Procesos de Mecanizado

5/26/2018 Procesos de Mecanizado

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FAMILIA PROFESIONAL DE FABRICACIN MECNICACICLO FORMATIVO DE GRADO MEDIO EN MECANIZADO

MDULO PROFESIONAL : PROCESOS DE MECANIZADO (PM)CDIGO 0001

PROFESOR:JUAN MANUEL BERNAL LOZANO

PROCESOS DE MECANIZADO CURSO: 2010-2011 Pgina1 de 165

PROCESOS DE MECANIZADO


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Geometra ytrigonometra


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Materialesfrricos


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1.- INTRODUCCIN A LA METALURGIA

La Ciencia de los Materiales se ocupa principalmente de las propiedades, clasificacin,procesamiento y usos delas diversas manifestaciones de la materia en el Universo.

El comportamiento de los materiales queda definido por su estructura. A nivel microscpico, laestructura electrnica de un tomo determina la naturaleza de los enlaces atmicos que a suvez contribuye a fijar las propiedades de un material dado.

En forma general, las propiedades se separan para su estudio en dos grandes ramas:

propiedades fsicas ypropiedades mecnicas.

Propiedades mecnicas: Describen la forma en que un material soporta fuerzas aplicadas,incluyendo fuerzasde tensin, compresin, impacto, cclicas o de fatiga, o fuerzas a altas temperaturas. Acontinuacin se definenlas ms comunes:

Tenacidad: Es la propiedad que tienen ciertos materiales de absorber la energa de losesfuerzos que se les apliquen, sin romperse.

Elasticidad: Consiste en la capacidad de algunos materiales para recobrar su forma ydimensiones primitivas cuando cesa el esfuerzo que haba determinado su deformacin.

Dureza: Es la resistencia que un material opone a la penetracin (rayado por otromaterial).

Fragilidad: Un material es frgil cuando se rompe fcilmente por la accin de unchoque.

Plasticidad: Aptitud de algunos materiales slidos de adquirir deformacionespermanentes, bajo la accin de una presin o fuerza exterior, sin que se produzcarotura.

Ductibilidad: Considerada una variante de la plasticidad, es la propiedad que poseenciertos metales para poder estirarse en forma de hilos finos.

Maleabilidad: Otra variante de la plasticidad, consiste en la posibilidad de transformaralgunos metales en lminas delgadas.

Las anteriores propiedades mecnicas se valoran con exactitud mediante ensayos mecnicos:


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Ensayo de traccin: Ofrece una idea aproximada de la tenacidad y elasticidad de unmaterial.

Ensayos de dureza: Permiten conocer el grado de dureza del material.

Ensayos al choque: Su prctica permite conocer la fragilidad y tenacidad de un material.

Ensayos tecnolgicos: Ponen de manifiesto las caractersticas de plasticidad que poseeun material para proceder a su forja, doblado, embutido, etc.

Propiedades fsicas de los materiales

Dependen de la estructura y procesamiento del material. Describen caractersticas como color,conductividad elctrica o trmica, magnetismo y comportamiento ptico, generalmente no sealteran por fuerzas que actan sobre el material. Pueden dividirse en: elctricas, magnticas ypticas.

Propiedades elctricas: Describen el comportamiento elctrico del metal, el cual en muchasocasiones es ms crtico que su comportamiento mecnico. Existe tambin el comportamientodielctrico, propio de los materiales que impiden el flujo de corriente elctrica, que va ms allde simplemente proporcionar aislamiento.

Los electrones son los portadores de carga en los materiales conductores, semiconductores ymuchos de los aislantes; en los compuestos inicos son los iones quienes transportan la mayorparte de la carga. La movilidad de los portadores depende de los enlaces atmicos, de lasimperfecciones de la red, de la microestructura y, en los compuestos inicos, de lasvelocidades de difusin.

Propiedades magnticas: Son las respuestas que da el material a la accin de un campomagntico. Al modificar la microestructura, la composicin o el procesamiento se puedenalterar las propiedades magnticas, que son:

Diamagnetismo: Los microcomponentes de los materiales se oponen al campomagntico, haciendo que la magnetizacin sea nula.

Paramagnetismo: Para magnetizar los materiales se requieren campos magnticosextremadamente grandes.Adems, en cuanto se elimina el campo, el efecto se pierde.

Ferromagnetismo: Consiste en la fcil magnetizacin de los materiales. An con camposmagnticos pequeos se obtienen magnetizaciones importantes.

Propiedades pticas: Estas propiedades producen una diversidad de efectos, como

absorcin, transmisin, reflexin, refraccin y un comportamiento electrnico.


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Clasificacin de los materiales

Los materiales se clasifican generalmente en cinco grupos: metales, cermicos, polmeros,semiconductores y materiales compuestos. Los materiales de cada uno de estos gruposposeen estructuras y propiedades distintas.

Metales. Tienen como caracterstica una buena conductividad elctrica y trmica, altaresistencia, rigidez, ductilidad. Son particularmente tiles en aplicaciones estructurales o decarga. Las aleaciones (combinaciones de metales) conceden alguna propiedad particularmentedeseable en mayor proporcin o permiten una mejor combinacin de propiedades.

Cermicos. Tienen baja conductividad elctrica y trmica y son usados a menudo comoaislantes. Son fuertes y duros, aunque frgiles y quebradizos. Nuevas tcnicas de procesosconsiguen que los cermicos sean lo suficientemente resistentes a la fractura para que puedanser utilizados en aplicaciones de carga. Dentro de este grupo de materiales se encuentran: elladrillo, el vidrio, la porcelana, los refractarios y los abrasivos.

Polmeros. Son grandes estructuras moleculares creadas a partir de molculas orgnicas.Tienen baja conductividad elctrica y trmica, reducida resistencia y debe evitarse su uso atemperaturas elevadas. Los polmeros termoplsticos, en los que las cadenas moleculares noestn conectadas de manera rgida, tienen buena ductibilidad y conformabilidad; en cambio, lospolmeros termoestables son ms resistentes, a pesar de que sus cadenas moleculares

fuertemente enlazadas los hacen ms frgiles. Tienen mltiples aplicaciones, entre ellas endispositivos electrnicos.

Semiconductores. Su conductividad elctrica puede controlarse para su uso en dispositivoselectrnicos. Son muy frgiles.

Materiales compuestos. Como su nombre lo indica, estn formados a partir de dos o msmateriales de distinto grupos, produciendo propiedades que no se encuentran en ninguno delos materiales de forma individual.

Metales

De los elementos que figuran en la tabla peridica, alrededor de 80 pueden ser clasificadoscomo metales.

Todos ellos tienen en comn que sus electrones ms externos en un tomo neutro son cedidosfcilmente. Esta caracterstica es la causa de su conductividad, tanto elctrica como trmica,de su brillo y maleabilidad. El uso de metales puros es limitado, pues son blandos o tienden acorroerse. Sin embargo, toleran una considerable cantidad de elementos en estado slido olquido. As, la mayor parte de los materiales metlicos comnmente usados son mezclas dedos o ms metales elementales. Es posible realizar estas mezclas de varias maneras, perocasi siempre se obtienen por la unin de metales por arriba de su punto de fusin. Esa mezclaslida de metales o metaloides se denomina aleacin.


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Aleaciones Frreas.

Son las sustancias cuyo metal bsico es el hierro y que han sufrido un proceso metalrgico.Tambin llamados productos siderrgicos, pueden clasificarse en: hierro, aceros,fundiciones, ferroaleaciones, aleaciones frreas especiales y conglomerados frreos.

De todos estos productos siderrgicos, son los aceros y fundiciones los empleados porexcelencia en la fabricacin mecnica y ya en menor proporcin, los conglomerados no frreos.De estos ltimos hablaremos de forma ms amplia en captulos posteriores.

2.- EL HIERRONombre de un elemento qumico, blanco-gris, peso especfico 7,85, punto de fusin 1530 C,peso atmico 5,84, N Atmico 26, insoluble, punto de ebullicin 2450C, magntico hasta los770C, resistencia a la traccin 25 kg/mm.

Tambin se aplica este nombre a los hierros industriales que son productos siderrgicos de losque, solamente con carcter de impurezas pueden formar parte otros elementos.

El hierro puro carece de una gran variedad de usos industriales debido a sus bajascaractersticas mecnicas y la dificultad de su obtencin. Encuentra aplicaciones en la industria

elctrica dadas sus cualidades de permeabilidad magntica.

