1.-Introducción

En este momento existe un ambiente de grandes expectativas e incertidumbre. Mucho de esto se da por los rápidos cambios de la tecnología actual, pues estos no permiten asimilarla en forma adecuada de modo que es muy difícil sacar su mejor provecho. También surgen cambios rápidos en el orden económico y político los cuales en sociedades como la nuestra (países en desarrollo) inhiben el surgimiento de soluciones autóctonas o propias para nuestros problemas más fundamentales. Una opción o alternativa frente a esto es la reconversión de las industrias introduciendo el elemento de la automatización. Sin embargo se debe hacerse en la forma más adecuada de modo que se pueda absorber gradualmente la nueva tecnología en un tiempo adecuado; todo esto sin olvidar los factores de rendimiento de la inversión y capacidad de producción. Uno de los elementos importantes dentro de este resurgir de la automatización son la Máquinas de Herramientas de Control Numérico Computarizado, las cuales brindan algunas ventajas adicionales. Desde los orígenes del control numérico todos los esfuerzos se han encaminado a incrementar la productividad, precisión, rapidez y flexibilidad de las máquinas-herramienta. Su uso ha permitido la mecanización de piezas muy complejas, especialmente en la industria aeronáutica, que difícilmente se hubieran podido fabricar de forma manual. La utilización de sistemas de control abiertos aportará considerables beneficios, no sólo a los fabricantes de control y fabricantes de máquina-herramienta, sino también al usuario final. Permitirá la integración de módulos propios, dando así a una empresa la posibilidad de implementar, por ejemplo, su sistema de programación específico tanto a pie de máquina como en el departamento de programación. Al basarse en estándares, la integración en un entorno CIM será fácil y económica.

También se obtendrán una reducción del tiempo de desarrollo y un incremento de la flexibilidad en la adaptación de los controles a las demandas especiales de las máquinas-herramienta y células de producción. Finalmente, se reducirán los costes de desarrollo, adaptación, puesta en marcha, formación, documentación y mantenimiento. Las maquinas herramienta de control numérico configuran una tecnología de fabricación que de la mano de la microelectrónica, la automática y la informática industrial ha experimentado en los últimos años un desarrollo acelerado y una plena incorporación a los procesos productivos, desplazando progresivamente a las maquinas convencionales, su capacidad de trabajo automático y de integración de los distintos equipos entre si y con los sistemas de control, planificación y gestión de formación, hacen del control numérico (CN) la base de apoyo a unas tecnologías de fabricación: el COM.- fabricación flexible y el CIM fabricación integrado por computadora.

1.1-Maquinas herramientas controladas numéricamente.

Las maquinas controladas numéricamente (NC) son grandes maquinas herramientas, programadas para producir partidas pequeñas o medianas de partes complicadas.

Aplicando una secuencia de instrucciones programada de ante mano, las maquinas NC perforan, tornean, horadan o fresan muchas partes diferentes, de distintas formas o tamaños. Esta tecnología fue desarrollada principios de la década de 1950, en el instituto tecnológico de Massachusetts, durante la búsqueda de métodos más eficientes para la fabricación d aviones jer que la fuerza aérea de estados unidos requería.

En la actualidad las maquinas NC son la forma de automatización flexible (programable).Los primeros modelos recibían instrucciones por medio de una cinta O tarjeta perforada. De ordinario las maquinas con control numérico computarizado (CNC) son unidades autónomas de equipo cada una de las cuales está controlada por su respectiva microcomputadora. Desde los principios de los años 80, la industria japonesa ha gastado en equipo de fabrica más del doble que la industria estadounidense y la europea, y más de la mitad de esa suma se ha destinado a maquinas CNC. Las maquinas CN Y CNC ocupan el siguiente sitio, inmediatamente después del CAD, como las tecnologías CIM más populares.

Las Maquinas Herramientas de Control Numérico (MHCN), constituyen una modalidad de automatización flexible mas utilizada; son maquinas herramientas programadas para fabricar lotes de pequeño y medio tamaño de piezas de formas complicadas; los programas de software sustituyen a los especialistas que controlaban convencionalmente los cambios de las maquinas y constituciones que incluye las tareas y sus velocidades así como algunas variables de control adaptativo para comprobar aspectos tales como temperatura, vibración, control adaptativo, condición del material, desgaste de las herramientas, etc., que permiten proceder a los reajustes necesarios.

1.2-Desarrollo de la implementación de los sistemas de control numérico.

Estas maquinas pueden encontrarse en forma asilada, en cuyo caso se habla de un modulo, o bien interconectadas entre si por medio de algún tipo de mecanismo automático para la carga y descarga del trabajo en curso, en cuyo caso se hablaría de una célula de fabricación.

En ocasiones las maquinas están dispuestas en forma semicircular para que un robot pueda encargarse de manejar los materiales, mientras que en otros la configuración es lineal. Cuando una maquina de control numérico actúa de forma independiente, necesita contar con la presencia de un operario, quien se ocupa de la carga y descarga de las piezas a procesar, los programas y las herramientas. Algunas maquinas CN incluyen “cartucheras” rotatorias con diferentes herramientas.

El programa de ordenador puede seleccionar la herramienta a utilizar, de este modo, una maquina puede encargarse de realizar distintas operaciones que antes había n de hacerse en varias. No solo es reduce aso el tiempo de lanzamiento, sino que también se simplifica el flujo de items en curso por el taller.

En otros casos, frente a las maquinas se ubica un carrusel de herramientas, materiales, etc. y aquellas, sin necesidad de intervención humana, seleccionan con un “brazo” el instrumento o material que necesitan para desarrollar una determinada tarea. Se cree que, en un futuro, las maquinas de Control Numérico harán el trabajo de precisión, mientras que los robots se limitaran ala carga, descarga y ensamblaje.

En los casos de producción de gran volumen, la automatización rígida, mas sencilla y barata, seria suficiente porque, aunque puede haber excepciones, las maquinas CN y los robots son lentos. Para determinar la conveniencia de estas maquinas en términos de coste habrá que considerar la mano de obra, la disponibilidad de operarios especializados, tipo y grado de productos estrecha se han dirigido, no obstante, a las maquinas CN porque, aunque el coste de la programación sea alto, una vez hecha esta, puede ser utilizada posteriormente sin necesidad de volver a programar

1.3-Los beneficios y limitaciones de las maquinas de control numérico.

VENTAJAS

Incremento de la flexibilidad en la maquinaria (se adapta mejor a los cambios en las tareas y en los programas de producción)

Incremento en la flexibilidad para el cambio, en la medida en que las instrucciones grabadas se pueden modificar cuando sea necesario, con lo que facilitan la adaptación a los cambios introducidos por la ingeniería de diseño.

Reducción de necesidades de mano de obra y de inventarios, así como de los tiempos de lanzamiento, de suministro externo y de proceso.

DESVENTAJAS

La frecuencia de errores en la programación. El deterioro de las cintas magnéticas o perforadas en que están grabadas las

instrucciones. La sensibilidad del lector de las instrucciones a las averías.

También es importante mencionar que la configuración física de las maquinas no facilita la realización de cambios, así como que, en muchos casos, los operarios especializados tienen que permanecer al lado de aquellas para controlar como funcionan e introducir los posibles ajustes si fuesen necesarios. Aunque, como muchas otras tecnologías, las CN han resuelto menos problemas de los que se esperaba, puede afirmarse, una mayor flexibilidad que las convencionales a las que han sustituido, si bien ésta es mucho menor que la permitida por las maquinas CNC

2.-Condiciones de la implementación y utilización de las maquinas de control numérico.

El Control Automático de Procesos, se refiere usualmente al manejo de procesos caracterizados de diversos tipos de cambios (generalmente químicos y físicos); un ejemplo de esto lo podría ser el proceso de refinación de petróleo.

El Proceso Electrónico de Datos frecuentemente es relacionado con los sistemas de información, centros de computo, etc. Sin embargo en la actualidad también se considera dentro de esto la obtención, análisis y registros de datos a través de interfaces y computadores.

La Automatización Fija, es aquella asociada al empleo de sistemas lógicos tales como: los sistemas de relevadores y compuertas lógicas; sin embargo estos sistemas se han ido flexibilizando al introducir algunos elementos de programación como en el caso de los (PLC'S) O Controladores Lógicos Programables.

2.1- El sistema de implementación y utilización de maquinas CNC

La utilización de sistemas de control abiertos aportará considerables beneficios, no sólo a los fabricantes de control y fabricantes de máquina-herramienta, sino también al usuario final. Permitirá la integración de módulos propios, dando así a una empresa la posibilidad de implementar, por ejemplo, su sistema de programación específico tanto a pie de máquina como en el departamento de programación. Al basarse en estándares, la integración en un entorno CIM será fácil y económica.

También se obtendrán una reducción del tiempo de desarrollo y un incremento de la flexibilidad en la adaptación de los controles a las demandas especiales de las máquinas-herramienta y células de producción. Finalmente, se reducirán los costes de desarrollo, adaptación, puesta en marcha, formación, documentación y mantenimiento.

2.2- Las condiciones Técnico – Organizacionales

Un sistema CNC está constituido por numerosos componentes.

Componentes de un sistema CNC

El corazón de un sistema CNC es un ordenador que se encarga de realizar todos los cálculos necesarios y de las conexiones lógicas. tendiendo a que el sistema CNC es el puente de unión entre el operador y la máquina-herramienta se necesitan dos interfaces (traductores): El interfaz del operador formado por el panel de control y varios a él conectados relacionados generalmente con dispositivos de periféricos almacenamiento (lectoras de cinta perforada, casete, disqueteras, etc) o impresión de la información.

El interfaz de control de la máquina-herramienta que esta subdividido en múltiples conexiones de control y que afectan los actuadores de ejes, del husillo principal, etc. hasta llegar al sistema auxiliar de alimentación de energía.

Los apartados que restan hasta finalizar este tema explican con mayor detalle las funciones y operativa del ordenador y de los dos interfaces

2.2- Las condiciones Económicas

Las maquinas herramienta de control numérico configuran una tecnología de fabricación que de la mano de la microelectrónica, la automática y la informática industrial ha experimentado en los últimos años un desarrollo acelerado y una plena incorporación a los procesos productivos, desplazando progresivamente a las maquinas convencionales, su capacidad de trabajo automático y de integración de los distintos equipos entre si y con los sistemas de control, planificación y gestión de formación, hacen del control numérico (CN) la base de apoyo a unas tecnologías de fabricación: el COM.- fabricación flexible y el CIM fabricación integrado por computadora.

2.3- Influencia en la utilización de la CNC en las actividades generales de la planta, justificación del tema de trabajo.

El factor inicial predominante que condicionó toda automatización fue el aumento de productividad. Posteriormente, debido a las nuevas necesidades de la industria aparecieron otros factores no menos importantes como la precisión, la rapidez y la flexibilidad. Finalmente, se redujeron los costos de desarrollo, adaptación, puesta en marcha, formación, documentación y mantenimiento.

Las máquinas-herramientas de control numérico configuran una tecnología de fabricación que de la mano de la microelectrónica, la automatización y la informática industrial ha experimentado en los últimos años un desarrollo acelerado y una plena incorporación a los procesos productivos, desplazando progresivamente primero al hombre y luego a las máquinas convencionales, su capacidad de trabajo automático y de integración de los distintos equipos entre sí y con los sistemas de control, planificación y gestión de formación, hacen del control numérico (CN) la base de apoyo a unas tecnologías de fabricación: el COM, fabricación flexible y el CIM, fabricación integrado por computadora.

3.-Analisis de varios métodos para la selección del conjunto de piezas de trabajo.

Básicamente hay dos tipos de sistemas de control en CNC: punto a punto y de contorno, como se ve en la Figura 2.4. En el sistema punto a punto, o también llamado de posicionamiento, cada eje de la máquina es manejado separadamente por guías y, dependiendo del tipo de operación, a diferentes velocidades. La máquina se mueve inicialmente a máxima velocidad, para reducir los tiempos muertos, pero desacelera cuando la herramienta alcanza una posición definida. Entonces en una operación como agujerear, el posicionamiento y corte toma lugar secuencialmente. Luego de que se realizó el agujero, la herramienta se retrae, se mueve rápidamente a otra posición, y repite la operación. El camino realizado desde una posición a otra es importante en un aspecto: el tiempo requerido debería ser minimizado para aumentar la eficiencia. Este sistema es utilizado para agujerear y para fresar en una dirección.

3.1- Método conforme al grado de complejidad geométrica de pieza (Z).

En las maquinas NC se realiza por medio de métodos indirectos o directos. En los sistemas de medición indirecta, los codificadores (encoders) rotatorios o reductores (resolvers) conviertes en movimiento rotatorio en movimiento de translación. Sin embargo la zona muerta ( el juego entre dos dientes de engranes de acoplamiento adyacente) puede afectar la precisión de la medición de manera significativa. Los mecanismos de retroalimentación de posición utilizan diversos sensores que se basan principalmente en principios magnéticos y fotoeléctricos. En los sistemas de medición directa, un dispositivo de detección lee una regla graduada en la mesa de la maquina o en la corredora para producir un movimiento lineal. Este sistema es el más preciso debido a que la regla se integra en la maquina y la zona muerta en los mecanismos no es significativa.

MANUFACTURA, INGENIERIA Y TECNOLOGIA

QUINTA EDICION

S. KALPAKJIAN, S.R.SCHMID

4.-Condiciones de la implementación de método.

4.1 Algoritmo de la utilización del método cambiando al maquinado de las piezas de las maquinas convencionales a CNC.

4.1 Algoritmo de la utilización del método para la aplicación de las CNC en la manufactura de nuevos productos.

5.-Verificacion practica del método.

5.1 – Selección del conjunto de piezas de trabajo en la industria.

Control numérico por computadora en fresadoras

Consola de control numérico.

Las fresadoras con control numérico por computadora (CNC) son un ejemplo de automatización programable. Se diseñaron para adaptar las variaciones en la configuración de productos. Su principal aplicación se centra en volúmenes de producción medios de piezas sencillas y en volúmenes de producción medios y bajos de piezas complejas, permitiendo realizar mecanizados de precisión con la facilidad que representa cambiar de un modelo de pieza a otra mediante la inserción del programa correspondiente y de las nuevas herramientas que se tengan que utilizar así como el sistema de sujeción de las piezas. Utilizando el control numérico, el equipo de procesado se controla a través de un programa que utiliza números, letras y otros símbolos, (por ejemplo los llamados códigos G y M). Estos números, letras y símbolos, los cuales llegan a incluir &, %, $ y " (comillas), están codificados en un formato apropiado para definir un programa de instrucciones para desarrollar una tarea concreta. Cuando la tarea en cuestión varía se cambia el programa de instrucciones. En las grandes producciones en serie, el control numérico resulta útil para la robotización de la alimentación y retirada de las piezas mecanizadas.

Las fresadoras universales modernas cuentan con dispositivos electrónicos donde se visualizan -en forma más sofisticada en unas que en otras- las posiciones de las herramientas, y así se facilita mejor la lectura de cotas en sus desplazamientos. Asimismo, a muchas fresadoras se les incorpora un sistema de control numérico por computadora (CNC) que permite automatizar su trabajo. También pueden incorporar un mecanismo de copiado para diferentes perfiles de mecanizado.

Existen varios lenguajes de programación CNC para fresadoras, todos ellos de programación numérica, entre los que destacan el lenguaje normalizado internacional ISO y los lenguajes HEIDENHAIN, Fagor y Siemens. Para desarrollar un programa de CNC habitualmente se utilizan simuladores que, mediante la utilización de una computadora, permiten comprobar la secuencia de operaciones programadas.

ASERRADOS

1. GENERALIDADES

El corte de metales tiene por objeto, eliminar en forma de viruta, porciones de metal de la pieza a trabajar, con el fin de obtener una pieza con las dimensiones, forma y acabados que se desea, este proceso requiere de mucha potencia para separar la viruta de la pieza de trabajo, las herramientas de corte actuales son mucho más eficientes, las velocidades de arranque de material también se han incrementado. La comprensión de las fuerzas de corte a traído mejores y más fuertes filos de corte y ha permitido grandes avances en los procesos de manufactura.El corte de metales tiene por objeto, eliminar en forma de viruta, porciones de metal de la pieza a trabajar, con el fin de obtener una pieza con las dimensiones, forma y acabados que se desea.En todo taller mecánico una de las operaciones más importantes es el aserrado de materiales y piezas en forma de barras, para proceder a las subsecuentes operaciones de mecanizado. Como es de conocimiento que cualquier máquina herramienta puede realizar operaciones de corte hasta ciertos límites, se hacen necesarias las maquinas especializadas para la producción en masa y para trabajos especiales, que requieren cortes en una amplia variedad de formas.Frecuentemente, la primera operación de maquinado es el corte de un trozo de metal a partir de un perfil redondo, cuadrado, hexagonal etc. Sobre el cual se trabajara para darle la forma y dimensiones de la pieza requerida.

2. ASERRADO

El aserrado es una operación de corte en la que la herramienta de corte es una hoja con una serie de dientes pequeños, esta se llama segueta, cada diente quita una pequeña cantidad de material.Este proceso se usa para todos los materiales metálicos y no metálicos que sean maquinables por otros procesos de corte, y puede producir diversas formas.El aserrado es un proceso eficaz de remoción de material voluminoso y puede producir formas casi netas a partir de materia prima. El ancho de corte del aserrado suele ser pequeño, por lo que en el proceso se desperdicia poco material.

El aserrado manual es aplicado en muchos trabajos simples así como en casos que no es posible llevar las piezas a una sierra mecánica se efectúa mediante segueta,(hoja de cuchillas, delgada y flexible) generalmente son de 200 a 300 mm de longitud, soportada en un arco para segueta provisto de un mango para accionarlo. La distancia entre dientes es en general de 0.08 a 1.25 mm es decir de 2 a a 32 dientes por pulgada. Se consigue una gran variedad de formas y pasos de diente asi como espesores, anchos y tamaños de segueta, estas herramientas se fabrican con aceros al carbón y de alta velocidad, las seguetas de dientes de carburo o de acero rápido se usan para aserrar los materiales de mayor dureza.

La sierra es la maquina-herramienta, que sirve para cortar materiales metálicos o no metálicos, además de separar también mecaniza aberturas y ranuras; esta compuesta de una hoja con filo dentado llamada segueta y se maneja manualmente o por fuentes de energía, pueden ser hidráulicas o eléctricas.En la sierra trabajan varias cuñas de corte una tras otra.

La fuerza F de arranque de viruta de la sierra es producida por el movimiento horizontal de la hoja de sierra como diagonal del paralelogramo de fuerzas, que esta compuesto de la fuerza vertical aplicada F, por ejemplo la manual, y la horizontal de avance o empuje.El triscado de los dientes es importante, porque produce un ancho de corte suficiente para que la segueta se mueva libremente dentro de la pieza sin atorarse ni tener resistencia por fricción; también se reduce asi el calor generado, que puede tener un efecto desfavorable sobre el corte, en especial cuando se realiza corte de materiales termoplásticos. El triscado de los dientes permite también direccionar con precisión la segueta, siguiendo una trayectoria de corte sin desplazamiento.

En la pieza siempre deben estar cortando cuando menos dos o tres dientes para evitar , para evitar el enganche es decir que exista un aprisionamiento del diente en la pieza; esta es la razón por la que puede dificultarse el corte en materiales delgados. Mientras mas delgada sea la pieza, los dientes de la segueta deben ser mas finos, y mayor cantidad por unidad de longitud. Las velocidades de corte llegan hasta 90 m/min (300 ft/min), y se usan velocidades menores para cortar metales de alta resistencia. Los fluidos de corte se usan en general para mejorar la calidad del corte y la vida de la sierra.

3. SIERRAS ALTERNATIVAS

Las maquinas alternativas para serrar siempre han sido consideradas las favoritas debido a la simplicidad de su diseño y bajo costo de operación, en estas maquinas la segueta varían en su diseño, desde las destinadas para trabajos ligeros cuyas seguetas son accionadas mediante manivelas hasta las de labores pesados son accionadas hidráulicamente.Este tipo de maquinas varían en la forma en la cual avanzan la segueta en el material y en el tipo de transmisión usada, las cuales pueden ser manuales, semiautomáticas o completamente automáticas según su diseño.

Los métodos de avance se clasifican ya sean como positivos o como de presión definida.El avance positivo tiene una profundidad exacta del corte en cada carrera y la presión sobre la hoja varía de un modo directo con el numero de dientes en contacto con el trabajo. En consecuencia al cortar una barra redonda, la presión es leve al comenzar y se hace máxima en el centro. Este método tiene la desventaja que cuando la segueta está impedida para cortar rápido al comenzar y terminar, cuando la carrera de contacto es corta.El avance de presión definida, esta resulta uniforme en todo tiempo, independientemente del número de dientes en contacto, esta condición prevalece en los avances por gravedad o por fricción. En este caso la profundidad de corte varia al contrario con el numero de dientes en contacto, por lo cual la presión máxima que puede utilizarse depende de la carga máxima que puede soportar un diente.Las sierras actuales tienen ambos sistemas de avance incorporados en su diseño y control automático, y en todos los casos, la presión se libera en la carrera de retorno para eliminar desgaste en la segueta.El tipo más simple de avance es el de gravedad, en el cual la hoja es forzada contra el trabajo por medio del paso de la hoja y el arco que la sostiene. Se ejerce una presión uniforme en el trabajo durante la carrera de la segueta, pero generalmente están provistas de algún medio para controlar la profundidad del

avance para una carrera dada. Algunas maquinas de este tipo tienen contrapeso sujetos en el arco, para darle un control adicional a la presión de corte, o igual se puede lograr mediante resortes con ajustes apropiados.Una profundidad definida del corte para cada carrera correspondiente se puede obtener por tornillos de acción positiva sobre la alimentación con algo que prevea las sobrecargas.

La transmisión de movimiento mas simple para el arco de la segueta, es una manivela girando a velocidad uniforme. Con este dispositivo la acción de corte tiene lugar solamente en el 50% del tiempo, puesto que el tiempo de la carrera de retorno es igual a la carrera de corte. Este diseño puede ser mejorado por un mecanismo de barras que proporciona un acción de retorno rápido. Se utilizan varios de estos mecanismos de barras , incluyendo el mecanismo de Whitwhort, este consiste en manivelas corredizas en rotación encuentran aplicación para generar una carrera de forma irregular con un avance lento y rápido retroceso. Obteniendo a si con estos diseños reducir el tiempo en vacio hasta aproximadamente un tercio del total y dando como resultado un corte mas rápido que con las seguetas de manivela, sin aumentar la velocidad de corte.

4. SIERRAS DE ARCO

Las sierras de arco tienen seguetas rectas y movimientos de vaivén. Se inventaron a mediados del siglo XVII. Su accionamiento puede ser manual o mecánico. Como el corte solo se hace durante una de las dos carreras alternativas, las sierras mecánicas no son tan eficientes como las de cinta que posteriormente se informaran.El movimiento de corte es perpendicular al plano de la pieza de trabajo, la cual se monta en un tornillo de banco. El avance se produce con el movimiento vertical de la hoja de la sierra de arco, con accionamiento hidráulico o mecánico.Su avance se produce con el movimiento vertical de la hoja de la sierra de arco.

Las seguetas para las sierras de arco manuales son más delgadas y cortas a diferencias de las motorizadas, tienen una distancia entre dientes en general es de 0.08 a 1.25 mm (2 a a 32 dientes por pulgada).

La medida de una sierra de arco mecánicas es la sección transversal que puede cortar de una pieza, estas dimensiones son típicas de 150x150 mm a 600x600 mm, la potencia de los motores utilizados varia de 0.75 a 7.5 kW.

Las seguetas para sierras de arco mecánicas por lo general tienen un espesor que oscila en los 1.2 a 2.5 mm (0.05 a 0.10 in) y de longitud hasta 610 mm (24in).Los golpes por minuto van de 30, para aleaciones de alta resistencia, hasta los 180 para aceros al carbón. El armazón de las sierras de arco motorizadas tienen varios mecanismos de contrapeso, que pueden aplicar fuerzas hasta de 1.3 kN (300lb) a la pieza, para mejorar la velocidad de corte. La velocidad de estas maquinas se dan en carreras por minuto y varían en 30 carreras por minuto, para cortes grandes con sierras pesadas y materiales difíciles, hasta 165 carreras por minuto en aceros al carbono y materiales no ferrosos.

Tipos de sierras de arco mecánicas:

Hidráulicas o mecánicas para producción.Normalmente tienen un bastidor de marco cerrado, una guía para el sujetador de la sierra y los mecanismos de avance y retroceso. Generalmente se provee un interruptor de limite que detiene la maquina en dado caso de la ruptura de la hoja.

Sierra verticalLa segueta esta colocada en posición vertical y su movimiento es reciprocante. El avance y retroceso de la herramienta se realiza hidráulica o mecánicamente .Son convenientes para trabajos pesados, se usan principalmente para bloques grandes y su mesa de trabajo es abierta para facilitar la carga con grúa o polipasto eléctrico, pudiendo ser posicionado a cualquier ángulo requerido con respecto a la hoja.

Sierra abierta tipo UEste tipo de sierra es guiada por un brazoque se desliza verticalmente sobre un pilar triangular, localizado delante del cigüeñal.

5. SIERRAS DE CINTA

Es una maquina empleada en operaciones de corte con trayectoria rectilínea o para el corte de contornos. La acción cortante es continua y, por lo tanto, más rápida que la de la sierra arco mecanizada. Se pueden obtener acabados bastos o finos con ± 0.76 mm de rugosidad. Por medio de bandas con filo continuo, algunas maquinas pueden dar acabados con tolerancias mas cerradas.Existen 2 tipos básicos de sierras cinta: vertical y horizontal.

Sierra cinta vertical La máquina de banda vertical o para contornos, tiene dos campos principales de aplicación: trabajos de forma, mediante la eliminación de material interno o externo o para mortajar y hacer cortes.La pieza se coloca sobre una mesa horizontal desde donde se alimenta a la sierra vertical. La mayoría de las sierras verticales tienen una caja de engranes que proporciona dos o tres velocidades de corte. Una común de 15 a 1500 m/min, maquinas de alta velocidad pueden alcanzar 4500 m/min. Las potencias varían de 1.2 a 12 kW.

El avance se logra con frecuencia mediante la presión de la mano, como se hace cuando se corta madera. Algunas maquinas están equipadas con mesas inclinadles para tener cortes de ángulo. La alimentación por gravedad ( la pieza inclinada se desplaza por la fuerza de gravedad) tiene un control electromagnético para fijar la pieza a la mesa , lo que relega al operador únicamente a guiar la pieza a través del trazo. Algunos tipos de maquinas verticales cuentan con mesas hidráulicas que proveen y controlan la velocidad y presión del corte.

