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    ESPECIALIDAD: MECANICA

    6TO. CUATRIMESTRE

    Ingeniera de Procesos deFabricacin (EPF)

    PROFESOR: J. Antonio Travieso RodrguezDr. Ing. Industrial

    [email protected]

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    1. Introduccin

    2. Presentacin de la Asignatura

    3. Estructura y contenidos de laAsignatura

    4. Aspectos generales sobre losprocesos de fabricacin de piezas.

    ndice

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    Presentacin de la Asignatura EPF es una asignatura Troncal del 6to.

    Cuatrimestre de la especialidad de Mecnica.

    Carga docente:Crditos Totales (6)Crditos presenciales Tericos (3)Crditos presenciales Problemas (1,5)

    Crditos presenciales Laboratorio (1,5)

    reas de conocimientos:Ingeniera de los Procesosde Fabricacin. Ingeniera Mecnica

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    Presentacin de la Asignatura Conocimientos previos: Dibujo tcnico y expresin

    grfica, Ciencia y Resistencia de materiales, Teora de

    mecanismos, etc.

    Campo profesional: Bsica para cualquier tipo deingeniero, fundamental para un ingeniero de procesos

    Relacin con otras asignaturas: Al finalizarconocimiento bsico de los procesos de obtencin depiezas. Bsicos en otras asignaturas de la carrera

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    Presentacin de la AsignaturaLos objetivosbsicos de la asignatura son: Conocer los conceptos bsicos de la Ingeniera de los procesos de

    fabricacin.

    Desarrollar su capacidad para resolver problemas del mbito de lametrologa y de los procesos de fabricacin.

    Desarrollar habilidades en las tcnicas experimentales y el anlisis deresultados.

    Aprender a aplicar la normativa, el control y la verificacin a los productoselaborados.

    Conocer como se trabaja con mquinas de control numrico. Adquirir la capacidad de eleccin de un mtodo de fabricacin concreto

    segn el tipo de pieza, sus propiedades y caractersticas, nmero de piezasa fabricar, etc.

    Conocimiento de bibliografa, fuentes de informacin, normativas, centrostecnolgicos, webs de inters, etc., que permitan al alumno actualizar sus

    conocimientos tras superar la asignatura de acuerdo con los actualesmtodos de enseanza de autoaprendizaje y aprendizaje colaborativo. 5/31

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    Presentacin de la AsignaturaEstructura de la asignatura

    Horas/semana Horas/cuatrimestre

    Presenciales: Teora

    3 33

    Problemas 12

    Prcticas delaboratorio

    2c/15 das

    12 (6)

    No Presenciales? 90

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    Temas de la Asignatura Tema 1: Metrologia i Qualitat (7,5h). Normes tcniques.

    Normalitzaci i sries de fabricaci. Tolerncies geomtriques idimensionals. Posicions i qualitats de les tolerncies. Ajusts de

    peces. Tipus d'ajusts. Ajusts recomanats. Aplicacions. Metrologia imetrotcnia. Errors de mesura. Instruments de mesura, decomparaci i de verificaci. Mquines de mesura. Control de l'estatsuperficial. Control de qualitat en la producci.

    Tema 2: Processos de fabricaci de peces per formaci: fosa isinteritzat (6h). Tipus ms generals de processos. Procedimentsde fosa, operacions fonamentals, tipus de forns, moldeig en sorra,moldeig en coquilla, fosa a pressi. Procs de Sinteritzat,caracterstiques generals. Disseny de processos i selecci de

    maquinries. 7/31

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    Temas de la Asignatura Tema 3: Processos de fabricaci de peces per

    arrencament de ferritges (10,5h). Processos d'arrencada deferritges, mquines convencionals, formaci de la ferritja,

    teoria del tall i del mecanitzat, aplicacions, forces i potnciesde tall, temps de mecanitzat, processos especials. Disseny deprocessos i selecci de maquinries.

    Tema 4: Mquines de control numric i fabricaci flexible(4,5h).Mquines simples amb Control Numric. Programacien Control Numric. Llenguatges de programaci. Principis deprogramaci. Programaci en llenguatge ISO. Aplicaci a lesmquines-eina. CAD, CAM, CAE. Sistemes de fabricaci

    flexible. 8/31

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    Temas de la Asignatura Tema 5: Processos de fabricaci de peces per deformaciplstica (6h). Processos de conformaci plstica, deformaci enfred i en calent, Forja, Estampaci en calent, Extrusi, Laminaci,Conformaci en fred de la xapa. Disseny de processos i selecci de

    maquinries.

    Tema 6: Fabricaci de materials plstics (3h). Principalsprocessos de fabricaci de plstics. Extrusi, injecci, etc. Materialsms utilitzats, propietats i aplicacions.

    Tema 7: Unions de peces (4,5h).Tipus d'unions. Procediments deSoldadura. Definici i caracterstiques generals. Preparaci per a lasoldadura. Procediments de soldadura: tova, forta, oxiacetilnica,arc elctric, resistncia elctrica, lser, etc. Clcul dels parmetres

    fonamentals del processos. Selecci dem maquinaria. 9/31

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    Clases de problemas(12 horas )

    Coleccin de ejercicios publicados en Atenea.

    En clase se soluciona uno o varios problemas tipo decada temtica.

    Se orienta cual es el problema y/o ejercicio que se debeentregar para ser evaluado.

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    Prcticas de laboratorio(15 horas ) 6 sesiones de 2 horas en el laboratorio-taller de la

    escuela. Las prcticas se realizarn una vez cada dos

    semanas. 3 horaspara completar informes.

    1. Metrologa y mediciones. Medicin con instrumentosconvencionales (2h)

    2. Metrologa y mediciones. Verificaciones y comprobaciones (2h)3. Metrologa y mediciones. Trabajo con las mquinas de medicin.

    (2h)4. Proceso de Torneado. Fabricacin de una pieza. (2h)5. Procesos de Taladrado y Fresado. Fabricacin de una pieza. (2h)6. Centro de Mecanizado. Programacin y fabricacin de una pieza.

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    www.upc.edu Sistema de evaluacin

    Ejercicios entregables(10%) 3 Problemas de Tolerancias y ajustes (15%). 1 ejercicio deFundicin (20%). 1 problema de rgimen de corte en torno(15%) y otro en taladradora (15%). 1 ejercicio de CNC (15%).1 ejercicio de matrices de corte de chapa (20%).

    2 exmenes parciales(45%)Se evalan los temas 1 y 2. (22,5%)

    Se evalan los temas 3 y 4. (22,5 %)

    Examen final(30%). Se evalan los temas 5, 6 y 7

    Prcticas evaluadas(15%). Se tienen en cuenta losinformes de cada prctica y se realiza un examenel mismo da del examen final.

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    www.upc.eduSistema de evaluacin

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    Aspecto evalable Porcentaje

    Entrega de ejercicios de Tolerancias y Ajustes 5

    Ejercicios 2 y 3 Ajustes y Tolerancias 10

    Problema de Fundicin 20

    Ejercicio de Rgimen de corte en una operacin de torneado 15

    Ejercicio de rgimen de corte en taladrado 15

    Ejercicio de CNC 15

    Ejercicio de procesos de deformacin plstica 20

    Total ejercicios entregables = Nota de competencia genrica 10

    1r examen parcial 22,5

    2o Examen parcial 22,5

    APTES / NO APTES DE PRCTIQUES Apte/No apte

    Prcticas 15

    Examen final 30

    Total del curs 100

    Tabla resumen

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    Aspectos generales Idiomas de imparticin de las clases: Castellano, Catal

    Bibliografa bsica: J. A. Travieso & A. Npoles. Ingeniera de los procesos def ab ri cac i n med iant e el ar ran qu e de v iru tas . Deltapublicaciones. ISBN: 9788492954032.

    LibrerasDaz de Santos C/. Balmes, 417-419 08022 Barcelona. 932 128647.Llibreria Universitria.C/ Aribau, 17. 08011 Barcelona. 934 520 649

    Apuntes en fotocopias.

    Horario de atencin a alumnos Martes y jueves 10:30-11:30. Despacho BC06F4

    E-mail: [email protected] 14/31

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    www.upc.edu Materiales para fabricar piezas

    Materiales de ingeniera

    Metales Plsticos Cermicos

    y otros

    Composites

    Ferrosos No ferrosos

    Amorfos

    Aceros,aceros

    inoxidables,aceros para

    herramienta ydados,

    hierrosfundidos.

    Aluminio,cobre,titanio,

    tungsteno,otros.

    Termoplsticos Termoestables Elastmeros

    Acrlicos,ABS, nylon,polietilenos,PVC, otros.

    Epxicos,fenlicos,

    poliamidas,otros.

    Hules,siliconas,

    poliuretanos.

    xidos,nitruros,

    carburos,vidrios,

    cermicasde vidrio,

    grafito,diamante.

