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INSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTEPEC

INGENIERIA INFORMATICA

ASIGNATURA:

PROCESOS DE MANUFACTURA

CATEDRÁTICO:

ING. JUAN DE DIOS RIVAS TINOCO

ALUMNA:

CINTHIA AMELLALY HERNANDEZ RODRIGUEZ

CARRERA:

ING. EN ELECTROMECANICA

TRABAJO:

INVESTIGACIÓN DE PROCESOS DE MANUFACTURA

GRUPO: “A” Semestre: 3°

SAN JUAN BAUTISTA, TUXTEPEC, OAX, A 15 DE OCTUBRE DEL 2015

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ÍNDICE

1 INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS DE MANUFACTURA………………………….…..3

1.1 Conceptos de proceso de fabricación…………………………………….………….4

1.1 Elementos de un proceso de fabricación…………………………………...............4

1.3 Clasificación de los procesos de fabricación……………………….………………..6

1.4 Diagrama de flujos de los procesos…………………………………………………23

2 PROCESOS CON ARRANQUE DE VIRUTA, EN MATERIALES

METALICOS Y NO METALICOS………………………………………………..………….….28

2.1 Torneado…………………………………….…………………………………28

2.2. Fresado…………….………………………………………………………….32

2.3. Taladrado…………..………………………………………………………….35

3 PROCESOS SIN ARRANQUE DE VIRUTA, EN MATERIALES

METALICOS Y NO METALICOS……………………………………………...……………….47

3.1 Fundición……………………………………………..………………………………...49

3.2 Moldeo………………………………………………..………………………..............50

3.3 Inyección……………………………………..………………………………..............50

3.4 Tratamientos térmicos y químicos…...……………………………………..............50

4 ENSAMBLE………………………………………………………………………………………3

4.1 No permanente…………………..…………………..………………………………..49

4.2 Semipermanente……..……………………………..………………………..............50

4.3 Permanente…...……………………………..………………………………..............50

5 POLIMEROS Y MATERIALES COMPUESTOS…………..…………………………………3

5.1 Moldeos de polímeros……….…..…………………..………………………………..49

5.2 Máquinas……….……..……………………………..………………………..............50

5.3 Manufactura con materiales compuestos...………………………………..............50

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1 INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS DE MANUFACTURA

A medida que los hombres se agrupaban para aprovechar los productos, servicios y materiales, las sociedades dedicadas a la fabricación comenzaron a expandirse y se establecieron las estructuras de aldeas, pueblos y ciudades. La creciente concentración de personas creo la necesidad de métodos de fabricación muy perfeccionados para abastecer las demandas.

El punto de partida de los procesos de manufactura modernos puede acreditarse a Eli Whitney con su máquina despepitadora de algodón, sus principios de fabricación intercambiable o su máquina fresadores, sucesos todos ellos acaecidos por los años de 1880.

El origen de la experimentación y el análisis en los procesos de manufacturas se acreditan en gran medida a Fred W. Taylor, quien un siglo después Whitney, publico los resultados de sus trabajos en el labrado de los metales.

Los adelantos en maquinaria de potencia han contribuido a la sustitución progresiva de la fuente de energía humana por las fuentes energéticas independientes. El descubrimiento de varios materiales, así como las novedades técnicas para transformarlos en productor sutiles han hecho avanzar al hombre con pasos gigantescos en materia de procesos de manufactura.

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1.1 Concepto de procesos de fabricación.

Los procesos elementales de manufactura de un producto pueden considerarse como la transformación de la materia prima básica en una forma apropiada para su posterior uso. La materia prima básica puede ser de formula o de mezcla de composición adecuada, que necesita convertirse en paquete, lingote, barra, lamina, alambre o cualquier forma adecuada para la tarea por realizar. El material puede procesarse ya sea en forma líquida o plástica, y es útil considerar esto como una clasificación de los procesos.

1.2 Elementos de un proceso de fabricación.

Existen 3 tipos de producción, diferenciados por la manera en que se realizan las operaciones y su control.

En la producción por trabajo, un producto lo fabrica un operador (o grupos de operadores) que trabajan y terminan un objeto antes de proseguir al siguiente trabajo, que puede ser diferente o del mismo tipo.

En la producción por lote, los fabrican un operador (o grupos de operadores) en cada uno de varios objetos idénticos se termina una operación a la vez antes de inicia.

