Ingeniera Mecnica y Elctrica

CIENCIAS AGROPECUARIAS

ING. AGROINDUSTRAL CURSO: ORGANOS DE MAQUINAS Y MECANISMO TEMA: INFORME PROCESO DE FABRICACION PROFESOR: Ing. Olivera Aldana Mario ALUMNO: Marn Silva Darwin

Linares Vsquez Jos Luis

Palomino Cancino Waldir Ruggeri Alayo bardales Carlos

Ortiz Aguilar Jorge

Cerna campos Williams CICLO: VINDICE:3PROCESOS DE FABRICACION

31.MATERIALES:

32.Clasificacin de los procesos de fabricacin:

32.1.. Tratamiento trmico:

32.2..Tratamiento qumico:

33.Procesos de fabricacin:

53.1.Metalurgia extractiva:

53.2.Fundicin:

63.3.Moldeo :

63.4.Pulvimetalurgia:

73.5.Mecanizado por arranque de viruta:

84.Procesos que provocan el desprendimiento de viruta:

84.1.Torneado:

94.2.Taladrado:

104.5.Fresado:

114.6.Brochado:

114.7.Cepillado:

114.8.Rimado:

125.Acabado de superficies:

125.1.Pulido:

125.2.Recubrimiento:

136.Unin de piezas y/o materiales

136.1.Uniones temporales

136.2.Uniones permanentes:

157.PROPIEDADES DE LOS MATERIALES:

157.1.Propiedades Mecnicas:

157.2.Propiedades Fsicas:

157.3.Propiedades Elctricas:

157.4.Propiedades Magnticas:

167.5.Propiedades pticas:

167.6.Propiedades Trmicas:

167.7.Propiedades Qumicas:

178.OTRAS PROPIEDADES:

189.NATURALEZA Y PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

189.1.MATERIALES METALICOS

199.2.MATERIALES NO METLICOS

2310.SOLIDIFICACIN Y ALEACIN DE LOS METALES, DIAGRAMA HHC

2511.PROPIEDADES DE LOS METALES

2611.1.Resistencia a la tensin

2711.2.Dureza

2812.BIBLIOGRAFIA

PROCESOS DE FABRICACION1. MATERIALES:

Los materiales son las sustancias que se componen de materias primas transformadas mediante procesos fsicos y/o qumicos, y que son utilizados para fabricar productos.

Ejemplo de materiales son los tableros de madera, el plstico, lminas de metal, etc.

Desde el comienzo de la civilizacin, los materiales junto con la energa han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida. Como los productos estn fabricados a base de materiales, estos se encuentran en cualquier parte alrededor nuestro. 2. Clasificacin de los procesos de fabricacin:Un material metlico puede cambiar sus propiedades si luego de extrado se le aplican ciertas condiciones, cambiando as sus propiedades como la resistencia, tenacidad, ductilidad, elasticidad.

Existen los tratamientos trmicos y los tratamientos qumicos.2.1. . Tratamiento trmico: Conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presin, etc., con el fin de mejorar sus propiedades mecnicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad.2.2. .Tratamiento qumico: Es todo aquel en el cual se mejoran las propiedades de un material con la utilizacin de agentes qumicos y en algunos casos electricidad (galvanizado). Al mejorar las propiedades de los materiales, puede permitir aeronaves ms ligeras pero ms resistentes que si utilizaran materiales ms puros, dando facilidad a los diseadores de crear estructuras ms eficientes que de otra manera no serian factibles.3. Procesos de fabricacin:

Entre estos procesos encontramos:

3.1. Metalurgia extractiva: Es el estudio de los procesos utilizados en la separacin y concentracin de materia prima. Cubre todos los aspectos qumicos y fsicos de los procesos utilizados para producir materiales metlicos o que contengan minerales en ellos, es comn que el producto resultante pase por diferentes procesos extra antes de llegar a su destino final.3.2. Fundicin: Es un proceso de manufactura en el cual un material en estado lquido es vertido en un molde, el cual posee la forma que se desea tenga el material y se deja enfriar. Por lo general los materiales utilizados en la fundicin son metlicos, pero tambin es utilizado en plsticos. Se utiliza para hacer formas complejas que de otra manera sera muy costoso hacer.