El hierro como elemento metlico, tiene una estructura cristalina, es decir, sus tomos seagrupan formando estructuras geomtricas, en este caso cubos.

Segn la temperatura a la que se encuentre el hierro, la formacin cbica podr ser del tipocentrado en el cuerpo (o simplemente cbico centrado) o centrado en las caras (cbicocentrado en las caras).

Estructura Cbica Centrada Estructura Cbica Centrada en las caras


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En el primer caso, el cubo se compone de nueve tomos: uno por vrtice y uno ms en elcentro geomtrico del cubo. Es la estructura que tiene el hierro a temperatura ambiente, seconoce como hierro alfa. En la estructura cbica centrada en las caras, el nmero de tomosser catorce: uno por vrtice y uno en el centro de cada cara. Aparece en el hierro cuando sutemperatura se eleva a aproximadamente a 910C, se conoce como hierro gamma ().

Existen otros estados del hierro que son el beta y el delta que tambin tienen estructura cbicacentrada en el cuerpo, pero no se estudiarn aqu por sus escasas aplicaciones industriales.

Tambin se encuentran con estructura cbica centrada en el cuerpo, el cromo, el molibdeno yel tungsteno.

A temperatura elevada el aluminio, la plata, el cobre, el oro, el nquel, el plomo y el platino sonalgunos de los metales que tienen estructura de malla cbica centrada en las caras.

3.- ALEACIONES Fe-C

Las aleaciones de hierro y carbono -aceros y fundiciones- son las aleaciones metlicas msimportantes de la civilizacin actual. Por su volumen, la produccin de fundicin y de acerosupera en ms de diez veces la produccin de todos los dems metales juntos.

Corrientemente se da el nombre de acero y fundicin, a las aleaciones hierro - carbono (sitienen ms del 1,7 % de C son fundiciones y si tienen menos del 1,7 % de C son aceros).

Los constituyentes metlicos que pueden presentarse en los aceros al carbono sonprincipalmente: ferrita, cementita, perlita, martensita y rara vez austenita, aunque nunca comonico constituyente. Tambin pueden estar presentes constituyentes no metlicos comoxidos, silicatos, sulfuros y aluminatos.

FERRITA (Hierro )

Es una solucin slida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente esdel orden de 0.008% de carbono, por esto se considera como hierro puro, la mximasolubilidad de carbono en el hierro alfa es de 0,02% a 723 C. La ferrita es la fase ms blanda ydctil de los aceros, cristaliza en la red cbica centrada en el cuerpo. La ferrita se obsera almicroscopio como granos poligonales claros.

CEMENTITA

Es el carburo de hierro de frmula Fe3C, contiene 6.67 %C y 93.33 % de hierro, es el

microconstituyente ms duro y frgil de los aceros al carbono y el nico que forma uncompuesto qumico con propiedades diferentes a las del hierro y el carbono.


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PERLITA

Es el microconstituyente eutectoide formado por capas alternadas de ferrita y cementita,compuesta por el 88 % de ferrita y 12 % de cementita, contiene el 0.8 %C. El nombre de perlitase debe a las irisaciones que adquiere al iluminarla, parecidas a las perlas. La perlita apareceen general en el enfriamiento lento de la austenita y por la transformacin isotrmica de laaustenita en el rango de 650 a 723C.

AUSTENITA

Es el constituyente ms denso de los aceros y est formado por una solucin slida porinsercin de carbono en hierro gamma. La cantidad de carbono disuelto, vara de 0.8 al 1,7 %C que es la mxima solubilidad a la temperatura de 1130 C. La austenita no es estable a latemperatura ambiente pero existen algunos aceros al cromo-nquel denominadosaustenticos cuya estructura es austenita a temperatura ambiente. La austenita estformada por cristales cbicos centrados en las caras, no es magntica.

MARTENSITA

Cuando se trata de aceros no aleados, es el constituyente de los aceros templados, est

conformado por una solucin slida sobresaturada de carbono o carburo de hierro en ferrita yse obtiene por enfriamiento rpido de los aceros desde su estado austentico a altastemperaturas, siendo su estructura granular diferente a la que se producira en condiciones deequilibrio.

El contenido de carbono suele variar desde muy poco carbono hasta el 1% de carbono, suspropiedades fsicas varan con su contenido en carbono hasta un mximo de 0.7 %C.

4.- TRATAMIENTOS TRMICOS

El tratamiento trmico es la operacin de calentamiento y enfriamiento de un metal en suestado slido para cambiar sus propiedades fsicas. Con el tratamiento trmico adecuado sepueden reducir los esfuerzos internos, el tamao del grano, incrementar la tenacidad o produciruna superficie dura con un interior dctil.

Los tratamientos trmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que conlas constantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto aldesgaste como a la tensin.


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Temple

El temple es el proceso de endurecimiento del acero y consiste en el calentamiento del metalde manera uniforme, lentamente al principio para evitar que se produzcan fisuras en la zona detemperaturas llamada de fragilidad (aprox. 450 C) y despus rpidamente, hasta llegar a latemperatura correcta (aprox. 50 C por encima de la temperatura crtica), mantenerlo en esatemperatura durante unos minutos (caldeo del material) y luego enfriarlo con agua, aceite, aireo en una cmara refrigerada. El endurecimiento depende de la velocidad de enfriamiento yproduce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la traccin (tensin) ydisminuye la ductilidad.

Revenido

Despus que se ha endurecido el acero es muy quebradizo o frgil lo que impide su manejopues se rompe con el mnimo golpe debido a la tensin interior generada por el proceso deendurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se realiza el revenido. Este proceso hace mstenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza. El proceso consiste enlimpiar la pieza con un abrasivo para luego calentarla hasta la temperatura adecuada (entre200 y 600 C, segn el tipo de acero), mantener en esa temperatura unos minutos, paradespus enfriarla con rapidez en el mismo medio que se utiliz para endurecerla. Siendo quese enfra con rapidez, la velocidad de enfriamiento no ser tan alta como la del temple.

T C

t (s)

Tc+50

Diagrama del temple


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Recocido

El material se calienta por hasta una temperatura similar a la del temple (recocido deregeneracin y recocido globular) o algo inferior a la temperatura crtica (resto de recocidos), secaldea y se enfra lentamente.

El objeto de este tratamiento es ablandar el acero, homogenizar su estructura y composicinqumica y aumentar su ductilidad. Se presentan cuatro formas:

-Recocido de regeneracin: Cuando despus de la forja o laminacin se desea mecanizar enlas mejores condiciones posibles los aceros con porcentajes de carbono variables de 0.35 a

0.60%.

-Recocido de ablandamiento: En algunos casos en que interesa disminuir la dureza de losaceros al carbono.

-Recocidos contra acritud: Se emplea para aceros de bajo contenido en carbono (inferior a0.30%) que han sufrido un fuerte trabajo en fro por laminado o estirado y en los que la durezaha aumentado por deformacin de los cristales, habindose disminuido al mismo tiempo laductilidad y el alargamiento hasta limites tan bajos que no se puede seguir el proceso mecnicode transformacin en fro porque se rompe el acero.

-Recocido globular: En algunos casos excepcionales en que se interesa que los aceros quedencon estructuras globulares debe calentarse durante largo tiempo el acero a temperaturas entre700 a 740C y luego enfriar lentamente. De esta forma el material tiene una extraordinariaductilidad.

Normalizado

Este tratamiento, similar al recocido, consiste en calentar el acero a unos 50C por encima de

la temperatura crtica y enfriarlo luego al aire, de esta forma, la estructura del material ser laque se producira en condiciones normales. Su empleo es importante cuando la estructuracristalina del acero es gruesa por haber sufrido calentamientos a temperaturas muy elevadas, oporque el trabajo de forja ha sido insuficiente para destruir la estructura en bruto de colada o laestructura cristalina no es la correcta.

5.- TRATAMIENTOS TERMOQUMICOS

En numerosas aplicaciones industriales es necesario que algunas piezas tengan la superficiemuy dura y resistente al desgaste y la parte central o ncleo, muy tenaz y relativamente blanda.

Los tratamientos ms utilizados para conseguir estas caractersticas son: cementacin ynitruracin, aunque hay otros, algunos de ellos incorporan ambas tcnicas..


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Carburacin o cementacin.