    Plsticosreforzados,de matrizmetlica,de matrizcermica,laminados.

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    Propiedades y comportamiento demanufactura de los materiales

    Estructura de

    los materiales

    Propiedades

    mecnicas

    Propiedades

    fsicas y qumicas

    Modificacin de

    las propiedades

    Enlaces atmicos:estructura metlica,covalente e inica.

    Cristalina, amorfa,en parte cristalina,cadenas depolmeros.

    Resistencia,ductilidad,elasticidad,

    dureza,fatiga,cedencia,tenacidad,fractura.

    Densidad,punto de fusin,calor especfico,

    conductividad trmica,expansin trmica,conductividad elctrica,

    propiedades magnticas,oxidacin, corrosin.

    Tratamiento trmico,endurecimiento por

    precipitacin,

    recocido, revenido,tratamiento superficial,aleacin, refuerzos,

    composites, laminados,rellenos.

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    Antecedentes histricos de la fabricacin de piezasAntes de 3000 A.C. Se descubre el fuego. Aparece la minera, la metalurgia Se descubren los siguientes elementos: cobre, carbono, oro, hierro

    meterico, plomo, mercurio, plata, azufre, estao, zinc El oro es extrado de los depsitos aluviales El cobre, estao, plomo y zinc son reducidos de sus menas por

    fundicin. Vaciado de metales en moldes y forjado.

    Aos 3000 a 600 A.C. El oro se recupera por concentracin gravimtrica Fundicin por el mtodo de la cera perdida (Egipto ao 2500 A.C.) Se produce hierro forjado (ao 2500 A.C.). Se obtiene el acero por forja.

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    Aspectos generales sobre los procesos defabricacin de piezas

    En la actualidad existen diferentes mtodos para la fabricacin depiezas que deben ser valorados a la hora de tomar una decisinrespecto a como obtener una pieza.

    Cada uno de ellos tienen sus caractersticas, sus ventajas einconvenientes, pero no existe ninguno que sea absolutamentemejor que el otro, sino que en funcin de una serie de parmetrosse decide cual es ms conveniente en cada caso.

    Ejemplos:

    Dar preforma. Ej. Fabricacin del Acero Transformar geometra. Ej. Forja Separar. Ej. Mecanizado Unir. Ej. Soldadura Recubrir. Ej. pavonado

    Modificar propiedades. Ej. Tratamientos trmicos 19/31

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    Factores a tener en cuenta a la hora de

    seleccionar un mtodo u otro:Configuracin geomtrica de la pieza

    Solicitaciones mecnicas que deber cumplirla pieza elaborada

    Cantidad de piezas a elaborar

    Caractersticas superficiales que debenquedar

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    Aspectos generales sobre los procesos defabricacin de piezas

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    Clasificacin de los procesos

    de fabricacin de piezas

    Fabricacin por formacin Fundicin, sinterizacin o inyeccin son

    procesos de fabricacin por formacin. Laspiezas que se obtienen por formacin parten dematerial suelto (en polvo, en limaduras, fundido,etc.), el cual sufre una alteracin en su estado

    fsico. En lafundicin,el metal pasa al interior de un

    recipiente llamado molde, del cual adopta suforma.

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    Fabricacin de piezas por Formacin La Sinterizacin o Pulvimetalrgia es un

    proceso de fabricacin que, partiendo de polvosfinos y tras su compactacin para darles una

    forma determinada (compactado), se calientanen atmsfera controlada (sinterizado) para laobtencin de la pieza.

    La Inyeccin, es un proceso en el cual el

    material fundido, se inyecta a alta presin en unmolde, adoptando la forma del mismo.Posteriormente es enfriado y se expulsa la piezaformada al exterior.

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    www.upc.edu Fabricacin de piezas por Formacin

    A FAVOR EN CONTRA

    No se desperdicia material.

    Precisin dimensional ybuen acabado.

    Tiempo de fabricacin cortoy costos reducidos.

    Piezas imposibles por otrosmedios: porosidadcontrolada, mezcla demetales y no metales(cermicos).

    Elevado costo de las

    matrices decompactacin.

    Caractersticas mecnicasinferiores debido a la

    porosidad del material.Limitaciones de diseo:seccin uniforme en ladireccin de compactado,esbeltez limitada, etc.

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    www.upc.edu Fabricacin de piezas por Conformacin

    Forja, Estampacin, extrusin, Estirado,Plegado, Embuticin son procesos de

    fabricacin por conformacin.

    Este tipo de fabricacin consiste en dar

    forma a una pieza por medio de procesosmecnicos pero sin registrar una prdida dematerial, ya que se basa en la deformacinplstica del mismo.

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    www.upc.edu Fabricacin de piezas por Conformacin

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    www.upc.edu Fabricacin por arranque de virutas

    Cizallado, Aserrado, Taladrado, Fresado,Torneado, Rectificado, o Bruido son

    procesos de fabricacin por arranque dematerial. Este tipo de procedimientos sonlos ms utilizados y los que permiten unadiversidad mayor de formas. En todos ellosla pieza se fabrica mediante una prdida dematerial llamada viruta, resultado del cortede la pieza con una pieza cortante.

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    www.upc.edu Fabricacin por arranque de virutas

    Clasificacin segn la forma de la herramienta cortante(Segn la norma DIN 8580):

    Arranque de viruta por medio de filos determinados

    geomtricamente: Torneado, Fresado, etc. Arranque de virutapor medio de filos indeterminados,donde el material es arrancado por material abrasivoque no tiene ninguna forma determinada: Bruido,Pulido, etc.

    Por medio del arranque de viruta se obtienen piezas contolerancias pequeas y buenos acabados superficiales,aunque se pierde gran parte del material en forma deviruta debido a que se parte de una pieza de tamao

    aproximado (pieza en bruto o preforma). 27/31

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    Arranque de viruta:

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    Rectificado Electroerosin msica

    Ultrasonidos

    Arranque de partculas:

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    Cizalla

    Soplete lser Chorro de agua

    Corte:

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    Procesos de

    Fabricacin

    Moleteado

    Serrado

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    Tolerancias y Ajustes1. Conceptos bsicos2. Fabricacin artesanal y en serie. Caractersticas

    3. Normalizacin en fabricacin. Tolerancias defabricacin4. Tolerancias dimensionales5. Ajustes. Definicin y conceptos bsicos6. Tipos de Ajustes

    7. Tolerancias de un Ajuste8. Ajustes Normalizados9. Tolerancias geomtricas o errores de forma y

    posicin

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    www.upc.eduwww.upc.edu Fabricacin artesana

    Cada mecanismo o montaje se fabricaindividualmente

    Las pieza se fabrican para una unidad

    especfica de montaje No importa la repetitividad

    El conjunto se hace encajar y funcionar

    correctamente recortando o aadiendo laspiezas necesarias

    No importa que las piezas resultantes no seajusten a los planos

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    www.upc.eduwww.upc.edu Fabricacin en serie

    Cada pieza de un conjunto se fabrica conindependencia de las restantes

    Las piezas fabricadas independientemente entreellas deben acoplar perfectamente, es decirdeben ser precisas e intercambiables:

    El conjunto debe poder ser montado con cualquiergrupo de piezas de la serie

    Tambin se beneficia el repuesto de piezas gastadas

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    www.upc.edu Fabricacin en serie

    Al principio se fabricaban las piezas y herramientas segn series

    de nmeros pares, mltiplos de 5, etc..

    EJEMPLO: 5,10,15,20,25, ... 2000, 2005,2010,2015,2020,2025, ...

    En la actualidad se utilizan las SERIES DE RENARD: Serie cuya

    razn es la raz quinta de 10 (APROX: 1,6)

    EJEMPLO: 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10 ...1000; 1600;2500;4000 ...

    APLICACIONES: Rotores, cilindros, llantas, cadenas,

    engranajes, Tubos, Llaves, vlvulas, cambios de velocidades,

    tolerancias dimensionales...

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    Intercambiabilidad de un producto o artculo Se define como la propiedad que estos poseen al ser

    producidos aparte o independientemente unos de otros,que posibilita el intercambio de uno por otro, sin

    necesidad de ajuste o elaboracin posterior,garantizndose el correcto funcionamiento del productosegn las exigencias tcnicas establecidas.

