Unidad I

Procesos diversos de manufactura

Para ser rentable, la empresa establece y consolida unsistema de fabricación que facilita el flujo deinformación para coordinar los insumos, procesos yresultados. El desarrollo de la industria moderna, porejemplo, depende de la investigación en materialesque pueden requerir una variedad de nuevos procesosde producción.

Introducción

Sistema de fabricación

La Gerencia ofrece la planificación, organización, dirección, control y dirección de la empresa comercial para que sea productiva y rentable. Los coordinadores tienen la responsabilidad de los propietarios, empleados, clientes, público en general, y de la propia empresa. El diseño consiste en crear planes de fabricación para los productos , para que sean atractivos, tengan buen desempeño, y den servicio a bajo costo. Los productos manufacturados se diseñan antes de fabricarse. El tercer elemento es la producción. Los procesos necesarios para la fabricación de un producto debe ser diseñado y desarrollado con gran detalle. Los planes generales para los procesos son reconocidos durante la etapa de diseño, y ahora se utilizan las técnicas de ingeniería de fabricación . La mejor combinación de máquinas, procesos y personas son seleccionadas para satisfacer los objetivos de la empresa, accionistas, empleados y clientes.

Clasificación de los procesos de fabricación

Producción en masa:Una producto, se dice que es producida en masa si se producen de forma continua ointermitente a un volumen alto (más de 100,000 piezas al año) durante un períodoconsiderable de tiempo. En la producción en masa, el volumen de ventas de laindustria está bien establecida y las tasas de producción son independientes de lasórdenes individuales. Las Máquinas que se utilizan son generalmente incapaces dellevar a cabo otras operaciones. Los costos unitarios deben mantenerse a un mínimoabsoluto. Los ejemplos más comunes de los artículos producidos en masa son lastapas de botellas, lápices, los automóviles, las tuercas, pernos, arandelas y alambre.

Producción moderada:Las piezas hechas en las operaciones de producción moderada se producen encantidades relativamente grandes, pero la salida puede ser más variables que laspiezas producidas en serie y más dependiente de la demanda. Las máquinas seránprobablemente de uso múltiples. El número de piezas puede variar de 2500 a 100,000por año, dependiendo de la complejidad. Ejemplos de este tipo de industria sonimpresión de libros, brújulas aviones y los transmisores de radio.

Clasificación de los procesos de fabricación

Clasificación de los procesos de fabricación

Producción por lote:Las industrias de producción por lote son más flexibles y su producción se limitageneralmente a un montón de acuerdo a los pedidos de venta o ventas previstas. Losequipo de producción son de uso múltiple, y los empleados pueden ser másaltamente calificados. Tamaños de los lotes, habitualmente varía de 10 a 500 partespor lote, y se mueven a través de los diversos procesos de la materia prima hasta elproducto terminado. La empresa suele tener tres o más productos y los podráproducir en cualquier orden y cantidad dependiendo de la demanda. En algunoscasos, la planta no puede tener su propio producto y, si es así, entonces utiliza unsubcontratista o proveedor. Ejemplo de estos productos pueden ser: aviones, piezasde repuesto de automóviles antiguos, válvulas de campos petroleros, componenteseléctricos especiales , y las manos artificiales.

Procesos de manufactura sin arranque de viruta

FUNDICIÓNLos Procesos de fundición consiste en la fabricación de moldes, preparación y fundición del metal, verter el metal líquido en los moldes, Limpiar la fundición (pieza), y la recuperación de la arena para su reutilización. El Maquinado de un bloque de metal a una forma compleja puede ser muy costoso, "¿Por qué maquinar cuando se puede fundir?“. Los altos índices de producción, buenos acabado superficiales, pequeñas tolerancias dimensionales, y las características mejoradas de material , permite la fundición de piezas complejas pequeñas y grandes de casi todos los metales y sus aleaciones. Los moldes pueden ser de metal, yeso, cerámica, y otras sustancias refractaria .

Existen dos diferentes métodos de fundición de piezas en arena que se pueden producir y se clasifican según el tipo de modelo (patrón) utilizado:Patrón extraíble y Patrón desechable:

En los métodos que emplean un Patrón Removible, la arena es empacada alrededor del patrón y después el patrón es removido y la cavidad se llena con el metal fundido.

Los de Patrón Desechable están hechos de poliestireno y, en lugar de ser retirados de la arena, se vaporiza cuando el metal fundido se vierte en el molde.

Factores importantes en la fundición son el procedimiento de moldeo, los patrones, la arena, tubos, equipo mecánico, metal, la limpieza del vertido y de calidad.

El molde debe poseer las siguientes características:

Debe ser lo suficientemente fuerte para sostener el peso del metal.

Debe resistir la acción de la erosión del metal que fluye con rapidez durante la colada.

Debe generar una cantidad mínima de gas cuando se llena con el metal fundido. Los gases contaminan el metal y pueden alterar el molde.Debe construirse de modo que cualquier gas que se forme pueda pasar a través del cuerpo del molde mismo, más bien que penetrar el metal.

Debe ser suficientemente refractario para soportar la alta temperatura del metal y poderse desprender con limpieza del colado después del enfriamiento.

