procesos de fabricacion
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Diseño Mecánico y Técnicas de Representación. 39
Capítulo 3:PROCESOS DE FABRICACIÓN.
3.1. INTRODUCCIÓN.
El fin primordial de la realización de un dibujo técnico o un plano es elcontener toda la información necesaria para definir una pieza determinada.Entre esta información debe estar la necesaria para poder fabricar la pieza.
Aunque no es el objeto de esta materia, consideramos necesario describirbrevemente los distintos procesos de fabricación, ya que éstos deben tenersemuy en cuenta en la realización de los planos técnicos de un proyecto, tantodesde el punto de vista de diseñar elementos "construibles" o fabricables, comodesde el punto de vista de diseñar elementos con procesos de fabricacióneconómicamente viables.
3.2. CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN.
Las piezas se obtienen por los distintos medios de fabricación que sedescriben en los siguientes apartados.
3.2.1. Fabricación por formación
Fundición, sinterización o inyección son procesos de fabricación porformación. Las piezas que se obtienen por formación parten de material suelto(en polvo, en limaduras, fundido, etc.). Éste sufre una alteración en su estadofísico, como en el caso de la fundición de un metal que pasa al interior de unrecipiente llamado molde, del cual adopta su forma.
La sinterización parte de material en polvo que se encuentra en el interiordel molde. Por medio de electrodos el material se funde y adopta la forma delmolde.
3.2.2. Fabricación por conformación
Forja sin estampa, forja con estampa o estampación, extrusión, estirado,plegado, embutición son procesos de fabricación por conformación. Este tipode fabricación consiste en dar forma a una pieza por medio de procesosmecánicos pero sin registrar una pérdida de material, ya que se basa en ladeformación plástica del mismo.
La forja sin estampa (sin un molde o plantilla) da forma a la piezagolpeándola hasta conseguir la geometría deseada. Es la utilizada durantemucho tiempo por los herreros.
La forja con estampa o estampación consiste en dar forma a una piezapor percusión entre dos matrices. Al recibir el impacto, el material, introducidopreviamente en estado pastoso ( calentado de antemano) se deforma y se
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adapta a las matrices. Es la forma habitual de elaborar las piezas congeometrías complejas que deben soportar solicitaciones importantes, talescomo bielas de motores.
Si se obliga al material a pasar por una matriz de sección determinada pormedio de una gran presión, empujando al material, el proceso se denominaextrusión. Si el material en vez de ser empujado, sufre un esfuerzo de traccióno es estirado se deforma al atravesar la matriz, produciéndose un fenómeno deestirado. La laminación consiste en hacer pasar el material por unos trenes derodillos giratorios que dejan entre ellos espacios libres con la forma deseada dela sección de la pieza.
El plegado es un procedimiento de doblado del material. Éstegeneralmente se presenta en forma de chapas, pletinas, tubos, etc. o que al sergolpeados se doblan en función de una cuña y del contramolde utilizados.
Por último, la embutición consiste en ejercer presión sobre un materialdelgado (chapa) obligándole a adaptarse a la forma dejada entre la estampa yel contramolde. Se emplea fundamentalmente para chapa, como por ejemploen las carrocerías de los automóviles y en las carcasas de loselectrodomésticos.
3.2.3. Fabricación por arranque de material
Cizallado, aserrado, taladrado, fresado, torneado, rectificado, o bruñidoson procesos de fabricación por arranque de material. Este tipo deprocedimientos son los más utilizados y los que permiten una diversidad mayorde formas. En todos ellos la pieza se fabrica mediante una pérdida de materialllamada viruta, resultado del corte de la pieza con una pieza cortante.
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Figura 3.1.- Procesos de fabricación.
Según la norma DIN 8580 estos procesos pueden clasificarse según laforma de la herramienta cortante en:
- Arranque de viruta por medio de filos determinados geométricamente:torneado, fresado, etc.
- Arranque de viruta por medio de filos indeterminados: el material esarrancado por material abrasivo que no tiene ninguna forma determinada:bruñido, pulido, etc.
Por medio del arranque de viruta se obtienen piezas con toleranciaspequeñas y buenos acabados superficiales, aunque se pierde gran parte dematerial en forma de viruta debido a que se parte de una pieza de tamañoaproximado (pieza en bruto o preforma).
Seguidamente se describen los procesos de fabricación más usuales.
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3.3. TORNEADO
El torneado se utiliza para la fabricación de piezas de revolución, lamáquina que realiza la operación de torneado y sus variantes se llama torno.Permite pequeñas tolerancias y acabados superficiales buenos. Árboles, ejes,casquillos, mangos, etc., son piezas que normalmente se obtienen portorneado.
El torneado consiste en arrancar viruta por medio de un filo o herramientaque avanza longitudinalmente mientras la pieza que se va a mecanizar giraaccionada por el torno.
Figura 3.2.- Torneado.
El torneado puede ser interior o exterior. De esta forma se pueden fabricarcilindros ( denominándose entonces cilindrado, figuras 3.3a y 3.3f) cuando laherramienta se desplaza paralelamente al eje de giro; superficies planas(denominado refrentado, figuras 3.3b y 3.3g) cuando la herramienta sedesplaza perpendicularmente al eje de giro; superficies cónicas si la trayectoriade la herramienta es oblicua respecto al eje de giro (figuras 3.3c y 3.3h);superficies de forma especial por medio de una plantilla, denominándosetorneado de formas (figuras 3.3d y 3.3i), y tallado de roscas (figuras 3.3e y3.3j).
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Figura 3.3.- Tipos de torneado.
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3.4. TALADRADO.