En la producción en cadena, cada uno de varios objetos idénticos se pasa a otro operario para la segunda operación en cuanto el primero termine la primera, y así sucesivamente por varios operadores hasta terminar el objeto; el primer objeto queda terminado mientras los que le siguen están aún en proceso

Economía de manufactura: estimaciones de tiempo y costo.La manufactura debe llevarse a cabo al costo más bajo acorde con la calidad y funcionalidad del producto. El costo de cualquier artículo manufacturado está integrado por 3 factores:1- Costo de material2- Costo de mano de obra directa3- Gastos generales

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El primero de estos se determina fácilmente para cada producto que pasa por la fábrica, ya que la lista de materiales debe incluir todos los materiales necesarios, y el departamento de compras debe de ser capaz de dar precios.

El costo de la mano de obra directa debe tenerse a mano igualmente como el contenido de trabajo y clase de mano de obra necesaria debe tenerse de las hojas de planeación que definan métodos y tiempos permitidos.

Seguridad en manufactura.La seguridad de un taller se puede dividir en 3 categorías:1- Instalación de protecciones en maquinaria peligrosa2- Instalación de equipo de seguridad3- Recomendación de prácticas de trabajo seguras

Protecciones en maquinarias.Las partes móviles de maquinarias deben contar con protecciones para evitar lesiones accidentales en manos u otras partes del cuerpo, o que dichas partes lesionen al personal.

Equipo de seguridad.El riesgo de lesiones se puede reducir al mínimo si un taller esta dotado de equipo de seguridad. En algunas partes el requisito legal es el uso de calzado de seguridad, el uso de gafas para todas las operaciones de maquinado, cuando se realicen trabajos en las alturas se recomienda cascos de seguridad, usar tapones u orejeras de seguridad para evitar el exceso de ruido en los oídos.

Prácticas de trabajo seguras.La seguridad en un taller depende no solo de los medios de protección y equipo de seguridad, sino también de la implantación de prácticas seguras de trabajo.

Cada trabajador debe estar debidamente capacitado para las tareas que realice, y debe conocer los lugares de peligro inherente. Debe usar el equipo de seguridad donde sea necesario, y las guardas no deben quitarse de la maquinaria. Todo equipo debe conservarse en buen estado.

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1.3 Clasificación de los procesos de fabricación.

A. Procesos que cambian la forma del material 1. Metalurgia extractiva 2. Fundición 3. Formado en frio y en caliente 4. Metalurgia de polvos 5. Moldeo de plásticoB. Procesos que provocan desprendimiento de viruta para obtener piezas dentro de tolerancia indicadas. 1. Maquinados convencionales con arranque de viruta 2. Maquinados no convencionalesC. Procesos para acabar las superficies 1. Por desprendimiento de viruta 2. Por pulido 3. Por recubrimientoD. Procesos para el ensamblado de materialesE. Procesos para cambiar las propiedades físicas.

Modificación de la forma de los materiales.

La mayoría de los productos metálicos tienen su origen en un lingote fundido obtenido a su vez en algún proceso de reducción o de refinamiento de mineral. El metal líquido se vacía en moldes de grafito o en moldes metálicos que dan lugar a lingotes de tamaño y forma convenientes para su trabajo posterior.

Algunos de los métodos de fabricación mediante los cuales se modifican convenientemente la forma de los materiales son los siguientes:-Fundición -Extruido

-Forja -Laminado

-Embutido

-Operaciones de compresión en frio

-Triturado

-Fabricación de tubo sin costura

-Modelado por estiramiento

-Formado por laminado

-Modelado por cizalladora

-Formado por explosivos

-Formado electrohidráulico

-Punteado de tubo o varilla -Moldeo de plástico

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-Doblado

-Cizallado

-Rechazado

-Formado magnético

-Electroformado

-Metalurgia de polvos

Por este proceso, la forma original del material se pierde modificándose adecuadamente hasta alcanzar la forma geométrica deseada. Algunas veces al utilizar este grupo de métodos de fabricación de las piezas trabajadas obtienen su acabado comercial. Otras veces, ni el acabado ni las dimensiones son satisfactorias y por tanto las partes previamente formadas requieren un trabajo adicional.

Métodos de maquinado.Por regla general las piezas requieren trabajarse por alguno de los siguientes métodos de maquinado:A. Con desprendimiento de viruta por acción tradicional de una herramienta-Torneado -Mandrilado

-Acepillado -Rimado

-Cepillado -Aserrado

-Taladrado -Brochado

-Fresado -Tallado de engranes

-Rectificado -Contorneado

B. Métodos de maquinado no convencionales:-Ultrasónico -Fresado químico

-Electroerosión -Maquinado por chorro abrasivo

-Por arco eléctrico -Maquinado por de electrones

-Maquinado por has de laser -Maquinado por arco de plasma

-Electroquímico

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En estos métodos de fabricación que se emplean en muchas piezas especificas con tolerancias relativamente estrechas, el metal se desprende en forma de pequeñas virutas. Estas operaciones se llevan a cabo sobre maquinas herramienta que generalmente disponen de varias unidades motrices.

