienta donde se mecanizan la mayoría de
los agujeros que se hacen a las piezas en los talleres mecánicos. Destacan
estas máquinas por la sencillez de su manejo. Tienen dos movimientos: El
de rotación de la broca que le imprime el motor eléctricode la máquina a través de
una transmisión por poleas y engranajes, y el de avance de penetración de la broca,
que puede realizarse de forma manual sensitiva o de forma automática, si incorpora
transmisión para hacerlo.
Se llama taladrar a la operación de mecanizado que tiene por objeto producir
agujeros cilíndricos en una pieza cualquiera, utilizando como herramienta
una broca. La operación de taladrar se puede hacer con un taladro portátil, con una
máquina taladradora, en un torno, en unafresadora, en un centro de
mecanizado CNC o en una mandrinadora.
De todos los procesos de mecanizado, el taladrado es considerado como uno de los procesos
más importantes debido a su amplio uso y facilidad de realización, puesto que es una de las
Torno-fresado Este tipo de mecanizado utiliza la interpolación circular en fresadoras de
control numérico y sirve tanto para el torneado de agujeros de precisión como para el
torneado exterior. El proceso combina la rotación de la pieza y de la herramienta de fresar
siendo posible conseguir una superficie cilíndrica. Esta superficie puede ser concéntrica
respecto a la línea central de rotación de la pieza, o puede ser excéntrica si se desplaza el
fresado hacia arriba o hacia abajo. Con el desplazamiento axial es posible alcanzar la longitud
requerida.
Fresado de roscas . El fresado de roscas requiere una fresadora capaz de
realizar interpolación helicoidal simultánea en dos grados de libertad: la rotación de la pieza
respecto al eje de la hélice de la rosca y la traslación de la pieza en la dirección de dicho eje.
Fresado frontal. Consiste en el fresado que se realiza con fresas helicoidales cilíndricas que
atacan frontalmente la operación de fresado. En las fresadoras de control numérico se utilizan
cada vez más fresas de metal duro totalmente integrales que permiten trabajar a velocidades
muy altas.
Fresado de engranajes. El fresado de engranajes apenas se realiza ya en fresadoras
universales mediante el plato divisor, sino que se hacen en máquinas especiales
llamadas talladoras de engranajes y con el uso de fresas especiales del módulo de diente
adecuado.
Taladrado, escariado y mandrinado. Estas operaciones se realizan habitualmente en las
fresadoras de control numérico dotadas de un almacén de herramientas y utilizando las
herramientas adecuadas para cada caso.
Mortajado. Consiste en mecanizar chaveteros en los agujeros, para lo cual se utilizan
brochadoras o bien un accesorio especial que se acopla al cabezal de las fresadoras
universales y transforma el movimiento de rotación en un movimiento vertical alternativo.
Fresado en rampa. Es un tipo de fresado habitual en el mecanizado de moldes que se realiza
bien con fresadoras copiadoras o bien con fresas de control numérico.
TALADRADO
Taladradora
«Taladro» redirige aquí. Para otras acepciones, véase Taladro (desambiguación).
El taladro es una máquina herramienta donde se mecanizan la mayoría de
los agujeros que se hacen a las piezas en los talleres mecánicos. Destacan
estas máquinas por la sencillez de su manejo. Tienen dos movimientos: El
de rotación de la broca que le imprime el motor eléctricode la máquina a través de
una transmisión por poleas y engranajes, y el de avance de penetración de la broca,
que puede realizarse de forma manual sensitiva o de forma automática, si incorpora
transmisión para hacerlo.
Se llama taladrar a la operación de mecanizado que tiene por objeto producir
agujeros cilíndricos en una pieza cualquiera, utilizando como herramienta
una broca. La operación de taladrar se puede hacer con un taladro portátil, con una
máquina taladradora, en un torno, en unafresadora, en un centro de
mecanizado CNC o en una mandrinadora.
De todos los procesos de mecanizado, el taladrado es considerado como uno de los procesos
más importantes debido a su amplio uso y facilidad de realización, puesto que es una de las
175
operaciones de mecanizado más sencillas de realizar y que se hace necesario en la mayoría de
componentes que se fabrican.
Las taladradoras descritas en este artículo, se refieren básicamente a las utilizadas en
las industrias metalúrgicas para el mecanizado demetales, otros tipos de taladradoras empleadas
en la cimentación de edificios y obras públicas así como en sondeos mineros tienen otras
características muy diferentes y serán objeto de otros artículos específicos.
Historia
Ya en el Paleolítico Superior los humanos taladraban conchas de moluscos
con fines ornamentales. Se han hallado conchas perforadas de entre 70.000
y 120.000 años de antigüedad en África y Oriente Próximo, atribuidas
al Homo sapiens sapiens. En Europa unos restos similares datados de hace
50.000 años muestran que también el Hombre de Neandertal conocía la
técnica del taladrado.
Taladrar requiere imprimir un movimiento de rotación a la herramienta. El procedimiento más
antiguo que se conoce para ello es el denominado "arco de violín", que proporciona una rotación
alternativa. Un bajorrelieve egipcio del año 2700 a.C. muestra una herramienta para taladrar piedra
accionada de otra manera, mediante un mango.
A finales de la Edad Media está documentado el uso de taladradoras manuales
llamadas berbiquís.
Siglo XIX
Hitos principales:
1838: primer taladro de sobremesa hecho enteramente de metal (James Nasmyth). En España
es posible encontrar un taladro original de James Nasmyth en el Museo de la Siderurgia y la
Minería de Castilla y León en Sabero, provincia de León. Este taladro se ubicó en la Ferrería
de San Blas de Sabero, fábrica de hierro perteneciente a la Sociedad Palentina-Leonesa de
Minas.
1850: taladro de columna con transmisión a correa y engranajes cónicos (Joseph Whitworth).
1851: primer taladro radial (Sharp, Roberts & Co).
1860: invención de la broca helicoidal por Martignon, que reemplaza rápidamente a las brocas
en punta de lanza utilizadas hasta entonces.
1898: invención del acero rápido, que permite aumentar significativamente la velocidad de
taladrado.
Siglo XX
Las tecnologías desarrolladas durante la Revolución Industrial se fueron aplicando a las
taladradoras, que de esta manera fueron pasando a ser accionadas eléctricamente y a ser cada
vez más precisas gracias a la metrología y más productivas gracias a nuevos materiales como
el carburo de silicio o el carburo de tungsteno.
Sin embargo, en su arquitectura las máquinas
conservaron casi sin cambios las formas que habían sido puestas a punto a lo largo del siglo XIX.
La aparición del control numérico a partir de los años 1950 y sobre todo del control numérico por
computadora a partir de los 1970 revolucionó las máquinas -herramienta en general y las
taladradoras en particular. La microelectrónica permitió integrar las taladradoras con otras
máquinas-herramienta como tornos o mandrinadoras para formar "centros de mecanizado"
polivalentes gestionados por ordenador.
operaciones de mecanizado más sencillas de realizar y que se hace necesario en la mayoría de
componentes que se fabrican.
Las taladradoras descritas en este artículo, se refieren básicamente a las utilizadas en
las industrias metalúrgicas para el mecanizado demetales, otros tipos de taladradoras empleadas
en la cimentación de edificios y obras públicas así como en sondeos mineros tienen otras
características muy diferentes y serán objeto de otros artículos específicos.
Historia
Ya en el Paleolítico Superior los humanos taladraban conchas de moluscos
con fines ornamentales. Se han hallado conchas perforadas de entre 70.000
y 120.000 años de antigüedad en África y Oriente Próximo, atribuidas
al Homo sapiens sapiens. En Europa unos restos similares datados de hace
50.000 años muestran que también el Hombre de Neandertal conocía la
técnica del taladrado.
Taladrar requiere imprimir un movimiento de rotación a la herramienta. El procedimiento más
antiguo que se conoce para ello es el denominado "arco de violín", que proporciona una rotación
alternativa. Un bajorrelieve egipcio del año 2700 a.C. muestra una herramienta para taladrar piedra
accionada de otra manera, mediante un mango.
A finales de la Edad Media está documentado el uso de taladradoras manuales
llamadas berbiquís.
Siglo XIX
Hitos principales:
1838: primer taladro de sobremesa hecho enteramente de metal (James Nasmyth). En España
es posible encontrar un taladro original de James Nasmyth en el Museo de la Siderurgia y la
Minería de Castilla y León en Sabero, provincia de León. Este taladro se ubicó en la Ferrería
de San Blas de Sabero, fábrica de hierro perteneciente a la Sociedad Palentina-Leonesa de
Minas.
1850: taladro de columna con transmisión a correa y engranajes cónicos (Joseph Whitworth).
1851: primer taladro radial (Sharp, Roberts & Co).
1860: invención de la broca helicoidal por Martignon, que reemplaza rápidamente a las brocas
en punta de lanza utilizadas hasta entonces.
1898: invención del acero rápido, que permite aumentar significativamente la velocidad de
taladrado.
Siglo XX
Las tecnologías desarrolladas durante la Revolución Industrial se fueron aplicando a las
taladradoras, que de esta manera fueron pasando a ser accionadas eléctricamente y a ser cada
vez más precisas gracias a la metrología y más productivas gracias a nuevos materiales como
el carburo de silicio o el carburo de tungsteno.
Sin embargo, en su arquitectura las máquinas
conservaron casi sin cambios las formas que habían sido puestas a punto a lo largo del siglo XIX.
La aparición del control numérico a partir de los años 1950 y sobre todo del control numérico por
computadora a partir de los 1970 revolucionó las máquinas -herramienta en general y las
taladradoras en particular. La microelectrónica permitió integrar las taladradoras con otras
máquinas-herramienta como tornos o mandrinadoras para formar "centros de mecanizado"
polivalentes gestionados por ordenador.
176
Proceso de taladrado
El taladrado es un término que cubre todos los métodos para producir agujeros
cilíndricos en una pieza con herramientas de arranque de viruta. Además del taladrado
de agujeros cortos y largos, también cubre el trepanado y los mecanizados posteriores
tales como escariado, mandrinado, roscado y brochado. La diferencia entre taladrado
corto ytaladrado profundo es que el taladrado profundo es una técnica específica
diferente que se utiliza para mecanizar agujeros donde su longitud es varias veces más
larga (8-9) que su diámetro.
Con el desarrollo de brocas modernas el proceso de taladrado ha cambiado de manera
drástica, porque con las brocas modernas se consigue que un taladro macizo de
diámetro grande se pueda realizar en una sola operación, sin necesidad de un agujero
previo, ni de agujero guía, y que la calidad del mecanizado y exactitud del agujero evite
la operación posterior de escariado.
Como todo proceso de mecanizado por arranque de viruta la evacuación de la misma se torna
crítica cuando el agujero es bastante profundo, por eso el taladrado está restringido según sean
las características del mismo. Cuanto mayor sea su profundidad, más importante es el control del
proceso y la evacuación de la viruta.
Producción de agujeros
Los factores principales que caracterizan un agujero desde el punto de vista de su mecanizado
son:
Diámetro
Calidad superficial y tolerancia
Material de la pieza
Material de la broca
Longitud del agujero
Condiciones tecnológicas del mecanizado
Cantidad de agujeros a producir
Sistema de fijación de la pieza en el taladro.
Casi la totalidad de agujeros que se realizan en las diferentes taladradoras que existen guardan
relación con la tornillería en general, es decir la mayoría de agujeros taladrados sirven para
incrustar los diferentes tornillos que se utilizan para ensamblar unas piezas con otras de los
mecanismos o máquinas de las que forman parte.
Según este criterio hay dos tipos de agujeros diferentes los que son pasantes y atraviesan en su
totalidad la pieza y los que son ciegos y solo se introducen una longitud determinada en la pieza
sin llegarla a traspasar, tanto unos como otros pueden ser lisos o pueden ser roscados.
Respecto de los agujeros pasantes que sirven para incrustar tonillos en ellos los hay de entrada
avellanada, para tornillos de cabeza plana, agujeros de dos diámetros para insertar tornillos allen
y agujeros cilíndricos de un solo diámetro con la cara superior refrentada para mejorar el asiento
de la arandela y cabeza del tornillo. El diámetro de estos agujeros corresponde con el diámetro
exterior que tenga el tornillo.
Respecto de los agujeros roscados el diámetro de la broca del agujero debe ser la que
corresponda de acuerdo con el tipo de rosca que se utilice y el diámetro nominal del tornillo. En
los tornillos ciegos se debe profundizar más la broca que la longitud de la rosca por problema de
la viruta del macho de roscar.
Proceso de taladrado
El taladrado es un término que cubre todos los métodos para producir agujeros
cilíndricos en una pieza con herramientas de arranque de viruta. Además del taladrado
de agujeros cortos y largos, también cubre el trepanado y los mecanizados posteriores
tales como escariado, mandrinado, roscado y brochado. La diferencia entre taladrado
corto ytaladrado profundo es que el taladrado profundo es una técnica específica
diferente que se utiliza para mecanizar agujeros donde su longitud es varias veces más
larga (8-9) que su diámetro.
Con el desarrollo de brocas modernas el proceso de taladrado ha cambiado de manera
drástica, porque con las brocas modernas se consigue que un taladro macizo de
diámetro grande se pueda realizar en una sola operación, sin necesidad de un agujero
previo, ni de agujero guía, y que la calidad del mecanizado y exactitud del agujero evite
la operación posterior de escariado.
Como todo proceso de mecanizado por arranque de viruta la evacuación de la misma se torna
crítica cuando el agujero es bastante profundo, por eso el taladrado está restringido según sean
las características del mismo. Cuanto mayor sea su profundidad, más importante es el control del
proceso y la evacuación de la viruta.
Producción de agujeros
Los factores principales que caracterizan un agujero desde el punto de vista de su mecanizado
son:
Diámetro
Calidad superficial y tolerancia
Material de la pieza
Material de la broca
Longitud del agujero
Condiciones tecnológicas del mecanizado
Cantidad de agujeros a producir
Sistema de fijación de la pieza en el taladro.
Casi la totalidad de agujeros que se realizan en las diferentes taladradoras que existen guardan
relación con la tornillería en general, es decir la mayoría de agujeros taladrados sirven para
incrustar los diferentes tornillos que se utilizan para ensamblar unas piezas con otras de los
mecanismos o máquinas de las que forman parte.
Según este criterio hay dos tipos de agujeros diferentes los que son pasantes y atraviesan en su
totalidad la pieza y los que son ciegos y solo se introducen una longitud determinada en la pieza
sin llegarla a traspasar, tanto unos como otros pueden ser lisos o pueden ser roscados.
Respecto de los agujeros pasantes que sirven para incrustar tonillos en ellos los hay de entrada
avellanada, para tornillos de cabeza plana, agujeros de dos diámetros para insertar tornillos allen
y agujeros cilíndricos de un solo diámetro con la cara superior refrentada para mejorar el asiento
de la arandela y cabeza del tornillo. El diámetro de estos agujeros corresponde con el diámetro
exterior que tenga el tornillo.
Respecto de los agujeros roscados el diámetro de la broca del agujero debe ser la que
corresponda de acuerdo con el tipo de rosca que se utilice y el diámetro nominal del tornillo. En
los tornillos ciegos se debe profundizar más la broca que la longitud de la rosca por problema de
la viruta del macho de roscar.
177
Representación gráfica de los agujeros ciegos roscados
Parámetros de corte del taladrado
Los parámetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de taladrado son
los siguientes:
Elección del tipo de broca más adecuado
Sistema de fijación de la pieza
Velocidad de corte (Vc) de la broca expresada de metros/minuto
Diámetro exterior de la broca u otra herramienta
Revoluciones por minuto (rpm) del husillo portabrocas
Avance en mm/rev, de la broca
Avance en mm/mi de la broca
Profundidad del agujero
Esfuerzos de corte
Tipo de taladradora y accesorios adecuados
Tipos de taladros
Debido a las múltiples condiciones en las que se usan los taladros, se pueden clasificar de
acuerdo a su fuente de poder, su función y su soporte.
Por su fuente de poder existen:
Taladro Eléctrico
Taladro Hidráulico
Taladro Neumático
Por su función existen:
Taladro Percutor
Taladro Pedestal
Taladro Fresador
Por su soporte:
Taladro Magnéticos
Taladro de Columna
Taladro de Mano
Características técnicas de las brocas
Representación gráfica de los agujeros ciegos roscados
Parámetros de corte del taladrado
Los parámetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de taladrado son
los siguientes:
Elección del tipo de broca más adecuado
Sistema de fijación de la pieza
Velocidad de corte (Vc) de la broca expresada de metros/minuto
Diámetro exterior de la broca u otra herramienta
Revoluciones por minuto (rpm) del husillo portabrocas
Avance en mm/rev, de la broca
Avance en mm/mi de la broca
Profundidad del agujero
Esfuerzos de corte
Tipo de taladradora y accesorios adecuados
Tipos de taladros
Debido a las múltiples condiciones en las que se usan los taladros, se pueden clasificar de
acuerdo a su fuente de poder, su función y su soporte.
Por su fuente de poder existen:
Taladro Eléctrico
Taladro Hidráulico
Taladro Neumático
Por su función existen:
Taladro Percutor
Taladro Pedestal
Taladro Fresador
Por su soporte:
Taladro Magnéticos
Taladro de Columna
Taladro de Mano
Características técnicas de las brocas
178
Las brocas son las herramientas más comunes que utilizan las
taladradoras, si bien también pueden utilizar machos para roscar a
máquina, escariadores para el acabado de agujeros de tolerancias
estrechas, avellanadores para chaflanar agujeros, o incluso barras con
herramientas de mandrinar
Las brocas tienen diferente geometría dependiendo de la finalidad con que hayan sido fabricadas.
Diseñadas específicamente para quitar material y formar, por lo general, un orificio o una cavidad
cilíndrica, la intención en su diseño incluye la velocidad con que el material ha de ser retirado y la
dureza del material y demás cualidades características del mismo.
Elementos constituyentes de una broca
Entre algunas de las partes y generalidades comunes a la mayoría de las brocas
están:
1. Longitud total de la broca. Existen brocas normales, largas y súper-
largas.
2. Longitud de corte. Es la profundidad máxima que se puede taladrar con una broca y viene
definida por la longitud de la parte helicoidal.
3. Diámetro de corte. Es el diámetro del orificio obtenido con la broca. Existen diámetros
normalizados y también se pueden fabricar brocas con diámetros especiales.
4. Diámetro y forma del mango. El mango es cilíndrico para diámetros inferiores a 13 mm,
que es la capacidad de fijación de un portabrocas normal. Para diámetros superiores, el
mango es cónico (tipo Morse).
5. Ángulo de corte. El ángulo de corte normal en una broca es el de 118°. También se puede
utilizar el de 135°, quizá menos conocido pero, quizás, más eficiente al emplear un ángulo
obtuso más amplio para el corte de los materiales.
6. Número de labios o flautas. La cantidad más común de labios (también llamados flautas)
es dos y después cuatro, aunque hay brocas de tres flautas o brocas de una (sola y
derecha), por ejemplo en el caso del taladrado de escopeta.
7. Profundidad de los labios. También importante pues afecta a la fortaleza de la broca.
8. Ángulo de la hélice. Es variable de unas brocas a otras dependiendo del material que se
trate de taladrar. Tiene como objetivo facilitar la evacuación de la viruta.
9. Material constitutivo de la broca. Existen tres tipos básicos de materiales:
Acero al carbono, para taladrar materiales muy blandos (madera, plástico, etc.)
Acero rápido (HSS), para taladrar aceros de poca dureza
Metal duro (Widia), para taladrar fundiciones y aceros en trabajos de gran rendimiento.
10. Acabado de la broca. Dependiendo del material y uso específico de la broca, se le puede
aplicar una capa de recubrimiento que puede ser de óxido negro, de titanio o deníquel,
cubriendo total o parcialmente la broca, desde el punto de corte.
Características de las brocas de metal duro
Para las máquinas taladradoras de gran producción se utilizan brocas macizas de
metal duro para agujeros pequeños y barras de mandrinar con plaquitas cambiables
para el mecanizado de agujeros grandes. Su selección se hace teniendo en cuenta
el material de la pieza, el tipo de aplicación y las condiciones de mecanizado.
La variedad de las formas de las plaquitas es grande y está normalizada. Asimismo
la variedad de materiales de las herramientas modernas es considerable y está
sujeta a un desarrollo continuo.
La adecuación de los diferentes tipos de plaquitas que se utilizan en las brocas de metal duro ya
sean soldadas o cambiables se adecuan a las características del material a mecanizar y se indican
a continuación y se clasifican según una Norma ISO/ANSI para indicar las aplicaciones en relación
a la resistencia y la tenacidad que tienen.
Las brocas son las herramientas más comunes que utilizan las
taladradoras, si bien también pueden utilizar machos para roscar a
máquina, escariadores para el acabado de agujeros de tolerancias
estrechas, avellanadores para chaflanar agujeros, o incluso barras con
herramientas de mandrinar
Las brocas tienen diferente geometría dependiendo de la finalidad con que hayan sido fabricadas.
Diseñadas específicamente para quitar material y formar, por lo general, un orificio o una cavidad
cilíndrica, la intención en su diseño incluye la velocidad con que el material ha de ser retirado y la
dureza del material y demás cualidades características del mismo.
Elementos constituyentes de una broca
Entre algunas de las partes y generalidades comunes a la mayoría de las brocas
están:
1. Longitud total de la broca. Existen brocas normales, largas y súper-
largas.
2. Longitud de corte. Es la profundidad máxima que se puede taladrar con una broca y viene
definida por la longitud de la parte helicoidal.
3. Diámetro de corte. Es el diámetro del orificio obtenido con la broca. Existen diámetros
normalizados y también se pueden fabricar brocas con diámetros especiales.
4. Diámetro y forma del mango. El mango es cilíndrico para diámetros inferiores a 13 mm,
que es la capacidad de fijación de un portabrocas normal. Para diámetros superiores, el
mango es cónico (tipo Morse).
5. Ángulo de corte. El ángulo de corte normal en una broca es el de 118°. También se puede
utilizar el de 135°, quizá menos conocido pero, quizás, más eficiente al emplear un ángulo
obtuso más amplio para el corte de los materiales.
6. Número de labios o flautas. La cantidad más común de labios (también llamados flautas)
es dos y después cuatro, aunque hay brocas de tres flautas o brocas de una (sola y
derecha), por ejemplo en el caso del taladrado de escopeta.
7. Profundidad de los labios. También importante pues afecta a la fortaleza de la broca.
8. Ángulo de la hélice. Es variable de unas brocas a otras dependiendo del material que se
trate de taladrar. Tiene como objetivo facilitar la evacuación de la viruta.
9. Material constitutivo de la broca. Existen tres tipos básicos de materiales:
Acero al carbono, para taladrar materiales muy blandos (madera, plástico, etc.)
Acero rápido (HSS), para taladrar aceros de poca dureza
Metal duro (Widia), para taladrar fundiciones y aceros en trabajos de gran rendimiento.
10. Acabado de la broca. Dependiendo del material y uso específico de la broca, se le puede
aplicar una capa de recubrimiento que puede ser de óxido negro, de titanio o deníquel,
cubriendo total o parcialmente la broca, desde el punto de corte.
Características de las brocas de metal duro
Para las máquinas taladradoras de gran producción se utilizan brocas macizas de
metal duro para agujeros pequeños y barras de mandrinar con plaquitas cambiables
para el mecanizado de agujeros grandes. Su selección se hace teniendo en cuenta
el material de la pieza, el tipo de aplicación y las condiciones de mecanizado.
La variedad de las formas de las plaquitas es grande y está normalizada. Asimismo
la variedad de materiales de las herramientas modernas es considerable y está
sujeta a un desarrollo continuo.
La adecuación de los diferentes tipos de plaquitas que se utilizan en las brocas de metal duro ya
sean soldadas o cambiables se adecuan a las características del material a mecanizar y se indican
a continuación y se clasifican según una Norma ISO/ANSI para indicar las aplicaciones en relación
a la resistencia y la tenacidad que tienen.
179
Código de calidades de plaquitas
SERIE ISO Características
Serie P ISO 01, 10, 20, 30, 40, 50
Ideales para el mecanizado de
acero, acero fundido, y acero maleable de
viruta larga.
Serie M ISO 10, 20, 30, 40
Ideales para el mecanizado acero
inoxidable, ferrítico y martensítico, acero
fundido, acero al manganeso, fundición
aleada, fundición maleable y acero de fácil
mecanización.
Serie K ISO 01, 10, 20, 30
Ideal para el mecanizado de fundición gris,
fundición en coquilla, y fundición maleable
de viruta corta.
Serie N ISO 01, 10. 20, 30
Ideal para el mecanizado de metales no-
férreos
Serie S
Pueden ser de base de níquel o de base
de titanio. Ideales para el mecanizado de
aleaciones termorresistentes y
súperaleaciones.
Serie H ISO 01, 10, 20, 30
Ideal para el mecanizado de materiales
endurecidos.
Accesorios de las taladradoras
Las taladradoras utilizan como accesorios principales:
Portabrocas.
Pinzas de fijación de brocas.
Utillajes para posicionar y sujetar las piezas.
Plantilla con casquillos para la guía de las brocas.
Granete
Mordazas de sujección de piezas
Elementos robotizados para la alimentación de piezas y transfer de piezas.
Afiladora de brocas
Código de calidades de plaquitas
SERIE ISO Características
Serie P ISO 01, 10, 20, 30, 40, 50
Ideales para el mecanizado de
acero, acero fundido, y acero maleable de
viruta larga.
Serie M ISO 10, 20, 30, 40
Ideales para el mecanizado acero
inoxidable, ferrítico y martensítico, acero
fundido, acero al manganeso, fundición
aleada, fundición maleable y acero de fácil
mecanización.
Serie K ISO 01, 10, 20, 30
Ideal para el mecanizado de fundición gris,
fundición en coquilla, y fundición maleable
de viruta corta.
Serie N ISO 01, 10. 20, 30
Ideal para el mecanizado de metales no-
férreos
Serie S
Pueden ser de base de níquel o de base
de titanio. Ideales para el mecanizado de
aleaciones termorresistentes y
súperaleaciones.
Serie H ISO 01, 10, 20, 30
Ideal para el mecanizado de materiales
endurecidos.
Accesorios de las taladradoras
Las taladradoras utilizan como accesorios principales:
Portabrocas.
Pinzas de fijación de brocas.
Utillajes para posicionar y sujetar las piezas.
Plantilla con casquillos para la guía de las brocas.
Granete
Mordazas de sujección de piezas
Elementos robotizados para la alimentación de piezas y transfer de piezas.
Afiladora de brocas
180
Portabrocas
El portabrocas es el dispositivo que se utiliza para fijar la broca en la
taladradora cuando las brocas tienen el mango cilíndrico. El portabrocas
va fijado a la máquina con un mango de cono Morse según sea el tamaño
del portabrocas.
Los portabrocas se abren y cierran de forma manual, aunque hay algunos
que llevan un pequeño dispositivo para poder ser apretados con una llave
especial. Los portabrocas más comunes pueden sujetar brocas de hasta
13 mm de diámetro. Las brocas de diámetro superior llevan un mango de
cono morse y se sujetan directamente a la taladradora.
Mordaza
En las taladradoras es muy habitual utilizar mordazas u otros sistemas de
apriete para sujetar las piezas mientras se taladran. En la sujección de las
piezas hay que controlar bien la presión y la zona de apriete para que no
se deterioren.
Pinzas de apriete cónicas
Cuando se utilizan cabezales multihusillos o brocas de gran producción se utilizan
en vez de portabrocas, cuyo apriete es débil, pinzas cónicas atornilladas que
ocupan menos espacio y dan un apriete más rígido a la herramienta.
Granete
Se denomina granete a una herramienta manual que tiene forma de puntero de acero
templado afilado en un extremo con una punta de 60º aproximadamente que se utiliza
para marcar el lugar exacto que se ha trazado previamente en una pieza donde haya
que hacerse un agujero, cuando no se dispone de una plantilla adecuada.
Plantillas de taladrado
Cuando se mecanizan piezas en serie, no se procede a marcar los agujeros con granetes sino que
se fabrican unas plantillas que se incorporan al sistema de fijación de la pieza debidamente
referenciada. Las plantillas llevan incorporado unos casquillos guías para que la broca pueda
encarar los agujeros de forma exacta sin que se produzcan desviaciones de la punta de la broca.
En operaciones que llevan incorporado un escariado o un roscado posterior los casquillos guías
son removibles y se cambian cuando se procede a escariar o roscar el agujero.
Afiladora de brocas
En las industrias metalúrgicas que realizan muchos taladros, se dispone de máquinas especiales
de afilado para afilar las brocas cuando el filo de corte se ha deteriorado. El afilado se puede
realizar en una amoladora que tenga la piedra con grano fino pero la calidad de este afilado
manual suele ser muy deficiente porque hay que ser bastante experto para conseguir los ángulos
de corte adecuados. La mejor opción es disponer de afiladoras de brocas.
CEPILLADO
Portabrocas
El portabrocas es el dispositivo que se utiliza para fijar la broca en la
taladradora cuando las brocas tienen el mango cilíndrico. El portabrocas
va fijado a la máquina con un mango de cono Morse según sea el tamaño
del portabrocas.
Los portabrocas se abren y cierran de forma manual, aunque hay algunos
que llevan un pequeño dispositivo para poder ser apretados con una llave
especial. Los portabrocas más comunes pueden sujetar brocas de hasta
13 mm de diámetro. Las brocas de diámetro superior llevan un mango de
cono morse y se sujetan directamente a la taladradora.
Mordaza
En las taladradoras es muy habitual utilizar mordazas u otros sistemas de
apriete para sujetar las piezas mientras se taladran. En la sujección de las
piezas hay que controlar bien la presión y la zona de apriete para que no
se deterioren.
Pinzas de apriete cónicas
Cuando se utilizan cabezales multihusillos o brocas de gran producción se utilizan
en vez de portabrocas, cuyo apriete es débil, pinzas cónicas atornilladas que
ocupan menos espacio y dan un apriete más rígido a la herramienta.
Granete
Se denomina granete a una herramienta manual que tiene forma de puntero de acero
templado afilado en un extremo con una punta de 60º aproximadamente que se utiliza
para marcar el lugar exacto que se ha trazado previamente en una pieza donde haya
que hacerse un agujero, cuando no se dispone de una plantilla adecuada.
Plantillas de taladrado
Cuando se mecanizan piezas en serie, no se procede a marcar los agujeros con granetes sino que
se fabrican unas plantillas que se incorporan al sistema de fijación de la pieza debidamente
referenciada. Las plantillas llevan incorporado unos casquillos guías para que la broca pueda
encarar los agujeros de forma exacta sin que se produzcan desviaciones de la punta de la broca.
En operaciones que llevan incorporado un escariado o un roscado posterior los casquillos guías
son removibles y se cambian cuando se procede a escariar o roscar el agujero.
Afiladora de brocas
En las industrias metalúrgicas que realizan muchos taladros, se dispone de máquinas especiales
de afilado para afilar las brocas cuando el filo de corte se ha deteriorado. El afilado se puede
realizar en una amoladora que tenga la piedra con grano fino pero la calidad de este afilado
manual suele ser muy deficiente porque hay que ser bastante experto para conseguir los ángulos
de corte adecuados. La mejor opción es disponer de afiladoras de brocas.
CEPILLADO
181
CEPILLADORA
La cepilladora es una máquina herramienta que realiza la operación mecánica de cepillado. Dicha
operación consiste en la elaboración de superficies planas, acanalamientos y otras formas
geométricas en las piezas. La única restricción es que las superficies han de ser planas. La
cepilladora arranca el material haciendo pasar una herramienta de una punta por la pieza a
trabajar. Además de este movimiento, la pieza también se mueve de tal forma que la herramienta
siempre tenga material que quitar. Quitando de manera milimetrica
PROCESO DE CEPILLADO.
Es una operación mecánica con desprendimiento de viruta en la cual se utiliza una máquina
llamada cepilladora. EL cepillado para metales se creó con la finalidad de remover metal para
producir superficies planas horizontales, verticales o inclinadas, dónde la pieza de trabajo se
sujeta a una prensa de tornillo o directamente en la mesa. Las cepilladoras tienen un solo tipo de
movimiento de su brazo o carro éste es de vaivén, mientras que los movimientos para dar
la profundidad del corte y avance sedan por medio de la mesa de trabajo.
La cepilladora, es una maquina un tanto lenta con una limitada capacidad para quitar metal.los
codos se utilizan sobre todo para el maquinado de superficies horizontales, verticales o
angulares. Se pueden utilizar para maquinar también superficies cóncavas o convexas.
El cepillado comparado con otras operaciones
Otras máquinas-herramientas son capaces de cortar y eliminar material con más rapidez que los
cepillos, pero los cepillos se prefieren para muchos trabajos de corrida corta porque ofrecen
varias ventajas.
Pueden cambiarse con facilidad de un trabajo a otro.
El tiempo de habilitación para muchos trabajos es menor en un cepillo que en otras
máquinas.
Es de bajo costo por ser herramientas simples.
Son convenientes para cortar superficies inclinadas, sin necesitar dispositivos especiales.
TIPOS DE CEPILLADORAS.
Las cepilladoras se clasifican en cuatro tipos, de acuerdo con sus características de construcción.
1.- De bastidor doble.
2.- De lado abierto.
3.- Para cantear planchas.
4.- Del tipo de foso.
DE BASTIDOR DOBLE.
Una cepilladora de bastidor doble tiene una bancada grande y pesada sobre la cual la mesa se
mueve en vaivén sobre guías. La bancada tiene que ser de una longitud algo superior al doble de
la mesa. Dos bastidores verticales, pesados, están montados cerca del centro de la base, uno a
cada costado de la bancada.
DE LADO ABIERTO.
Una Cepilladora abierta como la que se muestra en la figura, hace posible vencer la limitación de
espacio entre las columnas como en el caso de las cepilladora del tipo de doble bastidor. Algunas
cepilladoras abiertas son convertibles, siendo posible agregarles un segundo bastidor ala
bancada si se las desea convertir en cepillado de doble bastidor.
PARA CANTEAR PLANCHAS.
La cepilladora para cantear planchas o de bordes es una maquina herramienta diseñada
especialmente para el cepillado de bordes de planchas. En estas cepilladoras el trabajo
permanece fijo durante el maquinado y la herramienta describe un movimiento de vaivén y es
llevado por un carro móvil montado lateralmente. La herramienta de corte puede ser movida
CEPILLADORA
La cepilladora es una máquina herramienta que realiza la operación mecánica de cepillado. Dicha
operación consiste en la elaboración de superficies planas, acanalamientos y otras formas
geométricas en las piezas. La única restricción es que las superficies han de ser planas. La
cepilladora arranca el material haciendo pasar una herramienta de una punta por la pieza a
trabajar. Además de este movimiento, la pieza también se mueve de tal forma que la herramienta
siempre tenga material que quitar. Quitando de manera milimetrica
PROCESO DE CEPILLADO.
Es una operación mecánica con desprendimiento de viruta en la cual se utiliza una máquina
llamada cepilladora. EL cepillado para metales se creó con la finalidad de remover metal para
producir superficies planas horizontales, verticales o inclinadas, dónde la pieza de trabajo se
sujeta a una prensa de tornillo o directamente en la mesa. Las cepilladoras tienen un solo tipo de
movimiento de su brazo o carro éste es de vaivén, mientras que los movimientos para dar
la profundidad del corte y avance sedan por medio de la mesa de trabajo.
La cepilladora, es una maquina un tanto lenta con una limitada capacidad para quitar metal.los
codos se utilizan sobre todo para el maquinado de superficies horizontales, verticales o
angulares. Se pueden utilizar para maquinar también superficies cóncavas o convexas.
El cepillado comparado con otras operaciones
Otras máquinas-herramientas son capaces de cortar y eliminar material con más rapidez que los
cepillos, pero los cepillos se prefieren para muchos trabajos de corrida corta porque ofrecen
varias ventajas.
Pueden cambiarse con facilidad de un trabajo a otro.
El tiempo de habilitación para muchos trabajos es menor en un cepillo que en otras
máquinas.
Es de bajo costo por ser herramientas simples.
Son convenientes para cortar superficies inclinadas, sin necesitar dispositivos especiales.
TIPOS DE CEPILLADORAS.
Las cepilladoras se clasifican en cuatro tipos, de acuerdo con sus características de construcción.
1.- De bastidor doble.
2.- De lado abierto.
3.- Para cantear planchas.
4.- Del tipo de foso.
DE BASTIDOR DOBLE.
Una cepilladora de bastidor doble tiene una bancada grande y pesada sobre la cual la mesa se
mueve en vaivén sobre guías. La bancada tiene que ser de una longitud algo superior al doble de
la mesa. Dos bastidores verticales, pesados, están montados cerca del centro de la base, uno a
cada costado de la bancada.
DE LADO ABIERTO.
Una Cepilladora abierta como la que se muestra en la figura, hace posible vencer la limitación de
espacio entre las columnas como en el caso de las cepilladora del tipo de doble bastidor. Algunas
cepilladoras abiertas son convertibles, siendo posible agregarles un segundo bastidor ala
bancada si se las desea convertir en cepillado de doble bastidor.
PARA CANTEAR PLANCHAS.
La cepilladora para cantear planchas o de bordes es una maquina herramienta diseñada
especialmente para el cepillado de bordes de planchas. En estas cepilladoras el trabajo
permanece fijo durante el maquinado y la herramienta describe un movimiento de vaivén y es
llevado por un carro móvil montado lateralmente. La herramienta de corte puede ser movida
182
verticalmente y horizontalmente en su soporte y puede ser girada de tal forma que el corte ocurra
en las dos direcciones del recorrido del carro.
DEL TIPO DE FOSO.
Es otro tipo de cepilladora en laque el trabajo permanece estacionario y la herramienta efectúa un
movimiento oscilante. Cuando se debe cepillar una pieza de gran tamaño, el uso de una
cepilladora de doble bastidor requiere una bancada sumamente grande y el peso dela pieza de
trabajo dificulta el movimiento de vaivén.
La Viruta.
Entenderemos por viruta, a aquellos restos que se forman al penetrar en un material la parte
activa cuneiforme (filo) de una herramienta, donde se pueden observar los siguientes efectos:
* Recalcado del material delante del filo de la herramienta.
* Formación de una grieta (esto no ocurre cuando la velocidad de corte es muy rápida).
* Seccionamiento de una pequeña parte de viruta.
* Escurrimiento o desprendimiento de la viruta.
Dicho sea de paso, cabe señalar que virutas hay de distintos tipos, y según la naturaleza de del
material estas quedaran más o menos unidas entre si.
Clases de viruta.
Las virutas también las podemos clasificarlas según su tipo de clases, y según
esto podemos clasificarla en tres grupos:
* Virutas Plásticas: Son aquellas que se producen con materiales tenaces,
grandes ángulos de ataque y elevada velocidad de corte.
* Virutas Cortada: Es aquella que se obtiene al trabajar con materiales tenaces y
con pequeñas velocidades de corte.
* Virutas de Arranque: Este tipo de viruta lo obtendremos al trabajar con
materiales agrios (fundición gris, bronce rojo), con pequeños ángulos de ataque
y reducida velocidad de corte.
Formas de viruta.
Otra clasificación de la viruta es su forma, la cual esta dada principalmente por el tipo de material,
decimos principalmente, puesto que también hay otros factores que influyen; tales como:
procedimiento de trabajo, forma de la herramienta, sección transversal de la viruta, velocidad de
corte, salida o desprendimiento de viruta, medios de refrigeración y lubricación.
En cuanto a las formas las podemos encontrar: con forma de agujas, virutas desmenuzadas,
virutas en forma de bastoncitos; trozos espirales o helicoidales; espirales netas; trozos cortos de
cinta; hélices cortas y estrechas; hélices cortas y anchas; hélices largas, estrechas; hélices
largas, anchas; virutas de sesgo rectilíneo; virutas de formato ovillo.
ESMERILADO
El esmeril es una roca muy dura usada para hacer polvo abrasivo. Está compuesta mayormente
del mineral corindón (óxido de aluminio), mezclado con otras variedades
como espinelas, hercinita y magnetita y también rutilo (titania). El esmeril industrial puede
contener una variedad de otros minerales y compuestos sintéticos como
la magnesia, mullita y sílice. Se usa para hacer piedras de afilar(esmeriladoras) y con ella
pulimentar y dar brillo a metales y piedras preciosas, etc. Se clasifican según su potencia, voltaje,
amperaje, tipo de conexión: estrella, triángulo. Sus dos funciones principales son: desbastar y
pulir. Para ello se utilizan piedras, de diferentes clases, piedras duras
para materiales blandos y piedras blandas para materiales duros.. Se
debe tener en cuenta que la dureza de una piedra tiene estrecha relación
con el aglomerante y no con la calidad del grano abrasivo en sí.
verticalmente y horizontalmente en su soporte y puede ser girada de tal forma que el corte ocurra
en las dos direcciones del recorrido del carro.
DEL TIPO DE FOSO.
Es otro tipo de cepilladora en laque el trabajo permanece estacionario y la herramienta efectúa un
movimiento oscilante. Cuando se debe cepillar una pieza de gran tamaño, el uso de una
cepilladora de doble bastidor requiere una bancada sumamente grande y el peso dela pieza de
trabajo dificulta el movimiento de vaivén.
La Viruta.
Entenderemos por viruta, a aquellos restos que se forman al penetrar en un material la parte
activa cuneiforme (filo) de una herramienta, donde se pueden observar los siguientes efectos:
* Recalcado del material delante del filo de la herramienta.
* Formación de una grieta (esto no ocurre cuando la velocidad de corte es muy rápida).
* Seccionamiento de una pequeña parte de viruta.
* Escurrimiento o desprendimiento de la viruta.
Dicho sea de paso, cabe señalar que virutas hay de distintos tipos, y según la naturaleza de del
material estas quedaran más o menos unidas entre si.
Clases de viruta.
Las virutas también las podemos clasificarlas según su tipo de clases, y según
esto podemos clasificarla en tres grupos:
* Virutas Plásticas: Son aquellas que se producen con materiales tenaces,
grandes ángulos de ataque y elevada velocidad de corte.
* Virutas Cortada: Es aquella que se obtiene al trabajar con materiales tenaces y
con pequeñas velocidades de corte.
* Virutas de Arranque: Este tipo de viruta lo obtendremos al trabajar con
materiales agrios (fundición gris, bronce rojo), con pequeños ángulos de ataque
y reducida velocidad de corte.
Formas de viruta.
Otra clasificación de la viruta es su forma, la cual esta dada principalmente por el tipo de material,
decimos principalmente, puesto que también hay otros factores que influyen; tales como:
procedimiento de trabajo, forma de la herramienta, sección transversal de la viruta, velocidad de
corte, salida o desprendimiento de viruta, medios de refrigeración y lubricación.
En cuanto a las formas las podemos encontrar: con forma de agujas, virutas desmenuzadas,
virutas en forma de bastoncitos; trozos espirales o helicoidales; espirales netas; trozos cortos de
cinta; hélices cortas y estrechas; hélices cortas y anchas; hélices largas, estrechas; hélices
largas, anchas; virutas de sesgo rectilíneo; virutas de formato ovillo.
ESMERILADO
El esmeril es una roca muy dura usada para hacer polvo abrasivo. Está compuesta mayormente
del mineral corindón (óxido de aluminio), mezclado con otras variedades
como espinelas, hercinita y magnetita y también rutilo (titania). El esmeril industrial puede
contener una variedad de otros minerales y compuestos sintéticos como
la magnesia, mullita y sílice. Se usa para hacer piedras de afilar(esmeriladoras) y con ella
pulimentar y dar brillo a metales y piedras preciosas, etc. Se clasifican según su potencia, voltaje,
amperaje, tipo de conexión: estrella, triángulo. Sus dos funciones principales son: desbastar y
pulir. Para ello se utilizan piedras, de diferentes clases, piedras duras
para materiales blandos y piedras blandas para materiales duros.. Se
debe tener en cuenta que la dureza de una piedra tiene estrecha relación
con el aglomerante y no con la calidad del grano abrasivo en sí.
183
El esmerilado es considerado un maquinado abrasivo que implica la eliminación de material por la
acción de partículas abrasivas duras que están pegadas a una rueda. Este método de maquinado
es considerado uno de los más importantes en los metales, e incluso se puede usar como un
acabado.
Este tipo de trabajo es considerado uno de los más antiguos, porque:
Se pueden usar en todos los tipos de materiales suaves hasta metales endurecidos, y
también cerámicos y de silicio.
Algunos de estos procesos se pueden usar para producir acabados superficiales
extremadamente finos hasta .0025
Para ciertos procesos abrasivos, las dimensiones pueden mantener tolerancias
extremadamente pequeñas.
El esmerilado es una roca muy dura…
El esmerilado es un proceso de remoción de material en el cual las partículas abrasiva se están
contenidas en una rueda de esmeril aglutinado que opera a velocidades periféricas muy altas. Por
lo general la rueda de esmeril tiene una forma de disco, balanceada con toda precisión para
soportar altas velocidades de rotación. El esmerilado puede equipararse al fresado. En ambas
técnicas, el corte ocurre en la periferia o en el frente de la rueda de esmeril, similar al fresado
periférico y al fresado frontal.
Rueda Esmeril
Una rueda des esmeril consiste en partículas abrasivas y material aglutinante. Los materiales
aglutinantes mantienen a las partículas en su lugar y establecen la forma y la
estructura de la rueda. Estos dos ingredientes y la forma en que se fabrican
determinan los 5parámetros básicos de la rueda:1.
Material Abrasivo.2.
Tamaño de Grano.3.
Material Aglutinante.4.
Dureza de Rueda.5.
Estructura de la Rueda.
Material Abrasivo
Los diferentes materiales abrasivos se adecuan para esmerilar diferentes materiales de trabajo.
Las propiedades generales de un material abrasivo para las ruedas de esmeril incluyen alta
dureza, resistencia al desgaste, tenacidad y fragilidad. La dureza, la resistencia y la tenacidad son
propiedades convenientes para cualquier material de herramienta de corte
Desarrollo
El tamaño de los granos también es importante al momento de seleccionar un acabado. El
grano pequeño produce mejores acabados pero, el grano más grande permite grandes cantidades
de remoción. Al momento de seleccionar una piedra deben de tomarse en cuanta ambos
parámetros, también se debe de tomar en cuenta que para un material más duro es preciso usar
un tamaño de grano más pequeño, y para materiales blandos utilizar grano más grandes.
El tamaño de grano se define a través del método cribas y mallas. El tamaño de las partículas
se refiere a las dimensiones de los polvos individuales. Los polvos individuales se pueden definir
mediante los siguientes atributos:
Tamaño de las partículas y distribución
Forma y estructura interna de las partículas
Área superficial
El esmerilado es considerado un maquinado abrasivo que implica la eliminación de material por la
acción de partículas abrasivas duras que están pegadas a una rueda. Este método de maquinado
es considerado uno de los más importantes en los metales, e incluso se puede usar como un
acabado.
Este tipo de trabajo es considerado uno de los más antiguos, porque:
Se pueden usar en todos los tipos de materiales suaves hasta metales endurecidos, y
también cerámicos y de silicio.
Algunos de estos procesos se pueden usar para producir acabados superficiales
extremadamente finos hasta .0025
Para ciertos procesos abrasivos, las dimensiones pueden mantener tolerancias
extremadamente pequeñas.
El esmerilado es una roca muy dura…
El esmerilado es un proceso de remoción de material en el cual las partículas abrasiva se están
contenidas en una rueda de esmeril aglutinado que opera a velocidades periféricas muy altas. Por
lo general la rueda de esmeril tiene una forma de disco, balanceada con toda precisión para
soportar altas velocidades de rotación. El esmerilado puede equipararse al fresado. En ambas
técnicas, el corte ocurre en la periferia o en el frente de la rueda de esmeril, similar al fresado
periférico y al fresado frontal.
Rueda Esmeril
Una rueda des esmeril consiste en partículas abrasivas y material aglutinante. Los materiales
aglutinantes mantienen a las partículas en su lugar y establecen la forma y la
estructura de la rueda. Estos dos ingredientes y la forma en que se fabrican
determinan los 5parámetros básicos de la rueda:1.
Material Abrasivo.2.
Tamaño de Grano.3.
Material Aglutinante.4.
Dureza de Rueda.5.
Estructura de la Rueda.
Material Abrasivo
Los diferentes materiales abrasivos se adecuan para esmerilar diferentes materiales de trabajo.
Las propiedades generales de un material abrasivo para las ruedas de esmeril incluyen alta
dureza, resistencia al desgaste, tenacidad y fragilidad. La dureza, la resistencia y la tenacidad son
propiedades convenientes para cualquier material de herramienta de corte
Desarrollo
El tamaño de los granos también es importante al momento de seleccionar un acabado. El
grano pequeño produce mejores acabados pero, el grano más grande permite grandes cantidades
de remoción. Al momento de seleccionar una piedra deben de tomarse en cuanta ambos
parámetros, también se debe de tomar en cuenta que para un material más duro es preciso usar
un tamaño de grano más pequeño, y para materiales blandos utilizar grano más grandes.
El tamaño de grano se define a través del método cribas y mallas. El tamaño de las partículas
se refiere a las dimensiones de los polvos individuales. Los polvos individuales se pueden definir
mediante los siguientes atributos:
Tamaño de las partículas y distribución
Forma y estructura interna de las partículas
Área superficial
184
Si la forma de la partícula es cilíndrica, una sola dimensión es adecuada. Para otras formas es
necesario dos o más dimensiones, y es aquí donde entra el método de cribas y mallas. Se utilizan
diferente tipo de mallas, se utiliza el término número de mallas para referirse para referirse al
número de aberturas por pulgada lineal. Un número de malla de 200 significa que hay 200
aberturas por pulgada lineal. Si el número de malla es alto, esto indica que el número de grano es
pequeño. Las partículas se separan de la siguiente manera, se hacen pasar por a través de una
serie de cribas tamaños progresivamente menores de malla. Los polvos se colocan sobre criba
de un cierto número de mallas y esta vibra para separar las partículas más pequeñas. Las
partículas van cayendo en mallas más pequeñas y así sucesivamente hasta separar las
partículas.
Materiales Aglutinantes
Los materiales aglutinantes sujetan los granos abrasivos y establecen la forma y la integridad
estructural de la rueda de esmeril. Las propiedades que deben de tener los materiales aglutinantes
son: resistencia, tenacidad, dureza y resistencia a la temperatura. Además el material aglutinante
debe ser capaz de soportar fuerzas centrifugas, resistir sin quebrarse ante los impactos de la
rueda, y sostener los granos abrasivos rígidamente en su lugar. Los materiales aglutinantes de
uso común en las ruedas del esmeril incluyen los siguientes:
Aglutinantes vitrificados
Aglutinantes de silicato
Aglutinantes de hule
Aglutinante de resina
Aglutinante de laca
Aglutinante metálico
Figure 2 Algunas formas estándar de ruedas abrasivas
El esmerilado se caracteriza por girar a altas velocidades y
hacer cortes pequeños. Comparado con otras operaciones
de maquinado tradicional.
Existen diferentes tipos de esmerilado como:
esmerilado superficial
esmerilado cilíndrico
esmerilado profundo
otras operaciones de esmerilado
Si la forma de la partícula es cilíndrica, una sola dimensión es adecuada. Para otras formas es
necesario dos o más dimensiones, y es aquí donde entra el método de cribas y mallas. Se utilizan
diferente tipo de mallas, se utiliza el término número de mallas para referirse para referirse al
número de aberturas por pulgada lineal. Un número de malla de 200 significa que hay 200
aberturas por pulgada lineal. Si el número de malla es alto, esto indica que el número de grano es
pequeño. Las partículas se separan de la siguiente manera, se hacen pasar por a través de una
serie de cribas tamaños progresivamente menores de malla. Los polvos se colocan sobre criba
de un cierto número de mallas y esta vibra para separar las partículas más pequeñas. Las
partículas van cayendo en mallas más pequeñas y así sucesivamente hasta separar las
partículas.
Materiales Aglutinantes
Los materiales aglutinantes sujetan los granos abrasivos y establecen la forma y la integridad
estructural de la rueda de esmeril. Las propiedades que deben de tener los materiales aglutinantes
son: resistencia, tenacidad, dureza y resistencia a la temperatura. Además el material aglutinante
debe ser capaz de soportar fuerzas centrifugas, resistir sin quebrarse ante los impactos de la
rueda, y sostener los granos abrasivos rígidamente en su lugar. Los materiales aglutinantes de
uso común en las ruedas del esmeril incluyen los siguientes:
Aglutinantes vitrificados
Aglutinantes de silicato
Aglutinantes de hule
Aglutinante de resina
Aglutinante de laca
Aglutinante metálico
Figure 2 Algunas formas estándar de ruedas abrasivas
El esmerilado se caracteriza por girar a altas velocidades y
hacer cortes pequeños. Comparado con otras operaciones
de maquinado tradicional.
Existen diferentes tipos de esmerilado como:
esmerilado superficial
esmerilado cilíndrico
esmerilado profundo
otras operaciones de esmerilado
185
Sobre Esmerilado y Pulido
Preparación Mecánica
La preparación mecánica es el método mas corriente de preparación de muestras
materialográficas para su examen al microscopio.Para eliminar material de la superficie de la
muestra se utiliza el abrasivo en sucesivos pasos, con partículas cada vez mas finas, hasta
conseguir el resultado requerido.
Como mencionado antes, “Los conceptos fundamentales de la preparación”, las muestras
pueden prepararse hasta conseguir un acabado perfecto, el correspondiente a la estructura
verdadera del material, o la preparación puede darse por terminada cuando ya se ha
conseguido una superficie aceptable para la realización de un examen especifico.
Es el tipo particular de análisis o examen que se desea llevar a cabo el que determina los
requisitos que debe cumplir la superficie preparada. Independientemente de lo que se desee
conseguir, la preparación debe realizarse de forma sistemática y reproducible, para
garantizar la consecución de un resultado optimo con el menor costo posible.
Definición de los procesos
La preparación mecánica se divide en dos operaciones: el esmerilado y el pulido. Para una explicación
teórica mas detallada de ambos procesos, véase el Metalog Master.
La gama de equipos de la que dispone Struers para la preparación mecánica de las muestras es la mejor que
existe en el mercado. Struers dispone de una gran variedad de maquinas de esmerilado y pulido, capaz de
satisfacer cualquier exigencia de capacidad, calidad de las preparaciones y reproducibilidad de los
resultados.
Los métodos que se describen en la Guiá Metalog se han desarrollado para ser u tilizados con equipos
automáticos, ya que la experiencia ha demostrado que la reproducibilidad de los resultados y la calidad de
las preparaciones depende de la automatización de los procesos. Además, dicha automatización permite
ahorrar dinero, al hacer p osible un consumo controlado de los materiales fungibles.
La combinación de los equipos y los productos fungibles de Struers para la preparación mecánica de las
muestras es la mejor garantía de obtención de muestras de la mayor calidad, al menor coste posible.
Esmerilado
Los primeros pasos de la eliminación mecánica de material de una muestra se conoce con el
nombre genérico de esmerilado. Un esmerilado apropiado elimina de la superficie de la muestra
el material dañado o deformado, introduciendo mientras tanto solo un grado limitado de nuevas
deformaciones. El objetivo consiste en conseguir una superficie plana, con unos danos mínimos,
que puedan ser eliminados fácilmente durante el pulido posterior de la muestra, en el tiempo
mas corto posible.El esmerilado puede dividirse en dos procesos individuales.
1. Esmerilado Plano, PG
2. Esmerilado Fino, FG
El primer paso del esmerilado consiste usualmente en un esmerilado plano (PG). El esmerilado
plano garantiza que las superficies de todas las muestras sean similares, independientemente de
su estado inicial y del tratamiento previo al que hayan podido ser sometidas.
Además, cuando es necesario preparar varias muestras a la vez en portamuestras, las
superficies de todas ellas deben quedar en un mimo nivel o “plano”, para su ulterior preparación.
Sobre Esmerilado y Pulido
Preparación Mecánica
La preparación mecánica es el método mas corriente de preparación de muestras
materialográficas para su examen al microscopio.Para eliminar material de la superficie de la
muestra se utiliza el abrasivo en sucesivos pasos, con partículas cada vez mas finas, hasta
conseguir el resultado requerido.
Como mencionado antes, “Los conceptos fundamentales de la preparación”, las muestras
pueden prepararse hasta conseguir un acabado perfecto, el correspondiente a la estructura
verdadera del material, o la preparación puede darse por terminada cuando ya se ha
conseguido una superficie aceptable para la realización de un examen especifico.
Es el tipo particular de análisis o examen que se desea llevar a cabo el que determina los
requisitos que debe cumplir la superficie preparada. Independientemente de lo que se desee
conseguir, la preparación debe realizarse de forma sistemática y reproducible, para
garantizar la consecución de un resultado optimo con el menor costo posible.
Definición de los procesos
La preparación mecánica se divide en dos operaciones: el esmerilado y el pulido. Para una explicación
teórica mas detallada de ambos procesos, véase el Metalog Master.
La gama de equipos de la que dispone Struers para la preparación mecánica de las muestras es la mejor que
existe en el mercado. Struers dispone de una gran variedad de maquinas de esmerilado y pulido, capaz de
satisfacer cualquier exigencia de capacidad, calidad de las preparaciones y reproducibilidad de los
resultados.
Los métodos que se describen en la Guiá Metalog se han desarrollado para ser u tilizados con equipos
automáticos, ya que la experiencia ha demostrado que la reproducibilidad de los resultados y la calidad de
las preparaciones depende de la automatización de los procesos. Además, dicha automatización permite
ahorrar dinero, al hacer p osible un consumo controlado de los materiales fungibles.
