la termodinámica en el corte de los metales
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Instituto Universitario Politécnico
“SANTIAGO MARIÑO”
Extensión Puerto Ordaz
Escuela: Ingeniería Industrial
LA TERMODINAMICA EN EL CORTE DE METALES
Profesor: Bachiller:
Alcides Cádiz Neykarelis Aguinagalde
CI: 25.392.754
Puerto Ordaz, 31 Mayo del año 2015
Introducción
Las técnicas de corte de metales han sufrido una notable evolución
hasta llegar a las máquinas herramienta de control numérico de nuestros días,
que son capaces de llevar a cabo operaciones de corte complicadas mediante
la ejecución de un programa. El desarrollo de estos procesos ha venido
marcado por factores tales como la obtención de mecanismos capaces de
articular el movimiento de corte, la aparición de máquinas de generación de
energía como la máquina de vapor, la implantación de técnicas de control
numérico y la investigación acerca de nuevos materiales para herramientas.
Termodinámica: es la rama de la física que describe los estados de
equilibrio a nivel macroscópico.
En el estudio de la formación de viruta se va a suponer que la
herramienta es un diedro que desliza sobre la superficie que está generando.
Esta superficie está un poco por debajo de la superficie de la pieza original, de
forma que su movimiento provoca el desprendimiento de la viruta del material
base.
Tipos básicos de viruta:
a. Viruta discontinua: se produce cuando se mecanizan materiales
frágiles, y con materiales dúctiles a velocidades muy bajas de
corte. El corte se produce a base de pequeñas fracturas del
material base. 2.4. Formación de viruta 13.
b. Viruta con protuberancias o corte con recrecimiento de filo:
se produce en materiales muy dúctiles, o a velocidades de corte
bajas. Cuando la fricción entre la viruta y la herramienta es muy
alta, se produce una adhesión muy fuerte entre el material de la
viruta y la superficie de la herramienta, con lo que la viruta
empieza a deslizar, no directamente sobre la cara de
desprendimiento sino sobre material adherido sobre ella. Este filo
recrecido puede llegar a un tamaño en el cual se desprenda el
material adherido sobre la pieza o sobre la viruta dejando en todo
caso un acabado superficial muy deficiente.
c. Viruta continua: Es el régimen normal de corte y es el que mejor
acabado superficial deja.
Herramienta de corte: es el elemento utilizado para extraer material
de una pieza cuando se quiere llevar a cabo un proceso de mecanizado.
Hay muchos tipos para cada máquina, pero todas se basan en un
proceso de arranque de viruta. Es decir, al haber una elevada diferencia
de velocidades entre la herramienta y la pieza, al entrar en contacto la
arista de corte con la pieza, se arranca el material y se desprende la
viruta.
Mecanizado: es un proceso de fabricación que comprende un
conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante la
eliminación de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión.
También en algunas zonas de América del Sur es utilizado el
término maquinado aunque debido al doble sentido que puede tener este
término convendría usar el primero.
Operaciones de mecanizado por arranque de viruta.
Es un proceso por el cual a una pieza de bruto se elimina el
material sobrante de forma gradual mediante tallado hasta llegar a una
forma previamente definida. La viruta es el material sobrante que se
retira de la pieza y la separación de la misma se da por el movimiento
relativo entre pieza y el filo de la herramienta.
Las principales máquinas de arranque de viruta son el torno, la
fresadora, taladradora y otras máquinas herramientas como limadoras,
mortajadoras, brochadoras.
Tiempo de mecanizado: es la duración del proceso conformado
por el arranque de viruta en el cual la herramienta está cortando y
eliminando el material de la pieza en bruto o semielaborada.
En este tiempo se contabiliza únicamente el periodo de proceso
durante el cual la geometría de la pieza está siendo modificada en la
máquina herramienta y se calcula dividiendo la longitud de la pieza o el
desplazamiento de la herramienta entre la velocidad a la que se produce
el arranque de la viruta.
Movimiento de penetración: es el movimiento que asegura el
contacto necesario entre la pieza y la herramienta para que pueda tener
lugar la eliminación de la viruta.
Importancia.
El mecanizado consiste en varios tipos de procesos de remoción
de material.
Corte: Comprende herramientas de corte de un solo filo o de filos
múltiples, cada una con forma claramente definida.
Procesos Abrasivos: como el rectificado y los procesos
relacionados con este.
Procesos Avanzados de Mecanizado: Que utilizan métodos
eléctricos, químicos térmicos, hidrodinámicos y laser para cumplir su
tarea Las operaciones de corte de metales forman la base de los
procesos de manufactura.
Los principios del corte de metales son muy útiles para aumentar
la capacidad de producción en todos los procesos. En la mayoría de las
operaciones e obliga a una herramienta con forma de cuña a moverse
contra la pieza de trabajo.
La potencia consumida en una operación de corte Pm se
convierte en calor-Temperatura: una de las limitaciones de los procesos
de corte son las temperaturas alcanzadas durante el mecanizado. La
potencia consumida en el corte se invierte en la deformación plástica de
la viruta y en los distintos rozamientos. Estos trabajos se convierten en
calor que se invierte en aumentar las temperaturas de la viruta, la
herramienta y la pieza de trabajo. - Energía: Los datos provenientes de
las tablas de potencia específica de corte esencialmente provienen de la
energía requerida para el corte, la mayor parte de energía se consume
en la cizalladura y el rozamiento en la superficie de contacto entre
herramienta y virutas.