Los moldes se clasifican de acuerdo a los materiales:

Los moldes de arena en verde: Este es el método más común, que consiste en formar el molde de arena de moldeo húmeda. El término de arena verde no se refiere al color de la arena, que es un color marrón oscuro o negro, sino más bien a que la arena no es curada. Solo se utilizando arcilla y el agua para unirlos. La figura ilustra el procedimiento para la fabricación de moldes de arena verde.

Fn = A( p x h) - (Wc + Wsc)Donde:

Fn = Fuerza neta o peso que debe ser agregado, lb (kg)A = Área de la superficie del metal en la parting line, ft2 (m2)p = Densidad del metal , Ib/ft3 (kg/m3)h = Altura del cope, ft (m)Wc = Peso del cope , lb (kg)Wsc = Peso de la arena en el cope, lb (kg)

Si Wc + Wsc > A( p x h), No es necesario peso adicional.

Los moldes de arena en verde (patrón desechable) :

Moldes con arena seca. Estos moldes son hechos enteramente de arena común de moldeo mezclada con un material aditivo de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura. Los moldes deben ser Horneados totalmente antes de usarse, por ello las cajas deben ser metálicas. Los moldes de arena seca mantienen esta forma cuando son vaciados y están libres de turbulencias de gas debidas a la humedad.

Moldes de CO2. En este proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y es apisonada (o compactada) alrededor del patrón. Cuando el gas de CO2 es alimentado a presión en el molde, la arena mezclada se endurece. se pueden obtener piezas lisas y de forma intrincada por este método.

Moldes de metal. Los moldes de metal se usan principalmente en fundición a presión de aleaciones de bajo punto de fusión. Las piezas de fundición se obtienen de formas exactas con una superficie fina, esto elimina mucho trabajo de maquinado.

Moldes especiales. Plástico, cemento, papel, yeso, madera y hule todos estos son materiales usados en moldes para aplicaciones particulares.

Peso de la fundición

La densidad del poliestireno es cerca de 21 lb/ft3 (336 kg/m3)

Sistema de vaciado (gate) y Solidificación

El sistema de vaciado es la ruta utilizada para introducir el metal fundido ala cavidad del molde e implica una serie de factores.

1. El Metal debe entrar en la cavidad con la menor turbulencia posible en o cerca del parte inferior de la cavidad del molde.

2. La erosión de las superficies de paso o de la cavidad debe evitarse mediante el control del flujo de metal o por el uso de núcleos de arena seca.

3. El Metal debe entrar en la cavidad de tal manera que exista una solidificación direccional , si es posible. La solidificación debe darse desde la superficie del molde hacia el metal más caliente, de esta manera siempre abra metal fundido disponible para compensar las contracciones.

4. Se debe impedir la entrada escorias y partículas extrañas en la cavidad del molde.

Patrones

Tecnologías de arenasLa arena de sílice (SiO2), que se encuentra en muchos depósitos naturales, es ideal para el moldeado, ya que puede soportar altas temperaturas sin demasiados daños. La arena es de bajo costo, tiene una larga vida, y está disponible en una amplia gama de tamaños y formas de grano. Las desventajas son que la arena tiene una tasa de expansión alta cuando se somete a calor y tiene una tendencia a fusionarse con el metal. Si la arena contiene un alto porcentaje de polvos finos, puede constituir un peligro para la salud.

La temperatura de colado del hierro es desde 2400 a 2800 F, mientras que para el acero es 2750 a 3000 F. para estas temperaturas es necesaria arena más gruesa y refractaria es.

Arena pura de sílice no es apta para moldeado, ya que carece de cualidades aglutinantes . Las cualidades de unión se puede obtener mediante la adición de 8% a 15% de arcilla. Los tres tipos de arcillas comunes utilizados son la caolinita, illita, y bentonita. Esta última, que se utiliza más a menudo, es obtenida a partir de cenizas volcánicas.

Algunas arenas de moldeo naturales se mezclan con la arcilla cuando son extraídas, y solo se agrega agua para obtener una mezcla adecuada de moldeo para la fundición de metales no ferrosos.

La gran cantidad de material orgánico que se encuentra en las arenas naturales lesimpide ser lo suficientemente resistente para aplicaciones de alta temperatura, talescomo en el moldeo de metales y aleaciones de alto punto de fusión . Arenas de moldeosintéticas se componen de sílice lavada, grano pequeño (arena afilada) a la cual se leañade del 3% al 5% de arcilla. Se genera menos gases con arenas sintéticas ya que esnecesario agregar menos del 5% de humedad para desarrollar en ella una resistenciaadecuada. El tamaño de los granos de arena depende del trabajo de moldeado. Parafundiciones de piezas pequeñas e intrincadas , arena fina es deseable, lo cualpermitirá rellenar todos los detalles de la pieza.

A medida que aumenta el tamaño de la pieza de fundición, las partículas de arenadebe ser más grandes para permitir el escape de gases. granos de forma aguda eirregular son por lo general preferibles porque bloquean y añadir fuerza al molde.

Son necesarios ensayos periódicos a la arena de moldeo. Las Propiedades de la arenacambian por la contaminación de materiales extraños, la acción del lavado, el cambiode la distribución de tamaño de grano, y por las altas temperaturas de metal..

