Ingeniería de Procesos de Fabricación (EPF).pdf
-
Upload
juan-carlos-aguilar-serrudo -
Category
Documents
-
view
268 -
download
0
Transcript of Ingeniería de Procesos de Fabricación (EPF).pdf
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
1/778
www.upc.edu
ESPECIALIDAD: MECANICA
6TO. CUATRIMESTRE
Ingeniera de Procesos deFabricacin (EPF)
PROFESOR: J. Antonio Travieso RodrguezDr. Ing. Industrial
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
2/778
www.upc.edu
1. Introduccin
2. Presentacin de la Asignatura
3. Estructura y contenidos de laAsignatura
4. Aspectos generales sobre losprocesos de fabricacin de piezas.
ndice
2/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
3/778
www.upc.edu
Presentacin de la Asignatura EPF es una asignatura Troncal del 6to.
Cuatrimestre de la especialidad de Mecnica.
Carga docente:Crditos Totales (6)Crditos presenciales Tericos (3)Crditos presenciales Problemas (1,5)
Crditos presenciales Laboratorio (1,5)
reas de conocimientos:Ingeniera de los Procesosde Fabricacin. Ingeniera Mecnica
3/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
4/778
www.upc.edu
Presentacin de la Asignatura Conocimientos previos: Dibujo tcnico y expresin
grfica, Ciencia y Resistencia de materiales, Teora de
mecanismos, etc.
Campo profesional: Bsica para cualquier tipo deingeniero, fundamental para un ingeniero de procesos
Relacin con otras asignaturas: Al finalizarconocimiento bsico de los procesos de obtencin depiezas. Bsicos en otras asignaturas de la carrera
4/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
5/778
www.upc.edu
Presentacin de la AsignaturaLos objetivosbsicos de la asignatura son: Conocer los conceptos bsicos de la Ingeniera de los procesos de
fabricacin.
Desarrollar su capacidad para resolver problemas del mbito de lametrologa y de los procesos de fabricacin.
Desarrollar habilidades en las tcnicas experimentales y el anlisis deresultados.
Aprender a aplicar la normativa, el control y la verificacin a los productoselaborados.
Conocer como se trabaja con mquinas de control numrico. Adquirir la capacidad de eleccin de un mtodo de fabricacin concreto
segn el tipo de pieza, sus propiedades y caractersticas, nmero de piezasa fabricar, etc.
Conocimiento de bibliografa, fuentes de informacin, normativas, centrostecnolgicos, webs de inters, etc., que permitan al alumno actualizar sus
conocimientos tras superar la asignatura de acuerdo con los actualesmtodos de enseanza de autoaprendizaje y aprendizaje colaborativo. 5/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
6/778
www.upc.edu
Presentacin de la AsignaturaEstructura de la asignatura
Horas/semana Horas/cuatrimestre
Presenciales: Teora
3 33
Problemas 12
Prcticas delaboratorio
2c/15 das
12 (6)
No Presenciales? 90
6/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
7/778
www.upc.edu
Temas de la Asignatura Tema 1: Metrologia i Qualitat (7,5h). Normes tcniques.
Normalitzaci i sries de fabricaci. Tolerncies geomtriques idimensionals. Posicions i qualitats de les tolerncies. Ajusts de
peces. Tipus d'ajusts. Ajusts recomanats. Aplicacions. Metrologia imetrotcnia. Errors de mesura. Instruments de mesura, decomparaci i de verificaci. Mquines de mesura. Control de l'estatsuperficial. Control de qualitat en la producci.
Tema 2: Processos de fabricaci de peces per formaci: fosa isinteritzat (6h). Tipus ms generals de processos. Procedimentsde fosa, operacions fonamentals, tipus de forns, moldeig en sorra,moldeig en coquilla, fosa a pressi. Procs de Sinteritzat,caracterstiques generals. Disseny de processos i selecci de
maquinries. 7/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
8/778
www.upc.edu
Temas de la Asignatura Tema 3: Processos de fabricaci de peces per
arrencament de ferritges (10,5h). Processos d'arrencada deferritges, mquines convencionals, formaci de la ferritja,
teoria del tall i del mecanitzat, aplicacions, forces i potnciesde tall, temps de mecanitzat, processos especials. Disseny deprocessos i selecci de maquinries.
Tema 4: Mquines de control numric i fabricaci flexible(4,5h).Mquines simples amb Control Numric. Programacien Control Numric. Llenguatges de programaci. Principis deprogramaci. Programaci en llenguatge ISO. Aplicaci a lesmquines-eina. CAD, CAM, CAE. Sistemes de fabricaci
flexible. 8/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
9/778
www.upc.edu
Temas de la Asignatura Tema 5: Processos de fabricaci de peces per deformaciplstica (6h). Processos de conformaci plstica, deformaci enfred i en calent, Forja, Estampaci en calent, Extrusi, Laminaci,Conformaci en fred de la xapa. Disseny de processos i selecci de
maquinries.
Tema 6: Fabricaci de materials plstics (3h). Principalsprocessos de fabricaci de plstics. Extrusi, injecci, etc. Materialsms utilitzats, propietats i aplicacions.
Tema 7: Unions de peces (4,5h).Tipus d'unions. Procediments deSoldadura. Definici i caracterstiques generals. Preparaci per a lasoldadura. Procediments de soldadura: tova, forta, oxiacetilnica,arc elctric, resistncia elctrica, lser, etc. Clcul dels parmetres
fonamentals del processos. Selecci dem maquinaria. 9/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
10/778
www.upc.edu
Clases de problemas(12 horas )
Coleccin de ejercicios publicados en Atenea.
En clase se soluciona uno o varios problemas tipo decada temtica.
Se orienta cual es el problema y/o ejercicio que se debeentregar para ser evaluado.
10/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
11/778
www.upc.edu
Prcticas de laboratorio(15 horas ) 6 sesiones de 2 horas en el laboratorio-taller de la
escuela. Las prcticas se realizarn una vez cada dos
semanas. 3 horaspara completar informes.
1. Metrologa y mediciones. Medicin con instrumentosconvencionales (2h)
2. Metrologa y mediciones. Verificaciones y comprobaciones (2h)3. Metrologa y mediciones. Trabajo con las mquinas de medicin.
(2h)4. Proceso de Torneado. Fabricacin de una pieza. (2h)5. Procesos de Taladrado y Fresado. Fabricacin de una pieza. (2h)6. Centro de Mecanizado. Programacin y fabricacin de una pieza.
(2h) 11/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
12/778
www.upc.edu Sistema de evaluacin
Ejercicios entregables(10%) 3 Problemas de Tolerancias y ajustes (15%). 1 ejercicio deFundicin (20%). 1 problema de rgimen de corte en torno(15%) y otro en taladradora (15%). 1 ejercicio de CNC (15%).1 ejercicio de matrices de corte de chapa (20%).
2 exmenes parciales(45%)Se evalan los temas 1 y 2. (22,5%)
Se evalan los temas 3 y 4. (22,5 %)
Examen final(30%). Se evalan los temas 5, 6 y 7
Prcticas evaluadas(15%). Se tienen en cuenta losinformes de cada prctica y se realiza un examenel mismo da del examen final.
12/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
13/778
www.upc.eduSistema de evaluacin
13/31
Aspecto evalable Porcentaje
Entrega de ejercicios de Tolerancias y Ajustes 5
Ejercicios 2 y 3 Ajustes y Tolerancias 10
Problema de Fundicin 20
Ejercicio de Rgimen de corte en una operacin de torneado 15
Ejercicio de rgimen de corte en taladrado 15
Ejercicio de CNC 15
Ejercicio de procesos de deformacin plstica 20
Total ejercicios entregables = Nota de competencia genrica 10
1r examen parcial 22,5
2o Examen parcial 22,5
APTES / NO APTES DE PRCTIQUES Apte/No apte
Prcticas 15
Examen final 30
Total del curs 100
Tabla resumen
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
14/778
www.upc.edu
Aspectos generales Idiomas de imparticin de las clases: Castellano, Catal
Bibliografa bsica: J. A. Travieso & A. Npoles. Ingeniera de los procesos def ab ri cac i n med iant e el ar ran qu e de v iru tas . Deltapublicaciones. ISBN: 9788492954032.
LibrerasDaz de Santos C/. Balmes, 417-419 08022 Barcelona. 932 128647.Llibreria Universitria.C/ Aribau, 17. 08011 Barcelona. 934 520 649
Apuntes en fotocopias.
Horario de atencin a alumnos Martes y jueves 10:30-11:30. Despacho BC06F4
E-mail: [email protected] 14/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
15/778
www.upc.edu Materiales para fabricar piezas
Materiales de ingeniera
Metales Plsticos Cermicos
y otros
Composites
Ferrosos No ferrosos
Amorfos
Aceros,aceros
inoxidables,aceros para
herramienta ydados,
hierrosfundidos.
Aluminio,cobre,titanio,
tungsteno,otros.
Termoplsticos Termoestables Elastmeros
Acrlicos,ABS, nylon,polietilenos,PVC, otros.
Epxicos,fenlicos,
poliamidas,otros.
