1º MECANIZADO
Es un proceso que conforma operaciones, en las que se elimina el material sobrante, transformandolo en viruta, obteniendo la pieza deseada. La accion predominante es la deformación cortante.
Ventajas:
1ºcasi todos los materiales se pueden mecanizar (los ceramicos son los mas problemáticos) se usa para ello mecanizado abrasivo. 2ºvariedad de geometrias, se puede crear cualquier forma geometr regular, y muchas irregulares, jugando con la forma de las piezas que mecanizan y su trayectoria de trabajo. 3ºprecision, la tolerancia suele estar entre 0,025mm 4ºacabado superf de calidad, cuyo acabado esta en torno a 4 micrometros.
Inconvenientes:
1ºdesperdicio de material, es inevitable, aunque este material suele reciclarse. 2ºconsumo de tiempo, la operación de mecanizado es mas larga que la del conformado del un material que deseemos (por fundicion, forjado…)
ELEMENTOS BASICOS DEL MECANIZADO
–Pieza, puede ser de fundicion, estampación, mecanizada… hay que considerar: material de la que esta hecha, caracteristicas metalurgicas globales y locales, forma de partida y especificaciones de la pieza acabada.
–Herramientas, se clasifican por: material en que estan hechas sus partes de corte (acero al carbono, rapido, aleado, diamante, ceramico…) por su construccion, enterizas, con plaquitas soldadas o de fijación mecanica. Por numero y manera de cortar, contacto continuo o intermitente, de uno o dos cortes, según se frese, lime, broche, torne…
PRINCIPALES MOVIMIENTOS DE MAQUINAS-HERRAMIENTAS.
1ºMovimiento de corte. Es el responsable de la eliminación de material, consume la mayor parte de la potencia disponible en la zona de trabajo.
2º Movimiento de avance. Es el que permite que en la zona de corte se tengan nuevas partes de pieza a mecanizar hasta completar la operación elemental o pasada que se esté ejecutando. Algunas operaciones pueden tener varios movimientos de avance simultáneos.
3º Movimiento de penetración. Es el que asegura una interferencia etre la pieza y la herramienta. Suele ser de carácter intermitente que se efectúa mientras que no tiene lugar la eliminación de material, es decir, antes de iniciarse cada operación elemental de mecanizado.
MAQUINABILIDAD
Es la aptitud del material a ser mecanizado en maqu-herram, se mide con ensayos.
Caracteristicas a destacar:
1ºduracion de afilado de herram 2ºla velocidad de corte a aplicar para una duracion de la herr determinada 3ºla fuerza de corte de herr 4ºtrabajo de corte 5ºTemperatura de corte 6ºproduccion de viruta.
El indice de maquinabilidad sirve para comparar un material de prueba en relación a un material base o de referencia.El im se determina relacionando la velocidad de corte para una vida de 60 minutos de la herramienta para el material base con la velocidad para una vida de 60 minutos para el material de prueba.
La maquinabilidad depende de:
-composicion quimica Mater -microestructura -inclusiones -dureza (+ duro –vel mecaniz) -acritud -tamaño de grano (+tamaño + facil mecaniz)
ACERO
Presenta gran gama de maquinabilidad, disminuyendo a medida que aumenta el C, suelen dar viruta larga en espiral o cinta, lo que evacua calor permitiendo mas vel corte. Los aceros con plomo o azufre se mecanizan muy bien. Los ferriticos presentan mejor mecanización que los austeniticos.
FUNDICION
Al ser más duros y tener más acritud, son mas difíciles de mecaniz, dan virutas mas cortas, que dificultan la Refrig. de la zona y obligan a trabajar a menor veloc.
ALEAC NO FERROSAS
Son mejor maquinables, mejores la de aluminio y magnesio (20 veces mejor que acero), pero al mecanizar sus virutas son inflamables. Los bronces y latones son tb buenos (4 veces mejor) el Cu, Mn y Si las hacen menos mecaniz. En los metales ligeros se usan grandes vel de corte, largas virutas y buena lubricación. El azufre, Pb y fosforo son buenos para mecaniz.
–aceros al azufre, contienen 25% azufre y 60% Mn permitiendo mas vel de corte. -Aceros al Pb, deben contener 15% al menos solo empeora la tenacidad y templabilidad del hacer. –aceros al fosforo, se usa sobre 15% se usa en acero con bajo C para mejor maquinabilidad, empeora la resiliencia y plastificacion.
2º FORMACION Y TIPOS DE VIRUTA
Viruta es la forma en que el exceso de material se elimina en mecaniz, tiene las Propiedades:
1ª la viruta siempre es mas dura y frágil que a pieza. 2ª la parte brillande de la viruta corresponde a la parte que ha sido arrancada, y la rugosa corresponde a la opuesta. 3ª el espesor de la viruta es siempre mayor al teórico, por el fenómeno plástico del recalcado.
La clasificacion se basa en la formación de estas (espiral, larga, enredada…) las virutas discontinuas se forman en parte por la concentración de esfuerzos que hay en la pieza, o cuando se mecanizan metales muy dúctiles a vel lentas. La viruta continua se forma en materiales dúctiles y vel elevadas de corte. La viruta fragmentada aparecen en metales de baja calidad y malos conductores termicos.
ROMPEVIRUTAS
Controla la rotura de la viruta, cuando sea necesario, hay 2 clases: -ranura –obstruccion, controlan el radio de la viruta y la dirigen en direccion conveniente para que se rompa en partes pequeñas.
