PROCESO DE DEFORMACION PLASTICA Y PROCESO DE MECANIZADO MEDIANTE EL USO DE TORNO

Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular Para La Educación Universitaria Instituto Universitario Politécnico

“Santiago Mariño” Especialidad: Ingeniería Industrial

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Revista No 1 23/10/2021

Proceso de Manufactura Bachiller: Julio Cesar González C.I. 20.053.015

Procesos de z Deformación Plástica 

Los Procesos de Conformación por Deformación Plástica se encargan de la obtención de componentes mecánicos que aprovechan el comportamiento plástico de los materiales, es decir, la posibilidad de cambiar la forma o dimensiones del material mediante la aplicación de unos esfuerzos exteriores suficientemente grandes.

El diagrama esfuerzo deformación es una representación gráfica, que resulta de representar los esfuerzos que sufre un material en función de la deformación que experimenta al mismo tiempo. Este diagrama comprende varios puntos clave con sus respectivos valores que servirán para tomar decisiones de ingeniería.

Existen varios tipos de esfuerzos a las que pueden ser sometidos los materiales; los más conocidos son: esfuerzo de tensión, compresión, cortantes, etc.

El diseño de elementos estructurales implica determinar la resistencia y rigidez del material estructural, estas propiedades se pueden relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerza axial para la cual se registra simultáneamente la fuerza aplicada y el alargamiento producido.

Estos valores permiten determinar el esfuerzo y la deformación que al graficar originan el denominado diagrama de esfuerzo y deformación. Los diagramas son similares si se trata del mismo material y de manera general permite agrupar los materiales dentro de dos categorías con propiedades afines que se denominan materiales dúctiles y materiales frágiles.

Los diagramas de materiales dúctiles se caracterizan por ser capaces de resistir grandes deformaciones antes de la rotura, mientras que los frágiles presenta un alargamiento bajo cuando llegan al punto de rotura.

Aplicación de cada uno de los procesos que conforman los procesos de deformación plásticas.

En caliente: Se suele hacer con piezas, en las que el grado de deformación es muy grande. Y al calentarlo es mejor deformarlo. Por trabajo (o labrado) en caliente se entienden aquellos procesos como laminado o rolado en caliente, forja, extrusión en caliente y prensado en caliente, en los cuales el metal se caldea en el grado suficiente para que alcance una condición plástica y fácil de trabajar. El laminado en caliente se usa por lo general para obtener una barra de material con forma y dimensiones particulares.

En frio: Al contrario que el caliente. Se hace con piezas en las que el grado de deformación es normal. El conformado en frío es empleado a nivel mundial para fabricar los productos más diversos. Clavos, tornillos, bulones, tubos de cobre, botellas de aluminio, cord metálico para neumáticos etc. También la mayoría de los objetos metálicos de uso doméstico se producen mediante este método: mangos, bisagras, elementos de unión, listones y utensilios de cocina.

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Proceso dorado: El doblado de metales es la deformación de láminas alrededor de un determinado ángulo. Los ángulos pueden ser clasificados como abiertos (si son mayores a 90 grados), cerrados (menores a 90°) o rectos.

Durante la operación, las fibras externas del material están en tensión, mientras que las interiores están en compresión. El doblado no produce cambios significativos en el espesor de la lámina metálica.

Proceso de embutido: es un proceso tecnológico de conformado plástico que consiste en la obtención de piezas huecas con forma de recipiente a partir de chapas metálicas. Este proceso permite obtener piezas de formas muy diversas y es una técnica de gran aplicación en todos los campos de la industria.

Proceso de laminado: Se conoce como laminación o laminado (a veces también se denomina rolado) al proceso industrial por medio del cual se reduce el espesor de una lámina de metal o de materiales semejantes con la aplicación de presión mediante el uso de distintos procesos, como la laminación de anillos o el laminado de perfiles. Por tanto, este proceso se aplica sobre materiales con un buen nivel de maleabilidad. La máquina que realiza este proceso se le conoce como laminador.