Este tratamiento consiste en suministrar carbono a la superficie del acero para que se difundaal interior de la pieza. Su principal ventaja se presenta al utilizar aceros de bajo carbono que altener un ncleo blando y superficie dura puede convertirse en una herramienta tenaz. Paramejorar las condiciones del ncleo, generalmente se procede a templar la pieza una o dosveces despus de la cementacin.

La cementacin puede ser lquida, slida o gaseosa.

Cementacin gaseosa.- El agente carburante en este proceso puede ser un hidrocarburo

gaseoso como el gas natural o propano, o hidrocarburos lquidos como los terpenos, benceno,alcoholes, glicones o cetonas.

Cuando se hace por hidrocarburos lquidos se hace dejando caer en gotas sobre una placacaliente donde se evapora y se vuelve monxido y dixido de carbono, metano y vapor deagua.

Cementacin slida o en caja.- El agente carburante es el monxido de carbono generado porla reaccin entre el carbn granulado, que rellena la caja con el aire atrapado por el relleno. Eneste proceso se presentan los activadores y catalizadores como carbonato de bario o sodio,ferrocianuro de potasio, cuero calcinado, hueso carbonizado, etc. que ayudan a acelerar la

reaccin. La caja se debe introducir a una temperatura que est entre 810C y 950C; cuantoms alta sea la temperatura, ms alta ser la cementacin y mayor el contenido de carbono,pero debido a las elevadas temperaturas se produce un grano grande que repercute en eldeterioro de las propiedades de la pieza.

Cementacin lquida.- Las piezas se introducen en un bao de sales fundidas a 930Cconstituidas por una sal base generalmente cloruro o carbonato de sodio, con adicin de unasal aportadora de carbono, cianuro de sodio o de potasio y de una sal activante, cloruro debario, mezclados en porcentajes adecuados, segn los resultados que se deseen obtener. Lapresencia de nitrgeno en los cianuros provoca tambin la formacin de productos de reaccin(nitruros) de elevada dureza pero limitados a una finsima capa exterior.

Nitruracin

La nitruracin permite aumentar el contenido de nitrgeno en la superficie de la pieza dndoledureza superficial que lo hace resistente al desgaste, resistente a la fatiga, a la corrosin yresistente al ablandamiento por revenido. Como la temperatura de nitruracion es de 500C a570C no se presentan problemas de distorsin y ade ms no necesitan temple posterior.

Algunos elementos son formadores de nitruros como el aluminio, cromo, vanadio y molibdeno.

Nitruracin gaseosa.- Consiste en hacer penetrar nitrgeno en la capa superficial de las piezascon el fin de obtener endurecimiento superficial de estas, se obtiene dureza y gran resistencia


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al desgaste, buena resistencia a la fatiga y a la corrosin, ausente de las tensiones internasprovocadas por el temple.

Los aceros sometidos a nitruracin son aceros especiales llamados aceros de nitruracin conun contenido de carbono de 0.4% y que contienen elementos como cromo y aluminio quefavorecen la penetracin de nitrgeno, junto al molibdeno que elimina la fragilidad de la capanitrurada.

El tratamiento se realiza a 520C, colocando las pi ezas en cajas cerradas hermticamentedonde llegan dos tubos, uno para introducir los gases conteniendo nitrgeno y otro para lasalida de estos, es necesario que las piezas a nitrurar estn acabadas de mecanizacin,

bonificadas, pulidas, desengrasadas y secas.Si se desea tener alguna parte de la pieza no endurecida para su correspondiente proteccinse puede recurrir a una operacin de estaado realizada electrolticamente.

El proceso se basa en la afinidad que tienen los elementos de aleacin del acero por elnitrgeno naciente que se produce por la disociacin de amoniaco gaseoso cuando se pone encontacto con el acero.

Nitruracin lquida.- Emplea la misma temperatura que la nitruracion gaseosa, este proceso sehace en sales de cianuro fundido.

Los baos se pueden trabajar con amoniaco gaseoso a presin para asegurar el nitrgenonaciente.

6.- ACEROS ALEADOS

Una de las formas de alterar las propiedades de los aceros, es aadir otros elementos a laaleacin. Segn el elemento de que se trate y su proporcin dentro de aleacin, sta variarsustancialmente sus propiedades respecto a las de los materiales en condiciones normales.

Influencia de los elementos de aleacin en las propiedades de los aceros

Nquel (Ni).Sirve para producir en los aceros gran tenacidad.

Cromo (Cr).Se emplea en cantidades diversas desde 0.30 a 30, segn los casos y sirve paraaumentar la dureza y la resistencia a la traccin de los aceros, mejora la templabilidad, impidelas deformaciones en el temple, aumenta la resistencia al desgaste, la inoxidabilidad, etc.

Molibdeno (Mo). Mejora notablemente la resistencia a la traccin. El molibdeno a aumentatambin la resistencia de los aceros en caliente.


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7.- CLASIFICACIN DE LOS ACEROS.

El Instituto del Hierro y del Acero clasifica los aceros en las siguientes series:

F-100 Aceros finos de construccin general.F-200 Aceros para usos especiales.F-300 Aceros resistentes a la corrosin y oxidacin.F-400 Aceros para emergencia.F-500 Aceros para herramientas.F-600 Aceros comunes.

Cada una de estas series de subdivide en grupos, obteniendo:Grupo F-110 Aceros al carbono.Grupo F-120 Aceros aleados de gran resistencia.Grupo F-130 " "Grupo F-140 Aceros aleados de gran elasticidad.Grupo F-150 Aceros para cementar.Grupo F-160 " "Grupo F-170 Aceros para nitrurar.

Grupo F-210 Aceros de fcil mecanizado.

Grupo F-220 Aceros de fcil soldadura.Grupo F-230 Aceros con propiedades magnticas.Grupo F-240 Aceros de alta y baja dilatacinGrupo F-250 Aceros de resistencia a la fluencia.

Grupo F-410 Aceros de alta resistencia.Grupo F-420 " "Grupo F-430 Aceros para cementar.

Grupo F-510 Aceros al carbono para herramientas.Grupo F-520 Aceros aleados.

Grupo F-530 " "Grupo F-540 " "Grupo F-550 Aceros rpidos.Grupo F-610 Aceros Bessemer.Grupo F-620 Aceros Siemens.Grupo F-630 Aceros para usos particulares.

8.- FORMAS COMERCIALES DEL ACERO.

El acero que se emplea para la construccin mecnica y metlica tiene tres formas usuales:barras, perfiles y palastros.


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Barras. Se obtienen en laminacin y trefilado en hileras pudiendo obtener secciones de lassiguientes formas:

Pletinas. Cuando el espesor es igual o menor de la dcima parte del ancho de la seccin.Cuando el espesor es ms delgado, se llaman flejes.

Media caa o pasamanos.

Tringulo

Cuadrado

HexgonoRedondo

Perfiles. Se obtienen por laminacin, siendo su longitud de 4 a 12 m. los ms corrientes son:

Doble T: Utilizadas como vigas las hay hasta de 600 mm de altura.

U: Forma vigas compuestas. Hasta 300mm de altura

Z: De dimensiones comprendidas entre 30 a 200 mm

Tubo: Que puede ser de seccin cuadrada, circular, etc.

9.- ACEROS: COMPOSICIN QUMICA.

Como ya se ha dicho, en el acero, adems de hierro y carbono como elementosfundamentales, intervienen elementos accidentales, entre ellos el azufre y el fsforo, que dadasu afinidad con el acero, son difciles de eliminar, no obstante se reducen a proporcionesinofensivas (< 0.05 %); otros elementos facilitan la obtencin, como el silicio y el manganesoque adicionados en pequeas proporciones (0.2 a 0.9 %) evitan la oxidacin del metal fundido,

el resto (97.5 a 99.5%) es hierro. Los aceros con esta composicin se llaman aceros alcarbono.

Atendiendo al porcentaje de contenido en carbono, estos aceros suelen denominarse como seindica en el siguiente cuadro:

% de Carbono Denominacin Resistencia0.1 a 0.2 Aceros extrasuaves 38 - 48 kg / mm0.2 a 0.3 Aceros suaves 48 - 55 kg / mm0.3 a 0.4 Aceros semisuaves 55 - 62 kg / mm0.4 a 0.5 Aceros semiduros 62 - 70 kg / mm0.5 a 0.6 Aceros duros 70 - 75 kg / mm0.6 a 0.7 Aceros extraduros 75 - 80 kg / mm


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7.- FUNDICIONES

Las fundiciones de hierro son aleaciones de hierro carbono del 2 al 5%, cantidades de siliciodel 2 al 4%, del manganeso hasta 1%, bajo azufre y bajo fsforo. Se caracterizan por que sepueden vaciar del horno cubilote para obtener piezas de muy diferente tamao y complejidadpero no pueden ser sometidas a deformacin plstica, no son dctiles ni maleables y pocosoldables pero s mecanizables, relativamente duras y resistentes a la corrosin y al desgaste.

