actividad u3 de manufactura
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República Bolivariana de Venzuela Ministerio del Poder Popular para la educación
Instituto Universitario Politecnico “Santiago Mariño”
Trabajo sobre La Termodinámica en el Proceso de Mecanizado de
Metales por Arranque de Virutas
ALUMNOS:
VANESSA CAROLINA REGUEIRO BLASCO
SALAZAR HERRERA CARLOS JAVIER
ING. INDUSTRIAL
PROF: Ing. Francis Rodríguez
Curso: Proceso de Manufactura
BARINAS, 12 DE JUNIO DE 2016
ÍNDICE
PAG
INTRODUCCION……………………………………………………….………………1
- LA TERMODINÁMICA EN EL PROCESO DE MECANIZADO O CORTE DE
METALES POR ARRANQUE O DESPRENDIMIENTO DE VIRUTAS,
MEDIANTE EL USO DE HERRAMIENTAS DE CORTE.
…………………………………………………......................2,3,4,5,6,7- USO DE TABAS FÍSICAS ASOCIADAS A LA TERMODINÁMICA DE
CORTE DE METALES…………………………………………………..…..…7,8- SEGURIDAD INDUSTRIAL Y EL DESPRENDIMIENTO DE VIRUTAS EN
EL PROCESO DE MANUFACTURA……………………………………..9,10,11
CONCLUSION…………………………………………………………………..……...12
BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………...13
INTRODUCCIÓN
En el desarrollo del trabajo nos topamos con diferentes puntos relacionados a este
tema como lo son los tipos de virutas, sus características, sobre el proceso de
corte, variables entre otros. En todo proceso tenemos diversas variables, las
cuales afectan las entradas o salidas del proceso. Temperatura, nivel, flujo,
presión, son variables más comunes en los procesos industriales, las cuales son
monitoreadas y controladas por medio de la instrumentación del proceso.
En la Termodinámica se encuentra la explicación racional del funcionamiento de la
mayor parte de los mecanismos que posee el hombre actual, la termodinámica en
el corte de los metales, mediante el uso de herramientas de corte, donde existen
desprendimiento de viruta; es importante describir lo que es el corte de metales
esta es tradicionalmente, un corte que se realiza en torno, taladradoras y
fresadoras en otros procesos ejecutados por maquinas herramientas con el uso de
varias herramientas cortantes.
Para desprender viruta se requiere de la acción de la deformación de un material
dichas acción requiere de variables de energía, temperatura y calor para poder
realizar el desprendimiento de la viruta.
La correcta utilización de los elementos de seguridad es fundamental para
mantener una excelente protección insidiar y del contexto laboral Ante las posibles
situaciones de riesgo es necesario contar con el compromiso del profesional y la
responsabilidad planteada durante instrucciones y capacitaciones de normas y
procedimientos de seguridad.
La Termodinámica en el proceso de mecanizado o corte de metales por arranque o desprendimiento de virutas, mediante el uso de herramientas de
corte.
Sabemos que en la actualidad, los procesos de fabricación mediante el
mecanizado de piezas constituyen uno de los procedimientos más comunes en la
industria metal mecanizada para la obtención de elementos y estructuras con
diversidad de formas, materiales y geometrías con elevado nivel de precisión y
calidad.
Pero durante este proceso mecanizado de piezas ocurre el desprendimiento de
viruta es un proceso de manufactura en la que una herramienta de corte se utiliza
para remover el exceso material de una pieza de forma que el material tenga la
forma deseada. La acción principal de corte en aplicar la deformación en corte
para formar la viruta y exponer la nueva superficie.
En este proceso de corte debemos tener en cuenta lo siguiente:
Los conceptos principales que intervienen en el proceso son los siguientes: metal sobrante, profundidad de corte, velocidad de avance y
velocidad de corte.
METAL SOBRANTE (SOBRE ESPESOR). Es la cantidad de material que debe ser arrancado de la pieza en bruto, hasta
conseguir la configuración geométrica y dimensiones, precisión y acabados
requeridos. La elaboración de piezas es importante, si se tiene una cantidad
excesiva del material sobrante, originará un mayor tiempo de maquinado, un
mayor desperdicio de material y como consecuencia aumentará el costo de
fabricación. .