3.3. Moldeo : El moldeo por inyeccin es un proceso ambientalmente ms favorable comparado con la fabricacin de papel, la tala de rboles o cromados y consiste en inyectar un polmero, cermico o un metal1 en estado fundido (o ahulado) en un molde cerrado a presin y fro, a travs de un orificio pequeo llamado compuerta. La popularidad de este mtodo se explica con la versatilidad de piezas que pueden fabricarse, la rapidez de fabricacin, el diseo escalable desde procesos de prototipos rpidos, altos niveles de produccin y bajos costos, alta o baja automatizacin segn el costo de la pieza, geometras muy complicadas que seran imposibles por otras tcnicas.

3.4. Pulvimetalurgia: Es el de mezclar diferentes materiales en forma de polvo fino, compactarlos en la forma deseada y calentarlos en una atmosfera controlada para unirlos.Consta por lo general de 4 etapas: creacin del polvo, unin de los materiales, compactar los materiales, sintetizarlos.3.5. Mecanizado por arranque de viruta: En este proceso el material es cortado con una herramienta lo que ocasiona que exista un desperdicio de viruta, puede ser poco preciso (desbastado) o de acabado.

Todos estos procesos tienen importancia para la aeronutica, cada uno a su manera

4. Procesos que provocan el desprendimiento de viruta:La mayor diferencia entre los siguientes procesos son la herramienta que utilizan y en que direccin trabajan.4.1. Torneado: Se utiliza una herramienta llamada torno, es la mquina herramienta de mecanizado ms difundida, la pieza se fija en el plato del torno, que realiza el movimiento de corte girando sobre su eje, la cuchilla realiza el movimiento de avance eliminando el material en los sitios precisos. Trabaja en dos ejes, y es utilizado en piezas cilndricas.

4.2. Taladrado: La herramienta realiza el movimiento de corte giratorio y de avance lineal, realizando el mecanizado de un agujero o taladro tericamente del mismo dimetro que la broca y de la profundidad deseada.

4.5. Fresado: En la fresadora el movimiento de corte lo tiene la herramienta; que se denomina fresa, girando sobre su eje, el movimiento de avance lo tiene la pieza, fijada sobre la mesa de la fresadora que realiza este movimiento. Es junto al torno la mquina herramienta ms universal y verstil. Tiene capacidad para moverse en los tres ejes.

4.6. Brochado: El movimiento de corte lo realiza una herramienta brocha de mltiples filos progresivos que van arrancando material de la pieza con un movimiento lineal. se utilizan para hacer los agujeros acanalados que tienen muchos engranajes que se montan en cajas de velocidades para permitir su desplazamiento cuando se efecta un cambio de velocidades. Es un proceso muy preciso y con muy buen acabado superficial

4.7. Cepillado: Es un operacin de corte en la que se producen superficies planas y diversas formas transversales, se hace con la herramienta llamada cepillo, que es una mesa que se mueve en una lnea recta un riel transversal horizontal que se puede mover verticalmente por las guas de columna. La herramienta de corte se fija a los cabezales y el maquinado se hace movindolas en lnea recta.

4.8. Rimado:Se utiliza para agrandar agujeros previamente taladrados con un taladro y darles un dimetro y acabado preciso.

Estos diversos procesos son en extremo importantes en la ingeniera aeronutica ya que tienen infinitos usos, ejemplo:

Despus de taladrar una pieza se utiliza la rimadora para que el canal por el que pasa un perno sea del tamao correcto.5. Acabado de superficies:

Es muy frecuente que, tras el proceso de repintado, aparezcan pequeos defectos en la ltima capa aplicada que se pueden eliminar directamente por procesos de pulido, sin necesidad de un repintado de la pieza con el consiguiente ahorro de tiempo y materiales.5.1. Pulido: El proceso de pulido es un proceso de lijado ultrafino, en varios pasos que combina el uso de abrasivos convencionales de grano muy fino (para el lijado y eliminacin de los defectos) con el uso de abrasivos en pasta (en una suspensin sobre un aceite).