Las fundiciones tienen innumerables usos y sus ventajas ms importantes son:

- Son ms fciles de mecanizar que los aceros.

- Se pueden fabricar piezas de diferente tamao y complejidad.- En su fabricacin no se necesitan equipos ni hornos muy costosos.- Absorben las vibraciones mecnicas.- Son resistentes al choque trmico, a la corrosin y de buena resistencia al desgaste.

De acuerdo con la apariencia de su fractura, las fundiciones pueden ser grises, blancas,atruchadas, aunque tambin existen las fundiciones maleables, nodulares y especiales oaleadas.

7.1.- MICROCONSTITUYENTES DE LAS FUNDICIONES

Las fundiciones de hierro pueden presentar los mismos constituyentes de los aceros, ms eleutctico ledeburita compuesto de austenita y cementita y el carbono en forma de lminas,ndulos o esferitas de grafito, entre otros. Su microestructura se basa en el diagrama hierrocarbono estable.

Ledeburita: Es el constituyente eutctico que se forma al enfriar la fundicin lquida de 4.3% Cdesde 1145C. Est formada por 52% de cementita y 4 8% de austenita de 2% C. La ledeburitano existe a temperatura ambiente en las fundiciones ordinarias debido a que en elenfriamiento se transforma en cementita y perlita; sin embargo en las fundiciones se puedenconocer la zonas donde existi la ledeburita por el aspecto eutctico con que quedan lasagrupaciones de perlita y cementita.

7.2.- FUNDICIN GRIS

La mayor parte del contenido de carbonoen la fundicin gris se da en forma de escamas olminas de grafito, las cuales dan al hierro su color y sus propiedades deseables.

La fundicin gris es fcil de mecanizar, tiene alta capacidad de templado y buena fluidez parael colado, pero es quebradizo y de baja resistencia a la traccin.


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microestructura en la cual la mayora del carbono est en la forma combinada de cementita,debido a su estructura la fundicin blanca es dura, quebradiza y muy dificil de mecanizar.

Las fundiciones maleables se utilizan en la fabricacin de partes de maquinaria agrcola,industrial y de transporte

7.6.- FUNDICIN ALEADA

Las fundiciones aleadas son aquellas que contienen Ni, Cr, Mo, Cu, etc., en porcentajessuficientes para mejorar las propiedades mecnicas de las fundiciones ordinarias o para

comunicarles alguna otra propiedad especial, como alta resistencia al desgaste, alta resistenciaa la corrosin, al calor etc.

Los elementos de aleacin modifican la microestructura de las fundiciones y con ello su durezay resistencia.Los elementos de aleacin modifican tambin como en los aceros, la situacin de los puntoscrticos y adems ejercen una accin muy importante y compleja en la grafitizacin.

Ciertos elementos como el silicio, aluminio, nquel y cobre, que se disuelven en la ferrita, laendurecen y la hacen aumentar su resistencia.

Otros elementos como el cromo, manganeso, y molibdeno son formadores de carburos, sonelementos que tienden a formar fundicin blanca en vez de gris y dificultan la grafitizacin

7.7.- CLASIFICACIN DE LAS FUNDICIONES

La clasificacin establecida por el Instituto del Hierro y el Acero de las fundiciones utilizadas enal construccin mecnica es la siguiente:

Serie F-800 Fundiciones.Grupo F-810 Fundiciones grises.

Grupo F-830 Fundiciones maleables.Grupo F-840 Fundiciones maleables perlticas.Grupo F-860 Fundiciones nodulares.Grupo F-870 Fundiciones especiales.

RESUMEN

Se ha estudiado en esta unidad el diagrama de la aleacin Fe-C en condiciones de equilibrio, ycon ello todas la posibilidades de formacin de microcomponentes en funcin del % de carbonoen disolucin y de la temperatura a la que se encuentre el material SLIDO.


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A continuacin se han estudiado tcnicas para alterar la formacin de esos microcomponentesa los efectos de conseguir caractersticas en el material que no se dan en condiciones deequilibrio:

- Tratamientos trmicos.- Tratamientos termoqumicos- Otros materiales aadidos a la aleacin.

Ser objeto de ampliacin en otras unidades la clasificacin de los aceros y fundiciones y sunomenclatura normalizada, as como el estudio de otras aleaciones y sus caractersticas.

Como anexo a este documento, en la ltima pgina se ha dibujado el diagrama de equilibrioFe-C de forma simplificada.


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La Metrologaen mecanizado, es la tcnica mediante la cual se pueden realizar los procesos demedida, comparacin y verificacin de los elementos fabricados o en bruto.

Medir:es etablecer las dimensiones de un objeto. Lo que se pretende es averiguar cunto mide.

Comparar:es establecer diferencias entre objetos. No se pretende saber cunto mide un objeto,sino la diferencia de medida que hay entre dos objetos o entre dos partes diferentes de uno. Porejemplo: si se quiere saber si una superficie es totalmente plana y/o horizontal, se puede realizaruna medida en un punto de ella y otra en otro punto diferente. Las diferencias de medida sern lasque permitan establecer si la superficie tiene la forma y/o posicin deseada.

Verificar:es comprobar si la pieza que se ha fabricado, cumple con las formas y dimensiones quese pretendan. Se har la verificacin de una pieza fabricada o verificaciones intermedias durante el

proceso de fabricacin para ir comprobando que los trabajos se estn haciendo correctamente.

Apreciacin de un aparato de medida: es la mnima medida que de forma directa se puede leerexactamente sobre el aparato. Por ejemplo: en una regla graduada en milmetros, la apreciacinser de un milmetro, ya que dimensiones ms pequeas no se pueden leer con exactitud. Sepodrn estimar a ojo, pero no leer.

Error en la medida. Cuando medimos, situamos una determinada marca que tiene el aparato demedida sobre uno de los extremos y otra sobre el otro extremo del objeto que vamos a medir. Sonlneas finsimas, pero si las observsemos con un microscopio, veramos que tienen una anchura,

por tanto es imposible medir con total exactitud. Esta limitacin y el hecho de que los aparatosempleados, pueden no tener la apreciacin necesaria, hace que se tenga que emplear una tcnicapara poder medir y, sobre todo verificar, con la mayor exactitud posible.

Mtodo. De una misma medida (a), se harn varias mediciones (a1, a2, a3, an) y despus se harmedia aritmtica de todas ellas, expresando el resultado al menos con una cifra decimal ms de laque permita la apreciacin del aparato. Lgicamente, cuantas ms mediciones se hagan, msperciso ser el resultado.

Errores de medida evitables. Adems de las limitaciones de la fsica ya explicadas en el apartadoanterior, existen otros errores al realizar mediciones que pueden ser evitados siguiendo unas

sencillas normas:

a) Leer la medida del aparato siempre de frente. Si se inclina el aparato de medida cuandose lee, la superposicin de las lneas de referencia puede ser un efecto ptico y dar unalectura falsa. A este error, se le llama paralaje.

b) Conservar en buen estado los aparatos de medida. Estamos hablando de aparatos queson capaces de apreciar centsimas de milmetro. Resulta lgico que cualquier intento deforzar el movimiento de los aparatos, cualquier golpe y la suciedad acumulada en las guas,provocarn en el aparato unas holguras inadmisibles.


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EL CALIBRE O PIE DE REY

120 3 54 6 87 910

0 10 20 30 40 50 60 70

Regla fija.Escala de

mm.

Nonio.Regla

mvil. 10divisionesde 0,9 mmcada una.

120 3 54 6 87 910

0 10 20 30 40 50 6

10,4

10,4

Medida interior entre topes

Medida exterior entre topes


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Ejemplo de lectura:

1.- Vase que el cero del nonio est entre los valores 10 mm y 11 mm. Tomaremos 10 mm.2.- La divisin del nonio que coincide con uno de los mm es la 4.3.- La apreciacin del calibre es:

4.- La medida es 10 + (4 x 0,1) = 10,4 mm

Otro nonio y su apreciacin

En este caso, el nonio tiene 20 divisiones, portanto:

Los dos tipos de nonio que se han descrito son losms frecuentes.