PROFUNDIDAD DE CORTE.Se denomina profundidad de corte a la profundidad de la capa arrancada de la
superficie de la pieza en una pasada de la herramienta; generalmente
se designa con la letra" t" Y se mide en milímetros en sentido perpendicular;
En las maquillas donde el movimiento de la pieza es giratorio (Torneado y
Rectificado) o de la herramienta (Mandrinado), la profundidad de corte se
determina según la fórmula:
en donde:
Di = Diámetro inicial de la pieza (mm). Df = Diámetro final de la pieza (mm).
En el caso de trabajar superficies planas (Fresado, Cepillado y Rectificado de
superficies planas), la profundidad de corte se obtiene de la siguiente forma:
T = E - e (mm)
en donde:
E = espesor inicial de la pieza
e = espesor final de la pieza (mm).
VELOCIDAD DE AVANCE.Se entiende por Avance al movimiento de la herramienta respecto a la pieza o
de esta última respecto a la herramienta en un periodo de tiempo determinado.
El Avance se designa generalmente por la letra" s" y se mide en milímetros por
una revolución del eje del cabezal o porta-herramienta, y en algunos casos en
milímetros por minuto.
MAQUINA-HERRAMIENTA Y HERRAMIENTALa optimización en el proceso de fabricación de piezas en
la industria es función de la máquina –herramienta así como de la herramienta
misma, por lo que a continuación se presentan las características, más
sobresalientes de cada una de ellas.
MÁQUINAS -HERRAMIENTA. Son aquellas máquinas que desarrollan su labor
mediante un utensilio o herramienta de corte convenientemente perfilada y afilada
que máquina y se pone en contacto con el material a trabajar produciendo en éste
un cambio de forma. y dimensiones deseadas mediante el arranque de partículas
o bien por simple deformación..
La elección de la máquina-herramienta que satisfaga las exigencias tecnológicas,
debe hacerse de acuerdo a los siguientes factores:
l. Según el aspecto de la superficie que se desea obtener: En" relación a la
forma de las distintas superficies del elemento a maquinar, se deben deducir los
movimientos de la herramienta y de la pieza, ya que cada máquina-herramienta
posee sus características que la distinguen y resulta evidente su elección.
2. Según las dimensiones de la pieza a maquinar: Se debe observar si las
dimensiones de los desplazamientos de trabajo de la maquina-herramienta son
suficientes para las necesidades de la pieza a maquinar. Además, se debe tomar
en consideración la potencia que será necesaria durante el arranque de la viruta;
la potencia estará en función de la profundidad de corte, la velocidad de avance' y
la velocidad de corte.
3. Según la cantidad de piezas a producir: Esta sugiere la elección más
adecuada entre las máquinas de, tipo corriente, semiautomático y automático (en
general, se emplean máquinas corrientes para producciones pequeñas y
máquinas automáticas para producciones grandes).
4. Según la precisión requerida: Con este factor se está en condiciones de elegir
definitivamente la máquina-herramienta adecuada.
CLASIFICACIÓN DE LAS MAQUINAS-HERRAMIENTALas máquinas-herramienta se distinguen principalmente por las funciones que
desempeñan, así como el tipo de piezas que pueden producir y en general se
pueden dividir tomando en consideración los movimientos que efectúan durante el
maquinado de las piezas. En el cuadro No. 1 se presenta un resumen de las
principales máquinas-herramientas y los movimientos que realizan, movimiento de
trabajo (principal ó de corte) y de alimentación, (secundario o de corte) asumidos
por la herramienta o la pieza.
HERRAMIENTAS DE CORTEPor herramientas se entiende a aquel instrumento que por su forma especial y por
su modo de empleo, modifica paulatinamente el aspecto de un cuerpo hasta
conseguir el objeto deseado, empleando el mínimo de tiempo y gastando la
mínima energía.