De igual manera que en el proceso de lijado en seco la repeticin de pasos con granos progresivamente menores permiten disminuir el tamao del araazo, en el proceso de pulido se elimina el defecto y se elimina cualquier posible araazo en la laca por el empleo de abrasivos progresivamente ms finos.

5.2. Recubrimiento: La mayora de los productos fabricados de materiales metlicos requieren de alguna forma de acabado de pintura, la tecnologa para aplicar estos acabados vara en la complejidad desde mtodos manuales simples tcnicas automticas altamente sofisticadas. Por lo tanto se recubren con pinturas orgnicas o inorgnicas.

En aeronutica el acabado es muy importante cuando hablamos en trminos de aerodinmica, ya que si la superficie de la aeronave tiene imperfecciones o es muy rugosa, la resistencia al avance debida a la friccin con el aire aumenta, reduciendo la eficiencia aerodinmica de la aeronave.6. Unin de piezas y/o materialesExisten dos tipos de uniones utilizadas en ingeniera:

6.1. Uniones temporales: Son aquellas uniones que utilizan, pernos, tornillos, pasadores, etc. Como lo expresa su nombre puede retirarse el elemento mecnico que mantiene la unin.6.2. Uniones permanentes: Son las soldaduras, adhesivos y remaches. Una vez aplicadas no pueden deshacerse y la unin es permanente. Muchos elementos estructurales de una aeronave estn unidos con pernos o remaches, en la estructura del ala podemos encontrar uniones con pernos de acero, mientras que en la chapa metlica que recubre a la aeronave podemos encontrar que est sujeta con remaches.

Los remaches siempre se encontraran en mayor cantidad en una aeronave convencional que los pernos.

7. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES:El comportamiento de los materiales queda definido por su estructura, a nivel microscpico, la estructura electrnica de un tomo determina la naturaleza de los enlaces atmicos que a su vez contribuye a fijar las propiedades mecnicas.

En forma general, las propiedades se separan para su estudio en:

7.1. Propiedades Mecnicas:Estn relacionadas con la forma en que reaccionan los materiales al actuar fuerzas sobre ellos.

Un ejemplo lo constituye la transmisin de la energa del motor de un automvil hasta las ruedas.

Conformarse por tcnicas de deformacin plstica.

Permitir deslizamientos superficiales.

Trabajar en el campo de las bajas, medias o altas temperaturas.

Ejemplos: Aceros, aluminio, polmeros, sper aleaciones, refractarios, cermicos y otros.

7.2. Propiedades Fsicas:

Se refiere a las caractersticas de los materiales debido al ordenamiento atmico o molecular del mismo. Dependen de la estructura y procesamiento del material. Describen caractersticas como color, conductividad elctrica o trmica, magnetismo y comportamiento ptico, generalmente no se alteran por fuerza que actan sobre el material. Pueden dividirse en: elctricas, magnticas y pticas.

7.3. Propiedades Elctricas:

Describe el comportamiento elctrico del metal. Existe tambin el comportamiento dielctrico, propio de los materiales que impiden el paso de la corriente elctrica.

La energa elctrica, Ee, viene definida por la interaccin de la intensidad elctrica, I, con el campo, de diferencia de potencial V.

Los materiales destinados a transmitir energa elctrica deben ser capaces de permitir el paso de intensidades, I, en campos elctricos, V, y tiempos definidos, t. Se distinguen aplicaciones muy diferenciadas segn la permisividad a transmitir la energa elctrica. Permisividad que es indicada por la relacin I/V denominada conductancia.7.4. Propiedades Magnticas:El comportamiento magntico est determinado por las interacciones entre dipolos magnticos, estos dipolos a su vez estn dados por la estructura electrnica del material. Por lo tanto, al modificar la micro estructura, la composicin o el procesamiento se pueden alterar las propiedades magnticas.

La energa magntica, EB, viene definida por la interaccin entre la intensidad magntica, induccin B, y el campo magntico, H.

En una primera aplicacin, los materiales destinados a transmitir energa magntica son capaces de permitir el paso de flujos magnticos, B, en campos magnticos, H. La permisividad a conducir flujos magnticos es definida por la permeabilidad, como la conductancia en conduccin elctrica, relaciona la intensidad inducida, B, con el campo magntico, H.