1. Permeabilidad: La porosidad necesaria de la arena que permite el escape de gas y de vapor formado en el molde.

1. Fuerza. Arena debe ser lo suficientemente fuerte . Tanto la cantidad de agua como de arcilla afectan este parámetro.

3. Refractariedad. Arena debe resistir altas temperaturas sin fundirse.

4. Tamaño y forma de grano. Arena debe tener un tamaño de grano adecuado para la superficie de moldeo.

Núcleos

Equipos de moldeo

Estas máquinas ofrecen velocidades mas altas de producción y mejor calidad de los colados además de manode obra ligera y costos más bajos.

Máquinas de moldeo por sacudida y compresión: consta básicamente de una mesa accionada por dospistones en cilindros de aire, uno dentro del otro. El molde en la mesa se sacude por la acción del pistóninferior que eleva la mesa en forma repetida y la deja caer bruscamente en un colchón de rebote. Lassacudidas empacan la arena en las partes inferiores de la caja de moldeo pero no en la parte superior. Elcilindro más grande empuja hacia arriba la mesa para comprimir la arena en el molde contra el cabezal decompresión en la parte superior. La opresión comprime las capas superiores de la arena en el molde peroalgunas veces no penetra en forma efectiva todas las áreas del modelo. El recorrido de la platina en lasmáquinas modernas oscila de 30 a 100 mm y el número de golpes por minuto de 10 a 300. Estas máquinas sonlas más rápidas y permiten el apisonado simultáneo de varias cajas en muy poco tiempo.

Máquina lanzadora de arena: esta máquina logra un empaque consistente y un efecto deapisonado lanzando arena con alta velocidad al modelo. La arena de una tolva se alimentamediante una banda a un impulsor de alta velocidad en el cabezal. Una disposición común essuspender la lanzadora con contrapesos y moverla para dirigir la corriente de arena dentro de unmolde. La dureza del molde se puede controlar mediante el operador cambiando la velocidad delimpulsor y moviendo la cabeza impulsora. Su principal utilidad es para apisonar grandes moldesy su única función es empacar la arena en los moldes. Generalmente trabaja con el equipo deretiro del modelo.

Equipos de moldeo

Procesos de Fundición y coladoLa fundición y colado es sencillo y de poco costo relativo en comparación con otros procesos. Para colar o moldear elmaterial en forma liquida, se introduce en una cavidad preformada llamada molde. El molde tiene la configuraciónexacta de la parte que se va a moldear o colar. Después de que el material llena el molde y se endurece o se fragua,adopta la forma del molde. Después, se rompe o se abre el molde y se saca el producto. Los procesos de colada se usanpara moldear materiales como metales, plásticos y cerámicas. Los procesos de fundición y colada se pueden clasificarpor el tipo de molde utilizado ( permanente o no permanente ) o por la forma en la cual entra el material al molde(colada por gravedad y fundición a presión ).

El termino “fundición” se usa siempre para los metales, pero no tienen diferencia considerable en relación con elmoldeo (el término de uso general para los plásticos). Por ejemplo, el moldeo por inyección es el termino para unpreciso de moldeo a presión de partes termoplásticos. La maquina utilizada es una maquina de moldeo por inyección,la cual inyecta el plástico fundido dentro de un molde metálico. El mismo proceso básico, pero a temperaturas masaltas, produce las fundiciones a presión en una maquina para fundición a presión, la cual inyecta zinc o aluminiofundidos, por ejemplo, dentro de una matriz de acero.

Las partes producidas por los procesos de fundición o colada varían en el tamaño, precisión, rugosidad de superficie,complejidad de configuración, acabado requerido, volumen de producción y costo y calidad de la producción. Eltamaño de las partes puede variar desde unos cuantos gramos para las producidas por fundición a presión hasta variastoneladas para las producidas por fundición en arena. Las tolerancias dimensionales pueden variar desde 0.127 hasta6.35mm (0.005 a 0.250 pulg).

Fundición por Inyección:

La fundición en esta forma y tratándose de gran cantidad de piezas, exige naturalmente un numeroconsiderable de moldes. Es evidente que el costo de cada pieza aumenta con el precio del molde.

En las técnicas modernas para la fundición de pequeñas piezas, se aplican maquinas con moldes demetal, que duran mucho tiempo, pudiendo fundirse en ellos millares de piezas, el metal se inyecta enel molde a presión, por cuya razón este sistema se denomina por inyección. El peso de las piezas quese pueden fundir por inyección en moldes mecánicos, varía entre 0.5 gramos hasta 8 kilos. Por logeneral se funden por inyección piezas de Zinc, Estaño, Aluminio, y Plomo con sus respectivasaleaciones. La parte más delicada de la maquina para fundir por inyección es el molde. Este moldetiene que ser hecho con mucho cuidado y exactitud, tomando en cuenta los coeficientes decontracción y las tolerancias para la construcción de las piezas, de acuerdo con el metal y latemperatura con la que se inyecta.La cantidad de piezas que pueden fundir en un molde y con una sola maquina es muy grande,además, en una hora pueden fabricarse de 200 a 2000 piezas según su tamaño y forma, por lo tanto,repartiendo el costo del molde, de la maquina, así como también los gastos de mano de obra para lamanutención del equipo y teniendo en cuenta la gran producción, a de verse que las piezas fundidasen serie por inyección resultan de bajo costos.