La combinación de los equipos y los productos fungibles de Struers para la preparación mecánica de las
muestras es la mejor garantía de obtención de muestras de la mayor calidad, al menor coste posible.
Esmerilado
Los primeros pasos de la eliminación mecánica de material de una muestra se conoce con el
nombre genérico de esmerilado. Un esmerilado apropiado elimina de la superficie de la muestra
el material dañado o deformado, introduciendo mientras tanto solo un grado limitado de nuevas
deformaciones. El objetivo consiste en conseguir una superficie plana, con unos danos mínimos,
que puedan ser eliminados fácilmente durante el pulido posterior de la muestra, en el tiempo
mas corto posible.El esmerilado puede dividirse en dos procesos individuales.
1. Esmerilado Plano, PG
2. Esmerilado Fino, FG
El primer paso del esmerilado consiste usualmente en un esmerilado plano (PG). El esmerilado
plano garantiza que las superficies de todas las muestras sean similares, independientemente de
su estado inicial y del tratamiento previo al que hayan podido ser sometidas.
Además, cuando es necesario preparar varias muestras a la vez en portamuestras, las
superficies de todas ellas deben quedar en un mimo nivel o “plano”, para su ulterior preparación.
186
Para eliminar material con rapidez, se utilizan partículas fijas de abrasivo, de un grano
relativamente grueso.
Según las propiedades del material, pueden utilizarse diferentes tipos de abrasivos.El SIC es el
mas utilizado para el esmerilado plano de materiales blandos (<150 de dureza Vickers –HV-), con
superficies del tipo MD -Primo.
Los diamantes se utilizan para el esmerilado de materiales con una dureza Vickers > 150, como
los metales ferrosos mas duros, los materiales cerámicos o los carburos sinterizados, con
superficies del tiempo MD -Piano.
La utilización de los disco de esmerilado fino MD- Allegro y MD-Largo permite en algunos casos
rescindir del esmerilado plano para la preparación de muestra aisladas.
El esmerilado fino permite conseguir una superficie con un grado de deformación tan escaso
que puede ser eliminado durante el pulido posterior. Para los materiales blandos (< 150 HV) y los
materiales compuestos de matriz blanda, deben utilizarse la superficie de tipo MD-Largo. Para
materiales mas duros (> 150 HV) deben emplearse las superficies de tipo MD -Allegro.
Las superficies MD-Largo y MD-Allegro se utilizan de forma conjunta con suspensiones de
diamantes. Las superficies, únicas en su genero, de dichos discos permiten que las partículas de
diamante queden parcialmente incrustadas en ellas. La firme sujeción de las partículas de
diamante permite la eliminación de cantidades importantes de material, con un escaso grado de
deformación.
Al mismo tiempo, las superficies MD- Allegro y MD-Largo garantizan la consecución de una
plenitud perfecta y tienen la ventaja de requerir un mantenimiento mínimo.
Pulido
Como el esmerilado, el pulido debe eliminar los danos provocados por las operaciones previas.
Ello se consigue utilizando partículas de abrasivo cada vez mas finas, en pasos sucesivos.El
pulido puede dividirse en dos procesos diferentes.
1. El pulido con diamante, DP
2. El pulido con Oxido, OP
El diamante se utiliza como abrasivo para conseguir la eliminación mas rápida posible del
material, con unos resultados óptimos por lo que a la plenitud de las muestras se refiere. No
existe ningún otro abrasivo que permita conseguir unos resultados similares. Debido a que su
dureza, el diamante corte extremadamente bien todos los materiales y fases.
Ciertos materiales, especialmente los que son blandos y dúctiles, requieren un pulido final para
poder obtener una calidad optima. En tales casos, se recurre al empleo del pulido con oxido.
La sílice coloidal, con un tamaño del grano de aproximadamente 0.04 um y un pH próximo a 9.8,
permite conseguir unos resultados excepcionales. La combinación de la actividad química de
dicho compuesto, con su efecto abrasivo fino y suave, permite conseguir muestras
absolutamente libres de rayas y deformaciones. La OP-U es una suspensión de pulido de uso
general que proporciona unos resultados perfectos con todo tipo de materiales. La suspensión
OP-S puede utilizarse de forma conjunta con reactivos que potencian la reacción química, lo que
hace que la suspensión OP-S sea muy adecuada para su empleo con materiales muy dúctiles.
Existe una suspensión de alumina ácida, la OP-A, que se utiliza para el pulido final de aceros
Para eliminar material con rapidez, se utilizan partículas fijas de abrasivo, de un grano
relativamente grueso.
Según las propiedades del material, pueden utilizarse diferentes tipos de abrasivos.El SIC es el
mas utilizado para el esmerilado plano de materiales blandos (<150 de dureza Vickers –HV-), con
superficies del tipo MD -Primo.
Los diamantes se utilizan para el esmerilado de materiales con una dureza Vickers > 150, como
los metales ferrosos mas duros, los materiales cerámicos o los carburos sinterizados, con
superficies del tiempo MD -Piano.
La utilización de los disco de esmerilado fino MD- Allegro y MD-Largo permite en algunos casos
rescindir del esmerilado plano para la preparación de muestra aisladas.
El esmerilado fino permite conseguir una superficie con un grado de deformación tan escaso
que puede ser eliminado durante el pulido posterior. Para los materiales blandos (< 150 HV) y los
materiales compuestos de matriz blanda, deben utilizarse la superficie de tipo MD-Largo. Para
materiales mas duros (> 150 HV) deben emplearse las superficies de tipo MD -Allegro.
Las superficies MD-Largo y MD-Allegro se utilizan de forma conjunta con suspensiones de
diamantes. Las superficies, únicas en su genero, de dichos discos permiten que las partículas de
diamante queden parcialmente incrustadas en ellas. La firme sujeción de las partículas de
diamante permite la eliminación de cantidades importantes de material, con un escaso grado de
deformación.
Al mismo tiempo, las superficies MD- Allegro y MD-Largo garantizan la consecución de una
plenitud perfecta y tienen la ventaja de requerir un mantenimiento mínimo.
Pulido
Como el esmerilado, el pulido debe eliminar los danos provocados por las operaciones previas.
Ello se consigue utilizando partículas de abrasivo cada vez mas finas, en pasos sucesivos.El
pulido puede dividirse en dos procesos diferentes.
1. El pulido con diamante, DP
2. El pulido con Oxido, OP
El diamante se utiliza como abrasivo para conseguir la eliminación mas rápida posible del
material, con unos resultados óptimos por lo que a la plenitud de las muestras se refiere. No
existe ningún otro abrasivo que permita conseguir unos resultados similares. Debido a que su
dureza, el diamante corte extremadamente bien todos los materiales y fases.
Ciertos materiales, especialmente los que son blandos y dúctiles, requieren un pulido final para
poder obtener una calidad optima. En tales casos, se recurre al empleo del pulido con oxido.
La sílice coloidal, con un tamaño del grano de aproximadamente 0.04 um y un pH próximo a 9.8,
permite conseguir unos resultados excepcionales. La combinación de la actividad química de
dicho compuesto, con su efecto abrasivo fino y suave, permite conseguir muestras
absolutamente libres de rayas y deformaciones. La OP-U es una suspensión de pulido de uso
general que proporciona unos resultados perfectos con todo tipo de materiales. La suspensión
OP-S puede utilizarse de forma conjunta con reactivos que potencian la reacción química, lo que
hace que la suspensión OP-S sea muy adecuada para su empleo con materiales muy dúctiles.
Existe una suspensión de alumina ácida, la OP-A, que se utiliza para el pulido final de aceros
187
hipoaleados, aleaciones de base de níquel y materiales cerámicos.
Productos fungibles
El pulido se lleva a cabo con paños de pulido. Para el pulido con diamante debe utilizarse un
lubricante. La elección del paño, el tamaño del grano del diamante y el lubricante depende del
material que vaya a pulirse. Los primeros pasos se llevan normalmente a cabo con paños poco
elásticos y, en caso de los materiales blandos, con un lubricante de baja viscosidad. Para el
pulido final, se utilizan paños mas elásticos y lubricantes de eleva da viscosidad.
En los diez métodos de preparación, se recomienda el tipo de paño mas apropiado para cada
material especifico.
BIBLIOGRAFÍA
Operaciones de maquinado
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/6714751/Procesos-De-Maquinado.html
Torneado
Wikipedia® por última vez el 10 may 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Torno
Fresado
Wikipedia® por última vez el 10 may 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Fresado
Taladrado
Wikipedia® por última vez el 10 may 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Taladradora
Cepillado
BuenasTareas.com. Recuperado 05, 2012, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Proceso -De-
Cepillado/4173419.html
Esmerilado
El 10 may 2014 http://procesosdemanufacturaacabados.blogspot.mx/p/acabados_335.html
hipoaleados, aleaciones de base de níquel y materiales cerámicos.
Productos fungibles
El pulido se lleva a cabo con paños de pulido. Para el pulido con diamante debe utilizarse un
lubricante. La elección del paño, el tamaño del grano del diamante y el lubricante depende del
material que vaya a pulirse. Los primeros pasos se llevan normalmente a cabo con paños poco
elásticos y, en caso de los materiales blandos, con un lubricante de baja viscosidad. Para el
pulido final, se utilizan paños mas elásticos y lubricantes de eleva da viscosidad.
En los diez métodos de preparación, se recomienda el tipo de paño mas apropiado para cada
material especifico.
BIBLIOGRAFÍA
Operaciones de maquinado
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/6714751/Procesos-De-Maquinado.html
Torneado
Wikipedia® por última vez el 10 may 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Torno
Fresado
Wikipedia® por última vez el 10 may 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Fresado
Taladrado
Wikipedia® por última vez el 10 may 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Taladradora
Cepillado
BuenasTareas.com. Recuperado 05, 2012, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Proceso -De-
Cepillado/4173419.html
Esmerilado
El 10 may 2014 http://procesosdemanufacturaacabados.blogspot.mx/p/acabados_335.html
188
CONCLUSIÓN
MANUEL PARRA MARTÍNEZ
Aprendimos los diferentes tipos de procesos de manufacturas tales como,
taladrado que es cuando de sea hacer un orificio en una placa metálica por
medio de una herramienta llamada broca que gira centrífugamente y ejerzan do
presión asía abajo y también los demás procesos tales como, fraseado,
cepillado, esmerilado y sus métodos de utilización en el área de trabajo.
JORGE LUIS USCANGA VERA
En la investigación aprendimos los diversos tipos de procesos de manufacturas
tales como fraseado taladrado cepillado esmerilado ya que con estos tipos de
procesos de manufacturas se pueden hacer diversas piezas deseadas tales como
piezas de automóviles tales como la de un pistón biela y otras piezas
geométricas.
NICOLE STTEFHANO ALCEDA ORTIZ
En la presente investigación analizamos y conocimos los diversos temas de
manufactura así como los diversos tipos de cortes que hay como el cepillado el
fresado el taladrado entre otros que conforman esta unidad.
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
Al analizar el tema de la unidad 4 ampliamos nuestros conocimientos acerca de
las operaciones de maquinado observando las diversas técnicas como el
torneado, fresado, taladrado, cepillado, esmerilado y analizamos sus
funcionamientos y aplicaciones en la ara industrial como el torno es encargado
en la creación de diversas formas de piezas, el fresado funciona a base de el
corte del material que se mecaniza con una herramienta rotativa de varios filos, el
taladrado funciona para la creación de diversos agujeros de diversos tamaños en
las piezas, el cepillado y esmerilado funciona como forma de pulir y rebajar o
darle forma a las piezas.
CONCLUSIÓN
MANUEL PARRA MARTÍNEZ
Aprendimos los diferentes tipos de procesos de manufacturas tales como,
taladrado que es cuando de sea hacer un orificio en una placa metálica por
medio de una herramienta llamada broca que gira centrífugamente y ejerzan do
presión asía abajo y también los demás procesos tales como, fraseado,
cepillado, esmerilado y sus métodos de utilización en el área de trabajo.
JORGE LUIS USCANGA VERA
En la investigación aprendimos los diversos tipos de procesos de manufacturas
tales como fraseado taladrado cepillado esmerilado ya que con estos tipos de
procesos de manufacturas se pueden hacer diversas piezas deseadas tales como
piezas de automóviles tales como la de un pistón biela y otras piezas
geométricas.
NICOLE STTEFHANO ALCEDA ORTIZ
En la presente investigación analizamos y conocimos los diversos temas de
manufactura así como los diversos tipos de cortes que hay como el cepillado el
fresado el taladrado entre otros que conforman esta unidad.
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
Al analizar el tema de la unidad 4 ampliamos nuestros conocimientos acerca de
las operaciones de maquinado observando las diversas técnicas como el
torneado, fresado, taladrado, cepillado, esmerilado y analizamos sus
funcionamientos y aplicaciones en la ara industrial como el torno es encargado
en la creación de diversas formas de piezas, el fresado funciona a base de el
corte del material que se mecaniza con una herramienta rotativa de varios filos, el
taladrado funciona para la creación de diversos agujeros de diversos tamaños en
las piezas, el cepillado y esmerilado funciona como forma de pulir y rebajar o
darle forma a las piezas.
189
TORNEADO
CARACTERÍSTICAS
Bancada, Cabezal
fijo, Contrapunto,
Carro portátil,
Capacidad, Cabezal
fijo, Carros, Roscado,
Cabezal móvil,
Motores, Lunetas
VENTAJAS
Excelente
producción de
diversas
formas,
realización de
diversos
materiales,
diversos
tamaños de las
piezas
DESVENTAJAS
Procedimiento
caro y un poco
tardado
dependiendo
cual torno
PROCESOS
Cilindrado,
,Refrentado,
Ranurado, Roscado en
el torno, Roscado en
torno paralelo,
Moleteado, Torneado
de conos, Torneado
esférico, Segado o
tronzado, Chaflanado,
Mecanizado de
excéntricas,
Mecanizado de
espirales, Taladrado
TORNEADO
CARACTERÍSTICAS
Bancada, Cabezal
fijo, Contrapunto,
Carro portátil,
Capacidad, Cabezal
fijo, Carros, Roscado,
Cabezal móvil,
Motores, Lunetas
VENTAJAS
Excelente
producción de
diversas
formas,
realización de
diversos
materiales,
diversos
tamaños de las
piezas
DESVENTAJAS
Procedimiento
caro y un poco
tardado
dependiendo
cual torno
PROCESOS
Cilindrado,
,Refrentado,
Ranurado, Roscado en
el torno, Roscado en
torno paralelo,
Moleteado, Torneado
de conos, Torneado
esférico, Segado o
tronzado, Chaflanado,
Mecanizado de
excéntricas,
Mecanizado de
espirales, Taladrado
190
FRESADO
CARACTERÍSTICAS
consiste principalmente
en el corte del material
que se mecaniza con
una herramienta
rotativa de varios filos,
que se llaman dientes,
labios o plaquitas de
metal duro, que ejecuta
movimientos de avance
programados de la
mesa de trabajo en casi
cualquier dirección de
los tres ejes posibles
en los que se puede
desplazar
VENTAJAS
prcision,
exelente
eficiencia en
el
mecanizado,
muy buen
acabado
DESVENTAJAS
procedimient
o costoso,
productividad
con pocos
materiales,
dificultad de
utilisacion.
PROCESOS
planeado, fresado en
escuadra, cubicaje,
corte, ranurado recto,
ranurado de forma,
ranurado de
chaveteros, copiado,
fresado de cavidades,
torno-fresado,
fresado de rosca,
fresado frontal,
fresado de
engrenajes,
mortajado, fresado en
rampa.
FRESADO
CARACTERÍSTICAS
consiste principalmente
en el corte del material
que se mecaniza con
una herramienta
rotativa de varios filos,
que se llaman dientes,
labios o plaquitas de
metal duro, que ejecuta
movimientos de avance
programados de la
mesa de trabajo en casi
cualquier dirección de
los tres ejes posibles
en los que se puede
desplazar
VENTAJAS
prcision,
exelente
eficiencia en
el
mecanizado,
muy buen
acabado
DESVENTAJAS
procedimient
o costoso,
productividad
con pocos
materiales,
dificultad de
utilisacion.
PROCESOS
planeado, fresado en
escuadra, cubicaje,
corte, ranurado recto,
ranurado de forma,
ranurado de
chaveteros, copiado,
fresado de cavidades,
torno-fresado,
fresado de rosca,
fresado frontal,
fresado de
engrenajes,
mortajado, fresado en
rampa.
191
TALADRADO
CARACTERÍSTICAS
Diámetro, Calidad
superficial y toleranci
a, Material de la pieza,
Material de la broca,
Longitud del agujero,
Condiciones
tecnológicas del
mecanizado, Cantidad
de agujeros a
producir, Sistema de
fijación de la pieza en
el taladro.
VENTAJAS
proceso rapido,
precision, mejor
aplicacion que
forjado /fundicion,
realizacion de
agujeros de
diversos
diametros,
diferentes
materiales.
DESVENTAJAS
no suficiente en
algunas
aplicaciones,
acabado de
agujero, diversos
diametros no
relacionados.
PROCESOS
escariado,
roscado
inferior,
aborcadano,
avellenado,
centrado,
refrectado
TALADRADO
CARACTERÍSTICAS
Diámetro, Calidad
superficial y toleranci
a, Material de la pieza,
Material de la broca,
Longitud del agujero,
Condiciones
tecnológicas del
mecanizado, Cantidad
de agujeros a
producir, Sistema de
fijación de la pieza en
el taladro.
VENTAJAS
proceso rapido,
precision, mejor
aplicacion que
forjado /fundicion,
realizacion de
agujeros de
diversos
diametros,
diferentes
materiales.
DESVENTAJAS
no suficiente en
algunas
aplicaciones,
acabado de
agujero, diversos
diametros no
relacionados.
PROCESOS
escariado,
roscado
inferior,
aborcadano,
avellenado,
centrado,
refrectado
192
CEPILLADO
CARACTERÍSTICAS
Es una operación
mecánica con
desprendimiento de
viruta en la cual se
utiliza una máquina
llamada cepilladora.
EL cepillado para
metales se creó con
la finalidad
de remover metal
para producir
superficies planas
horizontales,
verticales o
inclinadas, dónde la
pieza de trabajo se
sujeta a una prensa
de tornillo o
directamente en la
mesa
VENTAJAS
facilidad de
aplicacion de
trabajo, el tiempo de
produccion es
rapida y sensilla,
economico,
exelentes en las
diversas superficies
DESVENTAJAS
desgaste rapido de
los diversos cepillos
o piedras, utilisacion
de diversas piesas
en diversos
procesos.
PROCESOS
De bastidor
doble, De lado
abierto, Para
cantear
planchas, Del
tipo de foso.
CEPILLADO
CARACTERÍSTICAS
Es una operación
mecánica con
desprendimiento de
viruta en la cual se
utiliza una máquina
llamada cepilladora.
EL cepillado para
metales se creó con
la finalidad
de remover metal
para producir
superficies planas
horizontales,
verticales o
inclinadas, dónde la
pieza de trabajo se
sujeta a una prensa
de tornillo o
directamente en la
mesa
VENTAJAS
facilidad de
aplicacion de
trabajo, el tiempo de
produccion es
rapida y sensilla,
economico,
exelentes en las
diversas superficies
DESVENTAJAS
desgaste rapido de
los diversos cepillos
o piedras, utilisacion
de diversas piesas
en diversos
procesos.
PROCESOS
De bastidor
doble, De lado
abierto, Para
cantear
planchas, Del
tipo de foso.
193
ESMERILADO
CARACTERÍSTICAS
El esmeril es una roca
muy dura usada para
hacer polvo abrasivo.
Está compuesta
mayormente del
mineral corindón (óxid
o de aluminio),
mezclado con otras
variedades
como espinelas, herci
nita y magnetita y
también rutilo (titania)
VENTAJAS
exelente acabado,
arranque rapido de
metal, control
estricto de la
dimension, poca
necesidad de
dispositivos de
agarre, adaptacion
censiya para el
proceso
DESVENTAJAS
residuos por
todos los
lados,
desgaste
rapido
PROCESOS
fuerza de corte,
fijacion horizontal
del granulo,
penetracion
vertical, suministro
del abrasivo,
lubricacion.
ESMERILADO
CARACTERÍSTICAS
El esmeril es una roca
muy dura usada para
hacer polvo abrasivo.
Está compuesta
mayormente del
mineral corindón (óxid
o de aluminio),
mezclado con otras
variedades
como espinelas, herci
nita y magnetita y
también rutilo (titania)
VENTAJAS
exelente acabado,
arranque rapido de
metal, control
estricto de la
dimension, poca
necesidad de
dispositivos de
agarre, adaptacion
censiya para el
proceso
DESVENTAJAS
residuos por
todos los
lados,
desgaste
rapido
PROCESOS
fuerza de corte,
fijacion horizontal
del granulo,
penetracion
vertical, suministro
del abrasivo,
lubricacion.
194
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
195
UNIDAD V
PROCESOS DE UNIÓN DE METALES
5.1. Uniones temporales (remaches, tornillos, etc.).
5.2. Uniones permanentes (todo tipo de soldadura).
Casi todos los productos manufacturados en la actualidad constan de más de una pieza.
Un automóvil consta de varios miles de piezas sujetas entre sí para formar un producto unitario.
El método para sujetar o unir las muchas piezas de automóvil, en algunos casos, debe sujetar la
pieza con rigidez y, en otros, sujetarla en una posición específica, donde este libre para moverse
según se requiera.
Muchos métodos para unión deben tener en cuenta la necesidad de desarmar el producto para
darle servicio o reemplazar piezas y, a menudo debe permitir el ajuste de la posición de una pieza
para compensar el desgaste normal del producto.
La gran diversidad de necesidades de unión y sujeción se satisfacen con técnicas y dispositivos
para unión y sujeción permanentes o temporales.
El ingeniero mecánico debe conocer las características, ventajas y limitaciones de todas las
técnicas y dispositivos para unión, para seleccionar el más adecuado para una aplicación
específica.
En general, los métodos para unión y sujeción se clasifican en categorías generales de técnicas
para sujeción mecánica y unión física.
La sujeción mecánica puede ser permanente o temporal. Los métodos para unión y para sujeción
permanente no permiten ajustar, desmontar, ni separar las piezas una vez que se han fijado entre
sí, como los componentes de un bastidor de un vehículo.
Los procesos de unión constan de dos categorías cohesión y adherencia. Ejemplo común de la
cohesión la soldadura, en la cual se fusionan dos o más piezas entre sí para formar una sola pieza
continua o monolítica.
La cohesión se utiliza mucho en los productos industriales, en particular en metales, aunque
también se utiliza soldadura por fusión para los plásticos.
Las ventajas de la soldadura son la rapidez y la adaptabilidad para procesos automatizados.
El término unión: generalmente se usa para la soldadura fuerte, la dura, la suave y el pegado
adhesivo, que forman entre las piezas una unión que no se puede separar con facilidad.
El término ensamble: se refiere usualmente a los métodos mecánicos para juntar dos piezas.
Algunos de ellos un desensamble sencillo, mientras que otros no.
UNIDAD V
PROCESOS DE UNIÓN DE METALES
5.1. Uniones temporales (remaches, tornillos, etc.).
5.2. Uniones permanentes (todo tipo de soldadura).
Casi todos los productos manufacturados en la actualidad constan de más de una pieza.
Un automóvil consta de varios miles de piezas sujetas entre sí para formar un producto unitario.
El método para sujetar o unir las muchas piezas de automóvil, en algunos casos, debe sujetar la
pieza con rigidez y, en otros, sujetarla en una posición específica, donde este libre para moverse
según se requiera.
Muchos métodos para unión deben tener en cuenta la necesidad de desarmar el producto para
darle servicio o reemplazar piezas y, a menudo debe permitir el ajuste de la posición de una pieza
para compensar el desgaste normal del producto.
La gran diversidad de necesidades de unión y sujeción se satisfacen con técnicas y dispositivos
para unión y sujeción permanentes o temporales.
El ingeniero mecánico debe conocer las características, ventajas y limitaciones de todas las
técnicas y dispositivos para unión, para seleccionar el más adecuado para una aplicación
específica.
En general, los métodos para unión y sujeción se clasifican en categorías generales de técnicas
para sujeción mecánica y unión física.
La sujeción mecánica puede ser permanente o temporal. Los métodos para unión y para sujeción
permanente no permiten ajustar, desmontar, ni separar las piezas una vez que se han fijado entre
sí, como los componentes de un bastidor de un vehículo.
Los procesos de unión constan de dos categorías cohesión y adherencia. Ejemplo común de la
cohesión la soldadura, en la cual se fusionan dos o más piezas entre sí para formar una sola pieza
continua o monolítica.
La cohesión se utiliza mucho en los productos industriales, en particular en metales, aunque
también se utiliza soldadura por fusión para los plásticos.
Las ventajas de la soldadura son la rapidez y la adaptabilidad para procesos automatizados.
El término unión: generalmente se usa para la soldadura fuerte, la dura, la suave y el pegado
adhesivo, que forman entre las piezas una unión que no se puede separar con facilidad.
El término ensamble: se refiere usualmente a los métodos mecánicos para juntar dos piezas.
Algunos de ellos un desensamble sencillo, mientras que otros no.
196
Soldadura: es un proceso de unión de materiales en el cual se funden las superficies de contacto
de dos o más piezas mediante la aplicación conveniente de calor y presión.
En algunos procesos de soldadura se agrega un material de relleno para facilitar la fusión.
La soldadura: se asocia por lo general con piezas metálicas pero este proceso se puede realizar
para unir plásticos.
La soldadura es un proceso nuevo, su importancia comercial y tecnológica se deriva de lo
siguiente:
Proporciona una unión permanente.
La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales.
Por lo general la soldadura es la forma más económica de unir componentes.
La soldadura no se limita al ambiente de fábrica.
La mayoría de las operaciones de soldadura se realizan en forma manual y son catas en
término de costos de mano de obra.
La mayoría de los procesos de soldadura son inherentemente peligrosos ya que implican
el uso de mucha energía.
Como soldadura logra una unión permanente entre los componentes no permite un
desensamble adecuado.
La unión soldada puede tener ciertos defectos de calidad que son difíciles de detectar y
que pueden reducir la resistencia de la unión.
La soldadura: implica la fusión o unión localizada de dos piezas metálicas en sus superficies de
empalme. Estas son las superficies de la pieza que están en contacto o muy cercanas para ser
unidas. Por lo general, la soldadura se realiza sobre piezas hechas del mismo metal.
Los procesos de soldadura pueden dividirse en dos grupos principales:
1. Soldadura por fusión.
2. Soldadura de estado sólido.
Soldadura por fusión: usan calor para fundir los metales base, en muchas de las operaciones se
agrega un metal de relleno a la combinación fundida para facilitar el proceso y proporcionar el
volumen y resistencia a la unión soldada.
Ejemplo:
Una operación de soldadura por fusión en la cual se agrega un metal de relleno se denomina
soldadura autógena. La categoría por fusión incluye los procesos de soldadura de uso más amplio
los cuales pueden organizarse en los siguientes grupos generales:
Soldadura por arco.
Soldadura por resistencia.
Soldadura con oxígeno y gas combustible.
Soldadura de estado sólido: se refiere a los procesos de unión en los cuales la fusión proviene
solo de la aplicación de presión o de una combinación de calor y presión. Si se usa calor, la
temperatura del proceso está por debajo del punto de fusión de los metales que se van a soldar.
Soldadura: es un proceso de unión de materiales en el cual se funden las superficies de contacto
de dos o más piezas mediante la aplicación conveniente de calor y presión.
En algunos procesos de soldadura se agrega un material de relleno para facilitar la fusión.
La soldadura: se asocia por lo general con piezas metálicas pero este proceso se puede realizar
para unir plásticos.
La soldadura es un proceso nuevo, su importancia comercial y tecnológica se deriva de lo
siguiente:
Proporciona una unión permanente.
La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales.
Por lo general la soldadura es la forma más económica de unir componentes.
La soldadura no se limita al ambiente de fábrica.
La mayoría de las operaciones de soldadura se realizan en forma manual y son catas en
término de costos de mano de obra.
La mayoría de los procesos de soldadura son inherentemente peligrosos ya que implican
el uso de mucha energía.
Como soldadura logra una unión permanente entre los componentes no permite un
desensamble adecuado.
La unión soldada puede tener ciertos defectos de calidad que son difíciles de detectar y
que pueden reducir la resistencia de la unión.
La soldadura: implica la fusión o unión localizada de dos piezas metálicas en sus superficies de
empalme. Estas son las superficies de la pieza que están en contacto o muy cercanas para ser
unidas. Por lo general, la soldadura se realiza sobre piezas hechas del mismo metal.
Los procesos de soldadura pueden dividirse en dos grupos principales:
1. Soldadura por fusión.
2. Soldadura de estado sólido.
Soldadura por fusión: usan calor para fundir los metales base, en muchas de las operaciones se
agrega un metal de relleno a la combinación fundida para facilitar el proceso y proporcionar el
volumen y resistencia a la unión soldada.
Ejemplo:
Una operación de soldadura por fusión en la cual se agrega un metal de relleno se denomina
soldadura autógena. La categoría por fusión incluye los procesos de soldadura de uso más amplio
los cuales pueden organizarse en los siguientes grupos generales:
Soldadura por arco.
Soldadura por resistencia.
Soldadura con oxígeno y gas combustible.
Soldadura de estado sólido: se refiere a los procesos de unión en los cuales la fusión proviene
solo de la aplicación de presión o de una combinación de calor y presión. Si se usa calor, la
temperatura del proceso está por debajo del punto de fusión de los metales que se van a soldar.
197
En los procesos de soldadura de estado sólido no se utiliza un metal de relleno. Algunos
procesos representativos de este tipo de soldadura se describen a continuación:
1. Soldadura por difusión.
2. Soldadura por fricción.
3. Soldadura ultrasónica.
Uniones soldadas:
En esta sección, se cubren dos clasificaciones relativas a las uniones soldadas:
a) Tipos de uniones.
b) Tipos de soldadura que se usan para unir las piezas que forma la unión.
Tipos de uniones:
Existen cinco tipos básicos para pegar dos piezas de una junta.
De acuerdo a la figura 30.2 página 644 los cinco tipos de unión pueden definirse como siguen:
1. Unión empalmada.
2. Unión de esquina.
3. Unión superpuesta.
4. Unión en te.
5. Unión de bordes.
TAREA
Investigar soldadura por arco, por resistencia, con oxígeno y gas combustible, por difusión, por
fricción, ultrasónica, unión empalmada, unión de esquina, unión superpuesta, unión en te, unión
de bordes. Para mañana.
Tipos de adhesivos:
Unión o pegado adhesivo: el pegado o unión con adhesivos data de épocas antiguas y fue uno de
los métodos de pegado o unión más antiguo.
En cuestiones de pegado: fue probablemente el primero de los métodos de unión permanente.
En la actualidad los adhesivos tienen un amplio rango de aplicaciones de pegado y sellado para
unir materiales similares y diferentes como; metales, plásticos, cerámica, madera, papel y cartón.
El pegado adhesivo: es un proceso de unión en el cual se usa un material de relleno para
mantener juntas dos o más piezas con espacio muy pequeño mediante la anexión superficial.
El adhesivo: es el material de relleno que une las piezas. Es una sustancia no metálica por lo
general un polímero.
En los procesos de soldadura de estado sólido no se utiliza un metal de relleno. Algunos
procesos representativos de este tipo de soldadura se describen a continuación:
1. Soldadura por difusión.
2. Soldadura por fricción.
3. Soldadura ultrasónica.
Uniones soldadas:
En esta sección, se cubren dos clasificaciones relativas a las uniones soldadas:
a) Tipos de uniones.
b) Tipos de soldadura que se usan para unir las piezas que forma la unión.
Tipos de uniones:
Existen cinco tipos básicos para pegar dos piezas de una junta.
De acuerdo a la figura 30.2 página 644 los cinco tipos de unión pueden definirse como siguen:
1. Unión empalmada.
2. Unión de esquina.
3. Unión superpuesta.
4. Unión en te.
5. Unión de bordes.
TAREA
Investigar soldadura por arco, por resistencia, con oxígeno y gas combustible, por difusión, por
fricción, ultrasónica, unión empalmada, unión de esquina, unión superpuesta, unión en te, unión
de bordes. Para mañana.
Tipos de adhesivos:
Unión o pegado adhesivo: el pegado o unión con adhesivos data de épocas antiguas y fue uno de
los métodos de pegado o unión más antiguo.
En cuestiones de pegado: fue probablemente el primero de los métodos de unión permanente.
En la actualidad los adhesivos tienen un amplio rango de aplicaciones de pegado y sellado para
unir materiales similares y diferentes como; metales, plásticos, cerámica, madera, papel y cartón.
El pegado adhesivo: es un proceso de unión en el cual se usa un material de relleno para
mantener juntas dos o más piezas con espacio muy pequeño mediante la anexión superficial.
El adhesivo: es el material de relleno que une las piezas. Es una sustancia no metálica por lo
general un polímero.
198
Diseño de uniones: por lo general las uniones con adhesivos no son tan fuertes como las de la
soldadura por fusión, soldadura suave o soldadura dura.
Los siguientes principios se aplican en el diseño de uniones:
1. Debe maximizar el área de contacto de la unión.
2. Los pegados adhesivos son más fuertes ante el corte y la tensión.
3. Los pegados son más débiles en hendiduras y desprendimientos.
Tipos de esfuerzos que deben considerarse en la unión adhesiva:
a) De tensión.
b) De corte.
c) De hendiduras.
d) De desprendimiento.
Tipos de adhesivos; existe una gran cantidad de adhesivos comerciales disponibles, se clasifican
en tres categorías:
1. Naturales.
2. Inorgánicos.
3. Sintéticos.
ENSAMBLE MECÁNICO (UNIONE S NO PERMANENTES)
Diseño de uniones: por lo general las uniones con adhesivos no son tan fuertes como las de la
soldadura por fusión, soldadura suave o soldadura dura.
Los siguientes principios se aplican en el diseño de uniones:
1. Debe maximizar el área de contacto de la unión.
2. Los pegados adhesivos son más fuertes ante el corte y la tensión.
3. Los pegados son más débiles en hendiduras y desprendimientos.
Tipos de esfuerzos que deben considerarse en la unión adhesiva:
a) De tensión.
b) De corte.
c) De hendiduras.
d) De desprendimiento.
Tipos de adhesivos; existe una gran cantidad de adhesivos comerciales disponibles, se clasifican
en tres categorías:
1. Naturales.
2. Inorgánicos.
3. Sintéticos.
ENSAMBLE MECÁNICO (UNIONE S NO PERMANENTES)
199
En el ensamble mecánico se usan diferentes métodos de sujeción para sostener juntas en forma
mecánica de una o más piezas.
En la mayoría de los casos los métodos de sujeción implican el uso de componentes llamados
sujetadores, que se agregan a la pieza durante la operación de ensamblado.
Los métodos de sujeción mecánica pueden dividirse en dos clases principales:
1. Los que permiten el desensamble.
2. Los que crean una unión permanente.
Los sujetadores roscados, ejemplo; tornillos, pernos y tuercas son elementos de la primera clase y
los remaches ilustran la segunda clase.
Las razones principales para aplicar la primera clase son:
a) Facilidad de ensamble.
b) La facilidad de desensamble (para los métodos de sujeción permiten).
Sujetadores roscados: son componentes separados que tienen roscas externas o internas para el
ensamble de piezas. En casi todos los casos permiten el desensamble.
Los sujetadores roscados son la categoría más importante del ensamble mecánico, los tipos más
comunes de sujetadores roscados son: los tornillos, los pernos y las tuercas.
TORNILLOS, PERNOS Y TUERCAS
Los tornillos y los pernos son sujetadores con rosca externas.
Existe una diferencia técnica entre un tornillo y un perno, que con frecuencia en el uso popular.
Un tornillo: es un sujetador con rosca externa que, por lo general, se ensambla en un orificio
roscado ciego.
Un perno: es un sujetador con rosca externa que se inserta a través de orificios en las piezas y se
atornilla con una tuerca en el lado opuesto.
Una tuerca: es un sujetador de rosca interna que coincide con la del perno del mismo diámetro,
paso y forma de rosca.
TAREA: para mañana
En el ensamble mecánico se usan diferentes métodos de sujeción para sostener juntas en forma
mecánica de una o más piezas.
En la mayoría de los casos los métodos de sujeción implican el uso de componentes llamados
sujetadores, que se agregan a la pieza durante la operación de ensamblado.
Los métodos de sujeción mecánica pueden dividirse en dos clases principales:
1. Los que permiten el desensamble.
2. Los que crean una unión permanente.
Los sujetadores roscados, ejemplo; tornillos, pernos y tuercas son elementos de la primera clase y
los remaches ilustran la segunda clase.
Las razones principales para aplicar la primera clase son:
a) Facilidad de ensamble.
b) La facilidad de desensamble (para los métodos de sujeción permiten).
Sujetadores roscados: son componentes separados que tienen roscas externas o internas para el
ensamble de piezas. En casi todos los casos permiten el desensamble.
Los sujetadores roscados son la categoría más importante del ensamble mecánico, los tipos más
comunes de sujetadores roscados son: los tornillos, los pernos y las tuercas.
TORNILLOS, PERNOS Y TUERCAS
Los tornillos y los pernos son sujetadores con rosca externas.
Existe una diferencia técnica entre un tornillo y un perno, que con frecuencia en el uso popular.
Un tornillo: es un sujetador con rosca externa que, por lo general, se ensambla en un orificio
roscado ciego.
Un perno: es un sujetador con rosca externa que se inserta a través de orificios en las piezas y se
atornilla con una tuerca en el lado opuesto.
Una tuerca: es un sujetador de rosca interna que coincide con la del perno del mismo diámetro,
paso y forma de rosca.
TAREA: para mañana
200
Investigar los diferentes tipos de tornillos así como su aplicación.
Tornillos para máquina son del tipo general diseñados para ensamble en huecos roscados.
Tornillos de cabeza cuadrada tiene la misma forma que los tornillos para máquina, pero están
hechos de metales con mayor resistencia y tolerancias más estrechas.
Tornillos prisioneros se endurecen y diseñan para funciones de ensamble con collarines de
sujeción, engranes y poleas para flechas.
Tornillos auto-roscante están diseñados para formar o cortar las roscas en un orifico que ya existe
dentro del cual se hace girar.
Perno sin cabeza es un sujetador con rosca externa, pero sin la cabeza normal que posee un perno.
Insertos con rosca de tornillo son machos con rosca interna o rollos de alambre hechos para
insertarse en orificios sin rosca y para aceptar un sujetador con rosca externa.
Sujetadores roscados prisioneros son sujetadores con rosca que se han pre-ensamblado de manera
permanente a una de las piezas que se van a unir.
Arandelas es un componente de equipo que se usa con frecuencia en los sujetadores roscados
para asegurar la firmeza de la unión mecánica.
Remache es una punta sin cabeza y sin rosca que se usa para unir dos o más piezas al pasar el
pasador a través de orificios en las piezas y después de formarlos.
Ojillos son sujetadores tubulares de pared delgada con un borde en un extremo y generalmente
están hechos de lámina metálica.
Pasadores generalmente hechos de alambre o barras de acero al carbono estirado en frío que varía
en diámetro de 1.6 a 25mm.
Engrapado se clava en forma U a través de las dos piezas que se van unir.
Cosido es un método común de unión para piezas suaves y flexibles como telas y piel.
Investigar los diferentes tipos de tornillos así como su aplicación.
Tornillos para máquina son del tipo general diseñados para ensamble en huecos roscados.
Tornillos de cabeza cuadrada tiene la misma forma que los tornillos para máquina, pero están
hechos de metales con mayor resistencia y tolerancias más estrechas.
Tornillos prisioneros se endurecen y diseñan para funciones de ensamble con collarines de
sujeción, engranes y poleas para flechas.
Tornillos auto-roscante están diseñados para formar o cortar las roscas en un orifico que ya existe
dentro del cual se hace girar.
Perno sin cabeza es un sujetador con rosca externa, pero sin la cabeza normal que posee un perno.
Insertos con rosca de tornillo son machos con rosca interna o rollos de alambre hechos para
insertarse en orificios sin rosca y para aceptar un sujetador con rosca externa.
Sujetadores roscados prisioneros son sujetadores con rosca que se han pre-ensamblado de manera
permanente a una de las piezas que se van a unir.
Arandelas es un componente de equipo que se usa con frecuencia en los sujetadores roscados
para asegurar la firmeza de la unión mecánica.
Remache es una punta sin cabeza y sin rosca que se usa para unir dos o más piezas al pasar el
pasador a través de orificios en las piezas y después de formarlos.
Ojillos son sujetadores tubulares de pared delgada con un borde en un extremo y generalmente
están hechos de lámina metálica.
Pasadores generalmente hechos de alambre o barras de acero al carbono estirado en frío que varía
en diámetro de 1.6 a 25mm.
Engrapado se clava en forma U a través de las dos piezas que se van unir.
Cosido es un método común de unión para piezas suaves y flexibles como telas y piel.
201
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
202
INGENIERÍA MECÁNICA
Materia:
PROCESOS DE MANUFACTURA
Semestre-Grupo:
4° “U”
Producto Académico:
INVESTIGACIÓN
Tema:
UNIDAD V
PROCESOS DE UNIÓN DE METALES
Presentan:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. A 4 DE FEBRERO DEL 2014
INGENIERÍA MECÁNICA
Materia:
PROCESOS DE MANUFACTURA
Semestre-Grupo:
4° “U”
Producto Académico:
INVESTIGACIÓN
Tema:
UNIDAD V
PROCESOS DE UNIÓN DE METALES
Presentan:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. A 4 DE FEBRERO DEL 2014
203
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN ________________________________________________________ ____________2
OBJETIVO________________________________________________________ ___________________2
SOLDADURA POR FUSIÓN
1. SOLDADURA POR ARCO _______________________________________________ ____3
2. SOLDADURA POR RESISTENCIA __________________________________________9
3. SOLDADURA CON OXÍGENO Y GAS COMBUSTIBLE ___________________11
SOLDADURA DE ESTADO SOLIDO
1. SOLDADURA POR DIFUSIÓN ____________________________________________ _16
2. SOLDADURA POR FRICCIÓN ____________________________________________ _20
3. SOLDADURA ULTRASÓNICA ____________________________________________ _21
TIPOS DE UNIONES
1. UNIÓN EMPALMADO ____________________________________________ __________22
2. UNIÓN DE ESQUINA _______________________________________________________22
3. UNIÓN SUPERPUESTA ____________________________________________ ________23
4. UNIÓN EN “T”_______________________________________________________ _______23
5. UNIÓN DE BORDES ____________________________________________ ____________24
BIBLIOGRAFÍA____________________________________________________________________25
CONCLUSIÓN ________________________________________________________ ______________26
INTRODUCCIÓN
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN ________________________________________________________ ____________2
OBJETIVO________________________________________________________ ___________________2
SOLDADURA POR FUSIÓN
1. SOLDADURA POR ARCO _______________________________________________ ____3
2. SOLDADURA POR RESISTENCIA __________________________________________9
3. SOLDADURA CON OXÍGENO Y GAS COMBUSTIBLE ___________________11
SOLDADURA DE ESTADO SOLIDO
1. SOLDADURA POR DIFUSIÓN ____________________________________________ _16
2. SOLDADURA POR FRICCIÓN ____________________________________________ _20
3. SOLDADURA ULTRASÓNICA ____________________________________________ _21
TIPOS DE UNIONES
1. UNIÓN EMPALMADO ____________________________________________ __________22
2. UNIÓN DE ESQUINA _______________________________________________________22
3. UNIÓN SUPERPUESTA ____________________________________________ ________23
4. UNIÓN EN “T”_______________________________________________________ _______23
5. UNIÓN DE BORDES ____________________________________________ ____________24
BIBLIOGRAFÍA____________________________________________________________________25
CONCLUSIÓN ________________________________________________________ ______________26
INTRODUCCIÓN
204
La soldadura es un proceso de unión de materiales, en el cual se funden las superficies de
contacto de dos o más partes mediante la aplicación de calor o precisión.
La integración de las partes que se unen mediante soldadura se llama ensamble soldado.
Muchos procesos de soldadura se obtienen solamente por el calor sin aplicar presión. Otros se
obtienen mediante una combinación de calor y presión, y unos únicamente por presión sin aportar
calor externo.
En algunos casos se agrega un material de aporte o relleno para facilitar la fusión. La soldadura
se asocia con partes metálicas, pero el proceso también se usa para unir plásticos.
OBJETIVO
La soldadura es un proceso importante en la industria por diferentes motivos:
Proporciona una unión permanente y las partes soldadas se vuelven una sola unidad.
La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales si se usa un material
de relleno que tenga propiedades de resistencia superiores a la de los metales originales y
se aplican las técnicas correctas de soldar.
La soldadura es la forma más económica de unir componentes. Los métodos alternativos
requieren las alteraciones más complejas de las formas (Ej. Taladrado de orificios y
adición de sujetadores: remaches y tuercas). El ensamble mecánico es más pesado que la
soldadura.
La soldadura no se limita al ambiente de fabrica, se puede realizar en el campo.
Además de las ventajas indicadas, tiene también desventajas:
La mayoría de las operaciones de soldadura se hacen manualmente, lo cual implica alto
costo de mano de obra. Hay soldaduras especiales y la realizan personas muy calificadas.
La soldadura implica el uso de energía y es peligroso.
Por ser una unión permanente, no permite un desensamble adecuado. En los casos
cuando es necesario mantenimiento en un producto no debe utilizarse la soldadura como
método de ensamble.
La unión soldada puede tener defectos de calidad que son difíciles de detectar. Estos
defectos reducen la resistencia de la unión.
SOLDADURA POR FUSIÓN
1. SOLDADURA POR ARCO
La soldadura es un proceso de unión de materiales, en el cual se funden las superficies de
contacto de dos o más partes mediante la aplicación de calor o precisión.
La integración de las partes que se unen mediante soldadura se llama ensamble soldado.
Muchos procesos de soldadura se obtienen solamente por el calor sin aplicar presión. Otros se
obtienen mediante una combinación de calor y presión, y unos únicamente por presión sin aportar
calor externo.
En algunos casos se agrega un material de aporte o relleno para facilitar la fusión. La soldadura
se asocia con partes metálicas, pero el proceso también se usa para unir plásticos.
OBJETIVO
La soldadura es un proceso importante en la industria por diferentes motivos:
Proporciona una unión permanente y las partes soldadas se vuelven una sola unidad.
La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales si se usa un material
de relleno que tenga propiedades de resistencia superiores a la de los metales originales y
se aplican las técnicas correctas de soldar.
La soldadura es la forma más económica de unir componentes. Los métodos alternativos
requieren las alteraciones más complejas de las formas (Ej. Taladrado de orificios y
adición de sujetadores: remaches y tuercas). El ensamble mecánico es más pesado que la
soldadura.
La soldadura no se limita al ambiente de fabrica, se puede realizar en el campo.
Además de las ventajas indicadas, tiene también desventajas:
La mayoría de las operaciones de soldadura se hacen manualmente, lo cual implica alto
costo de mano de obra. Hay soldaduras especiales y la realizan personas muy calificadas.
La soldadura implica el uso de energía y es peligroso.
Por ser una unión permanente, no permite un desensamble adecuado. En los casos
cuando es necesario mantenimiento en un producto no debe utilizarse la soldadura como
método de ensamble.
La unión soldada puede tener defectos de calidad que son difíciles de detectar. Estos
defectos reducen la resistencia de la unión.
SOLDADURA POR FUSIÓN
1. SOLDADURA POR ARCO
205
La idea de la soldadura por arco eléctrico, a veces llamada soldadura electrógena, fue propuesta a
principios del siglo XIX por el científico inglés Humphrey Davy, pero ya en 1885 dos
investigadores rusos consiguieron soldar con electrodos de carbono.
Cuatro años más tarde fue patentado un proceso de soldadura con varilla metálica. Sin embargo,
este procedimiento no tomó importancia en el ámbito industrial hasta que el sueco Oscar
Kjellberg inventó, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo comenzó alrededor de los años
1950.
Elementos
Plasma: está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van del polo
negativo al positivo, deiones metálicos que van del polo positivo al negativo,
de átomos gaseosos que se van ionizando y estabilizándose conforme pierden o ganan
electrones, y de productos de la fusión tales como vapores que ayudarán a la formación de
una atmósfera protectora. Esta misma alcanza la mayor temperatura del proceso.
Llama: es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que éste, formada
por átomos que se disocian y recombinan desprendiendo calor por la combustion del
revestimiento del electrodo. Otorga al arco eléctrico su forma cónica.
Baño de fusión: la acción calorífica del arco provoca la fusión del material, donde parte de
éste se mezcla con el material de aportación del electrodo, provocando la soldadura de las
piezas una vez solidificado.
Cráter: surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y profundidad vendrán
dadas por el poder de penetración del electrodo.
Cordón de soldadura: está constituido por el metal base y el material de aportación del
electrodo, y se pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta por impurezas que son
segregadas durante la solidificación y que posteriormente son eliminadas, y sobre el espesor,
formado por la parte útil del material de aportación y parte del metal base, la soldadura en sí.
Electrodos: son varillas metálicas preparadas para servir como polo del circuito;
en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, sirven también
como material fundente. La varilla metálica a menudo va recubierta por una
combinación de materiales que varían de un electrodo a otro. El recubrimiento
en los electrodos tiene diversas funciones, que pueden resumirse en las
siguientes:
Función eléctrica del recubrimiento
Función física de la escoria
Función metalúrgica del recubrimiento
Funciones de los recubrimientos
Función eléctrica del recubrimiento
La estabilidad del arco para la soldadura depende de una amplia
serie de factores, como es la ionización del aire para que fluya
adecuadamente la electricidad. Para lograr una buena ionización
se añaden al revestimiento del electrodo productos químicos
consistentes en sales de sodio, potasio y bario, los cuales
tienen una tensión de ionización baja y un poder termoiónico
elevado.
Función física del recubrimiento
La idea de la soldadura por arco eléctrico, a veces llamada soldadura electrógena, fue propuesta a
principios del siglo XIX por el científico inglés Humphrey Davy, pero ya en 1885 dos
investigadores rusos consiguieron soldar con electrodos de carbono.
Cuatro años más tarde fue patentado un proceso de soldadura con varilla metálica. Sin embargo,
este procedimiento no tomó importancia en el ámbito industrial hasta que el sueco Oscar
Kjellberg inventó, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo comenzó alrededor de los años
1950.
Elementos
Plasma: está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van del polo
negativo al positivo, deiones metálicos que van del polo positivo al negativo,
de átomos gaseosos que se van ionizando y estabilizándose conforme pierden o ganan
electrones, y de productos de la fusión tales como vapores que ayudarán a la formación de
una atmósfera protectora. Esta misma alcanza la mayor temperatura del proceso.
Llama: es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que éste, formada
por átomos que se disocian y recombinan desprendiendo calor por la combustion del
revestimiento del electrodo. Otorga al arco eléctrico su forma cónica.
Baño de fusión: la acción calorífica del arco provoca la fusión del material, donde parte de
éste se mezcla con el material de aportación del electrodo, provocando la soldadura de las
piezas una vez solidificado.
Cráter: surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y profundidad vendrán
dadas por el poder de penetración del electrodo.
Cordón de soldadura: está constituido por el metal base y el material de aportación del
electrodo, y se pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta por impurezas que son
segregadas durante la solidificación y que posteriormente son eliminadas, y sobre el espesor,
formado por la parte útil del material de aportación y parte del metal base, la soldadura en sí.
Electrodos: son varillas metálicas preparadas para servir como polo del circuito;
en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, sirven también
como material fundente. La varilla metálica a menudo va recubierta por una
combinación de materiales que varían de un electrodo a otro. El recubrimiento
en los electrodos tiene diversas funciones, que pueden resumirse en las
siguientes:
Función eléctrica del recubrimiento
Función física de la escoria
Función metalúrgica del recubrimiento
Funciones de los recubrimientos
Función eléctrica del recubrimiento
La estabilidad del arco para la soldadura depende de una amplia
serie de factores, como es la ionización del aire para que fluya
adecuadamente la electricidad. Para lograr una buena ionización
se añaden al revestimiento del electrodo productos químicos
consistentes en sales de sodio, potasio y bario, los cuales
tienen una tensión de ionización baja y un poder termoiónico
elevado.
Función física del recubrimiento
206
El recubrimiento, también contiene en su composición productos como los silicatos, los
carbonatos, los óxidos de hierro y óxidos de titanio, que favorecen la función física de los
electrodos, que facilitan la soldadura en las diversas posiciones de ejecución del soldeo.
Función metalúrgica de los recubrimientos
Además de las funciones de estabilizar y facilitar el funcionamiento eléctrico del arco y de
contribuir físicamente a la mejor formación del cordón, el recubrimiento tiene una importancia
decisiva en la calidad de la soldadura.
Tipos de soldadura
Se distinguen los siguientes procesos de soldadura basados en el principio
del arco eléctrico:
Soldadura por arco manual con electrodos revestidos
La característica más importante de la soldadura con electrodos revestidos, en
inglés Shield Metal Arc Welding (SMAW) o Manual Metal Arc Welding (MMAW),
es que el arco eléctrico se produce entre la pieza y un electrodo metálico
recubierto. El recubrimiento protege el interior del electrodo hasta el momento
de la fusión. Con el calor del arco, el extremo del electrodo se funde y se
quema el recubrimiento, de modo que se obtiene la atmósfera adecuada para que se produzca la
transferencia de metal fundido desde el núcleo del electrodo hasta el baño de fusión en el material
base. Además, los aceros AWS en soldadura sirven para soldaduras de baja resistencia y muy
fuertes. Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida procedente de la fusión
del recubrimiento del arco. La escoria flota en la superficie y forma, por encima del cordón de
soldadura, una capa protectora del metal fundido.
Como son los propios electrodos los que aport an el flujo de metal fundido, será necesario
reponerlos cuando se desgasten. Los electrodos están compuestos de dos piezas: el alma y el
revestimiento.
El alma o varilla es un alambre (de diámetro original 5,5 mm) que se comercializa en rollos
continuos. Tras obtener el material, el fabricante lo decapa mecánicamente (a fin de eliminar el
óxido y aumentar la pureza) y posteriormente lo trefila para reducir su diámetro.
El revestimiento se produce mediante la combinación de una gran variedad de elementos
(minerales varios, celulosa, mármol, aleaciones, etc.) convenientemente seleccionados y
probados por los fabricantes, que mantienen el proceso,
cantidades y dosificaciones en riguroso secreto.
La composición y clasificación de cada tipo de electrodo está
regulada por AWS (American Welding Society), organismo de
referencia mundial en el ámbito de la soldadura.
Este tipo de soldaduras pueden ser efectuadas bajo corriente
tanto continua como alterna. En corriente continua el arco es
más estable y fácil de encender, y las salpicaduras son poco
frecuentes; en cambio, el método es poco eficaz con soldaduras
de piezas gruesas. La corriente alterna posibilita el uso de
electrodos de mayor diámetro, con lo que el rendimiento a
mayor escala también aumenta. En cualquier caso, las
intensidades de corriente oscilan entre 10 y 500 amperios.
El factor principal que hace de este proceso de soldadura un método tan útil es su simplicidad y,
por tanto, su bajo precio. A pesar de la gran variedad de procesos de soldadura disponibles, la
El recubrimiento, también contiene en su composición productos como los silicatos, los
carbonatos, los óxidos de hierro y óxidos de titanio, que favorecen la función física de los
electrodos, que facilitan la soldadura en las diversas posiciones de ejecución del soldeo.
Función metalúrgica de los recubrimientos
Además de las funciones de estabilizar y facilitar el funcionamiento eléctrico del arco y de
contribuir físicamente a la mejor formación del cordón, el recubrimiento tiene una importancia
decisiva en la calidad de la soldadura.
Tipos de soldadura
Se distinguen los siguientes procesos de soldadura basados en el principio
del arco eléctrico:
Soldadura por arco manual con electrodos revestidos
La característica más importante de la soldadura con electrodos revestidos, en
inglés Shield Metal Arc Welding (SMAW) o Manual Metal Arc Welding (MMAW),
es que el arco eléctrico se produce entre la pieza y un electrodo metálico
recubierto. El recubrimiento protege el interior del electrodo hasta el momento
de la fusión. Con el calor del arco, el extremo del electrodo se funde y se
quema el recubrimiento, de modo que se obtiene la atmósfera adecuada para que se produzca la
transferencia de metal fundido desde el núcleo del electrodo hasta el baño de fusión en el material
base. Además, los aceros AWS en soldadura sirven para soldaduras de baja resistencia y muy
fuertes. Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida procedente de la fusión
del recubrimiento del arco. La escoria flota en la superficie y forma, por encima del cordón de
soldadura, una capa protectora del metal fundido.
Como son los propios electrodos los que aport an el flujo de metal fundido, será necesario
reponerlos cuando se desgasten. Los electrodos están compuestos de dos piezas: el alma y el
revestimiento.
El alma o varilla es un alambre (de diámetro original 5,5 mm) que se comercializa en rollos
continuos. Tras obtener el material, el fabricante lo decapa mecánicamente (a fin de eliminar el
óxido y aumentar la pureza) y posteriormente lo trefila para reducir su diámetro.
El revestimiento se produce mediante la combinación de una gran variedad de elementos
(minerales varios, celulosa, mármol, aleaciones, etc.) convenientemente seleccionados y
probados por los fabricantes, que mantienen el proceso,
cantidades y dosificaciones en riguroso secreto.
La composición y clasificación de cada tipo de electrodo está
regulada por AWS (American Welding Society), organismo de
referencia mundial en el ámbito de la soldadura.
