EET 480 MANUEL BELGRANO MATERIALES Y ...EET 480 MANUEL BELGRANO MATERIALES Y PROCESOS DE MECANIZADO....

EET 480 MANUEL BELGRANOMATERIALES Y PROCESOS DE MECANIZADO.

Pagina 1 de 14Profesores: Brunas Luciano

Fler Jose

Instrucciones.

Se debe pasar la carpeta a mano alzada para que luego de las vacaciones se realice lacorrespondiente explicación, y además la corrección de la carpeta que va a formar para la nota del trimestre.Además en la primer semana se realizará la explicación de lo copiado.

Cualquier consulta [email protected] Saludos y feliz vacaciones de invierno



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Errores en la medición.

El verdadero valor de una magnitud jamás se puede determinar exactamente. Cuando semide no existe una seguridad absoluta de que ese valor medido corresponda a la magnitud en cuestióndel objeto a medir. Tanto el instrumento como el método de medición están sujetos a a error. Ladiferencia entre los valores leídos y el valor real se denomina error de medida.

Errores de medida en los valores leídos, instrumentos y materializaciones de lamedida.

Si de dos valores se toma como uno cierto y el otro falso la diferencia entre ellos es el error.

Error = Falso – Correcto.

Error = valor medido efectivo medido menos el valor medido teórico.

Tendremos errores por defecto y errores por exceso.

Los errores por defecto son los que la medida teórica o medida nominal es mayor que lamedida, los errores por exceso es lo contrario.

Si al error E lo dividimos por el valor nominal o real tendremos el error relativo, Er.

Er = Error / Valor nominal o teórico.

Si a este valor lo multiplicamos por cien tendremos el Error porcentual (E%).

E% = Er x 100



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Causas de errores en la medida.

El valor medido puede resultar erróneo por diversos motivos que intervienen al efectuar lamedición. Las principales causas de error son:

Error en los elementos de comprobación. Error durante la medición. Error por condiciones ambientales. Error personal. Error por imperfecciones del objeto a medir.

Error de los elementos de comprobación: Las materializaciones de la medida, losinstrumentos de medida, los calibres o sondas para calibrar un equipo, los patrones, no puedenfabricarse con exactitud, y pueden encontrarse con los siguientes errores, errores de escala, errores depaso de husillo en caso de tenerlos, errores de guías, rozamientos, margen de inversión, carrerasmuertas y reacciones elásticas de los materiales, también con el tiempo intervienen errores de desgaste.

Entre ellos podemos decir que encontramos de dos tipos son progresivos aquellos queaumentan al medida aumentar la medida, y los periódicos son los que se mantienen siempreconstantes en distintas medidas, los del tipos no cuantificables que son aquellos en los cuales no sepuede saber de antemano el error a medir.

Error durante el proceso de medida: pueden estar ocasionados sobre todo por la fuerzade medida. Para los instrumentos mecánicos de medida la fuerza de medida, es la fuerza necesaria quese aplica a la superficie medidora del instrumento para que esta haga asiento sobre la superficie amedir y desaloje no solo el aire entre el instrumento y la superficie, sino que también restos de aceitegrasa y otras impurezas.

En algunos instrumentos de medida, como por ejemplo los ópticos o los neumáticos no setiene contacto mecánico, por los que en estos casos no se aplican, existen de otros tipos comoalineación del foco, presión de aire entre otros, los cuales es mas complejo pero no se tiene la clasetratar de estos tipos de instrumentos.

En caso de existir contacto mecánico, la fuerza de medida es necesaria por las siguientesrazones:

Para apartar o recalcar las películas de aceite, grasa o humedad que pudierahaber entre las superficies que intervienen en la medición.

Para que no quede un colchón de aire entre las superficies a medir. Para vencer el rozamiento y las holguras en el mecanismo medidor de la

herramienta de medida.

Si al efectuar la medición se aplica una fuerza de medida inadecuada pueden surgir erroresde medida. Si dicha fuerza es muy pequeña no se garantiza el contacto entre las superficies a medir,resulta entonces un valor de medida mayor que el real, si la fuerza es mayor que la necesaria se obtieneun valor de medida menor provocado por una o algunas de las siguientes razones:

El palpador se clava en la superficie a medir y produce una deformación,siendo mayor con superficies esféricas o pequeñas que planas o grandes.

Si el objeto a medir es de pared delgada se clava. El arco o soporte del instrumento de medida se deforma.



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Error debido a condiciones ambientales: al efectuar la medición se pueden producirerrores de medida por diversas condiciones ambientales, como iluminación insuficiente, fluctuacionesde temperatura, vibraciones, polvo.