En algunos calibres, la escala de milmetros est numerada en cm, es decir que donde indica 10indicara 1, en 20 indicara 2, etc.

mmmm

divn

mmap 10

10

11,

===

120 3 54 6 87 910 mmmm

ap 05020

1,==


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EL MICRMETRO

Ejemplo de medida:

1.- Observaremos cuntos milmetros son visibles. En el ejemplo: 6 mm.2.- Observaremos si tras el ltimo milmetro visible se ve la lnea de medio milmetro. En elejemplo: s.3.- Observaremos qu lnea del nonio coincide con la de referencia en la regla. En el ejemplo: la12.4.- La apreciacin en el aparato es:

av: es el avance longitudinal del tambor por cada vuelta entera. Normalmente 0,5 mm.

15

20

10

5

0 1 2 3 4 5 6

Nonio.Normalmente

con 50divisiones.Giratorio.

Regla fijacon mm ymediosmm.

Tamborgiratorio.

divn

avap

=


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El nonio suele estar dividido en 50 partes.

De modo que en un micrmetro de los ms utilizados:

En el ejemplo, la lectura sera: 6 mm + 0,50 mm + 0,12 mm = 6,62 mm.Obsrvese que si no estuviera visible el ltimo medio milmetro, en la suma anterior no se pondra +0,50 mm.

Tipos de micrmetros:

Micrmetro para medirprofundidades.

Micrmetro para medir roscas.

mmap 01050

50,

,==


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Micrmetro para medir exteriores,tambin llamado Palmer.

Micrmetro para interiores.Obsrvese que, como es lgico laescala de la regla est al revs queen de exteriores.

Palmer de rango75-100 mm


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Rango de medidas.- Como sera muy costoso manejar un micrmetro que partiese de cero cuandohubiese que medir piezas de gran tamao (recurdese que cada vuelta del tambor produce unavance de tan solo 0,5 mm), se construyen micrmetros de diferentes rangos de medida, quegeneralmente van de 25 en 25 mm. As los hay de: 0 a 25 mm; 25 a 50 mm; 50 a 75 mm; etc.

EL GONIMETRO

Aparato de precisin para medir ngulos, con un fundamento similar al del pie de rey.

0 1020

30

40

50

60

70

80

90

100

11

0

120

130

140150

160170180190

20021

022

0

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330

340 3

50

030 3060 60

360 350340

330320

310

300

2

90

280

27

0

260

2

50

240

230

220210

20019

0180170

16015

014

0

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

3020

10 Limbo.Escala de

los grados.Elementogiratorio.

Nonio oNonius.

Escala deminutos.Elemento

fijo

+ -


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Ejemplo de medida:

ngulo positivo (giro del limbo antihorario):1 .- Se localiza la posicin del cero del nonio sobre el limbo: entre 23 y 24. Se leer 23.

2.- La apreciacin del gonimetro del ejemplo:

0

10 20 30

40

030 3060 60

0 350 340

330320

''

ndiv

'ap 6

10

6060===


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3.- Se localiza la marca del nonio que coincide con una de las del limbo (se leer la parte derechapara ngulos positivos) en este ejemplo el punto verde nos da indica esas marcas. Coincide la sextadivisin del nonio, por tanto el nmero de minutos que se aadir al ngulo ser de:6 x 6 = 36

4.- La lectura del gonimetro ser pues de: 23 36

En el caso de ngulo negativo, se proceder de igual modo, pero leyendo la escala superior dellimbo y la parte izquierda del nonio (punto rojo), de esta forma la lectura ser:

- 336 24

Otros nonios y sus apreciaciones:

Si se aplicase a la lectura del ejemploanterior, habra que escribir:

23,6ya que 0,1 x 6 = 0,6

La diferencia entre ambos tipos es que en el caso de que los extremos del nonio sean 60 se dividir60 entre el nmero de divisiones, con lo cual el resultado de la lectura ser en grados y minutos. Enel caso de figurar 1, se dividir 1 (que es equivalente a 60) entre el nmero de divisiones y elresultado ser en grados y dcimas (o centsimas) de grado.

060 60

''

125

60==ap

01 1

,

1010

1==ap


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Imagen de un gonimetro de 12 divisiones (ap = 5)


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Medidas de ngulos. Aunque tradicionalmente se ha empleado casi siempre el Grado Sexagesimalcomo unidad de medida de ngulos, el Sistema Internacional de Unidades, otorga esta distincin alRadin. Todava son muy empleadas las medidas de ngulos en grados sexagesimales, pero debidoa la unificacin de criterios en torno al Sistema Internacional, poco a poco, debera ir imponindoseel Radin.

El Grado Sexagesimalse define como la nonagsima (1/90) parte de un ngulo recto. As pues,un ngulo recto medir 90 sexagesimales y una vuelta completa 360.

El Radinse define como un ngulo cuya medida de arco y cuyo radio son iguales. Teniendo encuenta que la longitud de una circunferencia mide 2r, si dividimos esa longitud por el radio, segnla definicin de Radin, tendremos el valor del ngulo en radianes, es decir 2 radianes. Enresumen, el ngulo correspondiente a una vuelta completa y equivalente a 360

sexagesimales es 2 radianes.

As pues, cuando se quiera convertir cualquier ngulo en grados sexagesimales a radianes, sersuficiente con hacer una regla de tres sabiendo que 360 son 2 radianes. Al hacer el clculosuele ser conveniente mantener sin poner su valor; el resultado ser ms exacto.

EJERCICIOS:

1. En la verificacin de una determinada pieza de forma cbica, se han tomado, las siguentesmedidas:

Anchura: 10,02 mm; 10,01mm y 10,01 mmAltura: 10,00 mm; 10,00 mm y 10,01 mmLongitud: 9,99 mm; 10,00 mm y 9,99 mm

a) Expresa con el menor error posible las medidas reales del cubo.b) Qu apreciacin tena el aparato con el que se ha realizado la medicin?

2. Dibuja un pie de rey que est marcando una medida de 3,45 mm. Detalla el nonio. Justificacon clculos la apreciacin del aparato.

3. Dibuja un Palmer que est marcando una medida de 4,64 mm. Explica cmo es el nonio,Justifica tu respuesta. Justifica la apreciacin de aparato.

4. Dibuja un gonimetro que est marcando una medida angular de 33 24. Detalla el nonio.Justifica la apreciacin de aparato.

5. Expresa en radianes con la mayor exactitud posible, los siguiente ngulos en gradossexagesimales:

30 45 60 90 120 135 180 210 225 240 270 300 315


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taladrado


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1. PROCESO DE TALADRADO

El taladrado es un trmino que cubre todos los mtodos para producir agujeros cilndricos en una pieza conherramientas de arranque de viruta. Adems del taladrado de agujeros cortos y largos, tambin cubre el trepanadoy los mecanizados posteriores tales como escariado, mandrinado, roscado y brochado. La diferencia entretaladrado corto y taladrado profundo es que el taladrado profundo es una tcnica especfica diferente que se utilizapara mecanizar agujeros donde su longitud es varias veces ms larga (8-9) que su dimetro.

Con el desarrollo de brocas modernas el proceso de taladrado ha cambiado de manera drstica, porque con lasbrocas modernas se consigue que un taladro macizo de dimetro grande se pueda realizar en una sola operacin,sin necesidad de un agujero previo, ni de agujero gua, y que la calidad del mecanizado y exactitud del agujeroevite la operacin posterior de escariado.

Como todo proceso de mecanizado por arranque de viruta la evacuacin de la misma se torna crtica cuando elagujero es bastante profundo, por eso el taladrado est restringido segn sean las caractersticas del mismo.Cuanto mayor sea su profundidad, ms importante es el control del proceso y la evacuacin de la viruta.

1.1. Produccin de agujeros

Los factores principales que caracterizan un agujero desde el punto de vista de su mecanizado son:

Dimetro Calidad superficial y tolerancia Material de la pieza Material de la broca Longitud del agujero

Condiciones tecnolgicas del mecanizado Cantidad de agujeros a producir Sistema de fijacin de la pieza en el taladro.