ETAPAS EN LA FORMACION Y DESPRENDIMIENTO DE VIRUTA
-recalcado del material ante el filo -nacimiento de una grieta (si la vel corte no es excesiva) -cizallamiento de viruta -resbalamiento hacia arriba de la viruta elemental -deslizamiento del conjunto de la viruta.
REQUISITOS DE LOS MATERIALES PARA HERRAM
Existe mucha variedad y complejidad a causa de que las propiedades no son lo único influyente, también las condiciones de corte, los factores principales son el económico y el técnico. El tipo de material esta relacionado con la vel de corte, y esta determinante para la T a la que se sometera a la pieza. Los materiales que permiten mas vel corte son mas caros.
Requisitos:
-dureza a alta T –resistencia al desgaste, va en funcion de la geometria de la herram, de la T y de la pieza a mecaniz. –resiliencia, combinación de resistencia y ductilidad, para evitar la rotura del filo por fragilidad. –reducido coef rozamiento, entre viruta-herram. –conductividad termica, para evacuar el calor generado. –coste.
Se a pasado de acero al C y rapidos, pasando por aleaciones duras no ferrosas, hasta los carburos metalicos recubiertos, al nitruro, boro y diamante usados en la actualidad.
3º TIPOS DE MATERIAL. PARA HERRAM
(de menos a más duro a alta T)
acero al C, acero rapido, aleaciones duras no ferrosas, carburos metalicos, carb metal recubierto, mat ceramicos, nitruro de boro, diamante natural y diamantes policristalinos.
ACEROS AL CARBONO Y ESPECIALES
Con 1% de C, 0,3% Si, 0,3% Mn el C influye sobre la dureza y resist al desgaste. Su uso es limitado, ya que su dureza baja mucho a partir de 250ºC. los aceros especiales llevan mat que le dan mas dureza a altas T (tungsteno, cobalto), resist desgaste (cromo) y tenacidad (vanadio)
ACEROS RAPIDOS
Con tungsteno y cromo, permitian vel corte altas hasta 500ºC, después se añadieron vanadio y motbileno. Las maqu-herram se hicieron mas robustas ya que al tener mas potencia aument
an las vibraciones. La preparación de herram de acero rapido: -forjado, hasta 1000ºC de media con calentamiento lento (en funcion del C que contenga) se enfria lentamente bajo arena o ceniza –recocido, para eliminar tensiones internas, para dar max tenacidad –mecanizacion, se mecaniza con mas precision que en la forja dandole los ang de corte –temple al agua, para aumentar la dureza superficial –revenido, para eliminar tensiones internas. Se usa en fresas, brocas helicoidales…
ALEAC DURAS NO FERROSAS Obtenidas con cobalto, cromo y tungsteno, hay riesgo de oxidación debido a la alta T de fundicion del ultimo. El mas conocido es la estelita, que lleva los antes mencionados más motbileno, C y Fe. Estas aleaciones se presentan en placas, que se mecanizan por abrasión con muelas especiales, y se sueldan a la herram con soldadura de Cu o tb con fijación mecanica. Las formas de las placas varian según su aplicación. Dicha herram es muy dura y resist a T (hasta 850ºC) y desgaste en la periferia, y tenaz en su interior para aguantar dichos esfuerzos de corte, la vel de corte es la triple que aceros rapidos.
CARBUROS METALICOS Se descubre el carburo de tungsteno, casi tan duro como diamante, este grupo es el más usado hoy en dia, los carb mas usados son, el de antes, de titanio, tantalo, la matriz es de cobalto. Se crea por sinterizacion, evitando la fundicion. Se usan en herram de corte por arranque. Caracteristicas: -altisima dureza –alta resist a compresión, desgaste y corrosion –poca resist al choque –alta conductividad termica. A la hora de mecanizar debemos elegir el carburo ideal según material y condiciones de corte.
CARBUROS METALICOS RECUBIERTOS Es una precipitación del carburo, oxido y nitruro de titanio, da un recubrimiento que cambia de propiedades según a la T que se aplique a la herram.
4º MATERIALES CERAMICOS(cerámicas de corte) Permiten grandes vel de corte, hay variios tipos: -cermets, son sinterizados y mezcla de no metalicos con oxidos y carburos, de vanadio motbileno y aluminio, dando gran tenacidad necesaria. –oxidos sinterizados, el mejor es el de aluminio al que se le añade por compresión en frio, oxido de titanio y cromo. Estas herramientas se usan por su enorme resistencia al desgaste. Lo difícil es soldar dichas plaquitas a la herram, llegando a usar adhesivos o epoxi.
NITRURO DE BORO CUBICO La placa esta hecha de carburo con una capa de nitruro de boro. Solo lo supera en dureza el diamante, trabaja bien hasta los 1100ºC, permitiendo mecanizar aleac de Ni a gran vel. La viruta que desprende suele ser fragmentada.
DIAMANTE NATURAL Esta el negro y el blanco. Los negros no tienes planos de exfoliacion, que se usa para rectificar muelas. Los diamantes blancos, son aglomerados de pequeños cristales, se usa en rectificado de muelas, torneado y acabado de gran calidad, abrasando la superf dejando tolerancias de milesima de milimetro. Aplicaciones como herram: -para torneado y mandrilado de precision –para avivar muelas simples, van recubiertas de polvo de diamante –muelas de polvo de diamante, para el afilado de herram muy duras –hileras para producir alambre.