La fundición a presión se considera un proceso de alto volumen de producción; la fundición en arenaes un proceso de uno por uno, un tanto lento. La fundición y colada un proceso de bajo costo relativo.Sin embargo los moldes para moldeado por compresión y moldeado por inyección así como lasmatrices para la fundición a presión, son muy costosos.

Dentro de los materiales metálicos que se pueden inyectar tenemos:

17-4 PH (as sintered) Stainless Steel17-4 PH (H900 condition) Stainless SteelAISI 316L Stainless SteelAISI 304L Stainless SteelHigh Purity CuTungsten Heavy Metal (W-Ni-Fe)Alloy F15 (Kovar)CuMo (Cu15Mo)Ti6Al4VTi6Al7NbAleaciones de Aluminio (serie 6xxx y 7xxx)

Para la obtención de piezas por moldeo por inyección de polvos metálicos se tienen que seguir las etapas que se muestran en la Figura :

•Selección del polvo y ligante polimérico•Mezcla homogénea del polvo con el ligante•Granulado de la mezcla•Conformado por inyección en un molde, donde se obtiene una pieza denominada “pieza en verde", que puede manipularse con facilidad y que tiene unas dimensiones superiores a las de la pieza acabada•Eliminación del ligante (debinding), donde se obtiene lo que se denomina “pieza en marrón"•Sinterización•Posteriormente las piezas obtenidas pueden ser sometidas a operaciones secundarias de acabado.

Composición de la materia prima:Polvos metálicos finos (diámetro típico: <25 micras) se combinancon un sistema de ligante polimérico para formar una materiaprima apta para moldeo por inyección. La materia prima de seprepara con fórmulas específicas de ligantes y polvos metálicos afin de controlar la uniformidad, calidad y repetitividaddimensional de las piezas producidas.

Proceso de MIM:Si bien la producción de piezas MIM emplea equipos y moldesconvencionales de moldeo por inyección de plásticos, la presenciadel ligante polimérico en la materia prima para el proceso MIMobliga a diseñar cavidades de moldeo de mayor tamaño,aproximadamente 20% mayores que el tamaño final de la pieza. Yal igual que ocurre en el moldeo por inyección de plásticos, losmoldes del MIM pueden tener múltiples cavidades, insertos,correderas, machos desenroscables y sistemas de canales de coladacaliente.

Eliminación del ligante y sinterización:Una vez finalizado el moldeo, las piezas en verde se someten aprocesos de eliminación del ligante y de sinterización atemperaturas de hasta 1400ºC. Durante la etapa de eliminación delligante, éste se degrada y se disipa; las partículas metálicasconservan todas las características moldeadas. Las partículasmetálicas se unen por fusión durante el proceso de sinterización yla pieza se encoge aproximadamente en un 20% para formar uncomponente final metálico sólido.

Aplicaciones del moldeo por inyección de metal:

Se fabrican, vía MIM, componentes para la industria médica, militar, aeroespacial, telecomunicaciones, automoción, etc., con formas complejas, de propiedades mecánicas elevadas y con forma casi final .

Ventajas del moldeo por inyección de metalEl moldeado por inyección de metal (MIM) ofrece dos ventajas importantes cuando se lo compara con los procesos pulvimetalúrgicos convencionales: propiedades físicas mejoradas y mayor flexibilidad de diseño. Más específicamente, los ingenieros pueden diseñar componentes con:

• Propiedades mejoradas: Las piezas consiguen una densidad entre 95 y 98%, alcanzando las propiedades del material forjado. Obtienen una mayor resistencia mecánica, mejor resistencia a la corrosión y propiedades magnéticas mejoradas comparado con los procesos pulvimetalúrgicos convencionales.

• Detalles mejorados: Se pueden fabricar funciones complejas como colas de milano, ranuras, muescas, roscas y superficies curvas complejas. Además se pueden producir piezas cilíndricas con mayor proporción de largo por diámetro.

• Desperdicio/trabajo en máquina reducido: La capacidad para brindar componentes sinterizados elimina muchas operaciones secundarias.

• Mayor libertad en el diseño: Ofrece flexibilidad en el diseño similar al moldeado por inyección de plástico y produce piezas geométricamente complejas que no pueden producirse mediante PM de alto rendimiento.

Procesos de conformado

Trabajo en caliente:

En el uso coloquial, se refiere al trabajo de un material precalentado. Para la mayoríade los materiales técnicos la temperatura de trabajo (0.5 Tm) está por encima de latemperatura ambiente.

Ventajas:Esfuerzos de Fluencia bajos, por lo tanto las fuerzas y los requerimientos de potencia sonrelativamente bajos

La ductilidad es alta, por lo que se pueden hacer grandes deformaciones y generar formascomplejas

Tolerancias dimensionales muy amplias

Desventajas:Se requiere energía para calentar la pieza de trabajo

Los óxidos pueden afectar el acabado superficial

Trabajo en Frío:

En el uso coloquial, se refiere al trabajo de un material a temperatura ambiente, aunqueel trabajo de deformación puede elevar la temperaturas desde 100 a 200 °C. Comúnmentesigue al trabajo en caliente y normalmente las películas superficiales se remueven.