Este tipo de soldaduras pueden ser efectuadas bajo corriente
tanto continua como alterna. En corriente continua el arco es
más estable y fácil de encender, y las salpicaduras son poco
frecuentes; en cambio, el método es poco eficaz con soldaduras
de piezas gruesas. La corriente alterna posibilita el uso de
electrodos de mayor diámetro, con lo que el rendimiento a
mayor escala también aumenta. En cualquier caso, las
intensidades de corriente oscilan entre 10 y 500 amperios.
El factor principal que hace de este proceso de soldadura un método tan útil es su simplicidad y,
por tanto, su bajo precio. A pesar de la gran variedad de procesos de soldadura disponibles, la
207
soldadura con electrodo revestido no ha sido desplazada del mercado. La sencillez hace de ella
un procedimiento práctico; todo lo que necesita un soldador para trabajar es una fuente de
alimentación, cables, un portaelectrodo y electrodos. El soldador no tiene que estar junto a la
fuente y no hay necesidad de utilizar gases comprimidos como protección. El procedimiento es
excelente para trabajos de reparación, fabricación y construcción. Además, la soldadura SMAW es
muy versátil. Su campo de aplicaciones es enorme: casi todos los trabajos de pequeña y mediana
soldadura de taller se efectúan con electrodo revestido; se puede soldar metal de casi cualquier
espesor y se pueden hacer uniones de cualquier tipo.
Sin embargo, el procedimiento de soldadura con electrodo revestido no se presta para su
automatización o semiautomatización; su aplicación es esencialmente manual. La longitud de los
electrodos es relativamente corta: de 230 a 700 mm. Por tanto, es un proceso principalmente para
soldadura a pequeña escala. El soldador tiene que interrumpir el trabajo a intervalos regulares
para cambiar el electrodo y debe limpiar el punto de inicio antes de empezar a usar un electrodo
nuevo. Sin embargo, aun con todo este tiempo muerto y de preparación, un soldador eficiente
puede ser muy productivo.
Soldadura por electrodo no consumible protegido
El objetivo fundamental en cualquier operación de soldadura es el de conseguir una junta con la
misma característica del metal base. Este resultado sólo puede obtenerse si el baño de fusión está
completamente aislado de la atmósfera durante toda la operación de soldeo. De no ser así, tanto el
oxígeno como el nitrógeno del aire serán absorbidos por el metal en estado de fusión y la
soldadura quedará porosa y frágil. En este tipo de soldadura se utiliza como medio de protección
un chorro de gas que impide la contaminación de la junta. Tanto este como el siguiente proceso
de soldeo tienen en común la protección del electrodo por medio de dicho gas. La soldadura por
electrodo no consumible, también llamada soldadura TIG (siglas
de Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un electrodo
permanente que normalmente, como indica el nombre, es detungsteno.
Este método de soldadura se patentó en 1920 pero no se empezó a utilizar
de manera generalizada hasta 1940, dado su coste y complejidad técnica.
A diferencia de las soldaduras de electrodo consumible, en este caso el
metal que formará el cordón de soldadura debe ser añadido externamente, a
no ser que las piezas a soldar sean específicamente delgadas y no sea
necesario. El metal de aportación debe ser de la misma composición o
similar que el metal base; incluso, en algunos casos, puede utilizarse
satisfactoriamente como material de aportación una tira obtenida de las
propias chapas a soldar.
La inyección del gas a la zona de soldeo se consigue mediante una
canalización que llega directamente a la punta del electrodo, rodeándolo.
Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (se funde a
3410 °C), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo
apenas se desgasta tras un uso prolongado. Es conveniente, eso sí,
repasar la terminación en punta, ya que una geometría poco adecuada
perjudicaría en gran medida la calidad del soldado. Respecto al gas, los
más utilizados son el argón, elhelio y mezclas de ambos. El helio, gas
noble inerte (de ahí el nombre de soldadura por gas inerte), es más usado
en los Estados Unidos, dado que allí se obtiene de forma económica en yacimientos de gas
natural. Este gas deja un cordón de soldadura más achatado y menos profundo que el argón. Este
último, más utilizado en Europa por su bajo precio en comparación con el helio, deja un cordón
soldadura con electrodo revestido no ha sido desplazada del mercado. La sencillez hace de ella
un procedimiento práctico; todo lo que necesita un soldador para trabajar es una fuente de
alimentación, cables, un portaelectrodo y electrodos. El soldador no tiene que estar junto a la
fuente y no hay necesidad de utilizar gases comprimidos como protección. El procedimiento es
excelente para trabajos de reparación, fabricación y construcción. Además, la soldadura SMAW es
muy versátil. Su campo de aplicaciones es enorme: casi todos los trabajos de pequeña y mediana
soldadura de taller se efectúan con electrodo revestido; se puede soldar metal de casi cualquier
espesor y se pueden hacer uniones de cualquier tipo.
Sin embargo, el procedimiento de soldadura con electrodo revestido no se presta para su
automatización o semiautomatización; su aplicación es esencialmente manual. La longitud de los
electrodos es relativamente corta: de 230 a 700 mm. Por tanto, es un proceso principalmente para
soldadura a pequeña escala. El soldador tiene que interrumpir el trabajo a intervalos regulares
para cambiar el electrodo y debe limpiar el punto de inicio antes de empezar a usar un electrodo
nuevo. Sin embargo, aun con todo este tiempo muerto y de preparación, un soldador eficiente
puede ser muy productivo.
Soldadura por electrodo no consumible protegido
El objetivo fundamental en cualquier operación de soldadura es el de conseguir una junta con la
misma característica del metal base. Este resultado sólo puede obtenerse si el baño de fusión está
completamente aislado de la atmósfera durante toda la operación de soldeo. De no ser así, tanto el
oxígeno como el nitrógeno del aire serán absorbidos por el metal en estado de fusión y la
soldadura quedará porosa y frágil. En este tipo de soldadura se utiliza como medio de protección
un chorro de gas que impide la contaminación de la junta. Tanto este como el siguiente proceso
de soldeo tienen en común la protección del electrodo por medio de dicho gas. La soldadura por
electrodo no consumible, también llamada soldadura TIG (siglas
de Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un electrodo
permanente que normalmente, como indica el nombre, es detungsteno.
Este método de soldadura se patentó en 1920 pero no se empezó a utilizar
de manera generalizada hasta 1940, dado su coste y complejidad técnica.
A diferencia de las soldaduras de electrodo consumible, en este caso el
metal que formará el cordón de soldadura debe ser añadido externamente, a
no ser que las piezas a soldar sean específicamente delgadas y no sea
necesario. El metal de aportación debe ser de la misma composición o
similar que el metal base; incluso, en algunos casos, puede utilizarse
satisfactoriamente como material de aportación una tira obtenida de las
propias chapas a soldar.
La inyección del gas a la zona de soldeo se consigue mediante una
canalización que llega directamente a la punta del electrodo, rodeándolo.
Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (se funde a
3410 °C), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo
apenas se desgasta tras un uso prolongado. Es conveniente, eso sí,
repasar la terminación en punta, ya que una geometría poco adecuada
perjudicaría en gran medida la calidad del soldado. Respecto al gas, los
más utilizados son el argón, elhelio y mezclas de ambos. El helio, gas
noble inerte (de ahí el nombre de soldadura por gas inerte), es más usado
en los Estados Unidos, dado que allí se obtiene de forma económica en yacimientos de gas
natural. Este gas deja un cordón de soldadura más achatado y menos profundo que el argón. Este
último, más utilizado en Europa por su bajo precio en comparación con el helio, deja un cordón
208
más triangular y que se infiltra en la soldadura. Una mezcla de ambos gases proporcionará un
cordón de soldadura con características intermedias.
La soldadura TIG se trabaja con corrientes continua y alterna. En corriente continua y polaridad
directa, las intensidades de corriente son del orden de 50 a 500 amperios. Con esta polarización
se consigue mayor penetración y un aumento en la duración del electrodo. Con polarización
inversa, el baño de fusión es mayor pero hay menor penetración; las intensidades oscilan entre 5
y 60 A. La corriente alterna combina las ventajas de las dos anteriores, pero en contra da un arco
poco estable y difícil de cebar.
La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de cordones más
resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya
que el gas protector impide el contacto entre la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas
simplifica notablemente el soldeo de metales no ferrosos, por no requerir el empleo de
desoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja
de la soldadura por arco con protección gaseosa es que permite obtener soldaduras limpias y
uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco
transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que
repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de un
buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que
incide favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación que se produce en
las inmediaciones del cordón de soldadura es menor.
Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de gas, con la
subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el encarecimiento que supone. Además,
este método de soldadura requiere una mano de obra muy especializada, lo que también aumenta
los costes. Por tanto, no es uno de los métodos más utilizados, sino que se reserva para uniones
con necesidades especiales de acabado superficial y precisión.
Soldadura por electrodo consumible protegido
Este método resulta similar al anterior, con la salvedad de que en los
dos tipos de soldadura por electrodo consumible protegido, MIG (Metal
Inert Gas) y MAG (Metal Active Gas), es este electrodo el alimento del
cordón de soldadura. El arco eléctrico está protegido, como en el caso
anterior, por un flujo continuo de gas que garantiza una unión limpia y
en buenas condiciones.
En la soldadura MIG, como su nombre indica, el gas es inerte; no
participa en modo alguno en la reacción de soldadura. Su función es
proteger la zona crítica de la soldadura de oxidaciones e impurezas exteriores. Se emplean
usualmente los mismos gases q ue en el caso de electrodo no consumible: argón, menos
frecuentemente helio, y mezcla de ambos.
En la soldadura MAG, en cambio, el gas utilizado participa de forma activa en la soldadura. Su
zona de influencia puede ser oxidante o reductora, ya se utilicen gases como eldióxido de
carbono o el argón mezclado con oxígeno. El problema de usar CO2 en la soldadura es que la
unión resultante, debido al oxígeno liberado, resulta muy porosa. Además, sólo se puede usar
para soldar acero, por lo que su uso queda restringido a las ocasiones en las que es necesario
soldar grandes cantidades de material y en las que la porosidad resultante no
es un problema a tener en cuenta.
El uso de los métodos de soldadura MIG y MAG es cada vez más frecuente en el
sector industrial. En la actualidad, es uno de los métodos más utilizados en
Europa occidental, Estados Unidos y Japón en soldaduras de fábrica. Ello se
más triangular y que se infiltra en la soldadura. Una mezcla de ambos gases proporcionará un
cordón de soldadura con características intermedias.
La soldadura TIG se trabaja con corrientes continua y alterna. En corriente continua y polaridad
directa, las intensidades de corriente son del orden de 50 a 500 amperios. Con esta polarización
se consigue mayor penetración y un aumento en la duración del electrodo. Con polarización
inversa, el baño de fusión es mayor pero hay menor penetración; las intensidades oscilan entre 5
y 60 A. La corriente alterna combina las ventajas de las dos anteriores, pero en contra da un arco
poco estable y difícil de cebar.
La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de cordones más
resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya
que el gas protector impide el contacto entre la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas
simplifica notablemente el soldeo de metales no ferrosos, por no requerir el empleo de
desoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja
de la soldadura por arco con protección gaseosa es que permite obtener soldaduras limpias y
uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco
transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que
repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de un
buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que
incide favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación que se produce en
las inmediaciones del cordón de soldadura es menor.
Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de gas, con la
subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el encarecimiento que supone. Además,
este método de soldadura requiere una mano de obra muy especializada, lo que también aumenta
los costes. Por tanto, no es uno de los métodos más utilizados, sino que se reserva para uniones
con necesidades especiales de acabado superficial y precisión.
Soldadura por electrodo consumible protegido
Este método resulta similar al anterior, con la salvedad de que en los
dos tipos de soldadura por electrodo consumible protegido, MIG (Metal
Inert Gas) y MAG (Metal Active Gas), es este electrodo el alimento del
cordón de soldadura. El arco eléctrico está protegido, como en el caso
anterior, por un flujo continuo de gas que garantiza una unión limpia y
en buenas condiciones.
En la soldadura MIG, como su nombre indica, el gas es inerte; no
participa en modo alguno en la reacción de soldadura. Su función es
proteger la zona crítica de la soldadura de oxidaciones e impurezas exteriores. Se emplean
usualmente los mismos gases q ue en el caso de electrodo no consumible: argón, menos
frecuentemente helio, y mezcla de ambos.
En la soldadura MAG, en cambio, el gas utilizado participa de forma activa en la soldadura. Su
zona de influencia puede ser oxidante o reductora, ya se utilicen gases como eldióxido de
carbono o el argón mezclado con oxígeno. El problema de usar CO2 en la soldadura es que la
unión resultante, debido al oxígeno liberado, resulta muy porosa. Además, sólo se puede usar
para soldar acero, por lo que su uso queda restringido a las ocasiones en las que es necesario
soldar grandes cantidades de material y en las que la porosidad resultante no
es un problema a tener en cuenta.
El uso de los métodos de soldadura MIG y MAG es cada vez más frecuente en el
sector industrial. En la actualidad, es uno de los métodos más utilizados en
Europa occidental, Estados Unidos y Japón en soldaduras de fábrica. Ello se
209
debe, entre otras cosas, a su elevada productividad y a la facilidad de automatización, lo que le ha
valido abrirse un hueco en la industria automovilística. La flexibilidad es la característica más
sobresaliente del método MIG / MAG, ya que permite soldar aceros de baja aleación, aceros
inoxidables, aluminio y cobre, en espesores a partir de los 0,5 mm y en todas las posiciones. La
protección por gas garantiza un cordón de soldadura continuo y uniforme, además de libre de
impurezas y escorias. Además, la soldadura MIG / MAG es un m étodo limpio y compatible con
todas las medidas de protección para el medio ambiente.
En contra, su mayor problema es la necesidad de aporte tanto de gas como de electrodo, lo que
multiplica las posibilidades de fallo del aparato, además del lógico encarecimiento del proceso.
La soldadura MIG/MAG es intrínsecamente más productiva que la soldadura MMA, donde se
pierde productividad cada vez que se produce una parada para reponer el electrodo consumido.
Las pérdidas materiales también se producen con la soldadura MMA, cuando la parte última del
electrodo es desechada. Por cada kilogramo de electrodo revestido comprado, alrededor del 65%
forma parte del material depositado (el resto es desechado). La utilización de hilos sólidos e hilos
tubulares ha aumentado esta eficiencia hasta el 80-95%. La soldadura MIG/MAG es un proceso
versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas las posiciones. El
procedimiento es muy utilizado en espesores delgados y medios, en fabricaciones de acero y
estructuras de aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere un gran porcentaje de
trabajo manual. La introducción de hilos tubulares está encontrando cada vez más, su aplicación
en los espesores fuertes que se dan en estructuras de acero pesadas.
Soldadura por arco sumergido
La soldadura por arco sumergido (SAW) es un proceso de soldadura por arco. Originalmente
desarrollado por la Linde - Union Carbide Company. Requiere una alimentación de electrodo
consumible continua, ya sea sólido o tubular (fundente). La zona fundida y la zona del arco están
protegidos de la contaminación atmosférica por estar "sumergida" bajo un manto de
flujo granular compuesto de oxido de calcio, dióxido de silicio, óxido de
manganeso, fluoruro de calcio y otros compuestos. En estado líquido, el flux se
vuelve conductor, y proporciona una trayectoria de corriente entre el electrodo
y la pieza. Esta capa gruesa de flux cubre completamente el metal fundido
evitando así salpicaduras y chispas, así como la disminución de la intensa
radiación ultravioleta y de la emisión humos, que son muy comunes en
la soldadura manual de metal por arco revestido (SMAW).
La SAW puede operarse tanto en modo automático como mecanizado, aunque
también existe la SAW semi-automática de pistola (portátil) con emisión de
flujo de alimentación a presión o por gravedad.
El proceso normalmente se limita a las posiciones de soldadura plana u
horizontal (a pesar de que las soldaduras en posición horizontal se hacen
con una estructura especial para depositar el flujo). Los índices de depósito se aproximan a 45
kg/h comparado con aproximadamente 5 kg/h (máximo) para la soldadura manual de metal por
arco revestido (SMAW). Aunque el rango de intensidades usadas normalmente van desde 300 a
2000 A,
1
también se utilizan corrientes de hasta 5000 A (arcos múltiples).
Ya sea simple o múltiple (2 a 5) existen variaciones del alambre del electrodo en el proceso. La
SAW utiliza un revestimiento en el electrodo de cinta plana (p. e. 60 mm de ancho x 0,5 mm de
espesor). Se puede utilizar energía CC o CA, aunque la utilización de combinaciones entre ambas
son muy comunes en los sistemas de electrodos múltiples. Las fuentes de alimentación más
utilizadas son las de voltaje constante, aunque los sistemas actuales disponen de una
combinación de tensiones constantes con un detector de tensión en el cable alimentador.
debe, entre otras cosas, a su elevada productividad y a la facilidad de automatización, lo que le ha
valido abrirse un hueco en la industria automovilística. La flexibilidad es la característica más
sobresaliente del método MIG / MAG, ya que permite soldar aceros de baja aleación, aceros
inoxidables, aluminio y cobre, en espesores a partir de los 0,5 mm y en todas las posiciones. La
protección por gas garantiza un cordón de soldadura continuo y uniforme, además de libre de
impurezas y escorias. Además, la soldadura MIG / MAG es un m étodo limpio y compatible con
todas las medidas de protección para el medio ambiente.
En contra, su mayor problema es la necesidad de aporte tanto de gas como de electrodo, lo que
multiplica las posibilidades de fallo del aparato, además del lógico encarecimiento del proceso.
La soldadura MIG/MAG es intrínsecamente más productiva que la soldadura MMA, donde se
pierde productividad cada vez que se produce una parada para reponer el electrodo consumido.
Las pérdidas materiales también se producen con la soldadura MMA, cuando la parte última del
electrodo es desechada. Por cada kilogramo de electrodo revestido comprado, alrededor del 65%
forma parte del material depositado (el resto es desechado). La utilización de hilos sólidos e hilos
tubulares ha aumentado esta eficiencia hasta el 80-95%. La soldadura MIG/MAG es un proceso
versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas las posiciones. El
procedimiento es muy utilizado en espesores delgados y medios, en fabricaciones de acero y
estructuras de aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere un gran porcentaje de
trabajo manual. La introducción de hilos tubulares está encontrando cada vez más, su aplicación
en los espesores fuertes que se dan en estructuras de acero pesadas.
Soldadura por arco sumergido
La soldadura por arco sumergido (SAW) es un proceso de soldadura por arco. Originalmente
desarrollado por la Linde - Union Carbide Company. Requiere una alimentación de electrodo
consumible continua, ya sea sólido o tubular (fundente). La zona fundida y la zona del arco están
protegidos de la contaminación atmosférica por estar "sumergida" bajo un manto de
flujo granular compuesto de oxido de calcio, dióxido de silicio, óxido de
manganeso, fluoruro de calcio y otros compuestos. En estado líquido, el flux se
vuelve conductor, y proporciona una trayectoria de corriente entre el electrodo
y la pieza. Esta capa gruesa de flux cubre completamente el metal fundido
evitando así salpicaduras y chispas, así como la disminución de la intensa
radiación ultravioleta y de la emisión humos, que son muy comunes en
la soldadura manual de metal por arco revestido (SMAW).
La SAW puede operarse tanto en modo automático como mecanizado, aunque
también existe la SAW semi-automática de pistola (portátil) con emisión de
flujo de alimentación a presión o por gravedad.
El proceso normalmente se limita a las posiciones de soldadura plana u
horizontal (a pesar de que las soldaduras en posición horizontal se hacen
con una estructura especial para depositar el flujo). Los índices de depósito se aproximan a 45
kg/h comparado con aproximadamente 5 kg/h (máximo) para la soldadura manual de metal por
arco revestido (SMAW). Aunque el rango de intensidades usadas normalmente van desde 300 a
2000 A,
1
también se utilizan corrientes de hasta 5000 A (arcos múltiples).
Ya sea simple o múltiple (2 a 5) existen variaciones del alambre del electrodo en el proceso. La
SAW utiliza un revestimiento en el electrodo de cinta plana (p. e. 60 mm de ancho x 0,5 mm de
espesor). Se puede utilizar energía CC o CA, aunque la utilización de combinaciones entre ambas
son muy comunes en los sistemas de electrodos múltiples. Las fuentes de alimentación más
utilizadas son las de voltaje constante, aunque los sistemas actuales disponen de una
combinación de tensiones constantes con un detector de tensión en el cable alimentador.
210
Electrodo
El material de relleno para la SAW generalmente es un alambre estándar, así como otras formas
especiales. Este alambre tiene normalmente un espesor de entre 1,6 mm y 6 mm. En ciertas
circunstancias, se pueden utilizar un alambre trenzado para dar al arco un movimiento oscilante.
Esto ayuda a fundir la punta de la soldadura al metal base.
Las variables clave del proceso SMAW
Velocidad de alimentación (principal factor en el control de corriente de soldadura).
Arco de tensión.
Velocidad de desplazamiento.
Distancia del electrodo o contacto con la punta de trabajo.
Polaridad y el tipo de corriente (CA o CC) y balance variable de la corriente CA.
Aplicaciones de materiales
Aceros al carbono (estructural y la construcción de barcos).
Aceros de baja aleación.
Aceros inoxidables.
Aleaciones de base níquel
Aplicaciones de superficie (frente al desgaste, la acumulación, superposición y resistente a la
corrosión de los aceros)
Ventajas
Índices de deposición elevado (más 45 kg/h).
Factores de funcionamiento en las aplicaciones de mecanizado.
Penetración de la soldadura.
Se realizan fácilmente soldaduras robustas (con un buen proceso de diseño y control)
Profundidad.
Soldaduras de alta velocidad en chapas finas de acero de hasta 5 m/min.
La luz ultravioleta y el humo emitidos son mínimos comparados con el proceso de soldadura
manual de metal por arco revestido (SMAW).
Prácticamente no es necesaria una preparación previa de los bordes.
El proceso es adecuado para trabajos de interior o al aire libre.
Distorsión mucho menor.
Las soldaduras realizadas son robustas, uniformes, resistentes a la ductilidad y a la corrosión
y tienen muy buen valor frente a impacto.
El arco siempre está cubierto bajo un manto de flux, por lo
tanto no hay posibilidad de salpicaduras de soldadura.
Del 50% al 90% del flujo es recuperable.
2. SOLDADURA POR RESISTENCIA
La soldadura por resistencia es considerada un proceso de fabricación, termoeléctrico, se realiza
por el calentamiento que experimentan los metales, hasta la temperatura de forja o de fusión
debido a su resistencia al flujo de una corriente eléctrica, es una soldadura tipo autógena que no
interviene material de aporte. Los electrodos se aplican a los extremos de las piezas a soldar, se
colocan juntas a presión y se hace pasar por ellas una corriente eléctrica intensa durante un
instante. La zona de unión de las dos piezas, como es la que mayor resistencia eléctrica ofrece, se
Electrodo
El material de relleno para la SAW generalmente es un alambre estándar, así como otras formas
especiales. Este alambre tiene normalmente un espesor de entre 1,6 mm y 6 mm. En ciertas
circunstancias, se pueden utilizar un alambre trenzado para dar al arco un movimiento oscilante.
Esto ayuda a fundir la punta de la soldadura al metal base.
Las variables clave del proceso SMAW
Velocidad de alimentación (principal factor en el control de corriente de soldadura).
Arco de tensión.
Velocidad de desplazamiento.
Distancia del electrodo o contacto con la punta de trabajo.
Polaridad y el tipo de corriente (CA o CC) y balance variable de la corriente CA.
Aplicaciones de materiales
Aceros al carbono (estructural y la construcción de barcos).
Aceros de baja aleación.
Aceros inoxidables.
Aleaciones de base níquel
Aplicaciones de superficie (frente al desgaste, la acumulación, superposición y resistente a la
corrosión de los aceros)
Ventajas
Índices de deposición elevado (más 45 kg/h).
Factores de funcionamiento en las aplicaciones de mecanizado.
Penetración de la soldadura.
Se realizan fácilmente soldaduras robustas (con un buen proceso de diseño y control)
Profundidad.
Soldaduras de alta velocidad en chapas finas de acero de hasta 5 m/min.
La luz ultravioleta y el humo emitidos son mínimos comparados con el proceso de soldadura
manual de metal por arco revestido (SMAW).
Prácticamente no es necesaria una preparación previa de los bordes.
El proceso es adecuado para trabajos de interior o al aire libre.
Distorsión mucho menor.
Las soldaduras realizadas son robustas, uniformes, resistentes a la ductilidad y a la corrosión
y tienen muy buen valor frente a impacto.
El arco siempre está cubierto bajo un manto de flux, por lo
tanto no hay posibilidad de salpicaduras de soldadura.
Del 50% al 90% del flujo es recuperable.
2. SOLDADURA POR RESISTENCIA
La soldadura por resistencia es considerada un proceso de fabricación, termoeléctrico, se realiza
por el calentamiento que experimentan los metales, hasta la temperatura de forja o de fusión
debido a su resistencia al flujo de una corriente eléctrica, es una soldadura tipo autógena que no
interviene material de aporte. Los electrodos se aplican a los extremos de las piezas a soldar, se
colocan juntas a presión y se hace pasar por ellas una corriente eléctrica intensa durante un
instante. La zona de unión de las dos piezas, como es la que mayor resistencia eléctrica ofrece, se
211
calienta y funde los metales, realizándose la soldadura. La cantidad de calor necesaria, por tanto
la intensidad aplicada y tiempo de presión ejercida dependerá del tipo de metal a soldar.
Los principales tipos de soldadura por resistencia son los siguientes:
Soldadura por puntos.
Soldadura proyecciones o resaltos.
Soldadura costura.
Soldadura a tope.
Soldadura por chispa.
Soldadura de hilo aislado.
Tanto el calor como la presión son los principales factores en este tipo de soldaduras ya que se
obliga a tener un buen contacto entre electrodo y pieza antes de aplicar calor, manteniendo en
contacto las superficies a unir una vez alcanzada su temperatura para la correcta soldadura.
El ciclo de soldeo se puede dividir en varias fases:
1. FASE DE POSICIONAMIENTO: se ejerce presión sobre los electrodos de tal forma que se
consiga la unión de los materiales a soldar.
2. FASE DE SOLDEO: pasa la corriente eléctrica creando diferencia de potencial entre los
electrodos. Se mantiene una presión entre los electrodos durante esta fase, que suele ser
mejor que la ejercida en la fase de posicionamiento.
3. FASE DE MANTENIMIENTO: se incrementa la presión ejercida después de cortarse la corriente
eléctrica.
4. FASE DE DECADENCIA: se reduce la presión hasta retirar la pieza una vez ya soldada.
Este procedimiento se utiliza mucho en la industria para la fabricación de láminas y alambres de
metal, se adapta muy bien a la automatización.
Los elementos básicos en este tipo de soldadura son, electrodos, por donde fluye la energía
eléctrica, material a soldar y una presión ejercida en la zona a soldar.
SOLDADURA POR PUNTOS
La soldadura por puntos es un método de soldadura por resistencia que
se basa en presión y temperatura, en el que se calienta una parte de las
piezas a soldar por corriente eléctrica a temperaturas próximas a la
fusión y se ejerce una presión entre las mismas. Generalmente se
destina a la soldadura de chapas o láminas metálicas, aplicable
normalmente entre 0,5mm y 3mm de espesor.
El soldeo por puntos es el más dificil y complicado de los
procedimientos de soldadura por resistencia. Los materiales bases se
deben disponer solapados entre electrodos, que se encargan de aplicar
secuencialmente la presión y la corriente correspondiente al ciclo produciendo uno o varios
puntos de soldadura.
Características del proceso
Es un tipo de soldadura que se cataloga por soldadura sin fusión del metal
base a soldar, se considera un proceso en el cual los electrodos utilizados
no son consumibles, además no se necesita material de aporte para que se
produzca la unión entre las dos piezas, se considera un tipo de soldadura
rápida, limpia y fuerte.
El material utilizado de los electrodos es una aleación de cobre con Cd, Cr,
Be, W con objeto de que presente una baja resistencia y una elevada
calienta y funde los metales, realizándose la soldadura. La cantidad de calor necesaria, por tanto
la intensidad aplicada y tiempo de presión ejercida dependerá del tipo de metal a soldar.
Los principales tipos de soldadura por resistencia son los siguientes:
Soldadura por puntos.
Soldadura proyecciones o resaltos.
Soldadura costura.
Soldadura a tope.
Soldadura por chispa.
Soldadura de hilo aislado.
Tanto el calor como la presión son los principales factores en este tipo de soldaduras ya que se
obliga a tener un buen contacto entre electrodo y pieza antes de aplicar calor, manteniendo en
contacto las superficies a unir una vez alcanzada su temperatura para la correcta soldadura.
El ciclo de soldeo se puede dividir en varias fases:
1. FASE DE POSICIONAMIENTO: se ejerce presión sobre los electrodos de tal forma que se
consiga la unión de los materiales a soldar.
2. FASE DE SOLDEO: pasa la corriente eléctrica creando diferencia de potencial entre los
electrodos. Se mantiene una presión entre los electrodos durante esta fase, que suele ser
mejor que la ejercida en la fase de posicionamiento.
3. FASE DE MANTENIMIENTO: se incrementa la presión ejercida después de cortarse la corriente
eléctrica.
4. FASE DE DECADENCIA: se reduce la presión hasta retirar la pieza una vez ya soldada.
Este procedimiento se utiliza mucho en la industria para la fabricación de láminas y alambres de
metal, se adapta muy bien a la automatización.
Los elementos básicos en este tipo de soldadura son, electrodos, por donde fluye la energía
eléctrica, material a soldar y una presión ejercida en la zona a soldar.
SOLDADURA POR PUNTOS
La soldadura por puntos es un método de soldadura por resistencia que
se basa en presión y temperatura, en el que se calienta una parte de las
piezas a soldar por corriente eléctrica a temperaturas próximas a la
fusión y se ejerce una presión entre las mismas. Generalmente se
destina a la soldadura de chapas o láminas metálicas, aplicable
normalmente entre 0,5mm y 3mm de espesor.
El soldeo por puntos es el más dificil y complicado de los
procedimientos de soldadura por resistencia. Los materiales bases se
deben disponer solapados entre electrodos, que se encargan de aplicar
secuencialmente la presión y la corriente correspondiente al ciclo produciendo uno o varios
puntos de soldadura.
Características del proceso
Es un tipo de soldadura que se cataloga por soldadura sin fusión del metal
base a soldar, se considera un proceso en el cual los electrodos utilizados
no son consumibles, además no se necesita material de aporte para que se
produzca la unión entre las dos piezas, se considera un tipo de soldadura
rápida, limpia y fuerte.
El material utilizado de los electrodos es una aleación de cobre con Cd, Cr,
Be, W con objeto de que presente una baja resistencia y una elevada
212
oposición a la deformación bajo una presión estando su dureza comprendida entre 130 y 160 HB.
También este tipo de soldadura necesita de un transformador donde la bobina secundaria
suministra un voltaje a los electrodos de 1V a 10V y una gran corriente, debido a que
generalmente la resistencia de las piezas a soldar es muy baja por tanto la corriente que debe
pasar por la zona a soldar debe de ser del orden de los 500 amperios.
SOLDADURA PROYECCIONES O RESALTOS.
La soldadura se realiza por contacto de la pieza con resaltes o puntos
especialmente rugosos de diferente forma. Estos puntos de contacto pueden
consistir por ejemplo, en proyecciones o protuberancias anulares o elongadas. Con este
proceso, es posible soldar al mismo tiempo por distintos puntos de soldadura.
Ejemplos de artículos soldables por este procedimiento:
Soldadura de proyección sobre hojas metálicas de cerrojos y tornillos.
Soldadura de barras accionado res como alambres o varillas.
Soldadura de proyección de tuberías en T o uniones cruciformes como grifos.
La soldadura cruzada de alambre (mallas) es un ejemplo de soldad ura por
proyección.
SOLDADURA POR COSTURA
Es la destinada a la "costura" de láminas impenetrabales. La soldadura es un
proceso contínuo en el que los electrodos son róldanas que aplican una
fuerza (presión), corriente y solapan los materiales base.
SOLDADURA A TOPE
Es la usada comúnmente para la unión de hilos o alambres. Los extremos a soldar
se colocan a tope y cuando se aplica presión sobre dichos extremos, se hace
pasar la corriente, se ensanchan las zonas soldadas, fluyendo los materiales base
hacia el exterior.
SOLDADURA POR CHISPA
Las superficies a soldar se colocan enfrentadas entre sí, extremo a extremo. Este proceso se
subdivide en precalentamiento, chispazo y abultamiento. El precalentamiento
se lleva a cabo bajo una leve presión de soldadura. Una vez se calientan los
puntos de unión, comienzan los chispazos provocando su rápida fusión. Tras
cesar los chispazos, se produce un abultamiento irregular hacia el exterior
donde se expulsan óxidos e inclusiones.
Ejemplos de artículos de soldadura de este tipo: barras accionadoras,
cadenas, tuberías y vías ferroviarias.
oposición a la deformación bajo una presión estando su dureza comprendida entre 130 y 160 HB.
También este tipo de soldadura necesita de un transformador donde la bobina secundaria
suministra un voltaje a los electrodos de 1V a 10V y una gran corriente, debido a que
generalmente la resistencia de las piezas a soldar es muy baja por tanto la corriente que debe
pasar por la zona a soldar debe de ser del orden de los 500 amperios.
SOLDADURA PROYECCIONES O RESALTOS.
La soldadura se realiza por contacto de la pieza con resaltes o puntos
especialmente rugosos de diferente forma. Estos puntos de contacto pueden
consistir por ejemplo, en proyecciones o protuberancias anulares o elongadas. Con este
proceso, es posible soldar al mismo tiempo por distintos puntos de soldadura.
Ejemplos de artículos soldables por este procedimiento:
Soldadura de proyección sobre hojas metálicas de cerrojos y tornillos.
Soldadura de barras accionado res como alambres o varillas.
Soldadura de proyección de tuberías en T o uniones cruciformes como grifos.
La soldadura cruzada de alambre (mallas) es un ejemplo de soldad ura por
proyección.
SOLDADURA POR COSTURA
Es la destinada a la "costura" de láminas impenetrabales. La soldadura es un
proceso contínuo en el que los electrodos son róldanas que aplican una
fuerza (presión), corriente y solapan los materiales base.
SOLDADURA A TOPE
Es la usada comúnmente para la unión de hilos o alambres. Los extremos a soldar
se colocan a tope y cuando se aplica presión sobre dichos extremos, se hace
pasar la corriente, se ensanchan las zonas soldadas, fluyendo los materiales base
hacia el exterior.
SOLDADURA POR CHISPA
Las superficies a soldar se colocan enfrentadas entre sí, extremo a extremo. Este proceso se
subdivide en precalentamiento, chispazo y abultamiento. El precalentamiento
se lleva a cabo bajo una leve presión de soldadura. Una vez se calientan los
puntos de unión, comienzan los chispazos provocando su rápida fusión. Tras
cesar los chispazos, se produce un abultamiento irregular hacia el exterior
donde se expulsan óxidos e inclusiones.
Ejemplos de artículos de soldadura de este tipo: barras accionadoras,
cadenas, tuberías y vías ferroviarias.
213
SOLDADURA DE HILO AISLADO.
Soldadura de hilo de cobre esmaltado/hilo aislado
La unión sólida de cables aislados entre sí o con las piezas del conector en
la fabricación de componentes eléctricos y dispositivos que utilizan la
soldadura por resistencia requiere, antes de iniciar la soldadura con la
corriente real de soldadura, la eliminación de la capa de aislamiento, por
ejemplo, de forma mecánica, química o térmica. Las ventajas de quitar el
aislamiento y efectuar la soldadura en una sola operación son enormes.
3. SOLDADURA CON OXÍGENO Y GAS COMBUSTIBLE
Soldadura a gas
La soldadura a gas fue uno de los primeros procesos de soldadura de
fusión desarrollados que demostraron ser aplicables a una extensa variedad
de materiales y aleaciones. Durante muchos años fue el método más útil
para soldar metales no ferrosos. Sigue siendo un proceso versátil e
importante pero su uso se ha restringido ampliamente a soldadura
de chapa metálica, cobre y aluminio. El equipo de soldadura a gas puede
emplearse también para la soldadura fuerte, blanda y corte de acero.
Tanto el oxígeno como el gas combustible son alimentados desde cilindros,
o algún suministro principal, a través de reductores de presión y a lo largo
de una tubería de goma hacia un soplete. En este, el flujo de los dos gases
es regulado por medio de válvulas de control, pasa a una cámara de mezcla y de ahí a una
boquilla. El caudal máximo de flujo de gas es controlado por el orificio de la boquilla. Se inicia la
combustión de dicha mezcla por medio de un mecanismo de ignición (como un encendedor por
fricción) y la llama resultante funde un material de aporte (generalmente acero o aleaciones
de zinc, estaño, cobre o bronce) el cual permite un enlace de aleación con la superficie a soldar y
es suministrado por el operador del soplete.
Las características térmicas de diversos gases combustibles se indican en la siguiente tabla:
Gas
combustible
Temperatura
de
flama teórica
°C
Intensidad de
combustión
cal/cm
3
/s
Uso
Acetileno 3 270 3 500 Soldadura y corte
Aplicación de la soldadura de hilo de cobre
esmaltado
Las ventajas de la soldadura de hilo de cobre
esmaltado:
Quitar el aislamiento y formación de la cinta en
una operación.
Especialmente apropiado en la automatización.
Supervisión del proceso.
SOLDADURA DE HILO AISLADO.
Soldadura de hilo de cobre esmaltado/hilo aislado
La unión sólida de cables aislados entre sí o con las piezas del conector en
la fabricación de componentes eléctricos y dispositivos que utilizan la
soldadura por resistencia requiere, antes de iniciar la soldadura con la
corriente real de soldadura, la eliminación de la capa de aislamiento, por
ejemplo, de forma mecánica, química o térmica. Las ventajas de quitar el
aislamiento y efectuar la soldadura en una sola operación son enormes.
3. SOLDADURA CON OXÍGENO Y GAS COMBUSTIBLE
Soldadura a gas
La soldadura a gas fue uno de los primeros procesos de soldadura de
fusión desarrollados que demostraron ser aplicables a una extensa variedad
de materiales y aleaciones. Durante muchos años fue el método más útil
para soldar metales no ferrosos. Sigue siendo un proceso versátil e
importante pero su uso se ha restringido ampliamente a soldadura
de chapa metálica, cobre y aluminio. El equipo de soldadura a gas puede
emplearse también para la soldadura fuerte, blanda y corte de acero.
Tanto el oxígeno como el gas combustible son alimentados desde cilindros,
o algún suministro principal, a través de reductores de presión y a lo largo
de una tubería de goma hacia un soplete. En este, el flujo de los dos gases
es regulado por medio de válvulas de control, pasa a una cámara de mezcla y de ahí a una
boquilla. El caudal máximo de flujo de gas es controlado por el orificio de la boquilla. Se inicia la
combustión de dicha mezcla por medio de un mecanismo de ignición (como un encendedor por
fricción) y la llama resultante funde un material de aporte (generalmente acero o aleaciones
de zinc, estaño, cobre o bronce) el cual permite un enlace de aleación con la superficie a soldar y
es suministrado por el operador del soplete.
Las características térmicas de diversos gases combustibles se indican en la siguiente tabla:
Gas
combustible
Temperatura
de
flama teórica
°C
Intensidad de
combustión
cal/cm
3
/s
Uso
Acetileno 3 270 3 500 Soldadura y corte
Aplicación de la soldadura de hilo de cobre
esmaltado
Las ventajas de la soldadura de hilo de cobre
esmaltado:
Quitar el aislamiento y formación de la cinta en
una operación.
Especialmente apropiado en la automatización.
Supervisión del proceso.
214
Metano 3 100 1 700
Soldadura fuerte y
blanda
Propano 3 185 1 500
Soldadura en
general
Hidrógeno 2 810 2 100 Uso limitado
El valor de una mezcla de gas combustible para el calentamiento depende de la temperatura de la
llama y la intensidad de la combustión.
En la práctica, esta soldadura es comúnmente usada con acetileno y oxígeno. El aspecto de la
llama resultado de esta combustión se muestra a continuación:
en el cono interno el acetileno, al ser oxidado, se transforma en hidrógeno y monóxido de
carbono según la siguiente reacción:
→
En la parte externa de la flama estos gases se
combinan con el oxígeno de la atmósfera para formar
dióxido de carbono y vapor de agua. Para obtener una
flama neutra, las escalas del volumen del flujo de
acetileno y de oxígeno son ajustadas hasta que el cono
interno alcanza su tamaño máximo con una frontera
claramente definida. La composición de la envoltura
carece entonces de reacción a acero de bajo contenido
de carbono. Si se suministra oxígeno en dosis
excesivas, el cono interno se hace más pequeño y puntiagudo y la flama resultante descarburará
el acero. Por otra parte, un exceso de acetileno hace que el cono desarrolle una envoltura exterior
en forma de pluma (como la de las aves) y la flama será carburante.
Para acero de alto contenido de carbono y en el tratamiento de superficies duras se utiliza flama
carburante, esto con el fin de evitar la descarburización y producir un depósito de fundición de
alto contenido de carbono en la superficie, que permitirá el enlace de la aleación de superficie sin
dilución excesiva. Es especialmente importante no soldar aceros austeníticos inoxidables con una
flama carburante ya que dará lugar a una subida de carbono, en
consecuencia, corrosión integranular.
DEFINICION
La soldadura con oxígeno y gas combustible es el término que se usa para describir el grupo de
operaciones de fusión durante las cuales se queman diferentes combustibles mezclados con
oxígeno para ejecutar la soldadura.
Los procesos de soldadura oxiacetilénica emplean varios tipos de gases los cuales representan la
principal diferencia entre los procesos de este grupo, su fuente es el
calor, es de naturaleza termoquímica por ser obtenida mediante gases.
La fusión del material base y del material de aporte se realiza por efecto
térmico de la llama.
El oxígeno y el gas combustible también se usan normalmente en
sopletes de corte para separar placas metálicas y otras partes.
PARTES DEL EQUIPO DE SOLDEO
Cilindros de Oxigeno y Acetileno
Metano 3 100 1 700
Soldadura fuerte y
blanda
Propano 3 185 1 500
Soldadura en
general
Hidrógeno 2 810 2 100 Uso limitado
El valor de una mezcla de gas combustible para el calentamiento depende de la temperatura de la
llama y la intensidad de la combustión.
En la práctica, esta soldadura es comúnmente usada con acetileno y oxígeno. El aspecto de la
llama resultado de esta combustión se muestra a continuación:
en el cono interno el acetileno, al ser oxidado, se transforma en hidrógeno y monóxido de
carbono según la siguiente reacción:
→
En la parte externa de la flama estos gases se
combinan con el oxígeno de la atmósfera para formar
dióxido de carbono y vapor de agua. Para obtener una
flama neutra, las escalas del volumen del flujo de
acetileno y de oxígeno son ajustadas hasta que el cono
interno alcanza su tamaño máximo con una frontera
claramente definida. La composición de la envoltura
carece entonces de reacción a acero de bajo contenido
de carbono. Si se suministra oxígeno en dosis
excesivas, el cono interno se hace más pequeño y puntiagudo y la flama resultante descarburará
el acero. Por otra parte, un exceso de acetileno hace que el cono desarrolle una envoltura exterior
en forma de pluma (como la de las aves) y la flama será carburante.
Para acero de alto contenido de carbono y en el tratamiento de superficies duras se utiliza flama
carburante, esto con el fin de evitar la descarburización y producir un depósito de fundición de
alto contenido de carbono en la superficie, que permitirá el enlace de la aleación de superficie sin
dilución excesiva. Es especialmente importante no soldar aceros austeníticos inoxidables con una
flama carburante ya que dará lugar a una subida de carbono, en
consecuencia, corrosión integranular.
DEFINICION
La soldadura con oxígeno y gas combustible es el término que se usa para describir el grupo de
operaciones de fusión durante las cuales se queman diferentes combustibles mezclados con
oxígeno para ejecutar la soldadura.
Los procesos de soldadura oxiacetilénica emplean varios tipos de gases los cuales representan la
principal diferencia entre los procesos de este grupo, su fuente es el
calor, es de naturaleza termoquímica por ser obtenida mediante gases.
La fusión del material base y del material de aporte se realiza por efecto
térmico de la llama.
El oxígeno y el gas combustible también se usan normalmente en
sopletes de corte para separar placas metálicas y otras partes.
PARTES DEL EQUIPO DE SOLDEO
Cilindros de Oxigeno y Acetileno
215
Acetileno
El balón de acetileno es semejante al del oxígeno, también
sujeto a normas y procesos de pruebas. Estos suelen ser más
anchos y cortos. Son de color rojo o amarillo y suministran en
dimensiones de 10 a 50 litros. En su interior contienen una
masa porosa en el que se disuelve la acetona para luego
almacenar acetileno. Las materias porosas más empleadas son mezclas de amianto, carbón
vegetal granulado, etc, aglomerados con cemento.
Botella acetileno. Es el gas consumible. Es un gas incoloro, más ligero que el aire y altamente
inflamable. Las botellas de acetileno se cargan a 15 bares a una temperatura de 15 °C. Estas
botellas son paredes gruesas. Las materias primas que se utilizan para su fabricación son el
carburo de calcio y el agua. Se obtiene por reacción del carburo con el agua, el gas que se obtiene
es el acetileno, que tiene un olor particular. El acetileno explota si se comprime, para almacenarlo
se disuelve en acetona y se guarda en botellas rellenas de una sustancia esponjosa. Para su
identificación se pinta de color rojo las botellas y en su parte superior se pinta de color marrón. La
presión de servicio no deberá superar 1 bar y la velocidad de salida no deberá ser mayor de 7 m/s.
Oxígeno
Botella oxígeno. Es un gas inodoro, incoloro e insípido y es el gas carburante para soldadura
oxiacetilénica. Se extrae industrialmente del aire o del agua. No
es un gas inflamable pero inicia y mantiene la combustión de
materiales combustibles por lo que se deberá almacenar cerca
de los gases combustibles. Se suele suministrar en botellas a
200 kgr. Aunque actualmente se suministran en botellas de
menores dimensiones. La ojiva se pinta de color blanco con las
letras OX en negro y el cuerpo es de color negro.
Válvulas o reguladores
Son dispositivos de seguridad instalados en las mangueras y
que sólo permiten el paso de gas en un sentido, impidiendo por
tanto, que la llama pueda retroceder. Están formadas por una
envolvente, un cuerpo metálico, una válvula de retención y una válvula de seguridad contra sobre
presiones. Puede haber más de una por conducción en función de su longitud y geometría.
Sopletes
Son dispositivos mecánicos que sirven para mezclar los gases, producir y dirigir la llama así
como la regulación de la potencia.
La función del soplete de soldadura es reunir los volúmenes correctos de gas combustible y
oxígeno, mezclarlos eficazmente y pasarlos a través de una boquilla para formar una llama con
características adecuadas para la soldadura.
El control de lo gases se hace generalmente mediante dos válvulas en el mango del soplete.
Son dispositivos destinados a mezclar los gases para obtener su perfecta combustión. El soplete
tiene en la parte central el dispositivo mezclador de gases, dentro del cual y por medio de unas
llaves se regula la cantidad de uno y otro gas que se necesitan para conseguir la llama deseada.
Dicha mezcla fluye hasta la boquilla de salida a través de un tubo acodado denominado lanza.
Todos los sopletes tienen en su parte posterior las tomas donde van conectadas las mangueras,
para evitar errores, la entrada de oxigeno lleva las letras OX y es de rosca a la derecha y el
acetileno lleva las letras AC y es de rosca a la izquierda.
Boquillas
Son piezas desmontables y de diferentes tamaños, ya que al soldar diferentes espesores de
material es necesario un suminiotrso de calor correspondiente de la llama oxiacetilénica. Se
suleden hacer de cobre y las medidas se determinan por el diámetro del agujero de orificio en su
extremo.
Mangueras
Las mangueras para soldar son tubos de goma muy flexibles que sirven para conducir los gases
desde los balones hasta los sopletes. Las mangueras de oxígeno son de color azul o verde, para
Acetileno
El balón de acetileno es semejante al del oxígeno, también
sujeto a normas y procesos de pruebas. Estos suelen ser más
anchos y cortos. Son de color rojo o amarillo y suministran en
dimensiones de 10 a 50 litros. En su interior contienen una
masa porosa en el que se disuelve la acetona para luego
almacenar acetileno. Las materias porosas más empleadas son mezclas de amianto, carbón
vegetal granulado, etc, aglomerados con cemento.
Botella acetileno. Es el gas consumible. Es un gas incoloro, más ligero que el aire y altamente
inflamable. Las botellas de acetileno se cargan a 15 bares a una temperatura de 15 °C. Estas
botellas son paredes gruesas. Las materias primas que se utilizan para su fabricación son el
carburo de calcio y el agua. Se obtiene por reacción del carburo con el agua, el gas que se obtiene
es el acetileno, que tiene un olor particular. El acetileno explota si se comprime, para almacenarlo
se disuelve en acetona y se guarda en botellas rellenas de una sustancia esponjosa. Para su
identificación se pinta de color rojo las botellas y en su parte superior se pinta de color marrón. La
presión de servicio no deberá superar 1 bar y la velocidad de salida no deberá ser mayor de 7 m/s.
Oxígeno
Botella oxígeno. Es un gas inodoro, incoloro e insípido y es el gas carburante para soldadura
oxiacetilénica. Se extrae industrialmente del aire o del agua. No
es un gas inflamable pero inicia y mantiene la combustión de
materiales combustibles por lo que se deberá almacenar cerca
de los gases combustibles. Se suele suministrar en botellas a
200 kgr. Aunque actualmente se suministran en botellas de
menores dimensiones. La ojiva se pinta de color blanco con las
letras OX en negro y el cuerpo es de color negro.
Válvulas o reguladores
Son dispositivos de seguridad instalados en las mangueras y
que sólo permiten el paso de gas en un sentido, impidiendo por
tanto, que la llama pueda retroceder. Están formadas por una
envolvente, un cuerpo metálico, una válvula de retención y una válvula de seguridad contra sobre
presiones. Puede haber más de una por conducción en función de su longitud y geometría.
Sopletes
Son dispositivos mecánicos que sirven para mezclar los gases, producir y dirigir la llama así
como la regulación de la potencia.
La función del soplete de soldadura es reunir los volúmenes correctos de gas combustible y
oxígeno, mezclarlos eficazmente y pasarlos a través de una boquilla para formar una llama con
características adecuadas para la soldadura.
El control de lo gases se hace generalmente mediante dos válvulas en el mango del soplete.
Son dispositivos destinados a mezclar los gases para obtener su perfecta combustión. El soplete
tiene en la parte central el dispositivo mezclador de gases, dentro del cual y por medio de unas
llaves se regula la cantidad de uno y otro gas que se necesitan para conseguir la llama deseada.
Dicha mezcla fluye hasta la boquilla de salida a través de un tubo acodado denominado lanza.
Todos los sopletes tienen en su parte posterior las tomas donde van conectadas las mangueras,
para evitar errores, la entrada de oxigeno lleva las letras OX y es de rosca a la derecha y el
acetileno lleva las letras AC y es de rosca a la izquierda.
Boquillas
Son piezas desmontables y de diferentes tamaños, ya que al soldar diferentes espesores de
material es necesario un suminiotrso de calor correspondiente de la llama oxiacetilénica. Se
suleden hacer de cobre y las medidas se determinan por el diámetro del agujero de orificio en su
extremo.
Mangueras
Las mangueras para soldar son tubos de goma muy flexibles que sirven para conducir los gases
desde los balones hasta los sopletes. Las mangueras de oxígeno son de color azul o verde, para
216
acetileno rojo. Las conexiones con rosca izquierda para el acetileno y rosca derecha para el
oxígeno. Los diámetros 4, 9 y 11 mm para el acetileno y de 4,6 y 9 mm para el oxígeno. La longitud
mínima en las mangueras debe ser de 5 m.
Material de aporte (Varillas)
Las varillas para soldar son hechas de metales de diversa composición. Hay muchos tipos de
varillas para soldar, cada uno de los cuales está destinado a un tipo específico de operación de
soldadura. No es aconsejable el empleo de un alambre cualquiera, doblado como metal de
aportación o elegirlo sin la debida seguridad.
La mayoría de las varillas de aportación están hechas en largos de 36 pulgadas con diámetros de
1/16 a 3/8 pulgadas. Las varillas de acero dulce con frecuencia están revestidas de cobre para
evitar la corrosión.
Las varillas de aportación más comunes son hechas de: acero dulce (fierro), hierro fundido, acero
inoxidable, cobre, aleaciones de níquel, aluminio (estirado, extraído o fundido).
GASES ALTERNATIVOS PARA LA SOLDADURA CON OXIGENO Y GAS
COMBUSTIBLE
Varios procesos de la soldadura con oxígeno y combustible se basan en otros gases diferentes al
acetileno.
Temperatura Calor de combustión
°F °C Btu/pies3 (MJ/m3)
Acetileno 5589 3087 1470 54.8
MAPP 5301 2927 2460 91.7
Hidrógeno 4820 2660 325 12.1
Propileno 5250 2900 2400 89.4
Propano 4579 2526 2498 93.1
Gas Natural 4600 2538 1000 37.3
En la tabla podemos observar algunos de los gases alternativos que
se pueden usar en este proceso de soldadura, muchos de estos gases
se limitan a la soldadura de láminas metálicas y metales con bajas
temperaturas de fusión y soldadura fuerte.
LLAMA OXIACETILENICA
Es el resultado de la combustión de una mezcla de acetileno y de
oxígeno en volúmenes iguales donde podemos distinguir las siguientes partes:
Dardo
Es la primera zona situada inmediatamente a la salida de la boquilla, caracterizada por ser una
zona cónica, brillante, en su extremo final se alcanza la mayor temperatura.
Zona reductora
Zona que se encuentra alrededor del dardo, de color azul, y atmósfera reductora. Descompone los
óxidos metálicos, purificando la soldadura. La temperatura va descendiendo a medida que se aleja
del dardo.
Penacho
Zona exterior rosada donde se produce la combustión secundaria. Esta zona es oxidante y rica en
nitrógeno, evita que el oxígeno atmosférico entre en contacto con los metales caliente evitando su
oxidación.
CLASES DE LLAMA
a) Llama normal o neutra: esta llama se da cuando la salida de los gases están más o menos en la
misma proporción, esta es la llama más utilizada para la soldadura de los aceros.
b) Llama carburante: esta llama se caracteriza por la abundancia de acetileno, el cono interior o
dardo es largo y brillante, el cono secundario es luminoso
c) Llama oxidante: se obtiene al aumentar en exceso el oxígeno, el cono interior se acorta y
reduce su luminosidad, también produce un ruido agudo
acetileno rojo. Las conexiones con rosca izquierda para el acetileno y rosca derecha para el
oxígeno. Los diámetros 4, 9 y 11 mm para el acetileno y de 4,6 y 9 mm para el oxígeno. La longitud
mínima en las mangueras debe ser de 5 m.
Material de aporte (Varillas)
Las varillas para soldar son hechas de metales de diversa composición. Hay muchos tipos de
varillas para soldar, cada uno de los cuales está destinado a un tipo específico de operación de
soldadura. No es aconsejable el empleo de un alambre cualquiera, doblado como metal de
aportación o elegirlo sin la debida seguridad.
La mayoría de las varillas de aportación están hechas en largos de 36 pulgadas con diámetros de
1/16 a 3/8 pulgadas. Las varillas de acero dulce con frecuencia están revestidas de cobre para
evitar la corrosión.
Las varillas de aportación más comunes son hechas de: acero dulce (fierro), hierro fundido, acero
inoxidable, cobre, aleaciones de níquel, aluminio (estirado, extraído o fundido).
GASES ALTERNATIVOS PARA LA SOLDADURA CON OXIGENO Y GAS
COMBUSTIBLE
Varios procesos de la soldadura con oxígeno y combustible se basan en otros gases diferentes al
acetileno.
Temperatura Calor de combustión
°F °C Btu/pies3 (MJ/m3)
Acetileno 5589 3087 1470 54.8
MAPP 5301 2927 2460 91.7
Hidrógeno 4820 2660 325 12.1
Propileno 5250 2900 2400 89.4
Propano 4579 2526 2498 93.1
Gas Natural 4600 2538 1000 37.3
En la tabla podemos observar algunos de los gases alternativos que
se pueden usar en este proceso de soldadura, muchos de estos gases
se limitan a la soldadura de láminas metálicas y metales con bajas
temperaturas de fusión y soldadura fuerte.
LLAMA OXIACETILENICA
Es el resultado de la combustión de una mezcla de acetileno y de
oxígeno en volúmenes iguales donde podemos distinguir las siguientes partes:
Dardo
Es la primera zona situada inmediatamente a la salida de la boquilla, caracterizada por ser una
zona cónica, brillante, en su extremo final se alcanza la mayor temperatura.
Zona reductora
Zona que se encuentra alrededor del dardo, de color azul, y atmósfera reductora. Descompone los
óxidos metálicos, purificando la soldadura. La temperatura va descendiendo a medida que se aleja
del dardo.
Penacho
Zona exterior rosada donde se produce la combustión secundaria. Esta zona es oxidante y rica en
nitrógeno, evita que el oxígeno atmosférico entre en contacto con los metales caliente evitando su
oxidación.