DIAMANTES POLICRISTALINOS Se obtienen por compresión y sinterizado a 800 mPa y 2000ºC. se usan para el mecanizado de mat abrasivos y no ferreos, como aleaciones de aluminio, cobre, ceramico… permitiendo una vel de corte 3 veces superior, pero no es apto para mecanizar aceros titanio ni niquel. CONCLUSIONES SOBRE ELECCION DE MAT PARA HERRAM No hay ningun material que sirva para todos los mecanizados, porque influyen mucho las cond de trabajo. Son preferentes la vel economica de corte, su profundidad y avance, tambien elegir la maqu-herram es importante, que vaya acorde con la demanda.
FLUIDOS DE CORTE En estado liquido, se aplican a la zona de deformación de viruta para mejorar las condiciones de corte. El fluido de corte lubrica y refrigera, la mayoria se hacen con base de acetiles minerales o vegetales. Accion de los refrigerantes, ventajas: incrementan la vida de la herram ya que bajan T –reduce distorsion termica ya que baja los gradientes de T en la pieza. Accion de lubricantes, se demostro que a alta P y T y baja vel corte no se mantenia la capa hidrodinamica para evitar contacto directo, aunque algunos lubricantes con aditivos ofrecen una superf protectora mayor. En la actualidad se exige: -prevencion de creación de filo recrecido –ayuda a separacion y evacuacion de viruta –proteccion contra corrosion –lubricacion de elementos maqu-herram.
5º TIPOS DE FLUIDOS DE CORTE La mayoria de los fluidos mas aceptados, tienen poca eficacia en las operaciones de corte, pero tb se han descubierto que otros productos quimicos, ayudan a reducir el consumo de potencia en los cortes, la accion lubricante es en su mayoria son de tipo quimico no termodinamico. Propiedades de lubric: -tener moleculas pequeñas que permitan rapida difusión y penetrac suficiente entre herram-viruta –contener un reactivo apropiado que al reaccionar con el material de la pieza forme un compuesto de resistencia a la cizalladura mas baja –ser inestable para descomponerse bajo las T y P existentes. Existen elementos como el cloroformo muy eficaz pero toxico.
ACEITES DE CORTE PURO -aceites minerales: obtenidos de destilación de petroleo, con aditivos para aguantar altas P y T –a. vegetales: sustancias organicas de cadena molecular, se adheren al metal en capas muy finas, facil de oxidar, destaca el aceite de colza –aceites compuestos: son mezcla mineral y vegetal.
FLUIDOS DE CORTE EN BASE AGUA Emulsiones: aceites minerales en suspensión acuosa. Soluciones: de aceite en agua, se añade sulfonato de sosa. Son buenos refrigerantes, ya que tienen alto calor especifico y conductividad termica. Los aceites de corte puro son memjores lubricando y peor Refrig.
SELECCIÓN DEL FLUIDO DE CORTE La eficacia de los fluidos de corte baja al aumentar la vel, y tb con mas espesor de viruta, la eleccion de un buen fluid de corte depende: -material herram (aceros al C, depende herr y mecanizado. A rapidos, depende del material y mecanizado. Metales duros, emulsiones o se trabaja en seco) –mat de la pieza (acero, depende herram y mecaniz. Fundicion, se trabaja e seco. aleac ligeras, en seco o con aceite sin azufre. Aleac de cobre, en seco o aceites sin azufre) –tipos de mecanizado (en operac de corte a baja vel, como el roscado, brochado y tallado. En el rectificado es normal usar emulsiones. En taladrado, aceites de baja viscosidad. en el trabajo de acabado uso aceites de corte)
FILO RECRECIDO. Influye en las fuerzas de corte, en el acabado superficial y en la duración de la herramienta. En la curva Acabado superficial/Velocidad de corte, se tienen tres zonas diferentes: 1.Zona A. Viruta discontinua que deja huellas en la superficie mecanizada. 2. Zona B. Formación de filo recrecido o aportado. 3. Zona C. desaparición del mismo y, en materiales dúctiles, formación de viruta continua. Tres fenómenos conexos con el filo recrecido son; 1. Aumento del ángulo de desprendimento efectivo y del ángulo de deslizamiento. 2. Aumento del espesor de la viruta indeformada. 3. Acción de recalcado de la superficie mecanizada. 4. El fenómeno de filo recrecido no es estacionario sino periódico.
6º DESGASTE Y VIDA DE HERRAM La perdida de corte: instantanea, por fallo catastrofico, o progresivamente, debido al desgaste. La naturaleza del desgaste puede ser: por adhesión (debido al contacto directo entre pieza-herram, se crean fuerzas de adhesión mayores que la resist mecanica de los materials), abrasión (es a nivel macroscopico, cuando las particulas de viruta endurecidas x la deformación, deslizan x la cara de desprendimiento)o difusión (a nivel microscopico, cuando los atomos de una region cristalina se desplazan x altas T a otra region de menor concentración, ocurre en las zonas de contacto directo, la frecuencia depende de la afinidad entre materiales)
TIPOS DE MECANISMOS DE DESGASTE. 1º. Por adhesión, debido al contacto entre las rugosidades del metal a mecanizar y las de la superficie de la herramienta, se desarrollan fuerzas de adhesión que son más fuertes que la resistencia mecánica de los materiales en contacto, por lo que se produce un paso de material de la herramienta a la pieza. También se considera desgaste por adhesión el que tiene lugar al romperse las microsoldaduras existentes entre el material de la viruta y el de la herramienta. El volumen transferido desde la herramienta a la viruta o a la superficie nueva de la pieza es V=K*Se*L. 2º. Por abrasión ocurre cuando las partículas de las virutas endurecidas por deformación, deslizan por la cara de desprendimiento de la herramienta eliminando pequeñas cantidades del material de ésta. Estas partículas también pueden ser fragmentos de filo o fragmentos de material de la herramienta debidos a un previo desgaste por adhesión, o constituyentes duros o inclusiones del material de la pieza. 3º. Por difusión, tiene lugar cuando los átomos de una red cristalina de una región de alta concentración se desplazan a otras zonas de concentración más baja. Tiene lugar en aquellas zonas en las que hay un contacto íntimo entre dos materiales, su intensidad aumenta exponencialmente con la temperatura. En el corte lo que realmente se produce es un debilitamiento superficial del material de la herramienta.
