moldurado industrial de pinus radiata d. don evaluación de

Moldurado industrial de Pinus radiata D. Don

Evaluación de defectos de maquinado.

Patrocinante: Sr. Alfredo Aguilera

Trabajo de Titulación presentado

como parte de los requisitos para

optar al Título de Ingeniero en

Maderas.

CHRISTOPHER ANDRÉS FERNÁNDEZ FERNÁNDEZ

VALDIVIA

2010

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CALIFICACIÓN DEL COMITÉ DE TITULACIÓN

Nota Patrocinante: Sr. Alfredo Aguilera León 5.4 Informante: Sr. Luis Inzunza Diez 5.3 Informante: Sr. Manuel Fernández M 6.0 El Patrocinante acredita que el presente Trabajo de Titulación cumple con los requisitos de contenido y de forma contemplados en el reglamento de Titulación de la Escuela. Del mismo modo, acredita que en el presente documento han sido consideradas las sugerencias y modificaciones propuestas por los demás integrantes del Comité de Titulación.

____________________________________

Sr. Alfredo Aguilera León

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Dedicado a Elsa Isabel Fernández Figueroa

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Contenido

1.- Introducción ........................................................................................................ 1

2.- Marco teórico ..................................................................................................... 2

2.1.- Máquinas moldureras .................................................................................. 2

2.1.1.- Elementos primarios en la moldura ....................................................... 2

2.2.- Teoría de corte ............................................................................................ 3

2.3.- Herramienta de corte ................................................................................... 4

2.4.- Cinemática de corte ..................................................................................... 4

2.4.1.- Formación de viruta............................................................................... 5

2.4.2.-Geometría del diente .............................................................................. 7

2.4.3.- Rectificado o Jointeado del elemento de corte. .................................... 8

2.5.- Tipos de aleación para formar elementos de corte. ..................................... 9

2.6.- Vida útil de la herramienta de corte. .......................................................... 10

2.7.- Defectos producidos en molduras de perfiles planos: ............................... 13

2.8.- Área de reparado de defectos en productos de empresa Remanufactura Aservin Ltda. ...................................................................................................... 14

3.- Materiales y método ......................................................................................... 15

3.1- Materiales ................................................................................................... 15

3.1.1.- Moldura ............................................................................................... 15

3.1.2.- Moldurera ............................................................................................ 16

3.1.3.- Cabezal y cuchillos moldureros........................................................... 16

3.1.4.- Lupa Trinocular .................................................................................. 16

3.1.5.- Silicona y catalizador .......................................................................... 16

3.1.6.- Recipiente de moldeado. .................................................................... 17

3.1.7.- Xilohigrómetro de contacto ................................................................. 17

3.2.- Método ....................................................................................................... 17

3.2.1.- Método usado y análisis con jointeado sucesivo ................................ 18

3.2.2.- Método y análisis sólo con jointeo inicial ............................................. 19

3.3.- Cálculo tamaño muestral .......................................................................... 19

4.- Resultados y discusión..................................................................................... 21

4.1.- Método jointeo sucesivo y jointeo único .................................................... 21

4.1.1.- Resultado de jointeo sucesivo ............................................................ 24

4.1.2.- Resultados de jointeo único. ............................................................... 29

iv

4.1.3.- Resultados de contenido de humedad en muestras con defectos. ..... 34

4.2.- Reparado de molduras finger joint. ........................................................... 35

5.- Conclusiones .................................................................................................... 38

Bibliografía. ........................................................................................................... 40

ANEXOS0

ANEXO 11 Abstract keywords¡Error! Marcador no definido.

ANEXO 23 Fotos de moldurera y cuchillos3

ANEXO 36 Moldes obtenidos de cuchillas moldureras6

ANEXO 49 Distribución de defectos en molduras WM-6239

ANEXO 5 0Datos utilizados por cada método0

FIGURAS

Figura 1: Ángulos en la herramienta de corte.......................................................... 7

Figura 2: Tolerancia de cuchillos. ............................................................................ 8

Figura 3: Rectificado de cuchillos ............................................................................ 9

Figura 4: Límite de biselado .................................................................................... 9

Figura 5: Desgaste de la herramienta en función del tiempo de corte. ................. 12

Figura 6: Efecto de la velocidad de corte sobre el desgaste del flanco. ................ 13

Figura 7: Perfil de moldura WM – 623 perfil plano, familia base ........................... 15

Figura 8: Aparición total de defectos en cada método en función del tiempo de maquinado............................................................................................................. 21

Figura 9: Aparición total de defectos en cada método en función de los metros lineales de maquinado. ......................................................................................... 21

Figura 10: Fuzzy grain con A: Defecto leve ; B: Defecto moderado; C: Defecto grave. .................................................................................................................... 22

Figura 11: Torn grain con A: Defecto leve; B: Defecto moderado; C: Defecto grave. .............................................................................................................................. 23

Figura 12: Calamina con A: defecto leve; B: defecto moderado; C: defecto grave. .............................................................................................................................. 23

Figura 13: Aparición de fuzzy grain en función del talón de jointeo ....................... 24

Figura 14: Aparición de torn grain en función del talón de jointeo ........................ 25

Figura 15: Aparición de calamina en función del talón de jointeo ......................... 25



Figura 18: Aparición de calamina en función del talón de jointeo.......................... 28

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Figura 19: Aparición de fuzzy grain en función del talón de jointeo ...................... 29






Figura 25: A: Imagen elemento de corte con exceso de jointeo; B – C: Excesivo talón de jointeo moldeado con silicona 1,8 mm ..................................................... 33

Figura 26: Contenido de humedad para cada muestra, según defecto ................. 34

TABLAS Tabla 1: Geometría de cuchillos según material a elaborar y material de la herramienta de corte ……………………………………………………………...........8 Tabla 2: Parámetros utilizados en el estudio de maquinado ................................. 17

Tabla 3: Tiempo de reparado y porcentaje de los principales defectos presentes en Aservin Ltda. ......................................................................................................... 35

Tabla 4: Dotación óptima y real de trabajadores en área de reparado. ................. 36

Tabla 5: Tiempos de reparado en función del porcentaje de cada defecto. .......... 36

Tabla 6: Promedio tiempo de trabajo real en relación al tiempo óptimo de trabajo en área de reparado. ............................................................................................. 37

Tabla 7: Porcentaje de piezas con presencia de defecto por minuto de maquinado. .............................................................................................................................. 37

Tabla 8: Posibles causas y soluciones para Fuzzy grain. ..................................... 39

vi

Resumen ejecutivo. En este trabajo se analizan los defectos Fibra encontrada (fuzzy grain), Fibra astillada (torn grain) y calamina en molduras de perfil plano que se generan en el proceso de moldurado de la industria manufacturera Aservin Ltda. Para evaluar estos defectos se hizo énfasis en la relación talón de jointeo – calidad superficial, a través de dos métodos de muestreo. En el primero se realiza el jointeando de los elementos de corte de forma reiterada, y en el segundo se realiza el jointeando de los elementos de corte una sola vez, para así medir los defectos de las piezas generadas en ambos método. Los resultados obtenidos muestran que la aparición de fuzzy grain y calamina no dependen directamente del estado del talón de jointeo, no así torn grain, el cual disminuye su aparición en un 47,1% si se jointea una sola vez. Esto repercute en el área de reparado disminuyendo en 3,44% el tiempo necesario que se destina a dicha área.

Palabras claves: Fibra encontrada, fibra astillada, calamina, rectificado.

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1.- Introducción

Chile es un país referente del sector forestal para cada país que desarrolla esta actividad, obligándolo a tener por misión posicionarse en el mercado internacional antes que la competencia. Para lograr este desafío, el país debe generar productos que reflejen la calidad y la gestión dentro de la industria nacional, la que día a día, crea, analiza y desarrolla métodos y herramientas en post de cumplir las normas exigidas por este mercado. Las principales industrias del sector forestal encargadas de cumplir dichas normas son las de celulosa, aserradero, paneles y remanufactura, generando en cada uno de ellas diferentes productos mediante el uso de materiales de Pinus Radiata D. Don como materia prima. La industria de la remanufactura de madera como es el caso de Aservin Ltda., empresa perteneciente al grupo Arauco donde se realizaron los ensayos para esta tesis, tiene por función dar valor agregado a maderas ya procesadas en el área de aserradero, generando productos para el sector de la construcción. Para lograr este tipo de productos se utiliza la técnica de uniones dentadas o finger joint a partir de madera trozada. A pesar de ser una industria que utiliza tecnología de vanguardia, existen dentro de sus procesos ciertos factores que generan imperfecciones y rechazos en alguno de sus productos, provocando pérdidas en dinero, productividad, y material. Debido a la amplia gama de productos desarrollados por Aservin Ltda. Este estudio se enfoca en los defectos de molduras de perfil plano que se generan en el proceso de moldurado, haciendo énfasis en defectos como fuzzy grain, torn grain y calamina, y su vez, las consecuencias que estos generan en el área de reparado. Para llevar a cabo dicho estudio, se plantea como objetivo general: Evaluar las causas de aparición de defectos en el proceso de maquinado en

molduras de Pinus radiata D. Don.

