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República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular Para la Educación Superior

I.U.P. “Santiago Mariño” Puerto Ordaz – Estado Bolívar

Noviembre, 2013

Bachiller:

Nuglis González CI: 22 828 820

Nuglis González Página 2

ÍNDICE

Introducción 03

La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de herra-

mientas de corte, donde existe desprendimiento de viruta.

04

Importancia de las variables de corte, calor, energía y temperatura en

el proceso de manufactura.

08

Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de

corte de metales.

10

Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el proceso de

manufactura.

11

Conclusión 12

Referencias bibliográficas 13


INTRODUCCIÓN

El modelado se consigue eliminando parte del material de la pieza o es-

tampándola con una forma determinada. Son la base de la industria moderna

y se utilizan directa o indirectamente para fabricar piezas de máquinas y

herramientas. Estas máquinas pueden clasificarse en tres categorías: máqui-

nas desbastadoras convencionales, prensas y máquinas herramientas espe-

ciales. Las máquinas desbastadoras convencionales dan forma a la pieza

cortando la parte no deseada del material y produciendo virutas. Las prensas

utilizan diversos métodos de modelado, como cizallamiento, prensado o esti-

rado. Las máquinas herramientas especiales utilizan la energía luminosa,

eléctrica, química o sonora, gases a altas temperaturas y haces de partículas

de alta energía para dar forma a materiales especiales y aleaciones utiliza-

das en la tecnología moderna.

En cada empresa u organización además de contar con una buena pla-

neación, el diseño del producto que se desea manufacturar debe de contar

con ciertas especificaciones para definir un proceso de fabricación a adecua-

do. Dependiendo del cambio que se le quiera realizar, este proceso puede

ser un cambio de forma del material en el cual ocurre una transformación

física del material o bien algún acabado que se le dé o simplemente el en-

samblado de piezas. Durante el siglo XIX se alcanzó un grado de precisión

relativamente alto en tornos, perfiladoras, cepilladoras, pulidoras, sierras,

fresas, taladradoras y perforadoras. La utilización de estas máquinas se ex-

tendió a todos los países industrializados.


LA TERMODINÁMICA EN EL CORTE DE METALES, MEDIANTE EL USO

DE HERRAMIENTAS DE CORTE, DONDE EXISTE DESPRENDIMIENTO

DE VIRUTA.

En el proceso de cambio de formas de materiales la materia prima tiene

una entrada y al llegar al proceso sufre una serie de pasos en el cual la mate-

ria prima va sufriendo transformaciones que lo va aproximando cada vez al

producto final y además se le va agregando un valor. En el proceso de aca-

bado de materia prima es cuando se le da el toque final, es decir se le da una

mayor presentación de acuerdo a las exigencias del cliente. El proceso de

ensamblado consiste en unir una pieza o más para formar una sola, en el

cual se obtiene el producto final y tener una forma compleja o simple depen-

diendo de las partes que lo conforman. Cortar metales involucra la remoción

de metal mediante las operaciones de maquinado. Tradicionalmente, el ma-

quinado se realiza en tornos, taladradoras de columna, y fresadoras con el

uso de varias herramientas cortantes. El maquinado de éxito requiere el co-

nocimiento sobre el material cortante. Estas clases explicarán todos aspectos

de cortar metales. El contenido es para los individuos que necesitan de en-

tender los procesos y los productos que hacen posibles el cortar metales. El

contenido aplica a los sistemas comunes de las herramientas y las operacio-

nes así como las aplicaciones especializadas para los usuarios más experi-

mentados.

Sé ha hecho mucha investigación en el estudio de la mecánica y geo-

metría la formación de la viruta y la reacción de su forma, a factores tales

como duración de la herramienta y el acabado de la superficie. Las virutas

herramientas se han calcificado en tres tipos.

El tipo 1 una viruta discontinua o fragmentada, representa una conduc-

ción en el que el metal se fractura en partes considerablemente pequeñas de


las herramientas cortantes. Este tipo de viruta se obtiene por maquina la ma-

yoría de los materiales frágiles, tales como el hierro fundido. En tanto se pro-

ducen estas virutas, el filo cortante corrige las irregularidades y se obtiene un

acabado bastante bueno. La duración de la herramienta es considerablemen-

te alta y la falla ocurre usualmente como resultado de la acción del desgaste

de la superficie de contacto de la herramienta.