7.5. Propiedades pticas:

Se relacionan con la interrelacin entre un material y las radiaciones electromagnticas en forma de ondas o partculas de energa, conocidas como fotones. Estas radiaciones pueden tener caractersticas que entren en nuestro espectro de luz visible, o ser invisibles para el ojo humano. Esta interaccin produce una diversidad deefectos como absorcin, transmisin, reflexin, refraccin y un comportamiento electrnico.

Determina como pasa la luz a travs de los slidos. Pueden ser transparentes, traslcidos u opacos.

7.6. Propiedades Trmicas:

Observamos en esta energa dos funciones: almacenamiento y transmisin. En el almacenamiento, la energa trmica, Q, viene definida por la interaccin de la capacidad trmica, Cp, en la masa, m, y la temperatura, T. La transmisin de energa trmica, Q, se realiza por la interaccin del coeficiente de transmisin, K, caracterstico del material, y la temperatura. El almacenamiento y transmisin de calor incide en variaciones de los niveles trmicos, T, y ello implica variaciones dimensionales, L. Estas variaciones dimensionales L se plantean como funcin del coeficiente de dilatacin a y del incremento de temperatura T.

Ejemplos: Refractarios, aleaciones en alta temperatura.

7.7. Propiedades Qumicas:La energa qumica, Eq, involucra las reacciones electroqumicas, tanto en la electrodeposicin, forma directa, como en la corrosin, forma inversa; y viene definida por la interaccin de la diferencia de potencia, E, entre los estados inicial y final del elemento, y la carga electrnica intercambiada.

8. OTRAS PROPIEDADES:

Adherencia:

Atraccin o unin entre las molculas prximas de los cuerpos.

Maleabilidad:

Propiedad que tienen los materiales para formar aleaciones que dan lugar a nuevos materiales mejorando sus prestaciones. En todas las aleaciones un componente como mnimo tiene que ser un metal.

Capilaridad:

Es la cualidad que posee una sustancia de absorber a otra.

Compresibilidad:

Es una propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumen al someterlos a una presin o compresin determinada manteniendo constantes otros parmetros. Los slidos a nivel molecular no se pueden comprimir.

Divisibilidad:

Propiedad en virtud de la cual los cuerpos slidos pueden fraccionarse hasta el lmite molecular.

Extensin:

Capacidad para ocupar una parte de espacio. (Superficie, volumen, longitud).

Impenetrabilidad:

Propiedad que impide que un cuerpo est en el lugar que ocupa otro.

Inercia:

Resistencia que opone un cuerpo para salir de su estado de reposo, para cambiar las condiciones de movimiento o cesar en l sin aplicacin de alguna fuerza.

Magnetismo:

Propiedad que tienen algunos metales para a atraer al hierro. El acero puede convertirse en imn si se desea. Tambin se pueden producir electroimanes.

9. NATURALEZA Y PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

La manera ms general de clasificacin de los materiales es la siguiente:

A. Metlicos B. No metlicos

Ferrosos Orgnicos

No ferrosos Inorgnicos

9.1. MATERIALES METALICOS

Metales Ferrosos

Los metales ferrosos como su nombre lo indica su principal componente es el fierro, sus principales caractersticas son su gran resistencia a la tensin y dureza. Las principales aleaciones se logran con el estao, plata, platino, manganeso, vanadio y titanio.

Los principales productos representantes de los materiales metlicos son:

Fundicin de hierro gris

Hierro maleable

Aceros

Fundicin de hierro blanco

Su temperatura de fusin va desde los 1360C hasta los 1425C y uno de sus principales problemas es la corrosin.