Y como objetivos específicos: Evaluar la frecuencia de generación de los principales defectos de maquinado

en molduras finger-joint WM – 623. Determinar el efecto del tiempo de uso en las herramientas de corte sobre la

aparición de defectos de maquinado. Evaluar magnitud de jointeo y su relación con defectos de maquinado. Evaluar la reparación de defectos según carga laboral del área de reparado.

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2.- Marco teórico

2.1.- Máquinas moldureras Las moldureras son máquinas diseñadas para hacer el trabajo de la planeadora, cepillo y trompo en una sola unidad estructural, presentándose como una solución en cuanto al mejoramiento de tiempos de producción, calidad, precisión uniforme de las piezas, y la reducción del espacio en una determinada planta. El funcionamiento de una moldurera comienza con la introducción de las piezas de madera redimensionadas, ya sea de forma manual o automática. La madera redimensionada entra a la moldurera a través de rodillos de avance, los que se ubican a lo largo de toda la estructura. En su avance se encuentran con husillos o cabezales que contienen cuchillas, las que al realizar un movimiento giratorio trasfieren un diseño a la madera. Una vez realizado este proceso, las piezas molduradas quedan listas para el siguiente proceso denominado lijado.

2.1.1.- Elementos primarios en la moldura Para comprender como se realiza el corte y que factores y variables intervienen, a continuación se detalla lo siguiente. Bastidor En primer lugar y como regla general, una moldurera debe estar construida sobre un bastidor solido de hierro fundido que minimice vibraciones, y se transforme en una base confiable para la marcha suave de las piezas hacia los husillos y elementos de avance, característica que finalmente se reflejará en productos de calidad. Cuchillas y Cabezales Siendo éstos los encargados de hacer el trabajo fuerte, deben ser de buena calidad, por ello se recomienda el uso de cuchillas elaboradas en acero rápido, material que brinda un buen acabado y una excelente duración para soportar altas revoluciones que se generan en la moldurera. La cantidad del cabezales a usar depende del diseño que el producto final exija, sin embargo, en una conformación básica de trabajo se recomienda disponer como mínimo de cuatro (4) cabezales con movimiento axial y radial que permitan ajustar las fresas para que trabajen la pieza por cada una de sus caras.

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2.2.- Teoría de corte Se define el corte como el proceso de transformación mecánica del material para producir cambios de:

Forma Dimensiones Calidad superficial

La madera La madera se destaca por ser un material sólido, poroso, heterogéneo, anisótropo y biodegradable. El carácter sólido de este cuerpo de estructura lignocelulósica lo proporcionan las células vegetales que lo integran, ellas están constituidas por una pared celular que deja un espacio interior denominado lumen. Estos lúmenes son los que dan en primer lugar, el carácter poroso de la madera. La característica de material heterogéneo, tan típica en la madera varía en cuanto a forma, dimensión, orientación y composición química. La madera también posee características que influencian la transformación mecánica, una de ellas es la anisotropía, es decir, que sus componentes principales se orientan en tres direcciones o planos principales; transversal, longitudinal radial y longitudinal tangencial (Diaz-vaz, 2003). Especie El comportamiento de la madera frente al proceso de corte, así como también la calidad superficial obtenida luego de ese proceso, está íntimamente ligado a la anatomía propia de cada especie, lo que hace indispensable considerar las particularidades de cada una de ellas como un factor preponderante al momento de intentar visualizar el comportamiento de los procesos en estudio (Vega, 2004). Contenido de humedad Es uno de los factores que más influye en el esfuerzo de corte, a mayor contenido de humedad menor esfuerzo de corte y menor consumo de energía, al contrario si la madera tiene un menor contenido de humedad mayor será el requerimiento de esfuerzo y consumo de energía, por lo que la calidad superficial final del proceso de corte disminuye si la humedad de la madera no se encuentra en el rango adecuado. Para obtener los valores de contenido de humedad se debe aplicar la siguiente fórmula:

(1)

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Densidad La densidad se define como la masa por unidad de volumen como se indica en la fórmula (2). El valor de la densidad es directamente proporcional a la resistencia mecánica de la madera, según Koch (1964), los esfuerzos de corte aumentan a medida que la densidad crece, y el consumo energético aumenta casi linealmente respecto al aumento de la densidad.

El resultado de la interacción entre el elemento de corte y la madera junto con sus características ya mencionadas, permite identificar los procesos tecnológicos que intervienen en la transformación mecánica de la madera para llegar a un producto terminado, presentando cambios dimensionales, de forma y modificando la calidad superficial sin alterar sus propiedades cualitativas.

2.3.- Herramienta de corte Una herramienta de corte se caracteriza por disponer a lo menos de un filo o borde denominado “arista de corte” que permite arrancar el material en forma de viruta (Aguilera, 2009). Sobre estas herramientas se le imprime un movimiento circular continuo, que cuenta con una serie de cuchillos convenientemente espaciados entre sí, siendo herramientas de corte de alta precisión, que por lo general se fabrican para trabajos especiales de moldurado, rebajes, finger – joint, cepillado y cualquier trabajo que involucre fabricar un perfil determinado (Nutsch, 2000). Según Corfo (1994) algunas ventajas de las fresas son:

Alta resistencia al desgaste (debido a la calidad de los materiales empleados)

Alta precisión de corte. Afilado y montajes rápidos (bajo costo de mantención)

2.4.- Cinemática de corte En el proceso de corte intervienen una serie de factores que afectan tanto el consumo energético como la rugosidad superficial, estos factores son:

Dirección de corte Velocidad de alimentación Profundidad de corte Dirección de rotación del cabezal porta cuchillos en relación con la

dirección de alimentación.

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2.4.1.- Formación de viruta En el corte periférico paralelo a la fibra (maquinado conocido como cepillado) la remoción del exceso de madera en la pieza se realiza en forma de virutas individuales. Estas virutas individuales son formadas por una penetración intermitente de la herramienta de corte en la madera, con uno o más cuchillos montados sobre el perímetro de un cabezal porta cuchillos rotatorios. Durante el proceso de formación de viruta y en relación con la geometría de corte es posible distinguir diferentes tipos de viruta. Los tipos de viruta se clasifican fundamentalmente por la forma como se produce y su forma resultante. De acuerdo a esto la podemos diferenciar en tres tipos: Viruta tipo 1 Este tipo de viruta se produce por el rajado de la madera al momento de penetrar el cuchillo y la propagación de la grieta delante de este. El cuchillo está actuando de manera muy parecida a una cuña provocando que la fibra aparezca en la superficie como granos o astillas rasgadas. Factores que contribuyen a este tipo de viruta: Baja resistencia al clivaje combinada con alta rigidez y dureza en la

curvatura de la viruta. Gran ángulo de ataque (mayor a 25º). Bajo coeficiente de fricción entre la viruta y la cara de la herramienta de

corte. Bajo contenido de humedad de la madera al momento de producirse el

corte. Viruta tipo 2 El corte es producido por compresión de la madera hasta la rotura de las fibras. La viruta tipo 2 usualmente tendrá la forma de un espiral fino. Este tipo de viruta se logra con una adecuada geometría de la herramienta para una determinada especie de acuerdo al contenido de humedad que tenga la madera. Los factores necesarios para lograr este tipo de viruta son: Ángulos de ataque menores a 30º. Sin fibra revirada o desviada. Contenido de humedad intermedio. Angulo de desprendimiento adecuado.

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Viruta tipo 3 Para obtener este tipo de viruta, se tiene que dar la interacción de fuerzas de compresión y cizalle longitudinal de la madera frente al filo de la herramienta. La viruta se forma cuando la fuerza sobre la arista de corte provoca ruptura por compresión. La superficie de maquinado aparecerá a menudo con pelusas (fuzzy) ya que los cuchillos no separan las fibras de la madera en forma limpia. Factores favorables para la aparición de este tipo de viruta. Ángulos de ataque pequeños o negativos. Filo desgastado de los cuchillos. Alto coeficiente de fricción entre la viruta y la cara del cuchillo. Alto contenido de humedad a la hora de producir el corte.