Proceso de forjado: En construcción, se denomina forjado al elemento estructural, horizontal (o inclinado, en cubiertas), que soporta su propio peso y las sobrecargas de uso, tabiquería, dinámicas, etc. Dichas cargas se transmiten al terreno mediante otros elementos de la estructura como las vigas, pilares muros y cimentación.

Proceso de extrusión: es un proceso utilizado para crear objetos con sección transversal definida y fija. El material se empuja o se extrae a través de un troquel de una sección transversal deseada. Las dos ventajas principales de este proceso por encima de procesos manufacturados son la habilidad para crear secciones transversales muy complejas con materiales que son quebradizos, porque el material solamente encuentra fuerzas de compresión y de cizallamiento. También las piezas finales se forman con una terminación superficial excelente - Extrusión directa: La extrusión directa, también conocida como extrusión delantera, es el proceso más común de extrusión. Éste trabaja colocando la barra en un recipiente fuertemente reforzado. La barra es empujada a través del troquel por el tornillo o carnero. - Extrusión indirecta: En la extrusión indirecta, también conocida como extrusión retardada, la barra y el contenedor se mueven juntos mientras el troquel está estacionario. El troquel es sostenido en el lugar por un soporte el cual debe ser tan largo como el contenedor.

Proceso de Forjado

Proceso de cizallado: es la separación sin arranque de viruta de láminas y perfiles. Los cortes se pueden elaborar en forma lineal o curva en cualquier longitud. Este proceso de corte de lámina o placas, produce cortes limpios, es decir, sin virutas o calor o reacciones químicas del metal, pudiéndose hacer cortes rápidos y con bastante precisión pero siempre en forma recta; longitudinal, transversal o diagonal a la placa.

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Ventajas y Desventaja

Ventajas. - Disminución de la resistencia a la deformación, por lo tanto es más fácil de trabajar y usa menos energía o fuerza - Aumento de la ductilidad - Las temperaturas elevadas aumentan la difusión que puede eliminar o reducir inhomogeneidades químicas - Los poros pueden reducir de tamaño o cerrar por completo durante la deformación - En el acero, el débil, dúctil micro estructura de austenita, la cara cúbica centrada se deforma en lugar de la fuerte micro estructura de ferrita centrada en el cuerpo-cúbico encontrado a temperaturas más bajas Desventajas. - Reacciones adversas entre el metal y la atmósfera circundante - Menos tolerancias precisas debido a la contracción térmica y la deformación de enfriamiento desigual - Estructura de grano puede variar a lo largo del metal por diversas razones

Proceso de Cizallado

Medición de z Instrumentos.

Un instrumento de medición es aquel que permite medir la longitud, volumen, extensión o capacidad por comparación de un elemento estandarizado el cual es tomado como referencia para posteriormente asignarle un valor número mediante algún instrumento graduado con dicha unidad.

Calibración de Instrumentos Denominamos calibración al proceso, que, mediante un conjunto de operaciones, en unas determinadas condiciones, establecen la relación entre los valores indicados por un instrumento o sistema de medida y los correspondientes valores conocidos de una magnitud de medida. Este proceso es llevado a cabo mediante procedimientos técnicos.

El proceso de calibración de un instrumento comprende la medición de un patrón de referencia y el instrumento que deseamos comprobar. Mediante dicha comparación, obtendremos el error del instrumento (diferencia entre las medidas del equipo y las obtenidas por el patrón de referencia) y la incertidumbre de calibración. Estos valores nos serán de utilidad para determinar si el instrumento está dentro de los límites de tolerancia establecidos para un proceso determinado.

-Instrumentos de z Medición más usados.

Vernier: El vernier o también conocido como pie de rey, es un instrumento de medición que fue diseñado para medir con una gran precisión cualquier tipo de objeto, ya sea que tenga superficies internas, externas y/o profundidades.

Cabe mencionar que este instrumento se utiliza principalmente para piezas pequeñas ya que difícilmente supera los 20 cm de largo.