También puede formar virutas discontinuas en algunos materiales dúcti-

les y el coeficiente de ficción es alto. Sin embargo, tales virutas de materiales

dúctiles son una inducción de malas condiciones de corte:

Un tipo ideal de viruta desde el punto de vista de la duración de la

herramienta y el acabado, es la del tipo B continua simple, que se obtiene en

el corte de todos los materiales dúctiles que tienen un bajo coeficiente de

fricción. En este caso el metal se forma continuamente y se desliza sobre la

cara de la herramienta sin fracturarse. Las virutas de este tipo se obtienen a

altas velocidades de corte y son muy comunes cuando en corte se hace con

herramientas de carburo. Debido a su simplicidad se puede analizar fácil-

mente desde el punto de vista de las fuerzas involucradas.

La viruta del tipo C es característica de aquellos maquinados de mate-

riales dúctiles que tienen un coeficiente de fricción considerablemente alto.

En cuanto la herramienta inicia el corte se aglutina algo de material por

delante del filo cortante a causa del alto coeficiente de fricción. En tanto el

corte prosigue, la viruta fluyen sobre este filo y hacia arriba a lo largo de la

cara de la herramienta. Periódicamente una pequeña cantidad de este filo

recrecido se separa y sale con la viruta y se incrusta en la superficie tornea-

da. Debido a esta acción el acabado de la superficie no es tan bueno como el


tipo de viruta B. El filo recrecido permanece considerablemente constante

durante el corte y tiene el efecto de alterar ligeramente el ángulo de inclina-

ción. Sin embargo, en tanto se aumenta la velocidad del corte, el tamaño del

filo decrecido disminuye y el acabado de la superficie mejora. Este fenómeno

también disminuye, ya sea reduciendo el espesor de la viruta o aumentando

el ángulo de inclinación, aunque en mucho de los materiales dúctiles no se

puede eliminar completamente.

Para cualquiera de estos procesos es necesario tener bien definidas

las especificaciones con sus respectivas tolerancias o márgenes de error pa-

ra lo cual se debe contar con maquinaria, equipo y personal especializado

que sea capaz de realizar el trabajo en el menor tiempo y menor costo, es

decir, debe ser eficiente el costo y los tiempos para lograr los objetivos que

pretende la empresa. Como la optimización de recursos para obtener mayor

ganancia y obtener el prestigio que cualquier empresa persigue. Las máqui-

nas, aparatos, herramientas están formados por muchas piezas unidades,

tales como: pernos, armazones, ruedas, engranes, tornillos, etc. Todas estas

piezas obtienen su forma mediante procesos mecánicos, fundición, forja, esti-

rado, laminado, corte de barras y planchas y por sobre todo mediante arran-

que de viruta.

Este proceso es muy empleado debido a la gran precisión que se logra

en la forma y su calidad en los acabados superficiales. Por lo general lo que

se hace es trabajar la piel sin arranque de viruta de tal modo que después

sea muy pequeño el arranque de viruta.Las maquinas herramientas se pue-

den dividir en tres grupos:

Las que usan herramienta monofolio

Herramienta multifilo

Muelas abrasivas


La fresadora.

Esta es una máquina-herramienta que se denomina multifilo. La herra-

mienta multifilo está compuesta por dos o más filos cortantes, la mayoría de

este tipo de herramientas es de tipo rotatorio, teniendo un vástago cilíndrico o

cónico para ser sujetadas, o tiene un agujero para ser montadas.Las fresado-

ras se dividen en dos clases:

Fresadora horizontal

Fresadora vertical

Sin embargo la fresadora universal puede adaptarse a las dos formas y

la fresadora consta de varios filos y gira con movimientos uniformes de esta

manera produce el arranque de viruta.

Cepillo hidráulico

También conocido como planeado, es un proceso similar al limado, de-

bido a que el arranque de viruta también se produce de forma lineal. Y se

utilizan principalmente para el maquinado de superficies planas de grandes

dimensiones.Estas máquinas no se utilizan para la producción en medianas y

grandes series debido a que los tiempos de maquinado utilizados por estas

son muy largas. Se clasifican en las que utilizan muelas abrasivas, estas

muelas abrasivas generalmente son de forma cilíndrica, de disco o de copa,

y están formadas por granos individuales de material muy duro generalmente

son de óxido de aluminio o de carburo de silicio.