Tratamientos SuperficialesLos métodos de fabricación para los tratamientos de las superficies se utilizan cuando estas se requieren pulidas, con mayor precisión, con una apariencia estética o bien se requiere protegerlas contra los efectos nocivos de la corrosión, estos métodos son:-Pulido -Superacabado

-Rectificado con correa abrasiva -Pulverizado

-Tamboreo -Recubrimientos inorgánicos

-Electrorrecubrimiento -Parquerizado

-Bruñido -Anodizado

-Asentado -Galvanizado

En este grupo hay algunos métodos que provocan ligero cambio dimensional en las piezas pero el resultado principal será el acabado de la superficie.

EnsambladoLos productos que requieren la unión de dos o mas piezas generalmente se ensamblan por alguno de los siguiente métodos de ensamblado:-Soldadura -Prensado de polvos

-Soldadura blanca -Remachado

-Soldadura fuerte -Ensamble con elementos roscados

-Sintetizado -Ensamble por pegado

El método de soldadura consiste en la fusión o unión de piezas al aplicárseles calor y/o presión. La soldadura blanca y la fuerte son operaciones similares con la excepción de que las partes se unen al introducir entre ellas un metal diferente y en estado fundido.

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Cambio de propiedadesExiste un numeroso grupo de operadores que tienen el propósito de modificar las propiedades físicas de los materiales para aplicarles temperaturas elevadas o al someterlos a compresiones repetidas y rápidas. Dentro de estos métodos de fabricación se encuentran clasificados:-Los tratamientos térmicos

-El trabajo en caliente

-El trabajo en frio

-El martillado

Con el tratamiento térmico se provoca un cambio en las propiedades y en la estructura de los metales. Por otra parte, aunque tanto el trabajo en frio como el trabajo en caliente se destinan en primer término para cambiar la forma de los materiales,

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1.4 Diagrama de flujos de los procesos

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2 PROCESOS CON ARRANQUE DE VIRUTA, EN MATERIALESMETALICOS Y NO METALICOS

2.1 Torneado

Uno de los procesos de maquinado más básicos es el torneado, en el cual la parte rota mientras se está maquinando. Por lo común, el material inicial es una pieza de trabajo que se ha fabricado mediante otros procesos, como fundición, forjado, extrusión, estirado o metalurgia de polvos.

Tipos de trabajos en Torno

En el torno de manera regular se pueden realizar trabajos de desbastado o acabado de las siguientes superficies:

Cilíndricas (exteriores e interiores)Cónicas (exteriores e interiores)Curvas o semiesféricasIrregulares (pero de acuerdo a un centro de rotación)

Terminado de piezas

Con el torno se logra la producción en serie o individual de piezas de alta calidad.El terminado de las piezas producto de un torno puede ser de desbaste, afinado, afinado fino o súper refinado.

Tipos de tornos

Existen varios tipos de tornos:

Tornos paralelos: El eje de volteo es paralelo a la bancada.74Tornos universales: Adopta la relación pieza herramienta posiciones de360ºTornos verticales: Diseñado para mecanizar piezas de gran tamaño, que van sujetas al plato de garras u otros operadores, y que por sus dimensiones o peso harían difícil su fijación en un torno horizontal.

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Tornos de copiar: Replica indefinidamente una pieza.Tornos Revolver: Para producir grandes cantidades de piezas iguales; tienen un solo husillo varias herramientas, hasta 20 diferentes, que actúan una por una o varias a la vez.Tornos automáticos: Realiza secuencia de operaciones sincronizadas mediante controles automáticos (eléctricos, mecánicos, hidráulicos, neumáticos)Tornos CNC: Comandados por un cerebro programable, control numérico.Equipos que se controlan por medio de cintas magnéticas o consolas de computadora.

Tiempos de operación

En el torno existen cuatro tiempos de operación:Tiempo principal. Este es el que utiliza la máquina para desprender la viruta y con ello se adquiera la forma requerida.Tiempo a prorratear. Tiempo que el operario requiere para hacer que la máquina funcione incluyendo armado de la máquina, marcado de la pieza, lectura de planos, volteo de las piezas, cambio de herramientas, etc.Tiempo accesorio o secundario. Utilizado para llevar y traer o preparar la herramienta o materiales necesarios para desarrollar el proceso. Por ejemplo el traer el equipo y material para que opere la máquina.Tiempo imprevisto. El tiempo que se pierde sin ningún beneficio para la producción, como el utilizado para afilar una herramienta que se rompió o el tiempo que los operadores toman para su distracción, descanso o necesidades.