Ventajas:Tolerancias más cerradas y mejor acabado superficial.

Las propiedades finales de la pieza de trabajo pueden controlarse con exactitud y si sedesea, retener la resistencia elevada obtenida.

Desventajas:Para la mayoría de los materiales tecnológicas , la temperatura ambiente esta por debajo de 0.5Tm, por lo tanto los esfuerzos de fluencia son elevados.

La Ductibilidad es limitada, lo que restringe la complejidad de las formas que se puedenproducir.

ForjadoEs un método de manufactura de piezas metálicas, que consisten en la deformaciónplástica controlada de un metal, ocasionada por esfuerzos impuestos sobre el, ya seapor impacto, por presión o ambos. En el proceso, el metal fluye en la dirección demenor resistencia, así que generalmente ocurrirá un alargamiento lateral al menosque se le contenga. El grupo de metales más importantes lo constituyen el acero ysus aleaciones, ciertos materiales no ferrosos, como el aluminio y sus aleaciones. Laspiezas forjados se emplean ampliamente en herramientas de mano, partes deautomóviles, ferrocarriles, en la industria aeroespacial y muchas otras. Es raro usarlas partes forjados tal y como se les produce, en general se les termina primeroquitándoles las rebanadas a las piezas (desbarbado), con una matriz de corte que nosiempre esta integrada a la maquina de forja y después se proporciona el acabadorequerido mediante los procesos de maquinado comunes.

Se puede distinguir en 3 grupos:

Forjado en matriz abiertaForjado por matriz de impresiónForjado en matriz cerrada

Forjado en matriz abierta: Producción de piezas pesadas con tolerancias grandes y en lotes pequeños y medianos. el metal no esta completamente contenido en el dado, el forjado con martinete es un ejemplo característico de este método. La pieza es formada debido a rápidos y sucesivos golpes del martillo

Forjado por matriz de impresión:

Una variante del proceso de forjado es cuando la forma se obtiene llenando la cavidad definida por las mitades superior e inferior de la matriz. Se permite que el exceso de material escape en forma de rebanada; como la matriz no está completamente cerrada, se llama adecuadamente matriz de impresión.

Secuencia de forjado: Una forma compleja no se puede llenar sin defectossimplemente forjando la barra de inicio en la cavidad de la matriz terminada. Sonprecisos varios pasos intermedios:

1.- El primer objetivo es distribuir en forma correcta, de manera que cambie poco el áreade la sección transversal en la matriz de acabado. Para ello se deben realizar operacionesde forjado en matriz abierta u otros métodos como la laminación.

2.- la preforma se puede acercar más a la configuración final forjado en una matriz debloques, lo cual asegura la distribución adecuada del material pero no proporciona laforma final. Se permite que el exceso del material salga entre las superficies planas de lamatriz.

3.- La forma final se imparte en la matriz de acabado. De nuevo se permite que el materialen exceso escape en forma de rebanada, la cual ahora debe de ser delgada para ayudar alllenado de la matriz y producir tolerancias cerradas

Forja en matriz cerrada: Producción de piezas de peso reducido, de precisión y en lotes de1000 a 10000 unidades, se utiliza mucho para alta producción. En el proceso, el metal esatrapa por completo en la matriz y NO se genera rebanada. El dado superior (lado superiorde la matriz) se fija generalmente al ariete de una prensa de forja o a un martillo, mientrasque el inferior queda sujeto al yunque. Juntos constituyen la matriz cerrada. El métodopermite obtener piezas de gran complejidad y exactitud, así como un buen acabado. Paraasegurar el flujo adecuado del metal, la operación se divide en una serie de pasos. Cadapaso cambia la forma gradualmente y controlar el flujo del metal hasta que se obtiene laforma final. El número de golpes requerido varía según el tamaño y la forma de la pieza,el metal y las tolerancias requeridas.

Extrusión (del latín extrudere: empujar hacia afuera)

Es un proceso de formado por compresión, en el cual el material de trabajo es forzado afluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal.Para iniciar la extrusión, el metal se carga dentro de un recipiente y se empuja o impulsacontra una matriz sostenida por un soporte firme, la fuerza se aplica al punzón y despuésel producto emerge a través de la matriz. Algunos metales, especialmente plomo, estañoy aluminio, puede ser extruido en frío, mientras que otros requieren la aplicación decalor. Varillas, tubos, cartuchos de latón y cables cubiertos de plomo son productostípicos de la extrusión del metal. Las ventajas de la extrusión incluyen la capacidad paraproducir una variedad de formas de alta fuerza, una buena precisión y acabadosuperficial a velocidades altas de producción con un bajo costo del dado. Con estemétodo se puede lograr mayores deformaciones o cambio de forma que por cualquierotro procedimiento. Se pueden producir longitudes casi ilimitadas con una seccióntransversal constante. La mayoría de las prensas utilizadas en la extrusión de metalesconvencional son un tipo horizontal y accionamiento hidráulico. Las velocidades defabricación, dependen de la temperatura y el material, varían desde unos pocos Pies porminuto hasta 900 ft/min (4.6 m/s).