    Esto es posible mediante la interdependencia de lasactividades de normalizacin, metrologa y control de lacalidad, que posibilitan la creacin de las normas deespecificaciones de calidad para un artculo cualquiera

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    Normalizacin de los procesos defabricacin de piezas

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    Representacin de cotas normalizadasConceptos bsicos

    1. Eje:Ser cualquier pieza que deba acoplarse dentro de otra

    2. Agujero:Es el alojamiento donde se introduce el eje

    3. Medida o cota Nominal (CN):Es el valor numrico que define la medida deuna dimensin (Ejemplos: 25, 500, 25, 300)

    4. Medida o cota Prctica: Es la medida que realmente tiene la piezamecanizada

    5. Lnea de Referencia:Es la lnea que corresponde a la Medida Nominal

    Para que una pieza , pueda considerarse bien fabricada, la cota prctica,

    debe estar comprendida dentro de dos dimensiones cercanas a la CN.stas dos dimensiones, son laCota Mxima (CM),y laCota Mnima (Cm).

    La relacin entre laCMy laCNse llamaDesviacin Superior (DS),y a larelacin entre laCmy laCN,Desviacin Inferior (DI).

    DS= CMCN DI= CNCm

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    Representacin de cotas normalizadas

    CN= 60 mm

    E- Clase de Tolerancia

    8- Calidad de la tolerancia

    +0,106- DS+0,060- DI

    +

    +

    106,0

    060,0

    860E

    +

    +

    106,0

    060,0

    60E

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    Clasificacin de las Tolerancias Tolerancias dimensionales:Es la magnitud que puede

    ser admisible en la variacin de una cota.

    Se calcula como:

    T = CMCm

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    Tolerancias dimensionalesEst definida por dos parmetros:calidad y clase

    La calidad de la tolerancia establece los valoresmximos y mnimos de la cota nominal.

    Tolerancias

    pequeas

    Tolerancias

    medias

    Tolerancias

    grandes

    Calidades

    ISO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

    Campos de Aplicacin

    Calibre o Patrn Piezas mecanizadas Medidas Libres

    Calibre

    de trabajo

    Construccin de mquinas Piezas estiradas,

    laminadas, fundidas.

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    www.upc.eduwww.upc.edu

    Operaciones con Tolerancias Tolerancias de una pieza en una misma direccin

    T = T1 +T2 + T3 + TnCN= CN1 + CN2 + CN3 + CNnDS= DS1 + DS2 + DS3 + DSnDI= DI1 + DI2 + DI3 + Din

    Tolerancias de una pieza en distintas direcciones

    T = T1 + T2 + T3 + TnCN= (CN1 + CN2 + CNn Para x+)- (CN1 + CN2 + CNn Para x-)

    DS= (DS1 + DS2 + DSnPara x+)- (DI1 + DI2 + DInPara x-)

    DI= (DS1 + DS2 + DSnPara x-)- (DI1 + DI2 + DInPara x+)

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    www.upc.eduwww.upc.edu Ajustes

    Se define como la relacin que hay entre dos piezas que van montadas,una dentro de la otra. Segn las dimensiones que tengan, pueden darsedos casos:

    1. Que el eje sea menor que el agujero, con lo cual entrar con ms o menosfacilidad y habrJuegoentre ellos.

    2. Que el eje sea mayor que el agujero, por tanto no entrar (Interferencia), amenos que se realice alguna operacin (calentar la pieza con agujero, oaplicar una gran presin para forzar ste acoplamiento).

    Juego mximo: Es la diferencia entre la

    cota mxima del agujero, y la cota mnimadel eje.Juego mnimo. Es la diferencia entre lacota mnima del agujero, y la mxima deleje.

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    www.upc.eduJuego mximo y mnimo

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    www.upc.edu Aprieto

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    www.upc.eduwww.upc.edu Tipos de Ajustes

    Segn las tolerancias que se asignen a un ajuste, se presentan tres tipos:

    1. Ajuste mvil:Siempre existe juego entre el eje y el agujero, an cuando eleje tenga la cota mxima y el agujero presente la mnima. Ejemplo: H7/m6

    2. Ajuste fijo o con apriete:Cuando haya un apriete, aunque el eje tenga lacota mnima y el agujero tenga la mxima. Ejemplo: H7/g6

    3. Ajuste indeterminado: Ser el que resulte dependiendo de las

    dimensiones del eje y las del agujero, dentro de sus respectivastolerancias, y que darn lugar a un ajuste o a un apriete. Ejemplo: H7/j6

    Se definen dos sistemas de seleccin de ajustes:

    1. De eje nico (h6/)

    2. De agujero nico (H7/)

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    www.upc.eduTipos de Ajustes

    D > d en todos los casos --------- JUEGO (+)

    D < d en todos los casos --------- APRIETO (-)

    D < d o D > d en algunos los casos --------- INTERMEDIO

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    www.upc.edu

    CASOS LMITES

    A1 --- Agujero ms grande con eje ms pequeo.

    A1 = Es - ei

    - Juego mximo (+) o Aprieto mnimo (-).

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    CASOS LMITES

    A2 --- Agujero ms pequeo con eje ms grande.

    A2 = Ei - es

    - Juego mnimo (+) o Aprieto mximo (-).

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    www.upc.eduwww.upc.edu

    Posicionesde las

    tolerancias

    Para ejesy

    paraagujeros

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    EjeIT6

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    Agujero

    IT6

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    www.upc.edu

    AgujeroIT7

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    www.upc.eduwww.upc.edu Tolerancia de un AjusteLa Tolerancia de un ajuste (TA) se puede obtener como:

    TA= Tagujero+ Teje

    Ejemplo:Calcular la tolerancia de

    Donde:7

    850u

    F

    95

    70

    64

    25

    750

    850

    +

    +

    +

    +

    u

    F

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    www.upc.eduwww.upc.edu

    Influencia de la temperatura en los Ajustes Los cambios de temperatura afectan las medidas de las

    piezas normalizadas, sobre todo cuando tienen un alto

    coeficiente de dilatacin trmica ().

    Elde un eje/agujero del material z, siendo x: mximo omnimo a Y C, se puede calcular segn la expresinanterior.

    CCYCCY z

    x

    z

    x

    000020120 +=

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    www.upc.eduwww.upc.edu Tolerancias Geomtricas o

    de forma y posicin Tolerancias geomtricas: Son los valores admisibles

    en los que puede variar una cota, que afectan

    directamente a su forma o a su posicin relativarespecto a otra pieza o cara de la misma pieza.

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    www.upc.eduwww.upc.edu Tolerancias Geomtricas o

    de forma y posicin

    Smbolos

    Denominacin Rectitud Planitud Redondez CilindricidadForma delneacualquiera

    Forma desuperficiecualquiera

    Smbolos

    Denominacin Paralelismo Perpendicularidad Inclinacin Posicin Concentricidady Coaxialidad Simetra

    Simbologa uti lizada para representar las to lerancias de forma

    Simbologa uti lizada para representar las tolerancias de posicin

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    www.upc.eduTolerancias Geomtricas o

    de forma y posicinForma Representacin en el dibujo

    4. Cilindricidad de un cilindro c

    La superficie del cilindro debe quedarcomprendida entre dos cilindros J, H, cuyosradios difieren la toleranciat.En este caso es 0,05.

    5. Lnea cualquiera r

    La zona de tolerancia est limitada por uncrculo, cuyo eje es la lnea ideal.En este caso es 0,4.

    6. Superficie cualquiera

    La superficie considerada debe quedarcomprendida entre dos superficies y envolventes de esferas de dimetro 0,35 mmcuyos centros estn situados en unasuperficie terica.

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    www.upc.eduTolerancias Geomtricas o

    de forma y posicinPosicin Representacin en el dibujo

    1. Paralelismo

    La zona de tolerancia est limitada por losplanos y ,paralelos al plano de referencia

    A.La tolerancia en este caso es 0,1.2. PerpendicularidadLa zona tolerada queda limitada por losplanos y , perpendiculares al plano dereferencia A.La tolerancia es 0,05

    3. InclinacinLa zona de tolerancia queda limitada por losplanos y,inclinados respecto al plano dereferenciaA, 30.La tolerancia es 0,1.

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    www.upc.eduTolerancias Geomtricas o

    de forma y posicinPosicin Representacin en el dibujo

    4. Posicin a los planos Ay B

    Planos de referenciaAyB.La tolerancia es 0,1.

    5. Concentricidad y axialidadLa zona tolerada queda limitada por el cilindrode 0,03, de eje coincidente con el ideal.La tolerancia es 0,03.

    6. Simetra

    La zona de tolerancia se repartesimtricamente al eje del cilindro.El eje real de simetra debe quedar dentro dela zona de tolerancia.La tolerancia es 0,1.ylimitan la zona de tolerancia.

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    Imperfecciones Superficiales

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    Rugosidad Superficial

    Se define la rugosidad en el mecanizado como lasirregularidades producidas sobre la superficie de una piezapor la accin de arranque de viruta de una herramienta decorte.