Metales no Ferrosos

Por lo regular tienen menor resistencia a la tensin y dureza que los metales ferrosos, sin embargo su resistencia a la corrosin es superior. Su costo es alto en comparacin a los materiales ferrosos pero con el aumento de su demanda y las nuevas tcnicas de extraccin y refinamiento se han logrado abatir considerablemente los costos, con lo que su competitividad ha crecido notablemente en los ltimos aos. Los principales metales no ferrosos utilizados en la manufactura son: Aluminio Plomo Cobre Titanio Magnesio Zinc Nquel

Los metales no ferrosos son utilizados en la manufactura como elementos complementarios de los metales ferrosos, tambin son muy tiles como materiales puros o aleados los que por sus propiedades fsicas y de ingeniera cubren determinadas exigencias o condiciones de trabajo, por ejemplo el bronce (cobre, plomo, estao) y el latn (cobre zinc).9.2. MATERIALES NO METLICOS

Materiales orgnicos

Son as considerados cuando contienen clulas de vegetales o animales. Estos materiales pueden usualmente disolverse en lquidos orgnicos como el alcohol o los tretracloruros, no se disuelven en el agua y no soportan altas temperaturas. Algunos de los representantes de este grupo son:

Plsticos

Productos del petrleo

Madera

Papel

Hule

Piel Materiales Inorgnicos

Son todos aquellos que no proceden de clulas animales o vegetales o relacionadas con el carbn. Por lo regular se pueden disolver en el agua y en general resisten el calor mejor que las sustancias orgnicas. Algunos de los materiales inorgnicos ms utilizados en la manufactura son:

Los minerales

El cemento

La cermica

El vidrio

El grafito (carbn mineral)

Los materiales sean metlicos o no metlicos, orgnicos o inorgnicos casi nunca se encuentran en el estado en el que van a ser utilizados, por lo regular estos deben ser sometidos a un conjunto de procesos para lograr las caractersticas requeridas en tareas especficas. Estos procesos han requerido del desarrollo de tcnicas especiales muy elaboradas que han dado el refinamiento necesario para cumplir con requerimientos prcticos. Tambin estos procesos aumentan notablemente el costo de los materiales, tanto que esto puede significar varias veces el costo original del material por lo que su estudio y perfeccionamiento repercutirn directamente en el costo de los materiales y los artculos que integraran.

Los procesos de manufactura implicados en la conversin de los materiales originales en materiales tiles para el hombre requieren de estudios especiales para lograr su mejor aplicacin, desarrollo y disminucin de costo. En la ingeniera la transformacin de los materiales y sus propiedades tienen un espacio especial, ya que en casi todos los casos de ello depender el xito o fracaso del uso de un material. ESTRUCTURA DE LOS METALES

Todos los materiales estn integrados por tomos los que se organizan de diferentes maneras, dependiendo del material que se trate y el estado en el que se encuentra. Cuando un material se encuentra en forma de gas, sus tomos estn ms dispersos o desordenados (a una mayor distancia uno de otro) en comparacin con los tomos de ese mismo material pero en estado lquido o slido. Existen materiales en los que sus tomos siempre estn en desorden o desalineados an en su estado slido, a estos materiales se les llama materiales amorfos, un ejemplo es el vidrio, al que se considera como un lquido solidificado.

En el caso de los metales, cuando estos estn en su estado slido, sus tomos se alinean de manera regular en forma de mallas tridimensionales. Estas mallas pueden ser identificadas fcilmente por sus propiedades qumicas, fsicas o por medio de los rayos X. Cuando un material cambia de tipo de malla al modificar su temperatura, se dice que es un material polimorfo o alotrpico.

Cada tipo de malla en los metales da diferentes propiedades, no obstante que se trata del mismo material, as por ejemplo en el caso del hierro aleado con el carbono, se pueden encontrar tres diferentes tipos de mallas: la malla cbica de cuerpo centrado, la malla cbica de cara centrada y la malla hexagonal compacta. Cada una de estas estructuras atmicas tiene diferentes nmeros de tomos, como se puede ver en las siguientes figuras.

La malla cbica de cuerpo de cuerpo centrado. Es la estructura que tiene el hierro a temperatura ambiente, se conoce como hierro alfa. Tiene tomos en cada uno de los vrtices del cubo que integra a su estructura y un tomo en el centro. Tambin se encuentran con esta estructura el cromo, el molibdeno y el tungsteno.