MATERIALES PARA LAS HERRAMIENTAS DE CORTELa selección de material para la construcción de una herramienta depende de'
distintos factores de carácter técnico y económico, tales como: '
1. Calidad del material a trabajar y su dureza.
2. Tipo de producción (pequeña, mediana y en serie).
3. Tipo de máquina a utilizar.
4. Velocidad de Corte.
Importancia de las variables de corte, calor, energía y temperatura en el proceso de manufactura.
Sabemos que durante el proceso normal de mecanizado la mayor parte del trabajo
se consume en la formación de viruta en el corte de plano, la temperatura y el
calor dependen de la fuerza de corte la energía mecanizada introducida en el
sistema produce un aumento de temperatura. Algunas características importantes
son:
1. Una temperatura excesiva afecta adversamente a la resistencia y dureza.
2. El calor puede inducir daños térmicos a las superficies de la maquina y
esta causando daño al material.
3. La energía térmica es transmitida parcialmente a la viruta y la pieza.
4. 4. El calor se propaga desde la zona de origen hasta la herramienta a
través de la conducción.
Calor: El calor está definido como la forma de energía que se transfiere en
diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a
distintas temperaturas.
Las variables importantes del proceso de maquinado son la forma y el material de
la herramienta, las condiciones de corte, como velocidad, avance y profundidad de
corte; uso de fluidos de corte y las características de la máquina herramienta y del
material de la pieza.
Los parámetros influidos por estas variables son las fuerzas y el consumo de
potencia, desgaste de la herramienta, el acabado y la integridad superficial, la
temperatura y la exactitud dimensional de la pieza. El aumento de
temperatura es consideración importante, porque puede tener efectos adversos
sobre la vida de la herramienta, y también sobre la exactitud dimensional y la
integridad superficial de la parte maquinada; la temperatura es una de las
limitaciones de los procesos de corte, la temperatura alcanzada durante el
mecanizado.
Estos trabajos se convierten en calor que se invierte en aumentar las
temperaturas de la viruta, herramienta y la pieza de trabajo.
Corte: Durante el proceso de maquinado se genera fricción y con ello calor, lo que
puede dañas a los materiales de las herramientas de corte por lo que es
recomendable utilizar fluidos que disminuyan la temperatura de las herramientas.
Temperatura y energía: estas variables se pueden relacionar de manera muy
significativa puesto que la temperatura es considerada como una fuente de
energía en diferentes procesos de manufactura, esta se emplea en las acerías
donde se requiere de una fuerte concentración de energía calórica que permita
realizar diferentes tipos de aleaciones, y la temperatura aplicada será conforme a
las características de los materiales que se requiera fundir.
USO DE TABAS FÍSICAS ASOCIADAS A LA TERMODINÁMICA DE CORTE DE METALES.
Las características de cualquier material pueden ser de naturaleza muy variada
tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Las cuales
se realizan en el ámbito de la industria es difícil establecer relaciones que definan
cuantitativamente la maquinabilidad de un material, pues las operaciones de
mecanizado tienen una naturaleza compleja. Una operación de proceso utiliza
energía para alterar la forma, propiedades físicas o el aspecto de una pieza de
trabajo y agregar valor al material se distinguen tres categorías de operaciones de
proceso; formado para mejorar propiedades y de tratamiento de superficies.
A veces, sobre todo para los no metales, estos factores auxiliares son más
importantes. Por ejemplo, los materiales blandos como los plásticos pueden ser
difíciles de mecanizar a causa de su mala conductividad térmica.
SEGURIDAD INDUSTRIAL Y EL DESPRENDIMIENTO DE VIRUTAS EN EL
PROCESO DE MANUFACTURA.
La seguridad adecuada que se debe considerar tomar encontramos:
Uso de gafas o anteojos de seguridad
Uso del calzado adecuado
No usar anillos, relojes o pulseras
No usar cabello largo
No jugar en el taller
No usar aire comprimido para limpiar la ropa, herramientas o las
maquinas
Mantener el piso libre de grasa o aceite
Barrer con frecuencia de virutas del material que caen al piso
Mantener limpia siempre las maquinas
No manejar herramientas de corte sin guantes
de corte con la mano desnuda.