Hules,siliconas,
poliuretanos.
xidos,nitruros,
carburos,vidrios,
cermicasde vidrio,
grafito,diamante.
Plsticosreforzados,de matrizmetlica,de matrizcermica,laminados.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
16/778
www.upc.edu
Propiedades y comportamiento demanufactura de los materiales
Estructura de
los materiales
Propiedades
mecnicas
Propiedades
fsicas y qumicas
Modificacin de
las propiedades
Enlaces atmicos:estructura metlica,covalente e inica.
Cristalina, amorfa,en parte cristalina,cadenas depolmeros.
Resistencia,ductilidad,elasticidad,
dureza,fatiga,cedencia,tenacidad,fractura.
Densidad,punto de fusin,calor especfico,
conductividad trmica,expansin trmica,conductividad elctrica,
propiedades magnticas,oxidacin, corrosin.
Tratamiento trmico,endurecimiento por
precipitacin,
recocido, revenido,tratamiento superficial,aleacin, refuerzos,
composites, laminados,rellenos.
16/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
17/778
www.upc.edu
17/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
18/778
www.upc.edu
Antecedentes histricos de la fabricacin de piezasAntes de 3000 A.C. Se descubre el fuego. Aparece la minera, la metalurgia Se descubren los siguientes elementos: cobre, carbono, oro, hierro
meterico, plomo, mercurio, plata, azufre, estao, zinc El oro es extrado de los depsitos aluviales El cobre, estao, plomo y zinc son reducidos de sus menas por
fundicin. Vaciado de metales en moldes y forjado.
Aos 3000 a 600 A.C. El oro se recupera por concentracin gravimtrica Fundicin por el mtodo de la cera perdida (Egipto ao 2500 A.C.) Se produce hierro forjado (ao 2500 A.C.). Se obtiene el acero por forja.
18/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
19/778
www.upc.edu
Aspectos generales sobre los procesos defabricacin de piezas
En la actualidad existen diferentes mtodos para la fabricacin depiezas que deben ser valorados a la hora de tomar una decisinrespecto a como obtener una pieza.
Cada uno de ellos tienen sus caractersticas, sus ventajas einconvenientes, pero no existe ninguno que sea absolutamentemejor que el otro, sino que en funcin de una serie de parmetrosse decide cual es ms conveniente en cada caso.
Ejemplos:
Dar preforma. Ej. Fabricacin del Acero Transformar geometra. Ej. Forja Separar. Ej. Mecanizado Unir. Ej. Soldadura Recubrir. Ej. pavonado
Modificar propiedades. Ej. Tratamientos trmicos 19/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
20/778
www.upc.edu
Factores a tener en cuenta a la hora de
seleccionar un mtodo u otro:Configuracin geomtrica de la pieza
Solicitaciones mecnicas que deber cumplirla pieza elaborada
Cantidad de piezas a elaborar
Caractersticas superficiales que debenquedar
20/31
Aspectos generales sobre los procesos defabricacin de piezas
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
21/778
www.upc.edu
Clasificacin de los procesos
de fabricacin de piezas
Fabricacin por formacin Fundicin, sinterizacin o inyeccin son
procesos de fabricacin por formacin. Laspiezas que se obtienen por formacin parten dematerial suelto (en polvo, en limaduras, fundido,etc.), el cual sufre una alteracin en su estado
fsico. En lafundicin,el metal pasa al interior de un
recipiente llamado molde, del cual adopta suforma.
21/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
22/778
www.upc.edu
Fabricacin de piezas por Formacin La Sinterizacin o Pulvimetalrgia es un
proceso de fabricacin que, partiendo de polvosfinos y tras su compactacin para darles una
forma determinada (compactado), se calientanen atmsfera controlada (sinterizado) para laobtencin de la pieza.
La Inyeccin, es un proceso en el cual el
material fundido, se inyecta a alta presin en unmolde, adoptando la forma del mismo.Posteriormente es enfriado y se expulsa la piezaformada al exterior.
22/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
23/778
www.upc.edu Fabricacin de piezas por Formacin
A FAVOR EN CONTRA
No se desperdicia material.
Precisin dimensional ybuen acabado.
Tiempo de fabricacin cortoy costos reducidos.
Piezas imposibles por otrosmedios: porosidadcontrolada, mezcla demetales y no metales(cermicos).
Elevado costo de las
matrices decompactacin.
Caractersticas mecnicasinferiores debido a la
porosidad del material.Limitaciones de diseo:seccin uniforme en ladireccin de compactado,esbeltez limitada, etc.
23/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
24/778
www.upc.edu Fabricacin de piezas por Conformacin
Forja, Estampacin, extrusin, Estirado,Plegado, Embuticin son procesos de
fabricacin por conformacin.
Este tipo de fabricacin consiste en dar
forma a una pieza por medio de procesosmecnicos pero sin registrar una prdida dematerial, ya que se basa en la deformacinplstica del mismo.
24/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
25/778
www.upc.edu Fabricacin de piezas por Conformacin
25/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
26/778
www.upc.edu Fabricacin por arranque de virutas
Cizallado, Aserrado, Taladrado, Fresado,Torneado, Rectificado, o Bruido son
procesos de fabricacin por arranque dematerial. Este tipo de procedimientos sonlos ms utilizados y los que permiten unadiversidad mayor de formas. En todos ellosla pieza se fabrica mediante una prdida dematerial llamada viruta, resultado del cortede la pieza con una pieza cortante.
26/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
27/778
www.upc.edu Fabricacin por arranque de virutas
Clasificacin segn la forma de la herramienta cortante(Segn la norma DIN 8580):
Arranque de viruta por medio de filos determinados
geomtricamente: Torneado, Fresado, etc. Arranque de virutapor medio de filos indeterminados,donde el material es arrancado por material abrasivoque no tiene ninguna forma determinada: Bruido,Pulido, etc.
Por medio del arranque de viruta se obtienen piezas contolerancias pequeas y buenos acabados superficiales,aunque se pierde gran parte del material en forma deviruta debido a que se parte de una pieza de tamao
aproximado (pieza en bruto o preforma). 27/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
28/778
www.upc.edu
Arranque de viruta:
28/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
29/778
www.upc.edu
Rectificado Electroerosin msica
Ultrasonidos
Arranque de partculas:
29/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
30/778
www.upc.edu
Cizalla
Soplete lser Chorro de agua
Corte:
30/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
31/778
www.upc.edu
31/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
32/778
www.upc.edu
Procesos de
Fabricacin
Moleteado
Serrado
32/31
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
33/778
www.upc.edu
Tolerancias y Ajustes1. Conceptos bsicos2. Fabricacin artesanal y en serie. Caractersticas
3. Normalizacin en fabricacin. Tolerancias defabricacin4. Tolerancias dimensionales5. Ajustes. Definicin y conceptos bsicos6. Tipos de Ajustes
7. Tolerancias de un Ajuste8. Ajustes Normalizados9. Tolerancias geomtricas o errores de forma y
posicin
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
34/778
www.upc.eduwww.upc.edu Fabricacin artesana
Cada mecanismo o montaje se fabricaindividualmente
Las pieza se fabrican para una unidad
especfica de montaje No importa la repetitividad
El conjunto se hace encajar y funcionar
correctamente recortando o aadiendo laspiezas necesarias
No importa que las piezas resultantes no seajusten a los planos
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
35/778
www.upc.eduwww.upc.edu Fabricacin en serie
Cada pieza de un conjunto se fabrica conindependencia de las restantes
Las piezas fabricadas independientemente entreellas deben acoplar perfectamente, es decirdeben ser precisas e intercambiables:
El conjunto debe poder ser montado con cualquiergrupo de piezas de la serie
Tambin se beneficia el repuesto de piezas gastadas
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
36/778
www.upc.edu Fabricacin en serie
Al principio se fabricaban las piezas y herramientas segn series
de nmeros pares, mltiplos de 5, etc..
EJEMPLO: 5,10,15,20,25, ... 2000, 2005,2010,2015,2020,2025, ...
En la actualidad se utilizan las SERIES DE RENARD: Serie cuya
razn es la raz quinta de 10 (APROX: 1,6)
EJEMPLO: 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10 ...1000; 1600;2500;4000 ...
APLICACIONES: Rotores, cilindros, llantas, cadenas,
engranajes, Tubos, Llaves, vlvulas, cambios de velocidades,
tolerancias dimensionales...
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
37/778
www.upc.eduwww.upc.edu
Intercambiabilidad de un producto o artculo Se define como la propiedad que estos poseen al ser
producidos aparte o independientemente unos de otros,que posibilita el intercambio de uno por otro, sin
necesidad de ajuste o elaboracin posterior,garantizndose el correcto funcionamiento del productosegn las exigencias tcnicas establecidas.