La malla cbica de cara centrada aparece en el hierro cuando su temperatura se eleva a aproximadamente a 910C, se conoce como hierro gamma. Tiene tomos en los vrtices y en cada una de sus caras, su cambio es notado adems de por los rayos X por la modificacin de sus propiedades elctricas, por la absorcin de calor y por las distancias intermoleculares. A temperatura elevada el aluminio, la plata, el cobre, el oro, el nquel, el plomo y el platino son algunos de los metales que tienen esta estructura de malla.La malla hexagonal compacta se encuentra en metales como el berilio, cadmio, magnesio, y titanio. Es una estructura que no permite la maleabilidad y la ductilidad, es frgil.Modificar a una malla de un metal permite la participacin de ms tomos en una sola molcula, estos tomos pueden ser de un material aleado como el carbn en el caso del hierro, lo que implica que se puede diluir ms carbn en un tomo de hierro. Si se tiene en cuenta que el carbn es el que, en ciertas proporciones, da la dureza al hierro, entonces lo que se hace al cambiar la estructura del hierro es permitir que se diluya ms carbn, con lo que se modifican sus propiedades. Otra de las caractersticas de los metales que influye notablemente en sus propiedades es el tamao de grano, el cual depende de la velocidad de enfriamiento en la solidificacin del metal, la extensin y la naturaleza del calentamiento que sufri el metal al ser calentado. GRANO DE LAS ESTRUCTURAS METLICASCuando un metal en su estado lquido se enfra sus cristales se van solidificando formando estructuras dendrticas, las que crecen uniformes hasta que se encuentran con otra estructura que tambin ha estado creciendo, en ese lugar de encuentro de las dos estructuras se forman los lmites de los granos de los materiales. Entre ms lento el enfriamiento de un material, mayor uniformidad en el crecimiento de los granos, o sea estos sern de menor tamao. Un material con granos pequeos ser ms duro que un con granos grandes, debido a que los granos grandes tienden a fracturarse y deslizarse uno sobre el otro, lo que no sucede con los granos pequeos. La mejor forma de determinar el tamao de grano de un material es por medio de microscopio metalrgico, el que acta por medio de un rayo de luz que se lanza sobre una superficie pulida al espejo y limpiada con una mezcla de 3% de cido ntrico y 97% de alcohol, para eliminar lo que se conoce como metal untado. Microscopio para la medicin de grano en un metal

10. SOLIDIFICACIN Y ALEACIN DE LOS METALES, DIAGRAMA HHC

Los metales al ser calentados pueden modificar su estado fsico pasando por varias etapas, las que van desde la alteracin de algunas de sus propiedades hasta en cambio de su estado slido al lquido. El qu tan rpido o con qu tanta energa se logra un cambio de estado en un metal depender de los materiales que lo integran. Se debe recordar que casi nunca se utilizan metales puros. A la combinacin qumica de dos o ms metales se le llama aleacin y las propiedades de las aleaciones dependen tambin de los metales que la integran. Algunas de las aleaciones ms utilizadas en los procesos de manufactura son:

Latn rojo o amarillo (cobre zinc)

Bronce (cobre, estao, zinc, plomo)

Aluminio, cobre, magnesio, silicio y zinc

Hierro, carbn, cobalto, tungsteno, vanadio, etc.

Cobre, oro, plata Existen tablas y normas internacionales que especifican la nomenclatura y los componentes especficos de cada una de las diferentes aleaciones. Las aleaciones antes sealadas son slo algunas de las ms, existen cientos ms de ellas.

Una de las herramientas que nos permiten conocer de manera sencilla y rpida algunas de las caractersticas de las aleaciones son los diagramas de las aleaciones. Uno de los diagramas de aleaciones ms conocido y utilizado del

Hierro y el carbono. Tambin conocido como diagrama hierro, hierro, carbono

(HHC). Con este diagrama se pueden obtener las temperaturas de cambio de sus estructuras cristalinas; tambin se pueden conocer las temperaturas a las que se da el cambio de fase de un hierro. En funcin a la cantidad de carbn que contiene el metal se puede estimar la temperatura a la que se derretir y a la que se volver pastoso.