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    Rugosidad Superficial

    Longitud de muestreo equivalente cut off o longitud base:es lalongitud necesaria a partir de la cual se integran las seales y secalculan los parmetros de rugosidad. Valores tpicos: 0.08, 0.25,

    0.8 y 2.5mm (Para Rugosidades ,cut off) Elcut offen el acabado de torneado es de 0,8 si 0,1 m 2m se debe cambiar a 2,5 mm.

    El palpador hace un muestreo de lalongitud de evaluacinque es

    la longitud decut offpor un nmero, entre 1 y 5. En la pantalla se muestra como resultado el promedio de los

    resultados obtenidos en cada cut off o el mximo para toda lalongitud de evaluacin, en funcin de cada parmetro. Norma ISO4288:1998

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    Rugosidad Superficial

    Rz :Mxima altura del perfil en la longitud base que indica la alturaentre el pico mximo y el valle mnimo.

    Rt: Rugosidad total del perfil en la longitud de evaluacin.Representa la altura entre el pico ms alto y el valle ms profundo,

    independientemente de las longitudes bsicas, es decir en toda lalongitud de evaluacin. Por ello, ser siempre mayor a Rz

    El indicadorRttiene como desventaja falsearse fcilmente a causade puntos extremos aberrantes.

    El resultado se indica en la

    unidad de longitud del ejeZ(m)

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    Aunque el valor Rz es ampliamente utilizado debevigilarse al ofrecer valores ya que antiguamente, segnla ISO 4287-1 1984 (vigente hasta 1997)el clculo dedicho parmetro era diferente al actual aunque

    conceptualmente similar y muchos rugosmetrosanteriores a la nueva norma pueden dar resultadosdiferentes deRza los actuales.

    Rc

    : Altura media del perfil. Es la suma de los valoresmedios de las alturas de los picos y profundidades delos valles.

    Rugosidad Superficial

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    www.upc.edu Rugosidad Superficial

    Rsm: Este parmetro es fundamental para verificar si lamedicin de rugosidad est bien realizada. Mide elespaciamiento medio entre picos de rugosidad Xs en una

    longitud de muestreo.

    En el torneado, este parmetro es prximo al avance (enm)siempre que no exista una embuticin de pico.

    Un parmetro de Rsmmuy superior al avance significa queno se est evaluando la superficie perpendicularmente a lasmarcas de rugosidad y por tanto el resultado es errneo.

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    www.upc.eduRugosidad Superficial

    Grfico del perfil bruto de la superficie de una pieza

    mecanizada

    Grfico del perfil de rugosidadde la superficie de una pieza

    mecanizada

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    Rugosidad Superficial

    1: Valor de la rugosidad Raen mo nmero de la clase

    de rugosidad N1 a N122: Proceso de fabricacin, tratamiento o recubrimiento

    3: Longitud base

    4: Direccin de las estras de mecanizado

    5: Sobremedidas para mecanizado

    6: Otros valores de la rugosidad (entre parntesis)

    1

    2

    5 4

    3 (6)

    Valor de la rugosidad

    Ra (m)

    Clase de

    rugosidad

    Smbolo

    Equivalente

    50 N 12

    5 N 11

    12,5 N 10

    6,3 N 9

    3,2 N 8 1,6 N 7

    0,8 N 6

    0,4 N 5

    0,2 N 4

    0,1 N 3

    0,05 N 2

    0,025 N 1

    Operaciones de desbaste

    Operaciones de Acabado

    Superacabado o Rectificado

    Pulido

    0,4

    rectificado

    1,6

    torneado

    Ejemplos

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    Rugosidad Superficial

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    f

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    Rugosidad Superficial

    De acuerdo con la norma UNE

    1039 tanto el smbolo como lasinscripciones deben orientarse

    en forma tal que puedan ser

    ledas desde la base o desde la

    derecha del dibujo

    Siguiendo el principio generalde acotacin, el smbolo

    solamente deber figurar una

    vez para una superficie dada y,

    si es posible, sobre la vista que

    lleve la dimensin que define

    el tamao o posicin de dicha

    superficie

    Cuando sea difcil aplicar estaregla y el smbolo no lleve

    indicaciones de caractersticas

    especiales del estado de

    superficie o de sobremedidas

    de mecanizado puede

    dibujarse en cualquier

    orientacin.

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    www.upc.eduRugosidad Superficial

    Ejemplo de representacin en un plano

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    www.upc.edu Normas que hacen Referencia a la Rugosidad

    Superficial ISO 3274:1997: Estados de superficie: mtodo del perfil,

    caractersticas nominales de los aparatos de contacto.

    ISO 4287:1997: Estados de superficie: mtodo del perfil, trminos,definiciones y parmetros de estados de superficie.

    ISO 4288:1996: Estados de superficie: mtodo del perfil, reglas yprocedimientos para la evaluacin del estado de superficie.

    ISO 11562:1997: Caracterizacin metrolgica de los filtros con fasecorrecta y bandas de transmisin a utilizar en los perfilmetros decontacto.

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    Tolerancias y Ajustes

    Problemas y casos prcticos

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    Problema 2. Unidad Internacional de

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    Problema 2. Unidad Internacional de

    tolerancia, relacin con la calidad de la tolerancia.

    a. Determinar la Unidad Internacional de Tolerancia (i)para el grupo de cotas ms de 1mm hasta 3mm

    b. Calcular la Tolerancia fundamental (T) para el grupo

    de cotas de 80 a 120 mm correspondiente a una

    calidad IT7

    c. Calcular la Tolerancia fundamental (T) para el grupode cotas de 50 a 80 mm correspondiente a una

    calidad IT8

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    www.upc.eduProblema 4. Operaciones con tolerancias

    a. Determinar en cada caso, la cota X y su

    tolerancia.

    Problema 5. EntregableSe tiene una pieza cilndrica con un agujero interior de cota (Consultar losdatos publicados en Atenea). Para dicho agujero calcular:

    1. Cota nominal, valor de la tolerancia y desviacin mxima y mnima de lacota.

    2. Qu tipo de ajuste se establecer entre este agujero y un eje de igualvalor nominal pero del tipo h7? Justifique la respuesta con valoresnumricos.

    3. Qu valor de Ra debera tener en su superficie? A travs de qu procesose podra fabricar?

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    Proceso de fabricacin por fundicin

    1. Antecedentes histricos2. Proceso de Obtencin del Acero

    3. Generalidades sobre el Proceso deFundicin

    4. La Fusibilidad de los materialesmetlicos

    5. Tolerancias en los modelos

    6. El metal lquido7. Tecnologa de la colada8. Enfriamiento y Solidificacin9. Desmoldeo y Limpieza10. Hornos empleados en la fundicin

    Antecedentes histricos

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    Antecedentes histricos

    La fecha mas exacta en la humanidad descubri la tcnica de fundir material

    frrico para producir metal utilizable no es conocida. Los instrumentos frricos mas antiguos conocidos descubiertos por arquelogos

    en Egipto en el ao 3000 AC y aun antes se usaron ornamentos frricos; sebuscaba el endurecimiento de armas frricas por medio de variaciones de calor lacual era una tcnica avanzada en el ao 1000 AC y fue dada a conocer por losGriegos.

    Las primeras aleaciones frricas fueron producidas por obreros aproximadamente

    hasta el siglo 14 DC, y este seria clasificado hoy como hierro forjado. Estasaleaciones fueron hechas calentando una masa de material frrico y carbn delea en un horno que tenia una cubierta rgida, bajo este tratamiento el materialse redujo a la esponja de hierro metlico en forma de escoria, compuesta porimpurezas metlicas y cenizas del carbn de lea. Esta esponja de hierro se alejadadel horno incandescente, mientras la escoria se manejaba con trineos pesados,para as poder soldar y consolidar el hierro. El hierro producido en estascondiciones contena 3% de partculas de escoria, y 0.1% de otras impurezas. Devez en cuando esta tcnica de fabricacin del hierro produjo, por accidente, unverdadero acero en lugar de hierro forjado. Los herreros aprendieron a haceracero calentando hierro forjado y carbn de lea en arcilla embala para unperiodo de varios das. Por este proceso el hierro absorbi bastante carbono paravolverse un verdadero acero, el cual tena mejores caractersticas que el hierroinicialmente.

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    Proceso

    de

    Obtencindel Acero

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    www.upc.edu Proceso de Obtencin del Acero

    Existen distintos tipos de acabados para el acero, por lo tanto tiene unasalida al mercado de gran variedad de formas y de tamaos, como varillas,tubos, rales de ferrocarril o perfiles en H o en T. Estas formas se obtienenen las instalaciones siderrgicas laminado los lingotes calientes omodelndolos de algn otro modo.

    El acabado del acero mejora tambin su calidad al refinar su estructuracristalina y aumentar su resistencia.

    El mtodo principal de trabajar el acero se conoce como laminado encaliente. En este proceso, el lingote colado se calienta al rojo vivo en unhorno denominado foso de termodifusin y a continuacin se hace pasar

    entre una serie de rodillos metlicos colocados en pares que lo aplastanhasta darle la forma y tamao deseados. La distancia entre los rodillos vadisminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero.

