5th LACCEI International Latin American and Caribbean Conference for Engineering and Technology (LACCET2007)

Informe final del proyecto de curso en funcin de la formacin y evaluacin de competencias de los estudiasntes de Ingeniera.Universidad Tecnolgica de Bolvar. Programa de Ingeniera Mecqnica y Mecatrnica. Asiganatura: Materiales de Ingeniera 2015

ESTUDIO Y ANLISIS DE UNA BROCA DE ACERO RAPIDO (1)Cristian Olmos Caicedo, (2 )katherin corrales roman (3),Sergio Andrs Prez paredes, (4) Kelly johana villa pearredonda (1) Facultad de Ingeniera Mecnica . Universidad Tecnolgica de bolvar.Grupo; e-mail: crissdavid03@hotmail.com(2) Facultad de Ingeniera Ambiental . Universidad Tecnolgica de bolvar.

Grupo e-mail: katherin_corrales25@hotmail.com(3) Facultad de Ingeniera Civil. Universidad Tecnolgica de Bolvar, Cartagena de Indias.Grupo Email:seriu_021593@hotmail.com(4) Facultad de Ingeniera ambiental Universidad Tecnolgica de bolvar.

Grupo e-mail:kellymar0811@hotmail.comRESUMENEn el siguiente informe se va realizar el estudio de una broca de acero rpido que se usan en una mquina que taladra diferentes tipos de piezas, el cual presento un tipo de falla una de las cuales corresponde a que no cumpli con el tiempo de uso que se le haba estipulado y por ende se le realizar los respectivos estudios y anlisis para as dar un posible pronstico de porque fue la falla a esta y brindar una solucin viable para esta.Palabras claves: broca , falla, piezas , taladrar ABSTRACTThe next report will make the study of high speed steel drill bit used in a machine that drills different types of parts, which presented a failure rate of which corresponds to that did not meet the airtime he had stipulated and therefore you are having the respective studies and analysis so as to give a possible forecast because this was the fault and provide a viable solution for this.

Keywords: drill fails, parts, drilling

INTRODUCCINEl siguiente es una adelanto al estudio respectivo de una broca de acero rpido brindada por la empresa seridme el cual se introducir al respetivo proceso de anlisis minucioso para as determinar cules fueron las causas de la falla y as brindar una solucin viable a las falla de esta y arrojar un resultado positivo para el desarrollo de este proyecto.OBJETIVO GENERALHacer una evaluacin preliminar de las causas de la falla prematuras en la broca de acero rpido, las que provocaron ineficiencia y prdidas econmicas. Proponer alternativa de solucin.

OBJETIVOS ESPECFICOS Realizar los correspondientes estudios de la pieza Encontrar las falla de la pieza y sus posibles causas Brindar una solucin viable a o las diversas falla de esta pieza

PLANTEAMIENTO DE PROBLEMAla siguiente pieza es una broca de acero rpido obtenida de la empresa seridme, la cual tiene la funcin de hacer orificios en diferentes tipos de materiales y su tiempo de vida aproximado de un ao bajo cualquier tipo de trabajo y material, pero para la suerte de la broca esta no fue as, esta broca no duro el tiempo estimado porque sufri un entorche desde la punta de la broca y toda la parte de las cuchilla de esta misma y a su vez le cambio el sentido a la broca lo cual causo curiosidad a los operarios de la empresa antes mencionada ESTADO DEL ARTELabrocaes una pieza metlica de corte que crea orificios en diversos materiales cuando se coloca en unaherramientamecnica como taladro,berbiquu otra mquina. Su funcin es formar un orificio o cavidad cilndrica.

Para elegir la broca adecuada al trabajo se debe considerar la velocidad a la que se debe extraer el material y la dureza del mismo. La broca se desgasta con el uso y puede perder su filo, siendo necesario un reafilado, para lo cual pueden emplearse mquinas afiladoras, utilizadas en la industria del mecanizado. Tambin es posible afilar brocas a mano mediante pequeasamoladoras, con muelas de grano fino.Tipos de Brocas

Dependiendo de su aplicacin, las brocas tienen diferente geometra. Entre muchos tipos de brocas podemos citar:

Brocas normales helicoidales: Generalmente se sujetan medianteportabrocas. Existen numerosas variedades que se diferencian en su material constitu tivo y tipo de material a taladrar.