CRITERIOS DE DESGASTE O DURACION DE HERRAM En el inico de mecanizado la herram es muy aguda, asi que la tensión unitaria es muy grande al ser la sección de filo casi 0, en consecuencia la vel de desgaste es mas alta, tendiendo a reducirse. Al perder el filo inicial, la herram tarda mas en desgastarse, hay tres zonas (en forma de hiperbole pero con eje y mas concentrado) los principales criterios de desgaste: -anchura media y max de franja de desgaste de incidencia –profundidad de crater de cara de desprend –fallo catastrofico –rugosisdad de superf a mecanizar –aparicion de grietas –volumen y peso de la herram –incremento de F de corte o potencia
FLEXIBILIDAD DE UNA MAQU-HERRAM Capacidad de la maqu herr para producir piezas diferentes tanto en sus formas geometricas como en el numero y tipo de mecanizados, de modo que sus tiempos de adaptación sean mínimos.
TIPOS DE PRODUCCION Depende de varios factores, el mas importante es la complejidad de la pieza. En serie grande: complejidad alta 10000, media 50000, baja 100000, en serie mediana: 100-10000, 300-50000,500-100000. para serie pequeña: 100, 300, 500 .
TIPO DE MAQU-HERR: PARA SERIES GRANDES Las más usadas son las transfer, en las que la pieza debe trasladarse de unas maqu a otras en una cadena que la mecaniza sucesivamente, en una cinta. Las maquinas usadas son neumaticas, hidraulicas o electromecanicas. Ventajas: -reduce mano de obra –menos espacio ocupado –reduccion de ciclo operacional –reduccion del coste de mecanizado –mas productividad. Inconvenientes: -necesito asegurar la producción de la maqu –inversion inicial alta –tiempo de preparación de maqu muy larga –paro total de la maquina si falla algun componente.
MAQU-HERR PARA SERIES MEDIAS Tienen automatismos muy amplios, dividiendo el mecanizado en operaciones simples, como: desplazamiento de topes, regular velocidad, sentido giro del husillo, refrigeración… la programación se hace con una matriz cuyas filas indican funciones, y las columnas la secuencia de operación. En la intersección fila-columna hay un agujero donde se introduce la tarjeta que define la operación deseada. La preparación en este sistema es más sencilla y flexible. La necesidad de hacer reglajes de los topes de movimiento es su mayor inconveniente.
7º MAQU-HERR DE PEQUEÑAS SERIES Los tiempos de producción no son claros, en este tipo se usa el control numerico. Las maqu son mecanicas, hidraulica o electromecanica, los desplazamientos de la herr se obtienen a partir de un palpador que recorre una plantilla hecha para cada serie especifica. Este sma permite hacer piezas de complicadas formas, pero precisa intervención constante del operario. Este sistema necesita un aparato que controle el valor de los desplazam de la herram, permitiendo una precision muy alta y tiempos de preparación reducidos.
CLASIFICACION DE SMAS DE CONTROL NUMERICO Según el pto inicial de la herr: -contorl numer pto a pto, solo permite colocar la herr en los ptos ordenados al control, usandose en taladradoras y punzadoras. –c.n. paraxial, permite mecanizar superficies paralelas a los ejes de las maquinas y en diagonal 45º –c.n. continuo o de contorneado, permite a la herr seguir trayectorias precisas, normalmente lineales, circulares y parabolicos. Se usa en fresadoras, tornos y mandriladoras. Según el numero de ejes sincronizados: -2 ejes, permite movimiento plano -3 ejes, controla el mov mesa-herr en el espacio -5 y 6 ejes, tambien orienta a la herramienta a medida que mecaniza -2 ejes y medio, el medio es la herram pero sin sincronizar –conmutables, no sincroniza simultáneamente, agrupando los grados de libertad en grupos secuenciales.
VENTAJAS DE MAQU-HERR DE CONTROL NUMERICO -la reducción de tiempos de operaciones y cambio de herramientas, inspección, mantenimiento… -ahorro de herramientas y utillaje, estandarizando –la automatización mejora la precision y polivalencia de equipos –reduce el lote de piezas a crear, para que sea rentable su producción, gracias a la flexibilidad del sma, se cambian fácilmente el diseño de piezas.