Procesos que provocan desprendimiento de viruta Las virutas herramientas se
han calcificado en tres tipos.
El tipo 1 una viruta discontinua o fragmentada, representa una conducción en el
que el metal se fractura en partes considerablemente pequeñas de las
herramientas cortantes.
Este tipo de viruta se obtiene por maquina la mayoría de los materiales
frágiles, tales como el hierro fundido. En tanto se producen estas virutas, el filo
cortante corrige las irregularidades y se obtiene un acabado bastante bueno. La
duración de la herramienta es considerablemente alta y la falla ocurre
usualmente como resultado de la acción del desgaste de la superficie
de contacto de la herramienta.
También puede formar virutas discontinuas en algunos materiales dúctiles y el
coeficiente de ficción es alto.
Sin embargo, tales virutas de materiales dúctiles son una inducción de malas
condiciones de corte:
Un tipo ideal de viruta desde el punto de vista de la duración de la
herramienta y el acabado, es la del tipo B continua simple, que se obtiene en el
corte de todos los materiales dúctiles que tienen un bajo coeficiente de fricción.
En este caso el metal se forma continuamente y se desliza sobre la cara de la
herramienta sin fracturarse.
Las virutas de este tipo se obtienen a altas velocidades de corte y son muy
comunes cuando en corte se hace con herramientas de carburo. Debido a su
simplicidad se puede analizar fácilmente desde el punto de vista de las fuerzas
involucradas.
La viruta del tipo C es característica de aquel maquinado de materiales
dúctiles que tienen un coeficiente de fricción considerablemente alto. En cuanto la
herramienta inicia el corte se aglutina algo de material por delante del filo cortante
a causa del alto coeficiente de fricción. En tanto el corte prosigue, la viruta fluyen
sobre este filo y hacia arriba a lo largo de la cara de la
herramienta.
Periódicamente una pequeña cantidad de este filo recrecido se separa y sale
con la viruta y se incrusta en la superficie torneada. Debido a esta acción el
acabado de la superficie no es tan bueno como el tipo de viruta B
El filo recrecido permanece considerablemente constante durante el corte y
tiene el efecto de alterar ligeramente el ángulo de inclinación. Sin embargo, en
tanto se aumenta la velocidad del corte, el tamaño del filo decrecido disminuye y el
acabado de la superficie mejora.
Este fenómeno también disminuye, ya sea reduciendo el espesor de la viruta
o aumentando el ángulo de inclinación, aunque en mucho de los
materiales dúctiles no se puede eliminar completamente. La elección
de herramientas adecuadas, velocidades avances es un compromiso, ya que entre
más rápido se opere una maquina es la eficiencia tanto del operador como de la
máquina. Sin embargo afortunadamente, tal uso acelerado acorta
grandemente la duración de la herramienta
CONCLUSIÓN
Se realiza como fin de aplicar y adquirir conocimientos claros sobre los procesos
de mecanizado tanto de arranque de viruta (proceso de cilindrado) como
mecanizado de superficies planas por medio del torno t la fresadora. Conceptos
claves a tener en cuenta en este informe, que herramientas e instrumentos son
adecuados a usar, la importancia de los cálculos en la obtención de resultados de
precisión en el manejo de las máquinas y que materiales son fáciles de manipular.
Este tipo de herramientas debe contar con ciertas características para poder ser
utilizables realmente eficaces en su desempeño:
Las herramientas de corte deben ser altamente resistentes a desgastarse.
Las herramientas de corte deben conservar si filo aun en temperaturas muy
elevadas.
Deben tener buenas propiedades de tenacidad
Deben tener un bajo coeficiente de fricción
Deben ser una buena herramienta que no necesite volverse a afilar
constantemente
Alta resistencia a los choques térmicos.
La Temperatura de corte en los diferentes procesos incluye en el proceso de
termodinámica en el corte debido al desprendimiento de calor, generación de
energía y el uso de elementos físicos químicos inmersos en él.
BIBLIOGRAFÍA
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