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2.2. Fresado

El fresado es una operación de maquinado en la cual se hace pasar una parte de trabajo enfrente de una herramienta cilíndrica rotatoria con múltiples bordes o filos cortantes. El eje de rotación de la herramienta cortante es perpendicular al a dirección de avance. La orientación entre el eje de la herramienta y la dirección del avance es la característica que distingue al fresado del taladrado.

El fresado es una operación de corte interrumpido; los dientes de la fresa entran y salen del trabajo durante cada revolución. Esto interrumpe la acción de corte y sujeta los dientes a un ciclo de fuerzas de impacto y choque térmico en cada rotación. El material de la herramienta y la geometría del cortador deben añadirse para soportar estas condiciones.

La forma geométrica creada por el fresado es una superficie plana. Se pueden crear otras formas mediante la trayectoria de la herramienta de corte o la forma de dicha herramienta. Debido a la variedad de formas posibles y a sus altas velocidades de producción, el fresado es una de las operaciones de maquinado más versátiles y ampliamente usadas.

Clases de máquinas fresadoras

Las principales características de una máquina fresadora son: potencia, velocidad, profundidad de corte o longitud de carrera. Su movimiento principal lo tiene la herramienta y que la mesa de trabajo proporciona el avance y algunas veces la profundidad de los cortes.Es una de las máquinas herramienta más versátiles y útiles en los sistemas de manufactura. Las fresas son máquinas de gran precisión, se utilizan para la realización de desbastes, afinados y súper acabados.

Tipos de herramientas fresa

Existe infinidad de formas de fresas creadas para dar formas especiales a superficies, filos, bordes, cantos, guías, ranuras, alojamientos, etc.

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Trabajos en máquinas fresadoras

Los cortadores de las fresas pueden trabajar con su superficie periférica o con su superficie frontal. En el primer caso el trabajo puede ser en paralelo o en contra dirección, lo anterior se muestra en las ilustraciones. Con el trabajo en contra dirección la pieza tiende a levantarse, por lo que hay que fijar fuertemente a la misma con una prensa. Cuando el trabajo es en paralelo la fresa golpea cada vez que los dientes de la herramienta se entierran en la pieza.Durante cada revolución los dientes de la las fresas sólo trabajan una parte de la revolución, el resto del tiempo giran en vacío, lo que baja la temperatura de la herramienta.

2.3. Taladrado

De todos los procesos de maquinado, el taladrado es considerado como uno de los procesos más importantes debido a su amplio uso. El taladrado es un proceso de maquinado por el cual produce agujeros (agujeros completos o agujeros ciegos).

Una de las máquinas más simples empleadas en los trabajos de producción es el taladro prensa. Esta máquina produce un agujero en un objeto forzando contra él una broca giratoria. Otras máquinas obtienen el mismo resultado a la inversa, conservando estacionaria la broca y girando el material. A pesar de que esta máquina es especializada en taladrado, efectúa un número de operaciones similares con la adición de las herramientas apropiadas.

En este tipo de máquina, la herramienta que se utiliza es la broca. Una broca es una herramienta de corte rotatoria la cual tiene uno o más bordes de corte con sus correspondientes ranuras las cuales se extienden a lo largo del cuerpo de la broca. Las ranuras pueden ser helicoidales o rectas, las cuales sirven de canales o ductos para la evacuación de las virutas así como para la adición del fluido de corte. La mayoría de brocas poseen dos ranuras pero aun así se emplean brocas

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que posean tres o cuatro ranuras las cuales son conocidas como brocas de núcleo.Con respecto a los agujeros, en manufactura, son producidos en una cantidad considerable, siendo estos los de mayor tasa de producción que cualquier otra forma que se haga. Una gran proporción de estos agujeros son hechos por un proceso ampliamente conocido: el taladrado.

Diversos tipos de taladros

En el medio comercial y productivo se encuentra una amplia variedad de máquinas para taladrar, entre las que se encuentran los siguientes tipos:

Taladro en serie. Taladro radial. Taladro múltiple. Taladro horizontal.

Partes de una brocaLas brocas poseen dos ángulos principales, los cuales se ilustran a continuación:

Vástago. Es la parte de la broca que se coloca en el porta broca o husillo y la hace girar. Los vástagos de las brocas pueden ser rectos o cónicos.

Cuerpo. Es la parte de la broca comprendida entre el vástago y la punta. Este a su vez consta de acanaladuras cuya función es la de dejar entrar el fluido refrigerante y dejar escapar la viruta.