La temperatura ejerce una influencia muy importante. Al hacer la medición debeobservarse cuidadosamente.

Todos los cuerpos varían su volumen al variar la temperatura, en general se contraen alenfriar y se dilatan al calentarlos. Sucede igual con las herramientas de medir y los objetos a medir.Las variaciones de temperaturas y las variaciones de longitud pueden estar provocadas por distintosmotivos, calor radiante del sol o de la calefacción, el calor producido por el mecanizado, el calorproducido por el operario.

La temperatura de referencia salvo indicación contraria es a 20 ºC, la temperatura dereferencia es la temperatura en la cual las herramientas de medida y los objetos a medir tienen lamedida o dimensión prescripta.

Se muestra a continuación la formula de dilatación de los materiales, junto con el la tablade coeficientes de dilatación térmica.

Δl = α x L x (Tf – Ti)

Donde: Δl: variación de longitud.α: coeficiente de dilatación térmica.Tf: temperatura final.Ti: temperatura inicial.

Material Coeficiente de dilatación térmica αAluminio 24 x 10 -6

Fundición de hierro 10 x 10 -6

Latón 18 x 10 -6

Acero 12 x 10 -6

Tungsteno 5 x 10 -6

Los errores de medida por causa de la temperatura pueden presentarse en los siguientescasos:

El elemento de comprobación y la pieza a comprobar son del mismo materialpero presentan diferentes temperaturas.

El elemento de medida y la pieza son de diferentes materiales, se miden a lamisma temperatura pero difiere dicha temperatura de la temperatura dereferencia.

El elemento a comprobar es de distinto material y además presenta diferentetemperatura.

Las vibraciones son muy importantes es por ello que debe asegurarse un adecuado lugarlibre de vibraciones además aislarse acústicamente estas también son fuentes que emiten vibraciones.

El polvo atmosférico, viruta, escorias, materiales extraños, son los que generan desgaste enlos instrumentos y además genera un error.

Excesiva humedad ambiente y nieblas de solventes generan en el tiempo errores porcorrosiones en los instrumentos.



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Una iluminación inadecuada además de causar problemas de visión, fatiga, somnolencia,puede generar un error de medida indeseado.

Error personal: para reducir este en lo posible, los operarios que se encargan de lamedición deben reunir ciertas cualidades, como poseer practica, tener tacto para la fuerza de medida,buena visión y capacidad para distinguir ciertas asimetrías al leer las fracciones de una escala.

Un frecuente error de medida, esta originado por el paralaje. Es cuando la superficie dondese efectúa la medida y la superficie que contiene las divisiones de la escala se encuentran separadasentre sí una cierta distancia, al dirigir la visual oblicuamente, se lee un valor erróneo. Este se evitadirigiendo perpendicularmente la visual a la escala.

Error por imperfecciones del objeto a medir: los valores medidos pueden verseafectados por discrepancias de forma, por superficies de referencia defectuosas o por la calidad de lasuperficie.

Al mecanizar una pieza es imposible obtener la pieza geométrica deseada.

Las discrepancias de forma se pueden presentar combinadas. Algunas veces es necesariodeterminar las discrepancias de forma y posición antes de proceder a la medición.

ERROR PARALAJE

Ejemplos de discrepancias con respecto a la forma geométrico deseada: a) cónico,b) convexo, c) cóncavo, d) curvado, e) retorcido, f) con espesores iguales y no

circular o elíptico



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División de los errores de medida.

Atendiendo a su clase se pueden dividir en sistemáticos o soslayables y casuales.

Errores soslayables: su causa se conoce se presentan siempre con la misma magnitud ycuya magnitud se puede determinar y ser tenida en cuenta. Errores de división de escala de pasos derosca, falta de plenitud de la superficie del instrumento. Estos están afectados por un signo en más oen menos y por lo tanto realizando las operaciones puede suprimirse (no es lo recomendable)

Los errores casuales: no son cuantificables no se pueden suprimirse mediante cálculo y nose descartan. Sus causas pueden ser rozamiento del instrumento, fluctuaciones de condicionespersonales (pericia, atención, fatiga, capacidad de apreciación de escalas, etc.), variaciones de temperatura,etc.

Los errores casuales develan también que un mismo observador midiendo un mismo objetocon los instrumentos de medida iguales y en las mismas condiciones, seguramente tomara dos lecturasdistintas que difieran poco entre si pero que difieran al fin.



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Fundamentos generales para la medición y el calibrado.

Consejos generales para un correcto desempeño de la persona que ha de realizar el trabajo ybuena práctica de uso de los elementos de medición para una correcta conservación y medición.