Sierra cinta horizontalEl corte de esta máquina es continuo y rápido, por consecuente el tiempo de operación es corto a comparación con las tipo arco mecanizado.Su principal aplicación es el corte rectilíneo de secciones (tronzado). Hay poca generación de viruta durante el corte debido al pequeño espesor de las bandas o cintas generalmente 1.6 mm.La variación continua de la velocidad y el fácil ajuste de la profundidad de corte, permiten a estas sierras cortar casi cualquier tipo de metal, dentro de

los rangos de capacidad de la maquina; esto es particularmente importante cuando se trabaja con una variedad amplia de materiales con distintas formas y tamaños.El rango de velocidad es continuo de 18 a 110 m/min. Si el material que se pretende cortar es muy duro, se emplea una sierra de disco abrasivo.

6. SIERRAS DE CINTA SIN FIN

Las sierras de cinta sin fin, nombradas así por la banda de sierra sin fin que corre en una dirección sobre dos rodillos (casi siempre el inferior es el de accionamiento). La cinta de sierra es estrecha y esto permite realizar cortes curvos

Se emplean tres tipos de dientes:

ConvencionalesCon pasos pequeños, parte posterior curva y ángulo de inclinación nulo; se usan para trabajos comunes.

Reforzadas o de dientes saltadosEl ángulo de inclinación también es nulo; el paso grande tiene por finalidad obtener cortes o canales extendidos; lo que se aprovecha para trabajos pesados en aleaciones no ferrosas, madera y plásticos. Si se trabaja con aleaciones ferrosas, es conveniente que sean secciones delgadas.

De gancho o de ángulo con inclinación positivaSus características principales son el ángulo de inclinación hacia adelante y el ángulo de corte agudo. Este tipo de dientes proporcionan cortes rápidos y larga vida de la sierra aunque con acabados bastos.

Además de los tipos de diente mencionado las sierras de cinta y cinta sin fin también emplean los siguientes materiales:

Bandas para el esmeriladoTienen dientes con extremos de material abrasivo; son útiles para trabajar aceros templados y normalmente trabajan a altas velocidades (1500-1800m/min).

Bandas con diamante

Los dientes son de este material y las bandas se utilizan para cortar vidrio, roca y metales de alta dureza. Requieren de lubricante y profundidades de corte adecuadas.

Bandas abrasivasNo se utilizan como bandas de corete, sino para aplicaciones de pulido en las sierras cinta vertical. Hay varias tamaños y tipos de grano que permiten una rápida eliminación del material.

7. SIERRA DE CINTA DE FRICCION

Las maquinas sierra con banda de alta velocidad, diseñadas para corte por fricción, tienen velocidades que varían de 900 a 4600 m/min. , este tipo de corte queda limitado a materiales ferrosos relativamente delgados y algunos materiales termoplásticos.Las sierras para estas maquinas se deberán seleccionar con mucho cuidado, pues los dientes deben quedar espaciados correctamente de acuerdo con el espesor del material. Los pasos varían desde 2.5 mm para materiales gruesos y 1.4 mm para materiales delgados..La energía de fricción se convierte en calor, que suaviza con rapidez una zona angosta de la pieza. La acción de la segueta que tiene dientes o muecas jala y expulsa el material suavizado de la zona de corte.El calor generado en la pieza produce una zona afectada térmicamente sobre las superficies cortadas, y en consecuencia las propiedades de la pieza se pueden afectar en forma negativa con este proceso. Como solo una pequeña parte de la segueta entra en la pieza en cualquier momento, esa segueta se enfría con rapidez al pasar por el aire.El proceso de aserrado por fricción es adecuado para los metales ferrosos duros y plásticos reforzados, ya que si son no ferrosos tienden a pegarse a la segueta.

8. SIERRAS CIRCULARES

Estas maquinas operan con el mismo principio de una fresadora horizontal, pero a diferencia de una fresadora convencional, normalmente el diámetro del husillo es menor y esto es compensado mediante un buen diseño, materiales y construcción adecuados de la sierra que aseguren acabados lisos en los cortes.La pieza a cortar por lo general permanece estática mediante una sujeción adecuada y el ajuste de la profundidad de corte lo realiza la sierra. El ajuste puede ser mecánico, hidráulico o una combinación de estos. Son también denominadas sierra circular fría debido al empleo de fluidos de corte apropiados que mantienen la temperatura suficientemente baja para evitar dañar el material. Son adecuadas para trabajar con acero templado y materiales no ferrosos.

En las sierras circulares se emplean 3 tipos de discos: discos sólidos, segmentados y con dientes insertados.

Discos sólidos Se fabrican en diámetros hasta de 400 mm ya que no es practico utilizarlas de un diámetro superior.

Disco o sierra segmentada Se construye con ensambles de ranura o lengüeta. La sierra, esta integrada por una serie de segmentos, se monta en el disco y se ribetea para obtener una unión rígida, esto permite ensamblar sierras con cualquier paso requerido.

Disco o sierra con dientes insertadosTienen dientes individuales montados y sujetos en el disco mediante cuñas o calzas. Debido al espacio ocupado por cada inserto, a veces no es posible obtener pasos cortos para trabajos finos.

Los discos o sierras formadas por segmentos y las de dientes insertados tienen la ventaja de poder reemplazarse únicamente las partes o dientes que se gastan.

El afilado de las sierras circulares, es muy importante para obtener un buen rendimiento del proceso. El afilado mas conveniente consiste en un diente cuyo contorno es generado por leva, este tipo de afilado reduce la fricción de corte, obliga a los trozos de viruta a rizarse y salir hacia arriba, así se obtiene a su vez una acción de esmerilado que da un buen acabado. Otra característica del afilado , es que se afila un diente mas largo que otro alternativamente (0.5-0.25mm con respecto al bajo) al igual que darle un bisel a 45⁰ de tal forma que solo un tercio del filo del diente alto entre en contacto con el material. De esta forma en diente mayor actuara en el centro del corte y el menor realice con su forma cuadrada realice el acabado y el corte de las esquinas; de esta forma se rompe la viruta y reparte la carga entre los dientes. El afilado correcto de una sierra circular incluye dos ángulos: el ángulo de la cara o inclinación (de 10⁰ a 25⁰) y el ángulo de la altura (de 6⁰ a 11⁰). Para metales de baja dureza, los ángulos se pueden dar en los limites superiores, en el caso de metales duros serán los limites inferiores.

9. SIERRA DE DISCOS DENTADAS

a) SIERRA DE DISCOS DENTADAS

Se usan en general para aserrado de gran rapidez de producción para desprender (tronzar), las operaciones de desprendimiento también se pueden hacer con discos abrasivos delgados. El aserrado con este tipo de disco se emplea mucho en especial para áreas transversales masivas, como en los productos de laminadoras con diversas áreas transversales. Estas sierras se consiguen en una diversidad de perfiles y tamaños de diente, y pueden avanzar formando cualquier ángulo hacia la pieza.

El desprendimiento con este tipo de sierra produce superficies relativamente lisas con buena precisión dimensional debido a la rigidez de las maquinas y de los discos.

Los discos constan de un cuerpo de hoja de acero para herramientas y segmentos dentados de acero rápido de alto rendimiento, sierran aceros y materiales de fundición.

El avance es en mayoría de los casos regulable, sin escalonamiento. En sierras grandes el avance se ajusta automáticamente a la correspondiente a la fuerza de corte.

Como medio de refrigeración y lubricación se usa taladrina (mezcal de aceite y agua).

b) SIERRAS-FRESAS

Las sierras-fresas son fresas rectas muy angostas ,del tipo de las fresas planas o del tipo de fresas laterales con anchos que varían entre 1/32" y 1/4" y cuyos diámetros varían entre 2.1/2" y 8".

Propiamente dicho son delgadas y su ajuste excéntrico, una mala sujeción o el atascamiento pueden hacer que la sierra-fresa se parta. Se debe tener cuidado de colocar la pieza de tal modo que no se comprima contra la sierra en el momento de hacer el corte.La profundidad de corte es relativamente grande con re lacion a la anchura, la eliminación de las virutas se convierte en un problema. En muchos casos una viruta se abrirá paso entre los costados de la sierra y la ranura. Esto hace con frecuencia, que la sierra-fresa se trabe en la ranura y que se parta, en cualquier caso las virutas que pasen entre los costados de la fresa y ranura perjudican el acabado de la piezas.

10. SIERRAS DE DISCO DE FRICCION.

En el aserrado por fricción un disco de acero gira contra el rebaje a una velocidad muy alta y produce un calor de fricción necesario para ablandar el material lo suficiente y permitir la penetración del disco a través del trabajo.

Los discos de corte por fricción pueden tener hasta 1.8 m (6 ft) de diámetro y son utiles para el corte de grandes secciones transversales de acero, además de eliminar rebabas de piezas fundidas.

En este proceso el disco de acero suave se frota contra la pieza con velocidades de hasta 7600 m/min (25000 ft/min). El calor surge de la energía de fricción, este suaviza con rapidez una zona angosta de la pieza ( la propiedades del material de la pieza se pueden afectar por el proceso) , y el disco jalara y expulsara el material suavizado de la zona de corte.

Este proceso es solo apto para metales ferrosos duros y plásticos reforzados.

11.SIERRAS DE DISCO ABRASIVOS

Estas maquinas son aptas para cortar sólidos ferrosos y no ferrosos hasta de 50 mm de diámetro o tubos hasta de 90 mm y se adaptan para cortes en húmedo o en seco.

Para corte en seco se emplean ruedas con aglomerante resinoso que trabajan a velocidades alrededor de 5000m/min. Las ruedas de alta velocidad cortan con más eficiencia que las de baja, ya que el metal se calienta con mayor rapidez a grado de ablandarse y facilita su desprendimiento.

En corte húmedo se usan ruedas con hule aglomerante y trabajan con velocidad alrededor de 2500m/min. La velocidad superficial debe mantenerse en estos límites con objeto de mantener suficiente refrigerante en la rueda para evitar su calentamiento, en este caso la acción de corte depende enteramente de los granos abrasivos de la rueda y no es influida por ningún ablandamiento del metal.

El acabado superficial varia de 1.5 a 12.5 mm y su tolerancia es de ± 1.6 mm, los cuales son mejores que los obtenidos usando hojas de fricción de acero.

SIERRAS PARA CORTE DE METALES

1. INTRODUCCION

El corte de metales o aserrado tiene por objeto, eliminar en forma de viruta, porciones de metal de la pieza a trabajar, con el fin de obtener una pieza con las dimensiones, forma y acabados que se desea. En este proceso la maquina a emplear es una sierra, esta puede ser de uso manual o mecanizado, la herramienta representativa es poli cortante, las formas de corte pueden ser horizontales, verticales, de forma rectilínea, angular algunas pueden hacer cortes de curvas irregulares, esto depende del diseño de la hoja de sierra, su velocidad de corte, pasos, triscado y las características del material a cortar, esto se tendrá que analizar cuidadosamente para lograr un aserrado eficiente.

2 .CLASIFICACION

En lo que se refiere al aserrado de metales, las seguetas para maquinas movidas con motor, se hacen en formas circulares, recta o continua, dependiendo del tipo de maquinas de serrar en la cual se usen. Los diferentes tipos de maquinas de serrar, accionadas por motor, quedan listadas en la siguiente clasificación.

A. Sierra alternativaA.1 Maquina con segueta horizontal A.2 Maquina de serrado vertical y limadora

B. Sierra circularB.1 Sierra de metalB.2 Disco de fricción de hacerB.3 Disco abrasivo

C. Sierra bandaC.1 Hoja de sierraC.2 Hoja de fricciónC.3 Hoja de alambre

3. SIERRAS ALTERNATIVAS

Las maquinas alternativas para serrar son simples en su diseño y son de bajo costo de operación.La segueta varía en su diseño dependiendo el uso que se le aplicara, es decir al tipo de material que deberá cortar.Si se trata de trabajos ligeros las seguetas son de diseño de acción mediante manivelas, si el trabajo que se requiere es considerado pesado por lo general son accionadas por sistema hidráulico pueden ser manuales, semiautomáticas o completamente automáticas según su diseño.Las sierras alternativas actuales tienen dos sistemas de avance incorporados en su diseño ,uno es el avance positivo, que tiene una profundidad exacta del corte en cada carrera y la presión en la hoja varia por el número de dientes en contacto con la pieza, el otro avance es el de presión definida donde esta es uniforme en todo momento prevaleciendo en avances por gravedad y fricción; incluyen control automático, y en todos los casos, la presión se libera en la carrera de retorno para eliminar desgaste en la segueta.

4. HOJAS DE SIERRAS MECANICAS

Las seguetas para maquinas motorizadas son similares a las usadas en los arcos manuales. Las hojas de alta velocidad varían de 300 a 900 mm de longitud y se hacen espesores desde 1.3 a 3.1mm y el paso es mas basto que las seguetas manuales, varían de 1.8 a 10 mm. La construcción de dientes de las hojas de segueta pueden ser rectos, recortados y de garganta ancha.

Construcción de los dientes de la hojas de segueta.

A. Dientes rectos, B. Dientes recortados, C. Dientes de garganta ancha.

El tipo de diente mas común es el diente recto de cero. El diente recortado es semejante a la fresa y es empleado para hojas largas

Hojas de paso ancho (máximo posible).Eficientes para el corte de acero ordinario y hierro fundido, esto proporción un amplio espacio a las virutas entre dientes.

Hojas de paso medioEmpleadas para aceros de alto carbono y los aleados.

Hojas de paso finoEficiente para metales delgados, tubos y latón.

El triscado se refiere al tipo de construcción del diente de una sierra.

Una sierra de dientes comunes tiene un triscado hacia la derecha y el siguiente a la izquierda, este tipo de sierra emplea para cortes de latón, bronce y plásticos.

Las sierras con diente incidente, un diente recto alterna con dos dientes triscados en direcciones opuestas, usualmente se emplean para cortes de acero y hierro.

El triscado ondulado consiste en agrupamientos alternados de varios dientes triscados hacia la derecha y otros hacia la izquierda, este diseño se usa para corte tubos y hojas delgadas de metal.

Como en toda operación de serrado se genera calor, se recomienda emplear un lubricante para todo corte hecho en sierras motorizadas, para lubricación de la herramienta y expulsar por lavado las pequeñas virutas acumuladas entre dientes.

Construcción de dientes para sierra circular.

5. PROCEDIMIENTO DE ASERRADO

Los pasos básicos del proceso de aserrado (exceptuando a la sierra de cinta vertical son:

1. Colocación de la barra o pieza en una prensa y ajuste de la longitud de corte requerida.

2. Cierre de las mordazas de la prensa.3. Arranque y avance de la sierra, sobre la pieza, para el corte.4. Retirar la sierra al termino del corte.5. Abrir la mordazas de la prensa y retirar la pieza

PROCEDIMIENTO DE CORTE CON SIERRA DE ARCO MANUAL.

Sujeción de la sierra y de la pieza a trabajar durante el aserrado

La hoja de sierra debe disponerse en la sierra de arco de tal modo que los dientes trabajan por empuje.

Los dientes se dispondrán con la punta señalando en el sentido del movimiento (dirección de empuje), cuando la posición de la hoja es invertida la hoja no se guía bien en la ranura de corte.

Si se va a realizar cortes profundos ( en perfiles laminados y análogos) se dispondrá la hoja en las ranuras de los tacos de sujeción girada en 90⁰.

La ranura de corte debe estar tan próxima como sea posible al lugar de fijación (mandíbulas de tornillo de banco).

La pieza se flexara, de no ser así bajo la presión ejercida durante el corte los dientes pueden romperse. Si la pieza es de escasa resistencia a la flexión se deberá sujetar mediante suplementos.

TRABAJO DE ASERRADO

Al aserrar la hoja debe inclinarse con un ángulo pequeño contra la superficie de trabajo, esto resulta que se empieza por aserrar el centro posterior de la pieza.

En caso de aserrar tubos, estos deberán girarse volviéndose a sujetar al ir aumentando progresivamente la profundidad de corte.

Se deberá aserrar con carreras largas y presiones de corte no demasiado grandes y que sean uniformes, llevando un ritmo de trabajo de unas 60 carreras por minuto.

Un ritmo de trabajo acelerado, irregular y una presión de corte excesiva conducen un desafilado prematuro de la hoja, la carrera de retroceso de la sierra de arco se debe hacer sin presión para no gastar fuerza muscular.

Al terminar el corte se retira la sierra y posteriormente la pieza.

6. FALLAS DE LAS HOJAS DE SIERRA

Para evitar fallas con las hojas de sierra se debe realizar una adecuada selección de la sierra para realizar el proceso de corte, esta selección se basa en 3 aspectos importantes:

Material a cortar. Producción requerida. Exactitud requerida. Rigidez necesaria de la maquina Sencillez de la operación Tiempo de corte Vida de la cinta o segueta Confiabilidad de la maquina

Tener en cuenta el material y las propiedades de este antes de la realización del proceso es fundamental, ya que el diseño y triscado de la hoja de la sierra o disco satisface a algún tipo de material, logran el corte deseado y acabado.

El triscado de la hoja en una segueta y para cualquier sierra, es el modo de disponer los dientes para que corten una ranura ligeramente más ancha que el grueso de la hoja.

En general para todas las sierras, se endurecen únicamente los dientes, mientras que el resto de la hoja permanece flexible y elástica.

Es esencial que al seleccionar una sierra, esta sea tan corta como el trabajo lo permita, suficientemente delgada y ancha para resistir la presión debida al avance y proveer la rigidez necesaria para controlar la flexion y la vibración lateral.

Una selección adecuada de la sierra, redundara en una vida de operación mayor y en una producción económica.

7. VELOCIDAD DE CORTE

Las características de un material como su dureza, facilidad de maquinado, abrasividad y grado de endurecimiento por trabajo en frio afectan a la velocidad de corte así como la profundidad de este, por ejemplo los aceros comerciales los que se suministran a recocidos permiten ser cortados con mayor facilidad, mientras entre mas dureza tenga el material es mas el desgaste de la herramienta.

Para todo tipo de sierras la velocidad de corte se encuentra ligada a :

Dureza del metal a cortar.

El paso o numero de dientes por unidad de longitud. El tipo de corte. Diámetro y paso adecuado (sierras circulares) Índice de corte (área de material cortado por unidad de tiempo)

VELOCIDAD DE CORTE Y PASOS RECOMENDADOS PARA SIERRAS DE ARCO MOTORIZADAS EN FUNCIÓN DEL METAL DE TRABAJO

MATERIAL Paso recomendado(mm/diente)

Velocidad de corte(m/min)

Fluido de corte recomendado

Aluminio y sus aleaciones

6.35-4.23 45 M o K

Babbit 6.35-4.23 42 KLatón 6.35-4.23 42 D o AFundición de bronce 6.35-4.23 37 AFundición gris 4.23-2.54 21-30 DCobre 6.35-4.23 30 M o KAceros para troqueles 6.35-4.23 15-30 S o AAcero forjado 6.35-4.23 27-30 S o AAleaciones de magnesio

12.7-6.35 40-45 D o M

Acero maleable 6.35-4.23 27-30 A o MAcero al carbón, grado herramienta

6.35-4.23 27-40 S o A

Acero de alta velocidad grado herramienta

6.35-4.23 26-30 S o A

Acero grado maquinaria

6.35-4.23 30-43 S o A

Acero inoxidable 4.23-2.54 18-43 S o A

Fluidos refrigerantes:

A Aceite para corte soluble en agua, S Aceite sulfurado para corte, K Keroseno, M Manteca de cerdo, D Seco (tabla de la página anterior).

VELOCIDAD DE CORTE RECOMENDADA Y PASO DE LA SIERRA CINTA HORIZONTAL, CON AVANCE POR CONTRAPESO, EN FUNCION DEL MATERIAL A CORTAR.

MATERIAL Velocidad de la cinta en m/minAcero al carbono 77-90Acero grado maquinaria 54-65Acero inoxidable 23-33Acero p/ herramienta T y M (AISI) 24-33Acero p/herramienta D (AISI) 23-32

Acero p/herramienta A,O,W,H y L (AISI) 49-66Acero p/herramienta S (AISI) 41-52Cobre 61-80Latón y bronce 80-100

VELOCIDAD DE CORTE Y PASO DE LA SIERRA CINTA VERTICAL, EN FUNCION DEL TIPO Y ESPESOR DEL METAL A CORTAR.

MATERIALPaso en mm Velocidad de corte en m/min

Espesor del material (mm)6.3 25 76 152 6.3 25 76 152

Aceros p/herramienta M y T (AISI)

2.5 2.5 3.1 4.2 45 30 23 15

Acero alta velocidad 2.5 2.5 3.1 4.2 59 49 41 36Fundición gris 2.5 3.1 4.2 8.5 64 58 50 49Acero inoxidable 2.5 3.1 4.2 6.3 42 33 29 24Acero al carbono 3.1 4.2 4.2 6.3 100 91 83 76Aleaciones de aluminio 6.3 8.4 8.4 12.7 1110 670 549 457Babbit 6.3 8.5 12.7 12.7 1585 1109 713 594Latón 4.2 6.3 8.5 8.5 594 594 594 594Aleaciones de zinc 6.3 8.5 12.7 12.7 1506 1387 1189 1110

8. SIERRAS CIRCULARES

Comúnmente nombradas maquinas para corte en frio. Estas sierras son considerablemente grandes en su diámetro y trabajan a baja velocidad de rotación, su acción de corte es la misma que la obtenida con un cortador de fresadora. No obstante las fresas ranuradoras se hacen hasta solamente 200 mm de diámetro ( no aptas para trabajos de gran tamaño), las hojas solidas de las sierras circulares metálicas sus diámetros no exceden 400 mm. Su empleo es limitado debido al costo y porque los dientes rotos y desgastados no se pueden remplazar. La mayoría de los cortadores grandes tienen dientes sustituibles insertados o bien hojas del tipo segmentos, en este último mencionado, los segmentos tienen cada uno alrededor de cuatro dientes y son ranurados para encajar sobre una lengüeta en el disco siendo remachados en su lugar. Tanto el tipo de dientes insertados como las hojas de segmentos, son económicos desde el punto de vista del corte en materiales y tienen la ventaja adicional que los dientes desgastados se pueden reemplazar.

9. SIERRAS DE DISCO DE ACERO DE FRICCION

Poseen un disco de acero trabajando a altas velocidades periféricas, y proporciona un medio rápido para cortar miembros de acero estructural y otras secciones de acero.Cuando el disco gira con una velocidad en la periferia de 5500 a 7600 m/min, el calor de fricción funde rápidamente un ranura a través de la parte que se va a cortar.En este trabajo se emplean discos que varían en sus diámetros pequeños desde 0.6 a 1.5 m. generalmente se suministran con dientes pequeños en la circunferencia, con una profundidad alrededor de 2.4 mmEl corte por fricción no es limitado por la dureza del material, los aceros inoxidables y los de alto carbono se pueden cortar con mayor facilidad que los de bajo carbono.La facilidad de corte depende mas de la estructura del metal y sus características de fusión.Al realizarse el corte la resistencia a la tensión del acero disminuye rápidamente a medida que la temperatura aumenta. El acero calentado es por ultimo reblandecido a tal grado que el disco de fricción lo separa del metal frio. La temperatura a la cual ocurre esto es abajo del punto de fusión del acero.Los metales no ferrosos no pueden ser cortados satisfactoriamente por disco de fricción, por que tienden a añadirse a este y no se separa con rapidez, como resultado de la acción del disco.

10. SIERRAS DE DISCO ABRASIVO

El corte abrasivo se usa mediante un disco abrasivo para ejecutar las operaciones de corte sobre materiales duros que serian difíciles de aserrar con una sierra convencional.Los cortes se realizan en húmedo o en seco.

Corte en húmedo Corte en secoRuedas Con aglomerante

resinosoCon hule aglomerante

Velocidad 5000m/min 2500m/min

Características Las ruedas de alta velocidad cortan con más eficiencia que las de baja, ya que el metal se calienta con mayor rapidez a grado de ablandarse y facilita su desprendimiento.

La velocidad superficial debe mantenerse en estos limites con objeto de mantener suficiente refrigerante en la rueda para evitar su calentamiento, en este caso la acción de corte depende enteramente de los granos abrasivos de la rueda y no es influida por ningún ablandamiento del metal.

11. SIERRAS DE BANDA

Las maquinas sierra banda tienen la capacidad de cortar curvas irregulares en metal, además de los cortes rectos y separaciones, ampliando asi su campo de aplicación puesto que permite a la maquina efectuar una gran variedad de operaciones sin recurrir a otras maquinas.Actualmente se le han añadido dispositivos convenientes y precisos para corte y pulido continuos.El diseño común de estas maquinas consiste en que la sierra se mueva en posición vertical y el trabajo soportado sobre una mesa horizontal, con ajuste bascular para cortar a ángulo, otro diseño es muy similar a la sierra mecánica ordinaria, la pieza se sujeta en una prensa y los cortes pueden hacerse hasta de 3m. En las hojas para sierra de banda, el ancho se determina por el avance a que se va usar y por la curvatura a que se va a cortar, es una buena regla usar el mayor ancho posible. La construcción de los dientes de las hojas es la misma respecto a las seguetas: dientes rectos, dientes recortados y de garganta ancha (adaptables para materiales no ferrosos y no metálicos). El número de dientes por unidad de longitud es función del material que se trabaja.Las velocidades van de 15 a 450 m/min, las maquinas con sierra de banda de alta velocidad operan de 900 a 4600 m/min.

OPERACIONES CON MAQUINAS SIERRA BANDACorte con banda de fricción Limado con banda Banda pulidora

Las sierras deberán ser cuidadosamente seleccionadas, los dientes deben quedar espaciados correctamente de acuerdo con el espesor del material. Los pasos varían desde 2.5 mm para materiales gruesos y 1.4mm para delgados. Este proceso queda limitado a materiales ferrosos delgados y termoplásticos.

Se retira la sierra banda y se montan limas sobre una banda de acero hueco. Se usa a presión desde muy leve a media, las velocidades varían de 15 a 60 m/min.El limado es en carrera continua hacia abajo.Los cortes son simple, corte doble y corte de limatón o raspa.

Requiere de una banda sin fin de tela esmeril con los mismos granos convencionales de trabajos de pulido a mano, va montada en la misma forma que la de la sierra banda y es respaldada por una placa rígida.

12. SOLDADO DE HOJAS DE SIERRA

Una operación inicial, importante en el corte de contornos interiores es la soldadura de sierra, ya que esta se debe cortar para poder introducirla en el barreno de una partida, antes de iniciar el maquinado. Algunas maquinas traen instalado un dispositivo para efectuar esta unión soldada.