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    www.upc.edu Proceso de Obtencin del AceroProductos obtenidos de la fabricacin de Acero (Laminado)

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    www.upc.edu Proceso de Fundicin

    Se denomina Fundicin al proceso defabricacin de piezas, comnmente metlicaspero tambin de plstico, consistente en

    fundir un material e introducirlo en unacavidad llamada molde, donde se solidifica yadopta la forma geomtrica del mismo.

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    www.upc.edu El metal lquido

    Factores determinantes de la calidad del lquido:1. Fusin2. Refinado3. Proteccin4. Desoxidacin5. Desgasificacin

    6. Inoculacin

    Aleaciones utilizadas en el moldeo:

    Fundiciones: aleaciones Fe-C con C>2% Aceros: Fe-C con C

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    www.upc.edu Tecnologa de la colada Segn la ecuacin de continuidad, el caudal de material que circula a travs de la

    cavidad es:

    El tiempo mnimo requerido para el llenado de la cavidad se calcula como:

    Tener en cuenta que se habla de un tiempo mnimo porque se han despreciado lasprdidas a travs de los conductos de la cavidad.

    Depende de la fluidez del metal lquido, de los gradientes trmicos, del peso de lapieza y de su forma.

    Condiciones que debe cumplir:1. Lo suficientemente bajo para que el molde est lleno antes de empezar la

    solidificacin.2. Lo suficientemente bajo para que el calor radiante del metal no origine los

    defectos superficiales debidos a la dilatacin de la arena.

    2211 AvAvQ ==

    Q

    vt cavidadllenado=

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    l d l l d

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    www.upc.edu Tecnologa de la colada

    Escalonamiento de las secciones transversales de los conductos de un sistemade distribucin:

    ndice de reduccin o relacin de la colada

    Sb= seccin transversal del bebedero en su parte ms estrecha

    Sc =suma de las secciones tranversales de los canalesSa =suma de las secciones tranversales de los ataques

    Sistema convergente o a presin Sistema divergente o sin presin

    Sb>Sc>Sa Sb

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    www.upc.edu Tecnologa de la colada

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    E f i i S lidifi i

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    www.upc.edu Enfriamiento y Solidificacin

    Del proceso de solidificacin depende en gran parte la estructurametalogrfica y por lo tanto las propiedades de las piezas moldeadas, ascomo la aparicin de diferentes tipos de defectos.

    Etapas de la solidificacin: Nucleacin

    Crecimiento de los granos

    Se precisa un tiempo para que el material solidifique. Se evala atravs de la ecuacin de Chvorinov:

    Cmolde: Constante del molde. Depende de: Material del molde y sus propiedades trmicas y de la tcoladaVcavidad: Volumen de material en la cavidadAcavidad: rea disponible para disipar en calor en la cavidad

    2

    =

    cavidad

    cavidad

    moldecinsolidifica A

    v

    Ct

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    Hornos utilizados en la Fundicin

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    www.upc.edu Hornos utilizados en la Fundicin

    El horno de reverbero es un tipo de hornogeneralmente rectangular, cubierto por unabveda de ladrillo refractario y con chimenea,

    que refleja (o reverbera) el calor producido enun sitio independiente del hogar donde sehace la lumbre.

    Horno de Reverbero

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    www.upc.edu

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    Horno de lea

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    www.upc.edu Horno de lea

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    Horno bascular de gas

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    www.upc.edu Horno bascular de gas

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    El Moldeo. Caractersticas

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    www.upc.edu

    Es un proceso que se puede utilizar en materiales

    como:Fundiciones, aceros, aleaciones de aluminio, elbronce, latn, aleaciones de magnesio y aleacionesde zinc

    Los moldes se fabrican de:Arena, metal u otro material

    Mtodos de vertido del material fundido:Gravedad, vaco, a presin por un embolo, a presincentrfuga ...

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    dCaractersticas del moldeo en arena

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    www.upc.edu

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    www upc edu

    Etapas del proceso

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    www.upc.edu

    2. Fabricacin del modelo

    En lo que atae a los materiales empleados para la construccin del modelo, sepuede emplear desde madera o plsticos como el uretano hasta metales como elaluminio o el hierro fundido.

    Usualmente se fabrican dos semimodelos correspondientes a sendas partes del

    molde que es necesario fabricar.

    Compactacinde la arena alrededor del modelo. Para ello primeramente se colocacada semimodelo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas modelo, quegarantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarn perfectamente.

    Actualmente se realiza el llamado moldeo mecnico, consistente en lacompactacin de la arena por medios automticos, generalmente mediantepistones (uno o varios) hidrulicos o neumticos.

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    www upc edu

    Otros tipos de Moldeos

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    www.upc.edu

    Fundicin en coquilla

    Fundicin por Inyeccin

    Fundicin prensada Fundicin a baja presin

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    Moldeo en Coquilla

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    Moldeo a la cera perdida

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    El molde, antes en escayola o en

    gelatina, se hace en la actualidad ensilicona reforzado por una especie decontramolde en escayola.

    Pasos a seguir:

    1. Se saca el modelo.2. Se cierra el molde.3. Se llena y luego se vaca de cera caliente

    lquida que al enfriarse, se fija y dejasobre las paredes interiores una capa decierto espesor.

    4. La operacin se repite varias veces hastaque la capa de cera tenga el grosor quese desea dar al bronce.

    5. Cuando el tamao y el peso del moldehagan imposible su manejo, la cera seestampar a pincel.

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    Moldeo a la cera perdida

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    6. Una vez tapizado de cera, elmolde se llena con una materiarefractaria liquida, que alsolidificarse constituye el"Macho" interior

    7. El molde se abre de nuevo y se veaparecer una escultura, donde laepidermis de cera reproduceexactamente el modelo original.Es en este momento, si elescultor lo desea una personacualificada, intervienen para

    efectuar retoques sobre la cera

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    Moldeo a la cera perdida

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    9. Salidas, entradas, aires, se unen entre elloscon caeras de cera. Nuevas capas demateria refractaria ms gruesas que laprimera se van poniendo hasta hacer uncompacto "Molde de fundicin", queaguantar las altas temperaturas del metalal fundir.

    10. El molde de fundicin se meter en unamufla a una temperatura deaproximadamente 200 a 300, donde lacera se marchar, y despus a 600 C queendurecer el molde y el "macho" delinterior. Este ltimo se queda en un sitiouna vez ha desaparecido la cera gracias aunos clavos puestos anteriormente

    8. Toda una red de bastones de cera estpuesta en plaza. Al fundir, ellos formarncanales: Las salidas por donde la cera seescapar las entradas por las que el metalen fusin, se introducir y los aires quepermitirn que salgan los gases. Hecho

    esto, la cera se recubre progresivamentecon una materia refractaria muy fina,susceptible de reproducir con fidelidadhasta una huella digital.

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    Fundicin prensada

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    Lafundicin prensadaes un procedimiento de fundicin.

    Este procedimiento combina las caractersticas de la fundicin y la forja,de forma que no se hace necesario el uso de canales de alimentacin ni demazarotas. La fundicin prensada se basa en el principio de lasolidificacin prensada del metal fundido usando un juego de utillajes yuna prensa hidrulica.

    Se coloca el juego de utillajes en la prensa hidrulica y se precalientanhasta la temperatura de trabajo. Se introduce una cantidad exacta demetal fundido en la parte inferior del troquel y se activa la prensa. Cuandose cierran la parte superior e inferior del troquel, el utillaje obliga al metala rellenar las cavidades definidas por el juego de troqueles y el metal es

    presionado. La presin se mantiene hasta la completa solidificacin de lapieza. Ello fuerza al metal a tener un contacto muy estrecho con lassuperficies del troquel, obteniendo una reproduccin exacta de lasuperficie.

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    Fundicin a baja presin

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    La fundicin a baja presines un sistema de fundicin que

    consiste en la colocacin de un crisol de metal fundido en unrecipiente a presin. Un tubo de alimentacin conecta elmetal de crisol con la entrada del molde.

    Se inyecta aire comprimido o un gas inerte en el recipiente auna presin de 20-105 kN / m. Al inyectarlo la nica salida delmetal ser el tubo por lo que se genera el flujo de metal, quellena la matriz y forma la pieza.

    La presin se mantiene durante la solidificacin paracompensar la contraccin volumtrica. No son necesarias ni

    mazarotas ni alimentacin de colada.