CLASES DE LLAMA
a) Llama normal o neutra: esta llama se da cuando la salida de los gases están más o menos en la
misma proporción, esta es la llama más utilizada para la soldadura de los aceros.
b) Llama carburante: esta llama se caracteriza por la abundancia de acetileno, el cono interior o
dardo es largo y brillante, el cono secundario es luminoso
c) Llama oxidante: se obtiene al aumentar en exceso el oxígeno, el cono interior se acorta y
reduce su luminosidad, también produce un ruido agudo
217
Se caracteriza por la abundancia de acetileno . El cono interior es
largo y brillante, el secundario es luminoso. Cuando la salida de los
gases están más o menos en la misma proporción. Es la llama más
utilizada para la soldadura de los aceros.
DEFECTOS DE LA LLAMA
a) Llama irregular: se produce cuando la boquilla se obstruye, es
decir, cuando no hay pase correcto de los gases.
b) Llama arrancada: esta llama se separa de la boquilla debido a la excesiva presión de los gases
y a su velocidad de salida, para evitar esto hay que regular la presión con las válvulas del soplete.
AJUSTE DE LA LLAMA
El ajuste de las llamas para soldar se efectúa de acuerdo al siguiente procedimiento:
a) Ajustar la pieza de trabajo o material base para que este fijo al momento de soldar.
b) Colocarse los lentes de seguridad.
c) Abrir la válvula de acetileno en el soplete girándola ½ vuelta
d) Encender el acetileno
e) Ajustar la llama acetilénica hasta que deje de producir humo pero que no se separe de la
boquilla
f) Abrir la válvula de oxígeno del soplete hasta obtener la llama carburante, neutra u oxidante que
se necesite para trabajar.
g) Durante el trabajo la llama se desajusta constantemente, por lo que es necesario reajustarla
moviendo exclusivamente la válvula de oxígeno.
VENTAJAS DE LA SOLDADURA OXIAC ETILENICA
El equipo es comparativamente barato y requiere de poco mantenimiento.
Es portátil y se puede usar con igual facilidad en el campo que en la fábrica.
Con una técnica adecuada, se pueden soldar prácticamente todos los metales, y el equipo se
puede emplear tanto para corte como para soldadura.
El proceso se adapta especialmente a la soldadura de láminas, endurecimiento por llamas y
aplicación de muchos materiales de revestimiento, para endurecimiento de superficies y para la
aplicación de materiales duros.
SOLDADURA DE ESTADO SOLIDO
1. SOLDADURA POR DIFUSIÓN
La soldadura por difusión, SD (en inglés diffusion welding, DFW), puede considerarse una
extensión del proceso de soldadura por presión a temperatura elevada y larga duración. Es un
proceso en estado sólido obtenido mediante la aplicación de calor y presión en medio de una
atmósfera controlada con un tiempo lo suficientemente necesario para que ocurra la difusión o
coalescencia. Dicha coalescencia se lleva a cabo mediante una difusión en estado sólido.
El proceso de difusión es utilizado para unir metales de misma o diferente composición, para la
obtención de difusión con metales de diferente composición se suele introducir con frecuencia
entre los metales a unir una pequeña capa de relleno como por ejemplo níquel, para promover la
difusión de los dos metales base.
Este proceso se lleva a cabo en tres procedimientos:
Se caracteriza por la abundancia de acetileno . El cono interior es
largo y brillante, el secundario es luminoso. Cuando la salida de los
gases están más o menos en la misma proporción. Es la llama más
utilizada para la soldadura de los aceros.
DEFECTOS DE LA LLAMA
a) Llama irregular: se produce cuando la boquilla se obstruye, es
decir, cuando no hay pase correcto de los gases.
b) Llama arrancada: esta llama se separa de la boquilla debido a la excesiva presión de los gases
y a su velocidad de salida, para evitar esto hay que regular la presión con las válvulas del soplete.
AJUSTE DE LA LLAMA
El ajuste de las llamas para soldar se efectúa de acuerdo al siguiente procedimiento:
a) Ajustar la pieza de trabajo o material base para que este fijo al momento de soldar.
b) Colocarse los lentes de seguridad.
c) Abrir la válvula de acetileno en el soplete girándola ½ vuelta
d) Encender el acetileno
e) Ajustar la llama acetilénica hasta que deje de producir humo pero que no se separe de la
boquilla
f) Abrir la válvula de oxígeno del soplete hasta obtener la llama carburante, neutra u oxidante que
se necesite para trabajar.
g) Durante el trabajo la llama se desajusta constantemente, por lo que es necesario reajustarla
moviendo exclusivamente la válvula de oxígeno.
VENTAJAS DE LA SOLDADURA OXIAC ETILENICA
El equipo es comparativamente barato y requiere de poco mantenimiento.
Es portátil y se puede usar con igual facilidad en el campo que en la fábrica.
Con una técnica adecuada, se pueden soldar prácticamente todos los metales, y el equipo se
puede emplear tanto para corte como para soldadura.
El proceso se adapta especialmente a la soldadura de láminas, endurecimiento por llamas y
aplicación de muchos materiales de revestimiento, para endurecimiento de superficies y para la
aplicación de materiales duros.
SOLDADURA DE ESTADO SOLIDO
1. SOLDADURA POR DIFUSIÓN
La soldadura por difusión, SD (en inglés diffusion welding, DFW), puede considerarse una
extensión del proceso de soldadura por presión a temperatura elevada y larga duración. Es un
proceso en estado sólido obtenido mediante la aplicación de calor y presión en medio de una
atmósfera controlada con un tiempo lo suficientemente necesario para que ocurra la difusión o
coalescencia. Dicha coalescencia se lleva a cabo mediante una difusión en estado sólido.
El proceso de difusión es utilizado para unir metales de misma o diferente composición, para la
obtención de difusión con metales de diferente composición se suele introducir con frecuencia
entre los metales a unir una pequeña capa de relleno como por ejemplo níquel, para promover la
difusión de los dos metales base.
Este proceso se lleva a cabo en tres procedimientos:
218
1. Hace que las dos superficies se suelden a alta temperatura y presión, aplanando las
superficies de contacto, fragmentando las impurezas y produciendo un área grande de
contacto de átomo con átomo.
2. Una vez obtenidas las superficies lo suficientemente comprimidas a temperaturas altas,
los átomos se difunden a través de los límites del grano, este paso suele suceder con
mucha rapidez aislando los huecos producidos por la difusión en los límites del grano.
3. Por último se eliminan por completo los huecos mencionados en el segundo paso,
produciéndose una difusión en volumen, la cual es muy lenta respecto de la anterior.
La difusión tiene lugar a través de la masa del metal por un mecanismo en el que intervienen los
límites del grano, siendo muy importante a temperatura elevada. El proceso de difusión viene
dado por la expresión:
Donde D es el coeficiente de difusión, el cual representa la cantidad de soluto que emigra a través
de un cubo unidad de solvente por unidad de temperatura con un gradiente de concentración la
unidad; R es la constante de los gases y T la temperatura en unidades absolutas. Do es una
constante de las mismas dimensiones que D y E es la energía de activación necesaria para
producir el movimiento de átomos de un hueco a otro.
En el proceso de Soldadura o unión por difusión también se admiten dos formas de enlace o
unión: en forma o estado sólido y fase líquida.
Estado sólido: una delgada capa de óxido producida al inicio se disuelve en el metal base
y se separa difundiéndose, llegando a obtener la unión. La temperatura empleada en
estado sólido es de unos (0,7xTemperatura de fusión del metal base) y las presiones son
de unos 5-15 N/mm². La unión concluirá transcurridos unos 2 o incluso 480 minutos
dependiendo del material.
Fase líquida: Es posible que sea formada cuando se introduce una capa intermedia o se
ensamblan dos metales distintos a la temperatura de soldadura; de hecho la temperatura
de soldadura se ve limitada por la temperatura en la cual se forma la fase líquida. Al
rebosar la fase líquida sobre las caras de contacto esta ayuda a la limpieza de dichas caras
y proporciona un medio de enlace entre las superficies; esto favorece que se vea reducida
la necesidad de deformación en las superficies de contacto y la soldadura pueda
obtenerse a presiones muy pequeñas.
Características del proceso
Para la buena unión de las superficies, es
necesario que tengan un contorno bien
ajustado y plano con un acabado superficial
de buena calidad recomendándose
superficies acabadas mediante
amolado, torneado o fresado y con un
acabado superficial de unos 0,2-0,4 μm.
También son de buena calidad aquellas que tengan una superficie
enlaminado o trefilado brillante, siendo rigurosamente necesario su desengrase en las
superficies de contacto antes de ser unidas.
Una alternativa dentro del proceso de difusión es utilizar una capa intermedia de un material
más blando, como por ejemplo una hoja de níquel entre las superficies a unir, o bien utilizar
una lamina muy fina y blanda de composición muy semejante a la de los materiales a soldar.
1. Hace que las dos superficies se suelden a alta temperatura y presión, aplanando las
superficies de contacto, fragmentando las impurezas y produciendo un área grande de
contacto de átomo con átomo.
2. Una vez obtenidas las superficies lo suficientemente comprimidas a temperaturas altas,
los átomos se difunden a través de los límites del grano, este paso suele suceder con
mucha rapidez aislando los huecos producidos por la difusión en los límites del grano.
3. Por último se eliminan por completo los huecos mencionados en el segundo paso,
produciéndose una difusión en volumen, la cual es muy lenta respecto de la anterior.
La difusión tiene lugar a través de la masa del metal por un mecanismo en el que intervienen los
límites del grano, siendo muy importante a temperatura elevada. El proceso de difusión viene
dado por la expresión:
Donde D es el coeficiente de difusión, el cual representa la cantidad de soluto que emigra a través
de un cubo unidad de solvente por unidad de temperatura con un gradiente de concentración la
unidad; R es la constante de los gases y T la temperatura en unidades absolutas. Do es una
constante de las mismas dimensiones que D y E es la energía de activación necesaria para
producir el movimiento de átomos de un hueco a otro.
En el proceso de Soldadura o unión por difusión también se admiten dos formas de enlace o
unión: en forma o estado sólido y fase líquida.
Estado sólido: una delgada capa de óxido producida al inicio se disuelve en el metal base
y se separa difundiéndose, llegando a obtener la unión. La temperatura empleada en
estado sólido es de unos (0,7xTemperatura de fusión del metal base) y las presiones son
de unos 5-15 N/mm². La unión concluirá transcurridos unos 2 o incluso 480 minutos
dependiendo del material.
Fase líquida: Es posible que sea formada cuando se introduce una capa intermedia o se
ensamblan dos metales distintos a la temperatura de soldadura; de hecho la temperatura
de soldadura se ve limitada por la temperatura en la cual se forma la fase líquida. Al
rebosar la fase líquida sobre las caras de contacto esta ayuda a la limpieza de dichas caras
y proporciona un medio de enlace entre las superficies; esto favorece que se vea reducida
la necesidad de deformación en las superficies de contacto y la soldadura pueda
obtenerse a presiones muy pequeñas.
Características del proceso
Para la buena unión de las superficies, es
necesario que tengan un contorno bien
ajustado y plano con un acabado superficial
de buena calidad recomendándose
superficies acabadas mediante
amolado, torneado o fresado y con un
acabado superficial de unos 0,2-0,4 μm.
También son de buena calidad aquellas que tengan una superficie
enlaminado o trefilado brillante, siendo rigurosamente necesario su desengrase en las
superficies de contacto antes de ser unidas.
Una alternativa dentro del proceso de difusión es utilizar una capa intermedia de un material
más blando, como por ejemplo una hoja de níquel entre las superficies a unir, o bien utilizar
una lamina muy fina y blanda de composición muy semejante a la de los materiales a soldar.
219
Para ello las temperaturas empleadas son del orden de (0,7xTemperatura de fusión del metal
base) para materiales similares, o inmediatamente inferior a la temperatura de fusión más baja
de los dos materiales de diferente composición que se quieren soldar.
La presión que se debe utilizar debe ser muy alta para que el ensamblaje inicial de las
superficies se produzca rápidamente, pero no debe ser extremadamente alta como para que la
pequeña fluencia que se ve producida se convierta en una deformación plástica excesiva.
El proceso de soldadura por difusión incluye dos mecanismos que pueden superponerse.
Inicialmente se encuentra la dispersión de la contaminación superficial y la difusión de los
óxidos en la matriz de las piezas a enlazar; los materiales que pueden disolver sus propios
óxidos, como por ejemplo el hierro y titanio se sueldan fácilmente; por el contrario, los que
forman óxidos superficiales refractarios tenaces, como por ejemplo el aluminio, no se sueldan
tan fácilmente. El segundo mecanismo es la eliminación de los pequeños poros lenticulares
por difusión y por fluencia que se quedan después del hundimiento inicial de las asperezas
aisladas.
Pasos producidos en la microestructura cristalina en la unión o soldadura por difusión:
(a): Al principio, el área de contacto es pequeña.
(b): Al aplicar presión se deforma la superficie,
aumentando el área de contacto.
(c): La difusión en límites del grano permite contraer
los huecos.
(d): Por último para la eliminación final de los huecos
se requiere una difusión en volumen.
Por tanto este proceso de soldadura, se emplea para fabricar piezas complicadas en la industria
aeroespacial, nuclear y electrónica, y tiene posibilidades de automatización. Resulta en un
proceso muy complicado y demanda capacitación y mucha destreza del operario.
Equipo para la realización
Para esta soldadura pueden utilizarse varios tipos de equipo de vacío con la característica de que
puedan producir una evacuación rápida de unos 10
-3
torr y a su vez ser capaces de conseguir un
control del desprendimiento de gases del metal en caliente. La difusión de algunos metales como
el hierro con un contenido en carbono entre 0,008 a un 2,14%, pueden realizarse en una atmósfera
de gas protector esto implica la necesidad de limpiar la superficie de contacto donde se va a
realizar la unión produciendo una limitación elevada de esta técnica reduciéndola a formas más
pequeñas y concisas. A continuación cito algunos ejemplos de aplicación y sus características:
Calentamiento directo por resistencia: Las placas que lo forman deben estar
perfectamente aisladas una de otra incluyendo las mismas paredes del habitáculo, tanto el
diseño como el material de las barreras térmicas deben de asegurar una conductividad
eléctrica necesaria para realizar el proceso a si como garantizar la menor pérdida de calor.
Para este equipo, se pueden utilizar pequeñas capas de material como por ejemplo: acero
suave, carbón o hierro fundido.
Protección por vacío: Este método de aplicación se usa muy a menudo y a pequeña
escala, las piezas que se ven sometidas a este proceso pueden ser prensadas entre placas
mediante un horno de vacío en el cual se realiza el calentamiento por inducción. La carga
puede aplicarse por medio de unos pesos, palancas o bien por métodos hidráulicos. Otra
consideración a tener en cuenta es el drenaje de calor hacia las placas, para evitar esto se
interponen una serie de barreras térmicas entre piezas y las superficies de las placas.
Para ello las temperaturas empleadas son del orden de (0,7xTemperatura de fusión del metal
base) para materiales similares, o inmediatamente inferior a la temperatura de fusión más baja
de los dos materiales de diferente composición que se quieren soldar.
La presión que se debe utilizar debe ser muy alta para que el ensamblaje inicial de las
superficies se produzca rápidamente, pero no debe ser extremadamente alta como para que la
pequeña fluencia que se ve producida se convierta en una deformación plástica excesiva.
El proceso de soldadura por difusión incluye dos mecanismos que pueden superponerse.
Inicialmente se encuentra la dispersión de la contaminación superficial y la difusión de los
óxidos en la matriz de las piezas a enlazar; los materiales que pueden disolver sus propios
óxidos, como por ejemplo el hierro y titanio se sueldan fácilmente; por el contrario, los que
forman óxidos superficiales refractarios tenaces, como por ejemplo el aluminio, no se sueldan
tan fácilmente. El segundo mecanismo es la eliminación de los pequeños poros lenticulares
por difusión y por fluencia que se quedan después del hundimiento inicial de las asperezas
aisladas.
Pasos producidos en la microestructura cristalina en la unión o soldadura por difusión:
(a): Al principio, el área de contacto es pequeña.
(b): Al aplicar presión se deforma la superficie,
aumentando el área de contacto.
(c): La difusión en límites del grano permite contraer
los huecos.
(d): Por último para la eliminación final de los huecos
se requiere una difusión en volumen.
Por tanto este proceso de soldadura, se emplea para fabricar piezas complicadas en la industria
aeroespacial, nuclear y electrónica, y tiene posibilidades de automatización. Resulta en un
proceso muy complicado y demanda capacitación y mucha destreza del operario.
Equipo para la realización
Para esta soldadura pueden utilizarse varios tipos de equipo de vacío con la característica de que
puedan producir una evacuación rápida de unos 10
-3
torr y a su vez ser capaces de conseguir un
control del desprendimiento de gases del metal en caliente. La difusión de algunos metales como
el hierro con un contenido en carbono entre 0,008 a un 2,14%, pueden realizarse en una atmósfera
de gas protector esto implica la necesidad de limpiar la superficie de contacto donde se va a
realizar la unión produciendo una limitación elevada de esta técnica reduciéndola a formas más
pequeñas y concisas. A continuación cito algunos ejemplos de aplicación y sus características:
Calentamiento directo por resistencia: Las placas que lo forman deben estar
perfectamente aisladas una de otra incluyendo las mismas paredes del habitáculo, tanto el
diseño como el material de las barreras térmicas deben de asegurar una conductividad
eléctrica necesaria para realizar el proceso a si como garantizar la menor pérdida de calor.
Para este equipo, se pueden utilizar pequeñas capas de material como por ejemplo: acero
suave, carbón o hierro fundido.
Protección por vacío: Este método de aplicación se usa muy a menudo y a pequeña
escala, las piezas que se ven sometidas a este proceso pueden ser prensadas entre placas
mediante un horno de vacío en el cual se realiza el calentamiento por inducción. La carga
puede aplicarse por medio de unos pesos, palancas o bien por métodos hidráulicos. Otra
consideración a tener en cuenta es el drenaje de calor hacia las placas, para evitar esto se
interponen una serie de barreras térmicas entre piezas y las superficies de las placas.
220
Ventajas de la soldadura por difusión
Una de las ventajas más importantes que motivaron al desarrollo de este tipo de soldadura es la
capacidad de unión de metales diferentes incluyendo aquellos que son difíciles de unir por
procesos convencionales de fusión. Materiales no metálicos, como por ejemplo la cerámica o
productos de metal sinterizado podían ensamblarse a los metales de una forma
extraordinariamente resistente que nunca antes había sido posible de realizar. La capacidad de
soslayar dificultades metalúrgicas mediante un ensamblaje de varios materiales a través de una
capa intermedia de níquel muestra una ventaja importante en este proceso; pero posiblemente
una de las más importantes es que la soldadura por difusión nos permite un nuevo concepto de
soldadura así como nuevos retos de unión sobre formas de unir materiales con una gran fiabilidad
y resistencia. Esto es posible gracias a que en la soldadura por difusión no hay problemas de
acceso y se pueden realizar uniones en piezas con rebajes profundos, huecas totalmente cerradas
o incluso una dentro de otra. También cabe destacar que no hay un límite en el número de
uniones que se puedan realizar de una sola operación, esto nos ayuda a abaratar los costes de
tiempo.
Cuando se realiza la soldadura por difusión mediante una fuente de calor localizada móvil, como
puede ser la soldadura por arco, se produce un alto gradiente de temperatura produciendo con
ello una deformación debido a las tensiones residuales; esta deformación puede tomar dos
formas: lineal y de torsión. Mediante los métodos de fusión la mejor opción que tenemos es
disponer simétricamente el metal de soldadura y limitar su cantidad a la extensión de la fusión.
Desde este punto de vista el haz de electrones es el método de fusión que mejor se puede
adaptar; pero la soldadura por difusión es uno de los métodos, aparte de la soldadura blanda, que
está libre de todo tipo de deformaciones, esto es posible gracias a su calentamiento totalmente
uniforme y con ello su despreciable deformación. Muchos casos que se ven día a día en la
construcción, ensamblaje e ingeniería hechos por soldadura por fusión necesitan una corrección
de las deformaciones y una operación de mecanizado para la obtención de las piezas de forma
precisa; este tipo de mecanizados no son necesarios mediante la soldadura por difusión.
La soldadura por difusión no es considerada un proceso de elevada velocidad de unión. Pero una
pequeña consideración mostrará que el tiempo que se tarda en
realizar la soldadura en un área pequeña será el mismo que el de unir
un área grande y por tanto el tiempo total diferirá por el tiempo extra
que será necesario para llevar a la pieza a su temperatura de unión.
Si es empleado un calentamiento por resistencia, la mayoría de las
uniones con áreas grandes pueden elevarse a la temperatura de unió
tan rápidamente como si de una área grande se tratara. Por ejemplo
25000 mm
2
pueden soldarse con el mismo tiempo que se tardaría en
soldar un área de 250 mm
2
.
El uso de moldes y deformación aplicando aire comprimido a
componentes fijados por difusión es una técnica para fabricar ciertas
estructuras, que resultan delgadas con grandes relación de rigidez entre peso. Esto evita el uso
de sujetadores mecánicos, mejora la precisión dimensional y reduce esfuerzos residuales.
Metales soldables
Los materiales más comúnmente utilizados en este proceso de soldadura son:
Titanio
Cerámicas
Carburos
Principales elementos de aleación de acero inoxidable: hierro, cromo y níquel.
Cobre
Ventajas de la soldadura por difusión
Una de las ventajas más importantes que motivaron al desarrollo de este tipo de soldadura es la
capacidad de unión de metales diferentes incluyendo aquellos que son difíciles de unir por
procesos convencionales de fusión. Materiales no metálicos, como por ejemplo la cerámica o
productos de metal sinterizado podían ensamblarse a los metales de una forma
extraordinariamente resistente que nunca antes había sido posible de realizar. La capacidad de
soslayar dificultades metalúrgicas mediante un ensamblaje de varios materiales a través de una
capa intermedia de níquel muestra una ventaja importante en este proceso; pero posiblemente
una de las más importantes es que la soldadura por difusión nos permite un nuevo concepto de
soldadura así como nuevos retos de unión sobre formas de unir materiales con una gran fiabilidad
y resistencia. Esto es posible gracias a que en la soldadura por difusión no hay problemas de
acceso y se pueden realizar uniones en piezas con rebajes profundos, huecas totalmente cerradas
o incluso una dentro de otra. También cabe destacar que no hay un límite en el número de
uniones que se puedan realizar de una sola operación, esto nos ayuda a abaratar los costes de
tiempo.
Cuando se realiza la soldadura por difusión mediante una fuente de calor localizada móvil, como
puede ser la soldadura por arco, se produce un alto gradiente de temperatura produciendo con
ello una deformación debido a las tensiones residuales; esta deformación puede tomar dos
formas: lineal y de torsión. Mediante los métodos de fusión la mejor opción que tenemos es
disponer simétricamente el metal de soldadura y limitar su cantidad a la extensión de la fusión.
Desde este punto de vista el haz de electrones es el método de fusión que mejor se puede
adaptar; pero la soldadura por difusión es uno de los métodos, aparte de la soldadura blanda, que
está libre de todo tipo de deformaciones, esto es posible gracias a su calentamiento totalmente
uniforme y con ello su despreciable deformación. Muchos casos que se ven día a día en la
construcción, ensamblaje e ingeniería hechos por soldadura por fusión necesitan una corrección
de las deformaciones y una operación de mecanizado para la obtención de las piezas de forma
precisa; este tipo de mecanizados no son necesarios mediante la soldadura por difusión.
La soldadura por difusión no es considerada un proceso de elevada velocidad de unión. Pero una
pequeña consideración mostrará que el tiempo que se tarda en
realizar la soldadura en un área pequeña será el mismo que el de unir
un área grande y por tanto el tiempo total diferirá por el tiempo extra
que será necesario para llevar a la pieza a su temperatura de unión.
Si es empleado un calentamiento por resistencia, la mayoría de las
uniones con áreas grandes pueden elevarse a la temperatura de unió
tan rápidamente como si de una área grande se tratara. Por ejemplo
25000 mm
2
pueden soldarse con el mismo tiempo que se tardaría en
soldar un área de 250 mm
2
.
El uso de moldes y deformación aplicando aire comprimido a
componentes fijados por difusión es una técnica para fabricar ciertas
estructuras, que resultan delgadas con grandes relación de rigidez entre peso. Esto evita el uso
de sujetadores mecánicos, mejora la precisión dimensional y reduce esfuerzos residuales.
Metales soldables
Los materiales más comúnmente utilizados en este proceso de soldadura son:
Titanio
Cerámicas
Carburos
Principales elementos de aleación de acero inoxidable: hierro, cromo y níquel.
Cobre
221
Aluminio
etc
En resumen, la unión por difusión se vera realizada en combinación con componentes metal-metal
o metal-cerámica.
Aplicaciones
Las aplicaciones más importantes que nos podemos encontrar en la actual industria son:
Colocación de puntas de aleaciones duras y carburos en herramientas de corte.
Fabricados de titanio, desde sencillas piezas para reemplazar piezas forjadas a grandes
estructuras, muy utilizado en la industria aeroespacial.
Combinación de metales diferentes para aplicaciones eléctricas y criogénicas.
Recubrimiento superficial de superficies o planchas para evitar el desgaste, la corrosión,
el calor aumentando con ello su resistencia, esta aplicación es la más utilizada.
Unión de multitud de piezas complejas huecas, múltiples en acero y otros materiales.
Resolución de problemas en los machos complicados en p iezas fundidas o ángulos a
contradespulla en piezas forjadas.
2. SOLDADURA POR FRICCIÓN
La soldadura por fricción es un método
de soldadura que aprovecha el calor generado
por la fricción mecánica entre dos piezas en
movimiento.
Es utilizada para unir dos piezas, aún cuando
una de ellas por lo menos sea de igual o
distinta naturaleza, por ejemplo: acero duro y
acero suave,aluminio y aleaciones, acero
y cobre, etc, lo cual le confiere innumerables
ventajas frente a otro tipo de soldaduras como
puede ser la soldadura GMAW con la que no
se pueden soldar aceros inoxidables ni
aluminio o aleaciones de aluminio.
Al menos una de las dos piezas tendrá que ser
un volumen de revolución, generalmente
cilindros. En el caso de que las dos piezas sean volúmenes de revolución se tendrán que alinear,
perfectamente, ambos ejes longitudinales.
El principio de funcionamiento consiste en que la pieza de revolución gira en un movimiento de
rotación fijo o variable alrededor de su eje longitudinal y se asienta sobre la otra pieza.
Cuando la cantidad de calor producida por rozamiento es suficiente para llevar las piezas
a la temperatura de soldadura, se detiene bruscamente el movimiento, y se ejerce un
empuje el cual produce la soldadura por interpenetración granular. En ese momento se
produce un exceso de material que se podrá eliminar fácilmente con una herramienta de
corte, ya que todavía se encontrará en estado plástico.
Aunque se podría realizar dicho proceso en un torno manual, es mejor utilizar
una máquina de control numérico para controlar la calidad de la soldadura.
Ventajas e inconvenientes
Se trata de una soldadura que posee unos altos costes iniciales, en lo que a
inversión de maquinaria se refiere, pero no requiere costes adicionales
Aluminio
etc
En resumen, la unión por difusión se vera realizada en combinación con componentes metal-metal
o metal-cerámica.
Aplicaciones
Las aplicaciones más importantes que nos podemos encontrar en la actual industria son:
Colocación de puntas de aleaciones duras y carburos en herramientas de corte.
Fabricados de titanio, desde sencillas piezas para reemplazar piezas forjadas a grandes
estructuras, muy utilizado en la industria aeroespacial.
Combinación de metales diferentes para aplicaciones eléctricas y criogénicas.
Recubrimiento superficial de superficies o planchas para evitar el desgaste, la corrosión,
el calor aumentando con ello su resistencia, esta aplicación es la más utilizada.
Unión de multitud de piezas complejas huecas, múltiples en acero y otros materiales.
Resolución de problemas en los machos complicados en p iezas fundidas o ángulos a
contradespulla en piezas forjadas.
2. SOLDADURA POR FRICCIÓN
La soldadura por fricción es un método
de soldadura que aprovecha el calor generado
por la fricción mecánica entre dos piezas en
movimiento.
Es utilizada para unir dos piezas, aún cuando
una de ellas por lo menos sea de igual o
distinta naturaleza, por ejemplo: acero duro y
acero suave,aluminio y aleaciones, acero
y cobre, etc, lo cual le confiere innumerables
ventajas frente a otro tipo de soldaduras como
puede ser la soldadura GMAW con la que no
se pueden soldar aceros inoxidables ni
aluminio o aleaciones de aluminio.
Al menos una de las dos piezas tendrá que ser
un volumen de revolución, generalmente
cilindros. En el caso de que las dos piezas sean volúmenes de revolución se tendrán que alinear,
perfectamente, ambos ejes longitudinales.
El principio de funcionamiento consiste en que la pieza de revolución gira en un movimiento de
rotación fijo o variable alrededor de su eje longitudinal y se asienta sobre la otra pieza.
Cuando la cantidad de calor producida por rozamiento es suficiente para llevar las piezas
a la temperatura de soldadura, se detiene bruscamente el movimiento, y se ejerce un
empuje el cual produce la soldadura por interpenetración granular. En ese momento se
produce un exceso de material que se podrá eliminar fácilmente con una herramienta de
corte, ya que todavía se encontrará en estado plástico.
Aunque se podría realizar dicho proceso en un torno manual, es mejor utilizar
una máquina de control numérico para controlar la calidad de la soldadura.
Ventajas e inconvenientes
Se trata de una soldadura que posee unos altos costes iniciales, en lo que a
inversión de maquinaria se refiere, pero no requiere costes adicionales
222
porque no necesita material de relleno ni gas protector (como por ejemplo la soldadura TIG) por lo
que no se producen humos tóxicos. Es un proceso bastante seguro ya que no se producen arcos,
chispas ni llamas. Debido a que toda la superficie transversal está implicada en el
proceso, se obtendrá una alta resistencia, bajas tensiones de soldadura, las
impurezas se eliminarán durante el proceso y no existirá porosidad como sí
pueden aparecer en otros procesos com o la soldadura por arco. No es un
proceso tan versátil como puede ser la soldadura por fricción-agitación.
Se pueden producir geometrías que no son posibles en la forja o la fundición,
ahorrando material y operaciones, reduciendo el tiempo de ciclo y aumentando la
tasa de producción.
Aplicaciones
Como se ha comentado anteriormente, la soldadura por fricción se
suele emplear en volúmenes cilíndricos como pueden ser los ejes de
transmisión, turbocompresores o las válvulas de coches, camiones o
trenes.
3. SOLDADURA ULTRASÓNICA
La soldadura ultrasónica es un proceso relativamente nuevo, el cual fue descubierto por Johan
Arrendell. Consiste en una máquina con punta de base plana, donde se colocan los materiales
uno encima de otro y después se baja la punta de la máquina,
esta emite una onda ultrasónica que mueve las moléculas de
ambos materiales provocando que estas se fundan. Los
parámetros deben de ser ajustados cada vez que se altera el
espesor de pared de los materiales a fundir. Una ejemplo de su
uso en la industria es la de soldar cables a terminales.
Las piezas a soldar no se calientan hasta el punto de fusión,
sino que se sueldan mediante la aplicación de presión y
vibraciones mecánicas de alta frecuencia .
En contraste con la soldadura de plásticos, las vibraciones
mecánicas usadas durante la soldadura ultrasónica de metales
se introducen en sentido horizontal.
Principio de la soldadura ultrasónica de metales
porque no necesita material de relleno ni gas protector (como por ejemplo la soldadura TIG) por lo
que no se producen humos tóxicos. Es un proceso bastante seguro ya que no se producen arcos,
chispas ni llamas. Debido a que toda la superficie transversal está implicada en el
proceso, se obtendrá una alta resistencia, bajas tensiones de soldadura, las
impurezas se eliminarán durante el proceso y no existirá porosidad como sí
pueden aparecer en otros procesos com o la soldadura por arco. No es un
proceso tan versátil como puede ser la soldadura por fricción-agitación.
Se pueden producir geometrías que no son posibles en la forja o la fundición,
ahorrando material y operaciones, reduciendo el tiempo de ciclo y aumentando la
tasa de producción.
Aplicaciones
Como se ha comentado anteriormente, la soldadura por fricción se
suele emplear en volúmenes cilíndricos como pueden ser los ejes de
transmisión, turbocompresores o las válvulas de coches, camiones o
trenes.
3. SOLDADURA ULTRASÓNICA
La soldadura ultrasónica es un proceso relativamente nuevo, el cual fue descubierto por Johan
Arrendell. Consiste en una máquina con punta de base plana, donde se colocan los materiales
uno encima de otro y después se baja la punta de la máquina,
esta emite una onda ultrasónica que mueve las moléculas de
ambos materiales provocando que estas se fundan. Los
parámetros deben de ser ajustados cada vez que se altera el
espesor de pared de los materiales a fundir. Una ejemplo de su
uso en la industria es la de soldar cables a terminales.
Las piezas a soldar no se calientan hasta el punto de fusión,
sino que se sueldan mediante la aplicación de presión y
vibraciones mecánicas de alta frecuencia .
En contraste con la soldadura de plásticos, las vibraciones
mecánicas usadas durante la soldadura ultrasónica de metales
se introducen en sentido horizontal.
Principio de la soldadura ultrasónica de metales
223
Durante la soldadura ultrasónica de metales, ocurre un proceso
complejo que sufre de activa participación de las fuerzas
estáticas, fuerzas de cizallamiento oscilante y un aumento de la
temperatura moderada en el área de soldadura. La magnitud de
estos factores depende del grosor de las piezas, su estructura
de superficie, y sus propiedades mecánicas.
Las piezas se colocan entre un elemento de la máquina fija, es
decir, el yunque y el sonotrodo, que oscila horizontalmente
durante el proceso de soldadura a alta frecuencia (normalmente 20 o
35 o 40 kHz). La frecuencia de oscilación más comúnmente utilizada
(frecuencia de trabajo) es de 20 kHz. Esta frecuencia es superior a las
audibles para el oído humano y también permite el mejor uso posible
de la energía. Para los procesos de soldadura que requieren sólo una
pequeña cantidad de energía, una frecuencia de trabajo de 35 o 40 kHz
puede ser utilizada.
TIPOS DE UNIONES
1. UNIÓN EMPALMADO
También llamada a tope es el tipo de unión en el que las partes se
encuentran en el mismo plano y se unen en sus bordes. Es la más
utilizada y consiste en unir las chapas situadas en el mismo
plano. El objetivo de esta soldadura es conseguir una penetración
completa y que constituya una transición lo más perfecta posible
entre los elementos.
Algunas soldaduras a tope típicas:
(a) soldadura a tope cuadrada, un lado;
(b) soldadura de bisel único;
(c) soldadura a tope en V único;
(d) soldadura a tope en U único;
(e) soldadura con a tope único;
(f) soldadura a tope en V doble para secciones más gruesas.
2. UNIÓN DE ESQUINA
Las partes en una unión de esquina forman un ángulo
recto y se unen en la esquina del ángulo. Las
soldaduras de ángulo pueden ser sencillas o dobles (esto es, soldarse en uno o
ambos lados) y continuas o intermitentes (esto es, soldadas a lo largo de toda la
longitud de la unión o con espacio sin soldar a lo largo de una orilla).
La soldadura en ángulo puede ser en ángulo de esquina o en solape. Se realiza con
cordón continuo de espesor de garganta G, siendo G la altura del máximo triángulo
isósceles inscrito en la sección transversal de la
soldadura. Si la longitud del cordón no supera los 500
mm, para su ejecución se comienza por un extremo
siguiendo hasta el otro. Cuando la longitud se
Durante la soldadura ultrasónica de metales, ocurre un proceso
complejo que sufre de activa participación de las fuerzas
estáticas, fuerzas de cizallamiento oscilante y un aumento de la
temperatura moderada en el área de soldadura. La magnitud de
estos factores depende del grosor de las piezas, su estructura
de superficie, y sus propiedades mecánicas.
Las piezas se colocan entre un elemento de la máquina fija, es
decir, el yunque y el sonotrodo, que oscila horizontalmente
durante el proceso de soldadura a alta frecuencia (normalmente 20 o
35 o 40 kHz). La frecuencia de oscilación más comúnmente utilizada
(frecuencia de trabajo) es de 20 kHz. Esta frecuencia es superior a las
audibles para el oído humano y también permite el mejor uso posible
de la energía. Para los procesos de soldadura que requieren sólo una
pequeña cantidad de energía, una frecuencia de trabajo de 35 o 40 kHz
puede ser utilizada.
TIPOS DE UNIONES
1. UNIÓN EMPALMADO
También llamada a tope es el tipo de unión en el que las partes se
encuentran en el mismo plano y se unen en sus bordes. Es la más
utilizada y consiste en unir las chapas situadas en el mismo
plano. El objetivo de esta soldadura es conseguir una penetración
completa y que constituya una transición lo más perfecta posible
entre los elementos.
Algunas soldaduras a tope típicas:
(a) soldadura a tope cuadrada, un lado;
(b) soldadura de bisel único;
(c) soldadura a tope en V único;
(d) soldadura a tope en U único;
(e) soldadura con a tope único;
(f) soldadura a tope en V doble para secciones más gruesas.
2. UNIÓN DE ESQUINA
Las partes en una unión de esquina forman un ángulo
recto y se unen en la esquina del ángulo. Las
soldaduras de ángulo pueden ser sencillas o dobles (esto es, soldarse en uno o
ambos lados) y continuas o intermitentes (esto es, soldadas a lo largo de toda la
longitud de la unión o con espacio sin soldar a lo largo de una orilla).
La soldadura en ángulo puede ser en ángulo de esquina o en solape. Se realiza con
cordón continuo de espesor de garganta G, siendo G la altura del máximo triángulo
isósceles inscrito en la sección transversal de la
soldadura. Si la longitud del cordón no supera los 500
mm, para su ejecución se comienza por un extremo
siguiendo hasta el otro. Cuando la longitud se
224
encuentra entre 500 mm y 1000 mm, la soldadura se ejecuta en dos tr amos,
iniciándola en el centro. Cuando la longitud supera los 1000 mm, la soldadura se
ejecuta por cordones parciales, terminando el tramo donde comienza el anterior.
Las esquinas de chapas donde coinciden los puntos de cruce de cordones, debe
recortase para evitar el cruce. Nunca se ejecuta una soldadura a lo largo de otra ya
realizada.
• Los parámetros en cuanto al ángulo de avance suelen ser de 60 grados
aproximadamente, el ángulo de posicionamiento con la pieza es de 45
grados, o sea la mitad de 90 grados que forman las piezas a unir.
• Se deberá indicar en los planos del proyecto el tipo de soldadura y sus medidas (longitud
y espesor de garganta G). Los planos de taller deben indicar la preparación de bordes.
3. UNIÓN SUPERPUESTA
UNION DE SOLAPADO, SUPERPUESTA O TRASLAPE
Este tipo de uniones consiste en dos partes que se
sobreponen. Se utiliza normalmente para la fabricación de
carrocerías de vehículos. En este método hay un solapado
de las piezas a unir de unos 12 mm. en la zona de la
costura. Este solapamiento se realizará por medio del escalonado de uno de
los bordes de la costura. Las uniones con solape se podrán realizar mediante
alguno de los siguientes métodos de soldadura:
Soldadura por resistencia eléctrica por puntos.
Soldadura MIG/MAG.
4. UNIÓN EN “T”
Se usan ampliamente en la
soldadura por arco y se efectúan
con o sin preparación de los bordes
de una cara o de las dos caras. La
plancha vertical debe tener el borde
base bien elaborado. Cuando los bordes de la plancha vertical se biselan
por una o ambas
caras, entre las
piezas horizontal y vertical se deja una
holgura de 2-3 mm para obtener una buena
penetración en todo el espesor de la pieza
vertical. El bisel en una sola cara se realiza
en caso de que la construcción de la pieza
no permita efectuar la soldadura en T por los
dos lados.
encuentra entre 500 mm y 1000 mm, la soldadura se ejecuta en dos tr amos,
iniciándola en el centro. Cuando la longitud supera los 1000 mm, la soldadura se
ejecuta por cordones parciales, terminando el tramo donde comienza el anterior.
Las esquinas de chapas donde coinciden los puntos de cruce de cordones, debe
recortase para evitar el cruce. Nunca se ejecuta una soldadura a lo largo de otra ya
realizada.
• Los parámetros en cuanto al ángulo de avance suelen ser de 60 grados
aproximadamente, el ángulo de posicionamiento con la pieza es de 45
grados, o sea la mitad de 90 grados que forman las piezas a unir.
• Se deberá indicar en los planos del proyecto el tipo de soldadura y sus medidas (longitud
y espesor de garganta G). Los planos de taller deben indicar la preparación de bordes.
3. UNIÓN SUPERPUESTA
UNION DE SOLAPADO, SUPERPUESTA O TRASLAPE
Este tipo de uniones consiste en dos partes que se
sobreponen. Se utiliza normalmente para la fabricación de
carrocerías de vehículos. En este método hay un solapado
de las piezas a unir de unos 12 mm. en la zona de la
costura. Este solapamiento se realizará por medio del escalonado de uno de
los bordes de la costura. Las uniones con solape se podrán realizar mediante
alguno de los siguientes métodos de soldadura:
Soldadura por resistencia eléctrica por puntos.
Soldadura MIG/MAG.
4. UNIÓN EN “T”
Se usan ampliamente en la
soldadura por arco y se efectúan
con o sin preparación de los bordes
de una cara o de las dos caras. La
plancha vertical debe tener el borde
base bien elaborado. Cuando los bordes de la plancha vertical se biselan
por una o ambas
caras, entre las
piezas horizontal y vertical se deja una
holgura de 2-3 mm para obtener una buena
penetración en todo el espesor de la pieza
vertical. El bisel en una sola cara se realiza
en caso de que la construcción de la pieza
no permita efectuar la soldadura en T por los
dos lados.
225
5. UNIÓN DE BORDES
Las partes en una unión de bordes están paralelas con al menos uno de sus bordes en
común y la unión se hace en el borde común.
Una soldadura en flanco se hace en los bordes de dos (o más).
El procedimiento de soldeo es crear un baño de fusión con el metal base y desplazarlo
por toda la junta. Los ángulos de avance y posicionamiento son iguales que en la posición
horizontal pero se realiza de derechas a izquierdas,
BIBLIOGRAFÍA
5. UNIÓN DE BORDES
Las partes en una unión de bordes están paralelas con al menos uno de sus bordes en
común y la unión se hace en el borde común.
Una soldadura en flanco se hace en los bordes de dos (o más).
El procedimiento de soldeo es crear un baño de fusión con el metal base y desplazarlo
por toda la junta. Los ángulos de avance y posicionamiento son iguales que en la posición
horizontal pero se realiza de derechas a izquierdas,
BIBLIOGRAFÍA
226
SOLDADURA POR FUSIÓN
1. SOLDADURA POR ARCO
Wikipedia® por última vez el 12 feb 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_arco
2. SOLDADURA POR RESISTENCIA
Wikipedia® por última vez el 12 feb 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_resistencia
SOLDADURA POR PUNTOS.
http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_puntos
SOLDADURA PROYECCIONES O RESALTOS.
http://www.esab.es/es/sp/education/procesos-soldadura-proyeccion.cfm
SOLDADURA COSTURA.
http://www.esab.es/es/sp/education/procesos-soldadura-costura.cfm
SOLDADURA A TOPE.
http://www.esab.es/es/sp/education/procesos-soldadura-tope.cfm
SOLDADURA POR CHISPA.
http://www.esab.es/es/sp/education/procesos-soldadura-chispa.cfm
SOLDADURA DE HILO AISLADO.
http://www.miyachieurope.com/esp-es/tecnolog%C3%ADa/soldadura-de-hilo-de-cobre-esmaltadohilo-aislado/
3. SOLDADURA CON OXÍGENO Y GAS COMBUSTIBL E
Wikipedia® por última vez el 12 feb 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_a_gas
BuenasTareas.com. Recuperado 03, 2012, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Soldadura-De-
Fusi%C3%B3n-M%C3%A9todo-De-Soldadura/3748613.html
SOLDADURA DE ESTADO SOLIDO
1. SOLDADURA POR DIFUSIÓN
Wikipedia® por última vez el 12 feb 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_difusi%C3%B3n
2. SOLDADURA POR FRICCIÓN
Wikipedia® por última vez el 12 feb 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_fricci%C3%B3n
3. SOLDADURA ULTRASÓNICA
Wikipedia® por última vez el 12 feb 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_ultras%C3%B3nica
TIPOS DE UNIONES
1. UNIÓN EMPALMADO
2. UNIÓN DE ESQUINA
3. UNIÓN SUPERPUESTA
4. UNIÓN EN “T”
5. UNIÓN DE BORDES
http://www.slideshare.net/MariaGpeRdzMarthell/procesos-de-unin-15729586#
http://www.ecured.cu/index.php/Uniones_por_soldadura
SOLDADURA POR FUSIÓN
1. SOLDADURA POR ARCO
Wikipedia® por última vez el 12 feb 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_arco
2. SOLDADURA POR RESISTENCIA
Wikipedia® por última vez el 12 feb 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_resistencia
SOLDADURA POR PUNTOS.
http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_puntos
SOLDADURA PROYECCIONES O RESALTOS.
http://www.esab.es/es/sp/education/procesos-soldadura-proyeccion.cfm
SOLDADURA COSTURA.
http://www.esab.es/es/sp/education/procesos-soldadura-costura.cfm
SOLDADURA A TOPE.
http://www.esab.es/es/sp/education/procesos-soldadura-tope.cfm
SOLDADURA POR CHISPA.
http://www.esab.es/es/sp/education/procesos-soldadura-chispa.cfm
SOLDADURA DE HILO AISLADO.
http://www.miyachieurope.com/esp-es/tecnolog%C3%ADa/soldadura-de-hilo-de-cobre-esmaltadohilo-aislado/
3. SOLDADURA CON OXÍGENO Y GAS COMBUSTIBL E
Wikipedia® por última vez el 12 feb 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_a_gas
BuenasTareas.com. Recuperado 03, 2012, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Soldadura-De-
Fusi%C3%B3n-M%C3%A9todo-De-Soldadura/3748613.html
SOLDADURA DE ESTADO SOLIDO
1. SOLDADURA POR DIFUSIÓN
Wikipedia® por última vez el 12 feb 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_difusi%C3%B3n
2. SOLDADURA POR FRICCIÓN
Wikipedia® por última vez el 12 feb 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_por_fricci%C3%B3n
3. SOLDADURA ULTRASÓNICA
Wikipedia® por última vez el 12 feb 2014 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura_ultras%C3%B3nica
TIPOS DE UNIONES
1. UNIÓN EMPALMADO
2. UNIÓN DE ESQUINA
3. UNIÓN SUPERPUESTA
4. UNIÓN EN “T”
5. UNIÓN DE BORDES
http://www.slideshare.net/MariaGpeRdzMarthell/procesos-de-unin-15729586#
http://www.ecured.cu/index.php/Uniones_por_soldadura
227
CONCLUSION
Aprendimos y analizamos acerca de los polímeros, los tipos que existen, sus aplicaciones, sus
características, sus formas y productos. Así como los procesos por los cuales pasa cada uno de
estos para llegar a ser productos o materiales terminados para la venta o aplicación comercial e
industrial.
Los conocimientos adquiridos mediante la pasada investigación aplicarlos en el área o campo
laboral.
CONCLUSION
Aprendimos y analizamos acerca de los polímeros, los tipos que existen, sus aplicaciones, sus
características, sus formas y productos. Así como los procesos por los cuales pasa cada uno de
estos para llegar a ser productos o materiales terminados para la venta o aplicación comercial e
industrial.
Los conocimientos adquiridos mediante la pasada investigación aplicarlos en el área o campo
laboral.
228
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
229
UNIDAD VI
PROCESO DE MANUFACTURA DE POLÍMEROS
6.1. Tipos de procesos para la manufactura de polímeros.
El hombre ha utilizado materiales similares con aplicaciones parecidas a lo largo de la historia.
Los primeros plásticos: se fabricaron en 1840 pero se empezaron a usar en 1865 cuando se
produjo el celuloide, que se obtuvo de la celulosa de la madera por la reacción del ácido nítrico.
El celuloide: es un producto elástico a temperatura ambiente y se empleó durante mucho tiempo
en la industria cinematográfica, aunque más adelante se sustituiría por otros materiales.
La industria de rápida fabricación de plásticos: tuvo gran expansión a partir del año 1909 con
materiales, como; baquelita y el nailon que sustituirían a productos hechos de madera o metal
ligero.
Que son los plásticos: son materiales orgánicos compuestos fundamentalmente de carbono y
otros elementos como: hidrogeno, oxigeno, nitrógeno o azufre.
Estructura de un polímero
En la actualidad la mayoría de los plásticos, que se comercializan provienen de la destilación del
petróleo.
Propiedades y características de los plásticos: por su relación, resistencia, densidad alta,
propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los
ácidos, álcalis y disolventes.
Las enormes moléculas de las que están compuestos, pueden ser: lineales, ramificadas o entre
cruzadas dependiendo del tipo de plástico.
Los polímeros
Plásticos
Hules
Termoplásticos
Termoestables
Elastómeros
C C
H H
H H
Mero o monómero
UNIDAD VI
PROCESO DE MANUFACTURA DE POLÍMEROS
6.1. Tipos de procesos para la manufactura de polímeros.
El hombre ha utilizado materiales similares con aplicaciones parecidas a lo largo de la historia.
Los primeros plásticos: se fabricaron en 1840 pero se empezaron a usar en 1865 cuando se
produjo el celuloide, que se obtuvo de la celulosa de la madera por la reacción del ácido nítrico.
El celuloide: es un producto elástico a temperatura ambiente y se empleó durante mucho tiempo
en la industria cinematográfica, aunque más adelante se sustituiría por otros materiales.
La industria de rápida fabricación de plásticos: tuvo gran expansión a partir del año 1909 con
materiales, como; baquelita y el nailon que sustituirían a productos hechos de madera o metal
ligero.
Que son los plásticos: son materiales orgánicos compuestos fundamentalmente de carbono y
otros elementos como: hidrogeno, oxigeno, nitrógeno o azufre.
Estructura de un polímero
En la actualidad la mayoría de los plásticos, que se comercializan provienen de la destilación del
petróleo.
Propiedades y características de los plásticos: por su relación, resistencia, densidad alta,
propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los
ácidos, álcalis y disolventes.
Las enormes moléculas de las que están compuestos, pueden ser: lineales, ramificadas o entre
cruzadas dependiendo del tipo de plástico.
Los polímeros
Plásticos
Hules
Termoplásticos
Termoestables
Elastómeros
C C
H H
H H
Mero o monómero
230
Las moléculas lineales y ramificadas: son termoplásticos (se ablandan con el calor).
Las moléculas entre cruzadas: son termoestables (se endurecen con el calor).
Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas
monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diferentes. Algunas parecen fideos,
otras tienen ramificaciones, otros globos, etc. Tienen una muy buena resistencia mecánica, se
pueden deformar más del 100% y retomar su forma original, además las largas cadenas que lo
forman se atraen en si volviéndolo más fuerte.
Los polímeros termoplásticos, son materiales sólidos a temperatura ambiente, pero si se les
calienta a temperaturas de apenas unos cuantos cientos de grados se vuelven líquidos viscosos.
Esta característica que adoptan formas de productos de forma fácil y económica.
Se pueden sujetar repetidas veces al ciclo de calentamiento y enfriamiento sin que el polímero se
degrade en forma significativa.
Polímeros termofijos: no toleran ciclos repetidos de calentamiento. Cuando se calienta de inicio,
se suaviza y fluyen de modo que se pueden moldear, pero las temperaturas elevadas también se
producen una reacción química que endurece el material y lo convierte en un sólido que no se
puede fundir.
Si se le vuelve a calentar, los polímeros termofijos o termoestables se degradan y carbonizan, en
vez de suavizarse (no se pueden reciclar).
Los elastómeros: son cauchos, son polímeros que representan alargamiento elástico extremo (más
del 100%) si se les sujetan a una fuerza mecánica. Algunos elastómeros son capaces de estirarse a
un factor de 10 y aun así recuperar su forma original por completo.
Como proceso químico, la síntesis de los polímeros ocurre por cualquiera de dos métodos:
1. Polimerización por adición.
2. Polimerización por etapas.
La producción de un polímero dado se asocia por lo general con uno u otro método.
Polimerización por adición: en este proceso que ejemplifica el polietileno, se induce a los enlaces
dobles existentes entre los átomos de carbono de lo monómeros de etileno para que se abran de
modo que se unan con otras moléculas de monómero. Las conexiones ocurren en ambos extremos
de la macro-molécula que se expande, con lo cual se usaron cadenas largas de meros repetitivos.
Las moléculas lineales y ramificadas: son termoplásticos (se ablandan con el calor).
Las moléculas entre cruzadas: son termoestables (se endurecen con el calor).
Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas
monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diferentes. Algunas parecen fideos,
otras tienen ramificaciones, otros globos, etc. Tienen una muy buena resistencia mecánica, se
pueden deformar más del 100% y retomar su forma original, además las largas cadenas que lo
forman se atraen en si volviéndolo más fuerte.
Los polímeros termoplásticos, son materiales sólidos a temperatura ambiente, pero si se les
calienta a temperaturas de apenas unos cuantos cientos de grados se vuelven líquidos viscosos.
Esta característica que adoptan formas de productos de forma fácil y económica.
Se pueden sujetar repetidas veces al ciclo de calentamiento y enfriamiento sin que el polímero se
degrade en forma significativa.
Polímeros termofijos: no toleran ciclos repetidos de calentamiento. Cuando se calienta de inicio,
se suaviza y fluyen de modo que se pueden moldear, pero las temperaturas elevadas también se
producen una reacción química que endurece el material y lo convierte en un sólido que no se
puede fundir.
Si se le vuelve a calentar, los polímeros termofijos o termoestables se degradan y carbonizan, en
vez de suavizarse (no se pueden reciclar).
Los elastómeros: son cauchos, son polímeros que representan alargamiento elástico extremo (más
del 100%) si se les sujetan a una fuerza mecánica. Algunos elastómeros son capaces de estirarse a
un factor de 10 y aun así recuperar su forma original por completo.
Como proceso químico, la síntesis de los polímeros ocurre por cualquiera de dos métodos:
1. Polimerización por adición.
2. Polimerización por etapas.
La producción de un polímero dado se asocia por lo general con uno u otro método.
Polimerización por adición: en este proceso que ejemplifica el polietileno, se induce a los enlaces
dobles existentes entre los átomos de carbono de lo monómeros de etileno para que se abran de
modo que se unan con otras moléculas de monómero. Las conexiones ocurren en ambos extremos
de la macro-molécula que se expande, con lo cual se usaron cadenas largas de meros repetitivos.
231
Polimerización por etapas: en esta forma de polimerización, se hacen reaccionar a dos
monómeros para formar una molécula nueva del compuesto que se desea obtener. En la mayor
parte (pero no en todos) de los procesos de polimerización por etapas también se produce un
subproducto de la reacción.
Procesos de conformado para plásticos
La extrusión: es uno de los procesos fundamentales para dar forma a los metales, cerámicos, así
como a los polímeros.
La extrusión: es un proceso de compresión en el que se fuerza al material a fluir a través de un
orifico practicado en un troquel a fin de obtener un producto largo y continuo, cuya sección
transversal adquiere la forma determinada por la del orificio.
Como proceso para dar forma a polímeros, se emplea mucho para termoplásticos y elastómeros
(rara vez para termofijos) para producir en masa artículos tales como: tubería, ductos, mangueras
y formas estructurales (tales como; molduras para ventanas y puertas), hojas y películas,
filamentos continuos, así recubrimientos para alambres y cables eléctricos.
Proceso y equipo
En la extrusión de polímeros se alimenta con material en forma de pellets o polvo hacia dentro de
un barril de extrusión, donde se calienta y funde y se le fuerza para que fluya a través de la
abertura de un troquel por medio de un tornillo rotatorio (figura 13.4 página 262 y figura 13.3
página 261).
Los dos componentes principales del extrusor son el barril y el tornillo.
Polimerización por etapas: en esta forma de polimerización, se hacen reaccionar a dos
monómeros para formar una molécula nueva del compuesto que se desea obtener. En la mayor
parte (pero no en todos) de los procesos de polimerización por etapas también se produce un
subproducto de la reacción.
Procesos de conformado para plásticos
La extrusión: es uno de los procesos fundamentales para dar forma a los metales, cerámicos, así
como a los polímeros.
La extrusión: es un proceso de compresión en el que se fuerza al material a fluir a través de un
orifico practicado en un troquel a fin de obtener un producto largo y continuo, cuya sección
transversal adquiere la forma determinada por la del orificio.
Como proceso para dar forma a polímeros, se emplea mucho para termoplásticos y elastómeros
(rara vez para termofijos) para producir en masa artículos tales como: tubería, ductos, mangueras
y formas estructurales (tales como; molduras para ventanas y puertas), hojas y películas,
filamentos continuos, así recubrimientos para alambres y cables eléctricos.
Proceso y equipo
En la extrusión de polímeros se alimenta con material en forma de pellets o polvo hacia dentro de
un barril de extrusión, donde se calienta y funde y se le fuerza para que fluya a través de la
abertura de un troquel por medio de un tornillo rotatorio (figura 13.4 página 262 y figura 13.3
página 261).
Los dos componentes principales del extrusor son el barril y el tornillo.
232
El troquel no es un componente del extrusor; es una herramienta especial que debe fabricarse
para el perfil particular que se va a producir.
Es común que el diámetro interior del barril del extrusor varíe entre 25 y 150mm. El barril es
largo en relación con su diámetro con razones
⁄ que por lo general están entre 10 y 20 (figura
13.4).
