PLANIFICACION DEL PROCESO DE FABRICACION DEL EJE DE TRANSMISION 4340

CARLOS ANDRES JARABA NARVAEZ

DOCENTE:

ELMER FAJARDO

Procesos de Manufactura

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA TECNOLÓGICO COMFENALCO

PROGRAMA EN PRODUCCIÓN INDUSTRIAL

FACULTAD EN INGENIERÍA INDUSTRIAL

CARTAGENA DE INDIAS D. T. Y C.

2011

INTRODUCCION

En la actualidad los aceros son utilizados en los procesos de mecanizado

dependiendo sus características y utilidad o aplicación, en el caso de los

aceros 4340 son muy utilizados en la en la fabricación de tornillería de alta

resistencia, levas de mando, discos para frenos y ejes para camiones, entre

otros dado que sus características son muy apropiadas para ello ejemplo:

su alta templabilidad y resistencia a la fatiga. Es capaz de ofrecer buenas

propiedades en piezas de grandes secciones. No presenta fragilidad de

revenido. No se aconseja soldarlo; únicamente con soldadura especial.

Sus formas y acabados pueden ser Barra redonda, cuadrada, hexagonal y

solera laminadas o forjadas en caliente, peladas o maquinadas.

Placa laminada caliente.

El siguiente trabajo trata sobre la fabricación de un eje de transmisión 4340,

sus diferentes características y sus posibles tiempos en cada proceso,

teniendo en cuenta sus parámetros independientes como lo son la

velocidad de corte, el avance, y la profundidad del corte; también los

parámetros dependientes que son los tiempo por pasada, velocidad de giro,

velocidad de avance, tiempos totales, # de pasadas, etc.

PLANIFICACION DEL PROCESO DE FABRICACION DEL EJE DE TRANSMISION 4340

1. La Secuencia lógica para la fabricación de el eje de transmisión son:

1.1. Definición de las especificaciones de velocidad de giro y potencia de transmisión necesaria.

1.2. Selección de la configuración. Elección de los elementos que irán montados sobre el eje para la transmisión de potencia deseada a los distintos elementos a los que se deba realizar tal transmisión. Elección del sistema de fijación de cada uno de estos elementos al eje. Precisar la posición de los cojinetes/rodamientos de soporte del eje.

1.3. Propuesta de la forma general para la geometría del eje para el montaje de los elementos elegidos (cambios de sección oportunos).

1.4. Determinación de los esfuerzos sobre los distintos elementos que van montados sobre el eje.

1.5. Cálculo de las reacciones sobre los soportes. 1.6. Cálculo de las solicitaciones en cualquier sección. 1.7. Selección del material del eje, y de su acabado. (4340)1.8. Selección del coeficiente de seguridad adecuado, en función de la

manera en que se aplica la carga (suave, impacto,...). Suele estar entre 1.5 y 2.

1.9. Localización y análisis de los puntos críticos en función de la geometría (cambios de sección) y de las solicitaciones calculadas. Dimensionado para su resistencia.

1.10. Comprobación de las deformaciones. 1.11. Comprobación dinámica de velocidad crítica. 1.12. Determinación de las dimensiones definitivas que se ajusten a las

dimensiones comerciales de los elementos montados sobre el eje.

Algunas recomendaciones que se deben tener en cuenta durante el diseño son: • Los ejes han de ser tan cortos como sea posible para evitar solicitaciones de flexión elevadas. Con la misma finalidad, los cojinetes y rodamientos de soporte se dispondrán lo más cerca posible de las cargas más elevadas. • Se evitarán en la medida de lo posible las concentraciones de tensiones, para lo cual se utilizarán radios de acuerdo generosos en los cambios de sección, especialmente donde los momentos flectores sean grandes, y teniendo en cuenta siempre los máximos radios de acuerdo permitidos por los elementos apoyados en dichos hombros. • Los árboles huecos permiten mejorar el comportamiento frente a vibraciones (aumento de las frecuencias de resonancia por la disminución de masa), aunque son más caros de fabricar y

de mayor diámetro. A modo de ejemplo, los árboles huecos con diámetro interior 0.5 veces el exterior, sólo pesan un 75% del peso de los macizos, pero su momento resistente es sólo ligeramente inferior al de los macizos (94%). • Para evitar problemas de vibraciones, los árboles de giro rápido exigen un buen equilibrado dinámico, buena fijación de los soportes y una rígida configuración. • Dado que la rigidez suele ser el factor más crítico en el diseño de los árboles, se utilizarán aceros principalmente, dado su elevado módulo elástico (E=207 GPa), y se utilizarán de bajo coste, ya que el módulo elástico no varía entre ellos.

2. Herramienta De Corte:

Para determinar la herramienta de corte adecuada para la fabricación de nuestro eje de transmisión de acero 4340 hay que tener en cuenta las diferentes características mecánicas, físicas, aplicación, dureza, templado, revenido, etc.; todas aquellas características que puedan afectar o dificultar la fabricación de nuestro producto.