Casi la totalidad de agujeros que se realizan en las diferentes taladradoras que existen guardan relacin con latornillera en general, es decir la mayora de agujeros taladrados sirven para incrustar los diferentes tornillos quese utilizan para ensamblar unas piezas con otras de los mecanismos o mquinas de las que forman parte.

Segn este criterio hay dos tipos de agujeros diferentes los que son pasantes y atraviesan en su totalidad la piezay los que son ciegos y solo se introducen una longitud determinada en la pieza sin llegarla a traspasar, tanto unoscomo otros pueden ser lisos o pueden ser roscados.

Respecto de los agujeros pasantes que sirven para incrustar tonillos en ellos los hay de entrada avellanada, para

tornillos de cabeza plana, agujeros de dos dimetros para insertar tornillos allen y agujeros cilndricos de un solodimetro con la cara superior refrentada para mejorar el asiento de la arandela y cabeza del tornillo. El dimetrode estos agujeros corresponde con el dimetro exterior que tenga el tornillo.

Respecto de los agujeros roscados el dimetro de la broca del agujero debe ser la que corresponda de acuerdocon el tipo de rosca que se utilice y el dimetro nominal del tornillo. En los tornillos ciegos se debe profundizar msla broca que la longitud de la rosca por problema de la viruta del macho de roscar.


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1.2. Parmetros de corte del taladrado

Los parmetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de taladrado son los siguientes:

Eleccin del tipo de broca ms adecuado Sistema de fijacin de la pieza Velocidad de corte (Vc) de la broca expresada de metros/minuto Dimetro exterior de la broca u otra herramienta Revoluciones por minuto (rpm) del husillo portabrocas Avance en mm/rev, de la broca Avance en mm/mi de la broca Profundidad del agujero Esfuerzos de corte

Tipo de taladradora y accesorios adecuados

1.2.1. Velocidad de corte

Se define como velocidad de corte la velocidad lineal de la periferia de la broca u otra herramienta que se utiliceen la taladradora (Escariador, macho de roscar, etc). La velocidad de corte, que se expresa en metros por minuto(m/min), tiene que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y su valor adecuado depende de muchos factores,especialmente de la calidad y tipo de broca que se utilice, de la dureza y la maquinabilidad que tenga el materialque se mecanice y de la velocidad de avance empleada. Las limitaciones principales de la mquina son su gamade velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijacin de la pieza y de la herramienta.

A partir de la determinacin de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendr

el husillo portafresas segn la siguiente frmula:

En la expresin anterior:

: dimetro de la pieza en mm.

n: nmero de revoluciones (vueltas) que da la pieza en un minuto (rpm)Vc: velocidad de corte en m/min.

La velocidad de corte es el factor principal que determina la duracin de la herramienta. Una alta velocidad decorte permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. Los fabricantesde herramientas y prontuarios de mecanizado, ofrecen datos orientativos sobre la velocidad de corte adecuada delas herramientas para una duracin determinada de la herramienta, por ejemplo, 15 minutos. En ocasiones, esdeseable ajustar la velocidad de corte para una duracin diferente de la herramienta, para lo cual, los valores de lavelocidad de corte se multiplican por un factor de correccin. La relacin entre este factor de correccin y laduracin de la herramienta en operacin de corte no es lineal.

La velocidad de corte excesiva puede dar lugar a:

Desgaste muy rpido del filo de corte de la herramienta. Deformacin plstica del filo de corte con prdida de tolerancia del mecanizado. Calidad del mecanizado deficiente.


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La velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a:

Formacin de filo de aportacin en la herramienta. Efecto negativo sobre la evacuacin de viruta. Baja productividad. Coste elevado del mecanizado.

1.2.2. Velocidad de rotacin de la broca

La velocidad de rotacin del husillo portaborcas se expresa habitualmente en revoluciones por minuto (rpm). Enlas taladradoras convencionales hay una gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro delmotor principal y del nmero de velocidades de la caja de cambios de la mquina. En las taladradoras de control

numrico, esta velocidad es controlada con un sistema de realimentacin que habitualmente utiliza un variador defrecuencia y puede seleccionarse una velocidad cualquiera dentro de un rango de velocidades, hasta unavelocidad mxima. La velocidad de rotacin de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de cortey al dimetro de la herramienta.

1.2.3. Velocidad de avance

El avance o velocidad de avance en el taladrado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir,la velocidad con la que progresa el corte. El avance de la herramienta de corte es un factor muy importante en elproceso de taladrado.

Cada broca puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance por cada revolucin de laherramienta, denominado avance por revolucin. Este rango depende fundamentalmente del dimetro de la broca,de la profundidad del agujero, adems del tipo de material de la pieza y de la calidad de la broca. Este rango develocidades se determina experimentalmente y se encuentra en los catlogos de los fabricantes de brocas.Adems esta velocidad est limitada por las rigideces de las sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la

potencia del motor de avance de la mquina. El grosor mximo de viruta en mm es el indicador de limitacin msimportante para una broca. El filo de corte de las herramientas se prueba para que tenga un valor determinadoentre un mnimo y un mximo de grosor de la viruta.

La velocidad de avance es el producto del avance por revolucin por la velocidad de rotacin de la herramienta.

Al igual que con la velocidad de rotacin de la herramienta, en las taladradoras convencionales la velocidad deavance se selecciona de una gama de velocidades disponibles, mientras que las taladradoras de control numricopueden trabajar con cualquier velocidad de avance hasta la mxima velocidad de avance de la mquina.

Efectos de la velocidad de avance

Decisiva para la formacin de viruta

Afecta al consumo de potencia Contribuye a la tensin mecnica y trmica


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La elevada velocidad de avance da lugar a:

Buen control de viruta Menor tiempo de corte Menor desgaste de la herramienta Riesgo ms alto de rotura de la herramienta Elevada rugosidad superficial del mecanizado.

La velocidad de avance baja da lugar a:

Viruta ms larga Mejora de la calidad del mecanizado Desgaste acelerado de la herramienta

Mayor duracin del tiempo de mecanizado Mayor coste del mecanizado

2. TIPOS DE MQUINAS TALADRADORAS

Las mquinas taladradoras se pueden reunir en seis grupos separados:

Taladradoras sensitivas Taladradoras de columnas Taladradoras radiales Taladradoras de torreta Taladradora de husillos mltiples Centros de mecanizado CNC

En este curso se tratarn nicamente las taladradoras de columna ya que son las ms utilizadas en un taller demecanizado.

2.1. Taladradoras de columna

Estas mquinas se caracterizan por la rotacin de un husillo vertical en una posicin fija y soportado por unbastidor de construccin, tipo C modificado.

La familia de las mquinas taladradoras de columna se componen de las taladradoras de columna con avance

regulado por engranajes, la taladradora de produccin de trabajo pesado, la taladradora de precisin, y lataladradora para agujeros profundos.

Los taladros de columna de avance por engranaje son caractersticos de esta familia de mquinas y se adaptanmejor para ilustrar la nomenclatura. Los componentes principales de la mquina son los siguientes

Bancada: es el armazn que soporta la mquina, consta de una base o pie en la cual va fijada la columnasobre la cual va fijado el cabezal y la mesa de la mquina que es giratoria en torno a la columna.

Motor: estas mquinas llevan incorporado un motor elctrico de potencia variable segn las capacidadesde la mquina.

Cabezal: es la parte de la mquina que aloja la caja de velocidades y el mecanismo de avance del husillo.

El cabezal portabrocas se desliza hacia abajo actuando con unas palancas que activan un mecanismo depin cremallera desplazando toda la carrera que tenga la taladradora, el retroceso del cabezal esautomtico cuando cede la presin sobre el mismo.


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El avance de taladrado automtico de trabajo est regulado en

mm/revolucin del eje.

Poleas de transmisin: el movimiento del motor al husillo, serealiza mediante correas que enlazan dos poleasescalonadas con las que es posible variar el nmero derevoluciones de acuerdo a las condiciones de corte deltaladrado y el husillo portabrocas. Hay taladradoras queadems de las poleas escalonadas incorporan una caja deengranajes para regular las velocidades del husillo y delavance de penetracin.

Nonio: las taladradoras disponen de un nonio con el fin decontrolar la profundidad del taladrado. Este nonio tiene untope que se regula cuando se consigue la profundidaddeseada.

Husillo: est equipado con un agujero cnico para recibir elextremo cnico de las brocas, o del portabrocas que permiteel montaje de brocas delgadas, o de otras herramientas decorte que se utilicen en la mquina, tales como machos oescariadores.