Los extremos de cinta a soldar deben coincidir transversalmente y estar bien alineados al sujetarlos en las mordazas del dispositivo para soldar. La soldadura debe realizarse a intervalos adecuados para que no haya un calentamiento excesivo de la cinta y una posible pérdida de dureza en los dientes.

1) Rotura de la sierra

Los dientes de la hoja y aún la misma sierra, suelen romperse por las siguientes

causas:

Una errónea posición de la hoja

Excesiva presiona la hora de aserrar

Cambio de dirección brusco de la sierra (aserrado a mano).

Excesiva tensión de la hoja en el bastidor y viceversa.

2) Rotura de la hoja

El punto soldado es el más sensible de la hoja; si su dureza y espesor difieren de los del material no soldado aparecen agrietamientos en los bordes, llegando a provocar una rotura, esto se debe a procesos de soldadura deficientes o no apropiados.La rotura de dentes puede ser ocasionada por una velocidad e corte demasiado baja, un avance de corte demasiado rápido, un dentado inadecuado, mala sujeción del material a cortar y una concentración de refrigerante insuficiente.

3) Selección de la soldadura apropiada.

Para una selección adecuada de soldadura se debe conocer los materiales presentes en el proceso refiriéndose a sus características y propiedades, tomar en cuenta la dimensión requerida según las especificaciones para emplear el equipo apto para el trabajo.

Acabado de superficies

El acabado es un proceso de fabricación empleado en la manufactura cuya finalidad es obtener una superficie con características adecuadas para la aplicación particular del producto que se está manufacturando; esto incluye mas no es limitado a la cosmética de producto. En algunos casos el proceso de acabado puede tener la finalidad adicional de lograr que el producto entre en especificaciones dimensionales.

Antiguamente, el acabado se comprendía solamente como un proceso secundario en un sentido literal, ya que en la mayoría de los casos sólo tenía que ver con la apariencia del objeto u artesanía en cuestión, idea que en muchos casos persiste y se incluye en la estética y cosmética del producto.

En la actualidad, los acabados se entienden como una etapa de manufactura de primera línea, considerando los requerimientos actuales de los productos. Éstos requerimientos pueden ser:

Estética: el más obvio, que tiene un gran impacto sicológico en el usuario respecto a la calidad del producto.

Liberación o introducción de esfuerzos mecánicos: las superficies manufacturadas pueden presentar esfuerzos debido a procesos de arranque de viruta, en donde la superficie se encuentra deformada y endurecida por la deformación plástica a causa de las herramientas de corte, causando esfuerzos en la zona superficial que pueden reducir la resistencia o inclusive fragilizar el material. Los acabados con remoción de material pueden eliminar estos esfuerzos.

Eliminar puntos de iniciación de fracturas y aumentar la resistencia a la fatiga: una operación de acabado puede eliminar microfisuras en la superficie.

Nivel de limpieza y esterilidad. Una superficie sin irregularidades es poco propicia para albergar suciedad, contaminantes o colonias de bacterias.

Propiedades mecánicas de su superficie Protección contra la corrosión Rugosidad Tolerancias dimensionales de alta precisión

POR DESPRENDIMIENTO DE VIRUTA

ACABADO CON LIMA.

La lima como fuente de herramienta manual de corte consistente en una barra de acero al carbono templado con ranuras llamadas dientes, y con una empuñadura llamada mango, que se usa para desbastar y afinar todo tipo de piezas metálicas, de plástico o de madera. Es una herramienta básica en los trabajos de ajuste.

Tipos de limas según sus características:

Limas para metal: éstas son de muy diversas formas y granulado. Si se hace una división según su sección existen:

Limas planas: con igual anchura en toda su longitud o con la punta ligeramente convergente: las superficies de corte pueden ser las dos caras y los cantos, pero también las hay sin corte en los cantos, es decir lisos, y que permiten trabajar en rincones en los que interesa actuar tan sólo sobre un lado y respetar el otro.

Limas de media caña: Tienen una cara plana y otra redondeada, con una menor anchura en la parte de la punta. Son las más utilizadas, ya que se pueden utilizar tanto para superficies planas como para rebajar asperezas y resaltes importantes o para trabajar en el interior de agujeros de radio relativamente grande.

Limas redondas: son las que se usan si se trata de pulir o ajustar agujeros redondos o espacios circulares.

Limas triangulares: sirven para ajustar ángulos entrantes e inferiores a 90º. Pueden sustituir a las limas planas.

Limas cuadradas Se utilizan para mecanizar chaveteros, o agujeros cuadrados

Tamaño de las limas.

Existen varios tamaños de los diferentes tipos de limas. El tamaño es la longitud que tiene la caña de corte y normalmente vienen expresadas en pulgadas existiendo un baremo de 3 a 14 pulgadas.

Granulado de las limas.

El tipo de granulado de las limas es esencial para el tipo de trabajo ajuste que se quiera hacer, así que existen limas de basto, entrefinas, finas y extrafinas, asimismo relacionado con el tipo de granulado está el picado del dentado que puede ser cruzado, recto o fresado.

Limas especiales:

Limas impregnadas de diamante

Se trata de unas limas que tienen impregnado de diamante sus dientes con partículas muy pequeñas de diamantes industriales. Este aporte de diamante consigue que estas limas sean utilizadas con éxito para afinar materiales extremadamente duros, tales como piedras, cristal, o metales duros tales como acero o carburo endurecido donde no sería posible hacerlo con las limas normales.

Limas de aguja

Las limas de aguja se utilizan cuando el acabado superficial es extremadamente fino y preciso. Son de uso frecuente, y son los más seguroscuando se utilizan de forma y protección adecuada. El mango se diseña a menudo en forma de collar que permite cambiarlas rápidamente.

DESBASTE ABRASIVO

Abrasivo.

Referente mundial en sistemasde desbaste, pulido, abrillantado, desbarbado, micro desbarbado y demás acabados con excelente calidad superficial. Sistemas totalmente automáticos, rápidos y uso sencillo. Tecnologíaalemana. Gran variedad de compuestos abrasivos desarrollados para obtener todo tipo de resultados en todo tipo de especificaciones.

¿Cuál necesito?

Para conseguir un acabado óptimo, es determinante la elección de la máquina adecuada así como la elección de los cuerpos y materiales de desbaste. Se dan numerosos parámetros que inciden en el resultado y, por tanto, es imprescindible un asesoramiento especializado.

Los parámetros de influencia más importantes son los siguientes:

Calidad, forma y tamaño de los cuerpos para desbaste

Modelo, capacidad y proceso de las máquinas

Diseño, material y peso de la pieza

Posibilidad de separación

Exigencias en cuanto al desbastado y pulido

Tipos de abrasivos

Los cuerpos para desbaste se dividen en dos grupos principales:

Combinados con plástico

En este caso el material abrasivo para desbaste está integrado en resina de poliéster

Cualidades: baja densidad, material base blando

Aplicaciones: principalmente para el desbaste y desbaste fino de metales pesados

Combinados con cerámica

En este caso el material abrasivo para desbaste está integrado en cerámica

Cualidades: alta densidad, material base duro

Aplicaciones: principalmente para el desbaste de aleaciones de acero

Cuerpos de cerámica

Cuerpos de plástico

Estos cuerpos de desbaste de gran calidad se caracterizan por su alta capacidad de arrastre y fina configuración superficial. Su blanda composición impide que la superficie de las piezas se endurezca y aparezca la " piel de naranja"

Compuesto jabonoso

Los compuestos jabonosos se utilizan en el proceso en húmedo de las máquinas de plato giratorio y su función es mantener las piezas limpias y sin corrosión durante todo el proceso.

En caso de piezas delicadas gracias a la espuma jabonosa se forma una especie de película protectora entre las piezas y los cuerpos para desbaste. Nuestros compuestos jabonosos se caracterizan por sus óptimos resultados así como por la facilidad para recuperar el metal en el desagüe.

Cuerpos de porcelana

Estos cuerpos están indicados para el pulido en húmedo de aleaciones de metal. Son especialmente adecuados para el pulido de piezas pesadas, ya que se reduce considerablemente el efecto martilleo.

Los cuerpos de porcelana consiguen los mejores resultados cuando sus aristas han sido redondeadas y la superficie lisa. Los cuerpos de porcelana para pulido se entregan al clienteredondeado y con la superficie lisa. Por este motivo se pueden utilizar inmediatamente y no es necesario pasarlos por la máquina previamente.

Cuerpos de plástico

Estos cuerpos están indicados para el pulido en seco de joyas. Gracias a su geometríainalterable (no se genera polvo) son adecuados para las piezas huecas, filigrana y cadenas huecas. Especialmente recomendados para joyas en plata.

Granulados de cáscara de nuez impregnados con pasta de pulir

Este granulado ya viene impregnado con pasta de pulir, de modo que para las primeras tres o cuatro cargas no es necesario añadir pasta.

Granulados de cáscara de nuez impregnados con pasta de desbastar

Este granulado ya viene impregnado con pasta de desbastar, de modo que para las primeras tres o cuatro cargas no es necesario añadir pasta.

PASTAS PARA DESBASTAR

Pasta SP 26 para desbastar en seco

Adecuada para el desbaste en seco de piezas de todo tipo. Durante el proceso de desbaste se añaden determinados granulados para procesos en seco, como el de cáscara de nuez, el de maíz o cuerpos de madera

Pasta SP 62 para desbastar en húmedo

Se utiliza para mejorar el efecto de arrastre de los cuerpos para desbaste de todo tipo. También se utiliza para procesar cuerpos para desbaste que han quedado despuntados.

Información importante: Se ofrecen otros granulados y cuerpos para desbaste sobre pedido.

Pastas de pulir

Pasta de pulir P1

Pasta para pulido en seco para conseguir brillo espejo en joyas y otras piezas. Especialmente adecuada para metales blancos.

Dosis: 1 cucharadita / 5 kg de material

Pasta de pulir P2

Pasta para pulido en seco para conseguir brillo espejo en joyas y otras piezas. Especialmente adecuada para metales pesados.

Dosis: 1 cucharadita / 5 kg de material

Pasta de pulir P3

Pasta para pulido en seco para conseguir brillo espejo en joyas y otras piezas. Especialmente adecuada en casos de fuerte calentamiento (principalmente en procesos realizados con el bombo de fuerza centrífuga).

Dosis: 1 cucharadita / 5 kg de material

Pasta de pulir P4

Pasta para pulido en seco para conseguir brillo espejo en materiales sintéticos y naturales, por ejemplo perlas, ámbar, etc.

Dosis: 1 cucharadita / 5 kg de material

Pasta de pulir P5

Pasta para pulido en seco para prepulido de materiales sintéticos y naturales, por ejemplo perlas, ámbar, etc.

Dosis: 1 cucharadita / 5 kg de material

Polvo de pulir M10

En combinación con granulado de cáscara de nuez H 1/500 y aceiteadherente HL 6 para conseguir brillo espejo en piezas pequeñas de acero especial. Especialmente indicado para plata.Dosis: 1/2 cucharada + 25 ml aceite HL 6 / 5 kg de material

Aceite adherente HL 6

Este aceite sirve como material adherente en la aplicación de polvos de desbaste y pulido o como complemento graso para evitar que el granulado se reseque en los procesos de pulido en seco. Al mismo tiempo aísla el polvo y las partículas residuales.

Dosis: añadir 25 ml de aceite adherente HL 6 al polvo de desbaste y pulido / 5 kg de material

En caso de sequedad generalizada del granulado, ir añadiendo aceite adherente en pequeñas cantidades hasta conseguir el grado de humedad deseado.

1.- elementos de una piedra esmeril

a) grano abrasivo

Tamaño del grano

Para obtener una acción uniforme de corte, los granos abrasivos están graduados en varios tamaños, indicados por los números de 4 al 600. El número indica la cantidad de aberturas por pulgadas lineales en una criba estándar, a través de la que pasaría la mayor parte de ¡as partículas de un tamaño específico.

Los granos cuyos tamaños van del 4 al 24 se llaman “gruesos”; los de 30 a 60 se denominan “medianos”, y los que van del 70 al 600 se conocen como “finos”.

Los granos finos producen superficies más lisas que los gruesos, pero no pueden eliminar tanto metal como éstos.

Los materiales aglomerantes tienen los siguientes efectos en el proceso esmerilado:

1. Determinan la resistencia y la velocidad máximas de la muela.

2. Determinan si la rueda debe ser rígida o flexible.

Establecen la fuerza disponible para retener las partículas. Si para desprender los granos se requiere sólo una pequeña fuerza, se dice que la muela es suave. Para los materiales suaves se utilizan muelas duras, y para los materiales duros, muelas suaves. Los materiales aglomerantes que se utilizan son los de vitrificado, silicato, caucho o hule, resinoides, lacas y de oxicloruro.

b) liga

Piedras de material sintético - Suelen estar elaboradas de materiales cerámicos abrasivos como el carburo de silicio (carborundum) u óxidode aluminio (corundum). Se suelen comercializar piedras de este tipo con dos tipos de grano, fino por un lado y grueso por otro. Piedras de agua - Generalmente se extraen de minas, una de las más afamadas en Europa son Ardenas en Bélgica que tienen un color característico gris-amarillento. Generalmente una buena piedra de afilar es de precio bastante alto debido a la dificultad de encontrar buenas vetas de material. La denominación piedra de agua se hace ya que es habitual añadir agua para eliminar los residuos del afilado, esta práctica ha hecho que se acabe denominando piedra de agua.

Piedras Japonesas: Las piedras japonesas son muy reputadas y tienen una larga tradición debido a la existencia de minas naturales que las proporcionan, son de grano fino y

generalmente emplean agua (en aceite se estropea). Las más afamadas provienen del norte de Japón en el distrito de Narutaki. Las variantes disponibles en el mercado son: el ara-to o "piedra ruda", el naka-to o "piedra media" y el shiage-to o "piedra de acabado".

c) dureza

Evidentemente la característica más importante de una piedra es que el material deque está compuesta sea duro, es decir, que tenga un abrasivo de alta calidad.Entre las sustancias usadas como abrasivo en las ruedas de amolar tenemos, además delcarburo de silicio y el ácido de aluminio, aleaciones de cobre y níquel, vidrio y madera. Eldiamante también se usa como abrasivo, pero su fin principal está en la rectificación de lasmismas piedras.Tenacidad: Esta es la propiedad que mantiene unidas las partículas del material abrasivo. Silas piedras tienen una tenacidad deficiente, sus bordes se rompen muy a menudo sin quetenga sobre esfuerzo alguno.

d) estructura

ESTRUCTURA DE LAS PIEDRAS:Tamaño de los granos: Las pequeñas partículas del material abrasivo se conocen por elnombre de grano, y en gran parte la calidad de una piedra depende de la uniformidad delgrano. Cuando la pieza que se trabaja resulta con rayas en su superficie es que la piedra quese está usando no tiene un grano uniforme. Los fabricantes de las ruedas y piedras abrasivasprestan gran atención a este detalle, para lo cual usan cedazos especiales para clasificar elmaterial. El tamaño del grano viene especificado en cada piedra.Las sustancias duras y frágiles se cortan mejor con piedras de grano fino. Las piedras degrano grueso sirven para la mayoría de los materiales; éstas dan una mayor velocidad decorte o desgaste. Cuando se desea un buen acabado y una gran exactitud, deben usarse laspiedras de grano fino.La estructura del material abrasivo tiene importancia, y se refiere a la distancia a que seencuentran los granos entre sí. Los granos muy separados cortan muy fácilmente a lassustancias blandas y dúctiles. Los granos muy juntos son más apropiados para los materialesduros y frágiles, con excepción del carburo de tungsteno. Cuando la presión es variable, seprefiere un espaciamiento holgado. Las presiones elevadas requieren gramos muy juntos.Cuando la distancia entre éstos es mediana, las piedras son aptas para el esmeriladocilíndrico y sin centrar, y también para afilar herramientas.Aglutamiento: Con este nombre se conoce el material o sustancia que mantieneunidas las partículas abrasivas, su fin es semejante al cemento. A este material aveces se le llama vínculo o aglomerante. Generalmente se usa el caucho, silicatovitrificado, goma laca y resinas sintéticas.Grado: La forma en que el aglutinante mantiene unido a los granos durante lasoperaciones de esmerilado, se denomina grado. Por ejemplo, las piedras en queel grano es desalojado fácilmente, se conocen como piedras de grado blando,mientras que las que conservan los granos muy unidos se conocen como piedrasde grado duro. Esto no se refiere a la dureza del material abrasivo, sino que elresultado de la combinación del aglutinante con los granos de la sustancia

abrasiva.El grado de una piedra se indica muchas veces por medio de letras, usando laletra M para designar un grado mediano. Las letras que siguen a la M denotan,sucesivamente, grados más blandos y puede ir hasta la W para las variedadesmás blandas, mientras que las letras anteriores a la M indican grados más duros hasta la letra D. Estas marcas sólo las traen las piedras con aglutinante vitrificado, pues los otros tipos se designan por medio de cifras. Hay un mayor número e grados en las piedras con aglutinante vitrificado que en otras. Generalmente los grados más duros se emplean con sustancias duras. El grado depende también de la extensión del contacto entre la piedra y la pieza. Cuando más grande es el área de contacto, más blando debe ser el grado, y viceversa. Si las máquinas están sujetas a vibraciones pronunciadas, debe usarse un grado más duro que el que correspondería en otra forma.

2.- clasificación de los granos por su medida

Los granos abrasivos se clasifican por tamaño de acuerdo con un estándar mundial establecido y se designan por un tamaño numérico de grano. En la medida que aumenta el número, menor es el tamaño del grano. El tamaño grueso de grano (un número menor) aumentará la velocidad de eliminación de material pero proporciona menor calidad del acabado de la superficie. El

tamaño fino de grano (números mayores) proporcionan menos eliminación de material pero mejoran la calidad de la superficie.

3.- liga o aglutinante

Liga vitrificada o cerámica

El grano abrasivo se mezcla con la liga vitrificada en máquinas especiales, hasta obtener una masa homogénea lista para su prensado.

Esta mezcla se vierte en moldes de acero y se prensa en máquinas hidráulicas, comprimiéndose hasta alcanzar determinado volumen.

Luego se seca en hornos especiales y es horneada posteriormente en forma gradual y progresiva, hasta llegar aproximadamente a una temperatura de 1.270 °C Este proceso de horneado dura de 6 a 8 días.

La velocidad periférica máxima permitida para ruedas abrasivas con este tipo de liga es de 35 metros por segundo y excepcionalmente, 45, 60 y hasta 125 metros por segundo (con ligas vitrificadas especiales).

Liga bakelita o resina

Las ruedas abrasivas con este tipo de liga son fabricadas en forma similar a las de liga vitrificada, pero son horneadas a una temperatura aproximada a los 185°C.

Este proceso de horneado dura entre 36 y 54 horas.

La principal propiedad de este tipo de liga es su elasticidad, lo que le da una mayor resistencia a los golpes, a diferencia de las ruedas vitrificadas.

La velocidad periférica máxima permitida es de 50 metros por segundo (excepcionalmente 60 y 80 metros por segundo con ligas resinosas especiales). Liga de goma o hule

Los aglomerantes elásticos, adoptados para la construcción de muelas delgadas para corte o capaces de un elevado grado de acabado, pueden ser el caucho vulcanizado, la baquelita u otras resinas sintéticas, o goma laca.

Liga de silicatoLos aglomerantes de silicato sódico y arcilla requieren una cocción a 200-300 0C; con esta pasta se construyen muelas menos duras que las anteriores y con acción abrasiva reducida; son más económicas, pero de menor duración.

Liga de laca

Los aglomerantes cerámicos, constituidos por arcillas, cuarzo y feldespato, que reducidos a polvo se empastan con el abrasivo y se conforman con moldes apropiados, después de un periodo de desecación lenta se vitrifican en hornos de túnel (a unos 1.500 0C durante 3-5 días). Son de uso corriente y poseen óptimas cualidades, pero presentan poca elasticidad

4.- dureza

La dureza se designa con las letras del abecedario de la A a la Z

5.-estructura

ESTRUCTURA DE LAS PIEDRAS:Tamaño de los granos: Las pequeñas partículas del material abrasivo se conocen por elnombre de grano, y en gran parte la calidad de una piedra depende de la uniformidad delgrano. Cuando la pieza que se trabaja resulta con rayas en su superficie es que la piedra quese está usando no tiene un grano uniforme. Los fabricantes de las ruedas y piedras abrasivasprestan gran atención a este detalle, para lo cual usan cedazos especiales para clasificar elmaterial. El tamaño del grano viene especificado en cada piedra.Las sustancias duras y frágiles se cortan mejor con piedras de grano fino. Las piedras degrano grueso sirven para la mayoría de los materiales; éstas dan una mayor velocidad decorte o desgaste. Cuando se desea un buen acabado y una gran exactitud, deben usarse laspiedras de grano fino.La estructura del material abrasivo tiene importancia, y se refiere a la distancia a que seencuentran los granos entre sí. Los granos muy separados cortan muy fácilmente a lassustancias blandas y dúctiles. Los granos muy juntos son más apropiados para los materialesduros y frágiles, con excepción del carburo de tungsteno. Cuando la presión es variable, seprefiere un espaciamiento holgado. Las presiones elevadas requieren gramos muy juntos.Cuando la distancia entre éstos es mediana, las piedras son aptas para el esmeriladocilíndrico y sin centrar, y también para afilar herramientas.Aglutamiento: Con este nombre se conoce el material o sustancia que mantieneunidas las partículas abrasivas, su fin es semejante al cemento. A este material aveces se le llama vínculo o aglomerante. Generalmente se usa el caucho, silicatovitrificado, goma laca y resinas sintéticas.Grado: La forma en que el aglutinante mantiene unido a los granos durante lasoperaciones de esmerilado, se denomina grado. Por ejemplo, las piedras en queel grano es desalojado fácilmente, se conocen como piedras de grado blando,mientras que las que conservan los granos muy unidos se conocen como piedrasde grado duro. Esto no se refiere a la dureza del material abrasivo, sino que elresultado de la combinación del aglutinante con los granos de la sustanciaabrasiva.El grado de una piedra se indica muchas veces por medio de letras, usando laletra M para designar un grado mediano. Las letras que siguen a la M denotan,sucesivamente, grados más blandos y puede ir hasta la W para las variedadesmás blandas, mientras que las letras anteriores a la M indican grados más duroshasta la letra D. Estas marcas sólo las traen las piedras con aglutinante vitrificado,

pues los otros tipos se designan por medio de cifras.Hay un mayor número e grados en las piedras con aglutinante vitrificado que enotras.Generalmente los grados más duros se emplean con sustancias duras. El gradodepende también de la extensión del contacto entre la piedra y la pieza. Cuandomás grande es el área de contacto, más blando debe ser el grado, y viceversa. Silas máquinas están sujetas a vibraciones pronunciadas, debe usarse un gradomás duro que el que correspondería en otra forma.

6.- sistema de marcado de las piedras esmeriles

Ademas las piedras esmeriles tienen marcas y contraseñas particulares a cada fabricante

Por ejemplo,en una muela de carborundo de la compañia Carborundum Co, se puede leer la marca EC54 I-J9-V30

Esa marca se traduce como sigue:

E : el tipo de grano,que en esa marca puede ser A,D,E,G,M,N,o T

C;significa la clase de abrasivo,en la cual se designa como A el oxido de aluminio,con C elcarburo de silicio,y la D el diamante

54 es el numero que da el tamaño del grano,que en esta marca va del 6 al 1000El 1 siguiente indica la combinacion de granos,(si la hay),la J ,el grado de dureza que va de duro a blando,y se expresa conlas letras de abecedario,de la A a la ZEl numero 9 precisa la estructura,que va del numero 1,(la mas densa),al numero 15,que es la mas abiertaLa V se refiere al tipo de liga (V= vitrificada)

Finalmente los numeros que siguen son contraseña del fabricante

7.- carborundumSuelen estar elaboradas de materiales cerámicos abrasivos como el carburo de silicio (carborundum) u óxido de aluminio (corundum). Se suelen comercializar piedras de este tipo con dos tipos de grano, fino por un lado y grueso por otro.

8.- factores

a) Material a esmerilar: dependiendo del material a esmerilar se debe tener en cuenta la dureza de este y de la piedra esmeriladora para no causar esfuerzos excedentes

b) Area de contacto en el esmerilado: mientras mas superficie haga contacto con la pieza se generara mayor resistencia

c) Velocidad de la piedra esmeril: La velocidad de las piedras y de las piezas que se trabajan es cosa muy

importante y que se debe tener en cuenta. Una guía muy aproximada es la detener presente que si la pieza gira demasiado rápido, su periferia se despasta máspronto debido al mayor esfuerzo. Por otra parte si se aumenta la velocidad de laA continuación damos las velocidades que recomiendan algunos fabricantes paralos diferentes tipos de máquinas.

d) Cantidad de material a esmerilar: Cuando se desea un buen acabado y una gran exactitud, deben usarse laspiedras de grano fino.La estructura del material abrasivo tiene importancia, y se refiere a la distancia a que seencuentran los granos entre sí. Los granos muy separados cortan muy fácilmente a lassustancias blandas y dúctiles. Los granos muy juntos son más apropiados para los materialesduros y frágiles, con excepción del carburo de tungsteno. Cuando la presión es variable, seprefiere un espaciamiento holgado. Las presiones elevadas requieren gramos muy juntos.Cuando la distancia entre éstos es mediana, las piedras son aptas para el esmeriladocilíndrico y sin centrar, y también para afilar herramientas.

9.- instrucciones para el uso de piedras esmeriles

1. Los esmeriles deberán estar ubicados en sitios especiales, bien iluminados, donde no exista

tráfico constante de personas.

2. El mantenimiento y limpieza de los esmeriles deberán efectuarse constantemente, las piezas

dañadas o rotas deberán ser sustituidas. La lubricación es indispensable para evitar

recalentamientos de equipos y piezas.

3. En el área donde se encuentren los esmeriles se colocaran avisos recordatorios del uso de

las protecciones para los ojos.

4. Las bridas serán del mismo diámetro y el mismo espesor para que haya un perfecto balance.

5. No se utilizarán ejes ni bridas dobladas rotas o con superficies irregulares, ya que podrían

provocar la rotura de la piedra.

6. La velocidad calculada de diseño del esmeril no podrá ser cambiada.

7. Todo esmeril deberá tener un protector frontal.

8. El descanso o porta pieza deberá quedar a un nivel más alto que el del centro de la piedra y

con una longitud de 3mm de la piedra.

9. Los trabajos de esmerilado se realizarán por intermedio de personas conocedoras del

equipo y de los procedimientos seguros de trabajo.