Producción de hojas de películas
Las hojas (láminas) y películas de termoplásticos se producen por medio de varios procesos; los
más importantes son dos métodos que se basan en la extrusión.
El término hoja se refiere a un material cuyo espesor es de 0.5mm (0.020in) de alrededor de
12.5mm (0.5in), y se usa para productos como recubrimientos para ventanas y materiales para
termoformados.
Las películas delgadas se usan para empacar (material para envolver productos) bolsas para
abarrotes y basura; las aplicaciones de películas más gruesas incluyen cubiertas y forros
(cubiertas para albercas y para canales de irrigación).
Todos los procesos que se muestran son operaciones continuas de producción elevada. Más de la
mitad de las películas que se producen hoy en día son de polietileno.
Los demás materiales principales son el polipropileno, cloruro de polivinilo y celulosa generada
(celofán). Todos estos son polímeros termoplásticos.
Extrusión de hojas y películas: se producen hojas y películas de espesores diversos por medio de
extrusión convencional. Este puede medir hasta 3m (10ft) de ancho y ser tan angosto como la
abertura del troquel, como de 4 m.
Una de las dificultades de este método de extrusión es la uniformidad del espesor a todo lo ancho
del material. Esto se debe al cambio drástico de forma que experimenta el polímero fundido
durante su flujo a través del troquel y a las variaciones de temperatura y presión de este.
Para lograr tazas altas de producción, debe integrarse al proceso de extrusión un método eficiente
de enfriamiento y captura de la película.
El troquel no es un componente del extrusor; es una herramienta especial que debe fabricarse
para el perfil particular que se va a producir.
Es común que el diámetro interior del barril del extrusor varíe entre 25 y 150mm. El barril es
largo en relación con su diámetro con razones
⁄ que por lo general están entre 10 y 20 (figura
13.4).
Producción de hojas de películas
Las hojas (láminas) y películas de termoplásticos se producen por medio de varios procesos; los
más importantes son dos métodos que se basan en la extrusión.
El término hoja se refiere a un material cuyo espesor es de 0.5mm (0.020in) de alrededor de
12.5mm (0.5in), y se usa para productos como recubrimientos para ventanas y materiales para
termoformados.
Las películas delgadas se usan para empacar (material para envolver productos) bolsas para
abarrotes y basura; las aplicaciones de películas más gruesas incluyen cubiertas y forros
(cubiertas para albercas y para canales de irrigación).
Todos los procesos que se muestran son operaciones continuas de producción elevada. Más de la
mitad de las películas que se producen hoy en día son de polietileno.
Los demás materiales principales son el polipropileno, cloruro de polivinilo y celulosa generada
(celofán). Todos estos son polímeros termoplásticos.
Extrusión de hojas y películas: se producen hojas y películas de espesores diversos por medio de
extrusión convencional. Este puede medir hasta 3m (10ft) de ancho y ser tan angosto como la
abertura del troquel, como de 4 m.
Una de las dificultades de este método de extrusión es la uniformidad del espesor a todo lo ancho
del material. Esto se debe al cambio drástico de forma que experimenta el polímero fundido
durante su flujo a través del troquel y a las variaciones de temperatura y presión de este.
Para lograr tazas altas de producción, debe integrarse al proceso de extrusión un método eficiente
de enfriamiento y captura de la película.
233
Por lo general, esto se hace dirigiendo de inmediato el material extruido hacia una tina de agua o
hacia rodillos gélidos. Al entrar al contacto con los rodillos gélidos que en realidad dan forma a la
película y esta solidifica.
El proceso es muy notable por sus velocidades muy altas de producción; 5m/s (1000ft/min),
además es posible alcanzar tolerancias muy estrechas para el espesor de la películas.
Por lo general, esto se hace dirigiendo de inmediato el material extruido hacia una tina de agua o
hacia rodillos gélidos. Al entrar al contacto con los rodillos gélidos que en realidad dan forma a la
película y esta solidifica.
El proceso es muy notable por sus velocidades muy altas de producción; 5m/s (1000ft/min),
además es posible alcanzar tolerancias muy estrechas para el espesor de la películas.
234
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
235
INGENIERÍA MECANICA
Materia:
PROCESOS DE MANUFACTURA
(MED-1025)
Semestre-Grupo:
SEMESTRE: 4 UNIDAD: 6 GRUPO: UNICO
Producto Académico:
REPORTE DE INVESTIGACIÓN
TEMA:
PROCESOS DE MANUFACTURA DE POLÍMEROS
Presenta:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
MANUEL PARRA MARTINEZ
NICOLE STTEFHANO ALCEDA ORTIZ
JORGE LUIS USCANGA VERA
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. 03/JUNIO/ 2014
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
INGENIERÍA MECANICA
Materia:
PROCESOS DE MANUFACTURA
(MED-1025)
Semestre-Grupo:
SEMESTRE: 4 UNIDAD: 6 GRUPO: UNICO
Producto Académico:
REPORTE DE INVESTIGACIÓN
TEMA:
PROCESOS DE MANUFACTURA DE POLÍMEROS
Presenta:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
MANUEL PARRA MARTINEZ
NICOLE STTEFHANO ALCEDA ORTIZ
JORGE LUIS USCANGA VERA
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. 03/JUNIO/ 2014
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
236
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN_______________________________________________________3
OBJETIVO_____________________________________________________________3
UNIDAD 6 – PROCESOS DE MANUFACTURA DE POLÍMEROS _____4-6
Principios del procesado de polímeros
6.1 TIPOS DE PROCESOS PARA LA MANUFACTURA DE
POLÍMEROS__________________________________________________6 -31
3 Procesados de polímeros
o 3.1 Colado o moldeo de polímeros
3.1.1 Colado simple
3.1.1.1 Productos
3.1.1.2 Tipos especiales de colada simple
3.1.2 Colado de películas
3.1.3 Colado de plástico fundido.
3.1.4 Colado por rotación.
3.1.4.1 Colada por centrifugación
3.1.4.2 Colada rotacional
3.1.4.2.1 Características
3.1.4.2.2 Materiales
3.1.4.2.3 Productos
3.1.4.2.4 Ventajas e inconvenientes
3.1.4.2.5 Comparativa frente a otros procesos
3.1.4.2.6 Mercados
3.1.4.2.7 Empresas
o 3.2 Moldeo por compresión
o 3.3 Moldeo por trasferencia
o 3.4 Moldeo por soplado.
3.4.1 Extrusión y soplado
3.4.2 Inyección y soplado
o 3.5 Moldeo de polímeros por inyección
3.5.1 Proceso y equipo
3.5.2 Moldeo
3.5.3 Unidad de sujección
3.5.4 Defectos e inconvenientes
o 3.6 Moldeo por extrusión
3.6.1 Extrusión de película soplada
3.6.2 Calandrado
3.6.3 Condiciones de operación y efectos sobre la calidad de la lámina
3.6.4 Medida y control del espesor
3.6.5 Enfriamiento y acabado
o 3.7 Termoconformado
3.7.1 Termoconformado al vacío directo
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN_______________________________________________________3
OBJETIVO_____________________________________________________________3
UNIDAD 6 – PROCESOS DE MANUFACTURA DE POLÍMEROS _____4-6
Principios del procesado de polímeros
6.1 TIPOS DE PROCESOS PARA LA MANUFACTURA DE
POLÍMEROS__________________________________________________6 -31
3 Procesados de polímeros
o 3.1 Colado o moldeo de polímeros
3.1.1 Colado simple
3.1.1.1 Productos
3.1.1.2 Tipos especiales de colada simple
3.1.2 Colado de películas
3.1.3 Colado de plástico fundido.
3.1.4 Colado por rotación.
3.1.4.1 Colada por centrifugación
3.1.4.2 Colada rotacional
3.1.4.2.1 Características
3.1.4.2.2 Materiales
3.1.4.2.3 Productos
3.1.4.2.4 Ventajas e inconvenientes
3.1.4.2.5 Comparativa frente a otros procesos
3.1.4.2.6 Mercados
3.1.4.2.7 Empresas
o 3.2 Moldeo por compresión
o 3.3 Moldeo por trasferencia
o 3.4 Moldeo por soplado.
3.4.1 Extrusión y soplado
3.4.2 Inyección y soplado
o 3.5 Moldeo de polímeros por inyección
3.5.1 Proceso y equipo
3.5.2 Moldeo
3.5.3 Unidad de sujección
3.5.4 Defectos e inconvenientes
o 3.6 Moldeo por extrusión
3.6.1 Extrusión de película soplada
3.6.2 Calandrado
3.6.3 Condiciones de operación y efectos sobre la calidad de la lámina
3.6.4 Medida y control del espesor
3.6.5 Enfriamiento y acabado
o 3.7 Termoconformado
3.7.1 Termoconformado al vacío directo
237
3.7.2 Termoconformado a presión
3.7.2.1 Termoconformado con macho.
3.7.2.2 Termoconformado con molde coincidente
3.7.3 Termoconformado mecánico
3.7.4 Tensiones residuales y orientación molecular
BIBLIOGRAFÍA________________________________________________________32
CONCLUSIÓN_________________________________________________________32
INTRODUCCIÓN
La tecnología de la transformación o procesado de polímeros tiene como finalidad
obtener objetos y piezas de formas predeterminadas y estables, cuyo comportamiento
sea adecuado a las aplicaciones a las que están destinados.
3.7.2 Termoconformado a presión
3.7.2.1 Termoconformado con macho.
3.7.2.2 Termoconformado con molde coincidente
3.7.3 Termoconformado mecánico
3.7.4 Tensiones residuales y orientación molecular
BIBLIOGRAFÍA________________________________________________________32
CONCLUSIÓN_________________________________________________________32
INTRODUCCIÓN
La tecnología de la transformación o procesado de polímeros tiene como finalidad
obtener objetos y piezas de formas predeterminadas y estables, cuyo comportamiento
sea adecuado a las aplicaciones a las que están destinados.
238
Una de las características más destacadas de los materiales plásticos es la gran facilidad
y economía con la que pueden ser procesados a partir de unas materias primas
convenientemente preparadas, a las que se les han añadido los pigmentos, cargas y
aditivos necesarios para cada aplicación. En algunos casos pueden producirse artículos
semi-acabados como planchas y barras y posteriormente obtener la forma deseada
usando métodos convencionales tales como mecanizado mediante máquinas
herramientas y soldadura.
Sin embargo, en la mayoría de los casos el producto final, que puede ser bastante
complejo en su forma, se obtiene en una sola operación, con muy poco desperdicio de
material, como por ejemplo la fabricación de tubería por extrusión (proceso continuo) o
la fabricación de teléfonos por moldeo por inyección (ciclo repetitivo de etapas).
Los polímeros termoplásticos suelen trabajarse previamente fundidos o reblandecidos
por efecto simultáneo de la aplicación de calor, presión y esfuerzos de cizalla.
OBJETIVO
OBJETIVO GENERAL
Comprender y analizar los diferentes métodos de fabricación de los polímeros.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Comprender el proceso inicial para la producción de los polímeros.
Determinar los usos y aplicaciones de los diversos polímeros
Con prender y odservar el funcionamiento y proceso de las diversas técnicas de los
polimeros.
UNIDAD 6
PROCESOS DE MANUFACTURA DE POLÍMEROS
Principios del procesado de polímeros
En el procesado de polímeros debe tenerse en cuenta el fenómeno de
la viscosidad.
Una de las características más destacadas de los materiales plásticos es la gran facilidad
y economía con la que pueden ser procesados a partir de unas materias primas
convenientemente preparadas, a las que se les han añadido los pigmentos, cargas y
aditivos necesarios para cada aplicación. En algunos casos pueden producirse artículos
semi-acabados como planchas y barras y posteriormente obtener la forma deseada
usando métodos convencionales tales como mecanizado mediante máquinas
herramientas y soldadura.
Sin embargo, en la mayoría de los casos el producto final, que puede ser bastante
complejo en su forma, se obtiene en una sola operación, con muy poco desperdicio de
material, como por ejemplo la fabricación de tubería por extrusión (proceso continuo) o
la fabricación de teléfonos por moldeo por inyección (ciclo repetitivo de etapas).
Los polímeros termoplásticos suelen trabajarse previamente fundidos o reblandecidos
por efecto simultáneo de la aplicación de calor, presión y esfuerzos de cizalla.
OBJETIVO
OBJETIVO GENERAL
Comprender y analizar los diferentes métodos de fabricación de los polímeros.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Comprender el proceso inicial para la producción de los polímeros.
Determinar los usos y aplicaciones de los diversos polímeros
Con prender y odservar el funcionamiento y proceso de las diversas técnicas de los
polimeros.
UNIDAD 6
PROCESOS DE MANUFACTURA DE POLÍMEROS
Principios del procesado de polímeros
En el procesado de polímeros debe tenerse en cuenta el fenómeno de
la viscosidad.
239
Debido a su alta masa molecular, un polímero fundido es un fluido de alta viscosidad. La
mayoría de los polímeros se procesan en estado fundido o líquido.
El flujo viscoso se caracteriza por el coeficiente de viscosidad. Se define la viscosidad
como la relación entre la fuerza cortante por unidad de área y el gradiente de velocidad,
como se observa en la figura de más abajo. Se representa mediante la fórmula
τ es el esfuerzo por unidad de área o esfuerzo de cizalla (F/A);
dγ/dn es el gradiente de velocidades, también llamado velocidad de deformación o
velocidad de cizalla.
Viscosidad (μ):
La viscosidad de un fluido Newtoniano se suele representar con la letra griega μ, pero
para fluidos no Newtonianos la viscosidad aparente se suele representar entonces
con la letra griega η.
La unidad de medida de viscosidad en el sistema internacional es el Pa•s, aunque
el Poise, la unidad de medida del sistema cegesimal (CGS), está más ampliamente
difundida. La relación entre ambas es:
Se pueden distinguir distintos tipos de comportamiento:
Comportamiento newtoniano: Por fluido newtoniano se entiende aquel fluido cuyo
valor de viscosidad, a una presión y temperatura dadas, es único para cualquier
velocidad de cizalla, siendo independiente del tiempo de aplicación de la cizalla. Si
el polímero fundido tiene un comportamiento newtoniano:
Comportamiento no-newtoniano:
Comportamiento dilatante (shear thickening) :
Lo presentan aquellos fluidos que ven aumentada su viscosidad al incrementar la
velocidad de cizalla aplicada, causado por reorganizaciones en su
microestructura. Los fluidos que siguen este comportamiento son poco
numerosos, podríamos citar suspensiones de almidón en agua, y c iertas
suspensiones de PVC.
Comportamiento pseudoplástico (shear thinning) :
Son materiales que ven reducida su viscosidad al aumentar la velocidad de
deformaciòn. Muchos materiales muestran este tipo de comportamiento en mayor
o menor grado y es el comportamiento más común. Quizá, por ser el
comportamiento más común, y encontrarse en gran cant idad de sustancias de
aplicación industrial ha sido ampliamente estudiado. Disoluciones de polímeros y
polímeros fundidos muestran este tipo de comportamiento. Si el polímero fundido
tiene un comportamiento pseudoplástico:
Debido a su alta masa molecular, un polímero fundido es un fluido de alta viscosidad. La
mayoría de los polímeros se procesan en estado fundido o líquido.
El flujo viscoso se caracteriza por el coeficiente de viscosidad. Se define la viscosidad
como la relación entre la fuerza cortante por unidad de área y el gradiente de velocidad,
como se observa en la figura de más abajo. Se representa mediante la fórmula
τ es el esfuerzo por unidad de área o esfuerzo de cizalla (F/A);
dγ/dn es el gradiente de velocidades, también llamado velocidad de deformación o
velocidad de cizalla.
Viscosidad (μ):
La viscosidad de un fluido Newtoniano se suele representar con la letra griega μ, pero
para fluidos no Newtonianos la viscosidad aparente se suele representar entonces
con la letra griega η.
La unidad de medida de viscosidad en el sistema internacional es el Pa•s, aunque
el Poise, la unidad de medida del sistema cegesimal (CGS), está más ampliamente
difundida. La relación entre ambas es:
Se pueden distinguir distintos tipos de comportamiento:
Comportamiento newtoniano: Por fluido newtoniano se entiende aquel fluido cuyo
valor de viscosidad, a una presión y temperatura dadas, es único para cualquier
velocidad de cizalla, siendo independiente del tiempo de aplicación de la cizalla. Si
el polímero fundido tiene un comportamiento newtoniano:
Comportamiento no-newtoniano:
Comportamiento dilatante (shear thickening) :
Lo presentan aquellos fluidos que ven aumentada su viscosidad al incrementar la
velocidad de cizalla aplicada, causado por reorganizaciones en su
microestructura. Los fluidos que siguen este comportamiento son poco
numerosos, podríamos citar suspensiones de almidón en agua, y c iertas
suspensiones de PVC.
Comportamiento pseudoplástico (shear thinning) :
Son materiales que ven reducida su viscosidad al aumentar la velocidad de
deformaciòn. Muchos materiales muestran este tipo de comportamiento en mayor
o menor grado y es el comportamiento más común. Quizá, por ser el
comportamiento más común, y encontrarse en gran cant idad de sustancias de
aplicación industrial ha sido ampliamente estudiado. Disoluciones de polímeros y
polímeros fundidos muestran este tipo de comportamiento. Si el polímero fundido
tiene un comportamiento pseudoplástico:
240
En la siguiente tabla, se muestra un rango de viscosidades para diversos materiales a
temperatura ambiente y presión atmosférica.
Liquido Viscosidad aproximada ( )
Vidrio fundido (500 °C)
Bitumen
Polimeros fundidos
Jarabes
Miel liquida
Glicerol
Aceite de oliva
Agua
Aire
Otro de los factores que influye a la viscosidad es la temperatura. Por encima
della temperatura de transiciòn vitrea (Tg), ls viscosidad sigue una ley de tipo Arrhenius.
El coeficiente de viscosidad, a su vez, es dependiente de la temoeratura, segùn la
siguiente relaciòn:
donde es la viscosidad absoluta, es la energìa de activaciòn y T es la
temperatura [K].
El comportamiento viscoelàstico, que muchos polimeros exhiben en estado solido,
tambien lo muestran en estado liquido. Un ejemplo es la dilatacion en la matriz de
extrusion. el material extruido "recuerda" su forma antes de pasar por el orificio. Por otro
lado, para el conformado de polímeros también hay que tener en cuenta el
comportamiento viscoelástico, que muchos polímeros exhiben en estado sólido, pero
que también lo muestran en estado líquido. Un ejemplo es la dilatación en la matriz
de extrusión. El material extruido “recuerda” su forma antes de pasar por el orificio.
[[Razón de dilatación a la salida de la matriz debida a la viscoelasticidad:
= Razòn de dilataciòn.
= Diàmetro de la secciòon extruida.
= Diàmetro del orificio de la matriz ]]
En la siguiente tabla, se muestra un rango de viscosidades para diversos materiales a
temperatura ambiente y presión atmosférica.
Liquido Viscosidad aproximada ( )
Vidrio fundido (500 °C)
Bitumen
Polimeros fundidos
Jarabes
Miel liquida
Glicerol
Aceite de oliva
Agua
Aire
Otro de los factores que influye a la viscosidad es la temperatura. Por encima
della temperatura de transiciòn vitrea (Tg), ls viscosidad sigue una ley de tipo Arrhenius.
El coeficiente de viscosidad, a su vez, es dependiente de la temoeratura, segùn la
siguiente relaciòn:
donde es la viscosidad absoluta, es la energìa de activaciòn y T es la
temperatura [K].
El comportamiento viscoelàstico, que muchos polimeros exhiben en estado solido,
tambien lo muestran en estado liquido. Un ejemplo es la dilatacion en la matriz de
extrusion. el material extruido "recuerda" su forma antes de pasar por el orificio. Por otro
lado, para el conformado de polímeros también hay que tener en cuenta el
comportamiento viscoelástico, que muchos polímeros exhiben en estado sólido, pero
que también lo muestran en estado líquido. Un ejemplo es la dilatación en la matriz
de extrusión. El material extruido “recuerda” su forma antes de pasar por el orificio.
[[Razón de dilatación a la salida de la matriz debida a la viscoelasticidad:
= Razòn de dilataciòn.
= Diàmetro de la secciòon extruida.
= Diàmetro del orificio de la matriz ]]
241
6.1 TIPOS DE PROCESOS PARA LA MANUFACTURA DE
POLÍMEROS
Procesados de polímeros
Los polimeros pueden ser procesados por una variedad de procesos. Algunos de los
màs importantes son los siguientes.
COLADO O MOLDEO DE POLÍMEROS
El colado de polìmeros es el vertido de un material polimerico en un molde para que se
endurezca. Una caracterìstica general es que ninguna de estas tècnicas requiere presiòn.
Los mètodos màs usuales son el colado simple, el colado de películas, el colado de
plástico fundido y el colado por rotación.
COLADO SIMPLE
En la colada simple, se vierten resinas líquidas o plásticos fundidos en moldes y se dejan
polimerizar o enfriar. Hoy en día, las resinas de colada más importantes son poliéster,
epoxi, acrílica, poliestireno, siliconas, epóxidos, etil celulosa,
acetato butirato de celulosa y poliuretanos. Probablemente, la
más conocida sea la resina de poliéster ya que se utiliza
profusamente en artesanía y bricolaje.Los moldes pueden
estar hechos de madera, metal, yeso determinados plásticos,
terminados elastómeros o vidrio.
Productos
Entre los ejemplos de productos obtenidos por colada simple se incluyen: bisutería,
bolas de billar, láminas coladas para ventanas, piezas de muebles, cristales de relojes,
gafas de sol, mangos para herramientas, servicios de mesa, pomos, encimeras, lavabos y
botones de fantasía.
Tipos especiales de colada simple
Además de la colada simple, con comunes otras tres formas especiales de co lada:
inclusión, relleno y encapsulado. También las espumas pueden someterse a colada.
Inclusión. Consiste en recubrir un objeto completamente con plástico transparente.
Finalizada la polimerización,se saca la colada del molde y, generalmente, se pule.
Este tipo de tratamiento sirve para conservar, exponer o estudiar un objeto. En biología,
es frecuente la inclusión de especímenes de animales y plantas para preservarlosy
poderlos manipular sin que se deterioren las frágiles muestras.
Rellenado. Se aplica para proteger componentes eléctricos y electrónicos de un
entorno agresivo. En el proceso de rellenado se cubre completamente el
componente deseado con plástico y el molde se convierte en parte del producto.
Frecuentemente se aplica vacío, presión o fuerza centrífuga para asegurar que se
rellenen todas las oquedades con la resina.
6.1 TIPOS DE PROCESOS PARA LA MANUFACTURA DE
POLÍMEROS
Procesados de polímeros
Los polimeros pueden ser procesados por una variedad de procesos. Algunos de los
màs importantes son los siguientes.
COLADO O MOLDEO DE POLÍMEROS
El colado de polìmeros es el vertido de un material polimerico en un molde para que se
endurezca. Una caracterìstica general es que ninguna de estas tècnicas requiere presiòn.
Los mètodos màs usuales son el colado simple, el colado de películas, el colado de
plástico fundido y el colado por rotación.
COLADO SIMPLE
En la colada simple, se vierten resinas líquidas o plásticos fundidos en moldes y se dejan
polimerizar o enfriar. Hoy en día, las resinas de colada más importantes son poliéster,
epoxi, acrílica, poliestireno, siliconas, epóxidos, etil celulosa,
acetato butirato de celulosa y poliuretanos. Probablemente, la
más conocida sea la resina de poliéster ya que se utiliza
profusamente en artesanía y bricolaje.Los moldes pueden
estar hechos de madera, metal, yeso determinados plásticos,
terminados elastómeros o vidrio.
Productos
Entre los ejemplos de productos obtenidos por colada simple se incluyen: bisutería,
bolas de billar, láminas coladas para ventanas, piezas de muebles, cristales de relojes,
gafas de sol, mangos para herramientas, servicios de mesa, pomos, encimeras, lavabos y
botones de fantasía.
Tipos especiales de colada simple
Además de la colada simple, con comunes otras tres formas especiales de co lada:
inclusión, relleno y encapsulado. También las espumas pueden someterse a colada.
Inclusión. Consiste en recubrir un objeto completamente con plástico transparente.
Finalizada la polimerización,se saca la colada del molde y, generalmente, se pule.
Este tipo de tratamiento sirve para conservar, exponer o estudiar un objeto. En biología,
es frecuente la inclusión de especímenes de animales y plantas para preservarlosy
poderlos manipular sin que se deterioren las frágiles muestras.
Rellenado. Se aplica para proteger componentes eléctricos y electrónicos de un
entorno agresivo. En el proceso de rellenado se cubre completamente el
componente deseado con plástico y el molde se convierte en parte del producto.
Frecuentemente se aplica vacío, presión o fuerza centrífuga para asegurar que se
rellenen todas las oquedades con la resina.
242
Encapsulado. Es similar al rellenado y consiste en un recubrimiento, sin
disolventes, de componentes eléctricos. Esta envoltura de plástico no rellena
todas las oquedades. El proceso implica la inmersión del objeto en la resina
colada. Muchos componentes se encapsulan después dl rellenado.
COLADO DE PELÍCULAS
Esta técnica consiste en disolver un granulado o polvo plástico, junto con plastificantes,
colorantes y otros aditivos, en un disolvente adecuado. A continuación se vierte la
solución de plástico con disolvente en una cinta de acero inoxidable. Se evaporan los
disolvente por aplicación de calor y se deja el depósito de película en la cinta móvil. Se
desprende o separa la película y se enrosca en un cilindro estirador. Esta película se
puede colar como recubrimiento o estratificando directamente sobre tela, papel u otros
sustratos.
Para que resulte económicamente factible, la colada con disolvente de película debe
contar con un sistema de recuperación de disolvente. Entre los plásticos que se pueden
colar con disolventes se incluyen el acetato de celulosa, butirato de celulosa, propionato
de celulosa, polimetacrilato de metilo, policarbonato, polialcohol vinílico y otros
copolímeros. Asimismo, es posible la colada de latéx plástico líquido sobre superficies
revestidas de teflón, en ligar de acero inoxidable, para producir películas especiales.
Las dispersiones acuosas de politetrafluoroetileno y polifluoruro de vinilo se funden en
cintas calentadas a temperaturas que están por debajo de sus puntos de fusión. Este
método permite obtener películas y láminas de materiales que son difíciles de procesar
por otros medios. Estas películas se utilizan como recubrimientos no adherentes,
materiales de junta elástica y componentes de sellado para tuberías y juntas
Las películas, incluidas las película fotográfica y el celofán, se fabrican haciendo fluir una
disolución del polímero sobre una superficie extremadamente lisa, en forma de una gran
rueda pulida,u ocasionalmente, de una cinta o banda metálica. Una vez se ha evaporado
el disolvente se separa la película de la superficie de colado.
Productos
Envases hidrosolubles para lejías y detergentes.
Recubrimientos no adherentes
Materiales para junta elástica
Componentes de sellado para tuberías y juntas.
Ventajas
Encapsulado. Es similar al rellenado y consiste en un recubrimiento, sin
disolventes, de componentes eléctricos. Esta envoltura de plástico no rellena
todas las oquedades. El proceso implica la inmersión del objeto en la resina
colada. Muchos componentes se encapsulan después dl rellenado.
COLADO DE PELÍCULAS
Esta técnica consiste en disolver un granulado o polvo plástico, junto con plastificantes,
colorantes y otros aditivos, en un disolvente adecuado. A continuación se vierte la
solución de plástico con disolvente en una cinta de acero inoxidable. Se evaporan los
disolvente por aplicación de calor y se deja el depósito de película en la cinta móvil. Se
desprende o separa la película y se enrosca en un cilindro estirador. Esta película se
puede colar como recubrimiento o estratificando directamente sobre tela, papel u otros
sustratos.
Para que resulte económicamente factible, la colada con disolvente de película debe
contar con un sistema de recuperación de disolvente. Entre los plásticos que se pueden
colar con disolventes se incluyen el acetato de celulosa, butirato de celulosa, propionato
de celulosa, polimetacrilato de metilo, policarbonato, polialcohol vinílico y otros
copolímeros. Asimismo, es posible la colada de latéx plástico líquido sobre superficies
revestidas de teflón, en ligar de acero inoxidable, para producir películas especiales.
Las dispersiones acuosas de politetrafluoroetileno y polifluoruro de vinilo se funden en
cintas calentadas a temperaturas que están por debajo de sus puntos de fusión. Este
método permite obtener películas y láminas de materiales que son difíciles de procesar
por otros medios. Estas películas se utilizan como recubrimientos no adherentes,
materiales de junta elástica y componentes de sellado para tuberías y juntas
Las películas, incluidas las película fotográfica y el celofán, se fabrican haciendo fluir una
disolución del polímero sobre una superficie extremadamente lisa, en forma de una gran
rueda pulida,u ocasionalmente, de una cinta o banda metálica. Una vez se ha evaporado
el disolvente se separa la película de la superficie de colado.
Productos
Envases hidrosolubles para lejías y detergentes.
Recubrimientos no adherentes
Materiales para junta elástica
Componentes de sellado para tuberías y juntas.
Ventajas
243
La colada con disolvente de películas ofrece tres ventajas con respecto a otros procesos
de fundido en caliente:
No se necesitan aditivos termoestabilizadores ni
lubricantes.
Las películas tienen un grosor uniforme y son
óptimamente transparentes.
No se produce otientación ni deformación.
Plásticos empleados
Acetato de celulosa, butirato de celulosa, propionato de
celulosa, etil celulosa, polialcohol vinílico, PVE, PMMA,
PC, Látex plástico líquido sobre superficies revestidas de
teflón,PTFE, polifluoruro de vinilo.
COLADO DE PLÁSTICO FUNDIDO.
Algunos termoplásticos, como los nailons y los acrílicos, y algunos plásticos
termoestables, como los epóxicos, fenólicos, poliuretanos o poliéster, se pueden colar
en moldes rígidos o flexibles, con una
diversidad de formas. Otros materiales que se
emplean en esta técnica son el etil celulosa, el
acetato butirato de celulosa, la poliamida, el
metacrilato de butilo, el polietileno.
Entre las partes que se suelen fabricar así están
engranajes, cojinetes, ruedas, láminas gruesas
y componentes que necesiten tener resistencia
al desgaste por abrasión. Así como también
adhesivos y recubrimientos desprendibles. Otra
aplicación de este procedimiento está en las
resinas fundidas que se emplean para moldes sobre los que colar otros materiales.
En el colado convencional de los termoplásticos, se vierte una mezcla de monómero,
catalizador y diversos aditivos, después de calentarla. La parte se forma después de
que se efectúa la polimerización a presión atmosférica. Se pueden producir formas
intrincadas con moldes flexibles, que después se desprenden. Puede ser necesaria
una desgasificación para conservar la integridad del producto.
Vaciado o fundición centrífugo. Este proceso es también usado con plásticos,
incluyendo los plásticos reforzados con fibras cortas. Los polímeros
termoestables son fundidos en forma similar; las piezas típicas producidas son
similares a las que son hechas con fundición de polímeros termoplásticos.
Sembrado y encapsulado. Una variación del colado, importante en la industria
eléctrica y electrónica, es el sembrado y encapsulado. Este proceso consiste en colar
el plástico en torno de un componente eléctrico, para embeberlo en el plástico.
El sembrado se hace en una caja, que es parte integral del producto. En el encapsulado,
el componente se recubre con una capa del plástico solidificado. En ambas aplicaciones
el plástico sirve como dieléctrico (no conductor). Se pueden encapsular en forma parcial
miembros estructurales, como ganchos y pernos.
La colada con disolvente de películas ofrece tres ventajas con respecto a otros procesos
de fundido en caliente:
No se necesitan aditivos termoestabilizadores ni
lubricantes.
Las películas tienen un grosor uniforme y son
óptimamente transparentes.
No se produce otientación ni deformación.
Plásticos empleados
Acetato de celulosa, butirato de celulosa, propionato de
celulosa, etil celulosa, polialcohol vinílico, PVE, PMMA,
PC, Látex plástico líquido sobre superficies revestidas de
teflón,PTFE, polifluoruro de vinilo.
COLADO DE PLÁSTICO FUNDIDO.
Algunos termoplásticos, como los nailons y los acrílicos, y algunos plásticos
termoestables, como los epóxicos, fenólicos, poliuretanos o poliéster, se pueden colar
en moldes rígidos o flexibles, con una
diversidad de formas. Otros materiales que se
emplean en esta técnica son el etil celulosa, el
acetato butirato de celulosa, la poliamida, el
metacrilato de butilo, el polietileno.
Entre las partes que se suelen fabricar así están
engranajes, cojinetes, ruedas, láminas gruesas
y componentes que necesiten tener resistencia
al desgaste por abrasión. Así como también
adhesivos y recubrimientos desprendibles. Otra
aplicación de este procedimiento está en las
resinas fundidas que se emplean para moldes sobre los que colar otros materiales.
En el colado convencional de los termoplásticos, se vierte una mezcla de monómero,
catalizador y diversos aditivos, después de calentarla. La parte se forma después de
que se efectúa la polimerización a presión atmosférica. Se pueden producir formas
intrincadas con moldes flexibles, que después se desprenden. Puede ser necesaria
una desgasificación para conservar la integridad del producto.
Vaciado o fundición centrífugo. Este proceso es también usado con plásticos,
incluyendo los plásticos reforzados con fibras cortas. Los polímeros
termoestables son fundidos en forma similar; las piezas típicas producidas son
similares a las que son hechas con fundición de polímeros termoplásticos.
Sembrado y encapsulado. Una variación del colado, importante en la industria
eléctrica y electrónica, es el sembrado y encapsulado. Este proceso consiste en colar
el plástico en torno de un componente eléctrico, para embeberlo en el plástico.
El sembrado se hace en una caja, que es parte integral del producto. En el encapsulado,
el componente se recubre con una capa del plástico solidificado. En ambas aplicaciones
el plástico sirve como dieléctrico (no conductor). Se pueden encapsular en forma parcial
miembros estructurales, como ganchos y pernos.
244
COLADO POR ROTACIÓN.
Se emplea la rotación de un molde para distribuir
uniformemente el material de colado en sus paredes
interiores.
Materiales: resinas de polímeros, plásticos en polvo,
dispersiones. Tipos:
Colada por centrifugación: el molde gira solamente en
un eje.
Colada rotacional: el molde se desplaza sobre dos ejes
de rotación.
COLADA POR CENTRIFUGACIÓN
Las principales características del moldeo centrífugo
(centrifugal casting) son:
Productos con geometría de revolución.
Adherencia de la masa a la pared del molde por fuerza
centrífuga: velocidad de giro elevada.
Aplicación principal: poliéster reforzado con fibras
cortas de vidrio (BMC) para tuberías, postes…
Con resinas duroplásticas: curado en el propio molde
calefactado + completado en estufas.
Productos que se suelen obtener: formas cilíndricas como
tuberías y conductos.
COLADA ROTACIONAL
El Moldeo Rotacional o Rotomoldeo es el proceso de transformación del plástico
empleado para producir piezas huecas, en el que plástico en polvo o liquido se vierte
dentro de un molde mientras gira en dos ejes biaxiales. El plástico se va fundiendo
mientras se distribuye y adhiere en toda la superficie interna. Finalmente el molde se
enfría para permitir la extracción de la pieza terminada.
En los últimos años, el Rotomoldeo ha llamado fuertemente la atención de la comunidad
industrial debido a las cualidades que presenta. Este proceso se va sofisticando día a día
de manera que actualmente es considerado entre los procedimientos de transformación
con mayor madurez tecnológica debido a las innovaciones en equipo, materiales y
técnicas de control que han sido incorporados.
Este proceso ofrece gran libertad de diseño, pues es posible fabricar artículos complejos
con herramentales relativamente sencillas y de bajo costo, que en ciertos casos sería
imposible moldear con otro procedimiento. Además, el bajo costo de este proceso
permite la experimentación con diversos materiales, distribución en el calibre de pared o
con el acabado de las piezas.
Debido a las bajas presiones empleadas en el Moldeo Rotacional se producen piezas con
tensiones internas mínimas, presentando un buen comportamiento mecánico debido a su
mayor solidez en comparación con las piezas producidas a través del Soplado o la
Inyección.
COLADO POR ROTACIÓN.
Se emplea la rotación de un molde para distribuir
uniformemente el material de colado en sus paredes
interiores.
Materiales: resinas de polímeros, plásticos en polvo,
dispersiones. Tipos:
Colada por centrifugación: el molde gira solamente en
un eje.
Colada rotacional: el molde se desplaza sobre dos ejes
de rotación.
COLADA POR CENTRIFUGACIÓN
Las principales características del moldeo centrífugo
(centrifugal casting) son:
Productos con geometría de revolución.
Adherencia de la masa a la pared del molde por fuerza
centrífuga: velocidad de giro elevada.
Aplicación principal: poliéster reforzado con fibras
cortas de vidrio (BMC) para tuberías, postes…
Con resinas duroplásticas: curado en el propio molde
calefactado + completado en estufas.
Productos que se suelen obtener: formas cilíndricas como
tuberías y conductos.
COLADA ROTACIONAL
El Moldeo Rotacional o Rotomoldeo es el proceso de transformación del plástico
empleado para producir piezas huecas, en el que plástico en polvo o liquido se vierte
dentro de un molde mientras gira en dos ejes biaxiales. El plástico se va fundiendo
mientras se distribuye y adhiere en toda la superficie interna. Finalmente el molde se
enfría para permitir la extracción de la pieza terminada.
En los últimos años, el Rotomoldeo ha llamado fuertemente la atención de la comunidad
industrial debido a las cualidades que presenta. Este proceso se va sofisticando día a día
de manera que actualmente es considerado entre los procedimientos de transformación
con mayor madurez tecnológica debido a las innovaciones en equipo, materiales y
técnicas de control que han sido incorporados.
Este proceso ofrece gran libertad de diseño, pues es posible fabricar artículos complejos
con herramentales relativamente sencillas y de bajo costo, que en ciertos casos sería
imposible moldear con otro procedimiento. Además, el bajo costo de este proceso
permite la experimentación con diversos materiales, distribución en el calibre de pared o
con el acabado de las piezas.
Debido a las bajas presiones empleadas en el Moldeo Rotacional se producen piezas con
tensiones internas mínimas, presentando un buen comportamiento mecánico debido a su
mayor solidez en comparación con las piezas producidas a través del Soplado o la
Inyección.
245
Los niveles productivos del Rotomoldeo pueden variar de algunas cuantas piezas, a
cientos o miles de artículos, también es adecuado para la producción a baja escala con
vista a la obtención de prototipos. Desde pequeñas piezas como los son partes de
muñecas y pelotas, con las cuales el Rotomoldeo se posicionó en el mercado hace años,
hasta artículos de alto desempeño físico o alta capacidad en volumen; el Moldeo
Rotacional se presenta con varias ventajas frente a otros procedimientos de
transformación para obtener piezas huecas tridimensionales donde las juntas del molde
son
prácticamente invisibles.
Al programar la velocidad de rotación es posible controlar el espesor de pared de
diferentes zonas, que, en cualquier caso, no llegará a ser uniforme en toda la pared. El
espesor puede ir de 1mm hasta el grosor que se requiera de acuerdo a las funciones de
la pieza.
Por último, existen bajos niveles de desperdicio ya que este proceso no requiere el
uso de coladas, ni bebederos. El material excedente o no deseado es poco en
comparación con otros procesos para fabricar piezas huecas.
Características
Se utilizan plásticos en polvo o suspensiones que se colocan en moldes de
aluminio. De otra forma no podrían ser fundidos ni moldeados ya que el calor para
realizar esto se transmite al material por conducción, proceso optimizado al
aumentar el área de contacto en un polvo; considerando además, que en este
estado el plástico puede “fluir” para tocar todas las paredes del molde mientras
vaya girando.
Se introduce el molde en el horno y se hace girar en dos planos, el material se
extiende uniformemente sobre las paredes del molde caliente. El plástico se
derrite y se funde al tocar la superficie del molde caliente, obteniéndose un
recubrimiento compacto.
Cuando se ha derretido o fundido el material en su totalidad se introduce en la
cámara de enfriado a la vez que continua girando.Los polímeros cristalinos se
enfrían en aire. Los polímeros amorfos se enfrían por rociado o baño de agua.
Se extrae el producto.
Materiales
Resinas de polímeros.
Plásticos en polvo.
Los niveles productivos del Rotomoldeo pueden variar de algunas cuantas piezas, a
cientos o miles de artículos, también es adecuado para la producción a baja escala con
vista a la obtención de prototipos. Desde pequeñas piezas como los son partes de
muñecas y pelotas, con las cuales el Rotomoldeo se posicionó en el mercado hace años,
hasta artículos de alto desempeño físico o alta capacidad en volumen; el Moldeo
Rotacional se presenta con varias ventajas frente a otros procedimientos de
transformación para obtener piezas huecas tridimensionales donde las juntas del molde
son
prácticamente invisibles.
Al programar la velocidad de rotación es posible controlar el espesor de pared de
diferentes zonas, que, en cualquier caso, no llegará a ser uniforme en toda la pared. El
espesor puede ir de 1mm hasta el grosor que se requiera de acuerdo a las funciones de
la pieza.
Por último, existen bajos niveles de desperdicio ya que este proceso no requiere el
uso de coladas, ni bebederos. El material excedente o no deseado es poco en
comparación con otros procesos para fabricar piezas huecas.
Características
Se utilizan plásticos en polvo o suspensiones que se colocan en moldes de
aluminio. De otra forma no podrían ser fundidos ni moldeados ya que el calor para
realizar esto se transmite al material por conducción, proceso optimizado al
aumentar el área de contacto en un polvo; considerando además, que en este
estado el plástico puede “fluir” para tocar todas las paredes del molde mientras
vaya girando.
Se introduce el molde en el horno y se hace girar en dos planos, el material se
extiende uniformemente sobre las paredes del molde caliente. El plástico se
derrite y se funde al tocar la superficie del molde caliente, obteniéndose un
recubrimiento compacto.
Cuando se ha derretido o fundido el material en su totalidad se introduce en la
cámara de enfriado a la vez que continua girando.Los polímeros cristalinos se
enfrían en aire. Los polímeros amorfos se enfrían por rociado o baño de agua.
Se extrae el producto.
Materiales
Resinas de polímeros.
Plásticos en polvo.
246
Dispersiones.
Termoplásticos.
Dentro de estos últimos los más comunes son polietileno de alta densidad,
polivinilo clorado y poliamida.
Productos
Completamente cerrados: pelotas, juguetes, recipientes, brazos industriales,
flotadores, tanques de combustible, visores solares, etc.
Artículos rellenos con espuma y doble pared.
Piezas huecas simétricas o asimétricas, con geometría de curvas complejas,
pared uniforme, y contrasalidas.
Ventajas e inconvenientes
Ventajas
Gran flexibilidad en el diseño de piezas. No es un método de conformado
complejo.
Bajos niveles de desperdicio.
Se pueden añadir refuerzos de fibra corta.
No es un método de conformado complejo.
El molde es más simple y menos costoso.
Los productos apenas se deforman.
El artículo obtenido está relativamente libre de tensiones residuales y de memoria
viscoelástica.
El proceso se adapta a la producción de bajas cantidades.
Los costes del material son relativamente bajos.
El colado rotacional produce objetos huecos sin uniones, sin necesidad
de soldadura.
Inconvenientes
El índice de producción es bajo y el tiempo del ciclo es alto.
Contracción durante la solidificación.
La precisión de las dimensiones es únicamente suficiente.
Las burbujas de humedad y el aire pueden constituir un
problema.
Los disolventes y aditivos pueden ser peligrosos.
Comparativa frente a otros procesos
Este proceso tiene muchas ventajas sobre los procesos de transformación de plástico
convencionales como lo son el Moldeo por inyección y la extrusión. Algunas de las
ventajas con respecto a dichas técnicas son:
Capacidad para realizar producciones cortas.
Fabricación de piezas grandes y huecas.
Piezas de doble pared y con varias capas
Dispersiones.
Termoplásticos.
Dentro de estos últimos los más comunes son polietileno de alta densidad,
polivinilo clorado y poliamida.
Productos
Completamente cerrados: pelotas, juguetes, recipientes, brazos industriales,
flotadores, tanques de combustible, visores solares, etc.
Artículos rellenos con espuma y doble pared.
Piezas huecas simétricas o asimétricas, con geometría de curvas complejas,
pared uniforme, y contrasalidas.
Ventajas e inconvenientes
Ventajas
Gran flexibilidad en el diseño de piezas. No es un método de conformado
complejo.
Bajos niveles de desperdicio.
Se pueden añadir refuerzos de fibra corta.
No es un método de conformado complejo.
El molde es más simple y menos costoso.
Los productos apenas se deforman.
El artículo obtenido está relativamente libre de tensiones residuales y de memoria
viscoelástica.
El proceso se adapta a la producción de bajas cantidades.
Los costes del material son relativamente bajos.
El colado rotacional produce objetos huecos sin uniones, sin necesidad
de soldadura.
Inconvenientes
El índice de producción es bajo y el tiempo del ciclo es alto.
Contracción durante la solidificación.
La precisión de las dimensiones es únicamente suficiente.
Las burbujas de humedad y el aire pueden constituir un
problema.
Los disolventes y aditivos pueden ser peligrosos.
Comparativa frente a otros procesos
Este proceso tiene muchas ventajas sobre los procesos de transformación de plástico
convencionales como lo son el Moldeo por inyección y la extrusión. Algunas de las
ventajas con respecto a dichas técnicas son:
Capacidad para realizar producciones cortas.
Fabricación de piezas grandes y huecas.
Piezas de doble pared y con varias capas
247
En la fabricación de ciertas piezas huecas, con geometría de curvas complejas, pared
uniforme, y “contrasalidas”, el Rotomoldeo es una alternativa con menor costo frente
al soplado.
Por otro lado, debido a las bajas presiones empleadas en el Moldeo Rotacional se
producen piezas con tensiones internas mínimas, presentando un buen comportamiento
mecánico debido a su mayor solidez en comparación con las piezas producidas a través
del soplado o la inyección.
Mercados
Algunos mercados donde participan productos obtenidos por rotomoldeo son:
Sector industrial
Sector salud
Sector agrícola
Industria metalúrgica
Industria automotriz
Bebidas y alimentos
Construcción
Higiene Industrial y ambiental
Electrónica
Farmacéutica
Textil
Juguetes
Recreación y esparcimiento
Aplicaciones Especiales
MOLDEO POR COMPRESIÓN
El moldeo por compresión es un proceso antiguo y muy
utilizado para plásticos termofijos. Se aplica también a
discos fonográficos termoplásticos, llantas de hule y
varios compuestos en matriz de polímero.
El proceso, ilustrado en la siguiente figura, para un
plástico termofijo es el siguiente:
1. Se coloca en el fondo de un molde calentado,
una cantidad fija de compuesto de moldeo
llamada carga.
2. Se unen las mitades del molde para
comprimir la carga y forzarla a tornar la
forma de la cavidad.
3. Se calienta la carga a través del molde para que polimerice y cure el material,
transformándose en una pieza sólida.
4. Se abre el molde y se retira la parte de la cavidad.
La carga inicial del compuesto de moldeo puede estar en forma de polvos, pelets, líquido,
o partes preformadas. La cantidad de polímero debe controlarse con toda precisión para
obtener una consistencia uniforme en el producto moldeado. Se ha vuelto una práctica
En la fabricación de ciertas piezas huecas, con geometría de curvas complejas, pared
uniforme, y “contrasalidas”, el Rotomoldeo es una alternativa con menor costo frente
al soplado.
Por otro lado, debido a las bajas presiones empleadas en el Moldeo Rotacional se
producen piezas con tensiones internas mínimas, presentando un buen comportamiento
mecánico debido a su mayor solidez en comparación con las piezas producidas a través
del soplado o la inyección.
Mercados
Algunos mercados donde participan productos obtenidos por rotomoldeo son:
Sector industrial
Sector salud
Sector agrícola
Industria metalúrgica
Industria automotriz
Bebidas y alimentos
Construcción
Higiene Industrial y ambiental
Electrónica
Farmacéutica
Textil
Juguetes
Recreación y esparcimiento
Aplicaciones Especiales
MOLDEO POR COMPRESIÓN
El moldeo por compresión es un proceso antiguo y muy
utilizado para plásticos termofijos. Se aplica también a
discos fonográficos termoplásticos, llantas de hule y
varios compuestos en matriz de polímero.
El proceso, ilustrado en la siguiente figura, para un
plástico termofijo es el siguiente:
1. Se coloca en el fondo de un molde calentado,
una cantidad fija de compuesto de moldeo
llamada carga.
2. Se unen las mitades del molde para
comprimir la carga y forzarla a tornar la
forma de la cavidad.
3. Se calienta la carga a través del molde para que polimerice y cure el material,
transformándose en una pieza sólida.
4. Se abre el molde y se retira la parte de la cavidad.
La carga inicial del compuesto de moldeo puede estar en forma de polvos, pelets, líquido,
o partes preformadas. La cantidad de polímero debe controlarse con toda precisión para
obtener una consistencia uniforme en el producto moldeado. Se ha vuelto una práctica
248
común precalentar la carga antes de colocarla en el molde; esto suaviza el polímero y
acorta la duración del ciclo de producción. Los métodos de precalentamiento incluyen
calentadores infrarrojos, calentamiento por convección en estufa y el uso de tornillos
giratorios dentro de un cilindro calentado. Esta última técnica (tomada del moldeo por
inyección) se usa también para medir la cantidad de la carga.
Principales aplicaciones:
Materiales duroplásticos y elastómeros, para piezas de pequeñas dimensiones.
Compuestos reforzados con fibras de vidrio (a partir de resinas epoxi, de
poliéster…):
BMC (bulk molding compounds): reforzados con fibras de 3-12mm. Ejemplo:
cuerpo de taladradora eléctrica.
SMC (sheet molding compounds): se sitúan en el molde alternativamente
capas de fibras de ~ 25mm y capas de mezcla de resina y otros componentes.
Preferentemente para piezas de gran superficie y pequeño espesor. Ejemplo:
paneles para vehículos.
TMC (thick molding compounds): combinación en capas de BMC y SMC, para
placas de gran espesor.
(modificación de la técnica) Estampado de chapas y preformas de termoplásticos
(thermoplastics sheet stamping), reforzados con fibras textiles o de vidrio. Ya no
utilizada para termoplásticos (ejemplo: era el método para la producción de
discos LP).
Ventajas
Fluido en pequeñas distancias: menores tensiones
internas.
Bajo coste de mantenimiento y de fabricación de moldes.
Diseño sencillo de moldes, al no haber entrada y canales.
Desventajas
El molde debe mantenerse a temperatura no excesiva,
para que las paredes no curen mucho más rápido que el
interior. Por tanto, tiempos largos de curado.
MOLDEO POR TRASFERENCIA
En este proceso, se carga un termofijo
(preformado) en una cámara inmediata a la
cavidad del molde, donde se calienta; se
aplica entonces presión para forzar al
polímero suavizado a fluir dentro del molde
caliente, donde el polímero se cura. Las dos
variantes de este proceso se ilustran en la
siguiente figura:
(a) moldeo con recipiente de
transferencia, en el cual la carga se
inyecta de un recipiente a través de
un canal vertical en la cavidad
(b) moldeo con émbolo de
transferencia, en el cual se inyecta la
carga en la cavidad del molde por
común precalentar la carga antes de colocarla en el molde; esto suaviza el polímero y
acorta la duración del ciclo de producción. Los métodos de precalentamiento incluyen
calentadores infrarrojos, calentamiento por convección en estufa y el uso de tornillos
giratorios dentro de un cilindro calentado. Esta última técnica (tomada del moldeo por
inyección) se usa también para medir la cantidad de la carga.
Principales aplicaciones:
Materiales duroplásticos y elastómeros, para piezas de pequeñas dimensiones.
Compuestos reforzados con fibras de vidrio (a partir de resinas epoxi, de
poliéster…):
BMC (bulk molding compounds): reforzados con fibras de 3-12mm. Ejemplo:
cuerpo de taladradora eléctrica.
SMC (sheet molding compounds): se sitúan en el molde alternativamente
capas de fibras de ~ 25mm y capas de mezcla de resina y otros componentes.
Preferentemente para piezas de gran superficie y pequeño espesor. Ejemplo:
paneles para vehículos.
TMC (thick molding compounds): combinación en capas de BMC y SMC, para
placas de gran espesor.
(modificación de la técnica) Estampado de chapas y preformas de termoplásticos
(thermoplastics sheet stamping), reforzados con fibras textiles o de vidrio. Ya no
utilizada para termoplásticos (ejemplo: era el método para la producción de
discos LP).
Ventajas
Fluido en pequeñas distancias: menores tensiones
internas.
Bajo coste de mantenimiento y de fabricación de moldes.
Diseño sencillo de moldes, al no haber entrada y canales.
Desventajas
El molde debe mantenerse a temperatura no excesiva,
para que las paredes no curen mucho más rápido que el
interior. Por tanto, tiempos largos de curado.
MOLDEO POR TRASFERENCIA
En este proceso, se carga un termofijo
(preformado) en una cámara inmediata a la
cavidad del molde, donde se calienta; se
aplica entonces presión para forzar al
polímero suavizado a fluir dentro del molde
caliente, donde el polímero se cura. Las dos
variantes de este proceso se ilustran en la
siguiente figura:
(a) moldeo con recipiente de
transferencia, en el cual la carga se
inyecta de un recipiente a través de
un canal vertical en la cavidad
(b) moldeo con émbolo de
transferencia, en el cual se inyecta la
carga en la cavidad del molde por
249
medio de un émbolo desde un depósito que se calienta a través de los canales
laterales.
En ambos casos se produce material de desperdicio en cada ciclo por la pieza desechada
que se queda en la base del depósito y en los canales laterales (que en inglés se
denominan cull). Además, el vertedero del recipiente de transferencia es también material
de desecho. Este desecho no puede recuperarse debido a que los polímeros son
termofijos.
El moldeo por transferencia está relacionado estrechamente con el moldeo por
compresión, debido a que utiliza el mismo tipo de polímeros (termofijos y elastómeros).
Existen similitudes con el moldeo por inyección, ya que la carga se precalienta en una
cámara separada, y fuego se inyecta en el molde. En el moldeo por transferencia se
pueden moldear formas de partes más intrincadas que en el moldeo por compresión pero
no tan intrincadas como las del moldeo por inyección. El moldeo por transferencia
también se presta para usar insertos de metal o de cerámica que se colocan en la
cavidad antes de la inyección, el plástico calentado se adhiere al inserto durante el
moldeo.
En definitiva, se creó este método para mejorar el de compresión.
Ventajas
La carga de material para la inyección entera en una localización consume menos
tiempo que la carga de preformas en cada cavidad individual.
Las espigas de núcleo con diámetro más largo y más pequeño pueden ser
utilizadas porque pueden ser sostenidos en ambos extremos.
Tras haber sido cerrado el molde antes de que cualquier
material llegue a la cavidad, las inserciones de metal
pueden ser moldeadas en las piezas sin rebabarlas.
A través de las dimensiones de la línea de separación se
mantienen más fácilmente a las tolerancias rígidas.
Las rebabas en la línea de separación pueden ser
mantenidas a un grosor mínimo si el molde está
diseñado apropiadamente y bien mantenido.
Desventajas
La deformación es más bien un problema porque el flujo
de materiales de transferencia es más suave y se encoge
más que los materiales de grado de compresión.
Además, el empuje del material por un canal y una
entrada orienta el material, lo que resulta en
encogimiento no uniforme.
Puesto que el material fluye desde una localización para
llenar la pieza, verá las líneas de punto opuestas de la
entrada en cada espiga de núcleo.
La tasa de chatarra para las piezas moldeadas por
transferencia usualmente será mayor que las piezas
moldeadas por compresión porque de la chatarra extra
del desperdicio y canal.
Para evitar que el molde se abra un poco lo que puede resultar en una rebaba
importante en las piezas, el tonelaje de cierre para las piezas moldeadas por
transferencia es mayor que para las piezas moldeadas por compresión. Como
medio de un émbolo desde un depósito que se calienta a través de los canales
laterales.
En ambos casos se produce material de desperdicio en cada ciclo por la pieza desechada
que se queda en la base del depósito y en los canales laterales (que en inglés se
denominan cull). Además, el vertedero del recipiente de transferencia es también material
de desecho. Este desecho no puede recuperarse debido a que los polímeros son
termofijos.
El moldeo por transferencia está relacionado estrechamente con el moldeo por
compresión, debido a que utiliza el mismo tipo de polímeros (termofijos y elastómeros).
Existen similitudes con el moldeo por inyección, ya que la carga se precalienta en una
cámara separada, y fuego se inyecta en el molde. En el moldeo por transferencia se
pueden moldear formas de partes más intrincadas que en el moldeo por compresión pero
no tan intrincadas como las del moldeo por inyección. El moldeo por transferencia
también se presta para usar insertos de metal o de cerámica que se colocan en la
cavidad antes de la inyección, el plástico calentado se adhiere al inserto durante el
moldeo.
En definitiva, se creó este método para mejorar el de compresión.
Ventajas
La carga de material para la inyección entera en una localización consume menos
tiempo que la carga de preformas en cada cavidad individual.
Las espigas de núcleo con diámetro más largo y más pequeño pueden ser
utilizadas porque pueden ser sostenidos en ambos extremos.
Tras haber sido cerrado el molde antes de que cualquier
material llegue a la cavidad, las inserciones de metal
pueden ser moldeadas en las piezas sin rebabarlas.
A través de las dimensiones de la línea de separación se
mantienen más fácilmente a las tolerancias rígidas.
Las rebabas en la línea de separación pueden ser
mantenidas a un grosor mínimo si el molde está
diseñado apropiadamente y bien mantenido.