Esto es posible mediante la interdependencia de lasactividades de normalizacin, metrologa y control de lacalidad, que posibilitan la creacin de las normas deespecificaciones de calidad para un artculo cualquiera
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
38/778
www.upc.eduwww.upc.edu
Normalizacin de los procesos defabricacin de piezas
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
39/778
www.upc.eduwww.upc.edu
Representacin de cotas normalizadasConceptos bsicos
1. Eje:Ser cualquier pieza que deba acoplarse dentro de otra
2. Agujero:Es el alojamiento donde se introduce el eje
3. Medida o cota Nominal (CN):Es el valor numrico que define la medida deuna dimensin (Ejemplos: 25, 500, 25, 300)
4. Medida o cota Prctica: Es la medida que realmente tiene la piezamecanizada
5. Lnea de Referencia:Es la lnea que corresponde a la Medida Nominal
Para que una pieza , pueda considerarse bien fabricada, la cota prctica,
debe estar comprendida dentro de dos dimensiones cercanas a la CN.stas dos dimensiones, son laCota Mxima (CM),y laCota Mnima (Cm).
La relacin entre laCMy laCNse llamaDesviacin Superior (DS),y a larelacin entre laCmy laCN,Desviacin Inferior (DI).
DS= CMCN DI= CNCm
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
40/778
www.upc.eduwww.upc.edu
Representacin de cotas normalizadas
CN= 60 mm
E- Clase de Tolerancia
8- Calidad de la tolerancia
+0,106- DS+0,060- DI
+
+
106,0
060,0
860E
+
+
106,0
060,0
60E
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
41/778
www.upc.eduwww.upc.edu
Clasificacin de las Tolerancias Tolerancias dimensionales:Es la magnitud que puede
ser admisible en la variacin de una cota.
Se calcula como:
T = CMCm
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
42/778
www.upc.eduwww.upc.edu
Tolerancias dimensionalesEst definida por dos parmetros:calidad y clase
La calidad de la tolerancia establece los valoresmximos y mnimos de la cota nominal.
Tolerancias
pequeas
Tolerancias
medias
Tolerancias
grandes
Calidades
ISO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Campos de Aplicacin
Calibre o Patrn Piezas mecanizadas Medidas Libres
Calibre
de trabajo
Construccin de mquinas Piezas estiradas,
laminadas, fundidas.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
43/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
44/778
www.upc.eduwww.upc.edu
Operaciones con Tolerancias Tolerancias de una pieza en una misma direccin
T = T1 +T2 + T3 + TnCN= CN1 + CN2 + CN3 + CNnDS= DS1 + DS2 + DS3 + DSnDI= DI1 + DI2 + DI3 + Din
Tolerancias de una pieza en distintas direcciones
T = T1 + T2 + T3 + TnCN= (CN1 + CN2 + CNn Para x+)- (CN1 + CN2 + CNn Para x-)
DS= (DS1 + DS2 + DSnPara x+)- (DI1 + DI2 + DInPara x-)
DI= (DS1 + DS2 + DSnPara x-)- (DI1 + DI2 + DInPara x+)
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
45/778
www.upc.eduwww.upc.edu Ajustes
Se define como la relacin que hay entre dos piezas que van montadas,una dentro de la otra. Segn las dimensiones que tengan, pueden darsedos casos:
1. Que el eje sea menor que el agujero, con lo cual entrar con ms o menosfacilidad y habrJuegoentre ellos.
2. Que el eje sea mayor que el agujero, por tanto no entrar (Interferencia), amenos que se realice alguna operacin (calentar la pieza con agujero, oaplicar una gran presin para forzar ste acoplamiento).
Juego mximo: Es la diferencia entre la
cota mxima del agujero, y la cota mnimadel eje.Juego mnimo. Es la diferencia entre lacota mnima del agujero, y la mxima deleje.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
46/778
www.upc.eduJuego mximo y mnimo
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
47/778
www.upc.edu Aprieto
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
48/778
www.upc.eduwww.upc.edu Tipos de Ajustes
Segn las tolerancias que se asignen a un ajuste, se presentan tres tipos:
1. Ajuste mvil:Siempre existe juego entre el eje y el agujero, an cuando eleje tenga la cota mxima y el agujero presente la mnima. Ejemplo: H7/m6
2. Ajuste fijo o con apriete:Cuando haya un apriete, aunque el eje tenga lacota mnima y el agujero tenga la mxima. Ejemplo: H7/g6
3. Ajuste indeterminado: Ser el que resulte dependiendo de las
dimensiones del eje y las del agujero, dentro de sus respectivastolerancias, y que darn lugar a un ajuste o a un apriete. Ejemplo: H7/j6
Se definen dos sistemas de seleccin de ajustes:
1. De eje nico (h6/)
2. De agujero nico (H7/)
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
49/778
www.upc.eduTipos de Ajustes
D > d en todos los casos --------- JUEGO (+)
D < d en todos los casos --------- APRIETO (-)
D < d o D > d en algunos los casos --------- INTERMEDIO
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
50/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
51/778
www.upc.edu
CASOS LMITES
A1 --- Agujero ms grande con eje ms pequeo.
A1 = Es - ei
- Juego mximo (+) o Aprieto mnimo (-).
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
52/778
www.upc.edu
CASOS LMITES
A2 --- Agujero ms pequeo con eje ms grande.
A2 = Ei - es
- Juego mnimo (+) o Aprieto mximo (-).
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
53/778
www.upc.eduwww.upc.edu
Posicionesde las
tolerancias
Para ejesy
paraagujeros
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
54/778
www.upc.edu
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
55/778
www.upc.edu
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
56/778
www.upc.edu
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
57/778
www.upc.edu
EjeIT6
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
58/778
www.upc.edu
Agujero
IT6
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
59/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
60/778
www.upc.edu
AgujeroIT7
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
61/778
www.upc.eduwww.upc.edu Tolerancia de un AjusteLa Tolerancia de un ajuste (TA) se puede obtener como:
TA= Tagujero+ Teje
Ejemplo:Calcular la tolerancia de
Donde:7
850u
F
95
70
64
25
750
850
+
+
+
+
u
F
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
62/778
www.upc.eduwww.upc.edu
Influencia de la temperatura en los Ajustes Los cambios de temperatura afectan las medidas de las
piezas normalizadas, sobre todo cuando tienen un alto
coeficiente de dilatacin trmica ().
Elde un eje/agujero del material z, siendo x: mximo omnimo a Y C, se puede calcular segn la expresinanterior.
CCYCCY z
x
z
x
000020120 +=
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
63/778
www.upc.eduwww.upc.edu Tolerancias Geomtricas o
de forma y posicin Tolerancias geomtricas: Son los valores admisibles
en los que puede variar una cota, que afectan
directamente a su forma o a su posicin relativarespecto a otra pieza o cara de la misma pieza.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
64/778
www.upc.eduwww.upc.edu Tolerancias Geomtricas o
de forma y posicin
Smbolos
Denominacin Rectitud Planitud Redondez CilindricidadForma delneacualquiera
Forma desuperficiecualquiera
Smbolos
Denominacin Paralelismo Perpendicularidad Inclinacin Posicin Concentricidady Coaxialidad Simetra
Simbologa uti lizada para representar las to lerancias de forma
Simbologa uti lizada para representar las tolerancias de posicin
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
65/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
66/778
www.upc.eduTolerancias Geomtricas o
de forma y posicinForma Representacin en el dibujo
4. Cilindricidad de un cilindro c
La superficie del cilindro debe quedarcomprendida entre dos cilindros J, H, cuyosradios difieren la toleranciat.En este caso es 0,05.
5. Lnea cualquiera r
La zona de tolerancia est limitada por uncrculo, cuyo eje es la lnea ideal.En este caso es 0,4.
6. Superficie cualquiera
La superficie considerada debe quedarcomprendida entre dos superficies y envolventes de esferas de dimetro 0,35 mmcuyos centros estn situados en unasuperficie terica.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
67/778
www.upc.eduTolerancias Geomtricas o
de forma y posicinPosicin Representacin en el dibujo
1. Paralelismo
La zona de tolerancia est limitada por losplanos y ,paralelos al plano de referencia
A.La tolerancia en este caso es 0,1.2. PerpendicularidadLa zona tolerada queda limitada por losplanos y , perpendiculares al plano dereferencia A.La tolerancia es 0,05
3. InclinacinLa zona de tolerancia queda limitada por losplanos y,inclinados respecto al plano dereferenciaA, 30.La tolerancia es 0,1.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
68/778
www.upc.eduTolerancias Geomtricas o
de forma y posicinPosicin Representacin en el dibujo
4. Posicin a los planos Ay B
Planos de referenciaAyB.La tolerancia es 0,1.
5. Concentricidad y axialidadLa zona tolerada queda limitada por el cilindrode 0,03, de eje coincidente con el ideal.La tolerancia es 0,03.
6. Simetra
La zona de tolerancia se repartesimtricamente al eje del cilindro.El eje real de simetra debe quedar dentro dela zona de tolerancia.La tolerancia es 0,1.ylimitan la zona de tolerancia.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
69/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
70/778
www.upc.eduwww.upc.edu
Imperfecciones Superficiales
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
71/778
www.upc.edu
Rugosidad Superficial
Se define la rugosidad en el mecanizado como lasirregularidades producidas sobre la superficie de una piezapor la accin de arranque de viruta de una herramienta decorte.