Es importante mencionar también el avance por diente, velocidad de corte, y profundidad de corte Se puede observar en la fórmula (3) la relación matemática del largo de la onda (en la que el cepillado es equivalente al avance por diente), donde:

Dónde: Z = Número de dientes. N = Revoluciones por minuto Vf = Velocidad de alimentación fz = Avance por diente También cabe mencionar que la velocidad de rotación del elemento de corte se relaciona en forma directa con la velocidad de corte (Vc) tal como se observa en la fórmula (4):

Dónde: D = Diámetro del cabezal (mm) N = Velocidad de rotación (1/min) La profundidad de corte se relaciona con el consumo energético y la rugosidad superficial. Davis (1962) citado por Aguilera (2009) concluye que aumenta la rugosidad superficial progresivamente a medida que disminuye la profundidad de corte.

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La calidad superficial de cada moldura depende del control de cada uno de estos factores durante el proceso de moldurado. Los defectos de superficie causados por el cuchillo obedecen a la velocidad de corte y a su profundidad. A medida que aumenta la velocidad de avance de la madera, aumenta el paso de la ondulación y la aparición del defecto.

2.4.2.-Geometría del diente Para lograr una mejor calidad superficial es necesario trabajar con una geometría de diente acorde a las condiciones de maquinado. El cabezal moldurero es una herramienta que se caracteriza por tener ángulos fundamentales, con los cuales se logra la calidad de corte requerida. Estos ángulos los podemos observar en la figura 1:

Figura 1: Ángulos en la herramienta de corte

En la figura 2 se observa el ángulo de desahogo o de incidencia el cual se relaciona con la velocidad de avance, en el cual un mayor ángulo implica una mayor velocidad de alimentación o producción. El ángulo de filo β o de perfil, que le proporciona robustez al cuchillo, se relaciona con la densidad de la madera. Un ángulo β reducido indica su filo más agudo, por lo tanto es un cuchillo apto para trabajar maderas blandas y viceversa. Finalmente el ángulo de desprendimiento o ángulo de ataque que está relacionado con la calidad superficial y con las necesidades de potencia y energía de corte, así mismo se relaciona con el material de corte (tipo de acero o aleación) y con el tipo de material que se procesará. (Tabla 1) La geometría de corte está estrechamente relacionada con el proceso de formación de viruta y por tanto el tipo de viruta y calidad superficial que se genere. Según Vega (2004), los ángulos son determinantes en la obtención de una buena calidad superficial, sin embargo, también dice que a mismos valores angulares la rugosidad superficial varía fuertemente, dependiendo del tipo de especies que se trate.

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Tabla 1: Geometría de cuchillos según material a elaborar y material de la herramienta de corte

(Corfo 1994).

Material a elaborar Herramienta en HSS

Ángulos δ β α

Madera natural blanda 30° 45° 15°

Madera natural dura 25° 50° 15°

2.4.3.- Rectificado o Jointea do del elemento de corte. Para conseguir que todas las cuchillas montadas en el cuerpo de la herramienta tengan una órbita de giro absolutamente uniforme y que, por tanto, actúen de la misma manera, es necesario proceder al rectificado o jointeado de las herramientas en la moldurera. Las cuchillas se rectifican a velocidad de servicio con una piedra de jointeo. Este proceso elimina todas las tolerancias restantes que haya en la órbita de giro de la herramienta. (Ver figura 3 y 4)

Figura 2: Tolerancia de cuchillos, (Fuente: Weinig s/f).

El cabezal al no ser hidrocentrado, es de tipo convencional, con lo cual la tolerancia de giro es alta llegando a 0,05 mm, luego al utilizar cabezales hidrocentrantes y explicar el proceso de rectificado se reducen las diferencias de montaje en cada cuchillo y entre todo los cuchillos del cabezal, logrando una mayor exactitud de giro perimetral y reducción de la tolerancia de giro a niveles de 0,005.

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Figura 3: Rectificado de cuchillos, (Weinig s/f)

Estando la herramienta rectificada, el paso del cuchillo se puede calcular con el número de éstos presentes en la herramienta. La operación de rectificado se puede repetir varias veces. Para realizar esta operación se asume que todos los cuchillos estarán sometidos al mismo trabajo, sin embargo, un sobre - jointeado causaría acortamiento en la vida útil del filo en la herramienta. A fin de poder garantizar una buena calidad superficial, el bisel de jointeado que se forma en la punta de la cuchilla no debe sobrepasar un ancho determinado (figura 5). Cuando se trabaja madera blanda el talón de jointeo no deberá ser superior a 0,5 mm y, en madera dura, no deberá superar los 0,7 mm. Para las cuchillas de acero rápido se emplean piedras de jointeo de composición cerámica. (Weinig s/f).

Figura 4: Límite de biselado (Fuente: Weinig s/f)

2.5.- Tipos de aleación para formar elementos de corte. Las cuchillas elaboradas con aceros rápido (HSS) son las más utilizadas para realizar procesos de corte en madera sólida. Estas cuchillas tienen como característica conservar su dureza y resistencia a elevadas temperaturas de operación. Existen dos tipos básicos de acero rápido: El tipo molibdeno (serie M) El tipo Wolframio (serie T)

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Los aceros de serie M contiene hasta un 10% de molibdeno aproximadamente, con cromo, vanadio, tungsteno y cobalto como otros elementos de aleación. Los aceros de serie T contienen de 6 a 18% de wolframio, con cromo, vanadio y cobalto como otros elementos de aleación (Steven 2002).

2.6.- Vida útil de la herramienta de corte. Según Steven (2002) las herramientas de corte están sometidas a: Grandes esfuerzos de corte. Altas temperaturas. Deslizamiento de la viruta por la cara de ataque. Deslizamiento de la herramienta por la superficie recién cortada. Estas condiciones inducen al desgaste de la herramienta de corte, y a su vez, afecta en forma negativa la vida útil de la herramienta, la calidad de la superficie maquinada, su exactitud dimensional y en consecuencia la economía de las operaciones de corte. Se puede definir el desgaste como la pérdida de material de la arista en la herramienta de corte, debido a factores mecánicos y/o químicos asociados al proceso de maquinado, donde todos estos factores están íntimamente relacionados (Aguilera et al. 2000). En general, el desgaste de la herramienta de corte es un proceso gradual. La rapidez del desgaste depende de la pieza, la forma de la herramienta, los fluidos de corte, los parámetros del proceso y las características de máquina (Lajis et al, 2006). Se pueden resumir tres posibles fallas en un elemento de corte: Falla por fractura: Esta ocurre cuando la fuerza de corte es excesiva en la

punta de la herramienta, causando una falla repentina por fractura. Falla por temperatura: Esta falla ocurre cuando la temperatura de corte es

demasiada alta para el material de la herramienta, causando ablandamiento en la punta, deformaciones plásticas y pérdida de filo en el borde.

Falla por desgaste gradual: El desgaste gradual del borde cortante ocasiona

pérdidas en la forma de la herramienta, reducción en la eficiencia de corte, desgaste acelerado y una falla final de la herramienta.

Las fallas por fractura y temperatura dan como resultado una pérdida prematura del filo de la herramienta de corte. Estas dos fallas son por tanto indeseables. De las tres formas de falla es preferible el desgaste gradual, debido a que esta

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permite una mayor utilización de la herramienta con la ventaja económica asociada a un uso más prolongado. La calidad del producto también se debe considerar cuando se intenta controlar el tipo de falla en la herramienta. La falla repentina de la punta en la herramienta de corte durante un proceso de maquinado causa daños en la superficie del trabajo. Este tipo de daño requiere volver a trabajar la superficie o posiblemente desechar la pieza. El desgaste gradual ocurre en dos lugares principales de la herramienta de corte; en la parte superior de la superficie de ataque y en el flanco o superficie de incidencia. Por tanto, se pueden distinguir dos tipos de desgaste en la herramienta (Mikell, 1997). Desgaste en cráter: este desgaste genera una sección cóncava en la

superficie de ataque de la herramienta, y se forma por la acción de la viruta que se desliza contra la superficie. Los altos esfuerzos y temperaturas caracterizan a la interface de contacto herramienta-viruta y contribuyen a la acción de desgaste. El cráter puede medirse ya sea por su profundidad o por su área.

Desgaste de flanco: Este desgaste se presenta en la superficie de incidencia

de la herramienta y el ángulo de incidencia lateral y en general se atribuye a frotamiento de la herramienta sobre la superficie maquinada.

