procesos de manufactura
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PROCESOS DE MANUFACTURA USAT
¿ Por qué un tema de Manufactura en el Curso de
Dibujo de Ingeniería?
¿ Qué es la Manufactura?
La manufactura abarca el diseño de productos y la selección de materias primas, así
como procesos mediante los cuáles se fabrican los productos. Las máquinas con que
se fabrican otros productos son a su vez productos manufacturados.
Ejemplos: las grandes prensas para dar forma a las hojas de metal para carrocerías de
automóvil, la maquinaria para hacer tornillos y tuercas, etc.
Porque un curso como de dibujo de ingeniería de hablar sobre los procesos de
fabricación ya que el hecho es que la mayoría de los ingenieros y diseñadores que
tienen tiene que ver con el modelado y los dibujos, son las mismas personan que
especifican las geometrías de las partes que componen los dispositivos que diseñan.
I. PROCESO DE PRODUCCIÓN DE BAJO VOLUMEN
Este proceso suelen ser apropiados para partes únicas y prototipos de parte que
pueden fabricar más adelante en volúmenes mayores o de acuerdo a las expectativas
del cliente.
Este tipo de proceso se realizan por medio de maquinas que están diseñadas para
aplicaciones de trabajo en general y pueden hacer diversas geometrías diferentes ya
que cuentan con aditamentos (dispositivos mecánicos móviles), como presa y piezas
de fijación que se utilizan para sostener y alinear las piezas de trabajo, una pieza de
trabajo es un pieza que esta en proceso de fabricación, es decir antes que sea una
parte terminada.
La pieza de trabajo es modificada mediante operaciones adicionales que remueven
o adicionan más material hasta que se produce la geometría deseada este tipo de
trabajo se puede hacer mediante una broca.
Formas comerciales estándar
La materia prima comercial para partes ideadas incluye metales como aceros,
aluminio, latones y plásticos como el policarbonato. Los fabricantes de
materiales y proveedores y distribuidores de material de materia prima
suministran estos productos en forma estándar las cuales viene hacer piezas que
tiene una forma uniforme como laminan tubos, auto partes.
Aserrado:
La pieza de trabajo suele cortarse a un tamaño aproximado a partir de una forma
comercial mediante la operación de aserrado. En esta operación una hoja de corte con
dientes múltiples se jala a través del material como se muestra en la figura:
La dirección del movimiento rápido de la herramienta y la remoción del material son a lo
largo de una hoja en una dirección a través de la longitud de la hoja, luego esta se habré
paso a través del aparte
El aserrado es una operación rápida, pero la calidad de acabado es deficiente.
Torneado:
Los rasgos axiales simétricos se pueden hacer en una maquina herramienta conocida
como torno donde la pieza de trabajo se gira rápidamente con respecto a un solo eje
luego una herramienta de corte se mueve lentamente en la dirección radial y/o axial
relativa a la pieza de trabajo, removiendo el material en estas direcciones.
Mediante este proceso se hacen acanaladuras circunferenciales y roscas de tornillo, al
igual que árboles escalonados y redondeados.
Perforación:
Los agujeros redondos on mucha frecuencia se hacen por separado. En esta operación
interviene una herramienta de corte que gira rápidamente y que se llama broca se
empuja lentamente hacia una pieza de trabajo estacionaria, como se muestra en la figura.
Las brocas por lo general son largas, con punta afilada y ranuras en espiral a lo largo de
toda su longitud para ayudar a remover el material que se está cortando.
Fresado:
El fresado se realiza por medio de fresadoras que son unas de las maquinas más versátiles
en la siguiente figuras se pueden ver muchas de las tantas operaciones que se pueden
hacer con una fresa.
El mandril de una fresadora puede sujetar y girar rápidamente una variedad de herramientas de
corte, incluidas las brocas. Sin embargo, la herramienta de corte más común que se utiliza en una
fresadora es la fresa de corte frontal, también se pueden utilizar las fresadoras de bola y redondas
para bordear los bordes interiores y exteriores de una pieza de trabajo, se pueden utilizar
fresadoras perfiladas simples para remover cantidades pequeñas de material sobre un área
relativamente grande para crear una superficie limpia y plana.
Mediante el uso de fresas escariadoras, se pueden crear rasgos geométricos en la pieza de trabajo al
moverla lentamente, la cual se monta en una etapa que se puede mover tanto en la dirección axial
como en la transversal con respecto al eje del mandril. Una fresadora que se puede mover de esta
manera se le llama fresa de tres ejes ya que se puede mover en tres direcciones.
Maquinado por descarga eléctrica:
Se utiliza un electrodo cargado a través de la cual se hace pasar una corriente eléctrica
elevada a la pieza de trabajo por medio de un fluido dieléctrico la cual genera la erosión de
la pieza.
La configuración de una máquina de descarga eléctrica más común es EDM por cable, en la
que se utiliza un cable delgado (0.05 a 0.25 mm de diámetro) para crear, por erosión , una
ruta a través del espesor de la pieza, como se muestra en la figura.
1. El cable y la pieza de cargan con potenciales eléctricos opuestos
2. La pieza de trabajo se mueve lentamente
3. La descarga eléctrica, erosiona tanto al cable como a la pieza
4. Para que funcione el proceso la pieza debe ser conductora eléctricamente.
Brochados:
Alguno agujeros, ranuras y cortes con geometría inusuales se pueden hacer con una operación
denominada brochado, el deslizamiento rápido de una herramienta llamada brocha a través de la
pieza de trabajo forma un agujero o una ranura.
