PROCESOS DE MANUFACTURATRABAJO COLABORATIVO DOS

PRESENTADO POR:

TUTOR:MARIO ALBERTO PERNETT

SEMESTRE I - 2014

UNIVERISDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIAESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIAS E INGENIERIASPROGRAMA INGENIERIA INDUSTRIAL

18 MAYO 2014

INTRODUCCIN

El presente trabajo colaborativo busca que los integrantes del curso de procesos de manufactura, profundicen e investigue las temticas presentadas en la unidad dos, donde trata aspectos bsicos en los procesos de configuracin aplicados en la manufactura, adems se busca profundizar algunas lecturas requeridas y complementarias, donde se expone temas de importancia en la fabricacin de productos metlicos, plstico o aleaciones. Con el propsito de debatir en el foro colaborativo sobre las nuevas tendencias y tecnologas adecuadas en la fabricacin productos de manufactura.

Adems con la realizacin de este trabajo busca crear en los estudiantes razones de innovacin con el fin de que desarrollemos ideas cambiantes y dinmicas en los procesos actuales de produccin, para mitigar la contaminacin ambiental, valorizar los recursos naturales, aumentar la productividad, estar atentos y preparados a los cambios continuos debidos a la globalizacin y por ultimo reducir los costos que estn involucrados en los diferentes procesos de fabricacin.

OBJETIVOS

Favorecer el desarrollo de las habilidades de pensamiento reflexivo y anlisis para una mejor comprensin de los temas relacionados con los procesos de configuracin.

Evaluar la apropiacin de los conceptos relacionados con los diferentes procesos de fabricacin de productos metlicos y plsticos.

Argumentar y reflexionar como las nuevas tendencias y tecnologas en manufactura descritas a continuacin: Fabricacin por moldeo, fundicin, metalurgia de polvos, fabricacin por deformacin de metales, proceso de maquinado de materiales, procesos de unin y ensamble y operaciones con materiales plsticos.

ACTIVIDADES A DESARROLLAR

1. Planeacin:

Elegir un producto metlico o plstico que se ofrezca en el comercio. Esta eleccin ser el resultado de un debate al interior del grupo de trabajo.

El producto seleccionado en comn a cuerdo por los integrantes del grupo colaborativo es el Chasis de los vehculos.

2. Justificacin:

Las modernas tecnologas utilizadas en la fabricacin del chasis de los autos, es una nueva tendencia que busca reducir el peso de los vehculos, y en consecuencia las emisiones, y el consumo, con el mejor aprovechamiento de los recursos naturales. Para ello la utilizacin de nuevos aceros, aleaciones de aluminio, materiales compuestos de fibra de carbono y materiales plsticos, son las soluciones por las que estn apostando los grandes fabricantes de la automocin. Estas nuevas soluciones afectan, as mismo, a los procesos de fabricacin empleados en la manufactura, por lo que el objetivo de nuestro grupo colaborativo es dar una visin de los nuevos materiales y procesos que se estn introduciendo o aplicando en la fabricacin del chasis de los vehculos, con el propsito de reducir notablemente los aspectos econmicos e impactos ambientales en su fabricacin.

3. Anlisis comparativo de las tecnologas de fabricacin estudiadas en el curso: Relacionar en un cuadro comparativo las tecnologas de fabricacin vistas en el curso, tomando como base los aspectos fundamentales que involucra cada una (proceso, herramientas y maquinaria, aspectos econmicos, impacto ambiental).

MATERIALPROPIEDADESFISICASPROCESOHERRAMIENTAS Y MAQUINASASPECTOS ECONOMICOSIMPACTOS AMBIENTALES

TitanioEl uso de Titanio ofrece mayor ligereza frente al uso del acero, mayor resistencia y sustancial aumento en la rigidez torsional en relacin al peso del vehculo.Para la conformacin de piezas de titanio por forjado se pueden utilizar las tcnicas y herramientas convencionales que se utilizan para el forjado de piezas de acero. El forjado en caliente exige controlar rigurosamente la temperatura con la que se trabaja, para obtener un control exacto de la estructura de la pieza y de sus propiedades.

Se pueden forjar piezas de cualquier aleacin de titanio con estructura de grado nico y con una resistencia y dureza direccionales o localizadas. Las modernas mquinas herramientas de mecanizado por Control Numrico est eliminando muchas veces el forjado de piezas cuando se trata de series reducidas porque es ms econmico realizar un mecanizado de desbaste general de la pieza y un posterior acabado fino que un proceso de forja

La posibilidad de la deformacin en caliente si se hace a temperatura superior a la transformacin alotrpica que es equivalente a la de los aceros inoxidables, puede presentar en algunos casos sper elasticidad.

A la hora de afrontar la soldadura de piezas de titanio hay que tener en cuenta que si se supera la temperatura de fusin, puede sufrir una decoloracin porque reacciona fcilmente en contacto con los gases atmosfricos. Esta decoloracin puede suponer prdida de ductilidad y de resistencia mecnica. Por lo tanto es muy importante que en la soldadura se proteja la zona de soldadura con gases inertes.