Partes de un vernier Debido a que existen diferentes tipos de vernier podemos encontrar algunas variaciones en cuanto a sus partes, ya que algunos pueden tener caratulas o medidores digitales. Estas diferencias son mínimas y no afectan la estructura principal, a grandes rasgos este instrumento está construido por una dos reglas graduadas, un par de mordazas, un vástago y un seguro.

En cuanto al material, generalmente se construyen de acero inoxidable endurecido (Stainless hardened en inglés), debido a que este posee una gran resistencia al desgaste y a la deformación.

•Mordazas •Sonda de profundidad •Nonio •Escalas graduadas •Seguro •Impulsor

Características: Cuerpo de acero inoxidable y templado.

Superficies de medición facetadas con temple especial.

Cursor monobloque con tornillo de fijación.

Marcación en milímetros y pulgadas.

Resolución: 0,05 mm - 1/128''.

Error de indicación: 0,05 mm.

DIN 862.

Puede hacer 4 tipos de medición: exteriores, interiores, escalón y profundidad.

Fácil lectura debido al ángulo de inclinación de la superficie del vernier de 15°.

Instrumento de alta precisión, utilizado para hacer mediciones en distintas superficies.

Los instrumentos son producidos y testeados bajo normas específicas.

Uso: Usar siempre gafas y otros materiales de seguridad de acuerdo a la tarea a realizar.

Mantener el equipo siempre limpio para un mejor agarre y medición.

No sobrepasar los límites de escala, así evitará daños al equipo.

Nunca desmontar el equipo o modifique cualquiera desus componentes. Este procedimiento sólo debe ser hecho por Tramontina.

No exponer los instrumentos de medición al calor excesivo ni a la luz directa del sol.

Nunca dejear las caras de medición totalmente cerradas. Se recomienda que queden ligeramente separadas, entre 0,2 a 1 mm.

Después de la utilización, almacenar el equipo en su caja original o embalaje apropiado.

Evitar caídas o impactos al equipo. Esto puede dañar el equipo y provocar incertidumbre en la medición.

Limpiar las caras de medición y partes móviles de los instrumentos antes y después de realizar una medición.

La presencia de partículas abrasivas puede causarles desgaste prematuro.

Evitar daños a las caras de medición.

Reloj Comparador: Un reloj comparador o comparador de cuadrante es un instrumento de medición dezdimensiones que se utiliza para comparar cosas mediante la medición indirecta del desplazamiento de una punta de contacto esférica cuando el aparato está fijo en un soporte.

Partes de un comparador Al ser un instrumento muy intuitivo y fácil de usar no hay necesidad de explicar como funciona cada parte solo pondré una imagen con las partes que lo componen.

Dentro de los tipos de comparadores podemos encontrar de carátula, digital, doble cara y carátula vertical También existen instrumentos parecidos a los relojes comparadores que son: Relojes palpadores.

Uso: Hoy en día el reloj comparador que se utiliza es el digital, ya que su precisión es aún mayor que el analógico y su uso y lectura son simples. A saber: 1.Se coloca el reloj comparador en un soporte para que quede bien fijado y sobre la superficie a medir.

2.Se presiona el botón Origin y se aguarde hasta que la pantalla arroje el valor 0. Así 3.Una vez hecho esto, la pantalla podrá arrojar el resultado del desplazamiento en seis dígitos decimales.

Características: Consta de un mecanismo de engranajes o palanc as que amplifica el movimiento del vástago en un movimiento circular de las agujas sobre escalas graduadas circulares que permiten obtener medidas con una precisión de centésimas o milésimas de milímetro (micras)

Cinta Métrica: Una cinta métrica, un flexómetro o simplemente metro es un instrumento de medida que consiste en una cinta flexible graduada y que se puede enrollar, haciendo que el trabajo sea más fácil.

También con ella se pueden medir líneas y superficies curvas.

Uso: Empieza por poner la lengüeta de extremo en un extremo del artículo o espacio que deseas medir, luego saca la cinta hasta que llegue al otro extremo.