También en el cuerpo se encuentra una parte llamada margen, la cual es una sección estrecha, que esta realzada del cuerpo, inmediatamente después de las acanaladuras.Punta. Esta consiste en todo el extremo cortante o filo cónico de la broca. La forma y condiciones de la punta son muy importantes para la acción cortante de la broca.

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Tipos de trabajos de taladrado

Barrenado Perforaciones pasantes con terminado de gran calidad, se consideran como operaciones de ajuste, más que de perforación. La barrena es una herramienta sin punta y de varios filos.

AvellanadoEl avellanado permite trabajar agujeros previamente taladrados o provenientes de fundición. Esta broca avellanadora o avellanador posee varios filos y el trabajo de desbaste es menor que en el taladrado normal.

EscariadoNormalmente los taladrados se rematan por medio de operaciones de escariado, que se llevan a cabo para obtener un buen acabado interior del taladrado. El escariador es una herramienta de filos múltiples y rectos pero de irregular longitud para evitar el rayado del agujero.

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2 PROCESOS CON ARRANQUE DE VIRUTA, EN MATERIALES METALICOS Y NO METALICOS

3.1 Fundición

Los Procesos de fundición consiste en la fabricación de moldes, preparación y fundición del metal, verter el metal líquido en los moldes, Limpiar la fundición (pieza), y la recuperación de la arena para su reutilización. El Maquinado de un bloque de metal a una forma compleja puede ser muy costoso, "¿Por qué maquinar cuando se puede fundir?“. Los altos índices de producción, buenos acabado superficiales, pequeñas tolerancias dimensionales, y las características mejoradas de material, permite la fundición de piezas complejas pequeñas y grandes de casi todos los metales y sus aleaciones. Los moldes pueden ser de metal, yeso, cerámica, y otras sustancias refractaria.

Existen dos diferentes métodos de fundición de piezas en arena que se pueden producir y se clasifican según el tipo de modelo (patrón) utilizado:Patrón extraíble y Patrón desechable:En los métodos que emplean un Patrón Removible, la arena es empacada alrededor del patrón y después el patrón es removido y la cavidad se llena con el metal fundido. Los de Patrón Desechable están hechos de poliestireno y, en lugar de ser retirados de la arena, se vaporiza cuando el metal fundido se vierte en el molde.Factores importantes en la fundición son el procedimiento de moldeo, los patrones, la arena, tubos, equipo mecánico, metal, la limpieza del vertido y de calidad.

El molde debe poseer las siguientes características:

Debe ser lo suficientemente fuerte para sostener el peso del metal. Debe resistir la acción de la erosión del metal que fluye con rapidez durante

la colada. Debe generar una cantidad mínima de gas cuando se llena con el metal

fundido. Los gases contaminan el metal y pueden alterar el molde. Debe construirse de modo que cualquier gas que se forme pueda pasar a

través del cuerpo del molde mismo, más bien que penetrar el metal.

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Debe ser suficientemente refractario para soportar la alta temperatura del metal y poderse desprender con limpieza del colado después del enfriamiento.

Los moldes se clasifican de acuerdo a los materiales:

Los moldes de arena en verde: Este es el método más común, que consiste en formar el molde de arena de moldeo húmeda. El término de arena verde no se refiere al color de la arena, que es un color marrón oscuro o negro, sino más bien a que la arena no es curada.

Moldes con arena seca: Estos moldes son hechos enteramente de arena común de moldeo mezclada con un material aditivo de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura. Los moldes de arena seca mantienen esta forma cuando son vaciados y están libres de turbulencias de gas debidas a la humedad.

Moldes de CO2: En este proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y es apisonada (o compactada) alrededor del patrón. Cuando el gas de CO2 es alimentado a presión en el molde, la arena mezclada se endurece. Se pueden obtener piezas lisas y de forma intrincada por este método.

Moldes de metal: Los moldes de metal se usan principalmente en fundición a presión de aleaciones de bajo punto de fusión. Las piezas de fundición se obtienen de formas exactas con una superficie fina, esto elimina mucho trabajo de maquinado.

Moldes especiales: Plástico, cemento, papel, yeso, madera y hule todos estos son materiales usados en moldes para aplicaciones particulares.

Fundición por Inyección

La fundición en esta forma y tratándose de gran cantidad de piezas, exige naturalmente un número considerable de moldes. Es evidente que el costo de cada pieza aumenta con el precio del molde.