El titanio y sus aleaciones permiten ser extruidos, pudiendo obtener diversos perfiles tanto para acabados en bruto como para piezas finales. La tcnica de extrusin es particularmente recomendable para la produccin de pieza largas y de seccin compleja.Hornos de fundicin, moldes, herramientas de corte, laser, guillotinas, prensas, tornos, fresadoras, etc.El titanio multiplica en ms de siete veces un proceso similar de fabricacin en aluminio que se muestra an ms costoso que el uso de acero.Por su extraccin produce daos en ecosistema, especialmente en la tierra, libera sustancias toxicas, que afecta la salud tanto a los animales como a los humanos, Las fundiciones emiten SO2, el cual junto con NOx y CO2 origina lluvia cida.

Fibra de CarbonoLa fibra de carbono es un polmero no metlico cinco veces ms ligero que el acero y seis veces ms resistente a la fatiga que ste. Adems es flexible y aun sin ser un metal, es un buen conductor de la electricidad por ultimo es muy resistente al calor.El carbono es un polmero parecido al grafito, y se obtiene despus de una reaccin entre propano y amonaco, con lo que se obtiene acrilonitrilo, el cual a su vez se transforma en poliacrilonitrilo despus de la polimerizacin. Una vez obtenido ese polmero (sustancia qumica de elevada masa molecular) se puede proceder al estiramiento de ste para obtener el eje de la fibra, tras lo cual se oxida a unos 300C, lo cual elimina el hidrgeno y agrega oxgeno a la molcula. Es en este proceso donde el polmero adquiere su color negro.Despus de esto, necesita ser purificado por carbonizacin, lo que significa calentar el polmero a unos 2.500C en un entorno rico en nitrgeno que expulsa las impurezas hasta que el polmero contiene un 95-100% de carbono, en funcin de la calidad de la fibra. Para finalizar el proceso, slo queda entrelazar las fibras en unas complejas mquinas tejedoras para conseguir el entre cruzado deseado y obtener el rollo con aspecto de 'tela' en fibra de carbono.Mquinas automticas de corte, donde se recortarn las plantillas para moldear las posteriores Piezas. El chasis requiere de moldes separados y reforzado entre sus capas con aluminio en "panel de abeja" y con algunas partes de otro material llamado Zylon. Para su posterior curado requiere de hornos capaces de generar ms de 180C.La fabricacin del chasis en fibra de carbono conlleva ms tiempo que otros procesos utilizados con otros tipos de materiales, adems no se admite el ms mnimo error de produccin, por lo tanto su fabricacin es demasiado elevada, un chasis puede costar alrededor de 120.000 euros aproximadamente.El chasis por ser fabricado con un material liviano le permite al vehculo reducir emisiones de gases y de combustibles. La extraccin del carbono genera gran impacto ambiental al ecosistema, adems el proceso de fabricacin del chasis emite gran cantidad de gases contaminantes como el propano y el amonaco.

AceroPosee buena dureza, es resistente a la fatiga, es un buen conductor de la electricidad, es resistente al calor y posee cierta flexibilidad.El acero es una aleacin de hierro y carbono. El porcentaje de carbono afecta a la capacidad de la aleacin para recibir un tratamiento trmico. Las propiedades fsicas de los aceros, se pueden alterar mediante la aplicacin de calor, durante cierto tiempo, y posteriormente enfriando a una determinada velocidad. Estos fenmenos se conocen como tratamientos trmicos. Los tratamientos trmicos ms comunes en los aceros son: templado, revenido, bonificado, recocido y normalizado. Los tratamientos trmicos en los aceros para el endurecimiento del acero (0.3%C 0.6%C), mediante un calentamiento por encima de su temperatura crtica (760C), se mantiene cierto tiempo (hasta equilibrar dicha T) y posteriormente se enfra rpidamente en agua, aceite o sales.El chasis es construido por chapas de acero laminado, cortadas mediante oxicorte, plasma, lser, chorro de agua, guillotina y posteriormente ensambladas mediante soldadura o tornillos.Finalmente se mecanizan las superficies mediante prensas, tornos, y fresadoras.

El acero por ser una aleacin de dos materiales del hierro y carbn, muy asequibles en el mercado por su gran produccin, permite que los chasises de autos fabricados por este tipo de material sean de bajo costo con respecto a otros tipos de materiales.El acero por ser una aleacin de gran peso a diferencia de otros materiales, genera en los vehculos una elevada emisin de gases contaminantes y aumento en el recurso del combustible.

AluminioPosee buena resistencia, rigidez, flexibilidad, dureza, maleabilidad, es un buen conductor elctrico, tiene baja corrosin y es resistente a la fatiga. Las barras de aluminio, que son comprados de una planta de fundicin, son fundidas en un horno y luego moldeadas en el taller de fundicin vertical.

Despus que los fundidos han sido enfriados, estos son cortados a la longitud deseada a travs de una sierra hidrulica o mecnica.

Luego, los fundidos de aluminio cortados son colocados en dos hornos, uno para el homogenizado y el otro para el calentamiento previo, antes que estos sean estrujados en perfiles.