FASES DE PROGAMACION DE MAQU-HERR CONTROL NUMERICO Puntos previos a establecer: -características y capacidad de la maqu (potencia, veloc, recorrido…) –pieza, dimensiones antes y después de mecanizar –herram y utillaje disponible en el taller. Se procede asi: -se define el orden cronologico de las fases y sus situaciones en la pieza –determinar herram y utillaje necesarios, el programador trae adjunto las herram y utillaje recomendado en funsion del mecanizado a realizar –calcular los puntos y las trayectorias que debe recorrer la herram al mecanizar, habiendo definido ya el origen de la herram (se debe disminuir: el nº de trayecorias de la herram, la longitud de estas, cambios de herram y nº de ellas a usar) –escribir el programa.
TIPOS DE ORIGENES DE CONTROL NUMERICO. 1º Origen de programa. Es el punto al cual se refieren los movimientos de la herramienta en la ejecución de una pieza. 2º Origen de máquina. Suele estar localizado en una posición inaccesible para la herramienta y varía de máquina a otra. 3º Origen de la herramienta. Que materializa los movimientos en las coordenadas referidas desde el origen de programa, generalmente está localizado en la base de sujeción común de las herramientas.
8º CONFORMDO POR DEFORMACION PLASTICA Clasificación de conformados: -procesos de compresión directa (forja y laminacion) –porceso de compresión indirecta (extrusion) –proceso de traccion (estirado y trefilado) –proceso de plegado y flexion (plegado de chapas) –p de cizallamiento. Acritud: incremento de la resistencia a deformar que sufre el material debido a su propia deformación. Estado deform plana: cuando la deformación en una de las direcc principales es 0, la deform plana no implica tension plana.
CONFORMADO EN CALIENTE Y FRIO En caliente Ventajas: -se rompe la estruc cristalina para crear otra otra de granos pequeños y equiaxiales que mejoran la uniformidad. Los poros y huecos desaparecen. , se necesita menor energia para realizar estos procesos y permite grandes cambios de forma. Inconvenientes: rapida oxidación, dejando mala superf acabado, maquinaria costosa y de gran mantenimiento. En frio ventajas: no se tiene que aportar Q, mejor acabado superficial, mejores caracteristicas mecanicas, menor contaminación y mejora la anisotropia pudiendo dar propiedades direccionales a la pieza si se desea. Inconvenientes: requiere F mayores, y maquinas mas potentes y pesadas. Las superf han de estar limpias, aumenta la resistencia por deformación, y se crean propiedades direccionales no deseadas, generando tensiones residuales. Efecto de la friccion (puede adherir ambas, pero mejora el acabado) y lubricación, el rozam que se produce entre pieza-herram influye en los procesos de deformación, generando 3 tipos de fuerzas: las que cambian la forma, las de roz interno y externo.
LAMINACION Es un proceso de deformación el cual el espesor del material es reducido mediante fuerzas de compresión que ejercen los rodillos, estirandolo.
TIPOS DE EXTRUSIÓN METÁLICA. –Directa. Se mueve el pistón y los otros elementos permanecen fijos. –Indirecta. El cuerpo está cerrado en un extremo y el pistón está perforado y se mueve saliendo el material por la matriz situada en el pistón, como el material no se mueve con respecto a las paredes no habrá rozamiento con las mismas, por lo que la presión necesaria será menor. –Por impacto. Se realiza a alta velocidades y en frío. La elevada velocidad permite grandes reducciones y alta producción.-Hidrostática. Se utiliza para solucionar el problema de la fricción. Un fluido rodea el material de trabajo, y presionado por el pistón obliga a fluir el material por la matriz. Es apto para materiales frágiles.
CONFORMADO POR MOLDEO Molde, reproducción en negativo de la misma. Modelo, fiel reproducción de la pieza. Requisitos de moldeo, facilidad de desmoldeado contracción y sobreespesor. Caracteristicas de materiales para moldeo de piezas: -ser plasticos –tener cohesión y resist –ser refractarios (soportar altas T) –ser permeables y disgregables. Los materiales que cumplen esto son arenas de cuarzo y arcilla. Tipos: -enteros, su moldeo es simple y barato, se usa poco debido a su complicada realización. Partidos, los más usados, en altas producciones, se suele usar una falsa caja que sostiene el modelo.
VENTAJAS E INCOONV DE MODELOS DESECHABLES Y RECUPERABLES Ventajas: -mas calidad superficial, y acabado uniforme –el modelo se simplifica –no requiere dar tolerancia especial, se requiere menor cantidad de metal –no requiere caja de machos dobles Inconvenientes: -molde destruido en el proceso –delicado de manejar –no puede ser revisado el modelo de la cavidad
9º VENTAJAS E INCONV DE FUNDICION EN ARENA Ventajas: -amplia variedad de tamaños –geometrias complejas –valida para aleaciones –pieza sin tensiones residuales –economico –rapido y fiable para series cortas o prototipos. Inconvenientes: -amplias tolerancias dimensionales –baja calidad superficial –piezas con mala resist mecanica –probabilidad de defectos –mano de obra especializada.
FUNDICION EN CASCADA Se pone el molde ya calentado, se le deposita una arena fina cuyo espesor depende del tiempo que este aplicada. La resina se cura y se endurece la cascara, al acabar la cascara se retira. Es más caro que el de arena, pero permite formas mas complejas, necesitando menos arena, evacuando gases mas facil y sobredimensionando menos para su posterior mecanización. FUNDICION A LA CERA Es muy antiguo, se hace un modelo a cera y se reviste de otro material que aguante al acero fundido, como yeso o arena. Se mete al horno, con lo que la cera se derrite y el molde se endurece. Permite mucha precisión.