A continuación, toma un valor medido. Para determinar la longitud, tendrás que sumar los incrementos. Si tu artículo es exactamente, digamos, 3″ o 3′, es mucho más fácil. De lo contrario, suma las fracciones de pulgadas hasta que tengas una medición precisa.

Partes de la cinta métrica Conformado por 4 partes fundamentales ya que es uno de los instrumentos de medición más simples: 1.Cinta metálica: Permite medir y la podemos encontrar en pulgadas, centímetros o en ambas unidades.

2.Carcasa: Mantiene la cinta en espiral y permite transportar fácil y cómodamente.

3.Espiga o labio: Se encuentra al extremo de la cinta, permite sujetarse de algún borde del objeto a medir.

4.Seguro: Permite retener la cinta cuando éste se coloca o regresar la cinta en la carcasa al quitarlo (dentro de la carcasa se encuentra un resorte helicoidal que proporciona la fuerza de retracción en la cinta).

Característica de la Cinta Métrica: Las cintas métricas suelen medir un promedio de z 2 metros. Dividiéndolas por el tipo de enrollado: de resorte y el manual, encuentras dos presentaciones. Las que vienen con caja (de resorte) cavidad que suele medir unos 8 centímetros, lo que vendría siendo alrededor de 3 pulgadas.

O las que solo traen la cinta o cuentan con una manivela, las cuales presentan una longitud mayor.

El material también puede ser de mayor o menor rigidez, pero debe cumplir con la característica de ser flexible y poder medir superficies curvas.

Un punto distintivo común a todas las cintas métricas es el color, ya que son amarillas con la graduación en negro o rojo para optimizar la lectura. Estas siempre vienen enrolladas por comodidad y también es la manera de mantenerlas cuando no están en uso.

Dependiendo del proyecto o investigación que estés desarrollando podrás elegir qué tipo de cinta métrica es la adecuada para tener en el laboratorio.

Escuadra Graduada: Una escuadra es una plantilla con forma de triángulo rectángulo isósceles que se utiliza en dibujo técnico.[1] Pueden ser de diferentes tamaños y colores o tener biseles en los cantos que permitan ser usadas con rapidógrafo.

Estrictamente no deberían llevar escala gráfica al no ser herramientas de medición, pero algunos fabricantes las producen con una escala gráfica para usarse como instrumento de medición.

Posee un ángulo de 90º y dos de 45º. Suele emplearse, junto a un cartabón o una regla, para trazar líneas paralelas y perpendiculares. Puede estar hecho de diversos materiales, aunque el más común es el plástico transparente.

Características: Posee un ángulo de 90º y dos de 45º.

Suele emplearse, junto a un cartabón o una regla, para trazar líneas paralelas y perpendiculares. Puede estar hecha de diversos materiales, aunque el más común es el plástico y el silicon transparente.

Uso: Cuando se usa la escuadra, es de vital importancia hacerlo con soltura y mucha suavidad, deben sostenerse sin excesiva presión, sólo la necesaria para que no se muevan durante un trazado.

Para el trazo de líneas horizontales, se mantiene firme la escuadra sobre la hoja o el plano de trabajo con la mano izquierda, para después trazar la línea que indica la escuadra de izquierda a derecha, con el dedo meñique deslizándose ligeramente a lo largo de la escuadra y girándose suavemente el lápiz. Para trazos de líneas verticales, las escuadras de 45º ó 30º por 60º son útiles su trazado, tomando en cuanta que el lado con el que se trazará la línea quedará en la izquierda desde donde viene la luz.

Partes de la Escuadra La escuadra como una plantilla con forma de triángulo rectángulo isósceles conformada por ángulos, vértices y una escala de medición: Angulo Se refiere al segmento indefinido de un plano limitado por dos líneas que parten de un mismo punto o por dos planos que parten de una misma línea y cuya abertura puede medirse en grados. De acuerdo con la forma de triángulo rectángulo isósceles que posee la escuadra, se encuentra conformada por un ángulo de 90º y dos de 45º.