Broca metal alta velocidad: Para perforar metales diversos, fabricadas en acero de larga duracin; las medidas ms usuales son:

1/16 5/64 3/32 7/64 1/8 9/64 5/32 11/64 3/16 13/64 7/32 15/32 1/4 5/16 y 3/8

Brocas para perforar concreto: Brocas para perforar concretos y materiales ptreos regularmente fabricadas en acero al cromo con puntas de carburo de tungsteno algunas de valor ms elevado tienen zancos reducidos para facilitar introducirlas en taladros ms pequeos y para evitar los giros cuentan con el mismo zanco en forma de tringulo denominado p3 antiderrapante y acabados color cobalto; las medidas ms comunes son:

3/16*6 1/4*4 1/4*6 1/4*12 5/16*4 5/16*6 5/16*12 3/8*5 3/8*6 3/8*12 1/2*6 1/2*12

Brocas para perforar piezas cermicas y vidrio: Fabricadas en carburo de tungsteno para facilitar la perforacin de piezas cermicas y vidrio, y carentes de la hlice ya que solo es el diamante montado sobre el zanco; las medidas ms comunes son:

1/8 3/16 1/4 5/16 3/8 1/2

Broca larga: Se utiliza para taladrar los interiores de piezas o equipos, tarea que sera imposible con una broca normal.

Broca super larga: Empleada para taladrar losmurosde viviendas a fin de introducir cables, por ejemplo. Broca de centrar: Broca de diseo especial empleada para realizar los puntos de centrado de unejepara facilitar su torneado o rectificado.

Broca para berbiqu: Usadas En carpintera demadera, por ser de muy bajas revoluciones. Las hay de diferentes dimetros.

Broca de paleta: Usada principalmente para madera, para abrir muy rpidamente agujeros con berbiqu, taladro o barreno elctrico. Tambin se le ha conocido como broca de espada planas o de manita.

Broca de taladrado profundo o "de escopeta": Tambin conocida como broca can. Broca para excavacin o Trpano: Utilizada para la perforacin de pozos petrolferos y sondeos.

Brocas para mquinas de control numrico: Son brocas especiales de gran rendimiento y precisin que se emplean en mquinas decontrol numrico, que operan a altas velocidades de corte.

Acero Rpido

Losaceros rpidos,de alta velocidadoHSS(High Speed Steel) se usan paraherramientas, generalmente de series M y T (AISI-SAE). Conmolibdenoywolframio(tambin puede tenervanadioycromo), tienen buena resistencia a la temperatura y al desgaste.1Generalmente es usado enbrocasyfresolines, machos, para realizar procesos demecanizadocon mquinas herramientas.Historia

El HSS fue descubierto en1898porFrederick Winslow Taylorun ingeniero estadounidense ms conocido por haber puesto las bases de laOrganizacin Cientfica del Trabajo(Taylorismo). Trabaj en laBethleem Steely descubri, tras muchos experimentos, que aadiendo wolframio a un aceroaleadoen una proporcin 18-8, aumentaba supunto de fusindesde 500 C hasta 800C.

Se bas en el acero RMS descubierto por Robert Mushet 30 aos atrs y que vena siendo empleado como mejor acero para herramientas de corte.

Pensado como acero deherramienta, pudo aumentar la velocidad de corte habitual de 10m/minhasta 40 m/min.

Los Acero Rpidos (HSS) tienen altos niveles de dureza y muy buena resistencia al desgaste a altas temperaturas delaminacin. Esta calidad se produce por el mtodo deDoble Colada Centrifugada(CC Duplex) y el material del ncleo es hierro deGrafito Esferoidal (SG) Perltico.

Su composicin y subsecuente tratamiento trmico aseguran que la dureza de la capa exterior del material HSS alcanzar los 80/85 shore `C', con una dureza uniforme a lo largo de su vida til, mientras que la estructura de carburos complejos devanadio,tungsteno,niobioymolibdenoen una matriz martenstica asegura un desgaste uniforme, as como una alta resistencia al desgaste. Este tipo de cilindro se utiliza en posiciones de acabado para incrementar los tiempos de campaa y obtener un mejor acabado en la superficie del producto laminado.