En el eje horizontal del diagrama de Hierro, hierro, carbono se ubica el porcentaje de carbono que puede estar diluido en el hierro y en el eje vertical se sealan las temperaturas a las que van sucediendo los cambios sealados en el cuerpo de la grfica.

Al conocer la cantidad de carbono que tiene un hierro se pueden estimar la temperatura a la que se debe elevar para que se den los diferentes cambios de estructura o de estado. Por ejemplo si se tiene un hierro con 0.4% de carbn, se deber elevar su temperatura hasta los 723C para que el hierro alfa y la perlita empiecen a convertirse en austenita y ferrita. Aproximadamente a los

800C ese mismo hierro cambiar su estructura a hierro gamma, en donde su componente principal es la austenita, a los 1480C empieza a fundirse y arriba de los 1520C se ha fundido todo.

A los hierros que estn debajo de 0.8% de carbn se les llama hipoeutectoides y a aquellos que tienen ms de 0.8% de carbn se llaman hipereutectoides. El punto eutctico es aquel en el que se logra la mxima dilusin de carbn posible en un hierro a la menor temperatura. En caso de los hierros con carbn el punto eutctico se da con 0.8% de carbn y a 723C.

Cada vez que se rebasa una zona en la grfica de HHC, se est cambiando de estructura en el hierro que se est tratando.

HIERROS Y ACEROS De acuerdo al diagrama de hierro, hierro, carbono el hierro puede aceptar determinadas cantidades de carbn diluidas, estas cantidades nunca son superiores al 4%. En los casos en los que se rebasa el 4% de carbn el hierro es de muy baja calidad.

Los hierros ms utilizados en los procesos de manufactura son los siguientes:

Hierro dulce C < 0.01

Aceros C entre 0.1 y 0.2 %

Hierro fundido C > 2.0% pero < 4.0%

Algunos ejemplos de los materiales producidos con los diferentes hierros:

Fierro "puro". Por lo regular es utilizado para la generacin de aleaciones especiales.

Hierro forjado. Lmina negra o material para la formacin de objetos por medio de laminado o forja.

Acero. Materiales con requerimientos especiales de resistencia a la traccin, friccin y tenacidad.

Hierro fundido. Artculos sin gran calidad pero con gran dureza y muy frgiles.

11. PROPIEDADES DE LOS METALES

Las principales propiedades de los materiales incluyen densidad, presin de vapor, expansin trmica, conductividad trmica, propiedades elctricas y magnticas, as como las propiedades de ingeniera.

En los procesos de manufactura son de gran importancia las propiedades de ingeniera, de las que destacan las siguientes:

Resistencia a la tensin

Resistencia a la compresin

Resistencia a la torsin

Ductilidad

Prueba al impacto o de durabilidad

Dureza Cada una de las propiedades antes sealadas requiere de un anlisis especfico y detallado, lo que se da en asignaturas como las de ciencia de materiales y resistencia de materiales. A continuacin slo se presentan algunas de sus principales caractersticas. 11.1. Resistencia a la tensinSe determina por el estirado de los dos extremos de una probeta con dimensiones perfectamente determinadas y con marcas previamente hechas. Al aplicar fuerza en los dos extremos se mide la deformacin relacionndola con la fuerza aplicada hasta que la probeta rebasa su lmite de deformacin elstica y se deforma permanentemente o se rompe. Los resultados de las pruebas de resistencia a la tensin se plasman en series de curvas que describen el comportamiento de los materiales al ser estirados. Varias de las caractersticas de ingeniera se proporcionan con relacin a la resistencia a la tensin. As en algunas ocasiones se tienen referencias como las siguientes: La resistencia al corte de un material es generalmente el 50% del esfuerzo a la tensin.

La resistencia a la torsin es alrededor del 75% de la resistencia a la tensin.

La resistencia a la compresin de materiales relativamente frgiles es de tres o cuatro veces la resistencia a la tensin.

En los siguientes diagramas se muestran algunos de los procedimientos comunes para aplicar las pruebas de resistencia al corte, la compresin, la fatiga o durabilidad, el impacto, la torsin y de dureza.