CONFORMADO DE UNION POR PARTES Soldadura fuerte, tiene un punto de fusion sobre 450ºC, hay que limpiar las superficies, depositar fundente en ellas, calentarlo hasta que funda en la zona de union. La union se produce porque el metal liquido se adhiere a la union y hay una difusión entre ambos. Sold blanda, tiene un pto de fusion poco menor, y algunso inconvenientes, su resist mecanica es menor, y se corroe con mas facilidad al fundir. Ventajas: -facil unir materiales diferentes y de diferente espesor –se puede soldar en piezas de precision –se requiere bajas T lo que ahorra energia –buena apariencia de soldadura –proceso facil automatizable inconvenientes: -peor resistencia que soldeo por fusion –preparacion de piezas mas difícil y costosa –dificil y poco economico en piezas grandes
10º SOLDADURA POR RESISTENCIA ELECTRICA El calor se genera por la resist electrica que ofrecen las piezas, gracias a la gran corriente que pasa. Características: -uniones discretas, no continuas –no hay metal de aportación –no necesita mucha cualificación –elevada producción –suelda aleaciones fereas y no ferreas –baja conductividad termica y electrica
CICLOS DE SOLDEO
1.Fase de posicinoamiento. Se ejerce sobre los electrodos una presión que obliga a permanecer unidas las superficies a soldar. 2º Fase de soldadura. Se hace pasar la corriente eléctrica con una diferencia de potencial entre los electrodos. La presión se reduce y la temperatura aumenta. 3º Fase de forja. Al alcanzar la temperatura adecuada para soldar se corta la corriente y se incrementa la presión. 4ª Fase de cadencia. Se reduce la presión hasta liberar las piezas ya soldadas.
SOLDADURA OXIACETILÉNICA. Es un proceso de soldadura a gas, en la cual se produce la fusión del metal de aportación mediante el calor procedente de la llama obtenida por la combustión de un gas (en este caso acetileno) Con oxígeno. Las razones para el empleo del acetileno son: 1. Tiene la potencia calorífica y la temperatura de la llama más alta. 2. La composición de los productos de la llama corresponde a unas propiedades reductoras. 3. Es facilmente regulable. Equipo: – 1 botella de oxigeno y acetileno 2. Manoreductores de presión y válvulas de seguridad. 3. Manguera para cada gas. 4. Soplete.
Ventajas: -Control sobre la llama y la temperatura. –Equipo de bajo coste portátil y versátil. –La llama está claramente diferenciada (zonas de la llama: A. mezcla de combustible. B. Dardo donde la mezcla se calienta hasta la temperatura de inflamación C. Donde se produce la reacción y una brusca elevación de temperatura. D. Es donde se localiza la temperatura mas alta. Es la región que se utiliza para fundir el metal de aportación. E. Se encuentran concentrados los productos de la combustión primaria incompleta. F. Penacho que rodea y prolonga las zonas anteriores con la atmósfera en una combustión secundaria más o menos completa. Limitaciones: -Grandes deformaciones y tensiones. –Proceso lento. –Solo para espesores pequeños.
SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO Aprovecha el calor generado por el arco electrico, gracias a la gran corriente que pasa. Se genera una diferencia de potencial, y se ceba el electrodo, rozandolo con la pieza, para calentar ambos. Al principio se usaba corriente continua, pero el revestir los electrodos permitio usar corriente continua. Corriente continua: polarid directa, T pieza>T electrodo, la pieza evacua rapido el calor –mas penetración –evita que electrodo se ponga al rojo. Polaridad inversa, T piezaCorriente alterna: T pieza=T electrodo, arco inestable, electrodo revestido, equipo mas barato.
SOLDADURA POR ARCOS ESPECIALES Estan la de gas protector: TIG, MIG Y MAG. Las TIG, es de electrodo no consumible. Genera un arco eléctrico entre electrodo y pieza, mientras un gas inerte la protege de oxidación, se usa en todo tipo de metales. El proceso no produce escoria, con lo que se mezcla con el material base. Sus gases de protección son: –argón, gas noble (eficiente protección, cebado fácil, económico, estabiliza el arco, apropiado en pequeños espesores) –Helio, es gas noble también, es bueno a altas T (permite soldar grandes espesores, a gran velocidad, poca estabilidad de arco, baja densidad, necesitando gran caudal de gas) –mezcla de los anteriores. MIG/MAG es de electrodo consumible, mediante aportación de hilo continuo, estando protegido tambien por un gas inerte. El electrodo es un hilo macizo, con composición similar al material a soldar. Tiene mayor variedad de gases protectores, ar+co2 que penetra mas y da menor tens superficial. Co2, es mas barato, poca penetración y cordones amplios.
MOVIMIENTOS DE CORTE, AVANCE Y PENETRACION Corte: es responsable de la eliminación de material, lo hace o la pieza o la herramienta, siendo este el que consume mayor potencia de trabajo. Avance: permite que la zona de corte tenga nuevas partes de la pieza a mecanizar, tb lo puede hacer pieza o herram, en algunas operaciones puede tener varios movimientos a la vez. Penetración: asegura la interferencia pieza-herramienta, para eliminar material, suele ser un movimiento intermitente, mientras no se elimina material.