En un estudio clásico de F.W. Taylor, sobre aceros para maquinado, (Mikell, 1997) se estableció la relación aproximada de:

Donde “V” es la velocidad de corte, “T” es el tiempo en minutos que tarda en desarrollar una cierta franja de desgaste en el flanco (VB), “n” es un exponente que depende de los materiales de la herramienta y de la pieza, así como de las condiciones de corte, y “C” es una constante. Un aspecto muy importante es la relación entre el desgaste del elemento de corte y el tiempo de corte (Ver figura 5).

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Figura 5: Desgaste de la herramienta en función del tiempo de corte. (Mikell, 1997).

Al comienzo del maquinado, la herramienta de corte sufre un desgaste rápido. Luego, este desgaste se produce de manera uniforme (ver región de estado estable en figura 5). Al final del proceso de maquinado la herramienta de corte sufre un desgaste acelerado, marcando el principio de la región de falla, en la cual las temperaturas de corte son más altas y la eficiencia general del proceso se reduce. En el caso de que estas condiciones continuaran, la herramienta fallará por un mal control de la temperatura. La pendiente de la curva en la región de estado estable se ve afectada por el material de trabajo y las condiciones de corte. Los materiales de trabajo duros, ocasionan que se incremente la velocidad de desgaste. Los incrementos en la velocidad, en el avance y la profundidad de corte tienen efectos similares, pero la velocidad es el factor más importante de los tres. Si se trazan curvas de desgastes para una herramienta a varias velocidades de corte, el resultado queda demostrado en la figura 6, al aumentar las velocidades de corte, se incrementa la velocidad de desgaste, alcanzándose el mismo nivel de desgaste en menos tiempo. Una forma de definir la vida útil de la herramienta consiste en permitir su operación hasta que ocurra una de las tres fallas antes mencionadas, esto se indica claramente en la figura 6 por el final de cada curva de desgaste. Sin embargo en una producción normal, es inconveniente usar una herramienta hasta que ocurra esta falla, debido a las dificultades que acarrea el re – afilado de la herramienta y a los problemas que ocasiona a la calidad de las partes de trabajo. Como

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alternativa se puede seleccionar un nivel de desgaste como criterio de la vida de la herramienta y reemplazarla cuando el desgaste alcance este nivel.

Figura 6: Efecto de la velocidad de corte sobre el desgaste del flanco. (Mikell, 1997).

2.7.- Defectos producidos en molduras de perfiles planos: Fibra apelusada (Fuzzy grain). Uno de los defectos más comunes de maquinado es la fibra encontrada o fibra apelusada que aparece cuando las fibras no son cortadas limpiamente por los cuchillos. La fibra encontrada en la madera hace difícil un resultado liso en la superficie, este efecto es de mayor grado en especies de maderas duras que en especies de maderas blandas, incluso en maderas de la misma especie hay variaciones considerables en la calidad de la superficie obtenida en condiciones idénticas de trabajo. (March, 1965). Fibra astillada (Torn grain) Este defecto es un tipo severo de fibra astillada que generalmente ocurre alrededor de los nudos y otros lugares donde se producen cambios bruscos de los ángulos de las fibras (Aguilera, 2009). Calamina Son irregularidades de la superficie de cepillado o moldurado que aparece en forma continua, tales como problemas de desbalance, fallas en el montaje,

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cabezales convencionales, vibraciones de la madera y vibraciones de la máquina. La rotación del cuchillo al cepillar, con una alimentación constante, describe una cicloide sobre la madera, esto produce la formación de ondas.

2.8.- Área de reparado de defectos en productos de empresa Remanufactura Aservin Ltda.

Remanufactura Aservin Ltda. Cuenta con un área de reparado para cada tipo de defecto presente en la superficie de las molduras, dicha área está compuesta por tres tipos de reparado: Pasta blanda y dura Pasta polipatch Pasta poliéster

La pasta blanda y dura es aplicada con una espátula. Dependiendo de la dimensión del defecto será el tipo de pasta a utilizar. Esta pasta se ocupa en defectos de carácter leve, como por ejemplo: grietas pequeñas, fibras desviadas, bolsas de resina pequeñas, etc. La pasta polipatch se aplica después de intervenir el defecto con el mecanismo router (mecanismo de taladro), logrando desarrollar un espacio ideal en el área del defecto para aplicar esta pasta. Esta es utilizada en defectos de nivel moderado como por ejemplo: nudos, bolsas de resina, fibra encontrada, astillado, canto muerto, grietas, etc. La pasta poliéster es utilizada en sectores de la pieza donde la aplicación de pasta polipatch no es efectiva en su totalidad, principalmente en molduras con defectos graves, como: grietas, nudos, fibra encontrada y canto muerto. Entre todas las molduras procesadas en remanufactura Aservin Ltda. la que presenta mayor cantidad de defectos en su superficie, es la moldura WM – 623, destinando un 13% de ellas al área de reparado, lo que genera una excesiva carga laboral, y sumando a la baja dotación de personal en la misma, hace imposible cumplir con el reparado total que se demanda.

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3.- Materiales y método

3.1- Materiales A fin de poder llevar a cabo el estudio de moldurado industrial, se utilizaron diferentes materiales, equipos y herramientas, los cuales serán definidos a continuación.

3.1.1.- Moldura Para este estudio se utilizó un tipo de moldura de perfil plano de la familia “base”, procesada en Remanufactura Aservin Ltda. El código de esta moldura es WM – 623 y tiene las dimensiones indicadas en la figura 7.

Figura 7: Perfil de moldura WM – 623 perfil plano, familia base

Esta y las demás molduras desarrolladas en remanufactura Aservin Ltda. Son fabricadas en base a madera de Pinus radiata, las cuales presentan diversas características, tales como: Cada pieza corresponde a madera lateral (93% promedio). La densidad promedio de la madera utilizada posee 450 - 480 kg/m³ El contenido de humedad en la madera es de 7 a 13%.

La calidad de madera procesada corresponde a un 75% aprox. de madera con ancho variable P-99, mientras que el restante corresponde a ancho variable Shop 3 y madera de ancho fijo PC (por clasificar) y en escasas ocasiones ancho fijo NC (no clasifica)

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3.1.2.- Moldurera Datos de la moldurera. Moldurera marca Linares modelo Evolution 5000, fabricada en Argentina. Velocidad de alimentación máxima: 100 m/min Rotación máxima de los ejes: 6000 rpm

3.1.3.- Cabezal y cuchillos moldurero Datos de cabezal a estudiar en la máquina moldurera: Número de cabezal: 6 superior Tipo: cabezal hidrocentrante Diámetro cabezal: 175 mm. N° cuchillos: 10 Cuchillos “súper sould” de acero rápido (HSS) con una concentración al 12

% wolframio.

Cada cabezal en esta máquina realiza una función distinta, esas son:

Cabezal N°1: Rebaja tras cara Cabezal N°2: Rebaja lateral Cabezal N°3: Moldurea Cabezal N°4: Moldurea Cabezal N°5: Rebaja Cabezal N°6: Moldurea Cabezal N°7: Moldurea

3.1.4.- Lupa Trinocular Para poder medir y analizar con mayor exactitud el desgaste del elemento de corte durante el proceso de moldurado, se ocupó una lupa trinocular (Yapa nóptica, marca Lupa) del laboratorio de microscopia de la Universidad Austral de Chile.

3.1.5.- Silicona y catalizador Materiales empleados para la formación del molde de silicona, mezclando esta misma con catalizar a fin de acelerar el fraguado de la mezcla. Silicona marca Speedex putty, material de impresión con una base de

silicona. Catalizador Speedex Universal Activator, material de impresión con base de

silicona.

17

3.1.6.- Recipiente de moldeado. Para obtener un molde que asegure la exactitud de la réplica del cuchillo, se confeccionó un recipiente a base de madera de acuerdo a las dimensiones del cuchillo moldurero, en donde se introdujo el material pesado (silicona). Dimensión exterior Recipiente: 14*4.5*2.5 cm.

Dimensión interior Recipiente: 11.5*2.2*2.06 cm.