Existen 2 procesos de extrusión:

1.- Extrusión directa o hacia delante2.- Extrusión indirecta o invertida

Extrusión directa:El producto emerge en la misma dirección que el movimiento del punzón. Un Punto importante es que , para que suceda la extrusión , el material se debe mover contra una resistencia por fricción en la pared del contenedor.

Extrusión indirecta:

El producto viaja contra el movimiento de un punzón. Lo mas importante es que el material permanece en reposos en el recipiente; así, la fricción del recipiente no tiene función alguna.

Ventajas:•Una reducción del 25 a 30% de la fuerza de fricción, permite la extrusión de largas barras.•Hay una menor tendencia para la extrusión de resquebrajarse o quebrarse porque no hay calor formado por la fricción.•El recubrimiento del contenedor durará más debido al menor uso.•La barra es usada mas uniformemente tal que los defectos de la extrusión y las zonas periféricas ásperas o granulares son menos probables.

Desventajas: •Las impurezas y defectos en la superficie de la barra afectan la superficie de la extrusión. Antes de ser usada, la barra debe ser limpiada o pulida con un cepillo de alambres.•Este proceso no es versátil como la extrusión directa porque el área de la sección transversal es limitada por el máximo tamaño del tallo.

Lubricación

El material siempre busca un patrón de flujo que tenga un gasto mínimo de energía. Cuando laextrusión se lleva a cabo SIN lubricante y con una matriz de cara plana, el material no sigue loscambios direccionales. En vez de eso , se llena una sección en la esquina del recipiente y la matrizpor una zona estacionaria de metal muerto. Para reducir esta zona muerta, se utiliza un lubricantepara asegurar el deslizamiento completo sobre la cara de la matriz y a lo largo de la pared delrecipiente, además de que la matriz se provee de una zona cónica de entrada. Generalmente lasaleaciones de aluminio son extruidas sin lubricante, pero las aleaciones de cobre, titanio, aceroinoxidable y acero de herramientas son extruidas con lubricantes de grafito o vidro.

El vidrio es un lubricante excelente para los aceros, aceros inoxidables, y metales y aleaciones paraalta temperatura. Es un proceso desarrollado en la década de 1940, se coloca una placa circular devidrio en la entrada del dado, en la cámara. La palanquilla caliente lleva el calor a la placa de vidrio,que actúa como depósito de vidrio fundido y lubrica la interfase del dado a medida que avanza laextrusión. Antes de poner la palanquilla en la cámara, se recubre su superficie cilíndrica con unacapa de vidrio en polvo para proporcionar el lubricante en la interfase entre él y la cámara. Parametales con tendencia a pegarse a la cámara y al dado, la palanquilla se puede encerrar en unrecipiente de pared delgada hecho de un metal más suave y de menor resistencia, como cobre oacero suave. A este proceso se le denomina enchaquetado o enlatado. Además de formar unainterfase con baja fricción, esta chaqueta evita la contaminación del lingote por el ambiente o si elmaterial del lingote es tóxico o radiactivo, la chaqueta evita que contamine el ambiente.Algunos lubricantes usados son:- Bajo 1000ºC: Grasa, grafito, bisulfato de molibdeno, talco, jabón, bentonita,asfalto.- Sobre 1000ºC: lubricación en base a vidrio, basalto y polvos cristalinos.

Un problema de la extrusión directa es la fricción a lo largo de la interface contenedor.Este problema se puede solucionar utilizando un fluido en el interior del contenedor y ponerlo encontacto con la palanqueta, luego presionar el fluido con el movimiento hacia adelante del pisón, comose muestra en la figura. De tal manera que no exista fricción dentro del recipiente y se reduzca tambiénla fricción en la abertura del dado. La fuerza del pisón es entonces bastante menor que en la extrusióndirecta. La presión del fluido que actúa sobre todas las superficies de la palanqueta da su nombre alproceso. Se puede llevar a cabo a temperatura ambiente o a temperaturas elevadas. Para temperaturaselevadas se necesitan fluidos y procedimientos especiales. La extrusión hidrostática es una adaptaciónde la extrusión directa. La presión hidrostática sobre el material de trabajo incrementa la ductilidad delmaterial. Por consiguiente, este proceso se puede usar con metales que son demasiado frágiles paraoperaciones de extrusión convencional. Los metales dúctiles también pueden extruirsehidrostáticamente y es posible una alta relación de reducción en esos materiales. Una desventaja delproceso es que se requiere preparar las palanquetas iníciales de trabajo. El tocho debe formarse con unhuso en uno de sus extremos para ajustarlo al ángulo de entrada del dado. Éste actúa como un sello quepreviene fugas del fluido a través de la abertura del dado, al iniciar la presurización del recipiente.

Extrusión Hidrostática

http://wapedia.mobi/es/Extrusion

Estirado o TrefiladoEs el proceso en el cual la sección transversal del material se reduce o cambia, en esteproceso el material se jala a través de una matriz estacionaria de sección transversal quedisminuye en forma gradual. El material se deforma en compresión, pero la fuerza dedeformación ahora se suministra jalando el extremo del alambre. Además de la aplicacióndirecta, como en la conducción de electricidad, el alambre es el material de partida paramuchos productos , incluyendo las estructuras de marcos de alambre (ganchos de ropa,carros de supermercados, etc.), clavos tornillos y pernos, remaches, etc. Tubos sinCOSTURA.