CARACTERISTICAS DE CUCHILLA ELEMENTAL La más sencilla es la recta, de barra de sección cuadrada, donde se afila un extremo en forma de cuña. La variación de los planos de la cuchilla influye en el mecanizado. –ang de desprendimiento γ, forma la cara de desprend y la normal de la pieza, influye en la formación de viruta, y el tipo de ésta (continua o no) los materiales tenaces crean virutas continuas, los materiales duros se fragmentan. Si aumento este, tengo que disminuir el grosor del filo, haciendo la herram menos duradera. –ang incidencia α, el que forma la superf de la pieza con la herram, evita el contacto de la superficie ya mecanizada con la herram, ya que al cortar el material, este se dilata y la herram puede volver a arrancar material de la zona, lo que no es deseable, el ang usado es entre 5 y 12º. –ang de filo β, si es muy pequeño la herram se romperá con más facilidad.
ENLACE ENTRE FILO PRINCIPAL Y FILO SECUNDARIO Puede hacerse de 2 formas: 1ºcon arco de circulo: puede ser tang a los dos filos, con su centro en la bisectriz del ang de enlace, el radio del arco de enlace depende de: -el material de la cuchilla, cuanto mas pequeño es el radio, mas se concentra el calor en la punta, se precisaran carburos para que funcione bien –el avance por vuelta, el radio del arco suele tener un valor 4 veces el avance por vuelta –la profundidad de corte, se recomiena que el radio sea 4 veces la profundidad de corte. Su inconveniente es que una punta redondeada produce viruta cuyo espesor no es uniforme, sino que adelgaza hacia la punta, esto se traduce en vibraciones si el radio es muy grande. Tambien la potencia aumenta al hacerlo el rozamiento de la punta con la viruta. 2ºenlace con chaflan, achaflanar la punta con un ang de 5º para trabajar metales blandos, y 10º ara metales duros. Esto hace que adelgace la viruta de forma uniforme. El chaflan significa un tercer filo de distinto angulo. Ventajas: -la F de corte es menor ya que la viruta es mas delgada –no se producen vibraciones –la potencia consumida es enor que si se hiciera con la union en curva.
EFECTOS DEL ROZAMIENTO EN MECANIZADO En la superf de viruta pegada a la cara de desprend de la herr se producen capas de viruta que se adhieren al filo de la herram modificando su funcionamiento, como en el acabado superficial o la duracion de la herram. El filo aportado va creciendo gradualmente que rompe bruscamente causando perturbaciones dinamicas, creando el filo recrecido.
LEYES DE ROZAMIENTO SECO La fuerza necesaria para que una superf en movim con vel cte venza el rozam con el plano sobre el que desliza, es independiente del area de ambas, depende del area de contacto, dicha F roz es proporcional a la carga normal existente. Debido a la fluencia de la superf trabajada, se producen microsoldaduras que origina adhesión entre las superf en contacto, se demuestra que el coef de rozam varía con la vel de corte y geometría de la herram. La tribologia estudia el rozamiento, la lubricación y el desgaste, Caracteristicas: -la superf de herram y viruta son altamente activas químicamente –la P de contacto se aplica en zona muy reducida, con lo que las F son muy grandes –la deformación plastica de viruta y las altas T provocan soldadura entre viruta-herram –el roz a alta vel impide que el fluido de corte penetre con facilidad en la zona de contacto
FENOMENOS TERMICOS EN EL CORTE La energ mecanica puesta en juego se clasifica: -energía de deformac elastica, energía plástica y ener. de rozamiento. De ellos el 1º es almacenado por el material y no genera calor. Los otros son disipativas ya que las deform plastica crea roz interno transforma energía mec en en. calorifica, haciendo que halla altas T en zona de corte. Se establecen 3 zonas por orden de T de mayor a menor: -la que esta la base de la viruta –la de cara de desprendimiento con filo de la herram –la de filo de herram con superf de pieza. La mayor parte del calor lo absorve la viruta.
FORMACION DE FILO RECRECIDO Influye en el acabado y duracion de la herram, es un fenomedo que se da con material dúctil y vel corte baja, y mucha presion, tiende a soldarse sobre la cara de desprend de la pieza. Ese fenomeno desaparece si se alcanzan T superiores a la de recristalizacion. Hay 3 fenomenos conexos con este: -aumento ang desprendimiento efectivo –aumento de espesor de viruta –recalcado de superf mecanizada. Este fenomeno es periodico. ESTIRADO Y TREFILADO Diferencias entre ambos: estirado, se usan barras de 4-6m don 10mm diametro. Se opera calibrando, endureciendo y dando forma. Se realiza de una sola pasada, mientras que en trefilado: redondos de 6 mm diametro, adelgazando el material mediante varias pasadas. Proceso de estirado: se pasa el material a traves de una o varias matrices, hasta conseguir la forma, mediante tracción en los extremos. Proceso trefilado, es un caso particulas del estirado, se hace un alambre por adelgazamiento de redondos de aleaciones dúctiles, dando grandes reducciones en varias pasadas. Se usan los fermanchines que es un redondo de acero preparado especialmente para trefilar.