Rectificadora.

La rectificadora se puede clasificar de diversas maneras según el tipo

de superficie a mecanizar: rectificadoras universales, cilíndricas, horizontales,

verticales, exteriores e interiores.En el rectificador es posible corregir todas

las imperfecciones de naturaleza geométrica causada por posibles procesos


realizados al material para lograr ciertas características como son la: rugosi-

dades superficiales, deformaciones. Y el rectificador permite ajustar las di-

mensiones de una pieza en el orden de milésimas de milímetro.

Proceso de taladrado:

Es una máquina herramienta que consta con un motor que hace girar

una broca, perforando hoyos con diámetros y profundidades deseadas lo que

provoca el desprendimiento de viruta.

IMPORTANCIA DE LAS VARIABLES DE CORTE, CALOR, ENERGÍA Y

TEMPERATURA EN EL PROCESO DE MANUFACTURA.

Aunque el coste de la potencia consumida en una operación de meca-

nizado no es un factor económico importante habitualmente, es necesario su

conocimiento para ser capaces de estimar la cantidad de potencia necesaria

para realizar la operacióndebido a las limitaciones impuestas por la máquina

disponible. La capacidad deestimar la potencia de una operación es impor-

tante sobretodo en las operacionesde desbaste ya que lo que interesa es

realizar la operación en el menor tiempo y enel menor número de pasadas

posible. Por otra parte, las fuerzas de corte tambiénintervienen en fenómenos

como el calentamiento de la pieza y la herramienta, eldesgaste de la herra-

mienta, la calidad superficial y dimensional de la pieza, el diseñodel amarre y

utillajes necesarios, etc.

La energía específica de corte puede variar considerablemente para un

material dado y es afectada por cambios en la velocidad de corte, el avance,

inclinación de la herramienta, etc. Desde luego, para una inclinación de la

herramienta a velocidades de corte altas y avances grandes, la energía es-

pecífica de corte tiende a permanecer constante


La interacción entre la herramienta, la viruta y la pieza, se traduce en

una serie de presiones sobre la superficie de la herramienta. Este sistema de

fuerzas ypresiones se puede reducir a una fuerza resultante F. El momento

resultante sepuede despreciar ya que el área sobre el que se aplica la fuerza

es muy pequeña.Una primera descomposición de esta fuerza es en dos di-

recciones ortogonales, unaen la dirección de la velocidad de corte que será

la fuerza de corte Fc, y la otra enla dirección perpendicular a la velocidad de

corte que será la fuerza de empuje Ft.De las dos fuerzas, la única que con-

sume potencia es Fc, siendo la función de Ft lade mantener la posición del

filo de la herramienta en el plano el filo Ps.

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 deformaciónplástica de la viruta y en los distintos rozamientos.

Estos trabajos se conviertenen calor que se invierte en aumentar las tempe-

raturas de la viruta, la herramientay la pieza de trabajo. La herramienta pier-

de resistencia conforme aumenta sutemperatura, aumentando su desgaste y

por lo tanto disminuyendo su vida útil.Por otro lado, un calentamiento excesi-

vo de la pieza de trabajo puede variar laspropiedades del material debido a

cambios micro estructurales por efectos térmicos,también puede afectar a la

precisión del mecanizado al estar mecanizando una piezadilatada que a tem-

peratura ambiente se puede contraer. Aunque no se va a estudiar a fondo el

fenómeno termodinámico, sí que convienetener algunos conceptos claros

respecto a la influencia de los distintos parámetrosde corte en las temperatu-

ras de la herramienta y en la pieza y, por los tanto, en laeconomía y calidad

del proceso

La potencia consumida en una operación de corte Pm se convierte en

calor principalmente por los siguientes mecanismos:


Deformación plástica en la zona de cizalladura de la viruta. El ca-

lor generado por unidad de tiempo tiene un valor se puede calcu-

lar en función de la velocidad de cizallado y la fuerza de cizalla-

do: Ps = Fsvs.

Fricción entre la viruta y la herramienta. El flujo de calor genera-

do será Pf=Frvo

Fricción entre la herramienta y la pieza. Su valor, al igual que los

anteriores será el producto de la fuerza de rozamiento por la ve-

locidad relativa entre laherramienta y la pieza: Pfw = τsl · V B · aw · v.