Por medio del taladro se pueden realizar agujeros pasantes o ciegos enlas piezas. Éstos sirven como base para la sujeción de tornillos, roscas,remaches o para facilitar el engrase, etc. Como herramienta se emplean útilesde uno o varios filos llamados brocas.
Figura 3.4.- Broca.
En la operación de taladrado las brocas tienen un movimiento longitudinalde avance y uno de rotación, mientras que la pieza a taladrar permanece fija.
Existen máquinas especiales para realizar taladros denominadastaladradoras, aunque en ciertas ocasiones pueden utilizarse tornos. Tambiénse pueden realizar agujeros sin arranque de viruta mediante punzonado yestampado. Para hacer agujeros de gran tamaño es frecuente realizarlos envarias fases, efectuando primero un agujero de pequeño diámetro en la piezaque permita posicionar la broca para que siga un camino recto al taladrar elmaterial.
Dependiendo del tamaño del agujero se realizan distintos taladrossiempre de menor a mayor diámetro hasta alcanzar las dimensiones deseadas.Esto permite que la broca arranque en cada pasada menos cantidad de viruta,con lo cual la exigencia pedida a la máquina es menor.
Figura 3.5.- Taladro realizado en varias fases.
El avellanado permite trabajar agujeros previamente taladrados oprovenientes de fundición. Esta broca avellanadora o avellanador posee variosfilos y el trabajo de desbaste es menor que en el taladrado normal. Existendistintos tipos de avellanado, como se observa en la figura.
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Figura 3.6.- Avellanado.
Normalmente los taladros se rematan por medio de operaciones deescariado, que se llevan a cabo para obtener un buen acabado interior deltaladro. El escariador es una herramienta de filos múltiples y rectos pero deirregular longitud para evitar el rayado del agujero.
Figura 3.7.- Escariado.
La operación de realizar taladros de gran tamaño se llama mandrinado.Las máquinas utilizadas deben tener gran potencia y robustez y se llamanmandrinadoras.
3.5. FRESADO
El fresado es una operación donde el elemento que se desplazalongitudinalmente es la pieza a la que se le va a dar forma mientras que laherramienta tiene exclusivamente un movimiento de giro. Normalmente suaplicación principal es la fabricación de superficies planas y de ruedasdentadas (mediante fresas especiales denominadas fresas madre) con un buenacabado superficial.
Las herramientas utilizadas se llaman fresas y tienen varios filosgeométricos. Según su posición, el fresado puede ser cilíndrico, cuando el ejede giro de la fresa es paralelo a la superficie de corte (figura 3.8a), o frontal,cuando el eje de giro de la fresa es perpendicular a la superficie de corte (figura3.8b ).
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Figura 3.8.- Fresado cilíndrico y fresado frontal.
La máquina donde se realiza el proceso de fabricación de fresado sellama fresadora.
Existe una gran variedad de fresas, lo cual permite un amplio rango detrabajos. Existe prácticamente una fresa para cada aplicación. En la figura 3.9se muestra una fresa utilizada para construir colas de milano.
Figura 3.9.- Fresa cónica.
3.6. CEPILLADO Y MORTAJADO
El cepillado y el mortajado de piezas es un procedimiento muy adecuadopara obtener piezas prismáticas.
En ambas se utiliza una herramienta de un solo filo cuyo movimiento esdiscontinuo. Según quién tenga el movimiento de avance se denominamortajado (la herramienta se desplaza, figuras 3.10a y 3.10c) o cepillado (lapieza es la que se mueve, figura 3.10b).
Figura 3.10.- Mortajado y cepillado.
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3.7. BROCHADO
Es una operación muy frecuente en las grandes series de piezas detamaño reducido. Consiste en arrancar viruta mediante una herramienta demúltiple filo que tiene un perfil determinado y de una sola operación. Losbrochados pueden ser interiores y exteriores y se realizan en una máquinadenominada brochadora. Suele aplicarse para realizar agujeros que no tenganforma cilíndrica.
Figura 3.11.- Brochado interior y exterior.
3.8. ESMERILADO
El afilado de herramientas y el rectificado de piezas se realizan con unaherramienta llamada muela. Trata de eliminar las posibles irregularidadessurgidas durante un mecanizado anterior y con ella se obtienen piezas con unbuen acabado superficial. El proceso de fabricación se denomina esmerilado.
Cuando el objetivo es obtener un buen acabado superficial la operaciónse llama rectificado, y se realiza en una rectificadora. El rectificado puederealizarse en interiores o exteriores de las piezas.
En determinadas ocasiones, el acabado que ofrece el rectificado no essuficiente ya que, por ejemplo, ciertas irregularidades pueden ocasionarrozamientos no deseables. Entonces se recurre a las operaciones de pulido ybruñido.
Figura 3.12.- Esmerilado.
3.9. ROSCADO
Las piezas roscadas son muy frecuentes en el mundo industrial. La roscapuede ser interior o exterior y cumplir funciones de fijación (caso de un tornillo)o de movimiento ( como en un husillo).
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Las roscas se pueden fabricar en un torno, o mediante machos de roscary terrajas. Los machos de roscar son parecidos a las brocas de taladrar, perosu filo tiene forma de hélice.
Figura 3.13.- Macho de roscar.
La figura siguiente muestra cómo se realizaría un taladro roscado ciego.
Figura 3.14.- Agujero roscado ciego.
Las terrajas se usan para roscas macho (tornillos). Son muy rápidas derealizar en materiales blandos. Están compuestas por un casquillo cuyo interiorestá mecanizado según la forma de la rosca. Éste se desliza por la pieza aroscar, creando en su desplazamiento la rosca.
Figura 3.15.- Terraja.