En las técnicas modernas para la fundición de pequeñas piezas, se aplican máquinas con moldes de metal, que duran mucho tiempo, pudiendo fundirse en ellos millares de piezas, el metal se inyecta en el molde a presión, por cuya razón este sistema se denomina por inyección. El peso de las piezas que se pueden fundir por inyección en moldes mecánicos, varía entre 0.5 gramos hasta 8 kilos. Por lo general se funden por inyección piezas de Zinc, Estaño, Aluminio y Plomo

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con sus respectivas aleaciones. La parte más delicada de la máquina para fundir por inyección es el molde.

Este molde tiene que ser hecho con mucho cuidado y exactitud, tomando en cuenta los coeficientes de contracción y las tolerancias para la construcción de las piezas, de acuerdo con el metal y la temperatura con la que se inyecta.

La cantidad de piezas que se pueden fundir en un molde y con una sola máquina es muy grande, además, en una hora pueden fabricarse de 200 a 2000 piezas según su tamaño y forma, por lo tanto, repartiendo el molde, de la máquina, así como también los gastos de mano de obra para la manutención del equipo y teniendo en cuenta la gran producción, ha de verse que las piezas fundidas en serie por inyección resultan de bajo costos.

3.2 Moldeo

El moldeo es un método de formación de objetos en el que el material se adapta en una cavidad cerrada. Existen diversas variantes de este proceso: Por composición (aplicando presión y calor); por contacto (presión ligeramente

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superior a la necesaria para mantener los materiales juntos); por inyección (conformación a partir de gránulos o granzas fundidas en una cámara con calor y presión y forzando después a parte de la maza a pasar a una cámara fría en la cual se solidifica); por soplado (formación de objetos huecos a partir de masas plásticas hinchándolas con gas comprimido).

Moldeo por inyecciónEn ingeniería, el moldeo por inyección es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polímero en estado fundido (o ahulado) en un molde cerrado a presión y frío, a través de un orificio pequeño llamado compuerta.En ese molde el material se solidifica, comenzando a cristalizar en polímeros semicristalinos. La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza moldeada. El moldeo por inyección es una técnica muy popular para la fabricación de artículos muy diferentes. Sólo en los Estados Unidos, la industria del plástico ha crecido a una tasa de 12% anual durante los últimos 25 años, y el principal proceso de transformación de plástico es el moldeo por inyección, seguido del de extrusión.

Principio del moldeoEl moldeo por inyección es una de las tecnologías de procesamiento de plástico más famosas, ya que representa un modo relativamente simple de fabricar componentes con formas geométricas de alta complejidad. Para ello se necesita una máquina de inyección que incluya un molde. En este último, se fabrica una cavidad cuya forma y tamaño son idénticas a las de la pieza que se desea obtener. La cavidad se llena con plástico fundido, el cual se solidifica, manteniendo la forma moldeada. Los polímeros conservan su forma tridimensional cuando son enfriados por debajo de su Tg —y, por tanto, también de su temperatura de fusión para polímerossemicristalinos. Los polímeros amorfos, cuya temperatura útil es inferior a su Tg, se encuentran en un estado termodinámico de pseudoequilibrio.

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3.3 Inyección

El moldeo por inyección es similar a la fundición a presión en cámara caliente Los pellets o gránulos alimentan al cilindro caliente y el fundido se fuerza dentro del molde mediante un émbolo hidráulico o con un sistema de tornillo giratorio de un extrusor. Como sucede en la extrusión de plásticos, el barril (cilindro) se calienta por fuera para estimular la fusión del polímero. Sin embargo, en las máquinas de moldeo por inyección, una parte mucho mayor del calor transferido al polímero se debe al calentamiento por fricción.

Las máquinas modernas son del tipo tornillo alternativo o plastificante. Conforme aumenta la presión a la entrada del molde, el tornillo giratorio empieza a retroceder por la presión hasta una distancia predeterminada. Este movimiento controla el volumen del material a inyectar. Después el tornillo deja de girar y se empuja hidráulicamente hacia delante, precipitando el plástico fundido dentro de la cavidad del molde. Por lo general, las presiones desarrolladas van de 70 a 200 MPa (10,000 a 30,000 psi).

En el moldeo por inyección también se utilizan moldes con mandriles móviles y destornilladores, ya que permiten el moldeo de partes que tienen cavidades múltiples o roscas internas y externas. Para adaptarse al diseño de la parte, los moldes pueden tener varios componentes incluyendo canales (como los usados en las matrices de fundición para metales), machos o corazones, cavidades, canales de enfriamiento, insertos, pernos de expulsión y eyectores.

1. Molde de canal frío de dos placas: este diseño es el más simple y común.2. Molde de canal frío de tres placas: el sistema de canales se separa de la parte al abrir el molde.3. Molde de canal caliente: también conocido como molde sin canal: el plástico fundido se mantiene caliente en una placa de canal caliente.