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    P d f b i i

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    Proceso de fabricacin por

    formacin: Metalurgia de Polvos1. Fundamentos del procesado de

    polvos

    2. Caractersticas del proceso3. Materiales que se pueden utilizar4. Consideraciones sobre la materia

    de partida5. Fases del proceso

    6. Tipos de prensado7. Sinterizado8. Operaciones de acabado9. Consideraciones de diseo10. Tolerancias que se obtienen

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    Caractersticas del proceso

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    Inconvenientes:

    Elevado coste de los tiles.

    Alto coste de obtencin de las partculas metlicas.

    Dificultades de almacenamiento y manipulacin de las partculasmetlicas.

    Limitaciones en la forma de las piezas: los taladros transversalesse deben obtener por mecanizado posterior.

    Variaciones de densidad del material en diferentes zonas de la

    pieza.

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    Materiales que se pueden utilizar

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    Metales frreos: Hierro

    Acero

    Hierro + cobre

    Hierro + carbn + cobre

    Metales no frreos: Latn

    Plata-nquel

    Aluminio Tungsteno

    Molibdeno

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    Consideraciones sobre la materia de partida

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    Las piezas que sepueden fabricar puedenpesar hasta 25 kg, peronormalmente por las

    propias caractersticasdel proceso soloalcanzan los 2 kg,porque se tendran que

    utilizar prensas deelevada potencia para lacompactacin.

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    Consideraciones sobre la materia de partida

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    Las partculas de material empleadas se debencaracterizar respecto a:

    Caractersticas geomtricas: Tamao

    Forma y estructura interna rea superficial

    Caractersticas de flujo: Friccin inter-particular Caractersticas de flujo durante el prensado

    Compactado, densidad y porosidad

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    Consideraciones sobre la materia de partida

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    Las partculas de material en cuanto a su formapueden ser:

    Unidimensionales Aciculares Cilndricas irregulares

    Bidimensionales Escamas Dentrticas

    Tridimensionales Esfricas Redondeadas

    Irregulares Porosas Angulares

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    Consideraciones sobre la materia de partida

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    En cuanto a su tamao, este se evala en funcin de laforma de las mismas (uni, bi y tridimensionales) a travs deun proceso de criba.

    La influencia del tamao se valora bajo dos puntos de vista:

    Cuanto menor es el tamao de las partculas, se produceuna mayor aglomeracin de las mismas, que trae comoconsecuencia un aumento en la densidad de las piezas.

    Tambin cuanto menor es el tamao aumenta la dificultadpara que fluyan durante el proceso de prensado y demanipulacin automtica, lo que provoca la necesidad delempleo de mayores presiones.

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    Consideraciones sobre la materia de partida

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    En cuanto al rea superficialse evala el factor deforma de la partculaKf.

    Para la forma esfricaKf=6

    Para las dems forma Kf>6. Ser mayor cuanto

    ms compleja sea la forma de la partcula

    V

    DAKf

    =

    A- rea superficialD- Dimensin principal de la partcula

    V- Volmen de la partcula

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    Consideraciones sobre la materia de partida

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    En cuanto a las caractersticas de compactado,estas dependen

    de dos medidas de la densidad:1. Densidad real : Densidad del volumen verdadero de material.2. Densidad aparentea: Densidad de las partculas sin compactar

    e incluyendo el efecto de los poros entre las mismas.

    Se valora a travs del factor de empaquetamiento fe. Su valorest entre 0,5 y 0,7. Depende de los factores anterioresespecialmente de la distribucin de tamaos y la forma de laspartculas.

    Para mejorar elfe : Se recurre al vibrado de las partculas para que se asienten de

    la mejor manera posible.

    a

    ef =

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    Compactacin

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    Prensado convencional

    En prensa hidrulica o mecnica.

    Se realiza a altas presiones para dar a las

    partculas la forma requerida dentro de lamatriz.

    Se obtiene pieza en verde.

    Se puede hacer en frio o en caliente.

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    Compactacin

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    A mayor presin de compactacin, mayor densidad del material.

    Metal / Aleacin Presin de compactacin (MPa)

    Aluminio 70 275

    Latn 400 700Bronce 200 275

    Fundicin de Hierro 350 800

    Tntalo 70 140

    Tungsteno 70 - 140

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    www.upc.edu

    Las temperaturas de Sinterizacin oscilan entre el 70 % y

    Sinterizado

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    Las temperaturas de Sinterizacin oscilan entre el 70%y

    el 90%de la temperatura de fusin del material

    El tiempo depende del material considerado

    Metal / Aleacin Temperatura (oC) Tiempo (min)

    Cobre, Latn y Bronce 760 900 10 - 45Fundicin de Hierro 1000 1150 8 - 45

    Nquel 1000 1150 30 - 45

    Acero Inoxidable 1000 1290 30 - 60

    Ferritas 1200 1500 10 - 600

    Carburo de Tungsteno 1430 1500 20 - 30

    Molibdeno 2050 120

    Tungsteno 2350 480

    Tntalo 2400 480

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    Sinterizado

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    Los mecanismos de Sinterizado soncomplejos y dependen de la composicinde las partculas empleadas

    Mecanismos de Sinterizado:

    1. Transporte en estado slido:

    Predomina el efecto de difusin entrelas partculas.

    2. Transporte en estado lquido: Apareceuna primera fase de transporte enestado vapor y una posteriormicrofusin de material en la zona de

    contacto entre las partculas (sobretodo cuando hay partculas demateriales con distinto punto defusin)

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    Operaciones de acabado

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    Calibrado o Reprensado.

    Mecanizado.

    Tratamientos trmicos. Ensamblado.

    Impregnacin.

    Tratamientos superficiales.

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    Operaciones de acabado

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    Consiste en un prensado de las piezassinterizadas, con el fin de mejorar lascaractersticas mecnicas o lastolerancias dimensionales.

    Un ejemplo es el acuado, utilizadopara grabar formas geomtricas en lasuperficie de la pieza sinterizada.

    Calibrado o Reprensado:

    Es necesario para obtener: taladros transversales, elementosroscados, etc.

    Mecanizado:

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    Tratamientos trmicos:

    Operaciones de acabado

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    Las piezas sinterizadas se pueden tratar trmicamente mediante lamayora de procesos de tratamientos trmicos: cementacin,carbonitruracin, temple, etc.

    Gracias a su porosidad, C y N se difunden ms rpidamente.

    Tratamientos trmicos:

    Sistemas de ensamblado: soldadura, sinter-brazing, remachado,

    adhesivo.

    Ensamblado:

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    www.upc.edu

    Consideraciones de diseo

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    Deben evitarse las muescas y perforaciones laterales.

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    Los elementos roscados no se pueden fabricar por sinterizado,

    Consideraciones de diseo

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    p p ,deben mecanizarse posteriormente.

    Se pueden obtener chaflanes y esquinas redondeadas, pero si losngulos son muy agudos, hay problemas de rigidez de los punzones.

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    Tolerancias que se obtienen

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    Precisiones de cota y relaciones con las calidades ISO, parapiezas sinterizadas

    CALIDADFE. COTA

    TRANSVERSAL

    FE. COTA

    LONGITUDINAL

    ALEACIONES

    LIGERAS Y DE

    CU

    ACEROS MUY

    ALEADOS Y

    CERMICA

    8COMPACTADO

    + CALIBRADO TOLERANCIAS

    DEL ORDEN DE

    LA MITAD DE

    LAS

    CONSEGUIDASCON FE

    TOLERANCIAS

    DEL ORDEN

    DEL DOBLE DE

    LAS

    CONSEGUIDASCON FE

    9COMPACTADO

    + CALIBRADO

    10 COMPACTADO

    11 COMPACTADO

    Proceso de fabricacin por fundicin

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    Proceso de fabricacin por fundicin.Problemas

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    Rendimiento de la fundicin ()Masa de metal necesariaMt=Mp+Md+MsMasa de la propia piezaMpMasa del sistema de distribucinMd

    t

    p

    M

    M=

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    Masa de margen de seguridadMs =(5-10 % deMp+Md)

    Presin metalosttica

    Esfuerzo normal a la superficie

    ghp =

    ghSFn =

    3

    tst: Tiempo de solidificacin total, (min)Cmolde: Constante del molde.Vcavidad: Volumen de material en la cavidad (m

    3)

    Acavidad: rea disponible para disipar en calor en la cavidad (m2)

    n: Exponente que toma usualmente un valor de 2

    n

    cavidad

    cavidadmolde

    A

    VCtst

    =

    Ecuacin de Chvorinov

    Valores orientativos de contraccin para diferentes materiales y aleaciones

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    4

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    Problema 1Se necesita fundir una pieza de 3kg de masa de una aleacin de Aluminio 2017.

    La temperatura a la que se hace la colada es de 800oC.

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    La temperatura a la que se hace la colada es de 800 C.