3 /21
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
72/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
73/778
www.upc.edu
Rugosidad Superficial
Longitud de muestreo equivalente cut off o longitud base:es lalongitud necesaria a partir de la cual se integran las seales y secalculan los parmetros de rugosidad. Valores tpicos: 0.08, 0.25,
0.8 y 2.5mm (Para Rugosidades ,cut off) Elcut offen el acabado de torneado es de 0,8 si 0,1 m 2m se debe cambiar a 2,5 mm.
El palpador hace un muestreo de lalongitud de evaluacinque es
la longitud decut offpor un nmero, entre 1 y 5. En la pantalla se muestra como resultado el promedio de los
resultados obtenidos en cada cut off o el mximo para toda lalongitud de evaluacin, en funcin de cada parmetro. Norma ISO4288:1998
5 /21
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
74/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
75/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
76/778
www.upc.edu
Rugosidad Superficial
Rz :Mxima altura del perfil en la longitud base que indica la alturaentre el pico mximo y el valle mnimo.
Rt: Rugosidad total del perfil en la longitud de evaluacin.Representa la altura entre el pico ms alto y el valle ms profundo,
independientemente de las longitudes bsicas, es decir en toda lalongitud de evaluacin. Por ello, ser siempre mayor a Rz
El indicadorRttiene como desventaja falsearse fcilmente a causade puntos extremos aberrantes.
El resultado se indica en la
unidad de longitud del ejeZ(m)
8 /21
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
77/778
www.upc.edu
Aunque el valor Rz es ampliamente utilizado debevigilarse al ofrecer valores ya que antiguamente, segnla ISO 4287-1 1984 (vigente hasta 1997)el clculo dedicho parmetro era diferente al actual aunque
conceptualmente similar y muchos rugosmetrosanteriores a la nueva norma pueden dar resultadosdiferentes deRza los actuales.
Rc
: Altura media del perfil. Es la suma de los valoresmedios de las alturas de los picos y profundidades delos valles.
Rugosidad Superficial
9 /21
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
78/778
www.upc.edu Rugosidad Superficial
Rsm: Este parmetro es fundamental para verificar si lamedicin de rugosidad est bien realizada. Mide elespaciamiento medio entre picos de rugosidad Xs en una
longitud de muestreo.
En el torneado, este parmetro es prximo al avance (enm)siempre que no exista una embuticin de pico.
Un parmetro de Rsmmuy superior al avance significa queno se est evaluando la superficie perpendicularmente a lasmarcas de rugosidad y por tanto el resultado es errneo.
10 /21
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
79/778
www.upc.eduRugosidad Superficial
Grfico del perfil bruto de la superficie de una pieza
mecanizada
Grfico del perfil de rugosidadde la superficie de una pieza
mecanizada
11 /21
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
80/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
81/778
www.upc.edu
Rugosidad Superficial
1: Valor de la rugosidad Raen mo nmero de la clase
de rugosidad N1 a N122: Proceso de fabricacin, tratamiento o recubrimiento
3: Longitud base
4: Direccin de las estras de mecanizado
5: Sobremedidas para mecanizado
6: Otros valores de la rugosidad (entre parntesis)
1
2
5 4
3 (6)
Valor de la rugosidad
Ra (m)
Clase de
rugosidad
Smbolo
Equivalente
50 N 12
5 N 11
12,5 N 10
6,3 N 9
3,2 N 8 1,6 N 7
0,8 N 6
0,4 N 5
0,2 N 4
0,1 N 3
0,05 N 2
0,025 N 1
Operaciones de desbaste
Operaciones de Acabado
Superacabado o Rectificado
Pulido
0,4
rectificado
1,6
torneado
Ejemplos
13 /21
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
82/778
www.upc.edu
Rugosidad Superficial
14 /21
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
83/778
f
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
84/778
www.upc.edu
Rugosidad Superficial
De acuerdo con la norma UNE
1039 tanto el smbolo como lasinscripciones deben orientarse
en forma tal que puedan ser
ledas desde la base o desde la
derecha del dibujo
Siguiendo el principio generalde acotacin, el smbolo
solamente deber figurar una
vez para una superficie dada y,
si es posible, sobre la vista que
lleve la dimensin que define
el tamao o posicin de dicha
superficie
Cuando sea difcil aplicar estaregla y el smbolo no lleve
indicaciones de caractersticas
especiales del estado de
superficie o de sobremedidas
de mecanizado puede
dibujarse en cualquier
orientacin.
16 /21
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
85/778
www.upc.eduRugosidad Superficial
Ejemplo de representacin en un plano
17 /21
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
86/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
87/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
88/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
89/778
www.upc.edu Normas que hacen Referencia a la Rugosidad
Superficial ISO 3274:1997: Estados de superficie: mtodo del perfil,
caractersticas nominales de los aparatos de contacto.
ISO 4287:1997: Estados de superficie: mtodo del perfil, trminos,definiciones y parmetros de estados de superficie.
ISO 4288:1996: Estados de superficie: mtodo del perfil, reglas yprocedimientos para la evaluacin del estado de superficie.
ISO 11562:1997: Caracterizacin metrolgica de los filtros con fasecorrecta y bandas de transmisin a utilizar en los perfilmetros decontacto.
21 /21
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
90/778
www.upc.eduwww.upc.edu
Tolerancias y Ajustes
Problemas y casos prcticos
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
91/778
Problema 2. Unidad Internacional de
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
92/778
www.upc.edu
Problema 2. Unidad Internacional de
tolerancia, relacin con la calidad de la tolerancia.
a. Determinar la Unidad Internacional de Tolerancia (i)para el grupo de cotas ms de 1mm hasta 3mm
b. Calcular la Tolerancia fundamental (T) para el grupo
de cotas de 80 a 120 mm correspondiente a una
calidad IT7
c. Calcular la Tolerancia fundamental (T) para el grupode cotas de 50 a 80 mm correspondiente a una
calidad IT8
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
93/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
94/778
www.upc.eduProblema 4. Operaciones con tolerancias
a. Determinar en cada caso, la cota X y su
tolerancia.
Problema 5. EntregableSe tiene una pieza cilndrica con un agujero interior de cota (Consultar losdatos publicados en Atenea). Para dicho agujero calcular:
1. Cota nominal, valor de la tolerancia y desviacin mxima y mnima de lacota.
2. Qu tipo de ajuste se establecer entre este agujero y un eje de igualvalor nominal pero del tipo h7? Justifique la respuesta con valoresnumricos.
3. Qu valor de Ra debera tener en su superficie? A travs de qu procesose podra fabricar?
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
95/778
www.upc.edu
Proceso de fabricacin por fundicin
1. Antecedentes histricos2. Proceso de Obtencin del Acero
3. Generalidades sobre el Proceso deFundicin
4. La Fusibilidad de los materialesmetlicos
5. Tolerancias en los modelos
6. El metal lquido7. Tecnologa de la colada8. Enfriamiento y Solidificacin9. Desmoldeo y Limpieza10. Hornos empleados en la fundicin
Antecedentes histricos
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
96/778
www.upc.edu
Antecedentes histricos
La fecha mas exacta en la humanidad descubri la tcnica de fundir material
frrico para producir metal utilizable no es conocida. Los instrumentos frricos mas antiguos conocidos descubiertos por arquelogos
en Egipto en el ao 3000 AC y aun antes se usaron ornamentos frricos; sebuscaba el endurecimiento de armas frricas por medio de variaciones de calor lacual era una tcnica avanzada en el ao 1000 AC y fue dada a conocer por losGriegos.
Las primeras aleaciones frricas fueron producidas por obreros aproximadamente
hasta el siglo 14 DC, y este seria clasificado hoy como hierro forjado. Estasaleaciones fueron hechas calentando una masa de material frrico y carbn delea en un horno que tenia una cubierta rgida, bajo este tratamiento el materialse redujo a la esponja de hierro metlico en forma de escoria, compuesta porimpurezas metlicas y cenizas del carbn de lea. Esta esponja de hierro se alejadadel horno incandescente, mientras la escoria se manejaba con trineos pesados,para as poder soldar y consolidar el hierro. El hierro producido en estascondiciones contena 3% de partculas de escoria, y 0.1% de otras impurezas. Devez en cuando esta tcnica de fabricacin del hierro produjo, por accidente, unverdadero acero en lugar de hierro forjado. Los herreros aprendieron a haceracero calentando hierro forjado y carbn de lea en arcilla embala para unperiodo de varios das. Por este proceso el hierro absorbi bastante carbono paravolverse un verdadero acero, el cual tena mejores caractersticas que el hierroinicialmente.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
97/778
www.upc.edu
Proceso
de
Obtencindel Acero
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
98/778
www.upc.edu Proceso de Obtencin del Acero
Existen distintos tipos de acabados para el acero, por lo tanto tiene unasalida al mercado de gran variedad de formas y de tamaos, como varillas,tubos, rales de ferrocarril o perfiles en H o en T. Estas formas se obtienenen las instalaciones siderrgicas laminado los lingotes calientes omodelndolos de algn otro modo.
El acabado del acero mejora tambin su calidad al refinar su estructuracristalina y aumentar su resistencia.