10. Los operadores de los esmeriles contarán con la protección adecuada para la vista y

protección respiratoria en los casos de generación de polvos.

11. No se podrán en funcionamiento los esmeriles cuya piedra esté floja o fuera de balance.

12. Siempre se utilizará el frente de la piedra a menos que el diseño haya sido hecho para

esmerilar por los lados.

13. A medida que la piedra se vaya desgastando, deberá irse ajustando el porta pieza o

descanso respetando la medida 3 mm. de longitud.

14. En las áreas que cuenten con esmeriles de diferentes R.P.M. se utilizará un código de

colores en donde la piedra y el esmeril puedan identificarse fácilmente y prevenir así la

posibilidad de equivocación.

15. Se deberá colocar en un lugar visible la información sobre el código de colores a utilizar.

Montaje

El montaje de las piedras en los ejes de las máquinas de esmerilar requiereespecial atención. A cada lado del agujero central debe colocarse una arandelade caucho o de papel secante, y se ajusta luego la piedra con las dos bridas oarandelas de acero, el agregado de papel secante tiene importancia, pues en esaforma se asegura una distribución pareja de la presión desde las bridas y sereducen las probabilidades de rotura, al mismo tiempo que se impide que la piedrapatine. Tiene importancia también que las bridas sean de un diámetro de por lomenos la tercera parte del dela piedra y que el diámetro del agujero central sea losuficientemente grande como para adaptarse a cualquier eje.Si para montar una piedra en un eje hay necesidad de forzarla, se corre el peligrode iniciar la formación de rajaduras que pueden luego producir el estallido de lapiedra al girar a elevadas velocidades.Antes de montar las piedras debe cubrir defectos o rajaduras. La tuerca del ejesólo debe ajustarse hasta obtener una sujeción firma de la piedra, sin excesivapresión.

10.- rectificado y formado de piedras emeriles

Las piedras deben ser rectificadas cada vez que se montan sobre un eje, y ello sedebe a que como el agujero central es más grande que el eje, el centrado es muydifícil. La mejor forma de rectificar una piedra es usando una herramienta con unapunta de diamante, aunque hay otras herramientas especiales que consisten envarias ruedas de acero montadas en un mango. Una herramienta con punta dediamante se compone de una barra de acero con cuya punta se ha fijado undiamante negro que apenas sobresale del extremo. Para reducir las vibracioneses necesario emplear un soporte con la herramienta. El diamante se hace correr

transversalmente sobre la cara de la piedra, al mismo tiempo que se suministrauna buena cantidad de refrigerante.

Acabado

1.- definición

El acabado es un proceso de fabricación empleado en la manufactura cuya finalidad es obtener una superficie con características adecuadas para la aplicación particular del producto que se está manufacturando; esto incluye mas no es limitado a la cosmética de producto. En algunos casos el proceso de acabado puede tener la finalidad adicional de lograr que el producto entre en especificaciones dimensionales.

Antiguamente, el acabado se comprendía solamente como un proceso secundario en un sentido literal, ya que en la mayoría de los casos sólo tenía que ver con la apariencia del objeto u artesanía en cuestión, idea que en muchos casos persiste y se incluye en la estética y cosmética del producto.

En la actualidad, los acabados se entienden como una etapa de manufactura de primera línea, considerando los requerimientos actuales de los productos.

2.-objetivo

1. Decorar y proporcionar un acabado estético. 2. Ser parte del conjunto del sistema de protección del casco junto con el sistema de imprimación. 3. Proteger el casco del entorno, la luz solar, el agua de mar, el viento y el polvo.

3.- materiales usados en los acabados

En general, los acabados físico-químicos, son procesospara corregir y alisar, así como, para dar apariencia estética a las superficies de los materiales duros como los metálicos y cerámicos, además de algunos plásticos y maderas duras.

Se les llama también de "preparación mecánicasuperficial" porque permiten un alto grado de calidad de la superficie para recibir otros materiales con buena adherencia, mayor resistencia a la corrosióny aspecto cosmético.

Los tipos principales de acabado físico-químico son: desbaste, pulido, abrillantado (bruñido), arenado, satinado y pulido químico o electroquímico que continuación mostraremos.

En los cinco primeros casos se emplean los llamados materiales abrasivos, que son sustancias duras naturales o artificiales capaces de arrancar, desbastar y pulir una superficie.

4.- operaciones básicas

Las funciones principales de los procesos de acabado son limpiar, proteger y decorar la superficie. La limpieza de la superficie suele ser el primer paso. La limpieza elimina la mugre, aceites, grasa, incrustaciones o costuras y herrumbre, a fin de preparar la superficie para un tratamiento adicional La limpieza se puede efectuar por medios mecánicos como limpieza con chorro de abrasivo o por medios químicos, como limpieza alcalina. Ahora bien, algunos procedimientos de limpieza pueden servir, a la vez, para limpieza y acabado. Otros fines de los procesos de acabado, son proteger la superficie contra el deterioro y decorarla para aumentar su atractivo estético. El acabado se efectúa al cubrir la superficie con el revestimiento conveniente.

Las superficies se pueden revestir con revestimientos orgánicos (pinturas), revestimientos metálicos, revestimientos de fosfato, esmaltes porcelanizados y revestimiento de cerámica.

5.- maquinas y equipo

Pulidora Limadora Torno Fresadora

6.- ventajas y limitaciones

Independientemente de las propiedades externas que presentan las superficies, también se distinguen en éllas su uniformidad y alisado.

La representación gráfica de los distintos acabados superficiales puede encontrarse en cualquier libro de Dibujo Técnico.

La exactitud que puede lograrse llega a 0.006 mm y aun a limites mas reducidos si es necesario.

7.- normas tolerancias y cualidades del proceso

La calidad de la rugosidad superficial se maneja por las siguientes normas:

UNE 82301:1986 Rugosidad superficial. Parámetros, sus valoresy las reglas generales para la determinación de las especificaciones ( ISO 468: 1982),

UNE-EN ISO 4287:1998 Especificación geométrica de productos ( GPS). Calidad superficial: Método del perfil. Términos, definiciones y parámetros del estado superficial (ISO 4287:1997), y

UNE 1037:1983. Indicaciones de los estados superficiales en los dibujos (ISO 1302: 1978)

8.- Aplicaciones industrales

Se emplea en la obtención de perfiles laminados de gran longitud en relación a su sección transversal. Por ejemplo, es muy utilizado en la fabricación de perfiles resistentes de construcciones agroindustriales metálicas (perfiles IPN, UPN, etc.). La laminadora es una maquina que consta de dos . arboleshorizontales y paralelos en los que se acoplan sendos cilindros simétricos que dejan una zona libre con la forma requerida por el perfil. Generalmente el procesoprecisa de varias pasadas por diferentes trenes de laminado, de forma que se logre una transición gradual de la pieza en basto al perfil de diseño.

Recubrimientos metálicos

1 Galvanoplastia

Definición del proceso

La galvanoplastia es la operación por la cual se obtiene el depósito de un metal sobre un objeto por medio de la electrolisis.

Objetivos del proceso

La galvanoplastia consiste en cubrir el metal base con una capa protectora de metales tales como cobre, níquel, cromo, oro o plata, y es una industria importante. Como ejemplo sencillo, supóngase que se desea dar un baño de cobre a la escobilla de carbón de una dinamo. La parte de escobilla a recubrir se introduce en una solución de sulfato de cobre. En la solución se introduce también una placa de cobre y se conecta al polo positivo de una dinamo o de cualquier otra fuente de C.C. El objeto a recubrir se conecta al terminal negativo de la fuente. En estas condiciones, la corriente transporta el cobre de la solución y lo deposita sobre una escobilla de carbón.

El cobre que abandona la solución viene reemplazado por cobre que pasa de la lamina de este metal (ánodo) a la solución, de forma que esta permanece siempre la misma. La densidad de corriente depende del metal a depositar y es del orden de los 0,03 amperios por centímetro cuadrado.

La sola f.e.m. en oposición en el baño descrito es la caída IR es la solución. Por ello, los baños de galvanoplastia son dispositivos de baja tensión y cuando ello es practicable se dispone variar en serie. En general, para galvanoplastia se utilizan generadores de baja tensión y elevada corriente.

Metales, aleaciones, procedimientos, soluciones de los baños electrolíticos y temperatura usadas en el proceso

Los depósitos obtenidos por galvanoplastia pertenecen a dos tipos principalmente:

1.- Deposito adherente de un metal precioso (oro o plata) o inoxidable (níquel, cromo) sobre un metal oxidable con el fin de embellecer a los objetos o de preservarlos de la oxidación.

2.- Deposito no adherente de un metal sobre el molde de un objeto con el fin de reproducir las formas de este objeto.Para la reproducción galvanoplástica de objetos se hace un molde en gutapercha de la pieza a reproducir; como la gutapercha es aislante se la hace conductora dándole una capa de grafito; después se le suspende como cátodo en un electrolito que contiene una sal de cobre. Cuando pasa la corriente el cobre se deposita sobre el ánodo y reproduce el objeto moldeado. Se da mas solides a la reproducción derritiendo por detrás una aleación a base de plomo.

Operaciones básicas en el proceso

Como ejemplo el cobreado.

El electrolito contiene una sal de cobre. Cuando pasa la corriente el cobre se dirige al cátodo (o polo positivo) que está constituido por las piezas a cobrear; estas piezas se recubren, pues, de cobre.

En el plateado, el baño contiene una sal de plata y el ánodo es una placa de plata. En el niquelado el baño contiene una sal de níquel y el ánodo es una placa de níquel. Como en el cobreado, el cátodo está constituido por las piezas de plata o de níquel a recubrir el ánodo es soluble.

Si se desea obtener un deposito bien adherente y regular es indispensable limpiar perfectamente los objetos, primero con brochas o cepillos más o menos finos, después en baños destinados a decaparlos o desengrasarlos (baños de acido sulfúrico, de potasa, de cal, etc., variando la técnica según los casos). Por último las densidades de corriente empleadas deben ser siempre muy débiles de 0.1 a 0.5 amperio por decímetro cuadrado de objeto a recubrir.

Cuando las piezas salen en los baños se les seca y se les pulimenta.

Maquinaria, equipo y herramientas usadas en el proceso

Para la galvanoplastia se pueden utilizar pilas, pero lo mas frecuente en la industria es emplear dinamos de muy alta tensión, capaces de proporcionar una fuerte intensidad de modo que se alimenten a la vez un gran número de baños.

Ventajas y limitaciones del proceso

Se comprenden desde luego las ventajas de la galvanoplastia, especialmente para el tiro de aquellos grabados que se necesitan a millares y cuya placa-tipo se gastarla rápidamente. Estas reproducciones galvanizadas llamadas cliché se pueden renovar fácilmente.

Tolerancias y calidades del proceso

No es necesario que el ánodo sea del mismo metal a depositar. Pueden usarse otros metales. En estas condiciones, sin embargo, la solución va variando con el tiempo a medida que el metal del ánodo va incorporándose a la solución. Si como ánodo se utiliza una sustancia inerte tal como carbón la solución va haciéndose acida.

La electrotipia es otro ejemplo de galvanoplastia. Se hace una impresión en cera con el tipo u objeto a reproducir. La superficie de la cera se hace conductora aplicándole una fina capa de grafito. Por galvanoplastia se recubre de cobre dicha superficie. Luego se refuerza con el metal del tipo para darle la necesaria resistencia mecánica.

Aplicaciones industriales del proceso

La reproducción de objetos de muy finos detalles y en muy diversos metales. Así se pueden reproducir medallas, grabados sobre madera destinados a la imprenta (electrotipia), etc.

2 Recubrimiento de cromo

Definición del proceso

Los recubrimientos de cromo pueden ser aplicados por cementación o por galvanizado. El cromo es de color gris acerado y su fractura es de brillo argentado. Es duro y agrio. A causa de su elevada resistencia a la corrosión es muy apropiado para construir recubrimientos antioxidantes (cromado brillante y cromado duro). El cromado duro se emplea mucho para herramientas y en moldes para materias prensadas. El cromo juega un importante papel en la fabricación de aceros aleados.

Objetivos del proceso

A causa de su elevada resistencia a la corrosión es muy apropiado para construir recubrimientos antioxidantes (cromado brillante y cromado duro).

El cromado duro se emplea mucho para herramientas y en moldes para materias prensadas. El cromo juega un importante papel en la fabricación de aceros aleados.

Metales, aleaciones, procedimientos, soluciones de los baños electrolíticos y temperatura usadas en el proceso

El coeficiente de dilatación lineal de cromo es 1,5 veces menor que el del acero, pero esto conlleva su desprendimiento. Si la capa de cromo es tratada con vapores de bencina a temperaturas de 950-1050°C puede incrementarse su termoresistencia a 950-1000°C con un mantenimiento de una alta resistencia al desgaste. Esto esta asociado a que los carburos cubren las grietas que tengan la capa.

En el galvanizado se consiguen los mejores resultados depositando primero un recubrimiento base de niquel o de niquel y cobre sobre el cual se deposita el cromo. La gran dureza del cromo lo hace importante en la protección contra el desgaste o la abrasión también puede soportar y retener un

gran pulimento. Los recubrimientos muy finos son de poco rendimiento debido a la presencia de poros diminutos.En el cromado se enriquece, se satura, con cromo la superficie exterior de piezas de acero. Con este objeto se calientan las piezas en cámaras cerradas en las cuales se vaporiza a unos 1000 °C sales de cromo (generalmente cloruros). Con esto penetra el cromo en la superficie de las piezas y forma una excelente protección anticorrosiva. Con el cromado se forma una zona parecida en su estructura a la del acero anticorrosible; en esta capa el contenido de cromo disminuye hacia el interior. Los mas adecuados para este tratamiento son los aceros con bajo contenido de C y los aceros con titanio. La ventaja del cromado consiste en que en virtud del entrelazamiento existente entre el material de base y la zona protectora resulta imposible que se produzca una exfoliación en la zona cromada. La resistencia anticorrosiva es comparable a la del acero al cromo.

Operaciones básicas en el proceso

El cromo está situado en la escala de tensiones por debajo del hierro pero al cabo de poco tiempo cambia y se hace muy fuertemente positivo. La aplicación se realiza por vía galvánica.

El cromado brillante sirve tanto para protección como para embellecimiento de la superficie.

El cromado duro sirve para disponer de una superficie dura resistente al desgaste. También en el cromado los poros o deterioros mecánicos conducen a una incrementada corrosión del metal base.

Frecuentemente se dispone sobre los recubrimientos galvánicos de zinc y de cadmio otro recubrimiento de cromo. Este procedimiento con disoluciones de cromo en agua se llama cromatado. Por este medio se mejora con compuestos de cromo la protección superficial; esta mejora es particularmente notable en lo que se refiere a protección contra los agentes atmosféricos. Las capas de cromatado son resistentes hasta temperaturas comprendidas entre los 60°C y los 80°C. A mayores temperaturas pueden aparecer grietas.

El cromo poroso puede dividirse en cromo de baja, media y alta porosidad. La porosidad puede ser puntual.

La porosidad de la capa de cromo puede ser alcanzada durante el rectificado. El pulido es inherente a las capas brillantes.

Maquinaria, equipo y herramientas usadas en el proceso

Se calientan las piezas en cámaras cerradas en las cuales se vaporiza a unos 1000 °C sales de cromo.

El cromatado se realiza generalmente mediante inmersión, mediante pulverización con brocha.

Ventajas y limitaciones del proceso

El recubrimiento de cromo presenta una capa muy resistente y fina de oxido que evita el recubrimiento posterior con cualquier material blando,

El recubrimiento poroso, en comparación con el liso, se maquina con mayor facilidad. La prosidad permite las deformaciones elásticas y plásticas en las capas finas.

El cromado electrolítico debido a su alta dureza se maquina con dificultad, prácticamente no se lubrica con aceites y todo esto dificulta el uso del cromado liso en una serie de pares de friccion.

Durante el rectificado, además de la formación de los poros, disminuye algo el espesor de la capa.

Durante el rectificado posterior al cromado, frecuentemente aparecen grietas las cuales pueden estar presentes no solo en la capa de cromo si no en el metal base. En este caso las grietas son muy peligrosas, sobretodo en elementos que trabajen bajo cargas variables elevadas. Las grietas pueden formarse aun bajo regímenes de corte lentos. La causa es que los esfuerzos térmicos que surgen durante el rectificado se suman a los esfuerzos de tracción provocados por el cromado, asi como los esfuerzos que surgen producto de las diferencias entre los coeficientes de dilatación lineal de la capa de cromo y el metal base. Las grietas del rectificado surgen fundamentalmente en los aceros templados o nitrurados.

Tolerancias y calidades del proceso

Al aumentar el espesor de la capa de cromo, crece la posibilidad de su desprendimiento. Por eso se aplican capas no mayores de 1,6 mm.

Para mejorar el asentamiento de pares Cr-acero, este ultimo se somete a procesos de oxidación o fosfatado.

Los elementos con capas pequeñas (5-7,5 µm) se croman durante 15 min. El espesor del recubrimiento en instrumentos debe ser de 0.05 mm; en elementos de prensado para plásticos 0.01 mm; en cojinetes de deslizamiento, arboles de bombas de 0,02 mm y mas. El espesor nominal de la capa para arboles de grandes dimensiones es de 1,4 mm. Los aros de piston de motores de tractor se croman a 0,10-0,15 mm de espesor de capa.

Para efectuar el cromado es necesario que la superficie este rectificada o pulida. Para elementos en que el espesor del cromo sea superior a 0,05 mm es suficiente que la superficie este rectificada.

En ocasiones, en la capa de cromo poroso se da una capa fina de bisulfuro de molibdeno o de grafito coloidal y una capa de una sustancia orgánica.

A los elementos cromados que trabajan a cargas variables, generalmente se les somete a un revenido bajo, lo que incrementa su vida útil. Además para disminuir las tensiones residuales de tracción en las capas cromadas es conveniente emplear para el cromado una corriente de polaridad variable o también someter el elemento posteriormente a presiones radiales de compresión.

Aplicaciones industriales del proceso

La resistencia de los recubrimientos con cromo a las cargas cíclicas con contacto aumenta con el incremento de la resistencia del material base y con el espesor de la capa y es mayor en capas mates que brillantes. La destrucción de la capa en este tipo de condición de explotación surge con la formación de mallas de grietas.

Las superficies cromadas se recomiendan para pares de friccion en que el contracuerpo sea babbit, hierro fundido o aceros, medianamente templados con presencia de lubricantes y no muy elevadas presiones, y no se recomienda cuando el contracuerpo sea de titanio. Es controvertido su uso para contracuerpos de bronce aunque hay experiencias positivas para bronces al Al-Mn. El cromo en muchos casos tiene una resistencia al desgaste 4-5 veces mayor que la nitruración y 10-15 veces mayor que los aceros sin embargo no sustituye a la cementación. El cromado en aceros cementados solo tiene sentido para aumentar la resisencia a la corrosión.

Aunque el tipo de cromado esta en función de las condiciones concretas de trabajo, se recomienda el liso para elementos que trabajan en condiciones de suficiente lubricación y a velocidades de deslizamiento no elevadas. Para otras condiciones este tipo de cromado no es adecuado ya que surgen picaduras y pequeñas grietas.

El cromado poroso es menos resistente al desgaste que el liso pero es recomendable cuando hay insuficientes lubricación y no se recomienda para trabajar con materiales blandos.

3 Galvanizado

Definición del proceso

El zinc es el metal más utilizado para obtener recubrimientos protectores de la corrosión del acero, dando lugar al llamado acero galvanizado.

Objetivos del proceso

Obtener recubrimientos protectores de la corrosión del acero, se crea una celda galvánica en el acero galvanizado (Zn es el ánodo y el acero es el cátodo), la cual protege al acero. La duración de esta protección depende más de la masa de zinc existente por unidad de superficie que del proceso por el cual ha estado aplicado.

Metales, aleaciones, procedimientos, soluciones de los baños electrolíticos y temperatura usadas en el proceso

Tipos de galvanizado

a) Galvanizado electrolíticoSe obtiene haciendo pasar corriente eléctrica continua mediante una solución que contiene zinc. Los valores mas comunes son de 4-8 micras. Su aspecto es liso y brillante.

En ningún caso se debe utilizar en ambientes agresivos o la intemperie ya que el pequeño grosor del recubrimiento le da una resistencia a la corrosión muy baja, por este motivo, a veces se completa con aplicaciones de lacas incoloras o recubrimientos de cromo.

b) Metalizado con zincSe obtiene proyectando grietas de zinc fundido sobre la superficie a proteger. Se pueden obtener grandes gruesos de mas de 100 micras.

Es un sistema de protección muy adecuado para la intemperie y su acabado superficial lo hace apto para ser pintado posteriormente.

c) Recubrimiento con pinturas de zincSon pinturas de uno o dos componentes, aplicadas previa imprimación. Si se aplica con brocha, se puede acceder a superficies mas inaccesibles. Utilizable para reparaciones de piezas contaras, etc.

d) Galvanizado por inmersión en calienteSe obtiene mediante la inmersión de la pieza en un baño de zinc fundido. A una temperatura de 440-460°C. La difusión del zinc en la superficie del acero da lugar a una capa externa de zinc que le da un aspecto brillante. Las piezas se enfrían en agua o al aire libre. Los gruesos que se consiguen son de 15 a 100 micras; se recomienda, por ejemplo para ambientes exteriores y gruesos de acero de 6mm, utilizar recubrimientos de 80 micras, como mínimo.

Este último es el método más aconsejable para los materiales utilizados en la construcción.

Operaciones básicas en el proceso

En general, los elementos galvanizados no se han de someter a operaciones de deformación o conformación después de la galvanización, tales como doblarlos, estirarlos o cortarlos, ya que puede desaparecer el recubrimiento en las zonas mecanizadas. Estas operaciones se tienen que hacer siempre que sea posible antes de la galvanización, ya que las limaduras del corte y el polvo que se produce en el esmerilado se oxidan rápidamente (en pocos días se vuelven de color marrón-rojizo).

Maquinaria, equipo y herramientas usadas en el proceso

Fuente de energía, brochas, y en el caso del galvanizado electrolítico a veces se completa con aplicaciones de lacas incoloras o recubrimientos de cromo.

Ventajas y limitaciones del proceso

Los pequeños defectos de continuidad del recubrimiento, producidos bien durante el proceso, bien por causa mecánica posterior, pueden solucionarse por metalización con zinc o mediante la aplicación de pinturas de zinc.

Además, debe tenerse mucho cuidado cuando se almacenan los materiales galvanizados, ya que muchas veces, en lugar de dejarlos a la intemperie y bien ventilados (que es como estarán cuando trabajen), se mantienen en sus embalajes. A causa de la condensación de la humedad y a las bajas temperaturas, se produce un ataque que se traduce en unas manchas blancas. Si este ataque no es muy profundo pero puede llegar a desaparecer todo el recubrimiento, siendo necesario volver a galvanizar el material. El mismo problema puede presentar, por ejemplo, en elementos galvanizados colocados en zonas o habitaciones sin una ventilación mínima que evite las condensaciones.

Tolerancias y calidades del proceso

El espesor de los recubrimientos galvanizados es uno de los criterios fundamentales para establecer su calidad.

Para poder definir la calidad de un producto galvanizado debe especificarse tanto la masa del recubrimiento por unidad de superficie, como el tipo de recubrimiento galvanizado.

Aplicaciones industriales del proceso

La lámina galvanizada de calidad comercial producida por el proceso Sendzimir es apropiada para la gran mayoría de usos, combinando facilidad de formado con buenas características.

El acero galvanizado también puede utilizarse en el mismo vaso de la piscina, especialmente cuando se encuentra sobre el suelo.

El acero galvanizado es el material standard para el armado utilizado en la distribución interior de edificios.

4 Recubrimiento de estaño

Definición del proceso

Aunque se utiliza en pequeñas cantidades, el estaño es un metal importante. El uso mas importante del estaño un metal blanco plateado y lustroso es como un recubrimiento protector en hojas de acero (hojalata) que se utiliza para la fabricación de recipientes (latas) para alimentos y para varios productos.

Objetivos del proceso

La resistencia al ataque de corrosión de la capa de recubrimiento.

Metales, aleaciones, procedimientos, soluciones de los baños electrolíticos y temperatura usadas en el proceso.

Gracias a las bondades de la película hierro-estaño fue posible pensar en la fabricación de hojalata de bajo estañado (L.T.S. o lighty tincoated steel), que son materiales con una bajísima película de estaño y alta pasivación. La película de estaño puede ser o no ser completamente aleada, siendo la primera la que mejores resultados ha dado en el mercado.

Este tipo de hojalata tiene iguales o mejores comportamientos que la lámina cromada (tin free steel) y que la hojalata de recubrimiento normal (2.8/2.8 g/m2) cuando se usa lacada.

Se utiliza el estaño sin alear en aplicaciones como material de recubrimientos para plantas de destilación de agua y como una capa fundida de metal sobre la cual se fabrica el vidrio en hoja. Las aleaciones en base a estaño (también conocidas como metales blancos), por lo general contienen cobre, antimonio y plomo. Los elementos de aleación imparten dureza, resistencia mecaniza y resistencia a la corrosión.

El estaño es un elemento de aleación para aleaciones dentales y para el bronce (aleación de cobre y estaño) y las aleaciones de titanio y zirconio. Las aleaciones de estaño y plomo son materiales comunes de soldadura con amplia gama de composiciones y de puntos de fusión.

Maquinaria, equipo y herramientas usadas en el proceso

Actualmente casi todo el recubrimiento con estaño se produce electrolíticamente. Por lo tanto el equipo utilizado es parecido al de otros procesos similares.

Ventajas y limitaciones del proceso

La reducida resistencia al corte de los recubrimientos de estaño en la hoja de acero, mejora su desempeño en embutido profundo y en embutido en general. A diferencia de los aceros galvanizados, sin embargo, si este recubrimiento es perforado, entonces es el acero el que se corroe, ya que el estaño es catódico en relación al acero.

Tolerancias y calidades del proceso

Hasta hace muy poco existían grandes limitaciones para los diferentes tipos de recubrimientos de estaño. Pero debido a investigaciones realizadas tanto por los productores de hojalata como por los usuarios de la misma, tendientes a rebajar costos, se pasó de recubrimientos de estaño de 5.6

g/m2 a recubrimientos mínimos de 0.275 g/m2. Lo anterior trajo notables innovaciones en los procesos de fabricación de la hojalata y de los envases.

Las unidades más usadas para expresar el recubrimiento de estaño son g/m2 y lb/CB.