Mesa: est montada en la columna y se la puede levantar obajar y sujetar en posicin para soportar la pieza a la alturaapropiada para permitir taladrar en la forma deseada.

3. CARACTERSTICAS TCNICAS DE LAS BROCAS

Las brocas son las herramientas ms comunes que utilizan las taladradoras, si bien tambin pueden utilizarmachos para roscar a mquina, escariadores para el acabado de agujeros de tolerancias estrechas, avellanadorespara chaflanar agujeros, o incluso barras con herramientas de mandrinar.

3.1. Tipos de brocas

Las brocas tienen diferente geometra dependiendo de la finalidad con que hayan sido fabricadas. Diseadasespecficamente para quitar material y formar, por lo general, un orificio o una cavidad cilndrica, la intencin en sudiseo incluye la velocidad con que el material ha de ser retirado y la dureza del material y dems cualidadescaractersticas del mismo.

Brocas normales helicoidales. Generalmente con pago tubular, para sujetarla mediante portabrocas.Existen numerosas variedades que se diferencian en su material constitutivo y tipo de material a taladrar.


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Broca larga. Usada all donde no se puede llegar con una broca normal por hallarse el punto donde sedesea hacer el agujero en el interior de una pieza o equipo.

Broca superlarga. Empleada habitualmente para taladrar los muros de viviendas a fin de introducir cablesde telfono, por ejemplo.

Broca de centrar. Broca de diseo especial empleada para realizar los puntos de centrado de un eje parafacilitar su torneado o rectificado.

Broca para berbiqu. Usadas generalmente en carpintera de madera, por ser de muy bajas revoluciones.Las hay de diferentes dimetros.

Broca de paleta. Usada principalmente para madera, para abrir muy rpidamente agujeros con berbiqu,

taladro o barreno elctrico. Tiene un punta muy afilada, que sirve de centro y de gua, de muy pocalongitud, luego viene la paleta, que es la que har el agujero calibrado, de acuerdo a su dimetro.Tambin se le ha conocido como broca de espada.

Broca de taladrado profundo o "de escopeta". Tambin conocida como broca can.

Broca para excavacin o Trpano. Utilizada para la perforacin de pozos petrolferos y sondeos.

Brocas para mquinas de control numrico. Existe una gama de brocas especiales de gran rendimiento yprecisin para utilizarlas en mquinas de control numrico, que operan a altas velocidades de corte.

3.2. Elementos constituyentes de una broca

Entre algunas de las partes y generalidades comunes a la mayora de las brocas estn:

1. Longitud total de la broca. Existen brocas normales, largas y sper-largas.

2. Longitud de corte. Es la profundidad mxima que se puede taladrar con una broca y viene definida por lalongitud de la parte helicoidal.

3. Dimetro de corte. Es el dimetro del orificio obtenido con la broca. Existen dimetros normalizados y tambin

se pueden fabricar brocas con dimetros especiales.


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4. Dimetro y forma del mango. El mango es cilndrico para dimetros inferiores a 13 mm, que es la capacidad de

fijacin de un portabrocas normal. Para dimetros superiores, el mango es cnico (tipo Morse).

5. ngulo de corte. El ngulo de corte normal en una broca es el de 118. Tambin se puede utilizar el de 135,quiz menos conocido pero, quizs, ms eficiente al emplear un ngulo obtuso ms amplio para el corte de losmateriales.

6. Nmero de labios o flautas. La cantidad ms comn de labios (tambin llamados flautas) es dos y despuscuatro, aunque hay brocas de tres flautas o brocas de una (sola y derecha), por ejemplo en el caso del taladradode escopeta.

7. Profundidad de los labios. Tambin importante pues afecta a la fortaleza de la broca.

8. ngulo de la hlice. Es variable de unas brocas a otras dependiendo del material que se trate de taladrar. Tienecomo objetivo facilitar la evacuacin de la viruta.

9. Material constitutivo de la broca. Existen tres tipos bsicos de materiales:

A. Acero al carbono, para taladrar materiales muy blandos (madera, plstico, etc.)B. Acero rpido (HSS), para taladrar aceros de poca durezaC. Metal duro (Widia), para taladrar fundiciones y aceros en trabajos de gran rendimiento.

10. Acabado de la broca. Dependiendo del material y uso especifico de la broca, se le puede aplicar una capa derecubrimiento que puede ser de xido negro, de titanio o de nquel, cubriendo total o parcialmente la broca, desdeel punto de corte.

4. ACCESORIOS DE LAS TALADRADORAS

Las taladradoras utilizan como accesorios principales:

Portabrocas. Pinzas de fijacin de brocas. Utillajes para posicionar y sujetar las piezas. Plantilla con casquillos para la gua de las brocas. Granete Mordazas de sujeccin de piezas Elementos robotizados para la alimentacin de piezas. Afiladora de brocas

4.1. Portabrocas

El portabrocas es el dispositivo que se utiliza para fijar labroca en la taladradora cuando las brocas tienen elmango cilndrico. El portabrocas va fijado a la mquinacon un mango de cono Morse segn sea el tamao delportabrocas.

Los portabrocas se abren y cierran de forma manual,aunque hay algunos que llevan un pequeo dispositivopara poder ser apretados con una llave especial. Los

portabrocas ms comunes pueden sujetar brocas dehasta 13 mm de dimetro. Las brocas de dimetro


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superior llevan un mango de cono Morse y se sujetan directamente a la taladradora.

4.2. Mordaza

En las taladradoras es muy habitual utilizar mordazas u otros sistemas de apriete para sujetar las piezas mientrasse taladran. En la sujecin de las piezas hay que controlar bien la presin y la zona de apriete para que no sedeterioren.

4.3. Pinzas de apriete cnicas

Cuando se utilizan cabezales multihusillos o brocas de gran produccin se utilizan en vez de portabrocas, cuyoapriete es dbil, pinzas cnicas atornilladas que ocupan menos espacio y dan un apriete ms rgido a laherramienta.


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4.4. Granetes

Se denomina granete a una herramienta manual que tiene forma de puntero de acero templado afilado en unextremo con una punta de 60 aproximadamente que se utiliza para marcar el lugar exacto que se ha trazadopreviamente en una pieza donde haya que hacerse un agujero, cuando no se dispone de una plantilla adecuada.

4.5. Plantillas de taladrado

Cuando se mecanizan piezas en serie, no se procede a marcar los agujeros con granetes sino que se fabricanunas plantillas que se incorporan al sistema de fijacin de la pieza debidamente referenciada. Las plantillas llevanincorporados unos casquillos guas para que la broca pueda encarar los agujeros de forma exacta sin que seproduzcan desviaciones de la punta de la broca. En operaciones que llevan incorporado un escariado o un

roscado posterior los casquillos guas son removibles y se cambian cuando se procede a escariar o roscar elagujero.

4.6. Afiladora de brocas

En las industrias metalrgicas que realizan muchos taladros, se dispone de mquinas especiales de afilado paraafilar las brocas cuando el filo de corte se ha deteriorado. El afilado se puede realizar en una amoladora que tengala piedra con grano fino pero la calidad de este afilado manual suele ser muy deficiente porque hay que serbastante experto para conseguir los ngulos de corte adecuados. La mejor opcin es disponer de afiladoras debrocas.


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TORNEADO


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1.- INTRODUCCIN.

Se puede definir el mecanizado como la transformacin de la geometra de una pieza, es decir,la pieza en bruto tiene una determinada geometra o forma y, una vez realizadas lasoperaciones de mecanizado, tiene otra.

Una de las formas de mecanizar es por arranque de viruta: la mquina realiza determinadosmovimientos, de forma que una herramienta de corte realice una incisin en la pieza,arrancando material.

En este tema, nos ocuparemos de una de las herramientas de mecanizado por arranque deviruta ms empleadas: el torno.

Llamamos Torno a una mquina de fabricacin de piezas de revolucin, de tal forma que, conla herramienta de corte fija se hace girar la pieza para realizar el arranque de viruta y las piezasobtenidas tienen secciones circulares a lo largo de un eje llamado de revolucin.

A pesar de que existen bastantes clases de tornos, en este curso, se pretende dar a conocer el

tipo ms utilizado que es Torno Paralelo.

2.- TORNO PARALELO.