El mtodo principal de trabajar el acero se conoce como laminado encaliente. En este proceso, el lingote colado se calienta al rojo vivo en unhorno denominado foso de termodifusin y a continuacin se hace pasar
entre una serie de rodillos metlicos colocados en pares que lo aplastanhasta darle la forma y tamao deseados. La distancia entre los rodillos vadisminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
99/778
www.upc.edu Proceso de Obtencin del AceroProductos obtenidos de la fabricacin de Acero (Laminado)
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
100/778
www.upc.edu Proceso de Fundicin
Se denomina Fundicin al proceso defabricacin de piezas, comnmente metlicaspero tambin de plstico, consistente en
fundir un material e introducirlo en unacavidad llamada molde, donde se solidifica yadopta la forma geomtrica del mismo.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
101/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
102/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
103/778
www.upc.edu El metal lquido
Factores determinantes de la calidad del lquido:1. Fusin2. Refinado3. Proteccin4. Desoxidacin5. Desgasificacin
6. Inoculacin
Aleaciones utilizadas en el moldeo:
Fundiciones: aleaciones Fe-C con C>2% Aceros: Fe-C con C
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
104/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
105/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
106/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
107/778
www.upc.edu Tecnologa de la colada Segn la ecuacin de continuidad, el caudal de material que circula a travs de la
cavidad es:
El tiempo mnimo requerido para el llenado de la cavidad se calcula como:
Tener en cuenta que se habla de un tiempo mnimo porque se han despreciado lasprdidas a travs de los conductos de la cavidad.
Depende de la fluidez del metal lquido, de los gradientes trmicos, del peso de lapieza y de su forma.
Condiciones que debe cumplir:1. Lo suficientemente bajo para que el molde est lleno antes de empezar la
solidificacin.2. Lo suficientemente bajo para que el calor radiante del metal no origine los
defectos superficiales debidos a la dilatacin de la arena.
2211 AvAvQ ==
Q
vt cavidadllenado=
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
108/778
l d l l d
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
109/778
www.upc.edu Tecnologa de la colada
Escalonamiento de las secciones transversales de los conductos de un sistemade distribucin:
ndice de reduccin o relacin de la colada
Sb= seccin transversal del bebedero en su parte ms estrecha
Sc =suma de las secciones tranversales de los canalesSa =suma de las secciones tranversales de los ataques
Sistema convergente o a presin Sistema divergente o sin presin
Sb>Sc>Sa Sb
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
110/778
www.upc.edu Tecnologa de la colada
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
111/778
E f i i S lidifi i
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
112/778
www.upc.edu Enfriamiento y Solidificacin
Del proceso de solidificacin depende en gran parte la estructurametalogrfica y por lo tanto las propiedades de las piezas moldeadas, ascomo la aparicin de diferentes tipos de defectos.
Etapas de la solidificacin: Nucleacin
Crecimiento de los granos
Se precisa un tiempo para que el material solidifique. Se evala atravs de la ecuacin de Chvorinov:
Cmolde: Constante del molde. Depende de: Material del molde y sus propiedades trmicas y de la tcoladaVcavidad: Volumen de material en la cavidadAcavidad: rea disponible para disipar en calor en la cavidad
2
=
cavidad
cavidad
moldecinsolidifica A
v
Ct
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
113/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
114/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
115/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
116/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
117/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
118/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
119/778
Hornos utilizados en la Fundicin
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
120/778
www.upc.edu Hornos utilizados en la Fundicin
El horno de reverbero es un tipo de hornogeneralmente rectangular, cubierto por unabveda de ladrillo refractario y con chimenea,
que refleja (o reverbera) el calor producido enun sitio independiente del hogar donde sehace la lumbre.
Horno de Reverbero
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
121/778
www.upc.edu
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
122/778
Horno de lea
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
123/778
www.upc.edu Horno de lea
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
124/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
125/778
Horno bascular de gas
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
126/778
www.upc.edu Horno bascular de gas
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
127/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
128/778
El Moldeo. Caractersticas
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
129/778
www.upc.edu
Es un proceso que se puede utilizar en materiales
como:Fundiciones, aceros, aleaciones de aluminio, elbronce, latn, aleaciones de magnesio y aleacionesde zinc
Los moldes se fabrican de:Arena, metal u otro material
Mtodos de vertido del material fundido:Gravedad, vaco, a presin por un embolo, a presincentrfuga ...
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
130/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
131/778
dCaractersticas del moldeo en arena
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
132/778
www.upc.edu
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
133/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
134/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
135/778
www upc edu
Etapas del proceso
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
136/778
www.upc.edu
2. Fabricacin del modelo
En lo que atae a los materiales empleados para la construccin del modelo, sepuede emplear desde madera o plsticos como el uretano hasta metales como elaluminio o el hierro fundido.
Usualmente se fabrican dos semimodelos correspondientes a sendas partes del
molde que es necesario fabricar.
Compactacinde la arena alrededor del modelo. Para ello primeramente se colocacada semimodelo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas modelo, quegarantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarn perfectamente.
Actualmente se realiza el llamado moldeo mecnico, consistente en lacompactacin de la arena por medios automticos, generalmente mediantepistones (uno o varios) hidrulicos o neumticos.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
137/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
138/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
139/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
140/778
www upc edu
Otros tipos de Moldeos
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
141/778
www.upc.edu
Fundicin en coquilla
Fundicin por Inyeccin
Fundicin prensada Fundicin a baja presin
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
142/778
www.upc.edu
Moldeo en Coquilla
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
143/778
www.upc.edu
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
144/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
145/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
146/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
147/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
148/778
www.upc.edu
Moldeo a la cera perdida
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
149/778
El molde, antes en escayola o en
gelatina, se hace en la actualidad ensilicona reforzado por una especie decontramolde en escayola.
Pasos a seguir:
1. Se saca el modelo.2. Se cierra el molde.3. Se llena y luego se vaca de cera caliente
lquida que al enfriarse, se fija y dejasobre las paredes interiores una capa decierto espesor.
4. La operacin se repite varias veces hastaque la capa de cera tenga el grosor quese desea dar al bronce.
5. Cuando el tamao y el peso del moldehagan imposible su manejo, la cera seestampar a pincel.
www.upc.edu
Moldeo a la cera perdida
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
150/778
6. Una vez tapizado de cera, elmolde se llena con una materiarefractaria liquida, que alsolidificarse constituye el"Macho" interior
7. El molde se abre de nuevo y se veaparecer una escultura, donde laepidermis de cera reproduceexactamente el modelo original.Es en este momento, si elescultor lo desea una personacualificada, intervienen para
efectuar retoques sobre la cera
www.upc.edu
Moldeo a la cera perdida
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
151/778
9. Salidas, entradas, aires, se unen entre elloscon caeras de cera. Nuevas capas demateria refractaria ms gruesas que laprimera se van poniendo hasta hacer uncompacto "Molde de fundicin", queaguantar las altas temperaturas del metalal fundir.
10. El molde de fundicin se meter en unamufla a una temperatura deaproximadamente 200 a 300, donde lacera se marchar, y despus a 600 C queendurecer el molde y el "macho" delinterior. Este ltimo se queda en un sitiouna vez ha desaparecido la cera gracias aunos clavos puestos anteriormente
8. Toda una red de bastones de cera estpuesta en plaza. Al fundir, ellos formarncanales: Las salidas por donde la cera seescapar las entradas por las que el metalen fusin, se introducir y los aires quepermitirn que salgan los gases. Hecho
esto, la cera se recubre progresivamentecon una materia refractaria muy fina,susceptible de reproducir con fidelidadhasta una huella digital.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
152/778
www.upc.edu
Fundicin prensada
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
153/778
Lafundicin prensadaes un procedimiento de fundicin.
Este procedimiento combina las caractersticas de la fundicin y la forja,de forma que no se hace necesario el uso de canales de alimentacin ni demazarotas. La fundicin prensada se basa en el principio de lasolidificacin prensada del metal fundido usando un juego de utillajes yuna prensa hidrulica.
Se coloca el juego de utillajes en la prensa hidrulica y se precalientanhasta la temperatura de trabajo. Se introduce una cantidad exacta demetal fundido en la parte inferior del troquel y se activa la prensa. Cuandose cierran la parte superior e inferior del troquel, el utillaje obliga al metala rellenar las cavidades definidas por el juego de troqueles y el metal es
presionado. La presin se mantiene hasta la completa solidificacin de lapieza. Ello fuerza al metal a tener un contacto muy estrecho con lassuperficies del troquel, obteniendo una reproduccin exacta de lasuperficie.
www.upc.edu
Fundicin a baja presin
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
154/778
La fundicin a baja presines un sistema de fundicin que
consiste en la colocacin de un crisol de metal fundido en unrecipiente a presin. Un tubo de alimentacin conecta elmetal de crisol con la entrada del molde.
Se inyecta aire comprimido o un gas inerte en el recipiente auna presin de 20-105 kN / m. Al inyectarlo la nica salida delmetal ser el tubo por lo que se genera el flujo de metal, quellena la matriz y forma la pieza.