Desventajas
La deformación es más bien un problema porque el flujo
de materiales de transferencia es más suave y se encoge
más que los materiales de grado de compresión.
Además, el empuje del material por un canal y una
entrada orienta el material, lo que resulta en
encogimiento no uniforme.
Puesto que el material fluye desde una localización para
llenar la pieza, verá las líneas de punto opuestas de la
entrada en cada espiga de núcleo.
La tasa de chatarra para las piezas moldeadas por
transferencia usualmente será mayor que las piezas
moldeadas por compresión porque de la chatarra extra
del desperdicio y canal.
Para evitar que el molde se abra un poco lo que puede resultar en una rebaba
importante en las piezas, el tonelaje de cierre para las piezas moldeadas por
transferencia es mayor que para las piezas moldeadas por compresión. Como
250
resultado, un molde de compresión puede tener más cavidades de una pieza dada
que un molde de transferencia para la misma pieza en la misma prensa.
MOLDEO POR SOPLADO.
El moldeo por soplado es una tecnología del vidrio aplicada a los plásticos. En este
proceso, soplamos aire a través de una preforma tubular en caliente, y ésta se adapta a
un molde o se modela de manera artesanal. En ingeniería, lo más común es usar el
sistema de molde metálico donde se introduce la preforma y se sopla aire. Es muy usado
para fabricar objetos huecos, como botellas. Las piezas producidas por soplado
presentan numerosas ventajas:
ligereza,
piezas sin puntas o intersticios,
aislamiento,
posibilidad obtener
piezas con pared simple
o doble,
el moldeo por extrusión
y soplado es un
proceso de baja presión
(de 1,72 bar hasta 10,34
bar). Esto permite tener
plantas de procesado
más económicas,
manteniendo la misma
calidad,
los moldes de soplado
son más baratos. Se puede hacer un moldeo por soplado a partir de un proceso
de extrusión o de inyección del polímero fundido.
Extrusión y soplado
Es un proceso semicontinuo que incluye dos pasos:
Primero, por una extrusión del polímero fundido obtenemos u na preforma
cilíndrica tubular, al hacerlo pasar por un dado que le confiere esta forma. Se
obtiene lo que se denomina párison.
Por último, se insufla aire hasta obtener la forma final del producto, en este caso,
una botella.
En este vídeo, se puede observar perfectamente el proceso llevado a cabo. Al principio,
tenemos el polímero fundido, y lo extruimos, haciéndolo pasar a través de un dado para
conferirle su forma tubular, capturado por un obturador para impedir su movimiento. A
esta preforma tubular se le denomina párison. En el siguiente paso, el obturador ubica el
párison dentro del molde de metal, que posteriormente se cierra para dejar al párison en
su interior, y teniendo como único contacto al exterior, la boca donde insuflaremos el
aire. Después, soplamos el aire a través del conducto destinado a tal propósito, inflando
el tubo hasta que adquiere totalmente la forma del negativo del molde. Por último,
cuando el polímero se enfríe, abriremos el molde y expulsamos la pieza, obteniendo el
producto final deseado.
resultado, un molde de compresión puede tener más cavidades de una pieza dada
que un molde de transferencia para la misma pieza en la misma prensa.
MOLDEO POR SOPLADO.
El moldeo por soplado es una tecnología del vidrio aplicada a los plásticos. En este
proceso, soplamos aire a través de una preforma tubular en caliente, y ésta se adapta a
un molde o se modela de manera artesanal. En ingeniería, lo más común es usar el
sistema de molde metálico donde se introduce la preforma y se sopla aire. Es muy usado
para fabricar objetos huecos, como botellas. Las piezas producidas por soplado
presentan numerosas ventajas:
ligereza,
piezas sin puntas o intersticios,
aislamiento,
posibilidad obtener
piezas con pared simple
o doble,
el moldeo por extrusión
y soplado es un
proceso de baja presión
(de 1,72 bar hasta 10,34
bar). Esto permite tener
plantas de procesado
más económicas,
manteniendo la misma
calidad,
los moldes de soplado
son más baratos. Se puede hacer un moldeo por soplado a partir de un proceso
de extrusión o de inyección del polímero fundido.
Extrusión y soplado
Es un proceso semicontinuo que incluye dos pasos:
Primero, por una extrusión del polímero fundido obtenemos u na preforma
cilíndrica tubular, al hacerlo pasar por un dado que le confiere esta forma. Se
obtiene lo que se denomina párison.
Por último, se insufla aire hasta obtener la forma final del producto, en este caso,
una botella.
En este vídeo, se puede observar perfectamente el proceso llevado a cabo. Al principio,
tenemos el polímero fundido, y lo extruimos, haciéndolo pasar a través de un dado para
conferirle su forma tubular, capturado por un obturador para impedir su movimiento. A
esta preforma tubular se le denomina párison. En el siguiente paso, el obturador ubica el
párison dentro del molde de metal, que posteriormente se cierra para dejar al párison en
su interior, y teniendo como único contacto al exterior, la boca donde insuflaremos el
aire. Después, soplamos el aire a través del conducto destinado a tal propósito, inflando
el tubo hasta que adquiere totalmente la forma del negativo del molde. Por último,
cuando el polímero se enfríe, abriremos el molde y expulsamos la pieza, obteniendo el
producto final deseado.
251
Inyección y soplado
Este sistema de conformado es muy parecido al anterior, con la salvedad que ahora no
necesitamos del dado que le confería la forma por extrusión, ni un obturador para sujetar
la zona de inyección, sino que ahora, el polímero se inyecta en un molde para la
preforma, y el espaciado interior se consigue con un mandril.
Esta técnica sólo emplea termoplásticos y su uso se extiende
principalmente a envases y objetos huecos, como en el caso
anterior, como son botellas de refrescos. Como se puede
apreciar, se emplea una máquina de extrusión combinada con
un molde.
Los pasos del proceso (ver video) son los siguientes. En primer
lugar, con el polímero fundido, lo inyectamos en un molde con
un mandril en su interior, encargado de hacerle el agujero
central a la preforma de tubo. Se observa que el material inyectado llega hasta el final del
molde, con una forma determinada, que corresponderá con la forma de la rosca del
tapón. Luego, se deja enfriar y se van acumulando para su posterior tratamiento. Una vez
tenemos la preforma fría, la introduciremos en otro molde, agarrando la zona de la rosca
del tapón con el mismo y dejándolo sujeto. Hay que tener en cuenta que el mandril
interior es hueco en su interior y se deja permanentemente en la preforma fria. Este
nuevo molde tiene su superficie caliente, lo que hace que de nuevo, el polímero vuelva a
ser conformado con facilidad, ya que se encuentra a la temperatura de reblandecimeinto,
salvo la zona del cuello, que permanece sólida y rígida en todo momento del proceso. Al
insuflarle aire obtenemos la forma final y tras el enfriamiento, retiramos el mandril.
Ventajas de este proceso:
Las preformas se pueden inyectar y almacenar, por lo que podemos guardarlas
para realizar el soplado más tarde.
Las preformas son estables y pueden ser sopladas a velocidad alta según la
demanda requerida. Por eso, el proceso de inyección y soplado se usa para la
producción de objetos de plástico en grandes cantidades.
El proceso de inyección y soplado ofrece mejor control sobre el peso y grosor de
las paredes del componente terminado, también mejora la precisión sobre áreas
no sopladas como el cuello.
El uso de preformas es muy común en la fabricación de botellas de PET como las
utilizadas en los refrescos.
Inyección y soplado
Este sistema de conformado es muy parecido al anterior, con la salvedad que ahora no
necesitamos del dado que le confería la forma por extrusión, ni un obturador para sujetar
la zona de inyección, sino que ahora, el polímero se inyecta en un molde para la
preforma, y el espaciado interior se consigue con un mandril.
Esta técnica sólo emplea termoplásticos y su uso se extiende
principalmente a envases y objetos huecos, como en el caso
anterior, como son botellas de refrescos. Como se puede
apreciar, se emplea una máquina de extrusión combinada con
un molde.
Los pasos del proceso (ver video) son los siguientes. En primer
lugar, con el polímero fundido, lo inyectamos en un molde con
un mandril en su interior, encargado de hacerle el agujero
central a la preforma de tubo. Se observa que el material inyectado llega hasta el final del
molde, con una forma determinada, que corresponderá con la forma de la rosca del
tapón. Luego, se deja enfriar y se van acumulando para su posterior tratamiento. Una vez
tenemos la preforma fría, la introduciremos en otro molde, agarrando la zona de la rosca
del tapón con el mismo y dejándolo sujeto. Hay que tener en cuenta que el mandril
interior es hueco en su interior y se deja permanentemente en la preforma fria. Este
nuevo molde tiene su superficie caliente, lo que hace que de nuevo, el polímero vuelva a
ser conformado con facilidad, ya que se encuentra a la temperatura de reblandecimeinto,
salvo la zona del cuello, que permanece sólida y rígida en todo momento del proceso. Al
insuflarle aire obtenemos la forma final y tras el enfriamiento, retiramos el mandril.
Ventajas de este proceso:
Las preformas se pueden inyectar y almacenar, por lo que podemos guardarlas
para realizar el soplado más tarde.
Las preformas son estables y pueden ser sopladas a velocidad alta según la
demanda requerida. Por eso, el proceso de inyección y soplado se usa para la
producción de objetos de plástico en grandes cantidades.
El proceso de inyección y soplado ofrece mejor control sobre el peso y grosor de
las paredes del componente terminado, también mejora la precisión sobre áreas
no sopladas como el cuello.
El uso de preformas es muy común en la fabricación de botellas de PET como las
utilizadas en los refrescos.
252
MOLDEO DE POLÍMEROS POR INYECCIÓN
Es un proceso de conformado consistente en
calentar un polímero e introducirlo en un molde
mediante altas presiones. Puede producir piezas
de diversos tamaños y gran complejidad. La
complejidad y tamaño de la pieza moldeada se
refleja en un mayor volúmen y coste de los
equipos.
Este proceso es adecuado para
los termoplásticos y para gran número
de termoendurecibles. Sus aplicaciones se reflejan
en gran cantidad de artículos cotidianos: aparatos electrónicos, calzado, bolígrafos,
cepillos, piezas de automóvil...
Entre otras ventajas, destacan los altos índices de productividad y automatización con
posibilidad de piezas pequeñas de tolerancias estrechas, sin necesidad de una operación
adicional de acabado superficial y la posibilidad de reutilización de los desechos
termoplásticos.
En el siguiente vídeo se puede ver esquemáticamente la inyección del polímero dentro
del molde.
Proceso y equipo
En general, se trata de un proceso a caballo entre
la extrusión y la colada de metales. Como se muestra en la
siguiente figura, la máquina típica de moldeo por inyección
consta de dos partes fundamentales: unidad de inyección y
unidad de sujeción.
El proceso se produce de la siguiente manera:
1. Una tolva alimenta de manera regular la unidad
inyectora con granza de plástico.
2. La granza se calienta y funde en el cilindro y es
empujada hacia adelante por la propia hélice del
husillo.
3. Finalmente, el husillo se desplaza e inyecta el plástico fundido hacia el molde
a gran presión.
Dependiendo de que el propio husillo actúe o no de émbolo, la máquina se llama
de “husillo reciprocante” o de “dos etapas”, respectivamente. Una vez la granza se ha
fluidificado en el recorrido por el husillo, el plástico se solidifica muy rápidamente, por lo
que se precisa una gran presión de llenado para homogeneizar.
El husillo gira en sentido contrario y retrocede, mientras la pieza es expulsada tras
abrir el molde.
La tolva ha seguido alimentando el hueco entre el husillo y el cilindro, con lo tiene
material para el siguiente ciclo de llenado.
MOLDEO DE POLÍMEROS POR INYECCIÓN
Es un proceso de conformado consistente en
calentar un polímero e introducirlo en un molde
mediante altas presiones. Puede producir piezas
de diversos tamaños y gran complejidad. La
complejidad y tamaño de la pieza moldeada se
refleja en un mayor volúmen y coste de los
equipos.
Este proceso es adecuado para
los termoplásticos y para gran número
de termoendurecibles. Sus aplicaciones se reflejan
en gran cantidad de artículos cotidianos: aparatos electrónicos, calzado, bolígrafos,
cepillos, piezas de automóvil...
Entre otras ventajas, destacan los altos índices de productividad y automatización con
posibilidad de piezas pequeñas de tolerancias estrechas, sin necesidad de una operación
adicional de acabado superficial y la posibilidad de reutilización de los desechos
termoplásticos.
En el siguiente vídeo se puede ver esquemáticamente la inyección del polímero dentro
del molde.
Proceso y equipo
En general, se trata de un proceso a caballo entre
la extrusión y la colada de metales. Como se muestra en la
siguiente figura, la máquina típica de moldeo por inyección
consta de dos partes fundamentales: unidad de inyección y
unidad de sujeción.
El proceso se produce de la siguiente manera:
1. Una tolva alimenta de manera regular la unidad
inyectora con granza de plástico.
2. La granza se calienta y funde en el cilindro y es
empujada hacia adelante por la propia hélice del
husillo.
3. Finalmente, el husillo se desplaza e inyecta el plástico fundido hacia el molde
a gran presión.
Dependiendo de que el propio husillo actúe o no de émbolo, la máquina se llama
de “husillo reciprocante” o de “dos etapas”, respectivamente. Una vez la granza se ha
fluidificado en el recorrido por el husillo, el plástico se solidifica muy rápidamente, por lo
que se precisa una gran presión de llenado para homogeneizar.
El husillo gira en sentido contrario y retrocede, mientras la pieza es expulsada tras
abrir el molde.
La tolva ha seguido alimentando el hueco entre el husillo y el cilindro, con lo tiene
material para el siguiente ciclo de llenado.
253
MOLDEO
Los moldes constituyen la parte más importante
de una máquina de inyección, dada su
complejidad. Lo fabrican especialistas en moldes
y permite fabricar la pieza cuando se desee.
Generalmente, es propiedad del que realiza el
pedido de piezas.
En la siguiente figura se muestra el esquema de
un molde de 2 placas. En él, una mitad está sujeta
a la placa estacionaria y a la otra a la móvil de la
unidad de sujeción. El molde es atravesado por
canales de agua para enfriar la pieza. Al cerrarse el molde se produce el llenado del
mismo con plástico fundido a presión y al enfriarse (generalmente se requiere
refrigeración) la pieza solidificada es expulsada mediante pernos eyectores cuando se
abre el molde. Estos pernos poseen pequeños conductos p ara
evacuar, al mismo tiempo, el aire del molde.
La figura mostrada a continuación muestra esquema de un molde
de 3 placas en la posición de cerrado y abierto. Este diseño posee
algunas ventajas respecto al anterior:
El flujo del plástico pasa a través de una puerta situada en
la base de las piezas (si entra por un lateral se puede
producir un "defecto de soldadura").
Al abrirse y dejar dos aberturas, por una de ellas cae el
bebedero y los alimentadores, mientras que por la otra las
piezas (se evita una operación posterior para separar de la
pieza los alimentadores y el bebedero).
UNIDAD DE SUJECIÓN
Es la encargada de abrir y cerrar el molde, aplicando la
fuerza necesaria. Esta fuerza es una de las
características que definen la capacidad de una
máquina de inyección, pudiendo encontrarse máquinas
con "fuerza de cierre" desde varias decenas a miles de
kN. Pueden ser de tres tipos: articuladas, hidráulicas e
hidromecánicas (una combinación de las anteriores). Se
muestran en la siguiente figura.
Articuladas (para carga de cierre hasta 1500 kN). Al principio del cierre la carga es
baja y la velocidad alta. Hacia el final del recorrido de cierre, la situación se
invierte.
Hidráulicas (para carga de cierre de 1500 a 10 000 kN). Eliminan las uniones
mecánicas, pero requiere cilindros hidráulicos grandes. Se usa en máquinas de
mayor capacidad de cierre.
MOLDEO
Los moldes constituyen la parte más importante
de una máquina de inyección, dada su
complejidad. Lo fabrican especialistas en moldes
y permite fabricar la pieza cuando se desee.
Generalmente, es propiedad del que realiza el
pedido de piezas.
En la siguiente figura se muestra el esquema de
un molde de 2 placas. En él, una mitad está sujeta
a la placa estacionaria y a la otra a la móvil de la
unidad de sujeción. El molde es atravesado por
canales de agua para enfriar la pieza. Al cerrarse el molde se produce el llenado del
mismo con plástico fundido a presión y al enfriarse (generalmente se requiere
refrigeración) la pieza solidificada es expulsada mediante pernos eyectores cuando se
abre el molde. Estos pernos poseen pequeños conductos p ara
evacuar, al mismo tiempo, el aire del molde.
La figura mostrada a continuación muestra esquema de un molde
de 3 placas en la posición de cerrado y abierto. Este diseño posee
algunas ventajas respecto al anterior:
El flujo del plástico pasa a través de una puerta situada en
la base de las piezas (si entra por un lateral se puede
producir un "defecto de soldadura").
Al abrirse y dejar dos aberturas, por una de ellas cae el
bebedero y los alimentadores, mientras que por la otra las
piezas (se evita una operación posterior para separar de la
pieza los alimentadores y el bebedero).
UNIDAD DE SUJECIÓN
Es la encargada de abrir y cerrar el molde, aplicando la
fuerza necesaria. Esta fuerza es una de las
características que definen la capacidad de una
máquina de inyección, pudiendo encontrarse máquinas
con "fuerza de cierre" desde varias decenas a miles de
kN. Pueden ser de tres tipos: articuladas, hidráulicas e
hidromecánicas (una combinación de las anteriores). Se
muestran en la siguiente figura.
Articuladas (para carga de cierre hasta 1500 kN). Al principio del cierre la carga es
baja y la velocidad alta. Hacia el final del recorrido de cierre, la situación se
invierte.
Hidráulicas (para carga de cierre de 1500 a 10 000 kN). Eliminan las uniones
mecánicas, pero requiere cilindros hidráulicos grandes. Se usa en máquinas de
mayor capacidad de cierre.
254
Defectos e inconvenientes
Algunos defectos comunes en los procesos de moldeo por inyección son los siguientes:
El problema más común, y que aparece en todos los procesos de enfriamiento de
polímeros, es la contracción. Algunos termoplásticos experimentan
contracciones de hasta un 10% dentro del molde. Esto es previsible para cada
material, luego las dimensiones del molde serán algo mayores que la pieza final,
y, si es posible, se añadirá alguna carga de relleno para contrarrestar esto.
Llenado deficiente. La pieza solidifica antes de llenar por completo la cavidad. Se
soluciona aumentando temperatura o presión, o bien empleando una máquina
mayor.
Rebaba. La fusión del polímero se mete en las paredes de separación del molde,
debido a dosis altas de material, temperaturas elevadas, presiones excesivas,
orificios de ventilación y juegos grandes.
Marcas hundidas y huecos. Sobre todo en secciones gruesas, a causa de la
solidificación y contracción de la superficie antes que el interior. Se puede
solucionar usando secciones más delgadas y espesores uniformes.
Líneas soldadas. Aparecen al fluir el polímero alrededor de un corazón y
encontrarse los flujos en otro punto. Pueden tener características mecánicas
inferiores. Se puede evitar mediante temperaturas y presiones altas, puertas
alternas y mejor ventilación.
Gran coste para producciones de series cortas.
Es un proceso de precisión. Por tanto, un diseño defectuoso puede dar al traste
con una serie grande de piezas, o producir un volumen de desecho inaceptable.
MOLDEO POR EXTRUSIÓN
El proceso de conformado por extrusión es fundamental para
metales, cerámicos y polímeros. La extrusión es un proceso de
compresión en el cual se fuerza al material a fluir a través del
orificio de una matriz para generar un producto largo y continuo,
cuya forma de la sección transversal queda determinada por la
forma del orificio. Es un proceso de conformado de polímeros
que se usa ampliamente con termoplásticos y elastómeros (pero
rara vez con termoendurecibles) para producir masivamente artículos como tubos,
mangueras, perfiles estructurales (como molduras de ventanas y puertas), láminas y
películas, filamentos continuos, recubrimientos de alambres y cables eléctricos. Para
este tipo de productos, la extrusión se lleva a cabo como un proceso continuo: el
producto extruido se corta inmediatamente en las longitudes deseadas. En esta apartado
se tratan los procesos de extrusión básica y los procesos basados en la extrusión.
En la extrusión de polímeros el material se alimenta en forma de granza a un cilindro de
extrusión, donde se calienta y se le hace fluir a través del orificio de una matriz por medio
de un tornillo giratorio (husillo), como se ilustra en la figura siguiente. Los dos
componentes principales del extrusor son el cilindro y el tornillo. La matriz no es un
componente del extrusor, sino una herramienta especial que debe fabricarse con el perfil
particular a producir.
Defectos e inconvenientes
Algunos defectos comunes en los procesos de moldeo por inyección son los siguientes:
El problema más común, y que aparece en todos los procesos de enfriamiento de
polímeros, es la contracción. Algunos termoplásticos experimentan
contracciones de hasta un 10% dentro del molde. Esto es previsible para cada
material, luego las dimensiones del molde serán algo mayores que la pieza final,
y, si es posible, se añadirá alguna carga de relleno para contrarrestar esto.
Llenado deficiente. La pieza solidifica antes de llenar por completo la cavidad. Se
soluciona aumentando temperatura o presión, o bien empleando una máquina
mayor.
Rebaba. La fusión del polímero se mete en las paredes de separación del molde,
debido a dosis altas de material, temperaturas elevadas, presiones excesivas,
orificios de ventilación y juegos grandes.
Marcas hundidas y huecos. Sobre todo en secciones gruesas, a causa de la
solidificación y contracción de la superficie antes que el interior. Se puede
solucionar usando secciones más delgadas y espesores uniformes.
Líneas soldadas. Aparecen al fluir el polímero alrededor de un corazón y
encontrarse los flujos en otro punto. Pueden tener características mecánicas
inferiores. Se puede evitar mediante temperaturas y presiones altas, puertas
alternas y mejor ventilación.
Gran coste para producciones de series cortas.
Es un proceso de precisión. Por tanto, un diseño defectuoso puede dar al traste
con una serie grande de piezas, o producir un volumen de desecho inaceptable.
MOLDEO POR EXTRUSIÓN
El proceso de conformado por extrusión es fundamental para
metales, cerámicos y polímeros. La extrusión es un proceso de
compresión en el cual se fuerza al material a fluir a través del
orificio de una matriz para generar un producto largo y continuo,
cuya forma de la sección transversal queda determinada por la
forma del orificio. Es un proceso de conformado de polímeros
que se usa ampliamente con termoplásticos y elastómeros (pero
rara vez con termoendurecibles) para producir masivamente artículos como tubos,
mangueras, perfiles estructurales (como molduras de ventanas y puertas), láminas y
películas, filamentos continuos, recubrimientos de alambres y cables eléctricos. Para
este tipo de productos, la extrusión se lleva a cabo como un proceso continuo: el
producto extruido se corta inmediatamente en las longitudes deseadas. En esta apartado
se tratan los procesos de extrusión básica y los procesos basados en la extrusión.
En la extrusión de polímeros el material se alimenta en forma de granza a un cilindro de
extrusión, donde se calienta y se le hace fluir a través del orificio de una matriz por medio
de un tornillo giratorio (husillo), como se ilustra en la figura siguiente. Los dos
componentes principales del extrusor son el cilindro y el tornillo. La matriz no es un
componente del extrusor, sino una herramienta especial que debe fabricarse con el perfil
particular a producir.
255
El diámetro interno del cilindro extrusor fluctúa típicamente entre 25 y 100 mm. El cilindro
es de mayor longitud que su diámetro, con una relación L/D usualmente entre 10 y 30.
Las relaciones más grandes se usan para materiales termoplásticos, mientras que los
valores bajos de L/D son para elastómeros. La tolva que contiene el material de
alimentación se localiza en un extremo del cilindro. La granza se alimenta por gravedad
sobre el tornillo giratorio (husillo), que desplaza el material a lo largo del cilindro. Se
utilizan resistencias eléctricas para fundir inicialmente las
partículas de granza sólida; el mezclado y el trabajo
mecánico subsiguiente del material generan el calor adicional
que mantiene la fusión. En algunos casos, el mezclado y la
acción cortante generan el calor suficiente, de manera que no
se requiere calentamiento externo. De hecho, en algunos
casos el cilindro debe ser enfriado externamente para
prevenir el sobrecalentamiento del polímero.
El material se transporta a través del cilindro hacia la
abertura de la matriz por la acción del husillo extrusor, que
gira aproximadamente a 60 rpm. El hus illo tiene varias funciones y se divide en
secciones que corresponden a cada función. Las secciones y las funciones son:
Sección de alimentación, en la cual el material se mueve desde la puerta de la
tolva y se precalienta.
Sección de compresión, donde el polímero adquiere una consistencia líquida, el
aire atrapado entre la granza se extrae de la fusión y el material se comprime.
Sección dosificadora, en la cual se homogeneiza la fusión y se desarrolla
suficiente presión para bombearla a través del orificio de la matriz.
La operación del husillo está determinada por su geometría
y su velocidad de rotación. La geometría típica de un husillo
extrusor se describe en la figura siguiente. El husillo
consiste en paletas o aspas espirales (roscas) con canales
entre ellas, que conducen el polímero fundido. El canal tiene
un ancho T y una profundidad H. Al girar el husillo, las
paletas empujan el material hacia delante a través del canal
desde la tolva hasta la matriz. Aunque no se aprecia en el diagrama, diámetro de la paleta
(rosca) es más pequeño que el del cilindro D con una pequeña holgura de
aproximadamente 0.05 mm. La función de esta holgura es limitar la fuga de la fusión
hacia a través del canal conductor. La pared de la paleta tiene un ancho e y está hecha de
acero endurecido para resistir el desgaste al girar y al rozar contra el interior del cilindro.
El husillo tiene un paso, cuyo valor es generalmente cercano al diámetro D. El ángulo de
la paleta φ es el ángulo de la hélice y puede determinarse mediante la relación:
El incremento de presión que se aplica al polímero fundido en las tres secciones del
cilindro se determina en gran parte por la profundidad del canal H. Esta profundidad es
relativamente grande en la sección de alimentación para permitir la admisión de grandes
cantidades de polímero granular en el cilindro. En la sección de compresión, H se reduce
El diámetro interno del cilindro extrusor fluctúa típicamente entre 25 y 100 mm. El cilindro
es de mayor longitud que su diámetro, con una relación L/D usualmente entre 10 y 30.
Las relaciones más grandes se usan para materiales termoplásticos, mientras que los
valores bajos de L/D son para elastómeros. La tolva que contiene el material de
alimentación se localiza en un extremo del cilindro. La granza se alimenta por gravedad
sobre el tornillo giratorio (husillo), que desplaza el material a lo largo del cilindro. Se
utilizan resistencias eléctricas para fundir inicialmente las
partículas de granza sólida; el mezclado y el trabajo
mecánico subsiguiente del material generan el calor adicional
que mantiene la fusión. En algunos casos, el mezclado y la
acción cortante generan el calor suficiente, de manera que no
se requiere calentamiento externo. De hecho, en algunos
casos el cilindro debe ser enfriado externamente para
prevenir el sobrecalentamiento del polímero.
El material se transporta a través del cilindro hacia la
abertura de la matriz por la acción del husillo extrusor, que
gira aproximadamente a 60 rpm. El hus illo tiene varias funciones y se divide en
secciones que corresponden a cada función. Las secciones y las funciones son:
Sección de alimentación, en la cual el material se mueve desde la puerta de la
tolva y se precalienta.
Sección de compresión, donde el polímero adquiere una consistencia líquida, el
aire atrapado entre la granza se extrae de la fusión y el material se comprime.
Sección dosificadora, en la cual se homogeneiza la fusión y se desarrolla
suficiente presión para bombearla a través del orificio de la matriz.
La operación del husillo está determinada por su geometría
y su velocidad de rotación. La geometría típica de un husillo
extrusor se describe en la figura siguiente. El husillo
consiste en paletas o aspas espirales (roscas) con canales
entre ellas, que conducen el polímero fundido. El canal tiene
un ancho T y una profundidad H. Al girar el husillo, las
paletas empujan el material hacia delante a través del canal
desde la tolva hasta la matriz. Aunque no se aprecia en el diagrama, diámetro de la paleta
(rosca) es más pequeño que el del cilindro D con una pequeña holgura de
aproximadamente 0.05 mm. La función de esta holgura es limitar la fuga de la fusión
hacia a través del canal conductor. La pared de la paleta tiene un ancho e y está hecha de
acero endurecido para resistir el desgaste al girar y al rozar contra el interior del cilindro.
El husillo tiene un paso, cuyo valor es generalmente cercano al diámetro D. El ángulo de
la paleta φ es el ángulo de la hélice y puede determinarse mediante la relación:
El incremento de presión que se aplica al polímero fundido en las tres secciones del
cilindro se determina en gran parte por la profundidad del canal H. Esta profundidad es
relativamente grande en la sección de alimentación para permitir la admisión de grandes
cantidades de polímero granular en el cilindro. En la sección de compresión, H se reduce
256
gradualmente, aplicando así presión creciente en el polímero al ser fundido. En la
sección dosificadora, la profundidad es pequeña y la presión alcanza un máximo.
Con respecto a la longitud de las secciones del husillo, si las tres secciones se muestran
iguales, resulta apropiado para un polímero que funde gradualmente, como el polietileno
de baja densidad LDPE. Para otros polímeros, las longitudes óptimas de las secciones
son diferentes. En el caso polímeros cristalinos como el nailon, la fusión ocurre más bien
abruptamente en un punto específico de fusión, en consecuencia es apropiada una
sección corta de compresión. Los polímeros amorfos como el PVC funden más
lentamente que el LDPE, y la zona de compresión para estos materiales debe tomar casi
la longitud entera del husillo. Aunque el diseño óptimo del husillo para cada tipo de
material es diferente, es una práctica común usar husillos de propósito general. Estos
diseños representan un compromiso entre los diferentes materiales y se evita la
necesidad de hacer frecuentes cambios de husillo, asociados con los paros del equipo.
El flujo del polímero a lo largo del cilindro conduce finalmente a la zona de la matriz.
Antes de alcanzar la matriz, la fusión pasa a través de una malla y de un plato rompedor
que contiene pequeños agujeros axiales. La malla y el plato rompedor sirven para:
filtrar contaminantes y trozos duros sin fundir.
acumular presión en la sección dosificadora.
enderezar el flujo del polímero fundido y borrar su memoria del movimiento
circular impuesto por el husillo.
Esta última función se relaciona con la propiedad viscoelástica del polímero; si el flujo no
fuera enderezado hacia la izquierda, el polímero podría recuperar sus giros dentro de la
cámara de extrusión, tendiendo a crecer y a distorsionar la extrusión.
Lo que se ha descrito aquí es relativo a una máquina convencional de extrusión de
husillo simple. Es necesario mencionar los extrusores de husillo doble porque estos
ocupan un lugar importante en la industria. En estas máquinas, los husillos son paralelos
dentro del cilindro. Los extrusores de husillos gemelos están recomendados para el PVC
rígido, un polímero difícil de extruir normalmente, y para materiales que requieren un
mayor mezclado.
EXTRUSIÓN DE PELÍCULA SOPLADA
Este es otro proceso ampliamente uti lizado para hacer
películas delgadas de polietileno para empaquetado. Su
complejidad combina la de la extrusión y el soplado para
producir un tubo de película delgada. Se describe el proceso
mediante siguiente figura.
El proceso empieza con la extrusión de un tubo que se estira
inmediatamente hacia arriba, y aún fundido, se expande
simultáneamente su tamaño por inflado de airetravés del
mandril de la matriz. La presión de aire dentro de la burbuja
tiene que ser constante para mantener uniforme el espesor
de la película y el diámetro del tubo. Los rodillos de presión, que aprietan otra vez el tubo
antes de que haya enfriado mantienen el aire dentro del tubo y cierran la burbuja una vez
solidificada la película. Los rodillos guía se usan también para limitar el tubo soplado y
gradualmente, aplicando así presión creciente en el polímero al ser fundido. En la
sección dosificadora, la profundidad es pequeña y la presión alcanza un máximo.
Con respecto a la longitud de las secciones del husillo, si las tres secciones se muestran
iguales, resulta apropiado para un polímero que funde gradualmente, como el polietileno
de baja densidad LDPE. Para otros polímeros, las longitudes óptimas de las secciones
son diferentes. En el caso polímeros cristalinos como el nailon, la fusión ocurre más bien
abruptamente en un punto específico de fusión, en consecuencia es apropiada una
sección corta de compresión. Los polímeros amorfos como el PVC funden más
lentamente que el LDPE, y la zona de compresión para estos materiales debe tomar casi
la longitud entera del husillo. Aunque el diseño óptimo del husillo para cada tipo de
material es diferente, es una práctica común usar husillos de propósito general. Estos
diseños representan un compromiso entre los diferentes materiales y se evita la
necesidad de hacer frecuentes cambios de husillo, asociados con los paros del equipo.
El flujo del polímero a lo largo del cilindro conduce finalmente a la zona de la matriz.
Antes de alcanzar la matriz, la fusión pasa a través de una malla y de un plato rompedor
que contiene pequeños agujeros axiales. La malla y el plato rompedor sirven para:
filtrar contaminantes y trozos duros sin fundir.
acumular presión en la sección dosificadora.
enderezar el flujo del polímero fundido y borrar su memoria del movimiento
circular impuesto por el husillo.
Esta última función se relaciona con la propiedad viscoelástica del polímero; si el flujo no
fuera enderezado hacia la izquierda, el polímero podría recuperar sus giros dentro de la
cámara de extrusión, tendiendo a crecer y a distorsionar la extrusión.
Lo que se ha descrito aquí es relativo a una máquina convencional de extrusión de
husillo simple. Es necesario mencionar los extrusores de husillo doble porque estos
ocupan un lugar importante en la industria. En estas máquinas, los husillos son paralelos
dentro del cilindro. Los extrusores de husillos gemelos están recomendados para el PVC
rígido, un polímero difícil de extruir normalmente, y para materiales que requieren un
mayor mezclado.
EXTRUSIÓN DE PELÍCULA SOPLADA
Este es otro proceso ampliamente uti lizado para hacer
películas delgadas de polietileno para empaquetado. Su
complejidad combina la de la extrusión y el soplado para
producir un tubo de película delgada. Se describe el proceso
mediante siguiente figura.
El proceso empieza con la extrusión de un tubo que se estira
inmediatamente hacia arriba, y aún fundido, se expande
simultáneamente su tamaño por inflado de airetravés del
mandril de la matriz. La presión de aire dentro de la burbuja
tiene que ser constante para mantener uniforme el espesor
de la película y el diámetro del tubo. Los rodillos de presión, que aprietan otra vez el tubo
antes de que haya enfriado mantienen el aire dentro del tubo y cierran la burbuja una vez
solidificada la película. Los rodillos guía se usan también para limitar el tubo soplado y
257
dirigirlo hacia los rodillos de compresión. La bola plana es entonces enrollada en un
carrete final.
El efecto que produce el soplado con aire es estirar la película en ambas direcciones
mientras se enfría. Como resultado, la película adquiere propiedades de
resistenciaisotrópica, lo que representa una ventaja sobre otros procesos en los cuales
el material se estira, principalmente, en una sola dirección. La facilidad con que puede
cambiarse la velocidad de extrusión y la presión de aire para controlar el ancho y el
calibre (espesor) del material, son
otras ventajas del proceso.
Comparándolo con la extrusión
en matriz de rendija, el método de
película soplada produce
películas más fuertes (por eso
puede usarse una película más
delgada para empaquetar un
producto), pero el control del
espesor y la velocidad de
producción son bajas. La película
soplada final puede dejarse en
forma tubular (por ejemplo para
bolsas de basura) o pueden cortarse los bordes para
suministrar dos películas delgadas paralelas o una
con el doble de ancho.
CALANDRADO
El calandrado es un proceso continuo de
transformacion de materiales termoplásticos y
elastómeros para la fabricación de láminas flexibles
y semirrígidas de reducido espesor. Consiste en
hacer pasar el material, previamente plastificado, por
el entrehierro de dos o más cilindros dispuestos con sus eje en paralelo de una maquina
denominada calandria. La lámina bruta obtenida se refina seguidamente, se ajustan sus
dimensiones en una serie de cilindros de calibracion y enfriamiento, finalmente se corta y
se bobina.
Mediante esta tecnica se pueden conseguir distintos tipos de acabados superficiales:
brillante, mate, difuminado, e incluso texturas especiales según sea el recubrimiento que
se disponga en el ultimo cilindro caliente que es el que proporciona la calidad final.
La alimentación a la calandria puede hacerse en forma de masa fundida (como en el caso
de los poliuretanos plasticos,TPU, o del LPDE)que se extruye previamente, o como masa
gelatinizada en los plastificantes ( el caso mas frecuente, el PVC). Aunque estas
maquinas tienen una cierta capacidad, no son capaces de plastificar el material, que debe
llegar previamente homogeneizado y con la viscosidad adecuada.
Cuando el plastificante es abundante, como ocurre en los productos flexibles del PVC
este se mezcla con el "compound" en una malaxadora o en un mezclador interno tipo
"Banbury" y se pasa seguidamente por una mezcaldora de cilindros. La tira de material
dirigirlo hacia los rodillos de compresión. La bola plana es entonces enrollada en un
carrete final.
El efecto que produce el soplado con aire es estirar la película en ambas direcciones
mientras se enfría. Como resultado, la película adquiere propiedades de
resistenciaisotrópica, lo que representa una ventaja sobre otros procesos en los cuales
el material se estira, principalmente, en una sola dirección. La facilidad con que puede
cambiarse la velocidad de extrusión y la presión de aire para controlar el ancho y el
calibre (espesor) del material, son
otras ventajas del proceso.
Comparándolo con la extrusión
en matriz de rendija, el método de
película soplada produce
películas más fuertes (por eso
puede usarse una película más
delgada para empaquetar un
producto), pero el control del
espesor y la velocidad de
producción son bajas. La película
soplada final puede dejarse en
forma tubular (por ejemplo para
bolsas de basura) o pueden cortarse los bordes para
suministrar dos películas delgadas paralelas o una
con el doble de ancho.
CALANDRADO
El calandrado es un proceso continuo de
transformacion de materiales termoplásticos y
elastómeros para la fabricación de láminas flexibles
y semirrígidas de reducido espesor. Consiste en
hacer pasar el material, previamente plastificado, por
el entrehierro de dos o más cilindros dispuestos con sus eje en paralelo de una maquina
denominada calandria. La lámina bruta obtenida se refina seguidamente, se ajustan sus
dimensiones en una serie de cilindros de calibracion y enfriamiento, finalmente se corta y
se bobina.
Mediante esta tecnica se pueden conseguir distintos tipos de acabados superficiales:
brillante, mate, difuminado, e incluso texturas especiales según sea el recubrimiento que
se disponga en el ultimo cilindro caliente que es el que proporciona la calidad final.
La alimentación a la calandria puede hacerse en forma de masa fundida (como en el caso
de los poliuretanos plasticos,TPU, o del LPDE)que se extruye previamente, o como masa
gelatinizada en los plastificantes ( el caso mas frecuente, el PVC). Aunque estas
maquinas tienen una cierta capacidad, no son capaces de plastificar el material, que debe
llegar previamente homogeneizado y con la viscosidad adecuada.
Cuando el plastificante es abundante, como ocurre en los productos flexibles del PVC
este se mezcla con el "compound" en una malaxadora o en un mezclador interno tipo
"Banbury" y se pasa seguidamente por una mezcaldora de cilindros. La tira de material
258
que se corta de uno de ellos se introduce en la tolva de una extrusora que proporciona
una cinta o un cordon continuo, que se deposita a todo lo largo del entrehierro del primer
par de cilindros de la calandria mediante un transportador-alimentador con movimiento
de vaivén, al que generalmente se le acopla un detector de metales.
Los espesores mas habituales de las láminas calandradas son del orden de 1 mm e
inferiores (hasta 0,3 mm). Sin embargo, si se laminan en un tren de rodillos dispuesto a
continuacion pueden conseguirse espesores menores.
Los cilindros disponen de una serie de taladros paralelos a sus generatrices y próximos
a su superficie, por los que se recircula aceite mas o menos caliente para controlar la
temperatura del material, que generalmente aumenta a medida que se siendo laminado.
La temperatura de los primeros rodillos se mantiene alrededor de los 200 °C en el caso
del PVC. Es muy importante que la temperatura de toda la superficie de los cilindros sea
la misma, para evitar irregularidades morfológicas y
de espesor en la lamina calandrada.
A igualdad de velocidad de giro, el material a la
salida del entrehierro se adhiere al cilindro más frio,
pues su viscosidad aumenta al enfriarse. En
condiciones de igual temperatura, el producto
calandrado se adhiere al que gira mas rápido, pues
aunque la viscosidad disminuye con el aumento de
la velocidad de deformación, el esfuerzo cortante que la arrastra resulta mayor.
La mayor ventaja de esta técnica de procesado radica en que puede ser usada para
fabricar láminas de materiales muy viscocos y que se degradan facilmente y requieren
tiempos de permanencia a altas temperaturas muy cortos. El PVC flexible, semirrígido y
rígido es, con gran diferencia y en ese orden, el material que más se procesa mediante
calandrado. Tambien se calandran otros termoplásticos,como el ABS, el PP, el CPE,etc..
y gomas, si bien en calndrias de rodillos de menor longitud. Aun con altos contenidos de
sólidos se consiguen altas capacidades de producción.
Condiciones de operación y efectos sobre la calidad de la lámina
El espesor de la lámina calandrada s queda determinado por la dimensión del
entrehierro H0 y por el hinchamiento del material. Velocidades mayores y entrehierros
menores proporcionan una mayor presión y homogeneización del material, pero tambien
una mayor temperatura y riesgo de inclusiones de aire.
La presión maxima ejercida por los cilindros sobre el material se reduce a menos de la
mitad del calculado en el caso del comportamiento newtoniano, cuando la viscosidad
varía con respecto a la velocidad de deformación en la pared, con exponentes de flujo
comprendidos entre 0,75 y 0,5. Tales valores son los correspondientes a las moderadas
velocidades de deformación que se ocasionan cuando los cilindros "muerden" la masa
plastificada.
La generacion viscosa de calor es reducida (máximo de 10-20º C en cada par de cilindros,
girando a máxima velocidad) y la transmisión de calor es mediocre, por lo que la inercia
térmica de la masa contenida entre los rodillos de la entrada de la calandria es muy
que se corta de uno de ellos se introduce en la tolva de una extrusora que proporciona
una cinta o un cordon continuo, que se deposita a todo lo largo del entrehierro del primer
par de cilindros de la calandria mediante un transportador-alimentador con movimiento
de vaivén, al que generalmente se le acopla un detector de metales.
Los espesores mas habituales de las láminas calandradas son del orden de 1 mm e
inferiores (hasta 0,3 mm). Sin embargo, si se laminan en un tren de rodillos dispuesto a
continuacion pueden conseguirse espesores menores.
Los cilindros disponen de una serie de taladros paralelos a sus generatrices y próximos
a su superficie, por los que se recircula aceite mas o menos caliente para controlar la
temperatura del material, que generalmente aumenta a medida que se siendo laminado.
La temperatura de los primeros rodillos se mantiene alrededor de los 200 °C en el caso
del PVC. Es muy importante que la temperatura de toda la superficie de los cilindros sea
la misma, para evitar irregularidades morfológicas y
de espesor en la lamina calandrada.
A igualdad de velocidad de giro, el material a la
salida del entrehierro se adhiere al cilindro más frio,
pues su viscosidad aumenta al enfriarse. En
condiciones de igual temperatura, el producto
calandrado se adhiere al que gira mas rápido, pues
aunque la viscosidad disminuye con el aumento de
la velocidad de deformación, el esfuerzo cortante que la arrastra resulta mayor.
La mayor ventaja de esta técnica de procesado radica en que puede ser usada para
fabricar láminas de materiales muy viscocos y que se degradan facilmente y requieren
tiempos de permanencia a altas temperaturas muy cortos. El PVC flexible, semirrígido y
rígido es, con gran diferencia y en ese orden, el material que más se procesa mediante
calandrado. Tambien se calandran otros termoplásticos,como el ABS, el PP, el CPE,etc..
y gomas, si bien en calndrias de rodillos de menor longitud. Aun con altos contenidos de
sólidos se consiguen altas capacidades de producción.
Condiciones de operación y efectos sobre la calidad de la lámina
El espesor de la lámina calandrada s queda determinado por la dimensión del
entrehierro H0 y por el hinchamiento del material. Velocidades mayores y entrehierros
menores proporcionan una mayor presión y homogeneización del material, pero tambien
una mayor temperatura y riesgo de inclusiones de aire.
La presión maxima ejercida por los cilindros sobre el material se reduce a menos de la
mitad del calculado en el caso del comportamiento newtoniano, cuando la viscosidad
varía con respecto a la velocidad de deformación en la pared, con exponentes de flujo
comprendidos entre 0,75 y 0,5. Tales valores son los correspondientes a las moderadas
velocidades de deformación que se ocasionan cuando los cilindros "muerden" la masa
plastificada.
La generacion viscosa de calor es reducida (máximo de 10-20º C en cada par de cilindros,
girando a máxima velocidad) y la transmisión de calor es mediocre, por lo que la inercia
térmica de la masa contenida entre los rodillos de la entrada de la calandria es muy
259
grande. Un incremento de la temperatura de calandrado ocasiona, en ge neral, los
siguientes efectos:
mejor calidad superficial de la lámina, especialmente cuando el "compound"
lleva una alta proporcion de carga.
menores riesgos de defectos en el despegue de la lámina de los rodillos
(marcas superficiales en forma de multiples V [VVVVV]).
disminución de la viscosidad, y por consiguiente, de la presión que ejercen
los rodillos sobre la masa y un menor esfuerzo tendente a deformar los
rodillos, que en caso de no compensarse, ocasiona una reduccion de espesor
en el centro de la lámmina. tambien se facilita la inclusion de burbujas de aire
en el interior de la masa, que posteriormente se traducirá en porosidad.
mayor peligro de degradación del material.
La velocidad de los rodillos, puede considerarse como una varible independiente del
proceso, que puede servir para ajustar "en fino" el espesor de la lámina fabricada (efecto
del hinchamiento a la salida) sin modificar el entrehierro. Adicionalmente, un aumento de
la velocidad produce los siguientes efectos:
aumento de la presion maxima alcanzada y de la generacion viscosa de calor,
con lo que se puede reducir la temperatura de los rodillos, si hubiera
problemas de degradación o de inclusión de burbujas de aire.
aumento de la producción, que puede ocasionar problemas superficiales de
ruptura del fundido observables en forma de una aspereza superficial y la
consiguiente pérdida de brillo.
disminución del tiempo de residencia, que puede afecta al mezclado y a la
plastificación, si la alimentación no aporta el materialen las condiciones
óptimas.
Medida y control del espesor
La medida del espesor de la lámina, que circula a velocidades de hasta 30m/min por los
rodillos de arrastre de la calandria se hace mediante rayos ß emitidos por una fuente
radioactiva de baja energia que se mueve en la direccion perpendicular. Asi se va
barriendo la lamina de lado a lado, de modo que los rayos la atraviesan
perpendicularmente dando asi una
lectura del espesor de la lámina.
Debido al peso propio de los
cilindros, soportados
exclusivamente en sus extremos
por los cojinetes, y a la
contrapresion del material
comprimido en el entrehierro se
produce una deformación o flecha
que reduce el espesor de la lámina
por el centro, especialmente con
cilindros de gran longitud. Para
compensarla se puede modificar el
perfil de la generatriz del cilindro,
pero esta solucion solo es adecuada cuando se utiliza un
grande. Un incremento de la temperatura de calandrado ocasiona, en ge neral, los
siguientes efectos:
mejor calidad superficial de la lámina, especialmente cuando el "compound"
lleva una alta proporcion de carga.
menores riesgos de defectos en el despegue de la lámina de los rodillos
(marcas superficiales en forma de multiples V [VVVVV]).
disminución de la viscosidad, y por consiguiente, de la presión que ejercen
los rodillos sobre la masa y un menor esfuerzo tendente a deformar los
rodillos, que en caso de no compensarse, ocasiona una reduccion de espesor
en el centro de la lámmina. tambien se facilita la inclusion de burbujas de aire
en el interior de la masa, que posteriormente se traducirá en porosidad.
mayor peligro de degradación del material.
La velocidad de los rodillos, puede considerarse como una varible independiente del
proceso, que puede servir para ajustar "en fino" el espesor de la lámina fabricada (efecto
del hinchamiento a la salida) sin modificar el entrehierro. Adicionalmente, un aumento de
la velocidad produce los siguientes efectos:
aumento de la presion maxima alcanzada y de la generacion viscosa de calor,
con lo que se puede reducir la temperatura de los rodillos, si hubiera
problemas de degradación o de inclusión de burbujas de aire.
aumento de la producción, que puede ocasionar problemas superficiales de
ruptura del fundido observables en forma de una aspereza superficial y la
consiguiente pérdida de brillo.
disminución del tiempo de residencia, que puede afecta al mezclado y a la
plastificación, si la alimentación no aporta el materialen las condiciones
óptimas.
Medida y control del espesor
La medida del espesor de la lámina, que circula a velocidades de hasta 30m/min por los
rodillos de arrastre de la calandria se hace mediante rayos ß emitidos por una fuente
radioactiva de baja energia que se mueve en la direccion perpendicular. Asi se va
barriendo la lamina de lado a lado, de modo que los rayos la atraviesan
perpendicularmente dando asi una
lectura del espesor de la lámina.
Debido al peso propio de los
cilindros, soportados
exclusivamente en sus extremos
por los cojinetes, y a la
contrapresion del material
comprimido en el entrehierro se
produce una deformación o flecha
que reduce el espesor de la lámina
por el centro, especialmente con
cilindros de gran longitud. Para
compensarla se puede modificar el
perfil de la generatriz del cilindro,
pero esta solucion solo es adecuada cuando se utiliza un
260
único tipo de material. Generalmente se consigue aplicando unos momentos flectores en
los extremos de los ejes de un par de rodillos por fuera de los cojinetes, para conseguir
una deformacion compensatoria de la flecha. Un ajuste adicional del espesor, en busca
de su uniformidad a todo lo ancho de la lámina calandrada, puede lograrse rompiendo el
paralelismo de los ejes de ambos cilindros mediante pequeños giros en sus planos
horizontales, este cruzamiento de ejes tiene como efecto aumentar el espesor por los
extremos, con respecto al centro de la lámina.
Las calandrias cuentan con ambos tipos de regulación del espesor de una forma
automática en funcion de las variaciones estadísticas del espesor, detectadas por los
rayos ß y monitorizadas por un pequeño ordenador.
Enfriamiento y acabado
En los materiales termoplásticos una vez producida la lámina en caliente, con el espesor
adecuado y lo más uniforme posible, se procede a su enfriamiento y enrollado, pero se
debe cuidar que tales operaciones no dañen o modifiquen su calidad.
El enfriamiento a partir de la temperatura de calandrado (alrededor de 180 °C en el PVC)
debe llevarse a cabo lentamente al mismo tiempo que se soporta la lámina, que no tiene
resistencia mecánica para resistir su propio peso,mediante un tren de rodillos de
enfriamiento que reducen su temperatura hasta casi la de transcisión vítrea (por debajo
de los 100 °C en el PVC).Estos rodillos no deben producir ningún efecto de estirado, pues
a las temperaturas relativamente bajas a las que se encuentra, la viscoelasticidad del
material produciría una retracción en la dirección transversal de la lámina, que quedaría
con tensiones residuales. Tales tensiones pueden generar deformaciones indeseadas,
cuando la pieza final con ella fabricada sufra algún recalentamiento que aproxime su
temperatura a la de transcisión vítrea.
Sin embargo, por debajo de la temperatura de calandrado, pero lejos todavia de la Tg
(transcisión vítrea) (alrededor de los 170 °C en el pvc), si que resulta posible estirar la
lámina sin nugún inconveniente, siendo este el mejor método para fabricar firmes de
hasta 50 micras sin reducir el entrehierro a menos de 0.2mm.
Una vez fría la lámina, se cortan sus bordes (material reciclable) y se puede proceder a su
bobinado,mediante sistemas que no ocasionen ningún estirado adicional en frio. Para tal
fin se suele utilizar un rodillo girado por un par torsor constante, que gira la bobina de
transporte por fricción sobre la lámina; tal dispositivo es importante especialmente en el
caso UPVC.
En el caso de los elastómeros el producto calandrado queda generalmente sin vulcanizar
(es decir, en verde),pendiente de una posterior elaboracion y reticulación. Solo cuando
se trata de la fabricación de bandas o cintas, la vulcanizacion suele tener lugar en un
horno continuo intercalado en el tren de calandrado a la salida de la calandria.
TERMOCONFORMADO
único tipo de material. Generalmente se consigue aplicando unos momentos flectores en
los extremos de los ejes de un par de rodillos por fuera de los cojinetes, para conseguir
una deformacion compensatoria de la flecha. Un ajuste adicional del espesor, en busca
de su uniformidad a todo lo ancho de la lámina calandrada, puede lograrse rompiendo el
paralelismo de los ejes de ambos cilindros mediante pequeños giros en sus planos
horizontales, este cruzamiento de ejes tiene como efecto aumentar el espesor por los
extremos, con respecto al centro de la lámina.
Las calandrias cuentan con ambos tipos de regulación del espesor de una forma
automática en funcion de las variaciones estadísticas del espesor, detectadas por los
rayos ß y monitorizadas por un pequeño ordenador.
Enfriamiento y acabado
En los materiales termoplásticos una vez producida la lámina en caliente, con el espesor
adecuado y lo más uniforme posible, se procede a su enfriamiento y enrollado, pero se
debe cuidar que tales operaciones no dañen o modifiquen su calidad.
El enfriamiento a partir de la temperatura de calandrado (alrededor de 180 °C en el PVC)
debe llevarse a cabo lentamente al mismo tiempo que se soporta la lámina, que no tiene
resistencia mecánica para resistir su propio peso,mediante un tren de rodillos de
enfriamiento que reducen su temperatura hasta casi la de transcisión vítrea (por debajo
de los 100 °C en el PVC).Estos rodillos no deben producir ningún efecto de estirado, pues
a las temperaturas relativamente bajas a las que se encuentra, la viscoelasticidad del
material produciría una retracción en la dirección transversal de la lámina, que quedaría
con tensiones residuales. Tales tensiones pueden generar deformaciones indeseadas,
cuando la pieza final con ella fabricada sufra algún recalentamiento que aproxime su
temperatura a la de transcisión vítrea.
Sin embargo, por debajo de la temperatura de calandrado, pero lejos todavia de la Tg
(transcisión vítrea) (alrededor de los 170 °C en el pvc), si que resulta posible estirar la
lámina sin nugún inconveniente, siendo este el mejor método para fabricar firmes de
hasta 50 micras sin reducir el entrehierro a menos de 0.2mm.
Una vez fría la lámina, se cortan sus bordes (material reciclable) y se puede proceder a su
bobinado,mediante sistemas que no ocasionen ningún estirado adicional en frio. Para tal
fin se suele utilizar un rodillo girado por un par torsor constante, que gira la bobina de
transporte por fricción sobre la lámina; tal dispositivo es importante especialmente en el
caso UPVC.
En el caso de los elastómeros el producto calandrado queda generalmente sin vulcanizar
(es decir, en verde),pendiente de una posterior elaboracion y reticulación. Solo cuando
se trata de la fabricación de bandas o cintas, la vulcanizacion suele tener lugar en un
horno continuo intercalado en el tren de calandrado a la salida de la calandria.
TERMOCONFORMADO
261
El termoformado se inicia a finales de la Segunda Guerra
Mundial, con el inicio de la fabricación de materiales
termoplásticos que permitieron llegar a un veloz desarrollo
de maquinaria y equipos para proceso de comercialización
cada vez más acelerados.
Para los años 1960, las bases del proceso de formado al
vacío ya eran sólidas, y los consumidores demandaban
procesos de producción de termoformado aún más
veloces, los cuales fueron cubiertos por maquinaria capaz
de producir grandes cantidades de piezas por hora. Desde
los años 1980 hasta la fecha, el termoformado se ha
convertido en uno de los procesos más solicitados en la
industria, abarcando casi por completo las distintas
vertientes de ésta, innovando día a día para la fabricación
de mayores volúmenes a menores tiempos y costo.
El termoformado es un proceso en el cual se usa una
lámina plana de material termoplástico para darle la forma
deseada. El proceso se usa ampliamente en el empaque de productos de consumo para
fabricar grandes artículos como tinas de baño, domos grandes para tragaluces y
revestimiento internos para refrigeradores.
El termoformado consta de dos pasos principales: calentamiento y formado. El
calentamiento se realiza generalmente mediante radiadores eléctricos en uno o ambos
lados de la lámina de plástico inicial, a una distancia aproximada de 125 mm. La duración
del ciclo de calentamiento necesita ser suficiente para ablandar la lámina, dependiendo
del polímero, su espesor y color. Los métodos de formado pueden clasificarse en tres
categorías básicas:
1. termoformado al vacío,
2. termoformado a presión y
3. termoformado mecánico.
Describirnos aquí los métodos para el formado de material laminar; pero en la industria
del empaque la mayoría de las operaciones de termoformado se realizan con películas
delgadas.
Es una técnica antigua, aplicable a la mayoría de los termoplásticos. Hoy en día muchos
artículos plásticos se obtienen por Termoconformado.
Los procesos de conformado son posibles porque las láminas termoplásticas se pueden
ablandar y remodelar al tiempo que se retiene la nueva forma al enfriarse el material. La
fuerza necesaria para alterar una lamina hasta transformarla en el producto deseado
puede ser mecánica, neumática o de vacío.