Aplicaciones industriales del proceso

Debido a sus bajos coeficientes de fricción, resultado de una baja resistencia al corte y reducida adherencia, algunas aleaciones de estaño se utilizan como materiales para cojinetes. Etas aleaciones se conocen como Babbits y contienen estaño, cobre y antimonio. El peltre es una aleación de estaño, cobre y antimonio. Fue desarrollado en el siglo XV y se utiliza para utensilios de mesa, recipientes huecos y artefactos decorativos. Las tuberías de órganos se fabrican de aleaciones de estaño.

5 Procedimiento Parker

Definición del proceso

Este procedimiento consiste en electrolizar los yoduros alcalinos en presencia de un exceso de acido sulfúrico. También llamado fosfatación, no se considera como un tratamiento final ya que no aporta mejoras sustanciales en la resistencia a la corrosión.

Objetivos del proceso

Su principal interés es que mejora la adherencia de las pinturas.

Metales, aleaciones, procedimientos, soluciones de los baños electrolíticos y temperatura usadas en el proceso.

Es un tratamiento por vía química con un baño de fosfatos primarios (solubles) de hierro, magnesio y zinc en medio acido fosfórico.

El acido fosfórico reacciona con la superficie del hierro y se corroe produciéndose la formación del fosfato ferroso primario y además se produce un aumento local del pH sobre la superficie del metal debido al consumo de H+ para la formación de hidrogeno.

La formación del fosfato primario desplaza hacia la derecha los equilibrios entre las tres formas de fosfato:

Los fosfatos primarios son solubles, los secundarios algo insolubles y los terciarios insolubles. Parte del hierro forma parte del recubrimiento al formarse los fosfatos terciarios y secundarios. También se forman los fosfatos del magnesio y zinc.

Es importante que se formen los fosfatos terciarios ya que son los que producen el recubrimiento.Tolerancias y calidades del proceso

En caso de tener un exceso de acides en el baño todos los equilibrios se desplazan hacia el fosfato primario y no se produciría la formación del depósito. Por el contrario, si la acidez es excesivamente baja los equilibrios se desplazan hacia los fosfatos terciarios y precipitarían en todo el seno del baño y no en el metal.

Por tanto el contenido de acido debe estar equilibrado para que simplemente la disminución local de acides que se produce sobre la superficie del metal (al formarse el hidrogeno) provoque la precipitación de fosfatos sobre el metal.

Aplicaciones industriales del proceso

Es utilizado en la industria automotriz para la carrocería de los automóviles, en la aplicación de pintura anticorrosiva.

6 Anodizado

Definición del proceso

El anodizado es un proceso de oxidación (oxidación anódica) en el que las superficies de las piezas se convierten en una capa dura y porosa de oxido.

Objetivos del proceso

Proporciona resistencia a la corrosión y un acabado decorativo.

Se pueden usar colorantes orgánicos diversos (normalmente negro, rojo, bronce, oro o gris) para producir películas superficiales estables y duraderas.

Metales, aleaciones, procedimientos, soluciones de los baños electrolíticos y temperatura usadas en el proceso.

La protección anódica esta fundamentada en la pasivacion de un metal cuando se le somete a un potencial mas positivo que el de corrosión, E°. Al aumentar el potencial Ue, aumenta fuertemente la oxidación hasta alcanzar una intensidad máxima. A partir de este punto y para pequeños incrementos de Ue la densidad de corriente disminuye hasta la i pasiva, que indica unos bajos valores de corrosión. Este bajo nivel de oxidación se mantiene para valores de la tensión mayores a Up pero no tanto para llegar a la destrucción de la capa pasiva, transpasiva.

La pieza es el ánodo en una celda electrolítica de baño acido que ocasiona la adsorción química del oxigeno del baño.

Operaciones básicas en el proceso

El anodizado del aluminio es un método electrolítico para convertir el aluminio de la superficie en oxido de aluminio, Al2O3. Se produce la reacción de oxidación sobre el aluminio y provoca la formación de capas de oxido de aluminio mas gruesas sobre la superficie del metal. Esta capa de oxido, llamada capa anódica o anodizada, se forma a expensas del mismo metal.

Varios electrolitos son usados para producir la oxidación del metal. Los mas corrientes son el acido sulfúrico, H2SO4 y acido crómico, HCrO3 aunque con diversas concentraciones que determinan procesos diferenciados.

Maquinaria, equipo y herramientas usadas en el proceso

La pieza es el ánodo en una celda electrolítica de baño acido que ocasiona la adsorción química del oxigeno del baño.

Como los poros son siempre un camino mas fácil para los procesos corrosivos la completa protección anódica requiere la eliminación de los poros. En el caso del aluminio se logra en la operación del sellado, consistente básicamente en la hidratación de la alúmina por inmersión en agua caliente.

Ventajas y limitaciones del proceso

Su espesor depende de la composición del electrolito y de las condiciones de trabajo: voltaje, tiempo, temperatura, etc.

Esta capa barrera se forma en los primeros minutos del proceso de anodizado a una elevada tensión. Su espesor varia directamente con el voltaje de trabajo e inversamente con la velocidad de disolución del oxido en el electrolito.

Esta capa barrera no es porosa y conduce la corriente a causa de su delgadez y los fallos de su microestructura.

Sobre la capa barrera va formándose una capa porosa o capa externa observándose que el punto de crecimiento tiene lugar en la parte inferior de los poros, siendo el ion aluminio el que emigra a través de la capa barrera. Los poros que se van formando son en forma de celdillas paralelas y normales a la superficie del metal.

La porosidad de la capa exterior, así como su espesor, varían con la velocidad de disolución por parte del electrolito y con la velocidad de crecimiento en el proceso de oxidación, dependiendo ambos factores del tipo de electrolito y condiciones de trabajo.

El número de poros y su volumen dependen en gran medida del voltaje de formación y el tipo de electrolito.

Tolerancias y calidades del proceso

El mecanismo de oxidación anódica es complejo. Por estudios de microscopia electrónica se ha observado que la película de anodizado esta formada por 2 capas. Una capa interna fina, densa y dieléctricamente compacta llamada capa barrera o capa dieléctrica, que corresponde entre 0,1-2% del espesor total del film anódico.

La estructura y características de la capa anodizada pueden modificarse en función de diferentes parámetros:-Naturaleza del electrolito-Composición-Temperatura del electrolito-Tiempo de tratamiento-Voltaje de aplicación

Aplicaciones industriales del proceso

Las aplicaciones normales del anodizado son en herrajes y utensilios de aluminio, perfiles arquitectónicos, molduras de automóviles, marcos de fotografías, llaves y utensilios de deporte. También, las superficies anodizadas son una buena base de puntura, en especial de aluminio, que son difíciles de aplicar sin anodizado.

Las aplicaciones del anodizado duro para el aluminio crece rápidamente, esta siendo utilizado para piezas como pistones, cilindros, piezas de aviones y ferrocarriles, válvulas neumáticas, etc., principalmente en piezas que van a someterse a fricción.

1._Definición.

La soldadura por arco eléctrico es un proceso en el que la coalescencia se obtiene por medio del calor producido por un arco eléctrico entre la pieza y el electrodo. El electrodo o material de aporte se calienta a un estado líquido y se deposita en la junta para efectuar la soldadura. Primero se hace contacto entre el electrodo y la pieza para crear un circuito eléctrico y después, separando los conductores, se forma un arco. La energía eléctrica es convertida en calor intenso en el arco, que alcanza una temperatura alrededor de 5 500 °C.

2._Objetivos.

Soldadura como procedimiento constructivo Reducir materiales, tiempo de trabajo y mano de obra Reparación de piezas sueltas

3._Metales o aleaciones usadas en el proceso.

Consideraciones recomendadas para el material de aporte

a) Propiedad del material baseb) Grosor y forma del material basec) Diseño de ajuste de la uniónd) Especificación y condiciones del servicioe) Eficiencia de la producciónf) Condiciones ambientales de trabajog) Normas y consideracionesh) Composición química del material base y material de aportei) Tipo de recubrimientoj) Posición para soldar

Electrodos para soldadura o arco eléctrico

Los tres tipos de electrodos de metal (varillas) son: desnudo, revestimiento de fundente grueso. El uso de los electrodos desnudos esta limitado para la soldadura de hierro forjado y acero medio. General mente se recomienda polaridad directa. Se puede efectuar mejores soldaduras con la aplicación de un revestimiento ligero de fundente en las varillas por medio de un proceso de lavado o polvoreado. El fundente contribuye tanto en la eliminación de óxidos indeseables como en la prevención de su formación. Sin embargo lo electrodos de arco

con revestimiento grueso son los as importantes y los que mas se emplean en todo tipo de soldaduras comerciales.

El propósito de los electrodos con revestimiento grueso, es el de proporcionas una protección de gas alrededor del arco para eliminar tales condiciones y también, de recubrir el metal de soldadura con una capa de escoria proctetora que previene la oxidación del metal superficial durante el enfriamiento. Las soldaduras efectuadas con varillas de este tipo tienen características físicas superior.

Revestimientos para electrodos

Los electrodos revestidos con material fundente o escorificadores son particularmente necesarios en las soldaduras de aleaciones y de metales no ferrosos. Algunos de los elementos en estas aleaciones no son muy estables y se pierden sin no hay protección contra la oxidación. Los revestimientos densos permiten también el uso de varillas para soldadura más grandes, corrientes más altas, y velocidades de soldadura mayores. En resumen, los revestimientos desarrollan las siguientes funciones:

1. Proporcionan una atmosfera proctetora.2. Proporcionan una escoria de características adecuadas.3. Facilitar las soldaduras de posición y de sobrecalza.4. Estabilizar el arco.5. Añadir elementos de aleación al metal de soldadura.6. Desarrollar operaciones de refinamiento metalúrgico.7. Reducir las salpicaduras le metal de soldadura.8. Aumentar la eficiencia de deposición.9. Eliminar las impurezas y óxidos.10. influir en la profundidad de penetración del arco.11. Influir en la forma de cordón.12. Diminuir la velocidad de enfriamiento de la soldadura.13. Suministrar metal de soldadura, del metal en polvo del revestimiento.

Estas funciones no son comunes a todos los electrodos revestidos, puesto que el revestimiento aplicado a un electrodo dado esta ampliamente determinado por la clase de soldadura que se tiene que desarrollar. Es interesante notar que la composición del revestimiento, es también un factor determinante en la polaridad del electrodo. Variando el revestimiento, las varillas se pueden usar para ambas polaridades.

Las composiciones para revestimientos se pueden clasificar como orgánicas e inorgánicas, aunque en algunos casos se podrían usar ambos tipos. Los revestimientos inorgánicos se pueden subdividir en compuestos fundentes y compuestos con formaciones de escoria. Estos son algunos de los principales compuestos empleados:

1. Componentes de formación de escoria: SiO2, MnO2 y FeO. Y algunas veces se emplea Al2O3, pero hace al arco menos estable.

2. Componente para mejorar las características del arco: Na2O, CaO, MgO y TiO2.3. Componentes desoxidantes: grafito, aluminio y aserrín.4. Materiales de enlace: silicato de sodio, silicato de potasio y asbesto.5. Componentes de aleación para mejorar la resistencia de la soldadura: vanadio, cesio,

cobalto, molibdeno, aluminio, zirconio, cromo, níquel, manganeso y tungsteno.

Según la varilla

1. Electrodo para soldadura de aceros suaves2. Electrodo para aceros con gran resistencia3. Electrodo para aceros de gran dureza4. Electrodo para aceros inoxidables 5. Electrodo para soldadura de fundición6. Electrodo para soldadura de metales no ferrosos

4.- CLASIFICACION DEL PROCESO

Soldadura por arco manual con electrodos revestidos

La característica más importante de la soldadura con electrodos revestidos, en inglés Shield Metal Arc Welding (SMAW) o Manual Metal Arc Welding (MMAW), es que el arco eléctrico se produce entre la pieza y un electrodo metálico recubierto. El recubrimiento protege el interior del electrodo hasta el momento de la fusión. Con el calor del arco, el extremo del electrodo funde y se quema el recubrimiento, de modo que se obtiene la atmósfera adecuada para que se produzca la transferencia de metal fundido desde el núcleo del electrodo hasta el baño de fusión en el material base.Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida procedente de la fusión del recubrimiento del arco. La escoria flota en la superficie y forma, por encima del cordón de soldadura, una capa protectora del metal fundido.Como son los propios electrodos los que aportan el flujo de metal fundido, será necesario reponerlos cuando se desgasten. Los electrodos están compuestos de dos piezas: el alma y el revestimiento.La composición y clasificación de cada tipo de electrodo está regulada por AWS (American Welding Society), organismo de referencia mundial en el ámbito de la soldadura.Este tipo de soldaduras pueden ser efectuados bajo corriente tanto continua como alterna. En corriente continua el arco es más estable y fácil de encender y las salpicaduras son poco frecuentes; en cambio, el método es poco eficaz con soldaduras de piezas gruesas. La corriente alterna posibilita el uso de electrodos de mayor diámetro, con lo que el rendimiento a mayor escala también aumenta. En cualquier caso, las intensidades de corriente oscilan entre 10 y 500 amperios. El factor principal que hace de este proceso de soldadura un método tan útil es su simplicidad y, por tanto, su bajo precio. A pesar de la gran variedad de procesos de soldadura disponibles, la soldadura con electrodo revestido no ha sido desplazada del mercado. La sencillez hace de ella un procedimiento práctico; todo lo que necesita un soldador para trabajar es una fuente de alimentación, cables, un portaelectrodo y electrodos. El soldador no tiene que estar junto a la fuente y no hay necesidad de utilizar gases comprimidos como protección.

Soldadura por electrodo no consumible protegido

El objetivo fundamental en cualquier operación de soldadura es el de conseguir una junta con la misma característica del metal base. Este resultado sólo puede obtenerse si el baño de fusión está completamente aislado de la atmósfera durante toda la operación de soldeo. De no ser así, tanto el oxígeno como el nitrógeno del aire serán absorbidos por el metal en estado de fusión y la soldadura quedará porosa y frágil. En este tipo de soldadura se utiliza como medio de protección un chorro de gas que impide la contaminación de la junta. Tanto este como el siguiente proceso de soldeo tienen en común la protección del electrodo por medio de dicho gas. La soldadura por electrodo no consumible, también llamada TIG (siglas de Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente que normalmente, como indica el nombre, es de tungsteno.

A diferencia que en las soldaduras de electrodo consumible, en este caso el metal que formará el cordón de soldadura debe ser añadido externamente, a no ser que las piezas a soldar sean específicamente delgadas y no sea necesario. El metal de aportación debe ser de la misma composición o similar que el metal base; incluso, en algunos casos, puede utilizarse satisfactoriamente como material de aportación una tira obtenida de las propias chapas a soldar.La inyección del gas a la zona de soldeo se consigue mediante una canalización que llega directamente a la punta del electrodo, rodeándolo. Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410 ºC), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Es conveniente, eso sí, repasar la terminación en punta, ya que una geometría poco adecuada perjudicaría en gran medida la calidad del soldado. Respecto al gas, los más utilizados son el argón, el helio, y mezclas de ambos. El helio, gas noble (inerte, de ahí el nombre de soldadura por gas inerte) es más usado en los Estados Unidos, dado que allí se obtiene de forma económica en yacimientos de gas natural. Este gas deja un cordón de soldadura más achatado y menos profundo que el argón. Este último, más utilizado en Europa por su bajo precio en comparación con el helio, deja un cordón más triangular y que se infiltra en la soldadura. Una mezcla de ambos gases proporcionará un cordón de soldadura con características intermedias entre los dos.

Soldadura por electrodo consumible protegido

Este método resulta similar al anterior, con la salvedad de que en los dos tipos de soldadura por electrodo consumible protegido, MIG (Metal Inert Gas) y MAG (Metal Active Gas), es este electrodo el alimento del cordón de soldadura. El arco eléctrico está protegido, como en el caso anterior, por un flujo continuo de gas que garantiza una unión limpia y en buenas condiciones.En la soldadura MIG, como su nombre indica, el gas es inerte; no participa en modo alguno en la reacción de soldadura. Su función es proteger la zona crítica de la soldadura de oxidaciones e impurezas exteriores. Se emplean usualmente los mismos gases que en el caso de electrodo no consumible, argón, menos frecuentemente helio, y mezcla de ambos.En la soldadura MAG, en cambio, el gas utilizado participa de forma activa en la soldadura. Su zona de influencia puede ser oxidante o reductora, ya se utilicen gases como el dióxido de carbono o el argón mezclado con oxígeno. El problema de usar CO2 en la soldadura es que la unión resultante, debido al oxígeno liberado, resulta muy porosa. Además, sólo se puede usar para soldar acero, por lo que su uso queda restringido a las ocasiones en las que es necesario soldar grandes cantidades de material y en las que la porosidad resultante no es un problema a tener en cuenta.El punto común de los dos procedimientos es el empleo de un electrodo consumible continuo. Dicho electrodo, en forma de alambre, es a la vez el material a partir del cual se generará el cordón de soldadura, y llega hasta la zona de aplicación por el mismo camino que el gas o la alimentación. Dependiendo de cada caso, el ajuste de la velocidad del hilo conllevará un mayor o menor flujo de fundente en la zona a soldar.

5.-OPERACIONES BASICAS DEL PROCESO

1. Pieza (elemento base)2. Espesor de pieza (determinada bicel o a tope)3. Accesibilidad (facilidad para soldar)4. Posicion (espesor 1.75mm se sueldan mejor en posición plana-materiales

ligeros mejor a 45º 5. Montage6. Limpieza7. Rigidez8. Diseño de la unión

El montaje seguro de un puesto de trabajo de soldadura eléctrica requiere tener en cuenta una serie de normas que se relacionan a continuación

Instalación segura de un puesto de soldadura CA con transformador

6. TEMPERATURA DEL PROCESO

Correspondido al tipo del procedimiento.

3500º - 4000º C

El calor del arco alcanzara estas temperaturas para fundir el electrodo y el metal de base, haciendo una unión perfecta entre el metal aportado y la pieza a unir.

El electrodo es uno de los elementos necesarios para efectuar la soldadura al arco eléctrico.

7. MAQUINARIA, EQUIPO Y HERRAMIENTAS USADAS EN EL PROCESO

La soldadura manual por arco eléctrico, es un sistema que utiliza una fuente de calor (arco eléctrico) y un medio gaseoso generado por la combustión del revestimiento del electrodo, mediante el cual es posible la fusión del metal de aportación y la pieza. Este proceso se realiza por intermedio de un circuito eléctrico, la fuente de energía para soldar proviene de una maquina de corriente continua (CC) o corriente alterna (CA).

MAQUINA PARA SOLDAR: TRANSFORMADOR

Se trata de un transformador, es un aparto eléctrico que transforma la corriente alterna, bajando la tensión de la red de alimentación a una tensión e intensidad adecuadas para soldar, esta corriente oscila en los 65 a 75 voltios en vacio, es de intensidad regular y permite obtener la fuente de calor necesaria para soldar.

Constitución del transformador

Lo integra un núcleo compuesto por laminas de acero al silicio y de dos arrollamientos de alambre (bobinas), el de alta tensión (primario) y el de baja tensión (secundario). La corriente que proviene de la línea circula por el primario.

Los transformadores se construyen para diferentes tensiones, a fin de facilitar su conexión a todas las redes de alimentación. La transformación eléctrica se aplica de esta manera: la corriente que circula por el primario, genera un campo de líneas de fuerza magnética en el núcleo, dicho campo actuando sobre el arrollamiento secundario, produce en este una corriente de baja tensión y alta intensidad, la cual es aprovechada para soldar. Son conocidos también como maquinas estáticas por carecer de piezas móviles.

La regulación de la intensidad se hace comúnmente por dos sistemas:

Regulación por bobina desplazante. Consiste en alejar el primario y el secundario entre si, es recomendable por su regulación gradual.

Regulación por clavijas. Funcionamiento tomando o disminuyendo el numero de espiras.

Los transformadores de alta intensidad llevan integrado un ventilador con función de refrigerar el sistema.

Las maquinas de corriente continua la producen a una baja tensión empleada para soldar.

Están compuestas por un motor, con el cual es posible la obtención de energía mecánica bajo la forma de movimiento giratorio, este movimiento es trasnmitido, mediante un eje común al generador propiamente dicho y permite obtener en este, la corriente adecuada para la soldadura.

Existen dos tipos de maquinas generadoras para soldar y se caracterizan por su sistema de propulsión:

Accionadas por motor eléctrico.

Acción por motor a combustión.

Son también conocidas como maquinas rotativas, su característica principal es el tipo de corriente de salida, apta para todo tipo de electrodo. Es posible elegir el voltaje de salida en algunos modelo.

Las maquinas deben usarse sin exceder la duración de carga, indicada en la placa de especificaciones técnicas.

RECTIFICADOR

Esta máquina transforma y rectifica la corriente alterna, en otra continua pulsatoria, similar a la corriente del generador.

El suministro de esta clase de corriente permite realizar soldaduras con cualquier tipo de electrodos.

Este grupo lo compone un transformador y un rectificador, constan con un ventilador para la refrigeración de las placas rectificadoras.

Los rectificadores más usados y de mayor efectividad son los formados por placas de selenio, son conocidos como rectificadores secos.

PORTAELECTRODO Y CONEXIÓN A MASA

Accesorios que forman parte del equipo de soldadura, se aplican para asegurar la buena conducción de corriente a través de la pieza y el electrodo. Son de fácil manejo, están equilibrados y permiten a su vez un funcionamiento seguro y rápido.

El porta electrodo esta constituido por un mango hueco de fibra, el cual permite un rápido enfriamiento; las ranuras posibilitan una fácil manipulación ya que se amolda perfectamente a la mano, posee un gatillo aislado para abrir las mandíbulas y cambiar (presionando el gatillo hacia abajo) el electrodo que se encuentra sujeto.

Las dos mandíbulas son de acero y tienen en sus extremos mordazas de cobre que aseguran el buen paso de la corriente, al mismo tiempo están protegidas por la parte posterior con un material aislante para evitar contacto con la pieza.

Los porta electrodos deben ser livianos y equilibrados, para evitar el cansancio y asegurar una manipulación rápida, y deben estar térmica y eléctricamente aislados.

Para su uso , la unión de contacto en el portaelectrodo debe ser segura y permitir el paso de la corriente sin ofrecer resistencia eléctrica. Las mandíbulas deben estar limpias de tal forma que el electrodo se ajuste perfectamente en las ranuras de las mordazas.

ELECTRODO

Consiste en una varilla metálica especialmente preparada, para servir como material de aporte en el proceso de soldadura por arco. Son fabricadas de material ferrosos y no ferrosos.

Existen dos tipos de electrodos: el revestido y el desnudo.

Electrodo revestido

Tiene un núcleo metálico, un revestimiento a base de sustancias químicas y un extremo no revestido para fijarlo en el porta electrodo.

El núcleo es la parte metálica del electrodo que sirve como material de aporte. Su composición química varia y su selección se hace de acuerdo al material de la pieza a soldar.

El revestimiento es un material que está compuesto por distintas sustancias químicas, este puede ser oxidante, acido, neutro, rutilo, con escoria viscosa o fluida, orgánico y básico, sus funciones son:

Dirige el arco, conduciendo a una fusión equilibrada y uniforme. Crea gases que actúan como protección evitando el acceso de oxigeno y

nitrógeno. Produce una escoria que cubre el metal de aporte, evitando el enfriamiento

brusco y también el contacto del oxigeno y del nitrógeno. Contiene determinados elementos para obtener una buena fusión con los

distintos tipos de metales. Estabiliza el arco.

TIPOS Y APLICACIONES DE ELECTRODO REVESTIDORevestimiento

básicoRevestimiento

rutilicoRevestimiento

celulosicoEspesor de revestimiento

Grueso a mediano Grueso a delgado Mediano

Formación de gotas

medianas Grueso-pequeñasDelgado-gruesas

Medianas a grandes

Corriente y polaridad

CC, colocando electrodo en polo positivo.

Ambas corrientes, electrodo por lo general en polo negativo

Ambas corrientes y polaridad invertida.

Posición para soldar

Todas Todas Todas

Penetración Profundidad mediana

Según espesor de revestimiento

Eficiente

Manejo Mantenerse arco corto

Fácil, arco suave y tranquilo

Fácil manejo con arco corto

Escoria Densa y color marrón

Densa y uniforme Se forma capa delgada y rápida cristalización

Aplicaciones Espesores gruesos, aceros de baja aleación y de alto contenido de carbono

Espesores finos y para relleno

Aplicaciones dificultosas y trabajos de gran resistencia

Electrodo desnudo

Es un alambre estirado o laminado o varilla de metal de pequeño diámetro, su uso es limitado en la soldadura normal debido a que presenta inconvenientes como: dificultad en el encendido y mantenimiento del arco, cordón irregular en la soldadura, imposibilidad de soldar en posiciones que no sea la horizontal, perdida de elementos

por oxidación y nitruración del acero base y malas cualidades mecánicas de la soldadura conseguida.

Especificaciones

Los electrodos se clasifican por un sistema combinado de números y letras para su identificación, que permite seleccionar al tipo de electrodo recomendado para un trabajo determinado, esto atiende:

Tipo de corriente que se dispone. Posición de la pieza a soldar. Naturaleza del metal y resistencia que debe poseer.

Esta clasificación utiliza un sistema compuesto por una letra mayúscula como primer término (prefijo) seguida de cuatro dígitos, el prefijo E indica electrodo para soldadura eléctrica por arco, los segundos dos dígitos indican la resistencia a la tracción en miles de libras por pulgada cuadrada. El tercer digito indica la posición para soldar.

Identificación del tercer digito:

1. Todas las posiciones 2. Juntas en ángulo interior, en posición horizontal o plana. 3. Posición plana únicamente.

Para tercer y cuarto digito junto.

10. CC (+) revestimiento celulósico. 11. CC (+) revestimiento celulósico. 12. CC o CA (-) revestimiento con rutilo. 13. CC o CA (±) revestimiento con rutilo y hierro en polvo 30%. 16. CC (+) bajo tenor de hidrogeno. 18. CC o CA (±) revestimiento con bajo contenido de hidrogeno y con hierro en

polvo. 20. CC o CA (±)revestimiento con bajo contenido de hidrogeno y con hierro en

polvo 25%..

24. CC o CA (±) con rutilo y hierro en polvo 50%.

Ejemplo :

E-6013Electrodo, 60 000 lb de resistencia a la tracción por in 2, todas las posiciones, ̂� CA o CC (±) revestimiento con rutilo y hierro en polvo 30%.