Hoy en da disponemos de una variedad de aceros rpidos:

HSS

HSSE Acero con contenido en Cobalto

HSS Co5 (aleacin decobaltoa un 5%)

HSS Co8 (aleacin de cobalto a un 8%)

HSS Co10 (aleacin de cobalto a un 10%)

HSS-G Acero rpido calidad M2 o Alto Re

DESARROLLO DEL TRABAJO

EQUIPOS Y MTODOS EXPERIMENTALES.

Dentro de los procedimientos y equipos que se usaron para realizar el anlisis encontramos:

Corte metalogrfico

Figura 1. Tronzadora.

Se encapsul para obtener forma de probeta

Figura 2. Encapsuladora

Teniendo la pieza encapsulada se prosigue a lijarla con diferentes tipos de lijas comenzando con una de 120 y terminando con una de 1000.

Figura 3.lijado de la probeta

Pulido

Figura 4. Pulido de la probeta

Revisamos la microestructura de la pieza en el microscopio metalrgico.

Figura 5. Microestructura con ataque 500X Tiene una microestructura formada por una matriz martencita revenida

PROPIEDADES MECNICASEn la siguiente tabla se muestran los resultados de dureza realizados en un punto de la pieza.Encontramos que la dureza

Ensayo 1

(dureza de la parte estndar )Ensayo 2

(dureza de la circunferencia )

154152

0,6160,5

489 HV742 HV

Tabla 1. Resultado del ensayo de dureza (HV)

Dureza 1489HV

Dureza 2 742HV

ANLISIS MICROESTRUCTURAL

ENSAYO DE DUREZA

Para poder determinar la dureza en la pieza analizada, se hace dureza Vicker (HV) en la probeta encapsulada

Figura 9. Dureza Vicker realizada a la probeta.Causas de la falla de la broca de acero rpidoDespus de analizar todos los resultados obtenidos en el laboratorio podemos decir que la causa de la falla de la broca de acero rpido es una falla en su composicin qumica, que quiere decir esto pues que en el proceso de aleacin y de los metales no se obtuvo una aleacin 100% pura debido a cualquier impureza en la mescla y esto ocasiono que la broca tuviera una estructura muy dbil y en el corazn de la broca no tena la suficiente dureza para penetrar al otro material.

Alternativa de solucin

Despus de analizar los resultado obtenidos en el microscopio metalrgico, podemos dar una solucin viable de por qu la broca sufri este sobresalto, nosotros concluimos que una posible solucin a este problema es cambiar de proveedor al cual se le compran las diferentes brocas y posterior a esto tomar de un grupo de brocas facilitadas por el nuevo proveedor y someterlas a un anlisis metalrgico a ver si cumplen con todas las especificaciones requeridas por los usuarios pero esto se har dentro de los parmetros de la empresa para as beneficiar a la empresa y as no sufra perdidas mayores a la hora de comprar diferentes tipos de herramientas entre esta la analizada en este proyecto En esta fase se realiza un anlisis de muestra extrayendo un fragmento del rodamiento con una tronzadora

Con ayuda de una maquina se hace el encapsulado por medio de presin (la cual deber estar entre 100 y 150) agregndole resina para formar la probeta.

Este proceso se realiza con el fin de que la pieza est libre de rallones o suciedad de ese modo quedando la superficie totalmente lisa.

En esta fase pulimos la pieza en pasta almina por 30 minutos para un mejor empao

Se realiz un ataque qumico con Nital (ElNitales una solucin de HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Alcohol" \o "Alcohol" alcoholy HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_n%C3%ADtrico" \o "cido ntrico" cido ntricocomnmente usada para HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Metalograf%C3%ADa" \l "Ataque_qu.C3.ADmico" \o "Metalografa" ataque qumicode HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Metales" \o "Metales" metales. Es especialmente adecuado para revelar la microestructura de HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Acero" \o "Acero" aceros al carbono. El alcohol puede ser HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Metanol" \o "Metanol" metanol, HYPERLINK "http://es.wikipedia.org/wiki/Etanol" \o "Etanol" etanolo alcohol de quemar.)

En el rodillo cnico observamos Martencita revenida.