La siguiente tabla analizaremos todas estas características para elegir nuestra herramienta de corte para nuestro eje:

HERRAMIENTA PARA EL CORTE:

PROFUNDIDAD DE CORTE

SAE 4340HERRAMIENTA DE ACERO RAPIDO HERRAMIENTA DE CARBURO

TORNEADODureza Del Material: 175 – 255 HB

Vel. De corte m/min. Avance mm/rev. Vel. De corte m/min. Avance mm/rev.1 41 0.18 150 0.184 32 0.40 120 0.508 24 0.50 95 0.75

16 20 0.75 76 1Dureza Del Material: 275 – 325 HB

Vel. De corte m/min. Avance mm/rev. Vel. De corte m/min. Avance mm/rev.1 27 0.18 135 0.184 21 0.40 105 0.408 17 0.50 82 0.50

TIPO DE ACERO

ANALISIS QUIMICO AISI/SAE (% PESO) DUREZA DE ENTREGA

MAX

TIPO DE ACERO

C SL Mn Cr Ni Mo TEMPLADO ENFRIAMIENTO REVENIDO

4340 0.40 0.25 0.70 0.80 1.80 0.25 260/26 820-860 ACEITE 425-650

CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES

Acero al cr. Ni MO, recocido de alta templabilidad adecuado para flechas y engranes de grandes secciones donde se requiere alta ductibilidad y resistencia al choque, flechas de transmisión cuchillos, punzones, etc.La temperatura de forja recomendada está en el rango 1070 y 1230ºc finalizando con una temperatura no inferior a 980ºc. Después de la forja se recomienda enfriar lento en un sitio seco.Este acero se utiliza generalmente en la industria automotriz para la fabricación de piezas que requieran una dureza y tenacidad elevadas como por ejemplo: tornillería de alta resistencia (grado 8) templada y revenida de gran sección, levas de mando, engranajes para maquinaria templados por inducción, ejes para carros y camiones, cárdanes, bielas para motores, árboles para trituradores, árboles excéntricos, árboles para carros y camiones, ejes de transmisión de grandes dimensiones, mandriles, portaherramientas, etc. Repuestos de maquinaria como tornillos extrusores, ejes de bombas, brazos de dirección, discos de embrague, bujes, columnas. Se utiliza generalmente en estado de bonifcado a una resistencia a la tracción entre 900 y 1000 N/mm2

PROFUNDIDAD DE CORTE

SAE 4340HERRAMIENTA DE ACERO RAPIDO HERRAMIENTA DE CARBURO

FRESADODureza Del Material: 175 – 255 HB

Vel. De corte m/min. Avance mm/rev. Vel. De corte m/min. Avance mm/rev.1 53 0.20 170 0.204 41 0.30 135 0.308 35 0.40 105 0.40

Dureza Del Material: 275 – 325 HBVel. De corte m/min. Avance mm/rev. Vel. De corte m/min. Avance mm/rev.

1 32 0.15 145 0.154 26 0.23 115 0.208 20 0.30 88 0.25

Dureza Del Material

SAE 4340HERRAMIENTA DE ACERO RAPIDO

TALADRADO

Vel. M/min. Diámetro de la broca: 1.5 mm 3 mm 6 mm 12 mm 18 mm25 mm

225 a 275 HB 20Avance en mm:

0.025 0.075 0.15 0.25 0.36 0.40275 a 325 HB 14 --- 0.050 0.102 0.15 0.20 0.23

3. Parámetros de Mecanizado Independientes:

Los parámetros de mecanizado escogidos para la fabricación del eje de transmisión en acero 4340, por su utilización, fácil manejo, buenos procesos, excelentes acabados, con una dureza entre 275 – 325 HB son

3.1. Velocidad de corte: 21 m/min3.2. Avance: 0.40 mm/rev3.3. Profundidad de Corte: 4 mm3.4. Herramienta de corte: Acero rápido (HSS)

CONCLUSIONES

Del trabajo realizado podemos concluir que para todo proceso de mecanizado

hay que tener en cuenta muchísimos factores ya sean inherentes o no del

acero, pueden ser sus características, la utilidad que se le vaya a dar, la pieza

que se vaya a realizar.

También sus tiempos para cada proceso, etc. Es fundamental considerar el

rango de valores que permite una correcta funcionalidad del producto. Entre las

desviaciones de mayor relevancia, se encuentran las geométricas y

dimensionales.

En este trabajo, se ha estudiado la influencia de los procesos de mecanizado

con los aspectos mecánicos, físicos y principalmente las características y

aplicación de piezas torneadas en este caso para eje de transmisión, con

profundidad de corte, avance y velocidad de corte específicos. Este estudio ha

revelado, que al disminuir la velocidad y aumentar el avance, se tiene un

acabado diferente.

Finalmente, la metodología empleada en este trabajo, permite la realización de

la pieza a satisfacción, teniendo en cuenta su utilidad.

BIBLIOGRAFIA

• http://es.wikipedia.org/wiki/Eje_de_transmisi%C3%B3n

• www.mirax.cl/detalles.php?codigo=27523

• DOCUMENTO SUMINISTRADO POR EL DOCENTE, acero

4340.

• MECANIZADO BASICO, Pedro Urda Fernández-Bravo, José

María García Castro