EQUIPO DE PROTECCIÓN

Mascara

Esta mascara de protección está fabricada de fibra de vidrio o fibra prensada y tiene una mirilla en la cual se coloca un vidrio neutralizador y los vidiros protectores de este, se usa para resguardar los ojos y evitar quemaduras. Hay de diferentes diseños, unas combinan casco de seguridad para obras de construcción. Las mascaras se deben usar con la ubicación y cantidad requerida de vidrios, el vidrio inactínico debe ser seleccionado de acuerdo al amperaje utilizado.

Vestimenta

Constituida por elementos confeccionados con cueros curtidos, flexible, livianos y t4ratados con sales de plomo para impedir las radiaciones del arco eléctrico.

Guantes

De cuero y asbesto, los del último mencionado son para trabajos a gran temperatura.

Delantal

De forma común o con protector para piernas. Su objetivo es proteger la parte anterior del cuerpo y las piernas hasta las rodillas.

Casaca

Empleada para proteger especialmente los brazos y parte del pecho, en especial para soldaduras en posición vertical, horizontal y sobre cabeza.

Polainas

Para protección de parte de la pierna y los pies del soldador, pueden ser remplazadas por botas altas y lisas con puntas de acero.

HERRAMIENTAS PARA LIMPIEZA

Accesorios adecuados para la limpieza de las piezas antes y después de soldar.

Cepillo de acero

Formado por un conjunto de alambres de acero y un mango de madera por donde se sujeta.

Piqueta

Constituida por un mango que puede ser de madera o de acero. Su cuerpo es alargado, unos de sus extremos termina en punta y el otro en forma de cincel, tiene sus puntas endurecidas y agudas. Existen piquetas combinadas con cepillo de acero.

8. VENTAJAS Y LIMITACIONES

El proceso de soldadura por arco eléctrico es caracterizado por su versatilidad y economía para la unión de diferentes metales en trabajos pequeños y de gran envergadura ajustándose a las indicaciones técnicas que exija el metal a soldar y los electrodos a usar.

Ventajas

Se aprovecha como fuente de calor en el proceso de soldadura por arco, con el fin de fundir los metales en los puntos que han de unirse, de manera que fluyan ala vez y formen luego una masa solida única.

El uso de transformador conviene un bajo costo de adquisición, mayor duración y menor gasto de mantenimiento, mayor rendimiento y menor influencia del soplo magnético.

En la soldadura con maquinas generadoras es más estable el arco, se dispone de la polaridad que se requiera y una tensión constante de salida.

El empleo de rectificador en el proceso trae ventajas como: disponer de ambas corrientes, suministrar corriente de gran estabilidad y afinada regulación, cargas uniformes en las fases de alimentación y es silencioso.

Todos estos beneficios se conjuntan para tener como ventajas generales de todo el proceso lo siguiente:

Alta eficiencia de la junta Mayor eficiencia en las uniones Estanquidad de las uniones Ahorro de material Espesor ilimitado Diseño estructural simple Reducción de tiempos de fabricación.

Limitaciones

Como todo proceso tiene sus pros y contras, la soldadura por arco eléctrico no es la excepción.

Las irradiaciones de rayos luminosos, ultravioletas e infrarrojos, producen trastornos orgánicos como encandilamiento, quemaduras de piel y de ojos.

No todos los transformadores son aptos para todo electrodo además de existir una dificultad para establecer y mantener el arco.

Las maquinas generadoras son de alto costo de adquisición y mantenimiento.

Al a hora de soldar existe una dificultad para evitar fracturas, además al desconocer propiedades y características de los materiales del proceso por lo general habrá muchos defectos de soldadura. Esfuerzos residuales y distorsión.

Las técnicas de inspección son de elevado costo.

9. TOLERANCIAS NORMAS Y CALIDADES DEL PROCESO

Normas correlacionadas con las construcciones soldadas, bien sea con componentes que van soldados o con la inspección de los materiales y uniones soldadas, las entidades relacionadas son:

ASTM: American Society Testing Materials AISC: American Institute Of Steel Construction ANSI: American National Standard Institute ASNT: American Society For Nondestructive Testing AISI: American Iron Steel Institute. AWWA. American West Works Association. AASHTO: American Association of State Highway and Transportation Official. ICONTEC: Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación.

Normas correlacionadas alas construcciones soldadas

OBJETIVO NORMA INTERNACIONALSeguridad en procesos de soldadura y corte

ANSI/AWS Z 49.1

Símbolos para soldadura y END ANSI/ AWS A 2.4Corte con oxigas AWS C 4.1 WC

AWS C 4.2Certificación de inspectores de soldadura ANSI/AWS QC 1Guía de inspección de soldadura mediante END

ANSI/AWS B 1.10

Inspección visual de soldadura ANSI/AWSB1.11Ensayos mecánicos de soldadura ANSI B 4.0Terminología y definiciones en soldadura ANSI/AWS A 3.0Selección de lentes de protección AWS F 2.2Ensayo guiado de doblez para determinar la ductilidad de las soldaduras

ASTM E 190

Código para calificar procedimiento para soldar y habilidad del soldador

ANSI/AWS B 2.1

Reglas de seguridad relativas a la utilización de los equipos de soldadura por arco eléctrico y procesos afines

UNE 20 816

Calificación y certificación de personal en END

ISO 9712

APLICACIONES DE CODIGO AL DISEÑO Y SOLDADURA

TIPO PRODUCTO DISEÑO SOLDADURA END

ESTRUCTURAS (ESTATICAS Y DINAMICAS.)

Estructuras estáticas soldadas en acero

ANSI/AWS D1.1 AISC

ANSI/AWS D1.1 AISC

ANSI/AWS D1.1 AISC

Estructuras estáticas soldadas en aluminio.

ANSI/AWS D1.2 ANSI/AWS D1.2 ANSI/AWS D1.2

Estructuras estáticas en laminas de acero

ANSI/AWS D1.3 AISC

ANSI/AWS D1.3 AISC

ANSI/AWS D1.3 AISC

Soldadura en barras de refuerzo, de acero.

ANSI/AWS D1.4 ICONTEC NTC

4040

ANSI/AWS D1.4 ICONTEC NTC 4040

ANSI/AWS D1.4 ICONTEC NTC 4040

Estructuras dinámicas soldadas en acero, puentes.

ANSI/AWS D1.5 AASHTO AISC

ANSI/AWS D1.5 AASHTO AISC

ANSI/AWS D1.5 AASHTO AISC

TANQUES DE ALMACENAMIENTO Y RECIPIENTES A PRESION.

Tanques de almacenamiento de petróleo y sus derivados en campo.

API 12D ASME SECC. IX API 12D ASME SECC. V

Tanques de almacenamiento de petróleo y sus derivados en fabrica.

API 12F ASME SECC. IX API 12F ASME SECC. V

Tanques grandes de almacenamiento de petróleo y sus derivados.

API 620 ASME SECC. IX API 620 ASME SECC. V

Tanques de almacenamiento de petróleo y sus derivados.

API 650 ASME SECC. IX API 650 ASME SECC. V

Reparación de tanques de almacenamiento de petróleo sus derivados.

API 653 ASME SECC. IX API 653 ASME SECC. V

Tanques de almacenamiento de agua.

AWWA D 100 ASME SECC. IX AWWA D100 ASME SECC. V

Calderas ASME SECC I,II,IV

ASME SECC. IX ASME SECC.V

Recipientes a presión ASME SECC VIII DIV. I Y II ASME

SECC. II

ASME SECC. IX ASME SECC.V

Intercambiadores de calor

T.E.M.A. ASME SECC. VIII DIV. I

ASME SECC. IX ASME SECC.V

TIPO PRODUCTO DISEÑO SOLDADDURA END

TUBERIAS

Vapor ANSI/AWWS B31.1 ASME SECC. II

ASME SECC IX ASME SECC. V

Refinerías y plantas químicas

ANSI/AWWS B31.3 ASME SECC. II

API 51

ASME SECC IX ASME SECC. V

Transporte de líquidos hidrocarburos, alcoholes, amonio.

ANSI/AWWS B31.4 ASME SECC. II

API 51

ASME SECC IX ASME SECC. V

Sistema de distribución de gas

ANSI/AWWS B31.8 ASME SECC. II

API 51

ASME SECC IXAPI 1104

ASME SECC. VAPI 1104

Refrigeración ANSI/AWWS B31.5 ASME SECC. II

API 51

ASME SECC IX ASME SECC. V

Barcos ABS ASME SECC. VIII DIV I

ASME SECC IXA.B.S.

ASME SECC. V

10.- Aplicaciones industriales

Es un proceso ampliamente extendido en trabajos de mantenimiento y reparación de maquinaria y en construcciones metálicas y construcción naval. Casi todos los trabajos de pequeña y mediana soldadura de taller se efectúan con electrodo revestido; se puede soldar metal de casi cualquier espesor y se pueden hacer uniones de cualquier tipo. La soldadura de arco protegido solo se utiliza desde hace muy poco en los casos en que el metal soldado requiere una alta resiliencia y notodos los electrodos son igualemente satisfactorios para este uso. Cuando se utiliza en talleres de soldadura cerrados, es un inconveniente la mayor cantidad de humo que se desarrolla en comparación con otros procesos. Para eliminar el humo en su lugar de origen se han desarrollado sistemas de extracción integrados con la pistola de soldadura.

11.-Normas de seguridad para el proceso

Como normas generales de seguridad en la soldadura eléctrica podemos citar las siguientes:

Precauciones:1.- Instalar los equipos de soldadura de acuerdo con las recomendaciones del código para instalaciones eléctricas.2.- Asegurarse de que la maquina está equipada con un interruptor general situado cerca del puesto de trabajo, de forma que se pueda cortar la corriente rápidamente en caso de necesidad.3.- No hacer reparaciones en el equipo mientras éste esté conectado a la red. El voltaje de alimentación de estas maquinas puede ser causa de serias y letales lesiones.4.- No utilizar maquinas que no estén correctamente puestas a tierra. Si tocamos una parte que no esté puesta a tierra se pueden producir fuertes descargas a través de nuevo cuerpo. No hacer la toma de tierra sobre tuberías de conducción de gases o líquidos inflamables.5.- No utilizar porta electrodos con conexiones flojas, mordazas incorrectas o partes mal aisladas6.- No cambiar la polaridad cuando la maquina esta bajo carga. Abrir el circuito y esperar que la maquina pare. En caso contrario puede quemarse el contacto del conmutador de la polaridad e incluso la persona que lo está accionando puede recibir severas quemaduras.7.- No accionar ningún conmutador cuando la maquina esta bajo carga. Deben accionarse con la maquina parada. El accionamiento en carga puede producir arcos entre las superficies de los contactos.8.- No sobrecargar los cables ni utilizar la maquina con conexiones deficientes. La sobrecarga de los cables da lugar a un calentamiento excesivo de los mismos. Las conexiones incorrectas pueden producir pequeños arcos entre las partes mal conectadas.9.- Evitar la soldadura en lugares húmedos y mantener las manos y las ropas bien secas. La humedad sobre el cuerpo puede producir descargas eléctricas. No estar sobre charcos, agua, tierra húmeda o piezas apoyadas en la tierra si no se esta bien aislado. Utilizar una rejilla seca de madera o goma para situarse sobre ella.10.- No cebar el arco cerca de personas que no estén dotadas de la protección visual adecuada. Las radiaciones del arco son muy peligrosas para la vista. Para soldar cerca del lugar de trabajo de otras personas debe aislarse la zona de soldadura mediante el empleo de cortinas de lona que protejan de los fogonazos del arco.11.- No coger nunca piezas metálicas recién soldadas.12.-Utilizar siempre gafas o pantallas protectoras cuando se valla a picar o esmerilar. Una pequeña partícula de escoria o metal puede producir graves lesiones en los ojos.13.- No soldar sobre piezas de fundición huecas si no han sido previamente aireadas. Pueden contener gases que produzcan una explosión14.- Asegurarse de que las maquinas de soldadura por presión están efectivamente protegidas.15.- Cuando se suelda por chisporroteo, comprobar que los alrededores del equipo estén protegidos contra las chispas.16.- Una vez finalizada la soldadura, Apagar la maquina, desconectar el interruptor general y colocar el porta electrodos en el emplazamiento previsto para el mismo.

Tecnología de los procesos de soldadura Escrito por P. T. Houldcroft

Higiene industrial. Manual para la formación del especialista Escrito por Faustino Menéndez Díez

Técnica y práctica de la soldadura Escrito por Joseph W. Giachino,William Weeks

Introducción

Si se comparan polímeros como el polietileno y el nylon con materiales que utilizan comúnmente los ingenieros, de inmediato se encontraran algunas diferencias importantes. Unas pruebas simples muestran que los polímeros

Tienen resistencia mecánica y rigidez baja; Su uso frecuentemente esta limitado por condiciones de temperatura; Las pruebas mecánicas, por ejemplo, las de tracción, muestran que se deforman

cuando se someten por un tiempo a una carga, o sea, sus propiedades dependen del tiempo, y esta es su característica mecánica más significativa.

Las características listadas antes representan desventajas en comparación con los metales, la madera, los materiales cerámicos, etc. obviamente, los polímeros también deben de poseer ventajas, ya que son muy utilizados e, incluso, substituyen a los materiales comunes en muchas áreas importantes.

¿Cuales son las ventajas que tienes estos raros materiales que provocaron una expansión tan rápida en su uso? La mayoría de estas es:

Los materiales poliméricos, tanto los plásticos como los cauchos, se moldean fácilmente, lo cual permite la obtención de formas complejas con un mínimo de operaciones de fabricación y acabado.

Su baja densidad da como resultado productos ligeros. Son resistentes a la corrosión y a los ataques químicos. Por lo común son aislantes eléctricos y térmicos. La flexibilidad natural de los polímeros lo hacen útiles. Esto es especialmente cierto

para los cauchos. Aunque los valores de la resistencia absoluta y del modulo de elasticidad de los

polímeros son bajos, los valores específicos por unidad de peso o volumen, son con frecuencia favorable. De aquí el uso de materiales poliméricos que se utiliza especialmente en proyectos aerospaciales

Los cauchos, los cuales se usan en resortes y montajes absorbentes de impacto por sus cualidades de elasticidad y amortiguamiento.

Al principio las propiedades especiales de los plásticos y los cauchos eran mal interpretadas y muchas de las fallas existentes eran porque los ingenieros de diseño no conocían la importancia de la variación de estas propiedades con el tiempo. En la actualidad, dichas propiedades están bien determinadas y se aplican en el diseñote componentes para tener un buen comportamiento y una larga vida de servicio. Además, en los años recientes se han

obtenido muchos polímeros nuevos de alta eficiencia, los cuales superan a las deficiencias de los primeros. Estos son los polímeros de ingeniería, los cuales tienen propiedades físicas superiores y mejor tolerancia a la temperatura. Así la fácil moldeabilidad y sus cualidades aislantes y de resistencia a la corrección hacen a los polímeros sumamente utilizables.

Definición de polímero

Esencialmente, un polímero es una substancia cuyas moléculas forman cadenas largas, por lo común de varios millares de átomos de longitud. La palabra “polímero” significa “muchas unidas”. Los polímeros tienen ciertas características y difieren uno del otro, por la naturaleza química y física de sus unidades repetitivas en las cadenas. En la actualidad, el interés principal radica en los polímeros sintéticos, como el polietileno, el nylon, los cauchos sintéticos, los laminados de melamina, etc. Sin embargo, existen polímeros naturales que son importantes porque constituyen la clave de algunas de las características especiales de los materiales poliméricos.

Tipos de plásticos

Los materiales plásticos se pueden clasificar en términos generales como termofraguantes y termoplásticos. Los compuestos termofraguantes son formados mediante calor y con o sin presión, resultando un producto que es permanentemente duro. El calor ablanda primero el material, pero al añadirle mas calor o sustancias químicas especiales, se endurecen por un cambio químico conocido como polimerización y no puede ser reblandecido. La polimerización es un proceso químico que da como resultado la formación de un nuevo compuesto cuyo peso molecular es un múltiplo de la sustancia original. Los procesos utilizados para plásticos termofraguantes, incluye compresión o moldeo de transferencia, colado, laminado e impregnado. Asimismo, algunos son usados para estructuras rígidas o flexibles de espuma.

Los materiales plásticos no sufren cambios químicos en el moldeo y no se vuelven permanentemente duros con la aplicación de presión y calor. Permanecen suaves a temperaturas elevadas hasta que endurecen por enfriamiento; además, se les puede fundir varias veces por aplicaciones sucesivas de calor, como en el caso de la parafina. Los materiales termoplásticos son procesados principalmente por inyección o moldeo soplado, extrusión, termoformado y satinado.

Materias primas

Las materias primas para los compuestos plásticos, son diversos productos agrícolas y muchos otros materiales minerales y orgánicos, incluyendo carbón, gas, petróleo, piedra caliza y azufre. En el proceso de fabricación se agregan otros ingredientes tales como polvos

colorantes, solventes, lubricantes, plastificantes y materiales de relleno. El aserrín, harina, algodón, fibras de trapo, asbesto, metales pulverizados, grafito, vidrio, arcilla y tierra diatomásea son los materiales mas importantes usados como relleno. Tales productos como asientos para sillas a la intemperie, telas plásticas, recipientes para basura, artículos para equipajes, son ejemplos de los productos que utilizan relleno.

Los plastificantes o solventes son agregados con ciertos compuestos para suavizarlos o para darles fluidez en los moldes. Los lubricantes también mejoran las características de moldeo del compuesto. Todos estos materiales se mezclan con resinas graduadas antes de moldearse.

Características principales y usos de los plásticos termofraguantes

Tipo de resina Características principales Formas producidas Usos típicosEpóxicos Resistencia moderada, alta

resistencia dieléctrica, resistencia química, resistencia ala intemperie, facilidad de coloración, alta temperatura de servicios, fuertes cualidades adhesivas.

Colados, moldeos reforzados, laminados, espuma rígida, estructuras con filamentos devanados.

Tanques para productos químicos, tubería, bases para circuitos impresos, dados para corridas cortas, domos, recipientes a presión.

Melamina El más duro de los plásticos, alta resistencia dieléctrica, temperatura moderada de servicios, fuertes cualidades adhesivas.

Moldeos por compresión y transferencia, moldeos reforzados, laminados.

Vajilla para mesa, componentes eléctricos, cubiertas de mesa y mostradores.

Fenólicos Resistencia moderadamente alta, ala temperatura de servicio, estabilidad dimensional, restricciones en la coloración.

Moldes por compresión y transferencias, colados moldeos reforzados, laminados, moldeos en frío, espuma.

Accesorios electrónicos, fichas para póker, juguetes, botones, gabinetes de aparatos, aislamiento térmico, cubiertas para mesas, formas estructurales expuestas a erosión.

Poliestireno Alta resistencia, baja resistencia al impacto, alta resistencia dieléctrica, facilidad de coloración, claridad óptica, baja temperatura de servicio.

Moldeos por inyección, extrusiones, formable en lámina, película, espuma.

Juguetes, partes eléctricas, caja de baterías, accesorios de iluminación, conductos rígidos.

Vinilo Amplia gama de propiedades, resistencia, tenacidad, resistencia ala abrasión, facilidad de coloración, baja temperatura de servicio.

Moldeo por compresión extrusiones, lados, lámina moldeable, película, fibra, espuma.

Aislamiento eléctrico, recubrimiento para pisos, mangueras de agua, impermeables.

Poliéster Resistencia moderadamente alta, estabilidad dimensional, curado rápido, fácil manejo, buenas propiedades

Colados, moldeos reforzados, laminados, película, fibra, moldeos de compresión y

Partes eléctricas, partes para automóvil, ductos de calefacción, bandejas, cajas,

eléctricas, altas temperaturas de servicio, resistencia química.

transferencia. embarcaciones.

Silicones Temperatura de servicio más alta, baja fricción, alta resistencia eléctrica, flexible, resistencia moderada, alta resistencia a la humedad.

Moldeo por compresión y trasferencia, moldeos reforzados, laminados, espuma rígida.

Alta temperatura en aislamientos eléctricos, laminados de alta temperatura, empaquetaditas bujes, sellos, espaciadores.

Urea Resistencia moderadamente alta, facilidad de coloración, alta resistencia dieléctrica, resistencia al agua, baja temperatura de servicio.

Molde de compresión y transferencia, espuma.

Partes eléctricas coloreadas, botones, vajilla de mesa, aislamiento térmico.

Uretano Resistencia moderada, alta tenacidad, muy flexible, coloreable, buena resistencia a la intemperie, excelente resistencia al desgaste, bajas temperaturas de servicio.

Moldeos por inyección, extrusiones, moldeos por soplado, espuma.

Engranajes, cojinetes, anillos O, calzado, espuma para tapicería, partes de carrocería de automóviles.

Características principales y usos de los plásticos termoplásticos

Tipo de resina Características principales Forma producidas Usos típicosABS Alta resistencia,

tenacidad, facilidad de coloración.

Moldeo por inyección, extrusiones, formable de lámina.

Tubo, envolventes de aparatos domésticos, cascos para futbol, manijas.

Acetal Alta resistencia, facilidad de coloración, alta vida a la fatiga, baja fricción, resistencia a los solventes.

Moldeos por inyección, extrusión.

Engranes, impulsores, comunicaciones en promedio.

Acrílico Alta resistencia, facilidad de coloración o trasparencia óptica, baja temperatura de servicio.

Moldeos por inyección, extrusiones, formables en lamina, fibra.

Canopias trasparentes, ventanas, lentes, señales, alumbradas por la orilla, espejos partes moldeadas de alta calidad.

Acetato de celulosa Resistencia moderada, tenacidad, facilidad de coloración, claridad óptica, amplia gama de dureza, baja temperatura de servicio.

Moldeos por inyección, extrusiones, formables en lámina, película, fibras.

Juguetes, tacones para calzado, botones, empaques, cinta.

Acetato butirato de celulosa

Resistencia moderada, alta tenacidad, alta resistencia a la intemperie, facilidad de coloración, claridad óptica, baja temperatura de servicio.

Moldeos por inyección, extrusiones, formable en lamina, película.

Teléfonos de mano, volantes de automóvil, aparatos domésticos, señales en el exterior, tubería.

Propionato de celulosa Resistencia moderada, alta tenacidad, buena resistencia a la intemperie, facilidad de coloración, claridad óptica, baja temperatura de servicio.

Moldeos por inyección, extrusiones, formable en lamina, película.

Gabinetes de radio, cañones de pluma y lápiz, partes de automóvil.

Ethicelulosa Resistencia moderada, alta tenacidad, flexibilidad, facilidad de coloración, resistencia a la humedad, mejores propiedades eléctricas que otras celulosas.

Moldeos por extrusión, extrusiones, películas.

Partes de refrigeradores, partes para avión, cuerpos de lámparas de mano, carretillas de puerta.

Nitrocelulosa El mas tenaz de todos los termoplásticos, buena facilidad de formado, envejecimiento insatifatorio, altamente inflamable.

Extrusiones, formable en lámina.

Bolas para ping-pong, artículos huecos.

Poliéster clorinado Alta resistencia química, resistencia moderada.

Moldeos por inyección, extrusiones, láminas.

Válvulas, partes de bombas en ambientes corrosivos.

TFE (tetrafluoroetileno) Inercia química, alta temperatura de servicio, baja fricción, baja resistencia a la fluencia plástica, alta resistencia a la intemperie.

Formas sinterizadas, extrusiones, formable en lámina, película de fibra.

Cojinetes sin lubricación, empaquetaduras, revestimiento antiadhesivos.

CFE(clorotrifluoreotileno) Mas alta resistencia que el TFE, resistencia química mas baja que el TFE, alta resistencia a la intemperie

Moldeos por inyección, extrusiones, formable en lámina, película.

Cuerpos para bobinas, tubería, revestimiento de tanques, diafragmas de válvula.

Nylon (poliamida) Alta resistencia, tenacidad, se endurece con el trabajo, baja fricción, buenas propiedades dieléctricas.

Moldeos por inyección, extrusiones, formable en lámina, película, fibra.

Engranes, levas, cojinetes, partes de bomba, cuerpos para bobinas, cierres relámpagos.

policarbonato Alta resistencia, tenacidad, resistencia química, resistencia ala intemperie, alta temperatura de servicio.

Moldeo por inyección, extrusiones.

Engranes, conexiones hidráulicas, cuerpos para bobinas, partes de aparatos domésticos, componentes electrónicos.

Polietileno Resistencia moderada, alta tenacidad, buenas propiedades dieléctricas, baja fricción, resistencia química, flexibilidad.

Moldeo por inyección, extrusiones, formable en lámina, película, fibra, espuma rígida.

Utensilios caseros, tubería, conexiones de tubería, botellas de plásticos desechables, artículos deportivos, aislamiento eléctrico.

Poliestireno Alta resistencia, baja resistencia al impacto, alta resistencia dieléctrica, facilidad de coloración,

Moldeo por inyección, extrusiones, formable en lámina,

Juguetes, partes eléctricas, cajas de baterías, accesorios de iluminación,

claridad óptica. película, fibra, espuma.

conductos rígidos.

Métodos de procesos

Los compuestos de plásticos difieren grandemente entre si y se prestan a una variedad de métodos de procesos, cada material se adapta mejor a algunos de los métodos, aunque muchos se pueden fabricar por varios de ellos, en la mayor parte de los procesos, el material para moldear se encuentra en forma de polvos o granular, aunque algunos existe una operación preliminar de preformado, antes de usarlo.

1. Moldeo de plástico por inyección

1.1 Definición

El fundamento del moldeo por inyección es inyectar un polímero fundido en un molde cerrado y frío, donde solidificara para dar el producto. La pieza moldeada se recupera al abrir el molde para sacarla.

1.2 Objetivos

Máxima exactitud de forma y dimensiones de las piezas inyectadas Posibilidades de formación de orificios, refuerzos, ajustes y marcas, así como de

inserción de elementos de otros materiales, con lo que la producción se hace completa. Las piezas quedan considerablemente listas para el montaje.

Superficie lisa y limpia de las piezas inyectadas. Buenas propiedades de resistencia a pesar de espesores de pared finos, con una

configuración de las piezas adecuada al proceso y al material. Múltiples posibilidades en cuanto a un ennoblecimiento posterior de las superficies. Rápida producción de gran cantidad de piezas en moldes duraderos con una o varias

cavidades; esto permite plazos de entrega relativamente cortos y una capacidad de almacenaje reducida.

Gran aprovechamiento del material empleado; en mucho casos pueden efectuarse la trituración de las mazarotas directamente junto a la maquina de producción, mezclando de nuevo la molienda con granulado fresco.

1.3.Materiales, aleaciones, procedimientos, temperaturas, etc. Usadas en el proceso ----Materiales termo plásticosEn cuanto a su comportamiento en la elaboración, de los distintos tipos de material muestran diferencias demasiado grandes para permitir una consideración desde el punto de vista de la forma ideal.