3.1.7.- Xilohigrómetro de contacto Herramienta utilizada para determinar el contenido de humedad en el área de las piezas que presentan los defectos a estudiar. Marca de xilohigrómetro: Wagner, modelo L612

3.2.- Método El estudio del proceso de moldurado industrial de Pinus radiata y la evaluación de sus defectos se basará en analizar las molduras de perfil plano procesadas en la planta de remanufactura Aservin Ltda, ya que este tipo de molduras suelen presentar en su acabado superficial defectos que comprometen la calidad de este producto. Los principales defectos a analizar de acuerdo a los objetivos planteados en este estudio serán aquellos generados en la maquina moldurera N°1. Esta moldurera procesa blanks ya dimensionados en su largo a través de siete cabezales posicionados en toda la máquina: Este estudio se enfocará en los defectos generados por el cabezal N° 6 que tiene por función generar el perfil final de la cara en la moldura. La variable a considerar en el proceso de moldurado fue la velocidad de alimentación a la máquina moldurera, dejando como constantes los parámetros expresados en el cuadro 2.

Tabla 2: Parámetros utilizados en el estudio de maquinado

RPM 6000

Diámetro de corte (mm) 191

Velocidad de corte (m/s) 60

De acuerdo a lo anterior, el método de estudio se dividirá en dos partes. En la primera parte del estudio se midieron defectos antes, durante y después de cada rectificado de cuchillas en el proceso de moldurado. Este proceso de jointeo se realizó según el protocolo de operación de la empresa Aservin Ltda, vele decir, se

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rectificaron las cuchillas cada vez que el operador de la máquina moldurera lo estimara necesario. En la segunda parte del estudio solo se midieron defectos una vez iniciado el primer rectificado de las cuchillas hasta que estas presentaran graves imperfecciones, las que comprometían la calidad final de producto. Cabe destacar que esta comparación se realizó para determinar si existe una influencia sobre la cantidad de rectificados que recibe una cuchilla sobre los defectos que esta genera sobre una pieza. Para poder medir el desgaste del talón del jointeo en la herramienta de corte durante el maquinado, se hizo uso del método de moldeado a base de silicona y pasta poliéster, según el siguiente procedimiento: Llenado de recipiente con mezcla de silicona con catalizador. Introducción de cuchilla moldurera dentro de recipiente con mezcla de material

pesado. Espera de fraguado de silicona. Extracción de cuchillo del recipiente con silicona Llenado de espacio hecho por el cuchillo con pasta poliéster. Esperar fraguado de pasta poliéster, con el fin de obtener un molde exacto de

la cuchilla utilizada. Repetición de los pasos anteriores solo para una cuchilla más. (dos moldes

cada 10 cuchillos) Analizar moldes en laboratorio de microscopia de la Universidad Austral de

Chile, con lupa trinocular.

3.2.1.- Método usado y análisis con jointeado sucesivo Primero se rectificaron todas las cuchillas instaladas en el cabezal a fin de

eliminar tolerancias restantes en la órbita de giro. Posteriormente se procesaron las piezas de madera con las condiciones antes

descritas. Con un cronometro se medirá el tiempo entre un jointeado y otro. Con el tiempo y la velocidad de alimentación de la moldurera, se calcularon los

metros lineales procesados entre cada jointeo del proceso de maquinado y así sucesivamente hasta ya no hacer más rectificaciones en los cuchillos.

Entre cada jointeo, se evaluaron los siguientes puntos:

Cantidad total de piezas procesadas en el intervalo Número y porcentaje de piezas con defectos Tipo de defecto. Magnitud del defecto (Norma ASTM 1666-87) Determinar contenido de humedad en el área del defecto. Medición de talón de jointeo y retroceso de arista de corte con moldaje a

base de silicona.

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3.2.2.- Método y análisis solo con jointeo inicial Este método se basa en jointear una sola vez el elemento de corte, y medir los defectos generados durante el maquinado hasta que se generaran defectos irreversibles en el elemento de corte. Dicho método se llevó a cabo deteniendo el proceso de moldurado cada cierto tiempo a fin de analizar:

Cantidad total de piezas procesadas en el intervalo Número y porcentaje de piezas con defectos Tipo de defecto. Magnitud del defecto (Norma ASTM 1666-87) Determinar contenido de humedad en el área del defecto. Medición del retroceso de la arista de corte con moldaje a base de

silicona. En este método se procesaran las molduras con las mismas variables de maquinado aplicables en el primer proceso de jointeado sucesivo: De haberse presentado una falla severa en el elemento de corte que comprometa la calidad superficial de las molduras futuras, el proceso fue

Evaluar la causa de la falla. Determinar el momento en que ocurrió. Rectificar una vez más el elemento de corte. Cambiar el elemento de corte.

3.3.- Cálculo tamaño muestral Para poder cumplir de manera confiable el muestreo de piezas en cada uno de los métodos ya mencionados, es necesario determinar un número de piezas que sea representativo a la población total de molduras elaboradas. Para ello se utilizó el siguiente procedimiento:

Medir las fallas originadas en un número de muestras no menor a 50 unidades en un proceso normal.

Calcular la varianza de esta muestra y estimar el nivel de confianza y error a utilizar (95% y 0,01 respectivamente).

Utilizar los datos en la siguiente fórmula

20

Dónde: Var: Varianza muestral Z: Nivel de confianza (95% = 1,96) E: error estimado (0,01) Si este valor es mayor al tamaño de muestra elegido (50 unidades) se debe utilizar la siguiente fórmula tantas veces sea necesario hasta que sea menor que el tamaño de muestra.

Resumiendo este análisis los tamaños de muestra para cada defecto fueron:

Fuzzy grain: 30 piezas por cada medición Torn grain: 30 piezas por cada medición Calamina: 21 piezas por cada medición

21

4.- Resultados y discusión

4.1.- Método jointeo sucesivo y jointeo único

De acuerdo a los dos muestreos realizados en cada uno de los métodos, los resultados para cada tipo de defecto en función de su tiempo de maquinado están indicadas en la figura 8. Dónde: M1 Método 1 m1 muestreo 1

M2 Método 2 m2 muestreo 2

Figura 8: Aparición total de defectos en cada método en función del tiempo de maquinado.

Para los dos muestreos realizados en cada uno de los métodos, los resultados para cada tipo de defecto en función de los metros lineales procesados durante el maquinado se muestran en la figura 9.

Figura 9: Aparición total de defectos en cada método en función de los metros lineales de maquinado.

22

Estas figuras muestran que a mayor tiempo de maquinado, mayor es la aparición de defectos debido a la cantidad de rectificaciones que se hacen en las cuchillas, esta rectificación genera un aumento en el talón de jointeo que se presume sería el factor principal de la aparición de cada uno de estos defectos. El nivel de defecto para fuzzy grain se clasificó como (figura 10): Defecto leve. Defecto moderado. Defecto grave. El defecto leve se reconoce como una mínima aparición del defecto en el área de desvío de la fibra, solucionable con pasta de retape en salida moldurera, evitando con esto problemas de calidad en la superficie de la moldura. El defecto moderado se reconoce como un alto nivel de fibras desviadas en la pieza, comprometiendo la calidad final de la moldura. Solucionable con pasta de retape dura, la que ocasiona tiempos mayores de reparado en comparación con el defecto leve. El defecto grave se reconoce como Exagerada desviación de la fibra comprometiendo seriamente la calidad final del producto, generando un tiempo mayor de reparado con pasta poliéster o en casos extremos, la eliminación de la pieza.

Figura 10: Fuzzy grain con A: Defecto leve; B: Defecto moderado; C: Defecto grave.

El nivel de defecto para Torn grain se clasificó como (figura 11): Defecto leve Defecto moderado. Defecto grave.

El defecto leve se detectó como la mínima presencia de fibras astilladas alrededor de nudos desfasados que no fueron eliminados en el proceso de trozado finger joint. Este defecto requiere de un reparado a base de router en área polipach. El defecto moderado se detectó en las piezas que poseían alto nivel de fibras astilladas alrededor de nudos desfasados, requiriendo el mismo sistema de

A B C

23

reparado del defecto leve, diferenciándose en mayor tiempo y material para de reparado. El defecto grave se reconoció en piezas con exagerado nivel de fibras astilladas alrededor de nudos desfasados, comprometiendo la calidad final de la pieza, requiriendo una mayor precisión de reparado en área polipach o pasta poliéster.

Figura 11: Torn grain con A: Defecto leve; B: Defecto moderado; C: Defecto grave.

El nivel de defecto para calamina se clasificó como (figura 12): Defecto leve Defecto moderado. Defecto grave.

El defecto leve en calamina se observó en piezas con una mínima presencia de ondulaciones en la madera, solo en la cara superior de la pieza, este defecto era de poca visibilidad aunque detectable al tacto. El defecto moderado se observó en piezas con ondulaciones más visibles en la cara superior, pero aun así era necesario confirmar su presencia a través del tacto. El defecto grave en calamina se observó en piezas con ondulaciones en forma muy continua y notoria a lo largo de la pieza, comprometiendo la pieza en su totalidad.