Nota: Como el tipo de matriz utilizado en la prensa de estrujado determina la forma y calidad de los perfiles, es importante que estas matrices sean producidas por un equipo de herramientas de buena calidad.

Los perfiles estrujados son cortados, estirados y recortados a la longitud requerida. Luego, estos perfiles pasarn por un tratamiento de recocido diseado para reducir la tensin residual e incrementar la dureza de la superficie.

Revestido:La mayora de los perfiles estrujados son revestidos. Este proceso de revestido mejora la calidad y apariencia de los perfiles.

Ensamble:Luego, los perfiles son cortados a la forma y longitud necesaria para su ensamble, produciendo una amplia variedad de productos, incluyendo chasises, mamparas de ventanas y puertas etc.Hornos de fundicin, sierras hidrulicas o mecnicas, moldes, prensas, herramientas de cortes, soldadores, etc. La aleacin de aluminio utilizada en los automviles cuesta cerca de 3.500 dlares la tonelada, mientras que el precio del acero es de alrededor de 1.000 dlares por tonelada, por consiguiente el aluminio es un material mucho ms barato que el titanio y la fibra de carbono, pero un poco ms caro que el acero, lo que le ha permitido a las grandes compaas en incursionar en el mercado con este tipo de material. El aluminio utilizado en la fabricacin del chasis es una va que permite reducir el peso de los vehculos, y en consecuencia las emisiones gases de CO2 y el consumo de combustibles.

4. Debate sobre cmo fabricar la pieza elegida por el grupo:

Los ltimos avances tecnolgicos aplicados por las grandes compaas manufactureras centran todos sus esfuerzos en desarrollar productos que les permita obtener un equilibrio en cuanto al precio en el mercado e impacto ambiental.

Es aqu donde los ingenieros deben buscar las soluciones ms favorables en conseguir los mejores materiales para la fabricacin y mejorar sus procesos de produccin en bsqueda de una produccin limpia, con el propsito de crear productos de mejor calidad, a bajos costos, procurando no generar al mximo impactos ambientales y obteniendo buenos rendimientos econmicos, para poder ser ms competitivos en un mercado global.

Por tales motivos como futuro ingeniero industrial, la pieza a fabricar chasis se debe utilizar el material de aluminio ya que este material es ms fuerte que el acero, lo que permite bajar el peso del vehculo aproximadamente entre 180 kilos a 420 kilos segn el tipo de automvil y reducir el consumo de combustible en un 22%. Estas importantes caractersticas lo hace llamativo para los clientes, porque el chasis de aluminio le permite al vehculo, reducir la contaminacin ambiental en la emisin de gases y un mejor aprovechamiento del recurso del combustible.

5. Seleccin de los procesos de manufactura ms adecuados para fabricar la pieza elegida por el grupo:

ELABORACION DEL CHASISDESCRIPCION DEL PROCESOMAQUINAS Y HERRAMIENTAS UTILIZADASEJEMPLOS DE PRODUCTOS

LAMINADO: proceso de deformacin en el cual el metal pasa entre dos rodillos y seComprime mediante fuerzas de compresin ejercidas por los rodillos.La Roladora puede hacer dobleces completamente circulares, tambin puede Realizar aplanados y rolados.-TREFILADORAcomo rieles, formas estructurales, placas ybarras. Tales laminadores usualmente llevan el nombre del producto que se lamina y,aparentemente, son semejantes a los laminadores usados para lupias y tochos.

ESTIRADO DE ALAMBRE: Una varilla de metal se aguza en uno de sus extremos y luego es estirada a travs del orificio cnico de un dado-POLEAS-PLACA DE ESTIRADOTORNILLOSPIEZAS PARA AUTOMOVILES

PUNZONADO: el material se cizalla por efecto del contacto con el conjunto punzn-matrizPUNZN, MATRIZ Y PISADORfundicin laminar de baja resistencia.

EMBUTICION: el punzn empuja la chapa hacia la matriz, generando una cavidad. Es la operacin ms complejaCarrocera y otras piezas de automvil. Depsitos, recipientes... Menaje de cocina.

METODO DE ENSAMBLAJE Y UNION DE LOS CHASIS

CONCLUSIONES

FUENTES BIBLIOGRAFICAS

LAND ROVER, JAGUAR Y FERRARI, Revista Aluminio En La Fabricacin Automotriz, (2014) Edicin tomada de: http://www.metalactual.com/revista/31/construccion_aluminio.pdf

SEBASTIN LORENZO, FIBRA DE CARBONO, Gua Bsica Para Conocer Uno De Los Materiales Ms Importantes De La F1 Actual (2014) publicacin tomada de: http://www.caranddriverthef1.com/formula1/articulos/2013/06/06/75555-fibra-de-carbono-f1-tecnico-los-materiales-compuestos

MIKE RAMSEY, Articulo La Apuesta De Ford Por El Aluminio Podra Revolucionar La Fabricacin De Vehculos (2014) tomada de: http://online.wsj.com/news/articles/SB10001424052702303595404579318882660161244?tesla=y&tesla=y