    Calcular:1. La velocidad mxima de la colada2. La cantidad de calor necesaria a aplicar para realizar el proceso3. La altura mnima del bebedero4. El tiempo de llenado del molde5. La masa total de material necesario para cubrir el volumen de la pieza, teniendo en cuenta el

    ms alto margen de seguridad6. El rendimiento de la fundicin

    Datos(20C)= 2,8g/cm

    3

    C(20C)= 900J/KgKC(800C)= 1060J/KgKCfusin= 390kJ/KgD= 50mm (Dimetro de la seccin de entrada)D= 5mm (Dimetro de la seccin de la base del bebedero)(700C 973K)= 1,1mNs/m

    2

    Flujo laminar Re

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    para un moldeo en arena de modo que la mazarota sea cilndrica con una relacin L/D=1, la constante del molde

    es de 4min/cm2 y se desea que la solidificacin ocurra un 50% despus del tiempo en que solidifique la pieza.

    Adems de los volmenes de la mazarota y la pieza considere un 10% adicional para cubrir el volumen del canal

    de alimentacin, parte del bebedero y otros.

    Determine:

    1. Tiempo de solidificacin total del contenido del molde.

    2. Tiempo de vaciado si la altura de colada es de 10cm y el dimetro de alimentacin del canal es de 3cm

    Problema 3. Para hacer individualmente

    Para la pieza representada en el croquis del problema anterior, y siguiendo las

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    recomendaciones de los pasos 1 a 4 del captulo III del libro (J.M. Lasheras. TecnologaMecnica y Metrotecnia. Volumen I, pgs. 50-53. Editorial Donostiarra s.a.

    ISBN:8470630871), represente en un croquis el modelo necesario para fabricar dicha

    pieza sealando las dimensiones ms importantes de la misma.

    www.upc.edu

    Procesos de fabricacin por

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    Procesos de fabricacin por

    arranque de virutas

    Definicin Seleccin de semiproductos

    Maquinabilidad Elementos cortantes Movimientos fundamentales Tipos de operaciones Funciones que deben cumplir las

    herramientas de corte.

    Materiales utilizados en la fabricacinde herramientas de corte. Geometra de la herramienta de corte. Desgaste en las herramientas.

    www.upc.eduDefinicin

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    Mecanizado por arranque de virutas: Procesoque consiste en arrancar en forma de virutas opartculas el exceso de material de un

    semiproducto previamente concebido,utilizando para ello las mquinas y lasherramientas cortantes adecuadas paraconseguir la geometra de la pieza deseada ylas especificaciones planteadas.

    www.upc.edu Seleccin de Semiproductos

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    Piezas fabricadas por: Fundicin Forja

    Laminacin o Pulvimetalurgia En algunos casos, se

    les han efectuado

    operaciones previas dedoblado, soldadura,etc.

    En ocasiones, debido a queel proceso de mecanizadoresulta excesivamente caro,la fabricacin total de piezaspor fundicin, pordeformacin o por polvosmetlicos se impone sobreste. No obstante, hay quetener en cuenta que elmtodo de arranque devirutas es el nico quepermite fabricar piezas conuna exactitud del orden delas micras

    www.upc.edu

    Maquinabilidad

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    Se define como la capacidad que tienen los

    mismos de dejarse arrancar material con until de corte. Tambin se poda decir que es lahabilidad que tienen los materiales de ser

    mecanizados.

    www.upc.edu Maquinabilidad

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    La maquinabilidad se evala mediante la realizacin de una serie deensayos en los que se determinan las siguientes caractersticas:

    La duracin del afilado de la herramienta La velocidad de corte que se debe aplicar La fuerza de corte en la herramienta La potencia de la mquina herramienta a utilizar El trabajo producto del corte La temperatura en la zona de corte La produccin de la viruta El acabado superficial que queda en la pieza

    elaborada

    www.upc.eduMaquinabilidad

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    La maquinabilidad de un material es afectada por diferentes factores:

    Composicin qumica

    Tipo de microestructura

    Inclusiones o impurezas

    Dureza y Resistencia

    Ductilidad y Acritud

    Tamao del grano

    Conductividad trmica Presencia de aditivos libres (Azufre, Plomo, Selenio,

    Manganeso, Fsforo, etc.)

    www.upc.edu

    Elementos cortantes

    Las mquinas herramientas para efectuar el

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    Las mquinas herramientas para efectuar el

    mecanizado utilizan los siguientes elementos:

    Cuchillas

    Materiales abrasivos Chispas elctricas

    Ultrasonidos

    Chorro electrnico capaz de volatilizar elmaterial

    Electrlisis dirigida

    www.upc.edu

    Cuchillas

    Elementos cortantes

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    www.upc.edu

    Materiales abrasivosElementos cortantes

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    Rectificado Electroerosin msica

    Ultrasonidos

    www.upc.edu

    Elementos cortantes

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    Cizalla

    Soplete lser Chorro de agua

    www.upc.edu

    Elementos cortantes

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    www.upc.edu

    Exceptuando el corte mediante cuchillas, en el

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    12/32

    que el material arrancado aparece en formade tiras fragmentadas (si es frgil) o continuas(si es dctil), en el resto de los casos se

    desprenden partculas pequesimas.

    www.upc.edu Movimientos fundamentales

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    El arranque de viruta o partcula se realizamediante la penetracin de una herramienta

    en la pieza de trabajo, cuyo material es demayor dureza que el de la pieza a cortar. Esteenclavamiento ocurre mientras se efecta elmovimiento relativo entre la pieza a trabajar yla herramienta de corte

    www.upc.edu Movimientos fundamentales

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    Movimiento principal o de Corte: Es que el permiteque la herramienta penetre en el material,produciendo viruta, y se identifica a travs delparmetro Velocidad de Corte (Vc).

    Movimiento avance: Es el desplazamiento del puntode aplicacin del corte. Se identifica a travs delparmetro Velocidad de Avance o Avance (S).

    Movimiento de alimentacin: Es con el que seconsigue cortar un determinado espesor de material.Se identifica con el parmetro Profundidad de corteo de pasada (t).

    www.upc.edu Movimientos fundamentales

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    15/32

    www.upc.edu Tipos de operaciones

    S l d d b d fi i l h d d l i d

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    16/32

    Segn el grado de acabado superficial que ha de quedar en la pieza detrabajo, se distinguen tres tipos de operaciones:

    Desbaste: El material eliminado es del orden de los milmetros o lasdcimas de milmetros y su finalidad es aproximar las dimensiones de lapieza a la medida final, en el menor tiempo posible desplazando para ellola cuchilla de corte con altas velocidades de avance y de corte.

    Acabado: El material eliminado es del orden de las centsimas demilmetros y su finalidad es la obtencin de piezas con las medidas finalesy con superficies poco rugosas. Para ello las velocidades de avance sonbajas y las velocidades de corte son ms altas que en el desbaste.

    Sper-acabado o Rectificado: Tiene como finalidad alcanzar medidas muyprecisas y muy buenos acabados superficiales. El orden del materialrebajado es de las milsimas de milmetros. Las velocidades de corte y deavance son muy altas, desprendindose partculas de material productode la abrasin.

    www.upc.edu

    Proceso de arranque de materialpor medio de cuchillas

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    17/32

    De los elementos que se utilizan para arrancarmaterial en los procesos de mecanizado porarranque de viruta, uno de lo ms utilizados es lacuchilla. El material desprendido se presenta, en

    este caso, en forma de viruta.

    El diseo y las formas de las cuchillas utilizadas enestos procesos se basan en el Buril, que fue la

    primera herramienta utilizada para este fin. El burilno es ms que una barra rectangular de aceroafilada en su extremo como un diedro que actacomo cua.

    www.upc.edu

    Proceso de arranque de materialpor medio de cuchillas

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    La herramienta se compone de:

    Parte activa : Aquella querealiza el arranque de material.

    Parte auxiliar : Destinada asoportar y fijar la parte activa.

    Las caractersticas fundamentales de laparte activa de la herramienta vienen dadaspor elmaterialde que est compuesta y sugeometra.

    www.upc.edu

    Proceso de arranque de materialpor medio de cuchillas

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    Funciones que deben cumplir las herramientas de corte: Garantizar la obtencin de medidas precisas y superficies bien

    acabadas

    Mecanizar cualquier tipo de material

    Ofrecer un mximo rendimiento con un mnimo desgaste

    Disponer de una larga duracin del filo de corte, ya que seahorran afilados

    Lograr que la viruta salga fcilmente

    Capacidad para absorber elevadas temperaturas. Por qu????