Figura 12: Calamina con A: defecto leve; B: defecto moderado; C: defecto grave.

A B C

A B C

24

4.1.1.- Resultado de jointeo sucesivo Utilizando los siguientes parámetros los datos resultados obtenidos fueron: Parámetros: Velocidad de alimentación: 100 m/min. Velocidad de corte: 60 m/s RPM: 6000 Número de piezas procesadas: 10.962 Número de piezas muestreadas: 1.020 Metros lineales procesados: 53.460 Tiempo total de maquinado: 680 min. Número de rectificados: 5 En el primer muestreo, la magnitud de defectos en relación al talón de jointeo, metros lineales y tiempo de maquinado para fuzzy grain, torn grain y calamina se indican en las figuras 13, 14 y 15. (Ver anexo 5)

Figura 13: Aparición de fuzzy grain en función del talón de jointeo (mm)(A), metros lineales (m)(B) y tiempo de maquinado (min)(C)

25

Figura 14: Aparición de torn grain en función del talón de jointeo (mm)(A), metros lineales (m)(B) y tiempo de maquinado (min)(C)

Figura 15: Aparición de calamina en función del talón de jointeo (mm)(A), metros lineales (m)(B) y tiempo de maquinado (min)(C)

26

Bitácora de proceso con jointeo sucesivo primer muestreo. Para este primer muestreo, el rectificado inicial para el maquinado de, es de 0.33 mm. Una vez comenzado el proceso de moldurado transcurren 10 minutos de maquinado, equivalente a 729 metros linales de molduras procesadas, el operador detiene el proceso de maquinado debido a que comienzan a aparecer molduras con una marca constante en su perfil, la que compromete su calidad de terminacion. Dicha marca proviene de la picadura de uno de los cuchillos moldureros, falla que se puede atribuir a impurezas existentes en la madera tales como piedrecillas, metales, etc. Para solucionar este problema se rectifican las cuchillas con el fin de hacer desaparecer la picadura, con un aumentado del talon de jointeo a 0.75 mm, para que transcurrido 110 minutos más de maquinado comiencen a aparecer nuevas fallas, las que según la clasificación propuesta son: en fuzzy grain, torn grain y calamina todas de nivel leve y moderado. Al termino de los 110 minutos, el operador decide rectificar los elementos de corte por presencia de golpeteo en las piezas, aumentando el talon de jointeo a 1.27 mm. Posterior a este jointeo, comienzan aparecer defectos con mayor frecuencia logrando visualizar defectos tales como: fuzzy grain y torn grain con niveles leves, moderados y graves, no asi calamina con niveles leves y moderados. Al transcurrir 300 minutos de maquinado, se rectifica una vez más al notar en la superficie de las molduras aparece una marca alternada a lo largo de la pieza, la que se atribuye a una leve picadura en uno de los chuchillos, dicha rectificacion equivale a 1.31 mm. de talon de jointeo. Porterior a esto, el comportamiendo de cada defecto en cada nivel tiende a disminuir, sin embargo fuzzy grain aun muestra defectos de nivel grave. Al transcurrir 240 minutos más de maquinado, el operador rectifica por última vez, con el propósito de dismunuir la fibra encontrada (fuzzy grain), este rectificado equivale a 1.44 mm de talon de jointeo. Después de 20 minutos de maquinado, el proceso de moldurado WM-623 concluye. En este último periodo, la frecuencia de aparición para cada defecto, no varía en comparación al último periodo de maquinado.

Para el segundo muestreo con el método de jointeo sucesivo, las variables fueron: Velocidad de alimentación: 90 m/min. Velocidad de corte: 60 m/s RPM: 6000 Número de piezas procesadas: 11.660 Número de piezas muestreadas: 1.190 Metros lineales procesados: 53.862 Tiempo total de maquinado: 830 min. Número de rectificados: 4 En el segundo muestreo, la magnitud de defectos en relación al talón de jointeo, metros lineales y tiempo de maquinado para fuzzy grain, torn grain y calamina se indican en las figuras 16, 17 y 18. (Ver anexo 5)

27



28


Bitácora de proceso con jointeo sucesivo segundo muestreo. Para este segundo muestreo, el rectificado inicial fue de 0.26 mm. Durante el maquinado se puede apreciar fuzzy grain en niveles leves con poca frecuencia y la aparición de calamina comienza a ser más frecuente y en distintos niveles (leve y moderado). El operador decide revisar cargadores y guías a fin de solucionar la presencia de calamina, junto con esta acción también decide rectificar los elementos de corte aumentado el talón de jointeo a 0.70 mm. Después de esto la frecuencia y magnitud de calamina disminuye, no obtante la presencia de fuzzy grain y torn grain aparecen en distintos niveles: fuzzy grain aparece con niveles leves, mayormente moderado y graves, torn grain con niveles leves y de igual manera moderados, calamina disminuye su frecuencia de aparición con niveles leves y moderados. Transcurridos 315 minutos de maquinado el operador decide detener el proceso para realizar una rectificación, debido a pequeñas marcas de difícil visión, localizadas una tras otra a lo largo de la cara de la moldura. El rectificado equivale a 0.84 mm. Desde este punto en adelante, comienzan a aparecer en forma muy frecuente fuzzy grain y torn grain; fuzzy grain resalta con mayor frecuencia en defectos leves, seguidos de moderados y llegando a visualizarse defectos de niveles graves, torn grain destaca de la misma forma para defecto leve y moderado. 300 minutos más tarde, el operador vuelve a rectificar logrando disminuir la aparicion de cada defecto. 50 minutos después, el proceso de maquinado concluye.

29

4.1.2.- Resultados de jointeo único. Para el primer muestreo con el método de jointeo único, las variables fueron:

Velocidad de alimentación: 100 m/min. Velocidad de corte: 60 m/s RPM: 6000 Número de piezas procesadas: 6.644 Número de piezas muestreadas: 500 Metros lineales procesados: 24.300 Tiempo total de maquinado: 300 min. Número de rectificaciones: 1 En el primer muestreo, la cantidad de defectos en relación al talón de jointeo, metros lineales y tiempo de maquinado para fuzzy grain, torn grain y calamina se presentan en los siguientes figuras 19, 20 y 21. (Ver anexo 5)


30



31

Bitácora de proceso con jointeo único, primer muestreo. Para este muestreo, el rectificado inicial fue de 0.45 mm, en las que aparecieron las primeras fallas de calamina de nivel moderado durante los primero minutos de maquinado, para esto el operador decide verificar los cargadores y las cintas, encontrando un problema en los cargadores. Despues de ajustar el cargador, la presencia de calamina desaparece. Despues de 30 minutos de maquinado, comienzan a visualizarse de manera muy frecuente, defectos como: fuzzy grain en sus tres niveles, mayormente en nivel leve y moderado, torn grain aparece de forma muy frecuente en nivel leve y moderado y calamina con muy poco frecuencia, solo en nivel leve. A los 300 minutos de maquinado, el operador decide jointear los elementos de corte debido a una picadura en uno de sus cuchillos, que comprometía la calidad superficial de las molduras. El rectificado alcanza una magnitud de talon de jointeo de 0.50 mm. Posterior a esto y cumpliendo con la base del método, no se realizan mas muestreos. Luegor a esto se verifica la cantidad de jointeos realizados por el operador durante todo el proceso, alcanzando un número de 4 rectificados en total. Para el segundo muestreo con el método de jointeo único, las variables fueron: Velocidad de alimentación: 90 m/min. Velocidad de corte: 60 m/s RPM: 6000 Número de piezas procesadas: 6.990 Número de piezas muestreadas: 200 Metros lineales procesados: 10.935 Tiempo total de maquinado: 150 min. Número de rectificados: 1

En el segundo muestreo, la cantidad de defectos en relación al talón de jointeo, metros lineales y tiempo de maquinado para fuzzy grain, torn grain y calamina se presentan en los siguientes figuras 22, 23 y 24. (Ver anexo 5)

32


|


33


Bitácora de proceso con jointeo único, segundo muestreo. En este muestreo, el jointeo inicial alcanza una dimensión de 0.50 mm, para procesar WM – 623. Durante los primeros 100 minutos de maquinado, sólo se puede apreciar con poca frecuencia torn grain en nivel leve. Minutos más tarde fuzzy grain en nivel leve y moderado con poca frecuencia. A los 145 minutos, el operador decide jointear los elementos de corte, debido a una marca de difícil detección, la que por argumento del mismo operador, la marca se debe al principio de una picadura en uno de los cuchillos. Con el jointeo del elemento de corte, se logró un talón de jointeo de 0.74 mm. Después de esto, no se realizaron más muestreos, pero se verificó la cantidad total de jointeos realizados hasta que finalizó el proceso de maquinado de molduras WM – 623, con un número total de 13 rectificaciones. Debido al gran número de jointeos realizados en este maquinado, se moldea la herramienta de corte al final del proceso. Los resultados arrojan una magnitud de 1.8 mm.