El coste de las herramientas empleadas en el termoconformado suelen ser bajos, por lo
que este proceso es competitivo, incluso, para tiradas cortas y prototipos.
Existen varias modalidades en el termoconformado:
El termoformado se inicia a finales de la Segunda Guerra
Mundial, con el inicio de la fabricación de materiales
termoplásticos que permitieron llegar a un veloz desarrollo
de maquinaria y equipos para proceso de comercialización
cada vez más acelerados.
Para los años 1960, las bases del proceso de formado al
vacío ya eran sólidas, y los consumidores demandaban
procesos de producción de termoformado aún más
veloces, los cuales fueron cubiertos por maquinaria capaz
de producir grandes cantidades de piezas por hora. Desde
los años 1980 hasta la fecha, el termoformado se ha
convertido en uno de los procesos más solicitados en la
industria, abarcando casi por completo las distintas
vertientes de ésta, innovando día a día para la fabricación
de mayores volúmenes a menores tiempos y costo.
El termoformado es un proceso en el cual se usa una
lámina plana de material termoplástico para darle la forma
deseada. El proceso se usa ampliamente en el empaque de productos de consumo para
fabricar grandes artículos como tinas de baño, domos grandes para tragaluces y
revestimiento internos para refrigeradores.
El termoformado consta de dos pasos principales: calentamiento y formado. El
calentamiento se realiza generalmente mediante radiadores eléctricos en uno o ambos
lados de la lámina de plástico inicial, a una distancia aproximada de 125 mm. La duración
del ciclo de calentamiento necesita ser suficiente para ablandar la lámina, dependiendo
del polímero, su espesor y color. Los métodos de formado pueden clasificarse en tres
categorías básicas:
1. termoformado al vacío,
2. termoformado a presión y
3. termoformado mecánico.
Describirnos aquí los métodos para el formado de material laminar; pero en la industria
del empaque la mayoría de las operaciones de termoformado se realizan con películas
delgadas.
Es una técnica antigua, aplicable a la mayoría de los termoplásticos. Hoy en día muchos
artículos plásticos se obtienen por Termoconformado.
Los procesos de conformado son posibles porque las láminas termoplásticas se pueden
ablandar y remodelar al tiempo que se retiene la nueva forma al enfriarse el material. La
fuerza necesaria para alterar una lamina hasta transformarla en el producto deseado
puede ser mecánica, neumática o de vacío.
El coste de las herramientas empleadas en el termoconformado suelen ser bajos, por lo
que este proceso es competitivo, incluso, para tiradas cortas y prototipos.
Existen varias modalidades en el termoconformado:
262
Al vacío directo.
Con macho.
Con molde coincidente.
Mecánico.
TERMOCONFORMADO AL VACÍO DIRECTO
El método más antiguo es el termoformado al vacío (llamado simplemente formado al
vacío en sus inicios, en los años cincuenta) en el cual se usa presión negativa para
adherir la lámina precalentada dentro la cavidad del molde, seguidamente se baja y toma
la forma del molde sobre el que se coloca y acciona un estado de vacío para su completa
deformación. El proceso se explica en la figura en su forma más básica. Los agujeros
para hacer el vacío en el molde son del orden de 0,8 mm de diámetro, así sus efectos en
la superficie del plástico son menores.
Se limita a diseños sencillos, pudiéndose producir adelgazamiento en las esquinas. El
equipo de termoconformado y las matrices son relativamente baratos. Cuando se enfría
el plástico, se saca para su desbarbado o postratamiento, si es necesario.
Calentamiento.
(2) Se coloca sobre la cavidad de un molde cóncavo.
(3) El vacío atrae la lámina hacia la cavidad.
(4) El plástico se endurece al contacto con la superficie fría del molde, la parte se retira y
luego se recorta de la hoja.]]
El uso del termoformado, tiene grandes ventajas y pueden obtenerse desde una
producción menor a grandes volúmenes de producción, adecuando el material y la
cantidad de moldes a utilizar al volumen solicitado. El diseño de formas para las piezas a
termoformar, es infinito, pero siempre queda como requisito dejar ángulos de salida para
su correcto desmolde.
TERMOCONFORMADO A PRESIÓN
Una alternativa del formado al vacío involucra
presión positiva para forzar al plástico caliente
dentro de la cavidad del molde. Esto se llama
termoformado a presión o formado por
soplado; su ventaja sobre el formado al vacío
radica en que se pueden desarrollar presiones
más altas, ya que en el método anterior este
parámetro se limita a un máximo teórico de una
Al vacío directo.
Con macho.
Con molde coincidente.
Mecánico.
TERMOCONFORMADO AL VACÍO DIRECTO
El método más antiguo es el termoformado al vacío (llamado simplemente formado al
vacío en sus inicios, en los años cincuenta) en el cual se usa presión negativa para
adherir la lámina precalentada dentro la cavidad del molde, seguidamente se baja y toma
la forma del molde sobre el que se coloca y acciona un estado de vacío para su completa
deformación. El proceso se explica en la figura en su forma más básica. Los agujeros
para hacer el vacío en el molde son del orden de 0,8 mm de diámetro, así sus efectos en
la superficie del plástico son menores.
Se limita a diseños sencillos, pudiéndose producir adelgazamiento en las esquinas. El
equipo de termoconformado y las matrices son relativamente baratos. Cuando se enfría
el plástico, se saca para su desbarbado o postratamiento, si es necesario.
Calentamiento.
(2) Se coloca sobre la cavidad de un molde cóncavo.
(3) El vacío atrae la lámina hacia la cavidad.
(4) El plástico se endurece al contacto con la superficie fría del molde, la parte se retira y
luego se recorta de la hoja.]]
El uso del termoformado, tiene grandes ventajas y pueden obtenerse desde una
producción menor a grandes volúmenes de producción, adecuando el material y la
cantidad de moldes a utilizar al volumen solicitado. El diseño de formas para las piezas a
termoformar, es infinito, pero siempre queda como requisito dejar ángulos de salida para
su correcto desmolde.
TERMOCONFORMADO A PRESIÓN
Una alternativa del formado al vacío involucra
presión positiva para forzar al plástico caliente
dentro de la cavidad del molde. Esto se llama
termoformado a presión o formado por
soplado; su ventaja sobre el formado al vacío
radica en que se pueden desarrollar presiones
más altas, ya que en el método anterior este
parámetro se limita a un máximo teórico de una
263
atmósfera. Son comunes las presiones de formado de tres a cuatro atmósferas. La
secuencia del proceso es similar a la anterior, la diferencia es que la lámina se presiona
desde arriba hacia la cavidad del molde. Los agujeros de ventilación en el molde dejan
salir el aire atrapado. La parte del formado de la secuencia (pasos 2 y 3) se ilustra en la
siguiente figura.
Diferencia está en (2), la lámina se coloca sobre una cavidad M molde y en (3) la presión
positiva fuerza a la lámina dentro de la cavidad.]]
Es conveniente distinguir aquí entre moldes negativos y positivos. Los moldes que se
muestran en las figuras anteriores son moldes negativos porque ti enen cavidades
cóncavas. Un molde positivo tiene una forma convexa. Ambos tipos se usan en
termoformado. En el caso del molde positivo, la lámina caliente recubre la forma
convexa, y se usa presión negativa o positiva para forzar al plástico contra la superficie
del molde. El molde positivo se muestra en la siguiente figura para el caso de formado al
vacío.
Plástico caliente se coloca sobre el molde positivo.
(2) La mordaza desciende en posición, cubriendo el molde
con la lámina mientras la vacía fuerza a la lámina contra la
superficie del molde.]]
La diferencia entre moldes positivos y negativos puede
parecer poco importante ya que las formas de las partes
son virtualmente idénticas, como se muestra en los
diagramas. Sin embargo, si la parte es embutida dentro de
un molde negativo, entonces la superficie exterior tendrá el contorno exacto de la
cavidad del molde. La superficie interna poseerá una aproximación del contorno y un
acabado correspondiente al de la lámina u hoja inicial. Al contrario, si la lámina recubre
un molde positivo, entonces la superficie interior será idéntica a la del molde convexo y
la superficie exterior la seguirá aproximadamente. Dependiendo de los requerimientos
del producto esta distinción puede ser importante Otra diferencia es el adelgazamiento
de la lámina de plástico, el cual constituye un problema en termoformado que debe
tomarse en cuenta. A menos que el contorno del molde sea poco profundo, habrá
diferencias significativas si la lámina se estira para ser conformada en el contorno del
molde. Los moldes positivos y negativos producen diferentes modelos de
adelgazamiento en una pieza.
Por ejemplo, considérese una tina. En el molde positivo, al colocar la lámina sobre la
forma convexa, la porción que hace contacto con la superficie superior (correspondiente
a la base de la tina) solidifica rápidamente y no experimenta prácticamente ningún
estiramiento. Esto da corno resultado tina base gruesa, pero un adelgazamiento
significativo en las paredes de la tina. Por el contrario, un molde negativo producirá una
distribución más pareja del estiramiento y adelgazamiento de la lámina, antes de que ésta
entre en contacto con la superficie fría del molde.
Una manera de mejorar la distribución del adelgazamiento en un molde positivo es
estirando previamente la lámina antes de recubrir la forma convexa. Como se muestra en
la figura siguiente, la lámina de plástico caliente se estira uniformemente por presión de
vacío en una forma esférica antes de ponerla sobre el molde.
atmósfera. Son comunes las presiones de formado de tres a cuatro atmósferas. La
secuencia del proceso es similar a la anterior, la diferencia es que la lámina se presiona
desde arriba hacia la cavidad del molde. Los agujeros de ventilación en el molde dejan
salir el aire atrapado. La parte del formado de la secuencia (pasos 2 y 3) se ilustra en la
siguiente figura.
Diferencia está en (2), la lámina se coloca sobre una cavidad M molde y en (3) la presión
positiva fuerza a la lámina dentro de la cavidad.]]
Es conveniente distinguir aquí entre moldes negativos y positivos. Los moldes que se
muestran en las figuras anteriores son moldes negativos porque ti enen cavidades
cóncavas. Un molde positivo tiene una forma convexa. Ambos tipos se usan en
termoformado. En el caso del molde positivo, la lámina caliente recubre la forma
convexa, y se usa presión negativa o positiva para forzar al plástico contra la superficie
del molde. El molde positivo se muestra en la siguiente figura para el caso de formado al
vacío.
Plástico caliente se coloca sobre el molde positivo.
(2) La mordaza desciende en posición, cubriendo el molde
con la lámina mientras la vacía fuerza a la lámina contra la
superficie del molde.]]
La diferencia entre moldes positivos y negativos puede
parecer poco importante ya que las formas de las partes
son virtualmente idénticas, como se muestra en los
diagramas. Sin embargo, si la parte es embutida dentro de
un molde negativo, entonces la superficie exterior tendrá el contorno exacto de la
cavidad del molde. La superficie interna poseerá una aproximación del contorno y un
acabado correspondiente al de la lámina u hoja inicial. Al contrario, si la lámina recubre
un molde positivo, entonces la superficie interior será idéntica a la del molde convexo y
la superficie exterior la seguirá aproximadamente. Dependiendo de los requerimientos
del producto esta distinción puede ser importante Otra diferencia es el adelgazamiento
de la lámina de plástico, el cual constituye un problema en termoformado que debe
tomarse en cuenta. A menos que el contorno del molde sea poco profundo, habrá
diferencias significativas si la lámina se estira para ser conformada en el contorno del
molde. Los moldes positivos y negativos producen diferentes modelos de
adelgazamiento en una pieza.
Por ejemplo, considérese una tina. En el molde positivo, al colocar la lámina sobre la
forma convexa, la porción que hace contacto con la superficie superior (correspondiente
a la base de la tina) solidifica rápidamente y no experimenta prácticamente ningún
estiramiento. Esto da corno resultado tina base gruesa, pero un adelgazamiento
significativo en las paredes de la tina. Por el contrario, un molde negativo producirá una
distribución más pareja del estiramiento y adelgazamiento de la lámina, antes de que ésta
entre en contacto con la superficie fría del molde.
Una manera de mejorar la distribución del adelgazamiento en un molde positivo es
estirando previamente la lámina antes de recubrir la forma convexa. Como se muestra en
la figura siguiente, la lámina de plástico caliente se estira uniformemente por presión de
vacío en una forma esférica antes de ponerla sobre el molde.
264
El paso descrito en el primer cuadro de la siguiente se puede utilizar
como un método para producir partes en forma de globo como domos
transparentes o tragaluces. En el proceso se aplica presión de aire
estrechamente controlada para soplar la lámina suave. La presión se
mantiene hasta que la forma soplada se haya solidificado.
TERMOCONFORMADO CON MACHO.
Es similar al conformado al vacío directo, con la salvedad de que
después de colocar el plástico en la estructura y calentarlo, se estira
mecánicamente sobre un molde macho. Se aplica entonces vacío (en
realidad, un diferencial de presión), que empuja el plástico caliente
contra todas las partes del molde.Se pueden conformar con macho
objetos que tienen una relación profundidad a diámetro hasta de 4:1.
Los moldes macho se pueden obtener fácilmente y, por regla general,
su coste es menor que el de los moldes hembra, aunque
también son más propensos al deterioro.
Enlaces externos
Termoconformado con macho
Simulación del termoconformado con macho
TERMOCONFORMADO CON MOLDE COINCIDENTE
En esta técnica, se sujeta una lámina calentada y se conforma
entre dos troqueles (macho y hembra). El material de
los troqueles puede ser madera, yeso, epoxi y otros
materiales. Se pueden producir rápidamente piezas
exactas con tolerancias mínimas en moldes caros
enfriados con agua.
TERMOCONFORMADO MECÁNICO
Solamente se utiliza la fuerza mecánica para el
doblado, estirado o sujeción de la lámina caliente. Se
pueden emplear plantillas sencillas de conformado
en madera para obtener la forma deseada utilizando
hornos, calentadores de cinta y pistolas térmicas como fuentes de calor.Es posible
conformar mecánicamente tubos, varillas y otros perfiles.
TENSIONES RESIDUALES Y ORIENTACIÓN MOLECULAR
En el termoformado la deformación de la lámina plana a una burbuja requiere la
aplicación de trabajo sobre el material reblandecido, pero no fundido; por ello siempre es
mucho mas sencillo el termoformado de materiales amorfos ya que tienen una meseta
elastomerica mucho más larga que la de los cristalinos. Aun en estos, es recomendable
usar grados de alto peso molecular que mantengan una cierta rigidez y resistencia a la
tracción por encima de la temperatura de fusion cristalina; lo que se denomina
resistencia del fundido.
El paso descrito en el primer cuadro de la siguiente se puede utilizar
como un método para producir partes en forma de globo como domos
transparentes o tragaluces. En el proceso se aplica presión de aire
estrechamente controlada para soplar la lámina suave. La presión se
mantiene hasta que la forma soplada se haya solidificado.
TERMOCONFORMADO CON MACHO.
Es similar al conformado al vacío directo, con la salvedad de que
después de colocar el plástico en la estructura y calentarlo, se estira
mecánicamente sobre un molde macho. Se aplica entonces vacío (en
realidad, un diferencial de presión), que empuja el plástico caliente
contra todas las partes del molde.Se pueden conformar con macho
objetos que tienen una relación profundidad a diámetro hasta de 4:1.
Los moldes macho se pueden obtener fácilmente y, por regla general,
su coste es menor que el de los moldes hembra, aunque
también son más propensos al deterioro.
Enlaces externos
Termoconformado con macho
Simulación del termoconformado con macho
TERMOCONFORMADO CON MOLDE COINCIDENTE
En esta técnica, se sujeta una lámina calentada y se conforma
entre dos troqueles (macho y hembra). El material de
los troqueles puede ser madera, yeso, epoxi y otros
materiales. Se pueden producir rápidamente piezas
exactas con tolerancias mínimas en moldes caros
enfriados con agua.
TERMOCONFORMADO MECÁNICO
Solamente se utiliza la fuerza mecánica para el
doblado, estirado o sujeción de la lámina caliente. Se
pueden emplear plantillas sencillas de conformado
en madera para obtener la forma deseada utilizando
hornos, calentadores de cinta y pistolas térmicas como fuentes de calor.Es posible
conformar mecánicamente tubos, varillas y otros perfiles.
TENSIONES RESIDUALES Y ORIENTACIÓN MOLECULAR
En el termoformado la deformación de la lámina plana a una burbuja requiere la
aplicación de trabajo sobre el material reblandecido, pero no fundido; por ello siempre es
mucho mas sencillo el termoformado de materiales amorfos ya que tienen una meseta
elastomerica mucho más larga que la de los cristalinos. Aun en estos, es recomendable
usar grados de alto peso molecular que mantengan una cierta rigidez y resistencia a la
tracción por encima de la temperatura de fusion cristalina; lo que se denomina
resistencia del fundido.
265
Durante el estirado de la burbuja (en mayor o menor grado, siempre es biaxial) se
produce la orientación de las macromoléculas y de las cristalinas en crecimiento, lo que
confiere unas mejores características mecánicas al material estirado. Cuando la lámina
de partida mantiene una cierta orientación por haber sido fabricada mediante estirado
inidireccional (o bidireccional pero no bien equilibrado) debe calentarse a una
temperatura suficientemente alta para que pierda la anisotropia de sus propiedades
mecánicas.
La mayor homogeneidad de espesores se obtiene al expansionar rápidamente la lámina
de material previamente calentada a una temperatura adecuada antes de que la burbuja
llegue a tocar las paredes del molde, tanto sea macho, como hembra. Por este motivo el
soplado, y alternativamente la aplicacion de vacío deben hacerse con un fuerte caudal de
aire, lo que justifica la necesidad de calderines acumuladores de gran capacidad.
Sin embargo, una expansión rápida seguida de un enfriamiento también rápido ocasiona
tensiones residuales debidas a la memoria del material. Una vez más, estas tensiones
producen deformaciones anómalas cuando el material se calienta. Las macromoléculas
de la matriz amorfa quedaron extendidas y tienden a recuperar elasticamente su estado
de quilibrio en forma de ovillo ( fenómeno de enrollamiento de las moléculas). Estas
tensiones residuales se ponen de manifiesto en los vasos de poliestireno de las
máquinas de café, que resisten el líquido caliente, pero si se utilizan para agua hirviendo
(temperatura próxima a su Tg) se encogen, especialmente en la zona de los bordes del
vaso, donde las tensiones residuales son mayores.
En los materiales cristalinos el enfriamiento debe ser lo suficientemente lento, como para
que se alcance el grado de cristalinidad de equilibrio y se eviten los problemas de
contracción debidos al fenómenos de poscristalización, tanto mas acusados cuanto
mayor sea la temperatura de serv icio. por ello los moldes deben mantenerse
atemperados a una temperatura bien controlada.
En definitiva dos son las principales variables de operación: la temperatura de la lámina y
la del molde. Cuanto más alta sea la primera,tanto más homogéneos seran los espesores
y menos las contracciones elásticas; pero existirá peligro de descuelgue del material por
falta de resistencia del fluido y de que se degraden termicamente. en la tabla siguiente se
relacionan los materiales que se procesan mediante esta técnica, con indicación de sus
características del fundido, estabilidad y el intervalo más conveniente para la
temperaturas de las láminas.
BIBLIOGRAFÍA
Durante el estirado de la burbuja (en mayor o menor grado, siempre es biaxial) se
produce la orientación de las macromoléculas y de las cristalinas en crecimiento, lo que
confiere unas mejores características mecánicas al material estirado. Cuando la lámina
de partida mantiene una cierta orientación por haber sido fabricada mediante estirado
inidireccional (o bidireccional pero no bien equilibrado) debe calentarse a una
temperatura suficientemente alta para que pierda la anisotropia de sus propiedades
mecánicas.
La mayor homogeneidad de espesores se obtiene al expansionar rápidamente la lámina
de material previamente calentada a una temperatura adecuada antes de que la burbuja
llegue a tocar las paredes del molde, tanto sea macho, como hembra. Por este motivo el
soplado, y alternativamente la aplicacion de vacío deben hacerse con un fuerte caudal de
aire, lo que justifica la necesidad de calderines acumuladores de gran capacidad.
Sin embargo, una expansión rápida seguida de un enfriamiento también rápido ocasiona
tensiones residuales debidas a la memoria del material. Una vez más, estas tensiones
producen deformaciones anómalas cuando el material se calienta. Las macromoléculas
de la matriz amorfa quedaron extendidas y tienden a recuperar elasticamente su estado
de quilibrio en forma de ovillo ( fenómeno de enrollamiento de las moléculas). Estas
tensiones residuales se ponen de manifiesto en los vasos de poliestireno de las
máquinas de café, que resisten el líquido caliente, pero si se utilizan para agua hirviendo
(temperatura próxima a su Tg) se encogen, especialmente en la zona de los bordes del
vaso, donde las tensiones residuales son mayores.
En los materiales cristalinos el enfriamiento debe ser lo suficientemente lento, como para
que se alcance el grado de cristalinidad de equilibrio y se eviten los problemas de
contracción debidos al fenómenos de poscristalización, tanto mas acusados cuanto
mayor sea la temperatura de serv icio. por ello los moldes deben mantenerse
atemperados a una temperatura bien controlada.
En definitiva dos son las principales variables de operación: la temperatura de la lámina y
la del molde. Cuanto más alta sea la primera,tanto más homogéneos seran los espesores
y menos las contracciones elásticas; pero existirá peligro de descuelgue del material por
falta de resistencia del fluido y de que se degraden termicamente. en la tabla siguiente se
relacionan los materiales que se procesan mediante esta técnica, con indicación de sus
características del fundido, estabilidad y el intervalo más conveniente para la
temperaturas de las láminas.
BIBLIOGRAFÍA
266
Wikiversity, por última vez el 6 dic 2013
http://es.wikiversity.org/wiki/Principios_del_procesado_de_los_pol%C3%ADmeros._Proce
sados_de_pol%C3%ADmeros
Referencias
1. Volver arriba↑ Moldeo por transferencia
2. Volver arriba↑ http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-238.pdf
Bibliografía
Mikell P.Groover. Procesos de conformado para plàsticos. ISBN 968-880-846-6.(1997).
William D.Callister, Jr. Introducciòn a la ciencia e ngenierìa de los materiales, Volume
2. ISBN 978-84-291-7254-8.(2007).
J. A. Brydson. Plastics Materials. Butterworth (London (1999)).
Richardson & Lokensgard. Industria del Plástico: pástico industrial. Paraninfo (Madrid
(1999)).
Enlaces externos
Universidad de Oviedo
http://pama15.wordpress.com/author/pama15/page/2/
http://iq.ua.es/TPO/Tema3.pdf
http://www.monografias.com/trabajos31/polimeros/polimeros.shtml
http://es.scribd.com/doc/51722212/Procesos-de-Polimeros
CONCLUSIÓN
Luego de haber confeccionado el presente trabajo, estoy en condiciones de apreciar que
los polímeros son un material imprescindible en nuestra vida, el cual se encuentra
presente en un sinfín de objetos de uso cotidiano. Por sus características y su bajo
costo, podríamos decir que es un material prácticamente irremplazable, del cual
difícilmente podríamos prescindir.
En la época actual resultaría difícil imaginar que alguno de los sectores de nuestra vida
diaria, de la economía o de la técnica, pudiera prescindir de los plásticos. Sólo basta con
observar a nuestro alrededor y analizar cuántos objetos son de plástico para visualizar la
importancia económica que tienen estos materiales.
Dicha importancia se refleja en los índices de crecimiento que, mantenidos a lo largo de
algunos años desde principios de siglo, superan a casi todas las demás actividades
industriales y grupos de materiales.
El consumo de plásticos sólo se encuentra por abajo del consumo del hierro y acero,
pero debe tomarse en cuenta que estos tienen una densidad entre seis y sietes veces
mayor a la de los plásticos. Por esta razón, el volumen producido de plásticos fue mayor
al del acero.
Wikiversity, por última vez el 6 dic 2013
http://es.wikiversity.org/wiki/Principios_del_procesado_de_los_pol%C3%ADmeros._Proce
sados_de_pol%C3%ADmeros
Referencias
1. Volver arriba↑ Moldeo por transferencia
2. Volver arriba↑ http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-238.pdf
Bibliografía
Mikell P.Groover. Procesos de conformado para plàsticos. ISBN 968-880-846-6.(1997).
William D.Callister, Jr. Introducciòn a la ciencia e ngenierìa de los materiales, Volume
2. ISBN 978-84-291-7254-8.(2007).
J. A. Brydson. Plastics Materials. Butterworth (London (1999)).
Richardson & Lokensgard. Industria del Plástico: pástico industrial. Paraninfo (Madrid
(1999)).
Enlaces externos
Universidad de Oviedo
http://pama15.wordpress.com/author/pama15/page/2/
http://iq.ua.es/TPO/Tema3.pdf
http://www.monografias.com/trabajos31/polimeros/polimeros.shtml
http://es.scribd.com/doc/51722212/Procesos-de-Polimeros
CONCLUSIÓN
Luego de haber confeccionado el presente trabajo, estoy en condiciones de apreciar que
los polímeros son un material imprescindible en nuestra vida, el cual se encuentra
presente en un sinfín de objetos de uso cotidiano. Por sus características y su bajo
costo, podríamos decir que es un material prácticamente irremplazable, del cual
difícilmente podríamos prescindir.
En la época actual resultaría difícil imaginar que alguno de los sectores de nuestra vida
diaria, de la economía o de la técnica, pudiera prescindir de los plásticos. Sólo basta con
observar a nuestro alrededor y analizar cuántos objetos son de plástico para visualizar la
importancia económica que tienen estos materiales.
Dicha importancia se refleja en los índices de crecimiento que, mantenidos a lo largo de
algunos años desde principios de siglo, superan a casi todas las demás actividades
industriales y grupos de materiales.
El consumo de plásticos sólo se encuentra por abajo del consumo del hierro y acero,
pero debe tomarse en cuenta que estos tienen una densidad entre seis y sietes veces
mayor a la de los plásticos. Por esta razón, el volumen producido de plásticos fue mayor
al del acero.
267
Los plásticos seguirán creciendo en consumo pues abarcando mercado del vidrio, papel
y metales debido a sus buenas propiedades y su relación costo-beneficio.
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
Los plásticos seguirán creciendo en consumo pues abarcando mercado del vidrio, papel
y metales debido a sus buenas propiedades y su relación costo-beneficio.
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
268
UNIDAD VII
PROCESOS NO CONVENCIONALES
7.1 Procesos de manufactura no convencionales.
Procesos no tradicionales de maquinado:
Los procesos convencionales (por ejemplo el torneado, taladrado y el fresado) usan una
herramienta de corte afilada para formar una viruta en un trabajo mediante una deformación
cortante.
UNIDAD VII
PROCESOS NO CONVENCIONALES
7.1 Procesos de manufactura no convencionales.
Procesos no tradicionales de maquinado:
Los procesos convencionales (por ejemplo el torneado, taladrado y el fresado) usan una
herramienta de corte afilada para formar una viruta en un trabajo mediante una deformación
cortante.
269
El término maquinado no tradicional (no convencionales) se refiere a un grupo de procesos, los
cuales remueven el exceso de material mediante diversas técnicas que incluyen la energía
mecánica, térmica, eléctrica o química (o combinada de ellas).
Estos procesos no usan un instrumento afilado de corte en el sentido convencional.
Estas necesidades y la importancia comercial y tecnológica resultante de los procesos no
tradicionales incluyen:
La necesidad de maquinar metales y no metales de reciente creación.
La necesidad de obtener geometrías de piezas inusuales o complejas que no se obtienen
con facilidad.
La necesidad de evitar daños externos en una pieza, lo cual sucede frecuentemente por los
esfuerzos que surgen.
Muchas de estas necesidades están asociadas con la industria aeroespacial y electrónica.
Existen docenas de procesos no convencionales y gran parte de ellos son únicos en su rango de
aplicación.
A menudo los procesos no tradicionales se clasifican de acuerdo con la forma principal de
energía que usan para la remoción de materiales. En esta clasificación hay cuatro tipos:
1. Mecánicos: en estos procesos no tradicionales se utiliza energía mecánica en alguna
forma diferente. La forma típica de acción mecánica en estos procesos es la erosión del
trabajo mediante un chorro a alta velocidad de abrasivos o fluidos (o ambos).
2. Eléctricos: estos procesos no tradicionales utilizan energía electroquímica para la
remoción de material; el mecanismo es lo opuesto al de galvanoplastia.
3. Térmicos: estos procesos utilizan energía térmica para cortar o dar forma a una pieza de
trabajo. Por lo general se aplica energía térmica a una parte muy pequeña de la superficie
de trabajo, lo que provoca que esa parte se remueva.
4. Químicos: la mayoría de los materiales (en particular los metales) son susceptibles de los
ataques químicos por medio de ciertos ácidos y otras sustancias. En el maquinado
químico, las sustancias seleccionadas remueven material de ciertas porciones de la pieza
de trabajo, mientras que otras porciones se protegen con una máscara.
Procesos de energía mecánica:
Los procesos no tradicionales de energía mecánica son:
1. El maquinado ultrasónico.
2. El corte con chorro de agua.
3. El corte con chorro de agua abrasiva.
4. El maquinado con chorro abrasivo.
Procesos no tradicionales que utilizan la energía eléctrica para la remoción de material:
a) Maquinado electroquímico.
b) Remoción de viruta y esmerilado con material electroquímico.
Procesos no tradicionales de energía térmica:
a) Procesos con descarga eléctrica (electroerosión).
b) Electroerosión con alambre.
El término maquinado no tradicional (no convencionales) se refiere a un grupo de procesos, los
cuales remueven el exceso de material mediante diversas técnicas que incluyen la energía
mecánica, térmica, eléctrica o química (o combinada de ellas).
Estos procesos no usan un instrumento afilado de corte en el sentido convencional.
Estas necesidades y la importancia comercial y tecnológica resultante de los procesos no
tradicionales incluyen:
La necesidad de maquinar metales y no metales de reciente creación.
La necesidad de obtener geometrías de piezas inusuales o complejas que no se obtienen
con facilidad.
La necesidad de evitar daños externos en una pieza, lo cual sucede frecuentemente por los
esfuerzos que surgen.
Muchas de estas necesidades están asociadas con la industria aeroespacial y electrónica.
Existen docenas de procesos no convencionales y gran parte de ellos son únicos en su rango de
aplicación.
A menudo los procesos no tradicionales se clasifican de acuerdo con la forma principal de
energía que usan para la remoción de materiales. En esta clasificación hay cuatro tipos:
1. Mecánicos: en estos procesos no tradicionales se utiliza energía mecánica en alguna
forma diferente. La forma típica de acción mecánica en estos procesos es la erosión del
trabajo mediante un chorro a alta velocidad de abrasivos o fluidos (o ambos).
2. Eléctricos: estos procesos no tradicionales utilizan energía electroquímica para la
remoción de material; el mecanismo es lo opuesto al de galvanoplastia.
3. Térmicos: estos procesos utilizan energía térmica para cortar o dar forma a una pieza de
trabajo. Por lo general se aplica energía térmica a una parte muy pequeña de la superficie
de trabajo, lo que provoca que esa parte se remueva.
4. Químicos: la mayoría de los materiales (en particular los metales) son susceptibles de los
ataques químicos por medio de ciertos ácidos y otras sustancias. En el maquinado
químico, las sustancias seleccionadas remueven material de ciertas porciones de la pieza
de trabajo, mientras que otras porciones se protegen con una máscara.
Procesos de energía mecánica:
Los procesos no tradicionales de energía mecánica son:
1. El maquinado ultrasónico.
2. El corte con chorro de agua.
3. El corte con chorro de agua abrasiva.
4. El maquinado con chorro abrasivo.
Procesos no tradicionales que utilizan la energía eléctrica para la remoción de material:
a) Maquinado electroquímico.
b) Remoción de viruta y esmerilado con material electroquímico.
Procesos no tradicionales de energía térmica:
a) Procesos con descarga eléctrica (electroerosión).
b) Electroerosión con alambre.
270
c) Maquinado con haz de electrones.
d) Maquinado con haz láser.
e) Proceso con arco eléctrico corte con arco de plasma.
f) Proceso de corte con oxígeno y gas combustible.
Procesos no convencionales por maquinado químico:
a) Mecánica y química del maquinado quimio:
1. Limpieza.
2. Enmascarado.
3. Ataque químico.
4. Desenmascarado.
b) Proceso de maquinado químico.
c) Perforado químico.
d) Grabado químico.
e) Maquinado fotoquímico.
TAREA:
Investigar todos los temas mencionados, para entregar el 16/07/14. Libro fundamentos de
manufactura.
c) Maquinado con haz de electrones.
d) Maquinado con haz láser.
e) Proceso con arco eléctrico corte con arco de plasma.
f) Proceso de corte con oxígeno y gas combustible.
Procesos no convencionales por maquinado químico:
a) Mecánica y química del maquinado quimio:
1. Limpieza.
2. Enmascarado.
3. Ataque químico.
4. Desenmascarado.
b) Proceso de maquinado químico.
c) Perforado químico.
d) Grabado químico.
e) Maquinado fotoquímico.
TAREA:
Investigar todos los temas mencionados, para entregar el 16/07/14. Libro fundamentos de
manufactura.
271
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
Instituto Tecnológico Superior de Alvarado
272
INGENIERÍA MECANICA
Materia:
PROCESOS DE MANUFACTURA
(MED-1025)
Semestre-Grupo:
SEMESTRE: 4 UNIDAD: 7 GRUPO: UNICO
Producto Académico:
REPORTE DE INVESTIGACIÓN
TEMA:
MAQUINADO QUÍMICO
PROCESOS DE ENERGIA TERMICA
PROCESO DE MAQUINADO ELECTROQUÍMICO
MAQUINADO ULTRASÓNICO
Presenta:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
MANUEL PARRA MARTINEZ
NICOLE STTEFHANO ALCEDA ORTIZ
JORGE LUIS USCANGA VERA
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. 18/JUNIO/ 2014
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
INGENIERÍA MECANICA
Materia:
PROCESOS DE MANUFACTURA
(MED-1025)
Semestre-Grupo:
SEMESTRE: 4 UNIDAD: 7 GRUPO: UNICO
Producto Académico:
REPORTE DE INVESTIGACIÓN
TEMA:
MAQUINADO QUÍMICO
PROCESOS DE ENERGIA TERMICA
PROCESO DE MAQUINADO ELECTROQUÍMICO
MAQUINADO ULTRASÓNICO
Presenta:
KEVIN LUIS BATISTA BEJARANO
MANUEL PARRA MARTINEZ
NICOLE STTEFHANO ALCEDA ORTIZ
JORGE LUIS USCANGA VERA
Docente:
ING. DIEGO GRIJALVA DELGADO
H. Y G. ALVARADO, VER. 18/JUNIO/ 2014
INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR
DE ALVARADO
273
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN_________________________________________________________2
OBJETIVO______________________________________________________________2
1. MAQUINADO ULTRASÓNICO______________________________________3
1.1 CORTE CON CHORRO DE AGUA_____________________________________3
1.2 PROCESO CON CHORRO ABRASIVO_________________________________5
1.3 MAQUINADO CON CHORRO ABRASIVO _______________________________5
2.(a) PROCESO DE MAQUINADO ELECTROQUÍMICO _______________________6
2.(b) LA REMOCIÓN ELECTROQUÍMICA DE VIRUTAS ______________________9
3. PROCESOS DE ENERGIA TERMICA ___________________________________9
3.1 PROCESOS CON DESCARGA ELECTRICA (ELECTROEROSION)_______ 9
3.2. ELECTRO EROSION CON ALAMBRE________________________________11
3.3. MAQUINADO CON HAZ DE ELECTRONES____________________________13
3.4. MAQUINADO CON HAZ DE LASER_________________________________14
3.5. PROCESOS DE CORTE CON ARCO ELECTRICO______________________15
3.6. PROCESOS DE CORTE CON OXIGENO Y GAS COMBUSTIBLE__________16
4. MAQUINADO QUÍMICO____________________________________________ _16
4.1 MECÁNICA Y QUÍMICA DEL MAQUINADO QUÍMICO___________________ _17
4.1.1 LIMPIEZA_______________________________________ ____________17
4.1.2 ENMASCARADO_______________________________________ ______17
4.1.3 ATAQUE QUÍMICO_______________________________________ ____17
4.1.4 DESENMASCARADO_______________________________________ __17
4.2 PROCESOS DE MAQUINADO QUÍMICO ______________________________19
4.2.1. FRESADO QUÍMICO__________________________________________19
4.2.2. PREFORMADO QUÍMICO_____________________________________19
4.2.3. GRABADO QUÍMICO_________________________________________21
4.2.4. MAQUINADO FOTOQUÍMICO__________________________________21
BIBLIOGRAFÍA_________________________________________________________22
CONCLUSIÓN__________________________________________________________23
INTRODUCCIÓN
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN_________________________________________________________2
OBJETIVO______________________________________________________________2
1. MAQUINADO ULTRASÓNICO______________________________________3
1.1 CORTE CON CHORRO DE AGUA_____________________________________3
1.2 PROCESO CON CHORRO ABRASIVO_________________________________5
1.3 MAQUINADO CON CHORRO ABRASIVO _______________________________5
2.(a) PROCESO DE MAQUINADO ELECTROQUÍMICO _______________________6
2.(b) LA REMOCIÓN ELECTROQUÍMICA DE VIRUTAS ______________________9
3. PROCESOS DE ENERGIA TERMICA ___________________________________9
3.1 PROCESOS CON DESCARGA ELECTRICA (ELECTROEROSION)_______ 9
3.2. ELECTRO EROSION CON ALAMBRE________________________________11
3.3. MAQUINADO CON HAZ DE ELECTRONES____________________________13
3.4. MAQUINADO CON HAZ DE LASER_________________________________14
3.5. PROCESOS DE CORTE CON ARCO ELECTRICO______________________15
3.6. PROCESOS DE CORTE CON OXIGENO Y GAS COMBUSTIBLE__________16
4. MAQUINADO QUÍMICO____________________________________________ _16
4.1 MECÁNICA Y QUÍMICA DEL MAQUINADO QUÍMICO___________________ _17
4.1.1 LIMPIEZA_______________________________________ ____________17
4.1.2 ENMASCARADO_______________________________________ ______17
4.1.3 ATAQUE QUÍMICO_______________________________________ ____17
4.1.4 DESENMASCARADO_______________________________________ __17
4.2 PROCESOS DE MAQUINADO QUÍMICO ______________________________19
4.2.1. FRESADO QUÍMICO__________________________________________19
4.2.2. PREFORMADO QUÍMICO_____________________________________19
4.2.3. GRABADO QUÍMICO_________________________________________21
4.2.4. MAQUINADO FOTOQUÍMICO__________________________________21
BIBLIOGRAFÍA_________________________________________________________22
CONCLUSIÓN__________________________________________________________23
INTRODUCCIÓN
274
En el presente trabajo de investigación desarrollaremos los temas dela séptima
unidad de procesos de manufactura así ampliar nuestro conocimiento
OBJETIVO
Aprender los temas basados ala materia de proceso de manufactura y analizar
sus conceptos tales cono el proceso de corte de agua y de agua abrasiva y así
conocerlas i aplicarlas en el área de trabajo.
1. MAQUINADO ULTRASÓNICO
El maquinado ultrasónico (USM, por sus siglas en inglés )es un proceso de maquinado
no tradicional en el cual se utilizan abrasivos a alta velocidad contenidos en una pasta
En el presente trabajo de investigación desarrollaremos los temas dela séptima
unidad de procesos de manufactura así ampliar nuestro conocimiento
OBJETIVO
Aprender los temas basados ala materia de proceso de manufactura y analizar
sus conceptos tales cono el proceso de corte de agua y de agua abrasiva y así
conocerlas i aplicarlas en el área de trabajo.
1. MAQUINADO ULTRASÓNICO
El maquinado ultrasónico (USM, por sus siglas en inglés )es un proceso de maquinado
no tradicional en el cual se utilizan abrasivos a alta velocidad contenidos en una pasta
275
fluida sobre un trabajo mediante una herramienta vibratoria en amplitud baja, alrededor
de 0.075 mm (0.003)i en una alta frecuencia aproximada menta 20 000Hz . la herramienta
oscila en una dirección perpendicular a la superficie de trabajo y avanza lentamente
hacia el trabajo para que la pieza de forma deseada. Sin embargo, la acción de los
abrasivos primitiva removía por desgaste de la herramienta varia por los diferentes
materiales de Es la que ejecuta el corte, al chocar contra la superficie de trabajo .el
arreglo general del proceso de USM se muestra en la figura 26.1.
Los materiales de herramienta comunes que se usan USM incluyen el acero suave y el
acero inoxidable. Los materiales abrasivos incluyen el nitrato de boro, el carburo de
boro, el óxido de aluminio, el carburo de silicio y el diamante. El tamaño de los granos
(sección16.1.1) varía entre 100 y 20000. La amplitud de vibración debe establecerse
aproximadamente igual al tamaño del grano y el tamaño del espaciamiento debe
mantenerse en alrededor de dos veces el del grano. En un grado significativo, el tamaño
del grano determina el acabado superficial en la nueva superficie de trabajo.
Además de acabado superficial la velocidad de remoción de materiales es una
importante variable de rendimiento en el maquinado ultrasónico.
La acción del corte en el USM afecta tanto a la herramienta como al trabajo conforme a
las partículas abrasivas erosionan la superficie de trabajo, también desgasta la
herramienta y afecta su forma. Por lo tanto es importante conocer los volúmenes
relativos que se remueven del material de trabajo y la herramienta durante el proceso de
manera semejante a la relación de esmerilado (sección25.1.2). Esta relación de manera
trabajo en proporciones que van desde 100:1 para cortar vidrio , hasta 1:1 para cortar
acero de herramientas .
La pasta fluida en el USM consiste en una mescla de agua y partículas abrasivas.
El maquinado ultrasónico se creó por la necesidad de maquinar materiales de trabajos
duros y frágiles, tales como la cerámica el vidrio y los carburos. También se usa con
éxito en algunos materiales, tales como en aceros inoxidables y el titanio.
1.1 CORTE CON CHORRO DE AGUA
Corte con chorro de agua (WJC, por sus siglas en inglés) es una corriente fina de agua a
alta presión y alta velocidad dirigida hacia la superficie de trabajo para producir un corte
como se ilustra en la figura 26.3.3 para este proceso también se emplean el nombre
maquinado hidrodinámico, pero el termino de uso más frecuente en la industria parece
ser corte con chorro de agua.
fluida sobre un trabajo mediante una herramienta vibratoria en amplitud baja, alrededor
de 0.075 mm (0.003)i en una alta frecuencia aproximada menta 20 000Hz . la herramienta
oscila en una dirección perpendicular a la superficie de trabajo y avanza lentamente
hacia el trabajo para que la pieza de forma deseada. Sin embargo, la acción de los
abrasivos primitiva removía por desgaste de la herramienta varia por los diferentes
materiales de Es la que ejecuta el corte, al chocar contra la superficie de trabajo .el
arreglo general del proceso de USM se muestra en la figura 26.1.
Los materiales de herramienta comunes que se usan USM incluyen el acero suave y el
acero inoxidable. Los materiales abrasivos incluyen el nitrato de boro, el carburo de
boro, el óxido de aluminio, el carburo de silicio y el diamante. El tamaño de los granos
(sección16.1.1) varía entre 100 y 20000. La amplitud de vibración debe establecerse
aproximadamente igual al tamaño del grano y el tamaño del espaciamiento debe
mantenerse en alrededor de dos veces el del grano. En un grado significativo, el tamaño
del grano determina el acabado superficial en la nueva superficie de trabajo.
Además de acabado superficial la velocidad de remoción de materiales es una
importante variable de rendimiento en el maquinado ultrasónico.
La acción del corte en el USM afecta tanto a la herramienta como al trabajo conforme a
las partículas abrasivas erosionan la superficie de trabajo, también desgasta la
herramienta y afecta su forma. Por lo tanto es importante conocer los volúmenes
relativos que se remueven del material de trabajo y la herramienta durante el proceso de
manera semejante a la relación de esmerilado (sección25.1.2). Esta relación de manera
trabajo en proporciones que van desde 100:1 para cortar vidrio , hasta 1:1 para cortar
acero de herramientas .
La pasta fluida en el USM consiste en una mescla de agua y partículas abrasivas.
El maquinado ultrasónico se creó por la necesidad de maquinar materiales de trabajos
duros y frágiles, tales como la cerámica el vidrio y los carburos. También se usa con
éxito en algunos materiales, tales como en aceros inoxidables y el titanio.
1.1 CORTE CON CHORRO DE AGUA
Corte con chorro de agua (WJC, por sus siglas en inglés) es una corriente fina de agua a
alta presión y alta velocidad dirigida hacia la superficie de trabajo para producir un corte
como se ilustra en la figura 26.3.3 para este proceso también se emplean el nombre
maquinado hidrodinámico, pero el termino de uso más frecuente en la industria parece
ser corte con chorro de agua.
276
Para obtener un chorro fino de
agua, se usan pequeñas aberturas
de boquilla con un diámetro de 0.1 a
0.4 mm (0.004 a 0.016). Para
proporcionar el chorro una energía
suficiente para poder cortar, se
usan posiciones hasta de 900m/s
(3000tf/s). Una bomba hidráulica
presurizada el fluido al nivel
deseado. La unidad consiste en un
soporte hecho de acero inoxidable y
una boquilla de zafiro rubí o
diamante. El diamante dura más,
pero es el más costoso.
Los fluidos de corte en el WJC son
soluciones de polímeros los cuales
se prefieren debidos a que tienen a
producir un chorro consistente.
El parámetro de importantes en el
WJC incluye la distancia de separación, el diámetro de abertura de la boquilla, la precio n
del agua i la velocidad de avance del corte. La distancia de separación es la distancia
entre la boquilla y la superficie de trabajo. En general, se prefiere que esta distancia sea
mínima para reducir la dispersión del chorro de fluidos antes de que el golpee la
superficie. Una distancia de separación normal es de 3.2 mm (0.125in). El tamaño del
orificio de la boquilla afecta la presión del corte; las aberturas más pequeñas se usan
para cortes más finos sobre materiales más delgados. Para cortar materia prima más
gruesa se requieren choros de fluidos más densos y mayores presiones. La velocidad de
avance del corte se requiere a la velocidad a la que se mueve la boquilla a lo largo de la
trayectoria de corte. La velocidad de avance típica varia des de 5 mm/s (12in/min) hasta
más de 500mm/s (1200in /min) dependiendo del material de trabajo y su grosor. Por lo
general, el WJC se realiza en forma automática usando un control numérico
computarizado o robots industriales para manipular la unidad de boquilla a lo largo de la
trayectoria deseada.
El corte con chorro de agua se usa en forma eficaz para obtener tiras de materias
primas planas, como plásticos, textiles, materiales compuestos, mosaicos para pisos
alfombras, piel y cartulinas. Se han instalado celdas robóticas con boquillas para WJC
ensambladas como la herramienta de un robot para seguir patrones tridimensionales de
corte irregular, por ejemplo para cortar rebordear tableros de automóvil antes de
desamable (8). En estas aplicaciones, las ventajas del WJC incluyen 1) que la superficie
de trabajo no se deforma ni quema como en otros procesos mecánicos o térmicos, 2) la
perdida material es mínima por que la ranura de corte es estrecha ,3) se reduce la
contaminación ambiental y 4) existe la posibilidad de automatizar el proceso usando
control numérico o robots industriales. Una limitación del WJC es que no es conveniente
para cortar materiales frágiles (por ejemplo, vidrio), porque tiene a requebrarse durante el
proceso.
1.2 PROCESO CON CHORRO ABRASIVO
Corte con chorro de agua abrasiva cuando se usan un WJC sobre las piezas metálicas,
por lo general debe agregarse partículas abrasivas a la corriente a chorro para facilitar
Para obtener un chorro fino de
agua, se usan pequeñas aberturas
de boquilla con un diámetro de 0.1 a
0.4 mm (0.004 a 0.016). Para
proporcionar el chorro una energía
suficiente para poder cortar, se
usan posiciones hasta de 900m/s
(3000tf/s). Una bomba hidráulica
presurizada el fluido al nivel
deseado. La unidad consiste en un
soporte hecho de acero inoxidable y
una boquilla de zafiro rubí o
diamante. El diamante dura más,
pero es el más costoso.
Los fluidos de corte en el WJC son
soluciones de polímeros los cuales
se prefieren debidos a que tienen a
producir un chorro consistente.
El parámetro de importantes en el
WJC incluye la distancia de separación, el diámetro de abertura de la boquilla, la precio n
del agua i la velocidad de avance del corte. La distancia de separación es la distancia
entre la boquilla y la superficie de trabajo. En general, se prefiere que esta distancia sea
mínima para reducir la dispersión del chorro de fluidos antes de que el golpee la
superficie. Una distancia de separación normal es de 3.2 mm (0.125in). El tamaño del
orificio de la boquilla afecta la presión del corte; las aberturas más pequeñas se usan
para cortes más finos sobre materiales más delgados. Para cortar materia prima más
gruesa se requieren choros de fluidos más densos y mayores presiones. La velocidad de
avance del corte se requiere a la velocidad a la que se mueve la boquilla a lo largo de la
trayectoria de corte. La velocidad de avance típica varia des de 5 mm/s (12in/min) hasta
más de 500mm/s (1200in /min) dependiendo del material de trabajo y su grosor. Por lo
general, el WJC se realiza en forma automática usando un control numérico
computarizado o robots industriales para manipular la unidad de boquilla a lo largo de la
trayectoria deseada.
El corte con chorro de agua se usa en forma eficaz para obtener tiras de materias
primas planas, como plásticos, textiles, materiales compuestos, mosaicos para pisos
alfombras, piel y cartulinas. Se han instalado celdas robóticas con boquillas para WJC
ensambladas como la herramienta de un robot para seguir patrones tridimensionales de
corte irregular, por ejemplo para cortar rebordear tableros de automóvil antes de
desamable (8). En estas aplicaciones, las ventajas del WJC incluyen 1) que la superficie
de trabajo no se deforma ni quema como en otros procesos mecánicos o térmicos, 2) la
perdida material es mínima por que la ranura de corte es estrecha ,3) se reduce la
contaminación ambiental y 4) existe la posibilidad de automatizar el proceso usando
control numérico o robots industriales. Una limitación del WJC es que no es conveniente
para cortar materiales frágiles (por ejemplo, vidrio), porque tiene a requebrarse durante el
proceso.
1.2 PROCESO CON CHORRO ABRASIVO
Corte con chorro de agua abrasiva cuando se usan un WJC sobre las piezas metálicas,
por lo general debe agregarse partículas abrasivas a la corriente a chorro para facilitar
277
corte. Por lo tanto, este proceso de denomina corte con chorro de agua abrasiva (en
inglés AWJC). La incorporación de las partículas abrasivas el flujo complica el proceso
´porque aumenta la cantidad de parámetros que deben controlarse. Entre los parámetros
de procesos adicióneles están en tipos de abrasivos, el tamaño del grano i la proporción
de abrasivos e el flujo. Entre los materiales abrasivos comunes están el óxido de
aluminio, el dióxido de silicio y el granate (un material de silicato); los tamaños del grano
varían entre 60 y 120. Las partículas abrasivas se agregan al chorro d e agua a
aproximadamente 0.25kg/min (0.5 lb/min) después de que sale de la boquilla para el WJC.
Los parámetros de procesos restantes incluyen algunos que son comunes para el WJC:
el diámetro de abertura de la boquilla, la presión del agua i la distancia de separación.
Los diámetros del orificio de la boquilla varían de 0.25 a 0.66mm (0.010 a 0.025in), el
tamaño el tamaño es amas grande que el de el chorro de agua y permite que el chorro
sea más denso y mayor energía antes de la adición de abrasivos. Las presiones del agua
son semejantes a las del WJC. Las distancias de separación son menores para reducir el
efecto de la dispersión de flujo de corte, el cual contiene partículas abrasivas en esta
etapa. Las distancias de separación típicas están entre una cuarta parte y la mitad de las
que se usan en el WJC.
1.3 MAQUINADO CON CHORRO ABRASIVO
No debe confundirse el corte con chorro de agua abrasiva con el proceso denominado
maquinado con chorro abrasivo (AJM, por sus siglas en ingles), el cual es un proceso de
remoción de materiales que se produce por la acción de un flujo de gas a alta velocidad
que contiene pequeñas partículas abrasivas, como se muestra en la figura 26.4. El gas
es seco y se usan presiones de
0.2 a 1.4 MPA (25 a 200lb/in
2
) para
propulsar el gas por los orificios
de la boquilla con un diámetro de
0.075 a 1.0 mm (0.003 a 0.040 in),
a velocidades de 2.5 a 5.0 m/s
(500 a 1000 ft/ min. los gases
incluyen el aire seco, el
nitrógeno, el dióxido de carbono
y el hielo.
Por lo general, el proceso lo
realiza un operador en forma
manual, quien dirige la boquilla
hacia el trabajo.
PROCESOS NO
TRADICIONALES QUE
UTILIZAN LA ENERGÍA ELÉCTRICA PARA LA REMOCIÓN DEL
MATERIAL
2.(a) PROCESO DE MAQUINADO ELECTROQUÍMICO
corte. Por lo tanto, este proceso de denomina corte con chorro de agua abrasiva (en
inglés AWJC). La incorporación de las partículas abrasivas el flujo complica el proceso
´porque aumenta la cantidad de parámetros que deben controlarse. Entre los parámetros
de procesos adicióneles están en tipos de abrasivos, el tamaño del grano i la proporción
de abrasivos e el flujo. Entre los materiales abrasivos comunes están el óxido de
aluminio, el dióxido de silicio y el granate (un material de silicato); los tamaños del grano
varían entre 60 y 120. Las partículas abrasivas se agregan al chorro d e agua a
aproximadamente 0.25kg/min (0.5 lb/min) después de que sale de la boquilla para el WJC.
Los parámetros de procesos restantes incluyen algunos que son comunes para el WJC:
el diámetro de abertura de la boquilla, la presión del agua i la distancia de separación.
Los diámetros del orificio de la boquilla varían de 0.25 a 0.66mm (0.010 a 0.025in), el
tamaño el tamaño es amas grande que el de el chorro de agua y permite que el chorro
sea más denso y mayor energía antes de la adición de abrasivos. Las presiones del agua
son semejantes a las del WJC. Las distancias de separación son menores para reducir el
efecto de la dispersión de flujo de corte, el cual contiene partículas abrasivas en esta
etapa. Las distancias de separación típicas están entre una cuarta parte y la mitad de las
que se usan en el WJC.
1.3 MAQUINADO CON CHORRO ABRASIVO
No debe confundirse el corte con chorro de agua abrasiva con el proceso denominado
maquinado con chorro abrasivo (AJM, por sus siglas en ingles), el cual es un proceso de
remoción de materiales que se produce por la acción de un flujo de gas a alta velocidad
que contiene pequeñas partículas abrasivas, como se muestra en la figura 26.4. El gas
es seco y se usan presiones de
0.2 a 1.4 MPA (25 a 200lb/in
2
) para
propulsar el gas por los orificios
de la boquilla con un diámetro de
0.075 a 1.0 mm (0.003 a 0.040 in),
a velocidades de 2.5 a 5.0 m/s
(500 a 1000 ft/ min. los gases
incluyen el aire seco, el
nitrógeno, el dióxido de carbono
y el hielo.
Por lo general, el proceso lo
realiza un operador en forma
manual, quien dirige la boquilla
hacia el trabajo.
PROCESOS NO
TRADICIONALES QUE
UTILIZAN LA ENERGÍA ELÉCTRICA PARA LA REMOCIÓN DEL
MATERIAL
2.(a) PROCESO DE MAQUINADO ELECTROQUÍMICO
278
Un grupo importante de procesos no tradicionales utiliza la energía eléctrica para la
remoción de material. Este grupo se identifica con el término de procesos
electroquímicos, debido a que se usa la energía eléctrica junto con reacciones químicas
para obtener la remoción. De hecho, estos procesos son lo opuesto a la galvanoplastia
(sección 29.1.1). El material de trabajo debe ser conductor en el maquinado
electroquímico.
MAQUINADO ELECTROQUÍMICO
El proceso básico en este grupo es el maquinado electroquímico (ECM) por sus siglas
en inglés). El maquinado electroquímico retira metal de una pieza de trabajo conductora
de electricidad por medio de disolución anódica, en el cual de obtiene la forma de la
pieza de trabajo a través de una herramienta formada por electrodos, muy próxima al
trabajo, pero al mismo tiempo separada de él mediante un electrólito que fluye con
rapidez. El ECM es básicamente una operación de remoción de recubrimientos
galvánicos como se muestra en la figura 26.5. La pieza de trabajo es el ánodo y la
herramienta es el cátodo. El proceso aplica el principio de que el materia se retira de la
superficie que funciona como anodo (el polo positivo) y se deposita en el cátodo (el polo
negativo) ante la presencia de un baño electrolítico (sección 4.5) .la diferencia en el ECM
es que el baño electrolítico fluye con rapidez entre los dos polos para retirar el material
removido de la superficie, de manera que el material que se retira de la pieza no forma
una capa sobre la herramienta.
Figura 26.5 Maquinado electromecánico (ECM)
Un grupo importante de procesos no tradicionales utiliza la energía eléctrica para la
remoción de material. Este grupo se identifica con el término de procesos
electroquímicos, debido a que se usa la energía eléctrica junto con reacciones químicas
para obtener la remoción. De hecho, estos procesos son lo opuesto a la galvanoplastia
(sección 29.1.1). El material de trabajo debe ser conductor en el maquinado
electroquímico.