La matriz de estirado esta hecha de acero para herramienta o para diámetros pequeños dediamante. El rompimiento del alambre fija un limite a la reducción obtenible y por talrazón se realizan varias reducciones sucesivas. Los tubos sin costura algunas veces seestiran para reducir su diámetro (a entallamiento) o cambiar su forma (de redonda acuadrada). Si se va a reducir el espesor de su pared, también se necesita una matriz interna,la cual puede ser de tres tipos: Un tapón corto y cónico sujeto por una barra larga desde elextremo alejado (b); un tapón conformado para permanecer en la zona de deformación(c, tapón flotante); o una barra de longitud completa de acero de herramienta (d).

Laminado

Este es un proceso en el cual se reduce el espesor del material pasándolo entre un par derodillos rotatorios, los rodillos son generalmente cilíndricos y producen productos planostales como láminas o cintas. También pueden estar ranurados o grabados sobre unasuperficie a fin de cambiar el perfil, así como estampar patrones en relieve. Este proceso dedeformación puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en frío. Mas del 90 % de todos losmateriales que alguna vez se deforman se someten a la laminación.

Laminado Plano: Proceso en el cual se reduce el espesor de una plancha para producir unproducto más delgado y largo. Dos rodillos cilíndricos impulsados (rodillos de trabajo)reducen la pieza de plana de trabajo a un calibre más delgado. Los rodillos se soportan enbastidores y su separación se puede ajustar por medios mecánicos o hidráulicos.

La deflexión elástica de los rodillos crearía problemas en el calibre y en la forma ; por lo tanto, se incorporan rodillos de soporte (rodillos de apoyo). Cuando solo se usa un molino, su sentido se invierte entre pasadas. Después de varias reducciones, la tira se hace muy larga y se enrolla en tambores de acumulación bajo tensión.

En un molino Sendzimir se incorporan 18 rodillos de apoyo. Para mayor productividad se incorporan varios molinos en línea y se conoce como molino en tándem o continuos

La terminología del laminado distingue entre:

1.- Placa laminada en caliente, de mas de 6 mm de espesor y de 1800 a 5000 mm de ancho; se lamina enmolinos reversibles grandes de dos o cuatro rodillos. El acabado superficial es relativamente áspero ylas tolerancias dimensionales no son muy altas. Aun con esto las planchas obtenidas son un materialimportante en la construcción de barcos , Calderas, edificios de muchos pisos, así como en lamanufactura de tubos y varias estructuras soldadas de máquinas.

2.-Lámina o banda laminada en caliente, con un espesor usual de 0.8 a 6 mm de espesor y hasta 2300mm de ancho, se laminan en rodillos tándem. Las láminas que provienen del molino de laminación seenrollan. La lámina laminada en caliente es muy importante para el prensado en frío de partes devehiculos, equipo y maquinaria pesados, y tubos soldados.

3.- Lámina laminada en frío (tira), se fabrica repitiendo el proceso de una banda laminada en calienteen molinos de cuatro rodillos o en molinos en tándem, a velocidades elevadas (30 m/s). La banda sepuede recocer y limpiar su superficie. De esta manera se obtienen láminas de calibre más delgado,mejor acabado superficial y tolerancias más cerradas.

El costo se incrementa al reducir el calibre o espesor. El acero se lamina hasta cerca de 0.7 mm paracarrocerías , 0.15 mm para recipientes de alimentos y bebidas (latas). El cobre se lamina en varioscalibres hasta o.o4 mm para radiadores. El aluminio se lamina de 1.0 para fuselajes de aviones,automotores, y construcción de remolques. Se pueden construir laminas de muchos materiales deespesores de 3 micras en molinos Sendzimir.

Laminado de Formas:

Actualmente la aplicación industrial más amplia es el laminado en caliente de formasestructurales, tales como vigas de patín ancho, canales en U y L y rieles. El material inicialpara el laminado de formas es una palanqueta de sección transversal cuadrada, rectangularo circular y la forma final terminada se aproxima a través de un número de pasos (laminadoa través de rodillos conformados) que distribuyen el material en forma gradual en la maneradeseada. El punto importante es EVITAR siempre la deformación no uniforme. El diseñode los pasos del rodillo tiene como fin equilibrar las reducciones en todas las partes de lasección transversal.

Ventajas•Con las operaciones de trabajo en caliente se pueden lograr cambios significativos en la forma de laspartes de trabajo.•Las operaciones en frío se pueden usar no solamente para dar forma al trabajo, sino también paraincrementar su resistencia.•Este proceso no produce ningún desperdicio como subproducto de la operación.

Desventajas•La mayor parte de los procesos de laminado involucran una alta inversión de capital, requieren equipoy piezas pesadas llamadas molinos laminadores o de laminación.•El alto costo de inversión requiere que los molinos se usen para producciones en grandes cantidadesde artículos estándar como láminas y placas.•La mayoría del laminado se realiza en caliente debido a la gran cantidad de deformación requerida porlo que los productos no pueden mantenerse dentro de las tolerancias adecuadas y la superficie presentauna capa de óxido característica.