Esta fuente de calor dependerádel desgaste V B que será nulo

cuando la herramienta está recién afilada.

USO DE TABLAS FÍSICAS Y QUÍMICAS ASOCIADAS A LA TERMO-

DINÁMICA DE CORTE DE METALES.

El uso de las tablas es de vital importancia ya que en ellas podemos

observar:

Determinación a que grado de temperatura se pueden trabajar los

cortes de una pieza

Si son sólidos maleables y dúctiles

Si son buenos conductores del calor y la electricidad

Si Casi todos los óxidos metálicos son sólidos iónicos básicos.

Tienden a formar cationes en solución acuosa.

Determinaran Las capas externas si contienen poco electrones habi-

tualmente tres o menos.


SEGURIDAD INDUSTRIAL Y EL DESPRENDIMIENTO DE VIRUTAS

EN EL PROCESO DE MANUFACTURA.

Sé ha hecho mucha investigación en el estudio de la mecánica y geo-

metría la formación de la viruta y la reacción de su forma, a factores tales

como duración de la herramienta y el acabado de la superficie.La elección de

herramientas adecuadas, velocidades avances es un compromiso, ya que

entre más rápido se opere una maquina es la eficiencia tanto del operador

como de la máquina. Sin embargo afortunadamente, tal uso acelerado acorta

grandemente la duración de la herramienta. El desprendimiento de virutas es

el proceso mediante el cual se remueve metal para dar forma o acabado a

una pieza. Se utilizan métodos tradicionales como el torneado, el taladrado,

el corte, y el amolado, o métodos menos tradicionales que usan como agen-

tes la electricidad o el ultrasonido. Debe manejarse con sumo cuidado las

maquinarias y herramientas para evitar accidentes tales como quemaduras y

cortes en la piel.


CONCLUSIÓN

En la actualidad, la productividad de las máquinas herramienta aumenta

en forma constante para contrarrestar el costo de la mano de obra y, al mis-

mo tiempo, latecnología exige mayor exactitud. Por esta razón en la actuali-

dad se presta más atenciónal efecto de las vibraciones de las máquinas

herramienta. El elevado costo del equipo de las máquinas herramienta con

control numérico, y lanecesidad de un rendimiento predecible a la vez que se

trata de obtener control porcomputadora, recalca la necesidad de un estrecho

control de las vibraciones.En términos generales, hay tres fuentes de vibra-

ción en las máquinas herramienta:Las fuerzas externas, tales como los cho-

ques transmitidos a través de la cimentación dela máquina. Estas fuerzas

pueden inducir vibraciones en los componentes estructuralesde la máquina.

El sistema de impulsión de la máquina, que puede transmitir cualquier fuer-

zaindeseable, desequilibrada (desbalanceada) que ocasiona vibración de un

componente de la máquina. El proceso de corte en sí, que puede crear tra-

queteo y vibración.Por tanto, aunque pueda variar el origen de las vibracio-

nes, el resultado final es unmovimiento indeseable entre la herramienta y la

pieza de trabajo.En la actualidad, los procesos de fabricación mediante el

mecanizado de piezas constituyen uno de los procedimientos más comunes

en la industria metalmecánica para la obtención de elementos y estructuras

con diversidad de formas, materiales y geometrías con elevado nivel de pre-

cisión y calidad. El corte de metales es un proceso termo-mecánico, durante

el cual, la generación de calor ocurre como resultado de la deformación

plástica y la fricción a través de las interfaces herramienta-viruta y herramien-

ta-material de trabajo. La predicción de la temperatura de corte para el pro-

ceso de mecanizado es de reconocida importancia debido a sus efectos en el


desgaste de la herramienta y su influencia sobre la productividad, el costo de

la herramienta y el acabado superficial de la pieza mecanizada.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Boon, G.K.; Mercado, A.; Automatización Flexible en la Industria ; Ed. LIMU-

SA-Noriega, México, 1991.

Ing. Montes de Oca Morán; Ricardo, Ing. Pérez López; Isaac, “Manual de

Prácticas para la asignatura MANUFACTURA INDUSTRIAL II” Ingenier-

ía Industrial, Editorial: UPIICSA – IPN, Enero del 2002

Martino, R.L.; Sistemas Integrados de Fabricación; Ed. LIMUSA-Noriega,

México, 1990.

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