La presin se mantiene durante la solidificacin paracompensar la contraccin volumtrica. No son necesarias ni
mazarotas ni alimentacin de colada.
www.upc.edu
P d f b i i
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
155/778
Proceso de fabricacin por
formacin: Metalurgia de Polvos1. Fundamentos del procesado de
polvos
2. Caractersticas del proceso3. Materiales que se pueden utilizar4. Consideraciones sobre la materia
de partida5. Fases del proceso
6. Tipos de prensado7. Sinterizado8. Operaciones de acabado9. Consideraciones de diseo10. Tolerancias que se obtienen
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
156/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
157/778
www.upc.edu
Caractersticas del proceso
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
158/778
Inconvenientes:
Elevado coste de los tiles.
Alto coste de obtencin de las partculas metlicas.
Dificultades de almacenamiento y manipulacin de las partculasmetlicas.
Limitaciones en la forma de las piezas: los taladros transversalesse deben obtener por mecanizado posterior.
Variaciones de densidad del material en diferentes zonas de la
pieza.
www.upc.edu
Materiales que se pueden utilizar
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
159/778
Metales frreos: Hierro
Acero
Hierro + cobre
Hierro + carbn + cobre
Metales no frreos: Latn
Plata-nquel
Aluminio Tungsteno
Molibdeno
www.upc.edu
Consideraciones sobre la materia de partida
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
160/778
Las piezas que sepueden fabricar puedenpesar hasta 25 kg, peronormalmente por las
propias caractersticasdel proceso soloalcanzan los 2 kg,porque se tendran que
utilizar prensas deelevada potencia para lacompactacin.
www.upc.edu
Consideraciones sobre la materia de partida
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
161/778
Las partculas de material empleadas se debencaracterizar respecto a:
Caractersticas geomtricas: Tamao
Forma y estructura interna rea superficial
Caractersticas de flujo: Friccin inter-particular Caractersticas de flujo durante el prensado
Compactado, densidad y porosidad
www.upc.edu
Consideraciones sobre la materia de partida
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
162/778
Las partculas de material en cuanto a su formapueden ser:
Unidimensionales Aciculares Cilndricas irregulares
Bidimensionales Escamas Dentrticas
Tridimensionales Esfricas Redondeadas
Irregulares Porosas Angulares
www.upc.edu
Consideraciones sobre la materia de partida
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
163/778
En cuanto a su tamao, este se evala en funcin de laforma de las mismas (uni, bi y tridimensionales) a travs deun proceso de criba.
La influencia del tamao se valora bajo dos puntos de vista:
Cuanto menor es el tamao de las partculas, se produceuna mayor aglomeracin de las mismas, que trae comoconsecuencia un aumento en la densidad de las piezas.
Tambin cuanto menor es el tamao aumenta la dificultadpara que fluyan durante el proceso de prensado y demanipulacin automtica, lo que provoca la necesidad delempleo de mayores presiones.
www.upc.edu
Consideraciones sobre la materia de partida
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
164/778
En cuanto al rea superficialse evala el factor deforma de la partculaKf.
Para la forma esfricaKf=6
Para las dems forma Kf>6. Ser mayor cuanto
ms compleja sea la forma de la partcula
V
DAKf
=
A- rea superficialD- Dimensin principal de la partcula
V- Volmen de la partcula
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
165/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
166/778
www.upc.edu
Consideraciones sobre la materia de partida
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
167/778
En cuanto a las caractersticas de compactado,estas dependen
de dos medidas de la densidad:1. Densidad real : Densidad del volumen verdadero de material.2. Densidad aparentea: Densidad de las partculas sin compactar
e incluyendo el efecto de los poros entre las mismas.
Se valora a travs del factor de empaquetamiento fe. Su valorest entre 0,5 y 0,7. Depende de los factores anterioresespecialmente de la distribucin de tamaos y la forma de laspartculas.
Para mejorar elfe : Se recurre al vibrado de las partculas para que se asienten de
la mejor manera posible.
a
ef =
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
168/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
169/778
www.upc.edu
Compactacin
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
170/778
Prensado convencional
En prensa hidrulica o mecnica.
Se realiza a altas presiones para dar a las
partculas la forma requerida dentro de lamatriz.
Se obtiene pieza en verde.
Se puede hacer en frio o en caliente.
www.upc.edu
Compactacin
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
171/778
A mayor presin de compactacin, mayor densidad del material.
Metal / Aleacin Presin de compactacin (MPa)
Aluminio 70 275
Latn 400 700Bronce 200 275
Fundicin de Hierro 350 800
Tntalo 70 140
Tungsteno 70 - 140
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
172/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
173/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
174/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
175/778
www.upc.edu
Las temperaturas de Sinterizacin oscilan entre el 70 % y
Sinterizado
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
176/778
Las temperaturas de Sinterizacin oscilan entre el 70%y
el 90%de la temperatura de fusin del material
El tiempo depende del material considerado
Metal / Aleacin Temperatura (oC) Tiempo (min)
Cobre, Latn y Bronce 760 900 10 - 45Fundicin de Hierro 1000 1150 8 - 45
Nquel 1000 1150 30 - 45
Acero Inoxidable 1000 1290 30 - 60
Ferritas 1200 1500 10 - 600
Carburo de Tungsteno 1430 1500 20 - 30
Molibdeno 2050 120
Tungsteno 2350 480
Tntalo 2400 480
www.upc.edu
Sinterizado
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
177/778
Los mecanismos de Sinterizado soncomplejos y dependen de la composicinde las partculas empleadas
Mecanismos de Sinterizado:
1. Transporte en estado slido:
Predomina el efecto de difusin entrelas partculas.
2. Transporte en estado lquido: Apareceuna primera fase de transporte enestado vapor y una posteriormicrofusin de material en la zona de
contacto entre las partculas (sobretodo cuando hay partculas demateriales con distinto punto defusin)
www.upc.edu
Operaciones de acabado
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
178/778
Calibrado o Reprensado.
Mecanizado.
Tratamientos trmicos. Ensamblado.
Impregnacin.
Tratamientos superficiales.
www.upc.edu
Operaciones de acabado
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
179/778
Consiste en un prensado de las piezassinterizadas, con el fin de mejorar lascaractersticas mecnicas o lastolerancias dimensionales.
Un ejemplo es el acuado, utilizadopara grabar formas geomtricas en lasuperficie de la pieza sinterizada.
Calibrado o Reprensado:
Es necesario para obtener: taladros transversales, elementosroscados, etc.
Mecanizado:
www.upc.edu
Tratamientos trmicos:
Operaciones de acabado
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
180/778
Las piezas sinterizadas se pueden tratar trmicamente mediante lamayora de procesos de tratamientos trmicos: cementacin,carbonitruracin, temple, etc.
Gracias a su porosidad, C y N se difunden ms rpidamente.
Tratamientos trmicos:
Sistemas de ensamblado: soldadura, sinter-brazing, remachado,
adhesivo.
Ensamblado:
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
181/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
182/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
183/778
www.upc.edu
Consideraciones de diseo
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
184/778
Deben evitarse las muescas y perforaciones laterales.
www.upc.edu
Los elementos roscados no se pueden fabricar por sinterizado,
Consideraciones de diseo
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
185/778
p p ,deben mecanizarse posteriormente.
Se pueden obtener chaflanes y esquinas redondeadas, pero si losngulos son muy agudos, hay problemas de rigidez de los punzones.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
186/778
www.upc.edu
Tolerancias que se obtienen
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
187/778
Precisiones de cota y relaciones con las calidades ISO, parapiezas sinterizadas
CALIDADFE. COTA
TRANSVERSAL
FE. COTA
LONGITUDINAL
ALEACIONES
LIGERAS Y DE
CU
ACEROS MUY
ALEADOS Y
CERMICA
8COMPACTADO
+ CALIBRADO TOLERANCIAS
DEL ORDEN DE
LA MITAD DE
LAS
CONSEGUIDASCON FE
TOLERANCIAS
DEL ORDEN
DEL DOBLE DE
LAS
CONSEGUIDASCON FE
9COMPACTADO
+ CALIBRADO
10 COMPACTADO
11 COMPACTADO
Proceso de fabricacin por fundicin
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
188/778
Proceso de fabricacin por fundicin.Problemas
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
189/778
Rendimiento de la fundicin ()Masa de metal necesariaMt=Mp+Md+MsMasa de la propia piezaMpMasa del sistema de distribucinMd
t
p
M
M=
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
190/778
Masa de margen de seguridadMs =(5-10 % deMp+Md)
Presin metalosttica
Esfuerzo normal a la superficie
ghp =
ghSFn =
3
tst: Tiempo de solidificacin total, (min)Cmolde: Constante del molde.Vcavidad: Volumen de material en la cavidad (m
3)
Acavidad: rea disponible para disipar en calor en la cavidad (m2)
n: Exponente que toma usualmente un valor de 2
n
cavidad
cavidadmolde
A
VCtst
=
Ecuacin de Chvorinov
Valores orientativos de contraccin para diferentes materiales y aleaciones
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
191/778
4
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
192/778
Problema 1Se necesita fundir una pieza de 3kg de masa de una aleacin de Aluminio 2017.