MAQUINADO ELECTROQUÍMICO
El proceso básico en este grupo es el maquinado electroquímico (ECM) por sus siglas
en inglés). El maquinado electroquímico retira metal de una pieza de trabajo conductora
de electricidad por medio de disolución anódica, en el cual de obtiene la forma de la
pieza de trabajo a través de una herramienta formada por electrodos, muy próxima al
trabajo, pero al mismo tiempo separada de él mediante un electrólito que fluye con
rapidez. El ECM es básicamente una operación de remoción de recubrimientos
galvánicos como se muestra en la figura 26.5. La pieza de trabajo es el ánodo y la
herramienta es el cátodo. El proceso aplica el principio de que el materia se retira de la
superficie que funciona como anodo (el polo positivo) y se deposita en el cátodo (el polo
negativo) ante la presencia de un baño electrolítico (sección 4.5) .la diferencia en el ECM
es que el baño electrolítico fluye con rapidez entre los dos polos para retirar el material
removido de la superficie, de manera que el material que se retira de la pieza no forma
una capa sobre la herramienta.
Figura 26.5 Maquinado electromecánico (ECM)
279
Por lo general, se diseña una herramienta de electrodos (hecha de cobre, bronce o acero
inoxidable) que posee aproximadamente la forma inversa a la que se desea obtener. Debe
considerarse una tolerancia en el tamaño de la herramienta para el espacio que existe
entre la herramienta y el trabajo. Para conseguirá la remoción de metal, se hace avanzar
el electrodo hacia el trabajo a una velocidad igual a la velocidad de remoción del metal de
trabajo. La velocidad de remoción del metal se determina por medio de la primera ley de
Faraday, la cual establece que la cantidad de cambio químico se produce una corriente
eléctrica esto es, cantidad de metal disuelto) es proporcional a la cantidad de electricidad
transmitida (corriente x tiempo):
V=CIt (26.1)
Donde V=volumen de metal removido, mm³ (in³); C=una constante llamada la velocidad
de remoción específica, que depende del peso atómico, la valencia y la densidad del
material de trabajo, mm³/amp-s (in³/amp-min); I= E/R, donde E= voltaje y R= resistencia.
Bajo las condiciones de la operación de ECM, la resistencia está dada por:
(26.2)
Donde g= separación entre el electrodo y el trabajo, mm (in); r=resistividad del
electrolito, ohm-mm (ohm-in): y A= área de superficie entre el trabajo y la herramienta en
Por lo general, se diseña una herramienta de electrodos (hecha de cobre, bronce o acero
inoxidable) que posee aproximadamente la forma inversa a la que se desea obtener. Debe
considerarse una tolerancia en el tamaño de la herramienta para el espacio que existe
entre la herramienta y el trabajo. Para conseguirá la remoción de metal, se hace avanzar
el electrodo hacia el trabajo a una velocidad igual a la velocidad de remoción del metal de
trabajo. La velocidad de remoción del metal se determina por medio de la primera ley de
Faraday, la cual establece que la cantidad de cambio químico se produce una corriente
eléctrica esto es, cantidad de metal disuelto) es proporcional a la cantidad de electricidad
transmitida (corriente x tiempo):
V=CIt (26.1)
Donde V=volumen de metal removido, mm³ (in³); C=una constante llamada la velocidad
de remoción específica, que depende del peso atómico, la valencia y la densidad del
material de trabajo, mm³/amp-s (in³/amp-min); I= E/R, donde E= voltaje y R= resistencia.
Bajo las condiciones de la operación de ECM, la resistencia está dada por:
(26.2)
Donde g= separación entre el electrodo y el trabajo, mm (in); r=resistividad del
electrolito, ohm-mm (ohm-in): y A= área de superficie entre el trabajo y la herramienta en
280
la separación frontal del trabajo, mm² (in²). Al sustituir esta expresión para R en la Ley de
Ohm, se obtiene
(26.3
Al sustituir la expresión anterior en la ecuación que define la ley de Faraday,
(26.4)
Resulta conveniente convertir esta ecuación a una expresión para la velocidad de
avance, que es la velocidad a la cual el electrodo (la herramienta) puede avanzar hacia el
trabajo. Esta conversión puede conseguirse en dos pasos. Primero, se divide la ecuación
por At (área x tiempo) para convertir el volumen de metal removido a una velocidad de
desplazamiento lineal:
(26.5)
Donde = velocidad de avance, en mm/s (in/min). Segundo, se sustituye I/A en lugar de
EI(gr), como se da en la ecuación. Por lo tanto, la velocidad de avance en el ECM es:
(26.6)
donde A= el área frontal de electrodo, mm² (in²). Esta es el área proyectada de la
herramienta en la dirección del avance hacia el trabajo. Los valores de la velocidad de
remoción específica C se presentan en la tabla para diferentes materiales de trabajo.
Debe observarse que esta ecuación supone una eficiencia de 100% en la remoción del
metal. La eficiencia real está entre 90 y 100% y depende de la forma de la herramienta, el
voltaje y la densidad de corriente, así como de otros factores.
Se usara una operación de ECM para cortar un orificio en una placa de aluminio con un
grosor de 12mm. El orificio tiene una sección transversal rectangular de 10mm por
30mm. La operación de ECM se conseguiré bajo una corriente de 1200 amps. Se espera
una eficiencia de 95%. Determine la velocidad de avance y tiempo requeridos para cortar
la placa.
Solución: Por los datos de la tabla 26.1 la velocidad de remoción especifica C para el
aluminio es de 3.44 x 10ˉ² mm³ / A-s. El área frontal del electrodo A = 10mm x 30mm =300
mm². A un nivel de corriente de 1200 amps, la velocidad de avance e
ƒᵣ = 0.0344 mm³ / A-s (
) = 0.1376
A una eficiencia de 95% la velocidad de avance real es
ƒᵣ = 0.1376 mm/s (0.95) = 0.1307 mm/s
El tiempo para maquinar a través de la placa de 12 mm es
Tm=
= 91.9s = 1.53 min.
Las ecuaciones anteriores indican que los parámetros de procesos más importantes para
determinar la velocidad de remoción de metal y la velocidad de avance en el maquinado
electroquímico son: la distancia de separación g, la resistividad electrolítica r, la
la separación frontal del trabajo, mm² (in²). Al sustituir esta expresión para R en la Ley de
Ohm, se obtiene
(26.3
Al sustituir la expresión anterior en la ecuación que define la ley de Faraday,
(26.4)
Resulta conveniente convertir esta ecuación a una expresión para la velocidad de
avance, que es la velocidad a la cual el electrodo (la herramienta) puede avanzar hacia el
trabajo. Esta conversión puede conseguirse en dos pasos. Primero, se divide la ecuación
por At (área x tiempo) para convertir el volumen de metal removido a una velocidad de
desplazamiento lineal:
(26.5)
Donde = velocidad de avance, en mm/s (in/min). Segundo, se sustituye I/A en lugar de
EI(gr), como se da en la ecuación. Por lo tanto, la velocidad de avance en el ECM es:
(26.6)
donde A= el área frontal de electrodo, mm² (in²). Esta es el área proyectada de la
herramienta en la dirección del avance hacia el trabajo. Los valores de la velocidad de
remoción específica C se presentan en la tabla para diferentes materiales de trabajo.
Debe observarse que esta ecuación supone una eficiencia de 100% en la remoción del
metal. La eficiencia real está entre 90 y 100% y depende de la forma de la herramienta, el
voltaje y la densidad de corriente, así como de otros factores.
Se usara una operación de ECM para cortar un orificio en una placa de aluminio con un
grosor de 12mm. El orificio tiene una sección transversal rectangular de 10mm por
30mm. La operación de ECM se conseguiré bajo una corriente de 1200 amps. Se espera
una eficiencia de 95%. Determine la velocidad de avance y tiempo requeridos para cortar
la placa.
Solución: Por los datos de la tabla 26.1 la velocidad de remoción especifica C para el
aluminio es de 3.44 x 10ˉ² mm³ / A-s. El área frontal del electrodo A = 10mm x 30mm =300
mm². A un nivel de corriente de 1200 amps, la velocidad de avance e
ƒᵣ = 0.0344 mm³ / A-s (
) = 0.1376
A una eficiencia de 95% la velocidad de avance real es
ƒᵣ = 0.1376 mm/s (0.95) = 0.1307 mm/s
El tiempo para maquinar a través de la placa de 12 mm es
Tm=
= 91.9s = 1.53 min.
Las ecuaciones anteriores indican que los parámetros de procesos más importantes para
determinar la velocidad de remoción de metal y la velocidad de avance en el maquinado
electroquímico son: la distancia de separación g, la resistividad electrolítica r, la
281
corriente eléctrica r y el área frontal de electrodos A. La distancia de separación necesita
controlarse con mucha atención. Si g se hace demasiado grande, el proceso
electroquímico se vuelve lento. Sin embargo si el electrodo toca el trabajo, ocurre un
corto circuito que detiene todo el proceso como una cuestión práctica, la distancia de
separación por lo general se mantienen dentro de un rango de 0.075 a 0.75 mm (0.003 a
0.030 in).
Tabla 26.1 Valores típicos de una velocidad de remoción específica para materiales de
trabajo seleccionados en el maquinado electroquímico.
26.2.2 REMOCIÓN DE VIRUTAS Y ESMERILADO CON MATERIALES ELECTROQUÍMICOS.
2.(b) LA REMOCIÓN ELECTROQUÍMICA DE VIRUTAS
(ECD, por sus siglas en inglés) es una adaptación de ECM diseñada para retirar las
virutas o para redondear las esquinas agudas de piezas de trabajo metálico mediante
disolución anódica. En la figura 26.6 se muestra una disposición posible para la ECD. El
orificio en la pieza de trabajo tiene una rebaba o viruta filosa del tipo que se produce en
una operación de taladro convencional a través de un orificio.
El esmerilado electroquímico (ECG, por sus siglas en inglés) es una forma especial de
ECM, en el cual se usa una rueda de esmeril rotatoria con un material de enlace
conductivo para aumentar la disolución anódica de la superficie metálica de la pieza de
trabajo, como se muestra en la figura 26.7 los abrasivos usados en el ECD incluyen el
óxido de aluminio y el diamante. El material de enlace es metálico (para abrasivos de
diamante) o es resina impregnada con partículas metálicas para hacerlo eléctricamente
conductivo (para el óxido de aluminio).
Figura 26.6 Remoción electroquímica de virutas (ECD)
corriente eléctrica r y el área frontal de electrodos A. La distancia de separación necesita
controlarse con mucha atención. Si g se hace demasiado grande, el proceso
electroquímico se vuelve lento. Sin embargo si el electrodo toca el trabajo, ocurre un
corto circuito que detiene todo el proceso como una cuestión práctica, la distancia de
separación por lo general se mantienen dentro de un rango de 0.075 a 0.75 mm (0.003 a
0.030 in).
Tabla 26.1 Valores típicos de una velocidad de remoción específica para materiales de
trabajo seleccionados en el maquinado electroquímico.
26.2.2 REMOCIÓN DE VIRUTAS Y ESMERILADO CON MATERIALES ELECTROQUÍMICOS.
2.(b) LA REMOCIÓN ELECTROQUÍMICA DE VIRUTAS
(ECD, por sus siglas en inglés) es una adaptación de ECM diseñada para retirar las
virutas o para redondear las esquinas agudas de piezas de trabajo metálico mediante
disolución anódica. En la figura 26.6 se muestra una disposición posible para la ECD. El
orificio en la pieza de trabajo tiene una rebaba o viruta filosa del tipo que se produce en
una operación de taladro convencional a través de un orificio.
El esmerilado electroquímico (ECG, por sus siglas en inglés) es una forma especial de
ECM, en el cual se usa una rueda de esmeril rotatoria con un material de enlace
conductivo para aumentar la disolución anódica de la superficie metálica de la pieza de
trabajo, como se muestra en la figura 26.7 los abrasivos usados en el ECD incluyen el
óxido de aluminio y el diamante. El material de enlace es metálico (para abrasivos de
diamante) o es resina impregnada con partículas metálicas para hacerlo eléctricamente
conductivo (para el óxido de aluminio).
Figura 26.6 Remoción electroquímica de virutas (ECD)
282
3. PROCESOS DE ENERGIA TERMICA
Los procesos de remoción de materia basados en la energía térmica se caracterizan por
temperaturas locales muy altas, con calor suficiente para remover material mediante
fusión o vaporización. Debido a las altas temperaturas, estos procesos producen daños
físicos y metalúrgicos en la nueva superficie de trabajo.
3.1 PROCESOS CON DESCARGA ELECTRICA (ELECTROEROSION)
Los procesos de remoción de material con descarga eléctrica retiran metal mediante una
serie de descargas eléctricas discontinuas (arcos eléctricos) que producen temperaturas
localizadas suficientemente altas para fundir o vaporizar el metal en la vecindad
inmediata a la descarga. Los dos procesos principales en esta cate goría son: 1)
electroerosión por penetración y 2) electroerosión con alambre. Estos procesos solo
pueden usarse en materiales de trabajo eléctricamente conductivos. El proceso EDM
debe realizarse en presencia de un fluido dieléctrico, el cual crea una trayectoria para
cada descarga. La región en la que ocurre la descarga se calienta a temperaturas
extremadamente altas, de modo que una pequeña parte de la superficie de trabajo se
funde repentinamente es removido. Después el flujo dieléctrico aleja la pequeñ a
partícula (llamada rebaba o virutas). Como la superficie de trabajo en la posición previa a
la descarga está a una distancia mayor de la herramienta, esta es la posición menos
probable para que ocurra otra chispa hasta que las regiones que la rodean se hayan
reducido al mismo nivel o a uno inferior. Dos parámetros importantes en el proceso de
EDM son la corriente descargada y la frecuencia de descarga. Conforme aumenta
cualquiera de estos parámetros, se incrementa la velocidad de remoción de metal.
3. PROCESOS DE ENERGIA TERMICA
Los procesos de remoción de materia basados en la energía térmica se caracterizan por
temperaturas locales muy altas, con calor suficiente para remover material mediante
fusión o vaporización. Debido a las altas temperaturas, estos procesos producen daños
físicos y metalúrgicos en la nueva superficie de trabajo.
3.1 PROCESOS CON DESCARGA ELECTRICA (ELECTROEROSION)
Los procesos de remoción de material con descarga eléctrica retiran metal mediante una
serie de descargas eléctricas discontinuas (arcos eléctricos) que producen temperaturas
localizadas suficientemente altas para fundir o vaporizar el metal en la vecindad
inmediata a la descarga. Los dos procesos principales en esta cate goría son: 1)
electroerosión por penetración y 2) electroerosión con alambre. Estos procesos solo
pueden usarse en materiales de trabajo eléctricamente conductivos. El proceso EDM
debe realizarse en presencia de un fluido dieléctrico, el cual crea una trayectoria para
cada descarga. La región en la que ocurre la descarga se calienta a temperaturas
extremadamente altas, de modo que una pequeña parte de la superficie de trabajo se
funde repentinamente es removido. Después el flujo dieléctrico aleja la pequeñ a
partícula (llamada rebaba o virutas). Como la superficie de trabajo en la posición previa a
la descarga está a una distancia mayor de la herramienta, esta es la posición menos
probable para que ocurra otra chispa hasta que las regiones que la rodean se hayan
reducido al mismo nivel o a uno inferior. Dos parámetros importantes en el proceso de
EDM son la corriente descargada y la frecuencia de descarga. Conforme aumenta
cualquiera de estos parámetros, se incrementa la velocidad de remoción de metal.
283
Debe señalarse que las alas temperaturas de las chispas que funden el trabajo también
afectan a la herramienta, al crear una pequeña cavidad en la superficie opuesta a la
cavidad producida en el trabajo. Por lo general el desgaste de la herramienta se mide
como la razón del material de trabajo removido entre el material removido de la
herramienta (semejante a la relación de esmerilado). Esta razón de desgaste varía entre
1.0 y 100 o un poco más dependiendo de la combinación del trabajo y los materiales de
los electrodos. Los electrodos pueden fabricarse de grafito, cobre, latón, tungsteno
aleado con cobre tungsteno aleado con plata y otros materiales la selección depende del
tipo de circuitos del transformador de potencia disponible en la máquina para EDM, el
tipo de material de trabajo que se va a maquinar y si se va a pulir o a dar un acabado al
material. En muchas aplicaciones se prefiere el grafito debido a sus características de
fusión. De hecho, el grafito no se funde, sino que se vaporiza a muy altas temperaturas y
la cavidad creada por el arco eléctrico generalmente es más pequeña que en los
restantes materiales de electrodos para EDM. El punto de fusión del material de trabajo
es una propiedad importante, y la velocidad de remoción de metal se relaciona, en forma
aproximada, con el punto de fusión mediante la siguiente formula empírica basada en la
ecuación de weller
RMR=KL/Tm1.23
Donde RMR= velocidad de remoción de metal mm3/d(in3/min);k=constante de
proporcionalidad cuyo valor de 664 en unidades del sí (5.08 en unidades de uso común
en estados unidos);l= corriente descargada amperes; y Tm= temperatura de fusión del
metal de trabajo c(f) los puntos de fusión de los metales seleccionados se enlistan en la
tabla se debe maquinar cierta aleación cuyo punto de fusión = 1100 c en una operación
de EDM. Si se descarga una corriente = 25 amps, ¿Cuál es la velocidad esperada de
remoción de metal?
Solución:
RMR=664(25)/11001.23=3.01mm3/s
Los fluidos dieléctricos usados en el EDM inclullen los aceites de idrocarburos,el
queroseno y el agua destilada o deionisada. El fluido dieléctrico funciona como un
aislante en la separación, eccecto cuando ocurre una ionisacion en precensia de un arco
eléctrico. Otras de sus funciones consisten en desalojar el material removido de la
separación y retirar el calor de la herramienta y la pieza del trabajo.
3.2. ELECTRO EROSION CON ALAMBRE
Debe señalarse que las alas temperaturas de las chispas que funden el trabajo también
afectan a la herramienta, al crear una pequeña cavidad en la superficie opuesta a la
cavidad producida en el trabajo. Por lo general el desgaste de la herramienta se mide
como la razón del material de trabajo removido entre el material removido de la
herramienta (semejante a la relación de esmerilado). Esta razón de desgaste varía entre
1.0 y 100 o un poco más dependiendo de la combinación del trabajo y los materiales de
los electrodos. Los electrodos pueden fabricarse de grafito, cobre, latón, tungsteno
aleado con cobre tungsteno aleado con plata y otros materiales la selección depende del
tipo de circuitos del transformador de potencia disponible en la máquina para EDM, el
tipo de material de trabajo que se va a maquinar y si se va a pulir o a dar un acabado al
material. En muchas aplicaciones se prefiere el grafito debido a sus características de
fusión. De hecho, el grafito no se funde, sino que se vaporiza a muy altas temperaturas y
la cavidad creada por el arco eléctrico generalmente es más pequeña que en los
restantes materiales de electrodos para EDM. El punto de fusión del material de trabajo
es una propiedad importante, y la velocidad de remoción de metal se relaciona, en forma
aproximada, con el punto de fusión mediante la siguiente formula empírica basada en la
ecuación de weller
RMR=KL/Tm1.23
Donde RMR= velocidad de remoción de metal mm3/d(in3/min);k=constante de
proporcionalidad cuyo valor de 664 en unidades del sí (5.08 en unidades de uso común
en estados unidos);l= corriente descargada amperes; y Tm= temperatura de fusión del
metal de trabajo c(f) los puntos de fusión de los metales seleccionados se enlistan en la
tabla se debe maquinar cierta aleación cuyo punto de fusión = 1100 c en una operación
de EDM. Si se descarga una corriente = 25 amps, ¿Cuál es la velocidad esperada de
remoción de metal?
Solución:
RMR=664(25)/11001.23=3.01mm3/s
Los fluidos dieléctricos usados en el EDM inclullen los aceites de idrocarburos,el
queroseno y el agua destilada o deionisada. El fluido dieléctrico funciona como un
aislante en la separación, eccecto cuando ocurre una ionisacion en precensia de un arco
eléctrico. Otras de sus funciones consisten en desalojar el material removido de la
separación y retirar el calor de la herramienta y la pieza del trabajo.
3.2. ELECTRO EROSION CON ALAMBRE
284
El corte por descarga eléctrica con alambre (EDWC, por sus siglas en ingles),
comúnmente llamado EWM con alambre, es una forma especial del maquinado con
descarga eléctrica que usa un alambre de diámetro pequeño como electrodo para cortar
una ranura exacta en el trabajo. La acción de corte en el EDM con alambre se obtiene por
medio de energía térmica, a partir de las descargas eléctricas entre el alambre electrodo
y la pieza del trabajo. Los diámetros de el alambre varían entre 0.076 y 0.30 mm (0.003 a
0.012 in), dependiendo de la anchura de la ranura requerida. Los materiales que usan
para el alambre incluyen el latón, el cobre, el tungsteno y el molibdeno. Los fluidos
dieléctricos incluyen el agua de ionizada o el aceite al igual que ni el EDM, en el EDWC
existe una distancia entre el alambre y la pieza de trabajo, que provoca que el corte
producido sea mayor que el diámetro del alambre dicha distancia está en el rango de
0.020 a 0.050 mm (0.0008 a 0.002in) una vez establecidas las condicione de corte para una
operación determinada, la distancia de separación entre el alambre y la pieza
permanecen bastante constante y predecibles. Aunque el EDWC se asemeja a una
operación con sierra caladora su precio es mucho mayor que la de esta última. La ranura
es mucho más pequeña, es posible hacer más agudas las esquinas y por lo tanto, las
fuerzas de corte en contra del trabajo son nulas. Además, la dureza y la resistencia del
material de trabajo deben ser eléctricamente conductivas. La manufactura de otras
herramientas y piezas con forma de contornos complicados, como herramientas de
formado para torneado, dados para extrusión y plantillas planas, se hace mediante corte
por descarga eléctrica con alambre.
El corte por descarga eléctrica con alambre (EDWC, por sus siglas en ingles),
comúnmente llamado EWM con alambre, es una forma especial del maquinado con
descarga eléctrica que usa un alambre de diámetro pequeño como electrodo para cortar
una ranura exacta en el trabajo. La acción de corte en el EDM con alambre se obtiene por
medio de energía térmica, a partir de las descargas eléctricas entre el alambre electrodo
y la pieza del trabajo. Los diámetros de el alambre varían entre 0.076 y 0.30 mm (0.003 a
0.012 in), dependiendo de la anchura de la ranura requerida. Los materiales que usan
para el alambre incluyen el latón, el cobre, el tungsteno y el molibdeno. Los fluidos
dieléctricos incluyen el agua de ionizada o el aceite al igual que ni el EDM, en el EDWC
existe una distancia entre el alambre y la pieza de trabajo, que provoca que el corte
producido sea mayor que el diámetro del alambre dicha distancia está en el rango de
0.020 a 0.050 mm (0.0008 a 0.002in) una vez establecidas las condicione de corte para una
operación determinada, la distancia de separación entre el alambre y la pieza
permanecen bastante constante y predecibles. Aunque el EDWC se asemeja a una
operación con sierra caladora su precio es mucho mayor que la de esta última. La ranura
es mucho más pequeña, es posible hacer más agudas las esquinas y por lo tanto, las
fuerzas de corte en contra del trabajo son nulas. Además, la dureza y la resistencia del
material de trabajo deben ser eléctricamente conductivas. La manufactura de otras
herramientas y piezas con forma de contornos complicados, como herramientas de
formado para torneado, dados para extrusión y plantillas planas, se hace mediante corte
por descarga eléctrica con alambre.
285
3.3. MAQUINADO CON HAZ DE ELECTRONES
El maquinado con haz de electrones (EBM, por sus siglas en inglés) es uno de los varios
procesos industriales que usan haces de electrones además del maquinado, otras
aplicaciones de esta tecnología incluyen el tratamiento térmico y la micro soldadura. El
maquinado con haz de electrones utiliza una corriente de electrones a alta velocidad
enfocada hacia la superficie de la pieza de trabajo para remover electrones a alta
velocidad enfocada hacia la superficie de la pieza de trabajo para remover material
mediante fusión y vaporización. El maquinado con haz de electrones se usa para
diversas aplicaciones de corte de alta precisión sobre cualquier material conocido. Mas
aplicaciones incluyen el taladrado de orificios de diámetro muy pequeño, hasta 0.05mm
(0.002in) de diámetro, el taladrado de orificios cuyas relación entre profundidad y
diámetro sea muy alta, mayores que100:1, y el corte de ranuras con una anchura de
0.001in (0.025mm). estos cortes pueden hacerse con tolerancias muy pequeñas sin
fuerzas de corte ni desgaste de las herramientas.
3.3. MAQUINADO CON HAZ DE ELECTRONES
El maquinado con haz de electrones (EBM, por sus siglas en inglés) es uno de los varios
procesos industriales que usan haces de electrones además del maquinado, otras
aplicaciones de esta tecnología incluyen el tratamiento térmico y la micro soldadura. El
maquinado con haz de electrones utiliza una corriente de electrones a alta velocidad
enfocada hacia la superficie de la pieza de trabajo para remover electrones a alta
velocidad enfocada hacia la superficie de la pieza de trabajo para remover material
mediante fusión y vaporización. El maquinado con haz de electrones se usa para
diversas aplicaciones de corte de alta precisión sobre cualquier material conocido. Mas
aplicaciones incluyen el taladrado de orificios de diámetro muy pequeño, hasta 0.05mm
(0.002in) de diámetro, el taladrado de orificios cuyas relación entre profundidad y
diámetro sea muy alta, mayores que100:1, y el corte de ranuras con una anchura de
0.001in (0.025mm). estos cortes pueden hacerse con tolerancias muy pequeñas sin
fuerzas de corte ni desgaste de las herramientas.
286
3.4. MAQUINADO CON HAZ DE LASER
Los laser se han usado para diversas aplicaciones industriales que incluyen el
tratamiento térmico el micro soldadura y la medición así como en los procesos de
grabado, taladrado y corte. El termino laser está formado por la siglas en ingles de light
amplificación by mstimulated emission of radiaccion (amplificación luminosa de
emisiones de radiación estimulada). Un láser es un transductor óptico que convierte
energía eléctrica en un haz luminoso altamente consistente. Un haz laser tiene varias
propiedades que lo distinguen de otras formas de luz es monocromático y muy alineado.
Estas propiedades permiten enfocar la luz generado por un láser, mediante lentes
ópticos convencionales, sobre un punto muy pequeño, produciendo densidades muy
potentes. Dependiendo de la cantidad de energía que contiene el haz de luz y su grado de
concentración en el punto, pueden realizarse los diversos procesos con láser que se
identifican a continuación. El maquinado por haz laser usa la energía luminosa de un
láser para remover material mediante vaporización y desgaste. La instalación para el
LBM. Los tipos de laser usado s en este proceso son de gas de dióxido de carbono y de
estado sólido en el maquinado por haz laser, la energía del haz de luz coherente se
concentra no solo en forma óptica, sino también en términos de tiempo.
3.4. MAQUINADO CON HAZ DE LASER
Los laser se han usado para diversas aplicaciones industriales que incluyen el
tratamiento térmico el micro soldadura y la medición así como en los procesos de
grabado, taladrado y corte. El termino laser está formado por la siglas en ingles de light
amplificación by mstimulated emission of radiaccion (amplificación luminosa de
emisiones de radiación estimulada). Un láser es un transductor óptico que convierte
energía eléctrica en un haz luminoso altamente consistente. Un haz laser tiene varias
propiedades que lo distinguen de otras formas de luz es monocromático y muy alineado.
Estas propiedades permiten enfocar la luz generado por un láser, mediante lentes
ópticos convencionales, sobre un punto muy pequeño, produciendo densidades muy
potentes. Dependiendo de la cantidad de energía que contiene el haz de luz y su grado de
concentración en el punto, pueden realizarse los diversos procesos con láser que se
identifican a continuación. El maquinado por haz laser usa la energía luminosa de un
láser para remover material mediante vaporización y desgaste. La instalación para el
LBM. Los tipos de laser usado s en este proceso son de gas de dióxido de carbono y de
estado sólido en el maquinado por haz laser, la energía del haz de luz coherente se
concentra no solo en forma óptica, sino también en términos de tiempo.
287
3.5. PROCESOS DE CORTE CON ARCO ELECTRICO
El intenso calor que proviene de un arco eléctrico puede usarse para fundir virtualmente
cualquier metal con el propósito de soldar o cortar. La mayoría de los procesos de corte
usan el calor generado por un arco entre un electrodo y una pieza de trabajo metálica
(por lo general una placa o lámina planas) para fundir una ranura que separa la pieza. Los
procesos de corte con arco más comunes son 1) el corte con arco de plasma y 2) el corte
con arco de carbono y aire. Corte con arco de plasma un plasma se define como un gas
supe calentado y ionizado eléctricamente el corte con arco de plasma usa una corriente
de plasma que opera a altas temperaturas en el rango de 10000 a 14000 c para cortar
metal por fusión en la acción de corte se dirige la corriente de plasma a alta velocidad
hacia el trabajo; esta misma acción funde e impulsa el metal fundido por la ranura. El
arco de plasma se genera entre un electrodo dentro del soplete y la pieza de trabajo. El
plasma fluye a través de una boquilla enfriada con agua, que controla y dirige la corriente
a la posición deseada del trabajo. El chorro de plasma resultante es una corriente de alta
velocidad bien alineada con temperaturas extremadamente altas en su centro, y con el
calor suficiente para cortar a través de un metal, que en algunos casos tiene un espesor
de 150mm los gases usados para crear el plasma en el PAC incluyen el nitrógeno, el
argón, el hidrogeno o una mezcla de estos. Tales fluidos se denominan los gases
primarios en el proceso con frecuencia se dirigen gases secundarios o agua para rodear
el chorro de plasma, a fin de ayudar a confinar el arco y limpiar la ranura de metal que se
forma.
3.5. PROCESOS DE CORTE CON ARCO ELECTRICO
El intenso calor que proviene de un arco eléctrico puede usarse para fundir virtualmente
cualquier metal con el propósito de soldar o cortar. La mayoría de los procesos de corte
usan el calor generado por un arco entre un electrodo y una pieza de trabajo metálica
(por lo general una placa o lámina planas) para fundir una ranura que separa la pieza. Los
procesos de corte con arco más comunes son 1) el corte con arco de plasma y 2) el corte
con arco de carbono y aire. Corte con arco de plasma un plasma se define como un gas
supe calentado y ionizado eléctricamente el corte con arco de plasma usa una corriente
de plasma que opera a altas temperaturas en el rango de 10000 a 14000 c para cortar
metal por fusión en la acción de corte se dirige la corriente de plasma a alta velocidad
hacia el trabajo; esta misma acción funde e impulsa el metal fundido por la ranura. El
arco de plasma se genera entre un electrodo dentro del soplete y la pieza de trabajo. El
plasma fluye a través de una boquilla enfriada con agua, que controla y dirige la corriente
a la posición deseada del trabajo. El chorro de plasma resultante es una corriente de alta
velocidad bien alineada con temperaturas extremadamente altas en su centro, y con el
calor suficiente para cortar a través de un metal, que en algunos casos tiene un espesor
de 150mm los gases usados para crear el plasma en el PAC incluyen el nitrógeno, el
argón, el hidrogeno o una mezcla de estos. Tales fluidos se denominan los gases
primarios en el proceso con frecuencia se dirigen gases secundarios o agua para rodear
el chorro de plasma, a fin de ayudar a confinar el arco y limpiar la ranura de metal que se
forma.
288
3.6. PROCESOS DE CORTE CON OXIGENO Y GAS
COMBUSTIBLE
Una familia de procesos de corte térmico de uso muy difundido conocida popularmente
como el corte con flama usa el calor de combustión de ciertos gases combinado con la
reacción exotérmica del metal con el oxígeno. El soplete de corte que se usa en estos
procesos está diseñado para proporcionar una mezcla de gas combustible y oxígeno en
las cantidades correctas y dirigir una corriente de oxígeno a la región de corte el
mecanismo principal de la remoción de material en el corte con oxígeno y gas
combustible es la reacción química del oxígeno con el metal base el propósito de la
combustión del oxígeno y el gas es elevar la temperatura en la región de corte para
soportar la reacción por lo general estos procesos se usan para cortar placas metálicas
ferrosas. El mecanismo de corte para metales no ferrosos es distinto en cierta forma. En
general estos metales se caracterizan por temperaturas de fusión más bajas que los
metales ferrosos y hay más resistencia a la oxidación. En estos casos el calor de la
combustión d la mezcla de oxígeno y fas combustible tiene una función más importante
en la creación de la ranura.
4. MAQUINADO QUÍMICO
El maquinado químico (CHM, por sus siglas en inglés) es un proceso no tradicional en el
que ocurre una remoción de materiales mediante el contacto con sustancias de acción
química fuerte. Las aplicaciones dentro del proceso industrial empezaron poco después
de la segunda guerra mundial en la industria de las aeronaves. El uso de materiales
químicos para remover secciones no deseadas de una pieza de trabajo se aplica en
varias formas y se han creado términos distintos para diferenciar las aplicaciones. Estos
términos incluyen el fresado químico, el preformado químico, el grabado químico y el
maquinado fotoquímico (PCM, por sus siglas en ingles). Todos emplean el mismo
mecanismo de remoción de material y es conveniente analizar las características
generales del maquinado químico antes de definir los procesos individuales.
3.6. PROCESOS DE CORTE CON OXIGENO Y GAS
COMBUSTIBLE
Una familia de procesos de corte térmico de uso muy difundido conocida popularmente
como el corte con flama usa el calor de combustión de ciertos gases combinado con la
reacción exotérmica del metal con el oxígeno. El soplete de corte que se usa en estos
procesos está diseñado para proporcionar una mezcla de gas combustible y oxígeno en
las cantidades correctas y dirigir una corriente de oxígeno a la región de corte el
mecanismo principal de la remoción de material en el corte con oxígeno y gas
combustible es la reacción química del oxígeno con el metal base el propósito de la
combustión del oxígeno y el gas es elevar la temperatura en la región de corte para
soportar la reacción por lo general estos procesos se usan para cortar placas metálicas
ferrosas. El mecanismo de corte para metales no ferrosos es distinto en cierta forma. En
general estos metales se caracterizan por temperaturas de fusión más bajas que los
metales ferrosos y hay más resistencia a la oxidación. En estos casos el calor de la
combustión d la mezcla de oxígeno y fas combustible tiene una función más importante
en la creación de la ranura.
4. MAQUINADO QUÍMICO
El maquinado químico (CHM, por sus siglas en inglés) es un proceso no tradicional en el
que ocurre una remoción de materiales mediante el contacto con sustancias de acción
química fuerte. Las aplicaciones dentro del proceso industrial empezaron poco después
de la segunda guerra mundial en la industria de las aeronaves. El uso de materiales
químicos para remover secciones no deseadas de una pieza de trabajo se aplica en
varias formas y se han creado términos distintos para diferenciar las aplicaciones. Estos
términos incluyen el fresado químico, el preformado químico, el grabado químico y el
maquinado fotoquímico (PCM, por sus siglas en ingles). Todos emplean el mismo
mecanismo de remoción de material y es conveniente analizar las características
generales del maquinado químico antes de definir los procesos individuales.
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4.1 MECÁNICA Y QUÍMICA DEL MAQUINADO QUÍMICO
El proceso de maquinado químico constante de varios pasos. Las diferencias en las
aplicaciones y las formas en que se realizan las etapas establecen las diferentes formas
del CHM. Los pasos son:
4.1.1 LIMPIEZA.- El primer paso es una operación de limpieza para asegurar que
el material se remueva en forma uniforme de las superficies que se van a atacar.
4.1.2 ENMASCARADO.- Un recubrimiento protector se aplica a ciertas zonas de
la pieza. Este protector esta hecho de material químicamente resistente al material
de ataque químico (el termino resistir se usa para el material protector). Por lo
tanto, solo se aplica a aquellas porciones de la superficie de trabajo que no se van
atacar.
4.1.3 ATAQUE QUÍMICO.- Este es el paso de remoción de material. La pieza de
trabajo se sumerge en un material de ataque químico que afecta aquellas
porciones de la superficie de la pieza que no están protegidas. En el método
normal de ataque, el material de trabajo (por ejemplo, un metal) se convierte en
una sal que se disuelve dentro del material de ataque químico, y posteriormente
se remueve de la superficie. Cuando se ha removido la cantidad deseada de
material, se retira la parte del material de ataque químico y se enjuaga para
detener el proceso.
4.1.4 DESENMASCARADO. - El protector se retira de la pieza
En el maquinado químico, los dos pasos que implican variaciones significativas en los
métodos, materiales y parámetros del proceso son el enmascarado y el ataque químico,
es decir, los pasos 2 y 3.
Los materiales protectores incluyen el neopreno, el cloruro de polivinilo, el polietileno y
otros polímeros. La protección se consigue por alguno de estos tres métodos: 1) corte y
desprendimiento, 2) resistencia fotográfica y 3) resistencia de pantalla. El método de
corte y desprendimiento implica la aplicación del protector sobre toda la pieza, ya sea
por inmersión, recubrimiento o roció.
Después de que el protector endurece, se corta mediante una navaja para marcar y se
desprende de las áreas de la superficie de trabajo que se van a atacar. La operación de
corte del protector se realiza a mano, generalmente guiando la navaja con una plantilla.
El método de corte y desprendimiento se usa para la manufactura de piezas de trabajo
grandes, cantidades de producción bajas y donde la precisión no es un factor crítico.
Como su nombre lo indica, el método de resistencia fotografía (que se abrevia como
fotorresistencia) usa técnicas fotográficas para realizar el paso de enmascarado. Los
materiales enmascarados contienen químicos fotosensibles. Estos se aplican a la
superficie de trabajo y la pieza recubierta se expone a la luz a través de una imagen en
negativo de las áreas que se van a atacar. Después, estas áreas protegidas se retiran de
la superficie mediante técnicas de revelado fotográfico. Dicho procedimiento deja con
material protector la superficie deseada de la pieza y sin protección las áreas restantes
que son vulnerables al ataque químico. Por lo general, las técnicas de enmascarado foto
resistente se aplican donde se producen piezas pequeñas en grandes cantidades y se
requieren tolerancias estrechas.
En la técnica resistencia de pantalla se aplica el protector mediante métodos de
serigrafía. En estos métodos, el protector se aplica sobre la superficie de las piezas de
4.1 MECÁNICA Y QUÍMICA DEL MAQUINADO QUÍMICO
El proceso de maquinado químico constante de varios pasos. Las diferencias en las
aplicaciones y las formas en que se realizan las etapas establecen las diferentes formas
del CHM. Los pasos son:
4.1.1 LIMPIEZA.- El primer paso es una operación de limpieza para asegurar que
el material se remueva en forma uniforme de las superficies que se van a atacar.
4.1.2 ENMASCARADO.- Un recubrimiento protector se aplica a ciertas zonas de
la pieza. Este protector esta hecho de material químicamente resistente al material
de ataque químico (el termino resistir se usa para el material protector). Por lo
tanto, solo se aplica a aquellas porciones de la superficie de trabajo que no se van
atacar.
4.1.3 ATAQUE QUÍMICO.- Este es el paso de remoción de material. La pieza de
trabajo se sumerge en un material de ataque químico que afecta aquellas
porciones de la superficie de la pieza que no están protegidas. En el método
normal de ataque, el material de trabajo (por ejemplo, un metal) se convierte en
una sal que se disuelve dentro del material de ataque químico, y posteriormente
se remueve de la superficie. Cuando se ha removido la cantidad deseada de
material, se retira la parte del material de ataque químico y se enjuaga para
detener el proceso.
4.1.4 DESENMASCARADO. - El protector se retira de la pieza
En el maquinado químico, los dos pasos que implican variaciones significativas en los
métodos, materiales y parámetros del proceso son el enmascarado y el ataque químico,
es decir, los pasos 2 y 3.
Los materiales protectores incluyen el neopreno, el cloruro de polivinilo, el polietileno y
otros polímeros. La protección se consigue por alguno de estos tres métodos: 1) corte y
desprendimiento, 2) resistencia fotográfica y 3) resistencia de pantalla. El método de
corte y desprendimiento implica la aplicación del protector sobre toda la pieza, ya sea
por inmersión, recubrimiento o roció.
Después de que el protector endurece, se corta mediante una navaja para marcar y se
desprende de las áreas de la superficie de trabajo que se van a atacar. La operación de
corte del protector se realiza a mano, generalmente guiando la navaja con una plantilla.
El método de corte y desprendimiento se usa para la manufactura de piezas de trabajo
grandes, cantidades de producción bajas y donde la precisión no es un factor crítico.
Como su nombre lo indica, el método de resistencia fotografía (que se abrevia como
fotorresistencia) usa técnicas fotográficas para realizar el paso de enmascarado. Los
materiales enmascarados contienen químicos fotosensibles. Estos se aplican a la
superficie de trabajo y la pieza recubierta se expone a la luz a través de una imagen en
negativo de las áreas que se van a atacar. Después, estas áreas protegidas se retiran de
la superficie mediante técnicas de revelado fotográfico. Dicho procedimiento deja con
material protector la superficie deseada de la pieza y sin protección las áreas restantes
que son vulnerables al ataque químico. Por lo general, las técnicas de enmascarado foto
resistente se aplican donde se producen piezas pequeñas en grandes cantidades y se
requieren tolerancias estrechas.
En la técnica resistencia de pantalla se aplica el protector mediante métodos de
serigrafía. En estos métodos, el protector se aplica sobre la superficie de las piezas de
290
trabajo por medio de una malla de seda o acero inoxidable. La malla tiene incrustado un
esténcil que protege la aplicación con barniz protector y deja expuestas las áreas que se
van a atacar. Así, el protector recubre las áreas de trabajo que no se van a atacar. En
general, el método resistencia de pantalla se usa en aplicaciones que se encuentran
entre los otros dos métodos de enmascarado, en términos de precisión, tamaño de
piezas y cantidades de producción.
La elección del material de ataque químico depende del material de trabajo que se va a
atacar, la profundidad y la velocidad de remoción de material deseadas, así como los
requerimientos de acabado superficial. El material de ataque químico también debe
combinarse con un protector que asegure que dicho agente no afecte al protector. En la
tabla 26.2 se enlistan algunos de los materiales de trabajo que se maquinan bajo el
método de CHM, junto con los materiales de ataque químico que se usan para estos
materiales. La tabla también incluyendo una velocidad de penetración y factores de
ataque de ataque químico.
Las profundidades de corte en el maquinado químico son de hasta 12.5 mm (0.5 in) para
paneles de aeronaves hechas de placas metálicas. Sin embargo, muchas aplicaciones
requieren profundidades de solo algunas centésimas de milímetro. Junto con la
penetración en el trabajo, también
ocurre un ataque químico en las
regiones laterales situadas bajo el
protector, como se ilustra en la
figura 26.16. Este efecto se
denomina el socavado y debe
considerante el diseño de la
máscara para producir un corte
que tenga las dimensiones
especificadas.
4.2 PROCESOS DE MAQUINADO QUÍMICO
En esta sección se describirán los principales procesos de maquinado químico: 1)
fresado químico, 2) preformado químico, 3) grabado químico y 4) maquinado
fotoquímico.
4.2.1. FRESADO QUÍMICO.- El fresado químico fue el primer proceso de CHM que
se comercializo. Durante la segunda guerra mundial, una compañía de aeronaves en
estados unidos empezó a usar dicho proceso para remover el metal de algunos
componentes de las aeronaves. En la actualidad, el fresado químico todavía se utiliza
ampliamente en la industria Aeronáutica para retirar material de paneles de las y el
fuselaje, con el propósito de reducir el peso. El método es aplicable a piezas grandes,
de las cuales se retiran cantidades sustanciales de metal durante el proceso. Se
emplea el método de corte y desprendimiento del protector. por lo general se usa una
trabajo por medio de una malla de seda o acero inoxidable. La malla tiene incrustado un
esténcil que protege la aplicación con barniz protector y deja expuestas las áreas que se
van a atacar. Así, el protector recubre las áreas de trabajo que no se van a atacar. En
general, el método resistencia de pantalla se usa en aplicaciones que se encuentran
entre los otros dos métodos de enmascarado, en términos de precisión, tamaño de
piezas y cantidades de producción.
La elección del material de ataque químico depende del material de trabajo que se va a
atacar, la profundidad y la velocidad de remoción de material deseadas, así como los
requerimientos de acabado superficial. El material de ataque químico también debe
combinarse con un protector que asegure que dicho agente no afecte al protector. En la
tabla 26.2 se enlistan algunos de los materiales de trabajo que se maquinan bajo el
método de CHM, junto con los materiales de ataque químico que se usan para estos
materiales. La tabla también incluyendo una velocidad de penetración y factores de
ataque de ataque químico.
Las profundidades de corte en el maquinado químico son de hasta 12.5 mm (0.5 in) para
paneles de aeronaves hechas de placas metálicas. Sin embargo, muchas aplicaciones
requieren profundidades de solo algunas centésimas de milímetro. Junto con la
penetración en el trabajo, también
ocurre un ataque químico en las
regiones laterales situadas bajo el
protector, como se ilustra en la
figura 26.16. Este efecto se
denomina el socavado y debe
considerante el diseño de la
máscara para producir un corte
que tenga las dimensiones
especificadas.
4.2 PROCESOS DE MAQUINADO QUÍMICO
En esta sección se describirán los principales procesos de maquinado químico: 1)
fresado químico, 2) preformado químico, 3) grabado químico y 4) maquinado
fotoquímico.
4.2.1. FRESADO QUÍMICO.- El fresado químico fue el primer proceso de CHM que
se comercializo. Durante la segunda guerra mundial, una compañía de aeronaves en
estados unidos empezó a usar dicho proceso para remover el metal de algunos
componentes de las aeronaves. En la actualidad, el fresado químico todavía se utiliza
ampliamente en la industria Aeronáutica para retirar material de paneles de las y el
fuselaje, con el propósito de reducir el peso. El método es aplicable a piezas grandes,
de las cuales se retiran cantidades sustanciales de metal durante el proceso. Se
emplea el método de corte y desprendimiento del protector. por lo general se usa una
291
plantilla, que toma en cuenta el socavado que se producirá durante el ataque químico.
La secuencia de los pasos del procesamiento se ilustra en la figura 26.17.
El fresado químico produce un acabado superficial que varía con c ada material de
trabajo. En la tabla 26.3 se proporciona una muestra de los valores. El acabado
superficial depende de la profundidad de penetración. Conforme aumenta la profundidad,
empeora el acabado, acercándose al límite superior de los rangos que proporciona la
tabla. El daño metalúrgico del
fresado químico es muy pequeño,
quizá de alrededor de 0.005 mm
(0.0002 in) dentro de la superficie
de trabajo.
4.2.2. PREFORMADO QUÍMICO. - El preformado químico usa la erosión química
para cortar piezas de láminas metálicas muy delgadas, con un espesor de hasta 0.025
mm (0.001 in), o para patrones de corte complicados. En ambos ejemplos, los
métodos convencionales para perforado y troquelado no funcionan, debido a que las
fuerzas de troquelado pueden dañar las lám inas metálicas, o el costo de las
herramientas es muy alto. El preformado químico produce piezas sin rebabas y
aventaja a otras operaciones convencionales de corte.
Los métodos que se usan para aplicar el protector en el preformado químico son la
fotorresistencia o la resistencia de pantalla. Para patrones de cortes pequeños o
complicados, asi como para tolerancias estrechas, se usa el método de fotorresistencia;
de lo contrario, se usa el método de asistencia de pantalla. Cuando el tamaño de la pieza
de trabajo es pequeño, el preformado químico excluye el método de corte y
desprendimiento del protector.
plantilla, que toma en cuenta el socavado que se producirá durante el ataque químico.
La secuencia de los pasos del procesamiento se ilustra en la figura 26.17.
El fresado químico produce un acabado superficial que varía con c ada material de
trabajo. En la tabla 26.3 se proporciona una muestra de los valores. El acabado
superficial depende de la profundidad de penetración. Conforme aumenta la profundidad,
empeora el acabado, acercándose al límite superior de los rangos que proporciona la
tabla. El daño metalúrgico del
fresado químico es muy pequeño,
quizá de alrededor de 0.005 mm
(0.0002 in) dentro de la superficie
de trabajo.
4.2.2. PREFORMADO QUÍMICO. - El preformado químico usa la erosión química
para cortar piezas de láminas metálicas muy delgadas, con un espesor de hasta 0.025
mm (0.001 in), o para patrones de corte complicados. En ambos ejemplos, los
métodos convencionales para perforado y troquelado no funcionan, debido a que las
fuerzas de troquelado pueden dañar las lám inas metálicas, o el costo de las
herramientas es muy alto. El preformado químico produce piezas sin rebabas y
aventaja a otras operaciones convencionales de corte.
Los métodos que se usan para aplicar el protector en el preformado químico son la
fotorresistencia o la resistencia de pantalla. Para patrones de cortes pequeños o
complicados, asi como para tolerancias estrechas, se usa el método de fotorresistencia;
de lo contrario, se usa el método de asistencia de pantalla. Cuando el tamaño de la pieza
de trabajo es pequeño, el preformado químico excluye el método de corte y
desprendimiento del protector.
292
La figura 26.18 muestra los pasos del preformado químico mediante el ejemplo del
método de resistencia de pantalla. Como en este proceso el ataque químico ocurre en
ambos lados de la pieza, es importante que el procedimiento de en mascarado
proporcione un Registro preciso entre los dos lados. De lo contrario, la erosiona de la
pieza no podrá alinear se desde direcciones opuestas. Esto resulta especialmente crítico
con piezas de tamaño pequeño y patrones complicados.
4.2.3. GRABADO QUÍMICO.- El grabado químico es un proceso de maquinado
químico para hacer placas con nombre y otros paneles planos que tienen letras o
dibujos en un lado. de otra forma, estas placas y paneles se harían usando una
maquina convencional de grabado o un proceso similar. El grabado químico se usa
para hacer paneles con las letras bajo relieve o alto relieve, con solo invertir las
partes del enmascarado a las que se va a aplicar el ataque químico. El enmascarado
se hace mediante el método de fotorresistencia o por medio de la resistencia pantalla.
La sucesión de pasos para el grabado químico es similar a la de otros procesos de
CHM, excepto porque después del ataque con material químic o se hace una
operación de rellenado. El propósito del rellenado es aplicar pintura u otra protección
en las áreas hundidas formadas por el material de ataque químico. Después el panel
se sumerge en una solución que disuelve el protector pero no ataca el material de
recubrimiento. Así, cuando se retira el protector, el recubrimiento permanece en las
áreas atacadas, con lo que el patrón resalta.
La figura 26.18 muestra los pasos del preformado químico mediante el ejemplo del
método de resistencia de pantalla. Como en este proceso el ataque químico ocurre en
ambos lados de la pieza, es importante que el procedimiento de en mascarado
proporcione un Registro preciso entre los dos lados. De lo contrario, la erosiona de la
pieza no podrá alinear se desde direcciones opuestas. Esto resulta especialmente crítico
con piezas de tamaño pequeño y patrones complicados.
4.2.3. GRABADO QUÍMICO.- El grabado químico es un proceso de maquinado
químico para hacer placas con nombre y otros paneles planos que tienen letras o
dibujos en un lado. de otra forma, estas placas y paneles se harían usando una
maquina convencional de grabado o un proceso similar. El grabado químico se usa
para hacer paneles con las letras bajo relieve o alto relieve, con solo invertir las
partes del enmascarado a las que se va a aplicar el ataque químico. El enmascarado
se hace mediante el método de fotorresistencia o por medio de la resistencia pantalla.
La sucesión de pasos para el grabado químico es similar a la de otros procesos de
CHM, excepto porque después del ataque con material químic o se hace una
operación de rellenado. El propósito del rellenado es aplicar pintura u otra protección
en las áreas hundidas formadas por el material de ataque químico. Después el panel
se sumerge en una solución que disuelve el protector pero no ataca el material de
recubrimiento. Así, cuando se retira el protector, el recubrimiento permanece en las
áreas atacadas, con lo que el patrón resalta.
293
4.2.4. MAQUINADO FOTOQUÍMICO. - En la maquinado fotoquímico (PCM, por sus
siglas en ingles), se usa el método de fotorresistencia para enmascarar. Por lo tanto.
El término se aplica correctamente al preformado químico y al grabado químico
cuando estos métodos usan el método de resistencia fotográfica. El PCM se emplea
en el procesamiento de metales cuando se requieren tolerancias cerradas o patrones
complicados sobre piezas planas. Los procesos fotoquímicos también se usan
ampliamente en la industria de la electrónica para producir diseños de circuitos
complicados sobre tarjetas de semiconductores.
En la figura 26.20 se muestra la sucesión de pasos en el maquinado fotoquímico cuando
este se aplica al preformado químico. Existen varias formas de exponer fotográficamente
La imagen deseada sobre la resistencia. La figura muestra el negativo en contacto con la
superficie de la resistencia durante la exposición. Esta es una impresión de contacto,
pero existen otros métodos de impresión fotográfica que expone el negativo a través de
un sistema de lentes para ampliar o reducir el tamaño del patrón impreso en la superficie
del protector. Los materiales foto protectores de uso actual son sensibles a la luz
ultravioleta, pero no a la luz de otras longitudes de onda. Por lo tanto, con una
iluminación adecuada en la fábrica, no es necesario realizar los pasos del procesamiento
en un ambiente de cuarto oscuro. Una vez que se efectúa la operación de enmascarado,
los pasos restantes del procedimiento son similares a los de otros métodos de
maquinado químico. En el maquinado fotoquímico, el termino que corresponde al factor
de ataque químico es anisotropía, que se define como la profundidad del corte d dividida
entre el socavado u (véase la figura 26.18).
4.2.4. MAQUINADO FOTOQUÍMICO. - En la maquinado fotoquímico (PCM, por sus
siglas en ingles), se usa el método de fotorresistencia para enmascarar. Por lo tanto.
El término se aplica correctamente al preformado químico y al grabado químico
cuando estos métodos usan el método de resistencia fotográfica. El PCM se emplea
en el procesamiento de metales cuando se requieren tolerancias cerradas o patrones
complicados sobre piezas planas. Los procesos fotoquímicos también se usan
ampliamente en la industria de la electrónica para producir diseños de circuitos
complicados sobre tarjetas de semiconductores.
En la figura 26.20 se muestra la sucesión de pasos en el maquinado fotoquímico cuando
este se aplica al preformado químico. Existen varias formas de exponer fotográficamente
La imagen deseada sobre la resistencia. La figura muestra el negativo en contacto con la
superficie de la resistencia durante la exposición. Esta es una impresión de contacto,
pero existen otros métodos de impresión fotográfica que expone el negativo a través de
un sistema de lentes para ampliar o reducir el tamaño del patrón impreso en la superficie
del protector. Los materiales foto protectores de uso actual son sensibles a la luz
ultravioleta, pero no a la luz de otras longitudes de onda. Por lo tanto, con una
iluminación adecuada en la fábrica, no es necesario realizar los pasos del procesamiento
en un ambiente de cuarto oscuro. Una vez que se efectúa la operación de enmascarado,
los pasos restantes del procedimiento son similares a los de otros métodos de
maquinado químico. En el maquinado fotoquímico, el termino que corresponde al factor
de ataque químico es anisotropía, que se define como la profundidad del corte d dividida
entre el socavado u (véase la figura 26.18).
294
Bibliografía
LRIBRO: FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA, 3° EDICIÓN - MIKELL P. GROOVER
CONCLUSIÓN
Kevin Luis batista bejarano
Con los temas vistos en la materia de procesos de manufactura tales como el
maquinado ultrasónico ya que es un maquinado no tradicional que se utiliza
abrasivos , y el corte de agua a chorra de agua , el proceso de chorro de agua
abrasiva para así poderlos aplicar en el área de trabajo.
Manuel parra Martínez
Ya con los temas vistos aprendí como son los procedimientos de cada uno de
los diferentes procesos de corte tales como el de chorro de agua, y el de chorro
de agua abrasiva, ya que son unos de los más comunes de todos los diferentes
tipos que existen de la escala tradicional y no tradicional y así poder aplicar
nuestros conocimientos en el área de trabajo.
Nicole Sttefhano Alceda Ortiz
Al realizar el trabajo de investigación comprendí los diversos tipos temas que
lleva esta unidad así como el MAQUINADO ULTRASÓNICO PROCESO DE
MAQUINADO ELECTROQUÍMICO PROCESOS DE ENERGIA TERMICA entre los
otros subtemas que conllevan la unidad
Bibliografía
LRIBRO: FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA, 3° EDICIÓN - MIKELL P. GROOVER
CONCLUSIÓN
Kevin Luis batista bejarano
Con los temas vistos en la materia de procesos de manufactura tales como el
maquinado ultrasónico ya que es un maquinado no tradicional que se utiliza
abrasivos , y el corte de agua a chorra de agua , el proceso de chorro de agua
abrasiva para así poderlos aplicar en el área de trabajo.
Manuel parra Martínez
Ya con los temas vistos aprendí como son los procedimientos de cada uno de
los diferentes procesos de corte tales como el de chorro de agua, y el de chorro
de agua abrasiva, ya que son unos de los más comunes de todos los diferentes
tipos que existen de la escala tradicional y no tradicional y así poder aplicar
nuestros conocimientos en el área de trabajo.
Nicole Sttefhano Alceda Ortiz
Al realizar el trabajo de investigación comprendí los diversos tipos temas que
lleva esta unidad así como el MAQUINADO ULTRASÓNICO PROCESO DE
MAQUINADO ELECTROQUÍMICO PROCESOS DE ENERGIA TERMICA entre los
otros subtemas que conllevan la unidad
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