Material Temperatura de uso permanente sin deterioros

Temperatura recomendada para la elaboración del material

Conductibilidad térmica (λ)

Tiempo de secado

Contracción del material

Densidad a 20 ºc

Acetato de celulosa

60-85ºc 150 °c 0.22 kcal/mh ºc 1,5-2 horas a 80 ºc

0,5 - 0,7 % 1,3 g/mc3

Acetobutirato de celulosa

70ºc 0,18kcal/mh ºc 2 horas a 70-80 °c

0.4 -0.7% 1.18g/mc3

Eticelulosa 66ºc 0.4 -0.7 %Poliestireno 60 - 75ºc 170 – 280 °c 0.14kcal/mh ºc 1-3

horas a 60-80 °c

0.4 -0.6 % 1.05g/mc3

Poliestireno (anticalorico)

70 - 95ºc 180 – 250 °c 0.5 – 0.6 %

Poliestireno 60 – 70 ºc 185 – 265 °c 0.4 – 0.6 %Masas SAN 85ºc 205 – 255 °c 0.4 – 0.6 %Masas ABS 60 - 80ºc 190 – 250 °c 0.4 – 0.6 %Polimetil-metacrilato

70 - 90ºc 180 – 240 °c 0.16kcal/mh ºc 8 – 10 horas a 70-100°c

0.4 - 0.7 % 1.18g/mc3

policarbonato 110 - 135ºc 280 – 300 °c 0.17kcal/mh ºc 8 – 12 horas a 120 – 130 °c

0.4 – 0.8 % 1.2g/mc3

Cloruro de polivinilo

60 - 70ºc 180 – 200 °c 0.14kcal/mh ºc 0.4 – 0.5 % 1.4g/mc3

Cloruro de pivinilo (posclorado)

80 – 90 ºc 180 – 210 °c 0.5 – 0.6 %

Cloruro de pivinilo (flexible)

40 - 70°c 165 – 190 °c 1.5 – 3 %

Poliamida 90 -110°c 230 – 275 °c 0.22kcal/mh ºc 2 - 3 horas a 60 – 85 °c

113g/mc3

Poliuretano 88°c 0.9 – 1 %Polietileno de baja presión

105°c 190 – 305 °c 0.33kcal/mh ºc 1 – 1.5 horas a 65 °c

2 – 4 % 0.94 – 0.96g/mc3

Polipropileno 120 -130ºc 200 – 305 °c 0.26kcal/mh ºc 1 – 1.5 horas

1.2 – 2.5 % y 2 – 3 %

0.91g/mc3

1.4 Operaciones básicas del proceso

El ciclo de molde

1. El moldeo esta cerrado. En esta etapa esta vacío. la unidad de inyección esta llena de material fundido.

2. Se inyecta material. La válvula abre y el tornillo, que actúa como un pistón, fuerza el paso del material fundido por la boquilla hacia el molde.

3. Etapa de retención. Donde se mantiene la presión mientras el material se enfría para evitar la contracción. Una ves que se inicia la solidificación, puede eliminarse la presión.

4. La válvula cierra y se inicia la rotación del tornillo. la presión se aplica ala boquilla cerrada y el tornillo se mueve hacia atrás para acumular una nueva carga de material fundido frente a el.

5. Mientras tanto, la pieza moldeada se enfría en el molde; cuando esta lista, la prensa y el molde se abren y se bota la pieza moldeada.

6. El molde cierra de nuevo y se repite el ciclo.

1.5Maquinaria, equipo, herramientas, etc. usado en el proceso

El proceso de inyección de plásticos involucra el uso de maquinaria, la cual debe de contar con las siguientes características, principalmente:

Unidad de inyección: La función principal de la unidad de inyección es la de fundir, mezclar e inyectar el polímero.

1. Engranes.

2. Cilindro hidráulico.

3. Motor.

4. Dosificador.

5. Pellets.

6. Tolva.

7. Husillo.

8. Calentadores y termopares.

9. Reserva de material fundido.

Unidad de cierre: Una prensa hidráulica o mecánica, con una fuerza de cierre lo suficientemente grande para contrarrestar la fuerza ejercida por el polímero fundido al ser inyectado en el molde. Si la fuerza de cierre es insuficiente, el material escapará por la unión del molde.

Molde: Es la parte más importante de la máquina de inyección. Es el espacio donde se genera la pieza. Para producir un producto diferente, solamente se cambia el molde.

La unidad de inyección: la unidad de inyección es fundamentalmente un extrusor de un solo tornillo. En general, se puede decir que la unidad de inyección consta de un tornillo de Arquímedes que gira dentro de un barril o camisa con una distancia minima entre la pared del barril y el hilo del tornillo. El barril tiene calentadores de cincho que lo rodean. La profundidad del canal del tornillo disminuye desde el extremo de alimentación hacia el extremo de salida para favorecer la compresión del contenido. Los gránulos de polímero frío se cargan en el extremos de de alimentación y el polímero fundido sale por el extremo de salida. El calentamiento se debe en parte a los calentadores del barril y en parte a la disipación viscosa que ocurre conforme el polímero fundido se bombea a lo largo del tornillo. A diferencia de un sencillo extrusor de un solo tornillo, el tornillo de una maquina de moldeo por inyección tiene un movimiento de vaivén para efectuar la inyección.

La boquilla: la boquilla conecta las dos mitades de la maquina para dejar pasar el material fundido desde la etapa de plastificación hacia el molde.

1.6Ventajas y limitaciones del proceso

Comparado con otros procesos de transformación de plásticos, el moldeo por inyección conlleva aspectos tanto favorables como desfavorables. Las piezas pueden producirse a altas velocidades, permitiendo alcanzar altos volúmenes de producción y el costo de operario por unidad es relativamente bajo, sobre todo en procesos automatizados.

Además, las piezas requieren poco o ningún acabado y se pueden elaborar objetos que serían casi imposibles de fabricar en gran cantidad por otros métodos, ya que se obtienen diferentes tipos de superficies, acabados y colores con el moldeo de diferentes materiales.

Aspectos desfavorables: costos de moldes y equipo auxiliar relativamente altos; el proceso es susceptible a los rendimientos del operario en máquinas manuales y semiautomáticas y, en algunos casos, la calidad de la pieza es difícil de determinar inmediatamente.

1.7Normas tolerancias y calidades del proceso

Forma de suministro

Las masas termo plásticas llegan en general al mercado en forma de granza. La forma y tamaño de los diversos granos es distinta según el tipo de material. La forma de suministros de la granza viene determinada en primer lugar por las propiedades de elaboración, pero puede ser influida también por consideraciones técnicas de producción de los fabricantes. Bajo el aspecto de la buena aptitud para la elaboración, tenemos en primer lugar el requerimiento de una forma de suministro completamente pura, sin pegajosidades, de la granza. La forma y tamaño de los granos tienen que estar ajustados para que garantice una disgregación termoplástica óptima teniendo en cuenta los diversos métodos de plastificación propios del proceso. El volumen aparente de apilado o vibración de la granza es de importancia para su elaboración, no solo en maquinas con dispositivos dosificador volumétrico. Es deseable aquí que la forma de los granos sean los mas constante posible y tengan una relación que limite al mínimo los espacios vacíos en el volumen aparente de caída. Finalmente la granza tiene que estar limpiamente cortada, sin presentar rebabas en las superficies de corte, que pueden conducir a la formación de puentes en las tolvas de las esquinas de elaboración, interrumpiendo así el flujo.

La superficie de la granza debe ser tal que, análogamente a las propiedades higroscópicas de cada material, limite a un mínimo soportable la absorción de humedad, incluso tras largo almacenaje. Una fuerte absorción de agua produce un desarrollo de vapor en el curso de ka disgregación del material, en el cilindro de plastificación de la maquina, influyendo con ello en los resultados de producción. Con muchos materiales solo pueden conseguirse piezas útiles tras un intensivo secado previo de la granza.

Exigencias respecto al material

El material tienen que poder disgregarse, con ayuda de los dispositivos de uno general, y a temperatura situada dentro de la zona realizable en una fusión plástica homogénea que

garanticen llenado uniforme de las cavidades del molde. La masa de inyección tiene que comportarse de forma muy estable respecto a las influencias térmicas y no presentar síntomas de descomposición química de ningún tipo durante el proceso de elaboración. Tales fenómenos pueden presentarse en la forma más diversa, siendo los mas frecuentes debidos a un excesivo esfuerzo térmico del material.

Si la masa de inyección es sometida a temperaturas excesivas dentro del cilindro calefactor o, debido a una avería en el curso de la producción, se dilata excesivamente el tiempo de permanencia del material en el cilindro a temperatura normal, se muestra en los plásticos de reducida estabilidad térmica los fenómenos de descomposición arriba citados, conocidos en la practica como quemado. Estos síntomas se manifiestan en la pieza inyectada en forma de “aguas” o bien modifican completamente el color de la pieza, impidiendo su posible utilización.

Otras formas de insuficiente estabilidad térmica del material se manifiesta en la separación de componentes químicos que tienen a menudo carácter agresivo y atacan el cilindro y el molde. Pueden formarse también vapores nocivos.

El material tienen que estar además exento de componentes que se volatilicen en el curso de la elaboración; al agregar plastificantes ha de mantenerse su porcentaje dentro de ciertos limites.

Las piezas inyectadas tienen que presentar una óptima exactitud de medidas y forma, de lo que resulta la exigencia de que el material experimente una contracción relativamente uniforme y lo más baja posible.

Si la contracción sobrepasa la magnitud admisible, no es posible fabricar piezas correctas – con dimensiones situadas dentro del campo de tolerancia DIN7710/2 – en gran parte debido a las dificultades de desmoldeo resultante de la contracción, y la masa de inyección debe descalificarse para una elaboración.

Líneas de soldadura

Estas se forman donde se encuentran los flujos de polímetros y alguna veces pueden evitarse; si son inevitables las soldaduras, por lo común se pueden mover a una posición en donde sean poco importantes gracias al control de la posición de la compuerta.

Marcas de hundimientos y huecos

Estas fallas de moldeo relacionadas se producen cuando la sección del producto es demasiado gruesa. La parte gruesa retiene calor y se hunde por las fuerzas de contracción, especialmente la cristalización en la que hay un gran cambio de densidad. Si se endurece la capa exterior y entonces, reciten un posterior hundimiento, se forman huecos internos cuando se excede la resistencia a la tracción del material fundido en el proceso de solidificación.

Concentraciones de esfuerzos

La consecuencia de las concentraciones de esfuerzos en piezas moldeadas con esquinas agudas puede ser por lo común, la fractura, especialmente si el producto soporta carga. Algunas veces es la distorsión, principalmente cuando se usan polímetros reforzados con fibra.

2 Aplicaciones industriales

Se crean tantos productos para todo tipo de industria que seria imposible nombrarlos a todos, de los cuales algunos son:

Automotriz.

Medicina.

Electrónica.

Mueblería.

Artesanal.

Cocina.

Etc.

3 Maquinaria y equipo auxiliar

Diseño del molde por computadora

Un avance importante de los últimos es el uso de los métodos de diseño por computadora, iniciado por la compañía Moldflow. El banco de datos del sistema contiene datos reológicos, de temperatura y de presión de varios polímetros. Con la computadora se puede simular un diseño de molde que se proponga y analizar el flujo de material fundido en el. Pueden probarse diversos tamaños y posiciones de bebederos y compuertas hasta encontrar los óptimos. La técnica es muy valiosa para los complejos moldes de cavidades múltiples, donde el

patrón de flujo puede ser difícil si no imposible de predecir. Tradicionalmente se elaboraban esas herramientas con canales subdimensionados que luego se ajustaban en las plantas mediante métodos de prueba y error, lo cual es un procedimiento laborioso y caro. El programa de Moldflow permite la simulación de pruebas y la fabricación directa de un molde perfecto. Entre las herramientas que se elaboraron con este métodos se incluyen las llamadas “familia de moldes” en los cuales se hacen simultáneamente componentes diferentes.

4 Proceso y variables importantes

Avances recientes

Deben mencionarse algunas otras técnicas de molde por inyección, estas son:

Moldeo de espuma estructural. Molde de emparedado.

Espuma estructural

Al perfeccionar el moldeo por inyección el resultado se destino a usos donde la rigideces un requisito del producto: como cajas para equipo electrónico (medidores, controladores, computadores, etc.) una base de trole para combustibles, un tanque para lavadoras, etc. La manera de incrementar la rigidez de un componente es aumentar su grosor. Existe una relación que sigue una ley cúbica entre el grosor y la rapidez. Para un componente de grosor s y modulo elástico del material E.

Rigidez= Es3

Si se incrementa el grosor a 3s

La rigidez = E* 27 s 3

Como se vio, hay dificultades para moldear secciones gruesas, particularmente el hundimiento y la formación de huecos. La técnica de moldeo de espuma estructural las evita. En este método, el material fundido es “expandible”; contiene un gas disuelto o un producto químico que se descompone a la temperatura de fusión y genera un gas (por lo común azidocarbonamida, la cual desprende nitrógeno), y este gas se expande para producir la espuma cuando deja la unidad de inyección presurizada y entra al molde. Se inyecta un poco de material fundido en el molde frío, es decir, que sea insuficiente para llenarlo. Queda un espacio en el cual se puede expandir la espuma. Se puede ver inmediatamente que hay un número de diferencias importantes con el procedimiento del moldeo “compacto” por inyección común:

1. En cuanto se completa la inyección de la pequeña carga, se cierra la válvula de la unidad de inyección. Así, la presión del gas en expansión se convierte en la fuerza impulsora para llenar el molde. Esta es solo de unos 3MPa, en comparación con los 140 MPa del moldeo compacto.

2. La baja presión significa que pueden moldearse piezas de gran área proyectadla usar fuerzas bajas de cierre.

3. Es posible hacer moldes baratos de poco peso, que permiten corridas mas cortas, aunque para corridas largas se prefieren los de acero que son mas durables.

4. No requiere presión de retención; el gas mantiene en movimiento el frente de fusión.5. La expansión y la baja presión dan lugar a productos de baja orientación.6. La expansión del gas mantiene prensada suavemente a la capa externa contra la

superficie del molde. Esto evita la contracción y facilita el moldeo de secciones gruesas para obtener rigidez.

5 Moldeo de emparedadoEn esta técnica se inyectan por separado la capa de protección y el núcleo. Obviamente, para esto se necesitan dos unidades de inyección separadas y la planta de producción es compleja y cara. El polímetro de la capa de protección es normal y el del núcleo contiene el agente de expansión. Los dos materiales fundidos se juntan y se inyectan concéntricamente en una boquilla de diseño especial. El procedimiento es:

1. Se inicia la inyección de la capa de piel;2. Inmediatamente depuse se admite el núcleo fundido, de modo que ambos materiales

fundidos se inyectan juntos;3. Cuando ya se inyecto la pequeña carga que se necesita, se interrumpe el suministro

del material fundido que contiene agente de expansión.4. Se continúa inyectando durante un momento el material de la capa de piel y, luego,

también se interrumpe su suministro;5. La espuma se expande, el molde se llena y moldea una superficie perfecta sobre la

capa de protección.

6 Defectos y fallas del proceso y soluciones

Enchuecamiento: Enfriamiento demasiado intensivo. Diseño inadecuado de la pieza. Tiempo de enfriamiento muy corto. Sistema de extracción inapropiado. Esfuerzos en el material. Incremente el tiempo de enfriamiento dentro del molde. Utilizar un polímero reforzado.

Flash: Presión de cierre demasiado baja. Incrementar la presión de la unidad de cierre.

Líneas de flujo: Mala dispersión del concentrado de color o del pigmento. Temperatura demasiado baja. Cargar el material más lentamente. Incrementar la temperatura del barril. Modificar el perfil de temperaturas.

Puntos negros: Hay carbonizaciones. Purgar el husillo. Reducir la temperatura de proceso. Limpiar el husillo manualmente.

Piel de naranja: Incompatibilidad del material. Disminuir la temperatura de proceso. Incrementar la temperatura del molde. Cambiar el concentrado de color.

Parte incompleta: Insuficiente material en la cavidad. Falta de material en la tolva. Cañón demasiado pequeño. Temperatura demasiado baja. Obstrucción de la tolva o de la boquilla. Válvula tapada. Tiempo de sostenimiento demasiado corto. Velocidad de inyección demasiado baja. Canales demasiado pequeños. Respiración insuficiente. Inyectar más material. Cambiar el molde a una máquina de mayor capacidad. Incrementar la temperatura del barril. Incrementar la velocidad de inyección. Modificar el tamaño de los canales del molde.

Parte con rebabas: Dosificación excesiva. Temperatura de inyección muy alta. Presión de inyección muy alta. Tiempo de inyección muy largo. Temperatura de molde muy alta. Dosificar menos material. Disminuir la temperatura de inyección. Disminuir la presión. Disminuir el tiempo de inyección. Disminuir la temperatura del molde.

Rechupados y huecos: Presión de inyección demasiado baja. Tiempo de sostenimiento de presión muy corto. Velocidad de inyección baja. Material sobrecalentado. Humedad. Enfriamiento del molde no uniforme. Canales o compuerta muy pequeños. Mal diseño de la pieza. Incrementar la presión. Incrementar el tiempo de sostenimiento de presión. Disminuir la temperatura del barril. Incrementar la velocidad de inyección. Abrir el venteo o preseque el material. Modificar los canales de enfriamiento del molde o el flujo del agua. Modificar el molde.

Líneas de unión: Temperatura general muy baja en el molde. Temperatura del fundido no uniforme. Presión de inyección muy baja. Velocidad de inyección muy baja. Insuficiente respiración en la zona de unión de los flujos encontrados. Velocidad de llenado no uniforme. Flujo no adecuado del material por los canales o la cavidad. Incrementar la temperatura. Incrementar la presión. Incrementar la velocidad de inyección. Modificar la respiración del material en el molde. Modificar la compuerta para uniformar el flujo.

Degradación por aire atrapado: Humedad. Degradación de aditivos. Temperatura demasiado alta. Respiración del molde insuficiente. Secar el material. Disminuir la temperatura. Modificar la respiración del molde.

Delaminación de capas: Temperatura demasiado baja. Velocidad de inyección demasiado baja. Baja contrapresión de la máquina. Temperatura del molde muy baja. Incrementar la temperatura. Incrementar la velocidad de inyección. Incrementar la contrapresión de la máquina.

Fracturas o grietas en la superficie: Temperatura del molde demasiado baja. Sistema de eyección demasiado agresivo o inadecuado. Empacado excesivo. Incrementar la temperatura. Modificar las barras eyectoras. Utilice un robot para extraer la pieza. Disminuir la presión de sostenimiento.

Marcas de las barras eyectoras: Tiempo de enfriamiento muy corto. Temperatura del molde alta. Temperatura del polímero demasiado alta. Rapidez de eyección demasiado alta. Localización inadecuada de las barras eyectoras. Incrementar el tiempo de enfriamiento.

Disminuir la temperatura del fundido. Disminuir la rapidez de eyección. Modificar la ubicación de las barra eyectoras.

Quemado de la pieza: Quemado por efecto de jet. Disminuya la velocidad de inyección.

El concentrado de color no se mezcla: Perfil incorrecto de temperaturas. Probar un perfil inverso de temperaturas. Bajar la temperatura de las primeras dos zonas de la unidad de inyección. Usar un perfil de temperaturas más agresivo.

El color es más obscuro: La temperatura es demasiado alta. La compuerta es demasiado pequeña y se quema el polímero por presión. Disminuir la temperatura. Modificar la compuerta del molde.

2 Moldeo de plástico por extrusión

7 Definición

En la extrusión de polímeros el material en forma de pelets se alimenta a un cilindro de extrusión, donde se calienta y se le hace fluir a través del orificio de un dado por medio de un tornillo giratorio (gusano). Los dos componentes principales del extrusor son el cilindro y el tornillo. El dado no es un componente del extrusor, sino una herramienta especial que debe fabricarse con el perfil particular a producir.

8 ObjetivosObtener productos de forma simple de cualquier longitud. Con material granulado o pulverizado se alimenta a la tolva forzándolo luego a través de una cámara de calentamiento por medio de una rosca espiral.

9 Materiales, aleaciones, procedimientos, temperaturas, etc. Usadas en el proceso

EpóxicosMelaminaFenólicosPoliestirenoViniloPoliésterSiliconesUreaUretano

10 Operaciones básicas del proceso

1. Extrusión: La extrusión de perfiles es la manufactura directa de un producto en el dado de extrusión. Así, por necesidad, estos productos son largos y continuos cuyo perfil de sección trasversal se obtiene mediante la forma del dado.

2. Extrusión transversal: una modificación del extrusor común de perfiles consiste en que el material fundido, o caucho, gira 90° antes de salir del dado. hay dos subdivisiones principales de la industria que usan esta técnica. En la primera se utiliza

para cubrir un substrato con un material sometido a extrusión y la segunda consiste en la extrusión de formas intermedias para contenedores moldeados por soplado.

3. Orientación en tubos y mangueras:4. Orientación y cristalización:5. Película tubular obtenida por soplado: el extrusor esta equipado con un dado anular

que apunta por lo común hacia arriba. El tubo que se produce se infla con aire y al mismo tiempo, se jala hacia arriba en un procedimiento continuo. El aire del interior esta contenido como en una gran burbuja mediante un par de rodillos colapsantes que están en la parte alta. Se puede considerar que el polietileno se desliza sobre un mandril de dimensionamiento, interno, sometido a la presión que le imparte el gas. Se expande radicalmente casi tres veces su diámetro original y al mismo tiempo, se jala en la otra dirección. El resultado es que queda biaxialmente orientado y esta orientación se hace permanente al cristalizar, ya que congela la orientación en su lugar.

6. Fibras sintéticas: una modificación de la extrusión de perfiles es hilar fibras sintéticas y monofilamentos para usarse en textiles y en la industria. Los polímeros que se meten a extrusión a partir del material fundido para obtener fibras incluye el nylon, el polietilenterettalato y el polipropileno. Se usan muchos otros polímeros para fabricar fibras, pero no pueden elaborarse a partir del material fundido, algunos se hilan a partir de una solución.

7. Redes: los productos con forma de red que se usan con fines diversos se elaboran con matrices anulares, como para los tubos, pero el dado esta en el exterior; el mandril central gira en sentido contrario y están acoplados estrechamente. Ambas partes tienes ranuras o rendijas que permiten someter a extrusión grupos concéntricos de filamentos; cuando comienza la contrarrotación, se cruzan los filamentos uno con otro para formar uniones soldadas y producir una red. La orientación por estirado biaxial que ocurre mas adelante, sobre un mandril más grande, orienta y hace más resistente la red.

8. Coextrusion: la coextrusion es la extrusión simultánea de más de un tipo de polímero para obtener un producto laminado. Esto requiere un extrusor separado para cada polímero. El producto laminado. Esto requiere un extrusor separado para cada polímero. El producto se forma de capas múltiples en el dado. La técnica permite obtener productos con propiedades diferentes en cada lado o, por lo común, en el interior y el exterior. Así, una capa interna puede dar impermeabilidad, en tanto que las capas externas, entre las cuales se halla, proporcionarían una resistencia mayor a la abrasión. Por lo común, es necesario usar capas ligantes que mantengan juntas las capas funcionales. Así, el emparedado tendría realmente cinco capas: externa-ligante-central-ligante-externa.

11 Maquinaria, equipo, herramientas, etc. usado en el proceso

Zona de alimentación

En la primera parte, denominada por lo común como zona de “alimentación”, se precalienta y transporta el polímetro a las partes siguientes. La profundidad del tornillo es constante y la longitud de esta zona es tal que hay una alimentación correcta hacia delante, ni deficiente ni excesiva. Esta alimentación varía un poco para obtener una eficiencia óptima con los diferentes polímetros.

Zona de compresión

La segunda zona tiene una profundidad de canal decreciente. Esta zona tiene diferentes funciones y se le conoce, por lo común, como zona de “compresión” o de “transición”. Primeramente, se expulsa el aire atrapado entre los gránulos originales; en segundo lugar, se mejora la transferencia de calor desde las partes del barril calentando conforme el material se vuelve menos espeso; en tercer lugar, se da el cambio de densidad que ocurre durante la fusión. Nuevamente hay una modificación del diseño ideal para cada tipo de polímetro.

Los tornillos de compresión rápida se utilizan mucho para el nylon y otros polímeros semicristalinos, como el polipropileno y el acetal.

Zona de dosificación

Una vez más se encuentra una profundidad de tornillo constante. Su función es la de homogenizar el material fundido y con ello suministrar a la región del dado material de calidad homogénea a temperatura y presión constante.

La zona del dado

La zona final de un extractor es la zona del dado, que termina en el propio dado. Situado en esta región se halla el portamallas, esta consta, por lo común, de una placa de acero perforada conocida como la placa “rompedora” y un juego de mallas de dos o tres capas de gasa de alambre situadas en el lado del tornillo.

El ensamble paca rompedora-juego de mallas tiene tres funciones:

1. Evitar el paso de material extraño, por ejemplo, polímero no fundido, polvos, cuerpos extraños.

2. Crear un frente de presión cuando se opone una resistencia al bombeo de la zona anterior.

3. Eliminar la “memoria de giro” del material fundido.

12 Ventajas y limitaciones del proceso12.4 Gran velocidad de producion de piezas de gran longitud.12.5 Variedad formas a fabricar.

Limitaciones

12.6 Alto costo de los dados.12.7 Elevado requerimiento de calidad de la materia prima para obtenmer un buen

producto.

13 Normas tolerancias y calidades del proceso

Algunos aspectos del diseño de tornillos

Dos aspectos importantes del funcionamiento del extrusor son la eficiencia de la fusión y el flujo de salida del extrusor.

Eficiencia de fusión

El proceso de fusión es eficaz al principio, pero conforme avanza, la proporción del canal ocupado por los sólidos disminuye de modo que reduce el contacto entre los sólidos y la camisa caliente. La “masa” de sólidos se rompe y las partículas sólidas se funden gracias a la temperatura del material fundido que hay alrededor. Esta es una fuente heterogénea y, desde luego, una de las funciones de la zona de dosificación es la de homogenizarla. Puede resumirse el efecto de las diferencias en las características el tornillo con sigue:

1. Canal más profundo: transporta más material, pero tarda más en completar la fusión;2. Operación rápida: aumenta la producción, pero los sólidos persisten a lo largo del

tornillo al terminar la operación;3. Un canal menos profundo puede ayudar a una

operación rápida para aumentar la producción debido a una fusión más efectiva, pero el peligro esta en que el alto esfuerzo de corte que resulta puede conducir a un sobrecalentamiento.