Figura 25: A: Imagen elemento de corte con exceso de jointeo; B – C: Excesivo talón de jointeo moldeado con silicona 1,8 mm

A B

C

C

34

4.1.3.- Resultados de contenido de humedad en muestras con defectos. Cumpliendo con el método de estudio, se determinó el contenido de humedad en diez piezas de cada tipo de defecto.

Figura 26: Contenido de humedad para cada muestra, según defecto

De acuerdo a los resultados de contenido de humedad obtenidos en las piezas muestreadas, podemos decir que para fuzzy grain, torn grain y calamina, el contenido de humedad se encuentra en un rango aceptable de 7–12 %, descartando de esta forma posibles desgarros de fibra u otros problemas superficiales causados por el exceso de contenido de humedad como puede ser en fuzzy grain Ver tabla 8 o la falta del mismo.

35

4.2.- Reparado de molduras finger joint.

Tabla 3: Tiempo de reparado y porcentaje de los principales defectos presentes en Aservin Ltda.

Tipo defecto Tipo reparado Tiempo (min) % defecto

Ast

illad

o Moderado Polipach 1,3

24 Grave Trinback-Poliester 5,7

Lijado 1,6

Nud

o

Leve Pasta blanda-dura 0,2

16 Moderado Polipach 0,7

Grave Trinback-Poliester 1,1

Lijado 0,5

Nud

o un

ión Moderado Polipach 0,7

13,3 Grave Trinback-Poliester 1,1

Lijado 0,5

Grie

ta


7,9 Moderado Polipach 1,0

Grave Trinback-Poliester 1,0

Lijado 0,2

Can

to

mue

rto Moderado Polipach 1,2


Lijado 1,2

Baj

o es

peso

r Moderado Polipach 0,8


Lijado 0,4

Bol

sa

resi

na Leve Pasta blanda-dura 0,1

2,1 Moderado Polipach 0,7

Lijado 0,5

Par

t

Grave Trinback-Poliester 1,8 2,6

Baj

o an

cho

Moderado Polipach 1,3


Lijado 0,4

Fib

ra

enco

ntra

da



Lijado 0,2

Des

garr

o U

nión

Moderado Polipach 1,2


Lijado 0,4

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El cuadro anterior resume el tiempo necesario que se requiere para reparar cada defecto y la cantidad (en porcentaje) que llega al área de reparado, con el fin de determinar cuál es el efecto que se produce en esta área si se mejora el proceso de maquinado antes estudiado. Actualmente esta área tiene una dotación de 5 trabajadores, los que no son capaces de reparar la demanda total de molduras que ingresa a esta área. Según los tiempos estimados, y la cantidad de molduras entrantes, esta área debe contar como mínimo con 7 trabajadores, tal como lo muestra la siguiente tabla.

Tabla 4: Dotación óptima y real de trabajadores en área de reparado.

Dotación área reparación Lijado-reparado Polipach Poliester-trim back

N° operarios optimo 4 2 1

N° operarios real 2 2 1

Asumiendo el porcentaje de defectos que entra en esta área, se expresa en el siguiente cuadro el tiempo total que se debe emplear para cumplir con esta demanda.

Tabla 5: Tiempos de reparado en función del porcentaje de cada defecto.

Defectos Defecto total (%) Tiempo de reparado (hr)

Astillado 24 16,4

Nudo 16 4,1

Nudo unión 13,3 3,4

Desgarro unión 10,5 3,7

Grieta 7,9 1,4

Canto muerto 6,1 3,8

Bajo espesor 4,3 1,2

Fibra encontrada 10 1,4

Bajo ancho 3,2 1,1

Partiduras 2,6 1

Bolsa resina 2,1 0,3

Total 100 37,8

De acuerdo al tiempo que requiere cada reparado, según el tipo de defecto, se necesita un total de 37,8 horas en cada turno de trabajo para cumplir con la meta de 1.349 piezas del tipo WM – 623. Con esto último queda en evidencia la falta de trabajadores en esta área, equivalente a 2 personas que suman las 7,5 horas de reparado faltante. El esquema actual de trabajo en el área de reparado no permite al operario utilizar sus 7 horas laborales de forma efectiva en reparación.

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Tabla 6: Promedio tiempo de trabajo real en relación al tiempo óptimo de trabajo en área de reparado.

Prom. tiempo de trabajo

Reparador 1 Reparador 2 Lijador 1 Lijador 2 Poli 1 Poli 2 Poliéster Suma total

Tiempo óptimo de trabajo (hr)

7 7 7 7 7 7 7 49,0

Tiempo total de trabajo (hr)

5,4 0,0 5,3 0,0 6,5 6,5 6,6 30,4

% trabajo total 77,6 0,0 76,3 0,0 93,0 92,9 94,3 62,0

El estudio de moldurado refleja la cantidad y el tiempo de aparición de defectos fuzzy grain (fibra encontrada) y torn grain (nudo unión) en la moldura WM – 623, según ciertas variables de producción. Con esto, se puede determinar en qué condiciones de maquinado aparecen las cantidades mínimas de cada defecto, lo que permite optimizar el proceso y reducir la carga de piezas que se envían al área de reparado. Mejorando el proceso de moldurado, y por consiguiente, disminuyendo la cantidad de piezas defectuosas con torn grain es posible reducir el envío de éstas en un 47,1% al área de reparado, traduciéndose en una reducción de 1,3 horas menos de trabajo en el área de reparado si se sigue trabajando de la mismas manera, pero con las mejoras en el defecto torn grain.

Tabla 7: Porcentaje de piezas con presencia de defecto por minuto de maquinado.

Tiempo de maquinado

N° de piezas con fuzzy grain

N° de piezas con torn grain

N° piezas con fuzzy

grain/tiempo maquinado

N° de piezas con torn

grain/tiempo de maquinado

Método 1- M1

10 0 0 0,00 0,00

120 30 21 0,25 0,18

420 85 49 0,20 0,12

680 145 72 0,21 0,11

165 39 24 0,24 0,15

Método 1 - M2 480 94 65 0,20 0,14

830 165 101 0,20 0,12

Método 2 - M1 300 62 17 0,21 0,06

Método 2 - M2 150 12 8 0,08 0,05

38

5.- Conclusiones Este trabajo ayuda a comprender el comportamiento de 3 defectos que se producen durante un proceso de moldurado industrial, y la relación que tienen estos defectos con las áreas de reparado en una industria de remanufactura. Las conclusiones que se desprenden de la primera parte de este trabajo hacen alusión a los defectos generados, y de la segunda parte hace relación con estos defectos y su incidencia con el área de reparado. El defecto torn grain representa un 13,3% de la piezas que llegan al área de reparado si se utiliza el método de jointeo sucesivo. Por otra parte el porcentaje arrojado por el método de jointeo único es de un 6,2% en cada muestro, demostrando dos cosas:

A menor número de jointeo, menor es el número de piezas con defecto. A menor número de rectificados menor será el talón de jointeo Y a menor cantidad de defectos, menor será el tiempo necesario para

reparar este defecto. La presencia de torn grain alrededor del nudo hace que el cuchillo trabaje con más fuerza durante el maquinado ocasionando el desgaste del mismo. Este fenómeno es atribuible a problemas de dureza, calidad del acero y condiciones de trabajo. Si se relaciona con la cinemática de corte, podríamos atribuir este problema al desgaste preponderado sobre la cara de incidencia, el cual encuentra su origen en los frotes del diente sobre la superficie recién maquinada. Uno de los componentes del esfuerzo de corte tiende a comprimir la materia, problema que se agrava con el aumento de la compresión de la madera maquinada (maderas blandas) y ángulos de ataque muy pequeños o muy grandes. El defecto fuzzy grain en este estudio no tubo variación, manteniéndose siempre en los mismo nivel con ambos métodos, lo que permite deducir que el talón de jointeo no tiene inferencia en este defecto. Por otra parte, y haciendo uso de la información recopilada para este trabajo en la tabla 12 se presentan algunas soluciones tentativas para analizar, según el tipo de causa.