A EXTRUSION Mediante un embolo se presiona el material, obligando a salir por un orificio que conforma la pieza. Suele ser en caliente para que los esfuerzos no sean muy grandes. La compresión favorece que no salgan grietas como en la traccion, usandose en materiales fragiles. Clasificacion: -extrusion directa, solo se mueve el piston –indirecta, el cuerpo esta cerrado por un lado, el piston esta perforado y comprime, saliendo el material a traves de el –extrus hidrostatica, en lugar de piston se usa fluido a muy alta P –e por impacto, en piezas pequeñas, la comprime un punzon a gran velocidad obteniendo objenos huecos y finos. Ventajas e inconvenientes: -se obtiene casi la forma acabada –se aumenta resistencia en 60% -proceso automatizable –produccion rapida –se obtienen grandes reducciones –instalacion muy costosa requiere gran estudio de la matriz. Deformación por extrusion, con buena lubricación se obtienen mayores relaciones de extrusion, y mayores velocidades, al generar menos calor.
LA BENTONITA La bentonita es una arcilla utilizada en cerámica de grano muy fino (coloidal) del tipo de la montmorilinita que contiene bases y hierro, es muy pegajosa y con un alto grado de cohesión y plasticidad. Se usa para realizar moldes, mezclada con arena.
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LAS ARENAS DE MOLDEO
La arena de fundición es fundamentalmente sílice (SiO2) o sílice mezclado con otros minerales. Estas arenas deben tener buenas propiedades refractarias (capacidad de resistir altas temperaturas sin fundirse), otras características import. Son: el tamaño de grano, la distribución de tamaño de granos en la mezcla y la forma de los granos. Los granos pequeños proporcionan mejor acabado superficial y los grandes son mas permeables. Los moldes hechos de granos irregulares tienden a ser mas fuertes que los de grano redondo, pero restringen la permeabilidad.
PREPARACION Y PROCEDIMIENTOS DE ARENAS DE MOLDEO Para moldeo en verde, no necesita estar seca para verter el material fundido, no es valido en piezas grandes, es mas economico. Para moldeo en seco, es necesario secar para mejorar sus propiedades antes de verter el material. procedimientos de moldeo en arena: -moldeo al descubierto, se hace sin cajas en fosas preparadas para evacuar gases-moldeo en fosa, se emplea con piezas grandes. –moldeo sin caja, en serie, de pequeñas piezas –moldeo en caja, el caso general –moldeo con machos, el modelo lleva las portadas de los machos, estas producen en el molde cavidades que se volveran a tapar en el remodelado –moldeo por terraja, las superficies del molde son obtenidas por prensado de arena sobre superf de moldeo –moldeo a maquina, se usa para mas rapidez y producción (esta la maqu por sacudida y compresión, que compacata la arena. Por sacudida y vuelco, realizado el molde, la caja se libera de la maquina, el moldeo vibra, y se saca el molde. Lanzadora de arena, logra compactacion lanzando arena a alta veloc al modelo.
FUNDICION EN COQUILLA Verter un fluido en un molde permanente de metal. Se usa en metales con punto bajo de fusion. El acabado suele ser bueno, sin necesidad de retoques, ya que su exactitud es mucho mejor que la de arena. El grano suele salir muy fino, con lo que mejora las propiedades mecanicas, pudiendo hacer piezas mas ligeras para ahorrar material. secuencia de operaciones: -limpieza de moldes y mantenimiento de la T de colada –rociando de la superf interior del molde con una lechada refractaria delgada –interseccion de machos, si es necesario, y cierre dell molde –colada del metal –extraccion de la pieza
FUNDICION EN COQUILLA Verter un fluido en un molde permanente de metal. Se usa en metales con punto bajo de fusion. El acabado suele ser bueno, sin necesidad de retoques, ya que su exactitud es mucho mejor que la de arena. El grano suele salir muy fino, con lo que mejora las propiedades mecanicas, pudiendo hacer piezas mas ligeras para ahorrar material. secuencia de operaciones: -limpieza de moldes y mantenimiento de la T de colada –rociando de la superf interior del molde con una lechada refractaria delgada –interseccion de machos, si es necesario, y cierre dell molde –colada del metal –extraccion de la pieza
COLADA CENTRIFUGA Aumenta la P sobre el metal liquido, contenido en un molde que gira a tal veloc que supera la gravedad, de forma que se proyecta fuertemente contra las paredes del molde, los tipos de colado van en funcion de la posición de eje: vertical, horizontal o inclinada. Gracias a la fuerza centrifuga el metal fluye mejor, necesitando menorT. Tambien se consigue una estructura homogenea y sin poros, en el que el metal se solidifica desde la pared exterior hacia dentro Tipos de colada: – Colada centrífuga propiamente dicha. – Colada semicentrífuga.-Colada en moldes centrífugos.
Ventajas. –Eliminación de machos. – Eliminación de bebederos y macerotes. –Velocidad de producción elevada. –Purificación del metal. –Se obtiene mayor densidad y compacidad. Inconvenientes: -Limitación de forma
SOLDADOR OXIACETILENICO Es el mas usado de oxidas, se usa por: -el acetileno tiene alto poder calorifico, creando llama de hasta 3200ºC –es flexible y regulable en oxigeno o acetileno –coste bajo. Elementos: -botellas de oxigeno y acetileno –manorreductores de P y valv de seguridad –mangeras para cada gas –soplete. Hay diferentes zonas de llama: -una mezcla preliminar –zona donde la mezcla se calienta hasta inflamar –zona conica azul donde hay la mayor T, es la zona que usamos para soldar –zona de combustión incompleta –zona exterior donde se produce una combustión incompleta. Se usa 1 vol de acetileno por cada 3 de oxigeno. Permite soldar una amplia gama de metales menos el aluminio, ya que se oxida, y el acetileno es poco toxico.