    Soportar grandes esfuerzos de corte sin deformarse

    Tener alta resistencia al desgaste

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    www.upc.edu Materiales utilizados para fabricarherramientas de corte

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    Propiedades que deben tener:

    Dureza a alta temperatura Caractersticas trmicas

    Conductividad alta Coeficiente de dilatacin bajo Calor especfico alto

    Coeficiente de rozamiento bajo Alta Tenacidad Resistencia al impacto

    Resistencia al desgaste Dureza en caliente Qumicamente inerte respecto a la pieza de trabajo Qumicamente estable frente a la oxidacin y la disolucin

    www.upc.edu

    Materiales utilizados para fabricarherramientas de corte

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    www.upc.edu

    Ejemplos de Materiales y Velocidades de corte con las que se

    Materiales utilizados para fabricarherramientas de corte

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    Ejemplos de Materiales y Velocidades de corte con las que sepueden trabajar (para mecanizar piezas de acero)

    Materiales Velocidades de corteAceros al carbono 6 10 m/min

    Aceros rpidos 25 30 m/min

    Aceros extra rpidos 40 50 m/min

    Aleaciones de metales fundidos (Estelitas) 50 60 m/min

    Carburos metlicos o metal duro (Widia) 100 120 m/min (desbaste)200 250 m/min (acabado)

    Materiales cermicos 500 m/min

    www.upc.edu

    Ejemplos de Materiales y Velocidades de corte con las que se pueden trabajar enoperaciones de desbaste y acabado(para mecanizar piezas de acero)

    Materiales utilizados para fabricarherramientas de corte

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    Velocidades en m/min

    Desbaste Acabado

    Acero alcarbono

    Acero rpidoCaburos

    metlicosAcero al

    carbonoAcero

    rpidoCarburos

    metlicos

    Acero

    400 N/mm2 12 25 200 20 30 300

    600 N/mm2 10 20 150 15 25 180

    800 N/mm2 8 15 100 12 20 130

    Latn 20 30 300 32 40 400

    Bronce 12 18 200 20 25 300

    Metales ligeros 40 60-200 75-300 100 100-700 200-2000

    operaciones de desbaste y acabado(para mecanizar piezas de acero)

    www.upc.edu

    Geometra de la herramienta de corte

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    www.upc.edu ngulo de desprendimiento ()

    Geometra de la herramienta de corte

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    El ngulo de desprendimiento se selecciona en funcinde:1. La resistencia del material de la herramienta.2. La resistencia del material a mecanizar.3. El calor desarrollado durante la mecanizacin.

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    www.upc.edu

    Influencia del radio de la punta de la herramienta y del avanceen la rugosidad terica obtenida

    Geometra de la herramienta de corte

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    radio cero de laraz

    radio grande dela raz

    avance avance

    avance avance

    avance avance

    nueva superficie detrabajo

    nueva superficie detrabajo

    nueva superficie detrabajo

    nueva superficie detrabajo

    nueva superficie detrabajo

    nueva superficie detrabajo

    ECEAgrande

    ECEA 0

    www.upc.edu

    Desgaste de las herramientas de corte

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    www.upc.edu Rgimen ptimo de trabajo

    ProduccinCoste

    Desgaste de las herramientas de corte

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    Cuando Vc produccin (tciclo ) coste(1) desgaste coste herramienta coste unitario (2) tcambio herramienta tciclo produccin ptimo:Vc, min coste Vc Vc, mx prod

    Velocidad de corte

    Produccin horaria Coste unitario

    Mnimo coste Mxima produccin

    (1)

    (2)

    Rgimenes:

    ok

    www.upc.edu

    Procesos de fabricacin por

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    arranque de virutas

    Proceso de formacin de la virutaen el proceso de corte de metales.

    Parmetros que influyen sobre laformacin de la viruta.

    Tipos de virutas.

    Fuerzas de corte en el mecanizado.

    Potencia y Energa de Corte.

    Temperaturas que se generan en el

    proceso de Corte. Utilizacin de los fluidos

    lubricantes y refrigerantes en elproceso de corte .

    www.upc.edu

    Formacin de la viruta

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    2/20

    El arranque de viruta ocurre cuando el filo de laherramienta de corte produce primeramente la

    deformacin elsticade la parte del material que se

    convertir en viruta, surgiendo grandes tensiones a

    medida que se acerca la herramienta. Cuando estas

    tensiones superan el lmite elstico del material

    ocurre la separacin de una capa del mismo en

    forma de viruta producto de la deformacin plsticade ste.

    www.upc.edu

    Formacin de la viruta

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    3/20

    Las temperaturasque se alcanzan en cada momentoen la zona de corte nodeben ser muy altas, ya queesto puede influir negativamenteen la estructuradel material de la pieza de trabajo y

    consecuentemente en sus propiedades mecnicas.Adems altas temperaturas pueden traer consigo unincremento en las fuerzas de corte, lo cual puedehacer que la potenciade la mquina herramienta sea

    insuficientepor momentos para ejecutar dependeque operaciones.

    www.upc.edu

    Curva (Esfuerzo- Deformacin) del proceso de deformacin

    de un material metlico

    Formacin de la viruta

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    4/20

    www.upc.edu

    Representacin esquemtica del proceso de formacin de la

    viruta

    Formacin de la viruta

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    viruta

    tc

    tFc

    Vc

    Ft

    www.upc.edu

    Parmetros que influyen sobre la formacin de la viruta:

    Formacin de la viruta

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    6/20

    q y

    Material de la pieza y de la

    herramienta

    Diseo de la geometra de corte

    Refrigeracin y lubricacin en el

    proceso de corteVida til de la herramienta

    www.upc.edu

    Tipos de viruta

    Formacin de la viruta

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    Viruta continua de bordes lisos:Aparece en materiales dctiles, aplicandoavances y profundidades de corte muy pequeas y velocidades de corteelevadas, superficies de ataque muy pulidas, bajo coeficiente derozamiento, alta resistencia al desgaste y refrigeracin considerable. Coneste tipo de viruta se obtiene buen acabado.

    Viruta continua de caras irregulares:Aparece en materiales dctiles, perocon grandes avances y velocidades de corte pequeas y cuando larefrigeracin es insuficiente o nula. El alto rozamiento entre viruta yherramienta desprende pequeas partculas que se adhieren a laherramienta, originando un recrecimiento del filo que ms tarde tiende afracturarse en dos partes, una que se adhiere a la pieza y otra a la viruta,provocando que la superficie mecanizada quede rugosa.

    Viruta discontinua:Ocurre en materiales frgiles, con ngulos de afiladosy velocidades de corte pequeas, con avances y profundidades de cortegrandes y elevada friccin entre herramienta y viruta.

    www.upc.eduCondiciones de corte

    En la herramienta de corte es posible instrumentar

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    un dinammetro con el objetivo de medir las fuerzasque se generan en la misma durante el proceso.

    En este caso se pueden verificar dos fuerzas

    componentes:

    1. Fuerza de corte (Fc): es la fuerza que va en la direccindel corte, o sea de la velocidad de corte.

    2. Fuerza de empuje (Ft): Es la fuerza que va en ladireccin de la profundidad de corte (t). Esperpendicular a la fuerza de corte.

    www.upc.edu

    superficie original nueva superficie

    Condiciones de corte

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    Vc: velocidad de corte. m/min (ej: 120 m/min)

    a: avance. mm/vuelta (ej: 0.2 mm/vuelta)

    Va: velocidad de avance mm/min (ej: 200 mm/min)

    t: profundidad de pasada. mm (ej: 2 mm)

    v

    D0Df

    L

    viruta

    herramienta de punta sencilla

    a

    t

    www.upc.eduFuerzas de Corte en el mecanizado

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    Las condiciones de corte dependen de:

    La arista de corte y la geometra de la

    herramienta

    El portaherramientas

    La mquina herramienta

    La operacin que se realice

    Los parmetros del Rgimen de corte

    www.upc.edu Potencia y Energa de Corte en el mecanizado

    Una operacin de mecanizado requiere de una mquina que

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    11/20

    sea capaz de generar una potencia tal que supere las fuerzasque aparecen durante el corte (fc). Esta Potencia de corte(P),se puede calcular como:

    P= FcVc,

    donde Fc: Fuerzas de corte, Vc: Velocidad de corte

    U= P / Vctf,

    donde U: Energa de corte, t: profundidad de corte, f:velocidad de avance

    La Potencia de corte se expresa en W. Conociendo su valor,podemos seleccionarla Mquina Herramientaadecuada pararealizar un proceso en concreto.

    www.upc.edu

    Ejemplos de Potencia de corte paratrabajar con diferentes materiales

    Dureza P de corte

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    Material HB (kW)

    Acero al carbono

    150-200 0,6

    201-250 0,8

    251-300 1,0

    Aceros Aleados

    200-250 0,8

    251-300 1,0

    301-350 1,3

    351-400 1,6Aluminio 50-100 0,3

    Latn 100-150 0,8

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    www.upc.edu Temperaturas que se generan en el

    proceso de Corte

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    15/20

    www.upc.edu

    El calor producido en el proceso de corte no puede ser

    Fenmeno de generacin de calor

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