Vértice La noción de vértice deriva del vocablo latino “vertex”. De acuerdo con la perspectiva de la geometría, el vértice es el nombre que recibe el punto que marca la unión entre aquellos segmentos que originan un ángulo; es decir, donde se fusiona un mínimo de tres planos como la cúspide de un cono o una pirámide, al igual que el punto máximo o mínimo de una línea curva.

Escala Este término proviene del latín “scala”, y se refiere a la sucesión ordenada de valores de una misma cualidad, en el caso de la escuadra de medición, los valores de medición usualmente en términos de metros (milímetros, centímetros, metros).

Procesos de Mecanizado Mediante el Uso del Torno.

El torneado es un proceso de mecanizado por arranque de viruta, es decir, parte del material inicial de la pieza es eliminado hasta darle la forma deseada al producto. La máquina que lleva a cabo este proceso es el torno.

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Torno horizontal o paralelo El torno paralelo u horizontal es utilizado actualmente en los talleres grandes y de mantenimiento para realizar trabajos puntuales o especiales, esta máquina tiene un arranque de viruta que se produce al acercar la herramienta a la pieza en rotación, mediante el movimiento de ajuste, que al terminar una revolución completa se interrumpirá la formación de la misma.

Torno vertical El torno vertical es una variedad de torno diseñado para mecanizar piezas de gran tamaño, que van sujetas al plato de garras u otros operadores y que por sus dimensiones o peso harían difícil su fijación en un torno horizontal. Los tornos verticales tienen el eje dispuesto verticalmente y el plato giratorio sobre un plano horizontal, lo que facilita el montaje de las piezas voluminosas y pesadas.

Torno copiador Se llama torno copiador a un tipo de torno que operando con un dispositivo hidráulico y electrónico permite el torneado de piezas mediante una plantilla.

Torno revólver El torno revólver es una variedad de torno diseñado para mecanizar piezas sobre las que sea posible el trabajo simultáneo de varias herramientas con el fin de disminuir el tiempo total de mecanizado. Las piezas que presentan esa condición son aquellas que, partiendo de barras toman una forma final de casquillo o similar.

Tipos de Tornos: Los tornos industriales actualmente se utilizan en las industrias de metalmecánica para la mecanización de piezas metálicas. La utilización de distintos tipos de tornos industriales dependen de la cantidad de piezas a mecanizar por serie, de la complejidad de las piezas y de la envergadura de las piezas.

Torno automático Se llama torno automático a un tipo de torno cuyo proceso de trabajo está enteramente automatizado. La alimentación de la barra necesaria para cada pieza se hace también de forma automática, a partir de una barra larga que se inserta por un tubo que tiene el cabezal y se sujeta mediante pinzas de apriete hidráulico.

Torno CNC El torno CNC es un tipo de torno operado mediante control numérico por computadora. Se caracteriza por ser una máquina herramienta muy eficaz para mecanizar piezas de revolución. Es una máquina ideal para el trabajo en serie y mecanizado de piezas complejas.

Uso: El torno es una herramienta muy versátil que se utiliza en la industria metalúrgica para el mecanizado de metales.

Estas máquinas están diseñadas para mecanizar, roscar, cortar, trapecial, agujerear, cilindrar desbastar y ranurar, así como lijar y pulir piezas de forma geométrica.

Funcionamiento del Torno El material principal se fija al mandril del torno (desde el eje primordial al plato).

Se enciende el torno y se hace virar el mandríl.

Se desplazan los carros hacia donde está la cuchilla hasta el material principal.

Con el carro ayudar se mueve la cuchilla para efectuar sobre la pieza base la manera deseada.

Entonces vamos a ver las formas o bien operaciones que se pueden hacer con el torno.

Para poder ver mejor el funcionamiento del un torno mira el vídeo de la una parte de abajo.

La velocidad a la que vira la pieza de trabajo en el torno es un factor esencial y puede influir en el volumen de producción y en la duración de la herramienta de corte.

Si hay una velocidad baja en el torno producirá una pérdida de tiempo, una velocidad altísima va a hacer que la herramienta se desafile prontísimo y se va a perder tiempo para regresar a afilarla.