La temperatura a la que se hace la colada es de 800oC.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
193/778
La temperatura a la que se hace la colada es de 800 C.
Calcular:1. La velocidad mxima de la colada2. La cantidad de calor necesaria a aplicar para realizar el proceso3. La altura mnima del bebedero4. El tiempo de llenado del molde5. La masa total de material necesario para cubrir el volumen de la pieza, teniendo en cuenta el
ms alto margen de seguridad6. El rendimiento de la fundicin
Datos(20C)= 2,8g/cm
3
C(20C)= 900J/KgKC(800C)= 1060J/KgKCfusin= 390kJ/KgD= 50mm (Dimetro de la seccin de entrada)D= 5mm (Dimetro de la seccin de la base del bebedero)(700C 973K)= 1,1mNs/m
2
Flujo laminar Re
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
194/778
para un moldeo en arena de modo que la mazarota sea cilndrica con una relacin L/D=1, la constante del molde
es de 4min/cm2 y se desea que la solidificacin ocurra un 50% despus del tiempo en que solidifique la pieza.
Adems de los volmenes de la mazarota y la pieza considere un 10% adicional para cubrir el volumen del canal
de alimentacin, parte del bebedero y otros.
Determine:
1. Tiempo de solidificacin total del contenido del molde.
2. Tiempo de vaciado si la altura de colada es de 10cm y el dimetro de alimentacin del canal es de 3cm
Problema 3. Para hacer individualmente
Para la pieza representada en el croquis del problema anterior, y siguiendo las
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
195/778
recomendaciones de los pasos 1 a 4 del captulo III del libro (J.M. Lasheras. TecnologaMecnica y Metrotecnia. Volumen I, pgs. 50-53. Editorial Donostiarra s.a.
ISBN:8470630871), represente en un croquis el modelo necesario para fabricar dicha
pieza sealando las dimensiones ms importantes de la misma.
www.upc.edu
Procesos de fabricacin por
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
196/778
Procesos de fabricacin por
arranque de virutas
Definicin Seleccin de semiproductos
Maquinabilidad Elementos cortantes Movimientos fundamentales Tipos de operaciones Funciones que deben cumplir las
herramientas de corte.
Materiales utilizados en la fabricacinde herramientas de corte. Geometra de la herramienta de corte. Desgaste en las herramientas.
www.upc.eduDefinicin
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
197/778
2/32
Mecanizado por arranque de virutas: Procesoque consiste en arrancar en forma de virutas opartculas el exceso de material de un
semiproducto previamente concebido,utilizando para ello las mquinas y lasherramientas cortantes adecuadas paraconseguir la geometra de la pieza deseada ylas especificaciones planteadas.
www.upc.edu Seleccin de Semiproductos
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
198/778
3/32
Piezas fabricadas por: Fundicin Forja
Laminacin o Pulvimetalurgia En algunos casos, se
les han efectuado
operaciones previas dedoblado, soldadura,etc.
En ocasiones, debido a queel proceso de mecanizadoresulta excesivamente caro,la fabricacin total de piezaspor fundicin, pordeformacin o por polvosmetlicos se impone sobreste. No obstante, hay quetener en cuenta que elmtodo de arranque devirutas es el nico quepermite fabricar piezas conuna exactitud del orden delas micras
www.upc.edu
Maquinabilidad
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
199/778
4/32
Se define como la capacidad que tienen los
mismos de dejarse arrancar material con until de corte. Tambin se poda decir que es lahabilidad que tienen los materiales de ser
mecanizados.
www.upc.edu Maquinabilidad
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
200/778
5/32
La maquinabilidad se evala mediante la realizacin de una serie deensayos en los que se determinan las siguientes caractersticas:
La duracin del afilado de la herramienta La velocidad de corte que se debe aplicar La fuerza de corte en la herramienta La potencia de la mquina herramienta a utilizar El trabajo producto del corte La temperatura en la zona de corte La produccin de la viruta El acabado superficial que queda en la pieza
elaborada
www.upc.eduMaquinabilidad
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
201/778
6/32
La maquinabilidad de un material es afectada por diferentes factores:
Composicin qumica
Tipo de microestructura
Inclusiones o impurezas
Dureza y Resistencia
Ductilidad y Acritud
Tamao del grano
Conductividad trmica Presencia de aditivos libres (Azufre, Plomo, Selenio,
Manganeso, Fsforo, etc.)
www.upc.edu
Elementos cortantes
Las mquinas herramientas para efectuar el
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
202/778
7/32
Las mquinas herramientas para efectuar el
mecanizado utilizan los siguientes elementos:
Cuchillas
Materiales abrasivos Chispas elctricas
Ultrasonidos
Chorro electrnico capaz de volatilizar elmaterial
Electrlisis dirigida
www.upc.edu
Cuchillas
Elementos cortantes
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
203/778
8/32
www.upc.edu
Materiales abrasivosElementos cortantes
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
204/778
9/32
Rectificado Electroerosin msica
Ultrasonidos
www.upc.edu
Elementos cortantes
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
205/778
10/32
Cizalla
Soplete lser Chorro de agua
www.upc.edu
Elementos cortantes
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
206/778
11/29
www.upc.edu
Exceptuando el corte mediante cuchillas, en el
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
207/778
12/32
que el material arrancado aparece en formade tiras fragmentadas (si es frgil) o continuas(si es dctil), en el resto de los casos se
desprenden partculas pequesimas.
www.upc.edu Movimientos fundamentales
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
208/778
13/32
El arranque de viruta o partcula se realizamediante la penetracin de una herramienta
en la pieza de trabajo, cuyo material es demayor dureza que el de la pieza a cortar. Esteenclavamiento ocurre mientras se efecta elmovimiento relativo entre la pieza a trabajar yla herramienta de corte
www.upc.edu Movimientos fundamentales
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
209/778
14/32
Movimiento principal o de Corte: Es que el permiteque la herramienta penetre en el material,produciendo viruta, y se identifica a travs delparmetro Velocidad de Corte (Vc).
Movimiento avance: Es el desplazamiento del puntode aplicacin del corte. Se identifica a travs delparmetro Velocidad de Avance o Avance (S).
Movimiento de alimentacin: Es con el que seconsigue cortar un determinado espesor de material.Se identifica con el parmetro Profundidad de corteo de pasada (t).
www.upc.edu Movimientos fundamentales
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
210/778
15/32
www.upc.edu Tipos de operaciones
S l d d b d fi i l h d d l i d
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
211/778
16/32
Segn el grado de acabado superficial que ha de quedar en la pieza detrabajo, se distinguen tres tipos de operaciones:
Desbaste: El material eliminado es del orden de los milmetros o lasdcimas de milmetros y su finalidad es aproximar las dimensiones de lapieza a la medida final, en el menor tiempo posible desplazando para ellola cuchilla de corte con altas velocidades de avance y de corte.
Acabado: El material eliminado es del orden de las centsimas demilmetros y su finalidad es la obtencin de piezas con las medidas finalesy con superficies poco rugosas. Para ello las velocidades de avance sonbajas y las velocidades de corte son ms altas que en el desbaste.
Sper-acabado o Rectificado: Tiene como finalidad alcanzar medidas muyprecisas y muy buenos acabados superficiales. El orden del materialrebajado es de las milsimas de milmetros. Las velocidades de corte y deavance son muy altas, desprendindose partculas de material productode la abrasin.
www.upc.edu
Proceso de arranque de materialpor medio de cuchillas
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
212/778
17/32
De los elementos que se utilizan para arrancarmaterial en los procesos de mecanizado porarranque de viruta, uno de lo ms utilizados es lacuchilla. El material desprendido se presenta, en
este caso, en forma de viruta.
El diseo y las formas de las cuchillas utilizadas enestos procesos se basan en el Buril, que fue la
primera herramienta utilizada para este fin. El burilno es ms que una barra rectangular de aceroafilada en su extremo como un diedro que actacomo cua.
www.upc.edu
Proceso de arranque de materialpor medio de cuchillas
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
213/778
18/32
La herramienta se compone de:
Parte activa : Aquella querealiza el arranque de material.
Parte auxiliar : Destinada asoportar y fijar la parte activa.
Las caractersticas fundamentales de laparte activa de la herramienta vienen dadaspor elmaterialde que est compuesta y sugeometra.
www.upc.edu
Proceso de arranque de materialpor medio de cuchillas
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
214/778
19/32
Funciones que deben cumplir las herramientas de corte: Garantizar la obtencin de medidas precisas y superficies bien
acabadas
Mecanizar cualquier tipo de material
Ofrecer un mximo rendimiento con un mnimo desgaste
Disponer de una larga duracin del filo de corte, ya que seahorran afilados
Lograr que la viruta salga fcilmente
Capacidad para absorber elevadas temperaturas. Por qu????