El torno paralelo es una mquina que slo tiene dos ejes de trabajo, (eje z y eje x) de formaque el carro principal desplaza las herramientas a lo largo de la pieza y produce torneadoscilndricos, y el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetra de lapieza produciendo torneados planos. Con el primero, la operacin se denomina cilindradoycon el carro transversal se realiza la operacin denominada refrentado. Lleva montado untercer carro, de accionamiento manual y giratorio, llamado Charriot, montado sobre el carrotransversal, con el Charriot, inclinado a los grados necesarios es posible mecanizar conos.

Eje de revolucin


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Lo caracterstico de este tipo de torno es que se pueden realizar en el mismo todo tipo detareas propias del torneado, como taladrado, cilindrado, mandrinado, refrentado, roscado,conos, ranurado, escariado, moleteado, etc; mediante diferentes tipos de herramientas ytiles de formas variadas que se pueden intercambiar. Aplicando el til a la pieza que gira, seobtendr la geometra deseada.

Es esencial la preparacin tcnica y de destreza para e operador de un torno. En primer lugar,se requiere tener mano para mover los volantes de los carros con la destreza necesaria. Ensegundo lugar, hay que hacer trabajar a la mquina en las condiciones ptimas.

2.1. Movimientos.

Movimiento de corte: se produce al penetrar la herramienta en la pieza que gira. Estemovimiento se genera a partir de un motor elctrico que transmite su giro al husilloprincipal mediante un sistema de poleas o engranajes. El husillo principal tiene acopladoa su extremo distintos sistemas de sujecin (platos de garras, pinzas, mandrinosauxiliares u otros), los cuales sujetan la pieza a mecanizar

Movimiento de avance: la herramienta va cambiando de posicin y prolongando elcorte, ya sea longitudinal o radialmente. En combinacin con el giro transmitido al

husillo, determina el espacio recorrido por la herramienta por cada vuelta que da lapieza. Este movimiento tambin puede no ser paralelo al eje, producindose as conos,si es oblicuo.

Profundidad de pasada: movimiento de la herramienta de corte que determina laprofundidad de material arrancado en cada pasada. La cantidad de material factible deser arrancada depende del perfil del til de corte usado, el tipo de material mecanizado,la velocidad de corte, etc.

2.2. Estructura del torno paralelo

En el torno paralelo, como en todas las mquinas herramienta, podemos diferenciar dos partesfundamentales:

Los elementos componentes: Que agrupa los principales elementos que constituyen lamquina.

La cadena cinemtica. que transmite el movimiento a la pieza o la cuchilla.

2.2.1. Elementos componentes

El torno tiene cuatro componentes principales:


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Bancada: es el cuerpo que soporta los dems elementos. En su parte superior llevaunas guas por las que se desplaza el cabezal mvil o contrapunto y el carro principal.

Cabezal fijo: contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo y lasunidades de avance. Se compone del motor, el husillo, el selector de velocidad, elselector de unidad de avance y el selector de sentido de avance. Adems sirve parasoporte y rotacin de la pieza de trabajo que se apoya en el husillo.

Cabezal mvil: tambin llamado contrapunto puede moverse y fijarse en diversasposiciones. La funcin primaria es apoyar el borde externo de la pieza de trabajo.

A) Cabezal mvil.

El cabezal mvil o contracabezal (verfigura) descansa sobre las guas de labancada y se puede desplazarmanualmente a lo largo de ellas segn lalongitud de la pieza a mecanizar, llevado alpunto deseado se bloquea su posicin conla palanca (T6).

Mediante el volante (T1) se puede avanzaro retroceder el contrapunto (T5) sobre elcuerpo del contracabezal (T3), estedesplazamiento se puede bloquearimpidiendo que retroceda con la palanca(T2).

En este contracabezal la base (T4) y el cuerpo (T3) son piezas distintas fijadas una a otramediante tornillos, que pueden ser aflojados y permitir un cierto desplazamiento transversal delcuerpo respecto a su base, esta operacin se puede hacer para mecanizar conos de pequeongulo de inclinacin.

B) Carros portaherramientas, que son tres:

1. Carro principal, que produce los movimientos de avance en el sentido longitudinal de lasguas del torno y profundidad de pasada en refrentado.

2. Carro transversal, que se desliza transversalmente sobre el carro principal, avanzando en laoperacin de refrentado, y determina la profundidad de pasada en cilindrado.

3. Carro orientable o superior, su base est apoyada sobre una plataforma giratoria orientablesegn una escala de grados sexagesimales, se emplea para el mecanizado de conos, o enoperaciones especiales como algunas formas de roscado.


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El portaherramientas: su base est apoyada sobre una plataforma giratoria para orientarlo encualquier direccin.

En la imagen se puede ver en detalle el carro de un torno paralelo, el carro principal (4) estapoyado sobre las guas de la bancada y se mueve longitudinalmente por ellas.

En la parte delantera esta el cuadrode mecanismos (5). El volante (5a)permite desplazarlo manualmente aderecha o izquierda, el embrague deroscar (5b) tiene dos posiciones

desembragado o embragado en estaposicin al carro se muevelongitudinalmente a velocidadconstante por el husillo de roscar. Elembrague de cilindrar (5c) tiene tresposiciones cilindrar, desembragadoy refrentar, la velocidad de avancevendr fijada por el husillo decilindrar. En este panel de mandosse puede conectar uno u otroautomtico, pero no se puede

modificar ni la velocidad de avanceni el sentido del movimiento quetendr que fijarse en la caja de avances y transmitido al carro mediante el husillo de roscar o decilindrar segn corresponda.

El carro transversal (3) est montado y ajustado a su gua en cola de milano sobre el carrolongitudinal y se puede desplazar transversalmente, de forma manual con la manivela (3b) o enautomtico refrentando.

Sobre el carro transversal est el carro orientable (2) este carro se puede girar sobre s mismoun ngulo cuaquiera marcado en la escala (2b), mediante la manivela (2a) este carro se puede

avanzar o retroceder.

Sobre el carro orientable, esta la torreta portaherramientas (1) donde se monta la cuchilla.

C) Cadena cinemtica.

La cadena cinemtica genera, transmite y regula los movimientos de los elementos del torno,segn las operaciones a realizar.

Motor: normalmente elctrico, que genera el movimiento y esfuerzo de mecanizado.

Caja de velocidades: con la que se determina la velocidad y el sentido de giro del eje del torno(H4), partiendo del eje del motor que gira a velocidad constante.


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En la imagen se puede ver el cabezal de un torno, el eje principal sobre el que est montado elplato (H4), las palancas de la caja de velocidades e inversor de giro (H2) (H3) y (H5).

Caja de avances: con laque se establecen lasdistintas velocidades deavance de los carros,partiendo del movimientodel eje del torno.Recurdese que losavances en el torno son

en milmetros de avancepor revolucin del platodel torno. En la imagense puede ver en la parteposterior (H10), la cajade la lira, que conecta laparte posterior del ejedel torno con la caja deavances (H6), la lira queno se ve en la imagen,determina la relacin de

transmisin entre el ejeprincipal y la caja deavances mediante en-granajes desmontables.

Ejes de avances: que transmiten el movimiento de avance de la caja de avances al carroprincipal, suelen ser dos:

Eje de cilindrar (H8), ranurado para trasmitir un movimiento rotativo a los mecanismos del carroprincipal, este movimiento se emplea tanto para el desplazamiento longitudinal del carro

principal, como para el transversal del carro transversal.

Eje de roscar (H7), roscado en toda la longitud que puede estar en contacto con el carro, elembrague de roscar es una tuerca partida que abraza este eje cuando est embragado, losavances con este eje son ms rpidos que con el de cilindrar, y se emplea como su nombreindica en las operaciones de roscado.

En la imagen se puede ver un tercer eje (H9) con una palanca de empuadura roja junto a lacaja de avances, este tercer eje no existe en todos los modelos de torno y permite, medianteun conmutador, poner el motor elctrico en marcha o invertir su sentido de giro, otra u otras dospalancas similares estn en el carro principal, a uno u otro lado, que permiten girar este ejecolocando en las tres posiciones giro a derecha, parado o izquierda. En los modelos de torno


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que no disponen de este tercer eje, la puesta en marcha se hace mediante pulsadoreselctricos situados normalmente en la parte superior del cabezal.

2.3. Equipo auxiliar.

Existen elementos auxiliares, accesorios a la mquina, como

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