En una medición aparte de la utilización de los elementos de medidaimpecables, interviene la persona que ha de manejar los costosos y delicadosinstrumentos de medida. También intervienen las condiciones personales.

Las condiciones personales para los trabajos de metrologia son la aptitud y losconocimientos de la especialidad.

El operario que realiza la medición debe ser paciente, autocritico, conciente desu responsabilidad, cuidadoso, amante del orden y disfrutar de buena vista.

Una medición realizada erróneamente puede provocar la rotura de la pieza,aumentar el número de rechazo en trabajos en serie. Además de la falta deaptitudes personales, los errores pueden provenir también de un proceso demedida mal realizado o un mal habito.

Los elementos de comprobación son perfectos cuando están nuevos, su usorequiere tratarlo lo más cuidadosamente posible para que se mantenga enbuenas condiciones el mayor tiempo posible.

Para protegerlos contra posibles deterioros, estos nunca deben mezclarse conotros elementos de medida, herramientas u otros utensilios, tampocopertenecer a la propia maquina si no se concibe para tal fin.

Al efectuar la medición se debe evitar el uso con violencia, los golpes ysacudidas violentas están en las principales causas de deterioro delinstrumento.

Calor, frió, polvo, productos químicos son enemigos de los elementos decomprobación y de medida, toda superficie después de su uso o periódicamentees bueno conservarla con una delgada capa de vaselina neutra para evitar loantes dicho.

Antes de realizar cualquier medición es conveniente limpiar cuidadosamentelas superficies de medida, tanto en el objeto a medir como en el elemento demedida.

Antes de realizar la medición es conveniente saber el rango de medida, elcampo de tolerancias y la superficie a comprobar.

Además de realizar un control periódico de los instrumentos de medida paradisminuir el porcentaje de equivocaciones.



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Tolerancias

Intercambiabilidad.

En construcciones mecánicas se llama encaje o ajuste, al acoplamiento entre dos piezas,una interior y otra exterior. Son ejemplos de estos un cojinete con el muñón de cigüeñal, una guía deuna maquina herramienta con su carro, un tornillo con su tuerca, etc.

Los encajes deben ser mas o menos ajustados según sea su tipo, es decir las piezas debentener un menor o mayor grado de libertad de movimiento una respecto de otra.

En el pasado los ajustes adecuados entre piezas de una maquina se realizaban de maneramanual, uno a uno con cuidadoso retoque, de los operarios dependía gran parte de la calidad deltrabajo.

El proceso de fabricación era lento, ya que se realizaba uno por uno y además requería elacabado previo de una pieza para realizar la otra pieza que se acoplaría con la primera.

Para el mantenimiento se realizaban piezas especiales para cada acoplamiento, o encaje,esta también debe o debía ser ajustada individualmente.

La fabricación en serie moderna no puede basar de modo alguno en un sistema de ajusteindividual, y manual para cada par de piezas. Es necesario que las piezas sean terminadas en formatotalmente mecánica y de manera tal que sean intercambiables.

Tolerancias.

La intercambiabilidad entre piezas puede lograrse acabando todas las piezas a medidasmatemáticamente exactas. Esto prácticamente es irrealizable ya que es imposible dejar una pieza amedida matemáticamente exacta. Pero si así se requiriese seria muy costoso.

Por lo que la intercambiabilidad se logra realizando las piezas con límites de dimensionesreales, que puedan tener las piezas que forman un acoplamiento y mediante adecuada elección de estoslimites lograr los ajustes entre cualquier par de piezas respondan a exigencias requeridas.

Nomenclatura relativa a tolerancias y ajustes.

Se da el nombre de tolerancia o campo de tolerancia a la inexactitud admisible en unadeterminada dimensión de una pieza al fabricar esta. Se designa con la letra t y es igual a la diferenciaentre las medidas máxima y mínima admitidas por la dimensión de la pieza.

Las tolerancias están comprendidas entre un límite superior y otro inferior que indica lamedida mínima que puede tener la dimensión y un límite superior que indica la medida máxima quepuede tener la dimensión. El límite inferior se designa con la letra Li y el superior se designa con laletra Ls.

A la medida que teóricamente tendría que tener la dimensión de una pieza se la indica conla cota cero o línea cero se la llama medida nominal se toma como cero para contar las tolerancias porencima y por debajo de ella.



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A la medida de una dimensión real de una pieza ya fabricada se la llama dimensiónefectiva.

Ver figuras:

El grado de ajuste o encaje se caracteriza por la diferencia entre la diferencia de ladimensión efectiva de la pieza hembra y la dimensión efectiva de la pieza macho. Esta diferencia sellama juego si la dimensión efectiva de la pieza hembra es mayor que la de la pieza macho. Si por elcontrario se da que la pieza hembra es menor que la pieza macho se llama interferencia. En la figurase muestra este grafico.