11.2. Dureza

Por lo regular se obtiene por medio del mtodo denominado resistencia a la penetracin, la cual consiste en medir la marca producida por un penetrador con caractersticas perfectamente definidas y una carga tambin definida; entre ms profunda es la marca generada por el penetrador de menor dureza es el material.

Existen varias escalas de dureza, estas dependen del tipo de penetradores que se utilizan y las normas que se apliquen. Las principales pruebas de dureza son Rockwell, Brinell y Vickers.

Las dos primeras utilizan penetradores con cargas para generar marcas en los metales a probar, posteriormente se mide la profundidad de las marcas. En algunas publicaciones se considera a la prueba Rockwell como la prueba del sistema ingls y a la Brinell como la del sistema mtrico. (Observe las tablas de relacin de durezas)

La dureza Vickers se logra por medio de una prueba denominada los mtodos

Escleroscpico Shore en el que consiste en dejar caer un martinete de diamante de 2,3 g, sobre el material a probar y medir la altura del rebote. A mayor rebote mayor ser su dureza.11.3. LOS ACEROS ALEADOSSe da el nombre de aceros aleados a los aceros que adems de los cinco elementos: carbono, silicio, manganeso, fsforo y azufre, contienen tambin cantidades relativamente importantes de otros elementos como el cromo, nquel, molibdeno, etc., que sirven para mejorar alguna de sus caractersticas fundamentales. Tambin puede considerarse aceros aleados los que contienen alguno de los cuatro elementos diferentes del carbono antes citado, en mayor cantidad que los porcentajes que normalmente suelen contener los aceros al carbono, y cuyos lmites superiores suelen ser generalmente los siguientes: Si=0.50%; Mn=0.90%; P=0.100% y S=0.100%.

Los elementos de aleacin que ms frecuentemente suelen utilizarse para la fabricacin de aceros aleados son: nquel, manganeso, cromo, vanadio, wolframio, molibdeno, cobalto, silicio, cobre, titanio, circonio, plomo, Selenio, aluminio, boro y Niobio.

Utilizando aceros aleados es posible fabricar piezas de gran espesor, con resistencias muy elevadas en el interior de las mismas. En elementos de mquinas y motores se llegan a alcanzar grandes durezas con gran tenacidad. Es posible fabricar mecanismos que mantengan elevadas resistencias, an a altas temperaturas. Hay aceros inoxidables que sirven para fabricar elementos decorativos, piezas de maquinas y herramientas, que resisten perfectamente a la accin de los agentes corrosivos. Es posible preparar troqueles de formas muy complicadas que no se deformen ni agrieten en el temple, etc.

La tendencia que tienen ciertos elementos a disolverse en la ferrita o formar soluciones slidas con el hierro alfa, y la tendencia que en cambio tienen otros a formar carburos.

la influencia de los elementos de aleacin en los diagramas de equilibrio de los aceros (Elevacin o descenso de las temperaturas crticas de los diagramas de equilibrio y las temperaturas Ac y Ar correspondientes a calentamientos y enfriamientos relativamente lentos, modificaciones en el contenido de carbono del acero eutectoide, Tendencia a ensanchar o disminuir los campos austenticos o ferrticos correspondientes a los diagramas de equilibrio, y otras influencias tambin relacionadas con el diagrama hierro-carbono, como la tendencia a grafitizar el carbono, a modificar el tamao del grano, etcLa influencia de los elementos aleados sobre la templabilidad.La influencia que tienen en retardar el ablandamiento que se produce en el revenido.Existen otras influencias diversas, como mejoras en la resistencia a la corrosin, resistencia al calor, resistencia a la abrasin, etc., las cuales se deben directa o indirectamente a alguna de las variaciones o fenmenos citados anteriormente.12. BIBLIOGRAFIA DISEO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS (4 ED.)

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PRENTICE HALL MEXICO, 2006 DISEO EN INGENIERIA MECANICA DE SHIGLEY (9 ED.)

RICHARD BUDYNAS

MCGRAW-HILL, 2012

MAQUINAS HERRAMIENTAS: APUNTES DE TALLER 3: ENGRANAJES

MARTIN CARAZO LOPEZ

EDICIONES UPC, 200328 | Pgina