Soportar grandes esfuerzos de corte sin deformarse
Tener alta resistencia al desgaste
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
215/778
www.upc.edu Materiales utilizados para fabricarherramientas de corte
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
216/778
21/32
Propiedades que deben tener:
Dureza a alta temperatura Caractersticas trmicas
Conductividad alta Coeficiente de dilatacin bajo Calor especfico alto
Coeficiente de rozamiento bajo Alta Tenacidad Resistencia al impacto
Resistencia al desgaste Dureza en caliente Qumicamente inerte respecto a la pieza de trabajo Qumicamente estable frente a la oxidacin y la disolucin
www.upc.edu
Materiales utilizados para fabricarherramientas de corte
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
217/778
22/16
www.upc.edu
Ejemplos de Materiales y Velocidades de corte con las que se
Materiales utilizados para fabricarherramientas de corte
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
218/778
23/32
Ejemplos de Materiales y Velocidades de corte con las que sepueden trabajar (para mecanizar piezas de acero)
Materiales Velocidades de corteAceros al carbono 6 10 m/min
Aceros rpidos 25 30 m/min
Aceros extra rpidos 40 50 m/min
Aleaciones de metales fundidos (Estelitas) 50 60 m/min
Carburos metlicos o metal duro (Widia) 100 120 m/min (desbaste)200 250 m/min (acabado)
Materiales cermicos 500 m/min
www.upc.edu
Ejemplos de Materiales y Velocidades de corte con las que se pueden trabajar enoperaciones de desbaste y acabado(para mecanizar piezas de acero)
Materiales utilizados para fabricarherramientas de corte
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
219/778
24/32
Velocidades en m/min
Desbaste Acabado
Acero alcarbono
Acero rpidoCaburos
metlicosAcero al
carbonoAcero
rpidoCarburos
metlicos
Acero
400 N/mm2 12 25 200 20 30 300
600 N/mm2 10 20 150 15 25 180
800 N/mm2 8 15 100 12 20 130
Latn 20 30 300 32 40 400
Bronce 12 18 200 20 25 300
Metales ligeros 40 60-200 75-300 100 100-700 200-2000
operaciones de desbaste y acabado(para mecanizar piezas de acero)
www.upc.edu
Geometra de la herramienta de corte
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
220/778
25/32
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
221/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
222/778
www.upc.edu ngulo de desprendimiento ()
Geometra de la herramienta de corte
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
223/778
28/32
El ngulo de desprendimiento se selecciona en funcinde:1. La resistencia del material de la herramienta.2. La resistencia del material a mecanizar.3. El calor desarrollado durante la mecanizacin.
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
224/778
www.upc.edu
Influencia del radio de la punta de la herramienta y del avanceen la rugosidad terica obtenida
Geometra de la herramienta de corte
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
225/778
30/32
radio cero de laraz
radio grande dela raz
avance avance
avance avance
avance avance
nueva superficie detrabajo
nueva superficie detrabajo
nueva superficie detrabajo
nueva superficie detrabajo
nueva superficie detrabajo
nueva superficie detrabajo
ECEAgrande
ECEA 0
www.upc.edu
Desgaste de las herramientas de corte
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
226/778
31/32
www.upc.edu Rgimen ptimo de trabajo
ProduccinCoste
Desgaste de las herramientas de corte
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
227/778
32/32
Cuando Vc produccin (tciclo ) coste(1) desgaste coste herramienta coste unitario (2) tcambio herramienta tciclo produccin ptimo:Vc, min coste Vc Vc, mx prod
Velocidad de corte
Produccin horaria Coste unitario
Mnimo coste Mxima produccin
(1)
(2)
Rgimenes:
ok
www.upc.edu
Procesos de fabricacin por
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
228/778
arranque de virutas
Proceso de formacin de la virutaen el proceso de corte de metales.
Parmetros que influyen sobre laformacin de la viruta.
Tipos de virutas.
Fuerzas de corte en el mecanizado.
Potencia y Energa de Corte.
Temperaturas que se generan en el
proceso de Corte. Utilizacin de los fluidos
lubricantes y refrigerantes en elproceso de corte .
www.upc.edu
Formacin de la viruta
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
229/778
2/20
El arranque de viruta ocurre cuando el filo de laherramienta de corte produce primeramente la
deformacin elsticade la parte del material que se
convertir en viruta, surgiendo grandes tensiones a
medida que se acerca la herramienta. Cuando estas
tensiones superan el lmite elstico del material
ocurre la separacin de una capa del mismo en
forma de viruta producto de la deformacin plsticade ste.
www.upc.edu
Formacin de la viruta
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
230/778
3/20
Las temperaturasque se alcanzan en cada momentoen la zona de corte nodeben ser muy altas, ya queesto puede influir negativamenteen la estructuradel material de la pieza de trabajo y
consecuentemente en sus propiedades mecnicas.Adems altas temperaturas pueden traer consigo unincremento en las fuerzas de corte, lo cual puedehacer que la potenciade la mquina herramienta sea
insuficientepor momentos para ejecutar dependeque operaciones.
www.upc.edu
Curva (Esfuerzo- Deformacin) del proceso de deformacin
de un material metlico
Formacin de la viruta
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
231/778
4/20
www.upc.edu
Representacin esquemtica del proceso de formacin de la
viruta
Formacin de la viruta
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
232/778
5/20
viruta
tc
tFc
Vc
Ft
www.upc.edu
Parmetros que influyen sobre la formacin de la viruta:
Formacin de la viruta
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
233/778
6/20
q y
Material de la pieza y de la
herramienta
Diseo de la geometra de corte
Refrigeracin y lubricacin en el
proceso de corteVida til de la herramienta
www.upc.edu
Tipos de viruta
Formacin de la viruta
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
234/778
7/20
Viruta continua de bordes lisos:Aparece en materiales dctiles, aplicandoavances y profundidades de corte muy pequeas y velocidades de corteelevadas, superficies de ataque muy pulidas, bajo coeficiente derozamiento, alta resistencia al desgaste y refrigeracin considerable. Coneste tipo de viruta se obtiene buen acabado.
Viruta continua de caras irregulares:Aparece en materiales dctiles, perocon grandes avances y velocidades de corte pequeas y cuando larefrigeracin es insuficiente o nula. El alto rozamiento entre viruta yherramienta desprende pequeas partculas que se adhieren a laherramienta, originando un recrecimiento del filo que ms tarde tiende afracturarse en dos partes, una que se adhiere a la pieza y otra a la viruta,provocando que la superficie mecanizada quede rugosa.
Viruta discontinua:Ocurre en materiales frgiles, con ngulos de afiladosy velocidades de corte pequeas, con avances y profundidades de cortegrandes y elevada friccin entre herramienta y viruta.
www.upc.eduCondiciones de corte
En la herramienta de corte es posible instrumentar
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
235/778
8/20
un dinammetro con el objetivo de medir las fuerzasque se generan en la misma durante el proceso.
En este caso se pueden verificar dos fuerzas
componentes:
1. Fuerza de corte (Fc): es la fuerza que va en la direccindel corte, o sea de la velocidad de corte.
2. Fuerza de empuje (Ft): Es la fuerza que va en ladireccin de la profundidad de corte (t). Esperpendicular a la fuerza de corte.
www.upc.edu
superficie original nueva superficie
Condiciones de corte
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
236/778
9/20
Vc: velocidad de corte. m/min (ej: 120 m/min)
a: avance. mm/vuelta (ej: 0.2 mm/vuelta)
Va: velocidad de avance mm/min (ej: 200 mm/min)
t: profundidad de pasada. mm (ej: 2 mm)
v
D0Df
L
viruta
herramienta de punta sencilla
a
t
www.upc.eduFuerzas de Corte en el mecanizado
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
237/778
10/20
Las condiciones de corte dependen de:
La arista de corte y la geometra de la
herramienta
El portaherramientas
La mquina herramienta
La operacin que se realice
Los parmetros del Rgimen de corte
www.upc.edu Potencia y Energa de Corte en el mecanizado
Una operacin de mecanizado requiere de una mquina que
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
238/778
11/20
sea capaz de generar una potencia tal que supere las fuerzasque aparecen durante el corte (fc). Esta Potencia de corte(P),se puede calcular como:
P= FcVc,
donde Fc: Fuerzas de corte, Vc: Velocidad de corte
U= P / Vctf,
donde U: Energa de corte, t: profundidad de corte, f:velocidad de avance
La Potencia de corte se expresa en W. Conociendo su valor,podemos seleccionarla Mquina Herramientaadecuada pararealizar un proceso en concreto.
www.upc.edu
Ejemplos de Potencia de corte paratrabajar con diferentes materiales
Dureza P de corte
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
239/778
12/20
Material HB (kW)
Acero al carbono
150-200 0,6
201-250 0,8
251-300 1,0
Aceros Aleados
200-250 0,8
251-300 1,0
301-350 1,3
351-400 1,6Aluminio 50-100 0,3
Latn 100-150 0,8
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
240/778
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
241/778
www.upc.edu Temperaturas que se generan en el
proceso de Corte
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
242/778
15/20
www.upc.edu
El calor producido en el proceso de corte no puede ser
Fenmeno de generacin de calor
-
8/13/2019 Ingeniera de Procesos de Fabricacin (EPF).pdf
243/778
16/20