Limitando entonces las tolerancias de una pieza hembra y de una pieza macho quedanlimitadas sus medidas mínimas y máximas, ósea entre un limite mínimo y una máximo.

La tolerancia es la diferenciaentre la medida máxima y

mínima que se admite en un apieza.

Representación de unadiferencia superior Ds y la

diferencia inferior Di en unatolerancia.

En este caso se estahaciendo referencia a un

juego

En este caso se estahaciendo referencia a una

interferencia.



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En efecto si se tienen dos piezas con tolerancias determinadas como las que se muestran enla figura siguiente y la dimensión mínima admisible de la hembra es mayor que la medida máximaadmisible de la pieza macho, entre las dos piezas habrá siempre un juego, cualquiera sea la dimensiónefectiva de ellas. Además el juego se puede dividir o hay dos tipos de juego, un juego mínimo y unjuego máximo. El juego máximo se dará entre la medida mínima de la pieza macho y la medidamáxima de la pieza hembra. Se aprecia además el juego máximo y el juego mínimo.

Si la tolerancia de las dos piezas para formar el encaje se toman como se va a mostrar en lafigura siguiente se trata de una interferencia, aquí la medida máxima del agujero es siempre menor ala mínima del eje. La interferencia máxima será entre la medida mínima del agujero menos la medidamáxima del eje, por el contrario se tiene una interferencia mínima entre la medida máxima de la piezahembra y la medida mínima del eje. Se muestra en la figura siguiente:

Escogiendo adecuadamente los límites se tiene los encajes o ajustes que se deseen.

Para facilitar su uso se han normalizado:

Siempre cuando la medidamínima del agujero es mayorque la máxima del eje habrá

juego.

Referencia de interferencias



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Normalización.

A fin de unificar las normas de tolerancias, se ha elaborado un sistema internacional, setoman los siguientes datos:

La temperatura de referencia para medidas lineales es de 20 ºC

El sistema de tolerancias comprende las siguientes dimensiones nominales entre 1 y 500mm, divide estas medidas entre grupos y subgrupos. Se muestra en la columna izquierda de la tablasiguiente:

Para cada grupo de dimensiones el sistema establece dieciséis grupos de toleranciasllamadas calidad de elaboración.

Los valores de las tolerancias se dan en µm, ósea 10 -6 m, para las calidades entre 1 y 16para las distintas mediciones.

Además del valor de la tolerancia se determina la posición de la línea de cero quecorresponde a la medida nominal. Para emplear estas posiciones se emplean letras mayúsculas paralos agujeros y letras minúsculas para los ejes. La posición del campo de tolerancias quedadeterminada por la diferencia nominal o inferior con respecto a la línea de cero. A esta diferencia se leda el nombre de diferencia de referencia, en la tabla que se da a continuación se dan estos valores de ladiferencia nominal superior para los ejes en las posiciones de las tolerancias de a hasta h y lasdiferencias inferiores para los agujeros en las posiciones de A hasta H, los valores anotados se debenseñalar con signo menos para los ejes y con signo mas para los agujeros.

Por lo que hasta aquí expuesto una tolerancia viene perfectamente determinada por uncampo de tolerancia perfectamente determinado en valor y posición y se designa por una letra y unacalidad.



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La figura muestra la posición de losejes y agujeros respecto de la línea cero



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Empleos de tolerancias.

El uso de estas depende en gran medida de la experiencia, se puede tomar cualquiera deestas, pero se recomienda lo siguiente:

Se toman para la fabricación de piezas que forman los encajes para los ejes calidades de 5 a11 y para los agujeros calidades de 6 a 11, la calidad 4 se deja para casos de gran precisión, lascalidades 2 y 3 para calibres de fabricación y calidad 1 para calibres patrón y galgas.

Para la ejecución de encajes se recomiendan dos sistemas que reciben el nombre de agujeroúnico y de eje único.

En el sistema de agujero único la tolerancia del agujero se toma en la posición H cualquierasea su calidad lográndose los diferentes ajustes por variación de la disposición de la tolerancia de losejes, es el mas económico y es el mas recomendado por su sencillez. Los ejes se adaptan a un agujero.

En el sistema de eje único, la tolerancia del eje siempre en la posición h los diferentesajustes se logran variando la tolerancia de loa agujeros. Se ocupa cuando sobre un eje se ha de realizardiferentes ajustes, es el caso de un perno de pistón, en la biela lleva un ajuste diferente al del pistónsiendo un mismo eje que es el perno.

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