En los moldes de canal frío debe extraerse el plástico solidificado que permanece en los canales que conectan la cavidad del molde con el extremo del barril, lo que suele hacerse mediante recortado. Posteriormente, este desperdicio se puede cortar y reciclar.En los moldes de canal caliente (que son más costosos) no existen compuertas, canales ni bebederos sujetos a la parte moldeada. Los tiempos de los ciclos son más cortos, porque sólo se debe enfriar y expulsar la parte moldeada.

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3.4 Tratamientos térmicos y químicos

Se conoce como tratamiento térmico al proceso que comprende el calentamiento de los metales o las aleaciones en estado sólido a temperaturas definidas, manteniéndolas a esa temperatura por suficiente tiempo, seguido de un enfriamiento a las velocidades adecuadas con el fin de mejorar sus propiedades físicas y mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los sólidos cerámicos.

ExtrusiónLa extrusión es uno de los procesos fundamentales para dar forma a los metales y cerámicos, así como a los polímeros. La extrusión es un proceso de compresión en el que se fuerza al material a fluir a través de un orificio practicado en un troquel a fin de obtener un producto largo y continuo, cuya sección transversal adquiere la forma determinada por la del orificio. Como proceso para dar forma a polímeros, se emplea mucho para termoplásticos y elastómeros (rara vez para termofijos) para producir en masa artículos tales como tubería, ductos, mangueras y formas estructurales (tales como molduras para ventanas y puertas), hojas y película, filamentos continuos, así como recubrimientos para alambres y cables eléctricos. Para estos tipos de productos, la extrusión se lleva a cabo como proceso continuo; el extruido (producto extruido) se corta después con las longitudes deseadas.

TermoformadoEl termoformado es un proceso en el que se calienta y deforma una hoja plana termoplástica para hacer que adquiera la forma deseada. El proceso se utiliza mucho para empacar productos de consumo y para fabricar artículos grandes como tinas de baño, reflectores de contorno y forros interiores de puertas para refrigeradores.El termoformado consiste en dos etapas principales: 1) calentamiento y 2) formado.Por lo general, el calentamiento se realiza con el empleo de calentadores eléctricos radiantes, localizados a ambos lados de la hoja de plástico inicial, a una distancia aproximada de 125mm (5 in). La duración del ciclo de calentamiento necesario para suavizar lo suficiente la hoja depende del polímero, de su espesor y color.

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4 ENSAMBLE

Las partes y los componentes individuales producidos por diversos procesos de manufactura se ensamblan como artículos terminados mediante diversos métodos. Algunos productos son simples y sólo tienen dos o tres componentes a ensamblar. Las operaciones que se pueden realizar con relativa facilidad son un lápiz ordinario con goma de borrar, una sartén con mango o una lata de aluminio para bebidas. Sin embargo, la mayoría de los productos constan de diversas partes y su ensamble requiere considerable planeación.

4.1 No permanente

La función básica de proceso de ensamble, (montaje) es unir dos o más partes entre sí para formar un conjunto o subconjunto completo. La unión de las partes se puede lograr con soldadura de arco o de gas, soldadura blanda o dura o con el uso de sujetadores mecánicos o de adhesivos.Sujeción mecánica se puede lograr por medio de tornillos, remaches, roblones, pasadores, cuñas y uniones por ajuste a presión estos últimos se consideran semipernamente, las efectuadas con otros sujetadores mecánicos no son permanentes los mecánicos son más costosos y requiere capacidad en la preparación de partes por unir.

4.2 Semipermanente

Ensamble MecánicoTornillos, Tuercas y PernosLos tornillos y los pernos son sujetadores con roscas externas. Hay una diferencia técnica entre un tornillo y un perno, que con frecuencia se confunde en el su uso popular. Un tornillo es un sujetador con rosca externa que, por lo general, se ensambla en un orificio roscado ciego. Un perno es un sujetador con rosca externa que se inserta a través de orificios en las partes y se asegura con una tuerca en el lado opuesto.Existen distintos tipos de cabezas para los tronillos y los pernos, entre estos destacan los de la siguiente figura:Otros sujetadores roscados y equipo relacionado

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1) Los insertos con tornillo de rosca son pernos sin cabeza con rosca interna o rollos de alambre hechos para insertarse en un orificio sin rosca y para aceptar un sujetador con rosca externa.2) Los sujetadores roscados prisioneros son sujetadores con rosca que han preensamblado permanentemente a una de las partes que se van a unir.