Evidencia de Producto:

Investigar los proceso; Troquelado, Rechazado, Prensado, Embutido, cizallado.

Para entregar el Viernes 21 de enero a las 11:25 am. no se aceptarán trabajos extemporáneos

Planeación del trabajo

El dibujo técnico es un sistema de representación gráfica de diversos tipos de objetos , conel propósito de proporcionar información suficiente para facilitar su análisis, ayudar aelaborar su diseño y posibilitar la futura construcción del mismo.

Para realizar el dibujo técnico se emplean diversos útiles o instrumentos: reglas de variostipos, compases, lápices , escuadras, etcétera. Actualmente, se utiliza con preferenciadiseño asistido mediante programas (CAD, 3D, vectorial, etcétera) con resultados óptimos yen continuo proceso de mejora.

Dibujo arquitectónico:Dibujo mecánico:Dibujo eléctrico:Dibujo electrónico:Dibujo geológico:Dibujo topográfico:Dibujo urbanístico:Dibujo técnico de instalaciones

Clasificación de formas

Para poder clasificar y valorar la calidad de las piezas reales se han introducido lastolerancias dimensionales. Las tolerancias dimensionales fijan un rango de valorespermitidos para los cotas funcionales de la pieza. La acotación expresa el tamaño y laubicación tridimensional de formas en la composición de la pieza. Mediante las toleranciasse establece un límite superior y otro inferior, dentro de los cuales tienen que estar laspiezas buenas. Las tolerancias dimensionales se pueden representar en los dibujos de variasformas:

Tolerancias Dimensionales

Tolerancias Geométricas Las tolerancias geométricas se especifican para aquellas piezas que han de cumplirfunciones importantes en un conjunto, de las que depende la fiabilidad del producto.Estas tolerancias pueden controlar formas individuales o definir relaciones entre distintasformas. Es usual la siguiente clasificación de estas tolerancias:

• Formas primitivas: rectitud, planicidad, redondez, cilindricidad• Formas complejas: perfil, superficie• Orientación: paralelismo, perpendicularidad, inclinación• Ubicación: concentricidad, posición• Oscilación: circular radial, axial o total

Con su medida nominal seguida de las desviaciones límites: Las unidades de las desviaciones son las mismas que las de la dimensión nominal. Normalmente serán milímetros. El número de cifras decimales debe ser el mismo en las dos diferencias, salvo que una de ellas sea nula.

Tipos de tolerancias Dimensionales

TOLERANCIAS NORMALIZADAS ISO

El Comité Internacional de Normalización ISO, constituido por numerosos países, estudióy fijó el método racional para la aplicación de las tolerancias dimensionales en lafabricación de piezas lisas.

En dicho estudio se puede considerar:a) Una serie de grupos dimensionales.b) Una serie de tolerancias fundamentales.c) Una serie de desviaciones fundamentales.

a)GRUPOS DIMENSIONALESLas medidas nominales se han reagrupado en una serie de grupos dimensionales con el finde:● Reducir el número de herramientas, calibres y demás elementos constructivos utilizados

en la fabricación.● Evitar el cálculo de tolerancias y desviaciones para cada medida nominal.

b)TOLERANCIAS FUNDAMENTALES

Grado de tolerancia. En el sistema de tolerancias y ajustes, conjunto de tolerancias consideradas como corresponde a un mismo grado de precisión para todas las medidas nominales.

Posición de la tolerancia

El Sistema ISO de tolerancias define veintiocho posiciones diferentes para las zonas de tolerancia,situadas respecto a la línea cero. Se definen por unas letras (mayúsculas para agujeros y minúsculaspara ejes).

Los símbolos ISO utilizados para representar las tolerancias dimensionales tienentres componentes:

Medida nominal. Una letra representativa de la diferencia fundamental envalor y en signo (minúscula para eje, mayúscula para agujero), que indica la posiciónde la zona de tolerancia. Un número representativo de la anchura de la zona detolerancia (Calidad de la tolerancia).

50 F8/g6

Tipos de TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS

La siguiente tabla presenta los símbolos utilizados para la indicación de las tolerancias geométricas según UNE 1121.

RECTÁNGULO DE TOLERANCIALa indicación de las tolerancias geométricas en los dibujos se realiza por medio de unrectángulo dividido en dos o más compartimentos, los cuáles contienen, de izquierda aderecha, la siguiente información:

● Símbolo de la característica a controlar.● Valor de la tolerancia expresada en las mismas unidades utilizadas para el acotado lineal.Este valor irá precedido por el símbolo ø si la zona de tolerancia es circular o cilíndrica.● Letra identificativa del elemento o elementos de referencia, si los hay.

ELEMENTO CONTROLADOEl rectángulo de tolerancia se une el elemento controlado mediante una línea de referenciaterminada en flecha, en la forma siguiente:● Sobre el contorno del elemento o en su prolongación (pero no como continuación de unalínea de cota), cuando la tolerancia se refiere a la línea o superficie en cuestión.

● Como prolongación de una línea de cota, cuando la tolerancia se refiere al eje o plano desimetría del elemento en cuestión.

● Sobre el eje, cuando la tolerancia se refiere al eje o plano de simetría de todos los elementos que lo tienen en común.