Procesos de Mecanizado Mediante el Uso de la Rectificadora La Ratificadora es una maquina herramienta utilizada para realizar mecanizados por abrasión, con mayor presión dimensional y menores rugosidades que en el mecanizado por arranque de viruta.

La piezas que se ratifican son principalmente de acero endurecido mediante tratamiento térmico.

Para el ratificado se utilizan discos abrasivos robustos, llamados muelas. El rectificado se aplica después de que la pieza se ha sometido a otras maquinas herramientas que le han quitado las impurezas mayores, dejando solamente un pequeño excedente de material para ser eliminado por la rectificadora con precisión a veces, a una operación de rectificado le siguen otras de pulidos y lapeado, como por ejemplo en la fabricación de cristales para lentes.

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Tipos de rectificadoras Ya conocimos los detalles primordiales con respecto a las rectificadoras, sabemos que es una máquina que realiza un proceso de mecanizado mediante desgaste de la pieza. Dando como resultado un acabado liso y bastante uniforme.

Rectificadoras de superficie: También conocidas como rectificadoras planas, son propiamente las más sencillas de operar. Poseen un carro longitudinal. De tal forma que la pieza y la muela asume la configuración del movimiento de traslación.

Rectificadoras cilíndricas: Las formas de funcionamiento de una rectificadora cilíndrica son variadas. El componente inicial, es que la forma a mecanizar tenga un eje de rotación.

Por lo tanto, este modelo es el más utilizado para cilindros, conos, elipses. Es útil por ejemplo en la rectificación de cigüeñales.

Rectificadoras sin centros: Es para rectificar piezas más pequeñas. Bulones, casquillos y pasadores son un buen ejemplo de su aplicación.

Este tipo de rectificadora consta de un mecanismo de dos muelas.

La pieza no está sujeta a ningún mecanismo. Este detalle,e s el que da origen a su clasificación. Al no poseer un centro, las piezas quedan sujetas por ambas muelas.

Rectificadoras universales: Con una mayor capacidad y diversidad de mecanizado, las rectificadoras universales se operan sobre cuerpos en revolución.

Son máquinas de gran envergadura. Pueden rectificar en interiores y exteriores de piezas de gran tamaño.

Rectificadoras especiales: Estas rectificadoras son diseñadas para el rectificado de piezas cuya configuración es compleja.

Por ejemplo piezas de geometría particular, que no se pueden mecanizar por rotación, o dispositivos para usos mecánicos.

Rectificadora CNC: En la cúspide tecnológica, se encuentran las rectificadoras con sistema CNC. Este tipo de rectificadoras, cuenta con un sistema de programación que guía el proceso de mecanizado.

Como funciona una rectificadora La rectificadora es una maquina de complejo funcionamiento pero fácil de usar. Primero que nada para que reciba energía se debe accionar el electroimán. El electroimán será el encargado de sostener la pieza y que no se mueva.

Una vez colocada la pieza en el electroimán, encendemos la maquina y se enciende el muelle que comienza a girar. Luego comenzamos a mover los volantes que hacen mover el electroimán en las direcciones x, y.

Dejamos la pieza debajo del muelle y mediante el volante que mueve el muelle en la dirección z, vamos bajando hasta que el muelle entre en contacto con la pieza.

Luego mediante el control automático dejamos que el electroimán oscile de forma tal para conseguir las dimensiones y el acabado deseado.

Características de la rectificadora Sus principales características se mencionan a continuación: Es una herramienta que hacen posible el proceso de mecanizado por abrasión.

Cuenta con una rueda abrasiva bastante robusta por lo que no tiene un filo bien definido.

El proceso de rectificado que se hace con este tipo de máquina es realizado principalmente después de que se hace un proceso de arranque de viruta.

Tiene un proceso de funcionamiento complejo pero al mismo tiempo es muy sencilla de utilizar.

La precisión que tienen la mayoría de las máquinas rectificadoras es de ± 0.002 mm.