Porque hay el mismo número de moles de gas en los reactivos y
en los productos. Es casi imposible predecir el signo del delta de
entropía con base en lo que ha expuesto hasta ahora, pero se puede
predecir que el cambio de entropía será cercano a 0.
Los procesos de microcorte se caracterizan por la interacción
mecánica de la herramienta con la pieza. Esto origina la separación del
material en las zonas de interacción y el material se elimina en forma de
viruta. Las tecnologías de microcorte deben cumplir que la herramienta
sea de mayor dureza que la pieza y que además no sufra difusión
activada térmicamente entre la herramienta y la pieza Torneado con
diamante.
El torneado de diamante es muy empleado en la fabricación de
elementos ópticos no esféricos de elevada calidad para vidrio, cristales,
metales, acrílicos y otros materiales (véase Figura 9). Algunas de las
aplicaciones de los elementos ópticos generados en el torneado de
diamante son el montaje óptico de telescopios, proyectores de TV,
sistemas guía de misiles e instrumentos para investigación científica.
Parámetros de corte Para el proceso de obtención de viruta se
utilizó una sola herramienta y una sola pieza, con el fin de encontrar y
demostrar que en con las mismas condiciones y variando un parámetro
(nuestro caso la velocidad), se pueden obtener los diversos tipos de
viruta. Conformación de materiales: Velocidad: Se refiere a la velocidad
de rotación del husillo de la máquina para el mecanizado. Está
expresada en revoluciones por unidad de tiempo (RPM). Cada diámetro
nos entregará una velocidad de corte distinta, aunque la velocidad de
rotación permanezca constante, y es por esto que debe de tenerse
especial precaución el decidirla. Avance: Se refiere a la herramienta de
corte, y se expresa como la razón de la distancia longitudinal recorrida
por la herramienta por revolución del husillo (mm/rev).
Profundidad de corte: Se denomina profundidad de corte a la
profundidad de la capa arrancada de la superficie de la pieza en una
pasada de la herramienta.
La velocidad de corte es un dato que lo empleamos para comprar
el rendimiento de una herramienta con otra y valorar así sus
característica técnicas indicándonos qué tipo de material puede trabajar
y cortar. Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica
de corte de metales. Material de la herramienta Propiedades Es un acero
con entre 0,5 a 1,5% de concentración de carbono. Para temperaturas
de unos 250 º C pierde su dureza, por lo tanto Acero aleado no es
inapropiado para grandes velocidades de corte y no se utiliza, salvo
casos excepcionales, para la fabricación de herramientas de turno. Estos
aceros se denominan usualmente aceros al carbono o aceros para hacer
herramientas (WS). Acero aleado Contiene como elementos aleatorios,
además del carbono, adiciones de wolframio, cromo, vanadio, molibdeno
y otros. Hay aceros débilmente aleados y aceros fuertemente aleado. El
acero rápido (SS) es un acero fuertemente aleado. Tiene una elevada
resistencia al desgaste. No pierde la dureza hasta llegar a los 600 º C.
Esta resistencia en caliente, que es debida sobre todo al alto contenido
de volframio, hace posible el torneado con velocidades de corte
elevadas. Como el acero rápido es un material caro, la herramienta
usualmente sólo lleva la parte cortante hecha de este material. La parte
cortante o placa van soldadas a un mango de acero de las máquinas.
Los metales duros hacen posible un gran aumento de la capacidad de
corte de la herramienta. Los componentes principales de un metal duro
son el volframio y el molibdeno, además del cobalto y el carbono. El
metal duro es caro y se suelda en forma de plaquetas normalizadas
sobre los mangos de la herramienta que pueden ser Metal duro de acero
barato. Con temperaturas de corte de 900 º aunque tienen buenas
propiedades de corte y se puede trabajar a grandes velocidades. Con
ello se reduce el tiempo de trabajo y además la gran velocidad de corte
ayuda a que la pieza con la que se trabaja resulte lisa. Es necesario
escoger siempre para el trabajo de los diferentes materiales la clase de
metal duro que sea más adecuada. Estable. Moderadamente barato.
Químicamente inerte, muy resistente al calor y se fijan
convenientemente en soportes adecuados.
Corte con dureza de hasta aproximadamente 93 HRC.
Se deben evitar los bordes afilados de corte y ángulos de
desprendimiento positivo. Estable. Moderadamente caro. Otro material
cementado basado en carburo de titanio (TiC). El aglutinante es
usualmente níquel. Proporciona una mayor resistencia a la abrasión en
comparación con carburo de tungsteno, a expensas de alguna
resistencia. Cermet También es mucho más químicamente inerte de lo
que. Altísima resistencia a la abrasión. Se utiliza principalmente en en
convertir los bits de la herramienta, aunque se está investigando en la
producción de otras herramientas de corte. Dureza de hasta
aproximadamente 93 HRC.
Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el
proceso de manufactura.
Es el conjunto de principios, leyes, criterios y normas formuladas
cuyo objetivo es el de controlar el riesgo de accidentes y daños tanto las
personas como a los equipos y materiales que intervienen el desarrollo
de toda actividad productiva.
Conclusión
El proceso de mecanizado es un proceso de fabricación que
comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas
mediante la eliminación de material. Existen una serie de normas y
pautas para realizar estos trabajos de mecanizado y debemos tener en
cuenta que son muchos los riesgos de estos tipos de trabajo.
Estudiamos las distintas operaciones de mecanizado por arranque
de viruta y observamos que las maquinas herramientas más utilizadas
para este proceso son los tornos, fresadoras y taladradoras.
La viruta es el material sobrante que se retira de la pieza y la
separación de la misma se da por el movimiento relativo entre pieza y el
filo de la herramienta.