4.3 Permanente

Algunas partes se unen de modo permanente con soldadura eléctrica o de gas, soldadura blanda, o dura y algunos adhesivos. La soldadura se efectúa con el uso de calor, de presión o ambos.El calor producirá cierto efecto sobre las partes unidas para satisfacer la amplia variedad de necesidades en la manufactura, se han desarrollado y están en uso.

Procesos de Ensamble

Soldadura

La soldadura es un proceso de unión de materiales en la cual se funden las superficies de contacto de dos (o más) partes mediante la aplicación conveniente de calor o presión. La soldadura es un proceso relativamente nuevo, su importancia comercial y tecnológica se deriva de los siguientes:La soldadura proporciona unión permanente.La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales.En general, la soldadura es una forma más económica de unir componentes, en términos de uso de materiales y costos de fabricación.

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5 POLÍMEROS Y MATERIALES COMPUESTOS

5.1 Moldeo de polímeros

El colado de polímeros o moldeo, es el vertido de un material polimérico en un estado próximo al líquido dentro de un molde, donde se fragua y se solidifica.Los métodos más usuales son:

Colado simple. Colado de películas. Colado de plástico fundido. Colado por rotación

Colado simple

En la colada simple, se vierten resinas líquidas o plásticos fundidos en moldes y se dejan polimerizar o enfriar.Las resinas de colada más importantes son:

Poliéster Epoxi Acrílica Poliestireno Siliconas Epóxidos Etil celulosa Acetato Butirato de celulosa Poliuretanos

Colado de películas

El procedimiento consta en lo siguiente:1. Disolución de un granulado o polvo de plástico, junto con plastificantes,

colorantes y otros aditivos, en un disolvente adecuado.2. Vertido de la solución en una cinta de acero inoxidable.

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3. Evaporación del disolvente por aplicación de calor y formación del depósito de película en la cinta móvil.

4. Desprendimiento de la película y enrollamiento en un cilindro separado.5. La película se puede colar como recubrimiento o estratificado directamente

sobre tela, papel y otros sustratos.

Colado de plástico fundido

Algunos termoplásticos, como los nailons y los acríliicos, y algunos plásticos termoestables, como los epóixicos, fenólicos, poliuretanos o poliéster, se pueden colar en moldes rígidos o flexibles, con una diversidad de formas.Entra las partes que se suelen fabricar así están engranajes, cojinetes, ruedas, láminas gruesas y componentes que necesiten tener resistenncia al desgaste por abrasión.

Colado por rotación

Se emplea la rotación de un molde para distribuir uniformemente el material de colado en sus paredes interiores. Materiales: resinas de polímeros, plásticos en polvo, dispersiones.

Productos que suelen obtener: formas cilíndricas como tuberías y conductos.

5.2 Maquinas

La máquina herramienta es un tipo de máquina que se utiliza para dar forma a materiales sólidos, principalmente metales. Su característica principal es su falta de movilidad, ya que suelen ser máquinas estacionarias. E moldeado de la pieza se realiza por la eliminación de una parte del material, que se puede realizar por arranque de viruta, por estampado, corte o electroerosión.

Las máquinas-herramientas pueden operarse manualmente o mediante control automático. Las primeras máquinas utilizaban volantes para estabilizar su movimiento y poseían sistemas complejos de engranajes y palancas para controlar la máquina y las piezas en que trabajaban.

5.3 Manufactura con materiales compuestos.

En la ciencia de materiales reciben el nombre de materiales compuestos aquellos materiales que se forman por la unión de dos materiales para conseguir la

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combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad. Están formados de 2 o más componentes distinguibles físicamente y separables mecánicamente.

Presentan varias fases químicamente distintas, completamente insolubles entre sí y separadas por una interfase.Sus propiedades mecánicas son superiores a la simple suma de las propiedades de sus componentes. No pertenecen a los materiales compuestos, aquellos materiales polifásicos, como las aleaciones metálicas, en las que mediante un tratamiento térmico se cambian la composición de las fases presentes.

Estructura

Aunque existe una gran variedad de materiales compuestos, en todos se pueden distinguir las siguientes partes:

Agente reforzante: es una fase de carácter discreto y su geometría es fundamental a la hora de definir las propiedades mecánicas del material.

Fase matriz o simplemente matriz: tiene carácter continuo y es la responsable de las propiedades físicas y químicas. Transmite los esfuerzos al agente reforzante. También lo protege y da cohesión al material

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FUENTES

Groover, Mikell P. FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA:MATERIALES PROCESOS Y SISTEMAS, Primera Edición, Editorial PrenticeHall Hispanoamericana, México.

H. S. Bawa, Procesos de manufactura, Primera edición, Editorial McGraw Hill,México, 2007.