Una de las modificaciones para optimizar la fusión es la del tornillo de hilo de barreara. Tiene un hilo extra, separado del que contiene los gránulos del sólido. Su espacio libre dentro del barril es menor que el tamaño del granulo.

Patrones fundamentales de flujo

Efectos de la entrada del dado

Si lo esfuerzos de tracción son grandes, realmente sobre pasan la resistencia a la tracción del material fundido, la cual es, por lo común, de alrededor de 106 Nm-2.

Cuando esto pasa, las líneas de corriente se vuelven no solo caóticas sino también discontinuas: la suavidad del flujo laminar deseable se pierde completamente. El producto de extrusión que sale del dado será una tira irregular. En lugar de la varilla tersa. Este fenómeno se conoce como fractura del fundido. La salida del dado es ahusada. Los efectos de esto son:

1. Eliminar los puntos muertos de las esquinas y mantener con esto un recorrido térmico y esfuerzo cortante estable.

2. Reducir los esfuerzos de tracción y con ello, minimizar también la distorsión de las líneas de corriente.

La salida alargada del dado es importante para estabilizar una disposición paralela de líneas bajas antes de la salida por el dado. También aumenta el tiempo de tratamiento y eso ayuda a eliminar la memoria del proceso anterior.

Los intervalos característicos para los cuales tiene memoria un material fundido se relacionan con su tiempo de relajación. El tiempo de relajación se encuentra a partir de la viscosidad y del modulo elástico; estas son las cantidades que reflejan sus comportamientos viscosos y elásticos ante un esfuerzo que se les aplique, y su relación da el tiempo natural o de la relajación para el material.

Tiempo de relajación= viscosidad / modulo elástico= N s * m2 / m2 * N = s

Flujo del codo al dado

Bajo esfuerzo: viscosidad / modulo =

105 N s m-2 / 103 N m-2

Inestabilidades en el estado del dado

El defecto más común que se encuentra en la salida del dado se conoce como piel de tiburón. Consistente en un arrugamiento de la superficie sometida a extrusión. Este es otro efecto que se debe a los esfuerzos de tracción.

Hinchamiento en el dado

El hinchamiento en el dado es el defecto por el cual el polímero se hincha cuando sale del dado. El resultado es una pieza que tiene dimensiones diferentes a las del orificio del dado. Se incrementa el diámetro externo y se disminuye el diámetro interno.

Aplicaciones industriales

Tubería para gas echa de polietileno de color amarillo Tubería de cloruro de polivinilo para agua y drenaje Marcos para ventana dicloruro de polivinilo Artículos de cloruro de polivinilo para controlar el agua de lluvia, canales de desagüe,

tubería de desagüe, etc. Cintas para cellar ventanas, parabrisas y puertas de automóviles, etc. Rieles para cortinas Mangueras de jardín Lamina corrugadas y planas para, techos, etc.

Maquina equipo auxiliar

Configuraciones de los dados y productos extruidos

La forma del orificio del dado determina la forma de la sección transversal de la extrusión. Los

Perfiles comunes del dado y las formas correspondientes de las extrusiones son: 1) perfiles sólidos; 2) perfiles huecos, tubos por ejemplo; 3) láminas y películas; 4) recubrimientos de cables y alambres.

Perfiles sólidos Los perfiles sólidos incluyen formas regulares, como secciones redondas, cuadradas e irregulares, como los perfiles estructurales, molduras para puertas y ventanas, accesorios automotrices y chapas domésticas. En la figura 2.32 se ilustra una vista lateral de la sección de un dado para producir estas formas sólidas. Al final del tornillo y antes del dado, la fusión de polímero pasa a través de un empaque cernidor y de una placa rompedora para enderezar las líneas de flujo. Luego fluye hacia el interior de la entrada convergente del dado, forma diseñada generalmente para mantener el flujo laminar y evitar los puntos muertos en las esquinas que podrían presentarse cerca del orificio. La fusión fluye entonces a través de la abertura misma del dado.

-(a) Vista lateral de la sección de un dado de extrusión para formas sólidas regulares como material redondo; (b) vista frontal del dado con el perfil de la extrusión. La dilatación en el dado es evidente en ambas vistas. Algunos detalles de la construcción del dado están simplificados o se omiten para mayor claridad.

Cuando el material deja el dado todavía está suave. Los polímeros con alta viscosidad de fusión, son los mejores candidatos para la extrusión, ya que durante el enfriado mantienen mejor la forma. El enfriado se realiza por soplo de aire, por rociado con agua o pasando la extrusión en una cuba o depósito de agua. Algunas veces se estira la extrusión para compensar la expansión de la dilatación en el dado.

-(a) Sección transversal del dado mostrando el perfil requerido para obtener (b) un perfil cuadrado de extrusión.

Para formas no redondas, la abertura del dado se diseña con una sección ligeramente diferente del perfil deseado, así el efecto de la expansión en el dado provee la corrección de la forma. La forma de la sección del dado depende del material a extruir, ya que los diferentes polímeros exhiben diferentes grados de dilatación en el dado. Se requiere considerable habilidad y juicio para diseñar un dado para secciones transversales complejas.

Vista lateral del corte de un dado de extrusión para formar secciones huecas como ductos y tubos; la sección A-A es una vista frontal que muestra Cómo se sujeta el mandril en su lugar; la sección B-B muestra la sección transversal tubular poco antes de salir del dado; la dilatación en el dado causa una dimensión mayor en el diámetro. (Algunos detalles de construcción están simplificados.)

Perfiles huecos La extrusión de perfiles huecos, como tubos, ductos, mangueras y otras

secciones similares, requiere un mandril para dar la forma hueca. El mandril se mantiene en su lugar usando una araña, como se muestra en la sección A-A de la figura. El polímero fundido fluye alrededor de las patas que soportan el mandril para volver a reunirse, formando la pared monolítica del tubo. El mandril incluye frecuentemente un canal a través del cual se sopla aire para mantener la forma hueca de la extrusión durante el endurecimiento. Los tubos y ductos se enfrían usando cubas abiertas de agua o jalando la extrusión suave mediante tanques llenos de agua con mangas alibradoras que limitan el diámetro exterior del tubo, mientras se mantiene la presión de aire en el interior.

14 Proceso y variables importantes

Mecanismos de flujo

Ya se han visto las principales características físicas de un extractor de tornillo simple. ¿Cómo funciona la maquina para fundir transportar al polímero en toda su longitud?

Fusión

Conforme se transporta el polímero a lo largo del tornillo se funde una delgada película en la pared del barril. Esto se efectúa por lo común gracias al calore que se conduce desde los alentadores del barril pero puede deberse a la fricción. El tornillo desprende la película fundida al girar. El polímero fundido se mueve desde la cara frontal del hilo hacia el núcleo y luego barre de nuevo para establecer un movimiento rotatorio enfrente del borde de conducción del hilo. Mientras, se barren otros gránulos o partes sólidas de la masa compactada del polímero hacia el “charco fundido” en formación. El proceso continua lentamente hasta que se funde todo el polímero.

Transporte

Para comprender el mecanismo de transporte, considérense dos extremos.

1. El material se adhiere únicamente al tornillo y se desliza sobre el barril bajo estas condiciones, el tornillo y el material simplemente giraría como un cilindro sólido y no habría transporte.

2. El material resiste la rotación en el barril y se desliza sobre el tornillo ahora tiende a ser transportado axialmente como un tornillo de Arquímedes normal, de canal profundo que se usa para transportar sólidos.

En la práctica hay fricción tanto en el tornillo como en el barril, y esto conduce al mecanismo de transporte principalmente, el flujo por arrastre. Este es literalmente el arrastre del material fundido a lo largo del tornillo como resultado de las fuerzas de fricción, y es el equivalente al arrastre viscoso entre las placas estacionaria y móvil separadas por un medio viscoso. Esto constituye la componente de transporte del extrusor.

Se le opone la componente del flujo de presión, producido por el gradiente de presión que hay a lo largo del extrusor.

El componente final en el modelo de flujo es el flujo de fuga. Hay un espacio finito entre el tornillo y el barril a través del cual se puede fugar el material. Este es también un flujo impulsado por presión que, desde luego, también se opone al flujo de arrastre.

Por lo tanto, el flujo total es el balance de estor componentes:

Flujo total = flujo de arrastre – flujo de presión – flujo de fuga.

Calentamiento y enfriamiento

En las maquinas de alta velocidad, prácticamente todo el calentamiento proviene del esfuerzo de corte al que se somete el material fundido viscoso. Por lo común, algo de calor se genera por esta fuente y algo por los calentadores del barril del extractor; una relación común podría ser de 67/33, de fricción/ conducción. También hay enfriadores, por lo común abanicos, para disipar el exceso de calor. Todo el sistema se controla por medio de termostato para tener un control preciso de la temperatura del material fundido. La longitud de la maquina se divide e tres o cuatro secciones para favorecer la variación de la temperatura obtener un proceso optimo.

Puede considerarse que la condición de operación prácticamente se halla entre los extremos de operación adiabática, en donde solo habría calor proveniente de la disipación viscosa, y de la operación isotérmica, en donde la temperatura seria la misma en todos los pintos, al generar el calor por medio de enfriadores para contrarrestar los cambios en la temperatura del material fundido. Los extrusores reales adiabáticas deben tener perdidas de calor y una maquina que se alimenta con materia prima fría no puede trabajar isotérmicamente. Sin embargo, la zona de bombeo se aproxima alas condiciones isotérmicas.

15 Defectos y fallas del proceso

Defectos en la extrusión

Los productos de extrusión pueden sufrir numerosos defectos. Uno de los peores es la fractura de fusión, en la cual los esfuerzos que actúan sobre la fusión inmediatamente antes y durante el flujo, a través del dado, son tan altos que causan rupturas que originan una superficie altamente irregular. La fractura de fusión puede ser causada por una aguda reducción en la entrada del dado que causa un flujo turbulento y rompe la fusión. Esto contrasta con el flujo laminar uniforme en el dado gradualmente.

A: Perfil de velocidades de la fusión al fluir a través de la abertura del dado, el cual puede conducir al defecto llamado piel de tiburón y B: formación del tallo de bambú.

Un defecto muy común en extrusión es la piel de tiburón, en la cual la superficie del producto se Arruga al salir del dado. Conforme la fusión atraviesa la abertura del dado, la fricción con la pared produce un perfil diferencial de velocidades a través de la sección. Esto ocasiona esfuerzos tensiles en la superficie del material que se estira para igualar el movimiento más rápido del núcleo central. Estos esfuerzos causan rupturas menores que arrugan la superficie. Si el gradiente de velocidad se vuelve más grande, se forman marcas prominentes en la superficie que dan la apariencia de un tallo de bambú de aquí el nombre de este defecto más severo.

Fractura de la fusión causada por flujo turbulento en la fusión a través de una aguda reducción a la entrada del dado.

3 Moldeo de plástico por soplado

16 DefiniciónEl moldeo por soplado es la técnica que se usa para producir botellas y otros contenedores que son fundamentalmente formas huecas simples. Hay dos subdivisiones principales, el moldeo por extrusión-soplado y el moldeo por inyección-soplado.

17 Objetivos

Elaboración de piezas combinando tres tipos de procesos, soplado, inyección y extrusión, creando así inyección-soplado y extrusión-soplado.

18 Materiales, aleaciones, procedimientos, temperaturas, etc. Usadas en el proceso

Es este proceso se ocupan los mismos materiales que se han ocupado en los dos procesos anteriores ya que es una continuación de esos procesos.

19 Operaciones básicas del proceso

La inyección-soplado La extrusión-soplado

20 Maquinaria, equipo, herramientas, etc. usado en el proceso

La extrusión-soplado:

El uso de la extrusión para producir el elemento tubular a partir del que se forma el cuerpo hueco permite un mejor aprovechamiento de las posibilidades de los materiales multicapas, con lo que se consiguen envases en que la pared está compuesta por capas de distintos materiales que otorgan las características diferenciadas de barrera, resistencia a la radiación UV, características mecánicas o coloración.

Las extrusoras para producir grandes capacidades, con peso superior a los 25-50 Kg. unitarios, suelen estar dotadas de acumuladores de extruído para producir la preforma de un modo mucho más rápido que el que permitiría el propio flujo del cabezal de extrusión, evitando que se descuelgue antes de quedar fijada por el pinzamiento del molde.

La extrusión permite una gran versatilidad de formas. En formas simples, es posible producir envases con asa incorporada que se sopla conjuntamente con el cuerpo del envase mediante un pinzamiento parcial de la preforma. Pueden fabricarse también tubuladuras de forma compleja utilizando un robot que posiciona la preforma dentro de las formas complejas y con cambio de dirección del molde abierto. Estos productos tienen un amplio campo de aplicación en la industria del automóvil, tanto en los sistemas de climatización como en algunas tubuladuras de admisión, así como en la fabricación de depósitos de combustible. Se fabrican también infinidad de artículos de juguetería, palets y otros productos

Asimismo es el principal sistema para la fabricación de envases con plásticos biodegradables, que pueden ser la respuesta de la industria a los problemas de residuos sólidos urbanos, ya que estos materiales permiten su incorporación a los vertederos. En resumen, aunque sea el método más antiguo, es probablemente el más versátil y continuará siendo imprescindible para un número de aplicaciones.

La inyección-soplado:

La inyección-estirado-soplado nació para dar una respuesta objetiva a la obtención de envases para bebidas carbónicas en materiales transparentes. Por sus características mecánicas, el poliéster termoplástico es el material más adecuado, pero al tratarse de un polímero cristalino era preciso un proceso con una gran rapidez de transformación y enfriamiento que permitiera evitar la formación de cristalitas durante el paso a la fase sólida.

A este efecto, se desarrolló un proceso en el que se producen las preformas (parison) con espesores de pared variables controlados, lo que hacía necesario moldearlas por inyección. En una segunda fase, la preforma caliente es estirada de forma también controlada y se inyecta finalmente aire para que el contacto con las paredes frías del molde endurezca el envase de modo casi instantáneo. El uso de PET exige un secado previo de la granza, puesto que cualquier traza de humedad invalida el proceso. En los últimos años se han puesto en el mercado equipos que realizan esta operación en secuencia con el proceso.

Los moldes de preforma se fabrican con cavidades múltiples, hasta 96, de modo que posibilite cadencias de la zona de soplado más rápidas que las de las máquinas de inyección. El producto final de PET tiene un coste algo mayor que los productos de inyección o extrusión-soplado,

realizados muchas veces con poliolefinas, por lo que no es previsible que su aplicación se extienda a muchos campos fuera del de las bebidas carbónicas.

El proceso de inyección soplado se utiliza también para producir capacidades huecas con otros materiales, como las botellas de PVC y de otros plásticos, como las destinadas a perfumería y farmacia en que se obtienen capacidades moldeadas con precisión sin líneas aparentes de soldadura. Otros productos incluyen manguitos, y otras piezas de gran precisión, con tolerancias en el espesor de pared del orden de 0,03 mm, que no sería posible obtener por extrusión soplado con preformas colgando libremente.

El núcleo del molde de inyección se construye como mandrín de soplado. Las preformas se inyectan cíclicamente sobre el mandrín con un cuello formado con precisión y un espesor de pared variable que depende del ahuecamiento de las mitades del molde. Donde es apropiado, se dispone de una estación de acondicionamiento para el estirado biaxial.

21 Ventajas y limitaciones del proceso

Capacidad de crear piezas mucho más rápido y con mejor acabado ya que es una mejora de los procesos de inyección y extrusión. La desventaja es que depende directamente de estos ya que es proceso complementario.

22 Aplicaciones industriales

El moldeo por soplado es la técnica que se usa para producir botellas y otros contenedores que son fundamentalmente formas huecas simples.

23 Maquinaria y equipo auxiliar

Inflado por aire o líquido

El párison extruido debe inflarse para que tome la forma del molde, esto se puede lograr por medio de la inyección de aire, pero puede también realizarse por medio de la inyección de agua, jugos, bebidas refrescantes o medicinas líquidas, como suero. Este tipo de empaque no requiere de una tapa, pues el material se sella al terminar la inyección y no permite la fuga del líquido con el cual se infló el material. Una tapa es posible, aunque debe pincharse en algún punto diseñado para que el fluido pueda escapar.

Equipamiento para el moldeo por extrusión-soplado

Dado que los moldes de soplado son externos al moldeado, rara vez presentan problemas de desmoldeo. Las presiones de trabajo no suelen exceder los 10 bar y las paredes de la cavidad no están sujetas a desgaste, por lo que pueden ser de construcción ligera y para las series cortas pueden construirse por colada a partir de modelos master usando cinc o aleaciones ligeras.

Están ampliamente provistos de canales para la desgasificación y deben tener una superficie interna finamente pulida de modo que el desmoldeo se facilite por la introducción de aire entre la cavidad y el artículo moldeado. Los tiempos de enfriamiento determinan los del ciclo, por lo que suelen estar provistos de medios de circulación de agua, aire o gases criogénicos (N2

o CO2).

24 Proceso y variables importantes

Reciclado respecto a campos de aplicación

Los productos de PET se benefician, desde el punto de vista del reciclado, de la fácil reutilización del material como parte de la granza virgen. Por ello, junto con el aluminio, es uno de los materiales de recuperación mejor valorados.

Los envases de otros materiales, especialmente de PVC, están sometidos a presiones de las asociaciones ecologistas que pretenden su eliminación. En el caso de los demás polímeros se les ataca como contaminantes visuales, por cuanto abandonados en los campos afean el paisaje, lo cual es absolutamente ilógico, pero al PVC se le atribuyen toda clase de inconvenientes debido a su contenido en cloro. Por la misma razón podría sugerirse la eliminación de los vegetales que contienen clorofila o del mismo cuerpo humano por su elevado contenido de cloruro sódico. Sin base técnica alguna, se pretende borrar del mapa un material insustituible en múltiples aplicaciones, entre ellas, las aplicaciones médicas.

El reciclar materiales para obtener de nuevo monómeros o hidrocarburos se ha revelado, hasta ahora, excesivamente costoso. En la planta alemana de Bottrop se obtienen hidrocarburos a partir de RESU plásticos y aceites de motor usados, pero pese a su

automatización (la manejan dos personas por turno), el producto final es más costoso que el hidrocarburo importado.

Pese a ello, están en marcha proyectos para el reciclado químico de estos residuos que, al parecer, en cantidades adecuadas (300.000 t/año) puede resultar económico. Sin embargo, no debe olvidarse que, por su constitución, los plásticos son, en si mismos, energía que puede utilizarse de nuevo por otros medios. Uno de ellos es el de la carburación del hierro para obtener acero, que puede absorber una parte importante de tales residuos.

Los citados plásticos biodegradables pueden ser otra respuesta para su acumulación en vertederos. Los envases que plantean un problema prácticamente irresoluble son los mixtos de plástico, cartón y aluminio, en que tiene un coste excesivo la separación de los tres componentes para un tratamiento adecuado.

FUENTES DE INFORMACION

PROCESO 5 – MAQUINAS DE MANDO NUMERICO

TEXTO: Alrededor de las maquinas-herramientas

AUTOR: Heinrich Gerling

EDITORIAL: segunda edición, Reverte S. A., 1964

TEXTO: MANUFACTURA, INGENIERIA Y TECNOLOGIA

AUTOR: KALPAKJIAN SEROPE, SCHMID STEVEN R.

EDITORIAL: PEARSON EDUCATION

TEXTO: PROCESOS DE MANUFACTURA

AUTOR: JONH A. SCHEY

EDITORIAL: MC GRALL HILL

TEXTO: INGENIERIA EN MANUFACTURA

AUTOR: Ing. Ricardo Jiménez

EDITORIAL: INDEPENDIENTE

TEXTO: PROCESOS DE MANUFACTURA VERSION SI

AUTOR: AMSTEAD B.H. , OSTWALD PHILLIP F. , BEGEMAN MYRON L.

EDITORIAL: COMPAÑÍA EDITORIAL CONTINENTAL S.A. DE C.V. MEXICO.

PROCESO 6 –PROCESOS DE CORTE

TEXTO: INGENIERIA DE MANUFACTURA

AUTOR: ING. SCHARER SAUBERLI ULRICH

EDITORIAL: COMPAÑÍA EDITORIAL CONTINENTAL S.A. DE C.V. MEXICO

TEXTO: PROCESOS DE MANUFACTURA VERSION SI

AUTOR: AMSTEAD B.H. , OSTWALD PHILLIP F. , BEGEMAN MYRON L.

EDITORIAL: COMPAÑÍA EDITORIAL CONTINENTAL S.A. DE C.V. MEXICO.

TEXTO: MANUFACTURA, INGENIERIA Y TECNOLOGIA

AUTOR: KALPAKJIAN SEROPE, SCHMID STEVEN R.

EDITORIAL: PEARSON EDUCATION

TEXTO: TECNOLOGIA DE LOS METALES PARA PROFESIONES TECNICO-MECANICAS

AUTOR: APPOLD HANS, FEILER K. , REINHARD A. , SCHIMIDT P.

EDITORIAL: REVERTE.

TEXTO: ALREDEDOR DEL TRABAJO DE LOS METALES

AUTOR: BENDIX FRIEDRICH, SAENZ DE MAGAROLA CARLOS

EDITORIAL: REVERTE.

PROCESO 7 PROCESOS PARA ACABADO DE SUPERFICIE

TEXTO: PROCESOS DE MANUFACTURAAUTOR: PHILLIP F. OSWALDEDITORIAL: COMPAÑIA EDITORIAL CONTINENTAL S.A. DE C.V.

TEXTO: MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACIÓN: INDUSTRIA METALMECÁNICA Y DE PLÁSTICOS.

AUTOR: Harry D. Moore, Donald R. Kibbey.

EDITORIAL: Limusa, 1996

TEXTO: PROCESOS DE MANUFACTURA

AUTOR: SCHEY JOHN A.

EDITORIAL: MCGRAW-HILL

TEXTO: FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA

AUTOR: GROOVER MIKELL P.

EDITORIAL: MCGRAW-HILL

PROCESO 8 –PROCESO DE PULIDO

TEXTO: INGENIERÍA DE FABRICACIÓN: MECANIZADO POR ARRANQUE DE VIRUTA

AUTOR: FERNANDO ARRANZ MERINO

EDITORIAL: INDEPENDIENTE

TEXTO: MATERIALES Y PROCESOS DE PRODUCCIÓN

AUTOR: DEGARMO, KOHSER, RONALD A

EDITORIAL: INSTITUTO DE FÍSICA

TEXTO: MANUFACTURA, INGENIERIA Y TECNOLOGIA

AUTOR: KALPAKJIAN SEROPE, SCHMID STEVEN R.

EDITORIAL: PEARSON EDUCATION

TEXTO: TECNOLOGIA DE LOS METALES PARA PROFESIONES TECNICO-MECANICAS

AUTOR: APPOLD HANS, FEILER K. , REINHARD A. , SCHIMIDT P.

EDITORIAL: REVERTE.

TEXTO: FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA: MATERIALES, PROCESOS Y SISTEMASAUTOR: MIKELL P. GROOVER

EDITORIAL: INDEPENDIENTE

PROCESO 9 - RECUBRIMIENTOS

ELECTRICIDAD INDUSTRIAL, PARTE 1 ESCRITO POR CHESTER L. DAWES

LECCIONES DE ELECTRICIDAD ESCRITO POR J. NEY,JEAN NEY G AUTOR LOUIS NEY G LOUIS

TECNOLOGÍA DE LOS OFICIOS METALÚRGICOS ESCRITO POR A. LEYENSETTER,G. WÜRTEMBERGER,CARLOS SÁENZ DE MAGAROLA

MANUAL PRÁCTICO DE ELECTRICIDAD PARA INGENIEROS ESCRITO POR DONALD G. FINK

LA TRIBOLOGÍA: CIENCIA Y TÉCNICA PARA EL MANTENIMIENTO ESCRITO POR FRANCISCO CHAVEZ MARTINEZ

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN ESCRITO POR CEAC

PROCESOS INDUSTRIALES PARA MATERIALES NO METÁLICOS ESCRITO POR JULIÁN RODRÍGUEZ MONTES,LUCAS CASTRO MARTÍNEZ,JUAN CARLOS DEL REAL ROMERO

MANUFACTURA, INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA ESCRITO POR SEROPE KALPAKJIAN,STEVEN R. SCHMID,GABRIEL TR SÁNCHEZ GARCÍA,ULISES REV. TÉC FIGUEROA LÓPEZ

TECNOLOGÍA DE MATERIALES ESCRITO POR VICENTE AMIGÓ BORRÁS

PROCESO 10 – SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO

TEXTO: CURSO DE CAPACITACION EN SOLDADURA

AUTOR: GAXIOLA ANGULO JOSE MARIA, MAYA GARCIA VICENTE.

EDITORIAL: LIMUSA NORIEGA EDITORES.

TEXTO: DISEÑO PARA LA FABRICACION Y ENSAMBLE DE PRODUCTOS SOLDADOS

AUTOR: MAURY RAMIREZ HERIBERTO, NIEBLES NUÑEZ ENRIQUE E., TORRES SALCEDO JAIME.

EDITORIAL: EDICIONES UNINORTE.

TEXTO: SOLDADURA INDUSTRIAL: CLASES Y APLICACIONES.

AUTOR: MOLERA SOLA PERE

EDITORIAL: MARCOMBO S.A.

TEXTO: CONEXIONES EN ESTRUCTURAS METÁLICAS

AUTOR: CAORI PATRICIA

EDITORIAL: UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

PROCESO 14. MOLDEO DE PLASTICOS

TEXTO: FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA, MATERIALES, PROCESO Y SISTEMAS.

AUTOR: GROOVER MIKELL P.

EDITORIAL: PEARSON PRENTICE HALL

TEXTO: PROCESOS DE MANUFACTURA VERSION SI

AUTOR: AMSTEAD B.H. , OSTWALD PHILLIP F. , BEGEMAN MYRON L.

EDITORIAL: COMPAÑÍA EDITORIAL CONTINENTAL S.A. DE C.V. MEXICO.

TEXTO: MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACION

AUTOR: MEORT HARRY D.

EDITORIAL: LIMUSA

TEXTO: PROCESAMIENTO DE PLASTICOS, INYECCION, MOLDEO, HULE, PVC.

AUTOR: MERTEW JONES

EDITORIAL: LIMUSA

TEXTO: MATERIALES Y PROCESOS DE MANUFACTURA

AUTOR: NELLY

EDITORIAL: LIMUSA NORIEGA EDITORES

TEXTO: INGENIERIA DE MANUFACTURA

AUTOR: SCHARES SAUBERLI ULRICH.

EDITORIAL: COMPAÑÍA EDITORIAL CONTINENTAL