La brocha es una herramienta de corte larga con dientes que están conformados para cortar la
pieza de trabajo y forma geométrica final del corte conforme la herramienta hace su recorrido a
lo largo de la pieza
La brocha es una operación rápida que es adecuada para la producción de prototipos y en
volúmenes altos, sin embargo se requiere una brocha por cada medida.
Soldadura blanda y soldadura fuerte:
El proceso de soldadura blanda crea formas de unir las piezas, fusiona dos o más piezas de
trabajo separadas para crear una sola pieza de trabajo al fundir las piezas de trabajo en sus
uniones y agregar más material para generar uniones según sea necesario con el fin de hacerlo
más resistente.
Para metales, una flama de gas, arco eléctrico, suele generar el calor necesario para fundir el
material . los plásticos se hacen por medio de chorros de aire caliente.
El proceso de soldadura fuerte es un proceso relativamente rápido sin embargo el calor necesario
para fundir las piezas de trabajo tiende a distorsionarlas, por ese motivo las soldaduras fuertes no se
usan para partes de alta precisión el calor requerido para la soldadura fuerte también modifican las
propiedades de los materiales empleados para la pieza, algunos aceros aluminios, por ejemplo,
pierden gran parte de su resistencia cuando se calienta.
Esmerilado:
El proceso de esmerilado utiliza una rueda abrasiva que gira muy rápido para mover material muy
lentamente de una pieza de trabajo. Los procesos comunes incluyen el esmerilado plano y el cilindro
exterior e interior.
La pieza de trabajo o el mandril de la rueda abrasiva se mueven lentamente en la dirección transversal
o vertical para conformar la superficie deseada en la pieza de trabajo.
II. PROCESOS PARA LA PRODUCCIÓN DE ALTO VOLUMEN
Los procesos que dependen de la remoción de material para conformar una pieza
de trabajo en general son lentos debido a que la mayor parte de los materiales de
ingeniería son fuertes y su corte o desgaste toma tiempo. Es posible aumentar la
velocidad de conformación al deformar la pieza de trabajo mientras el material está
en estado líquido o caliente. Es ahí donde nacen los procesos para la producción de
alto volumen.
Los procesos para la producción de alto volumen , suelen requerir una inversión
sustancial en la preparación de las máquinas herramientas y no se utilizan a menos
que el volumen de producción de una parte pueda justificar económicamente esta
inversión.
Fundición en arena:
Todos los procesos de fundición requieren de un molde de la parte deseada. Un molde es una cavidad
soportada y conformada como la parte deseada en la que se vacía o inyecta materia prima fundida. Un
molde se puede desensamblar en dos o más piezas para remover la parte una vez solidificada la
materia prima. Los lugares donde se puede desensamblar el molde se llaman líneas de separación
La fundición en arena se utiliza para varias aleaciones de aluminio, acero, zinc, bronce, plomo y
magnesio. Los moldes para los procesos de fundición en arena son baratos sin embargo, la exactitud
de la geometría y el acabo es pobre.
Fundición por revestimiento:
Es una forma de fundición en arena que se puede emplear para crear formas intricadas con buena
exactitud.
Proceso:
o Este proceso comienza con la fabricación de una forma de cera que tiene una geometría casi
idéntica a la parte de producción deseada.
o La forma maestra de cera se sumerge repetidamente en una lechada que se compone de arena
de grano fino con un aglutinante como arcilla o cemento.
o Al dejar que se seque la lechada o fragüe entre cada inmersión se forma un molde de pared
gruesa
o El molde fraguado se hornea para mejorar su resistencia, este paso también funde la cera que
escurre del molde a través de un agujero.
o Luego se vacía metal fundido en el molde para emplazar la cera. Después que se endurece el
metal el molde se rompe y tener un pieza con una exactitud de 0.25 mm aprox.
Extrusión:
La extrusión es un método para crear longitudes largas de material con una forma de
sección transversal uniforme. Muchas de las formas comerciales estándar se logran por
medio de este proceso, en la cual, la materia prima se colocan en una cámara de alta presión
y temperatura. Bajo esas temperaturas la materia prima es obligada a salir de la cámara a
través de un orificio.
Las máquinas de extrusión son muy costosas
Estirado :
En el estirado de alambre el diámetro de cables y barras redondas pequeñas se puede reducir al
jalar ligeramente los diámetros comerciales grandes a través de una o más boquillas con orificios
gradualmente menores, en este proceso se producen formas solo de sección transversal circular,
pero se pueden hacer con exactitudes diametrales hasta 0.10 mm, se con considera difícil con una
exactitud de 0.010 mm.
Embutido:
En el proceso conocido como embutido profundo, se crean partes cilíndricas de paredes delgadas a
partir de hojas de metal delgado y maleable, que también se conocen como planchas metálicas. En
este proceso un embolo conformado como la parte cilíndrica deseada se presiona contra una pieza
de plancha metálica.
Embutido:
En el proceso conocido como embutido profundo, se crean partes cilíndricas de paredes delgadas a
partir de hojas de metal delgado y maleable, que también se conocen como planchas metálicas. En
este proceso un embolo conformado como la parte cilíndrica deseada se presiona contra una pieza
de plancha metálica.