39

Tabla 8: Posibles causas y soluciones para Fuzzy grain.

Causa posible Solución 1.- Cuchillos desgastados o sobre jointeado jointear o reemplazar 2.- Angulo de incidencia del cuchillo inferior al ángulo de ataque

Re-afilar los cuchillos según las recomendaciones del fabricante para ángulos de incidencia

3.- Contenido de humedad de la madera alto Revisar contenido de humedad 4.- Inadecuada succión de aspiración Incrementar succión 5.- Alimentación muy rápida o lenta Procesar las piezas a varias velocidades y

analizar resultados El defecto de calamina aparece durante el transcurso del proceso de maquinado, generada principalmente por, problemas de guías, desajustes en los cargadores y rodillos de alimentación. La frecuencia con la que aparece es mínima, pero la solución demanda tiempos de mantención, generando tiempo muerto de producción.

Mejorando estos defectos se produce un efecto positivo en el área de reparado, la que actualmente tiene un déficit de personal. El simple hecho de disminuir el efecto de torn grain permite reducir en un 3,44% el tiempo necesario que se destina a reparado.

Si se quisiera mejorar esta área de trabajo sin hacer los arreglos en el proceso de moldurado es necesario agregar 2 operadores adicionales para cumplir con la demanda de reparado por cada turno. Si se mejora el proceso de moldurado solamente sería necesario agregar a esta área un solo operador.

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ANEXOS

ANEXO 1

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Abstract

In this Project analyzed defects fuzzy grain, torn grain and corrugated calamine in molders of flat profile generated in the process molding manufacturing of Aservin Ltda. To evaluate these defects emphasis was placed on the relationship jointeo-superficial quality, through two sampling methods. First method is made rectified cutting elements repeatedly, and the second is made rectified cutting elements at once, in order to measure the defects of the parts made with both methods. The results show that the appearance of fuzzy grain and corrugated calamine does not depending of heel states directly of jointeo, not so torn grain, which decreases its appearance in 47,1%, if it correcting just once. This affects the repaired area decreased at 3.44% hours per shift workload.

Key words: Fuzzy grain, torn grain, calamine, jointeo

ANEXO 2

Fotos de moldurera y cuchillos

Figura 26: Moldurera en estudio.

Figura 27: Cabezal moldurero WM-623

Figura 28: Lupa trinocular Yapa noptica.

Figura 29: Silicona y catalizador

Figura 30: Recipiente utilizado para moldeado de cuchillos WM-623

ANEXO 3

Moldes obtenidos de cuchillas moldureras

Figura 31: Recipiente de madera con silicona

Figura 32: Molde de silicona

Figura 33 Copia de cuchillo moldurero a base de pasta polipach

ANEXO 4

Distribución de defectos en molduras WM-623

Tipo defecto Tipo reparado Tiempo

(hr) Defecto

(%) Por tipo def. (%) Nº molduras reparadas Tiempo total reparado (hr)

Astillado Leve Pasta blanda-dura 0,00000 0,0% 0 0,000

Astillado moderado Polipach 0,02083 24 22,0% 297 6,183

Astillado grave Trinback-Poliester 0,09444 2,0% 27 2,548

Lijado 0,02583 297 7,667

Nudo leve Pasta blanda-dura 0,00278 0,0% 0 0,000

Nudo moderado Polipach 0,01167 16 10,0% 135 1,574

Nudo grave Trinback-Poliester 0,01833 6,0% 81 1,484

Lijado 0,00778 135 1,049

Nudo union leve Pasta blanda-dura 0,00000 0,0% 0 0,000

Nudo union moderado Polipach 0,01167 13.3 10,0% 92 1,070

Nudo union grave Trinback-Poliester 0,01833 3,3% 30 0,555

Lijado 0,00778

62 0,485

Grieta leve Pasta blanda-dura 0,00222 4,0% 54 0,120

Grieta maderada Polipach 0,01722 7,9 2,5% 34 0,581

Grieta grave Trinback-Poliester 0,01639 1,4% 19 0,310

Lijado 0,00389 88 0,341

CM leve Pasta blanda-dura 0,00000 0,0% 0 0,000

CM moderado Polipach 0,01917 6,1 5,1% 69 1,319

CM grave Trinback-Poliester 0,08917 1,0% 13 1,203

Lijado 0,01917 69 1,319

Bajo e. leve Pasta blanda-dura 0,00000 0,0% 0 0,000

Bajo e. moderado Polipach 0,01389 4,3 1,0% 13 0,187

Bajo e. grave Trinback-Poliester 0,02139 3,3% 45 0,952

Lijado 0,00694 13 0,094

Bolsa r. leve Pasta blanda-dura 0,00222 2,0% 27 0,060

Bolsa r. moderado Polipach 0,01167 2,1 0,1% 1 0,016

Bolsa r. grave Trinback-Poliester 0,00000 0,0% 0 0,000

Lijado 0,00778 28 0,220

Partidura 0,02944 2,6 2,6% 35 1,033

Bajo ancho leve Pasta blanda-dura 0,00000 0,0% 0 0,000

Bajo ancho moderado Polipach 0,02111 3,2 2,0% 27 0,570

Bajo ancho grave Trinback-Poliester 0,01861 1,2% 16 0,301

Lijado 0,00667 27 0,180

F. encontrada leve Pasta blanda-dura 0,00278 7,0% 94 0,262

F. encontrada moderado Polipach 10 0 0,000

F. encontrada grave Trinback-Poliester 0,02194

3,0% 40 0,888

Lijado 0,00278 94 0,262

Desgarro union leve Pasta blanda-dura 0,00000 0 0,000

Desgarro union moderado Polipach 0,02056 10,5 10,0% 135 2,773

Desgarro union grave Trinback-Poliester 0,01833 0,5% 7 0,124

Lijado 0,00583 135 0,787

Suma total 36,5

ANEXO 5

Datos utilizados por cada método

Muestreo 1 30-03-2010

Va mt/min 100

Jointeo Intervalos jointeos minutos Piez. muestreadas ml entre jointeo Piezas procesadas 1-2 2:00 - 2:10 am 10 20 810 166 2-3 2:10 - 4:00 am 110 180 8.910 1.827 3-4 4:00 - 9:00 am 300 500 24.300 4.983 4-5 9:00 - 13:00 pm 240 320 19.440 3.986 Total 20 minutos mas 680 1.020 53.460 10.962 Porcentaje

defecto

Defecto 1 Fuzzy grain Defecto 2 Torn grain Defecto 3 Calamina

Leve moderado grave Leve moderado grave Leve moderado grave

0 0 0 0 0 0 0 0 0

19 11 0 15 6 0 4 2 0

29 18 8 18 8 2 2 2 0

31 19 10 16 7 0 3 0 0

79 48 18 49 21 2 9 4 0

7,7 4,7 1,8 4,8 2,1 0,2 0,9 0,4 0,0

145 72 13

Suma total defectos 230

Muestreo 2 08-04-2010

Va mt/min 100

Jointeo Intervalos jointeos minutos Piez.muestreadas ml entre jointeo Piezas procesadas

1-2 18:00 - 20:45 pm 165 270 12.029 2.466 2-3 20:45 - 2:00 am 315 510 22-964 4.709 3-4 2:00 - 7:00 am 300 410 21-870 5.980 Total 50 minutos mas 830 1.190 56.862 11.660



28 11 0 17 7 0 5 8 0

32 15 8 26 15 0 6 2 0

38 22 11 23 13 0 3 2 0

98 48 19 66 35 0 14 12 0

8,2 4,0 1,6 5,5 2,9 0,0 1,2 1,0 0,0

165 101 26


Eugenio

Línea

Muestreo 1 14/4/2010

Va mt/min 100

Jointeo Intervalos jointeos minutos Piez.muestreadas ml entre jointeo Piezas procesadas 1-2 11:00-16:00 pm 300 500 24.300 6.644



29 25 8 12 5 0 11 8 0

5,8 5,0 1,6 2,4 1,0 0,0 2,2 1,6 0,0

62 17 19


Muestreo 2 21/4/2010

Va mt/min 90

Jointeo Intervalos jointeos minutos Piez.muestreadas ml entre jointeo Piezas

procesadas 1-2 12:00 - 14:30 pm 150 200 10.935 2.990



7 5 0 8 0 0 5 0 0

3,5 2,5 0,0 4,0 0,0 0,0 2,5 0,0 0,0

12 8 5

Suma total defecto 25

moldurado industrial de pinus radiata d. don evaluación de

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