procesos de manufactura unidad i

PROCESOS DE MANUFACTURA

Ing. Alfonso Ramírez Martínez

OBJETIVO GENERALEl estudiante analizará los procesos de manufactura con deformación plástica o procesos primarios de acuerdo a su importancia técnico-económica.

PROGRAMA

1. Producción de metales ferrosos y no ferrosos

2. Procesos de fundición

3. Tratamientos termoquímicos

4. Procesos de conformado

5. Metalurgia de polvos

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

2 exámenes parciales 40% (20% cada examen)

Trabajo de investigación y elaboración de reporte documental y de

video 30%.

30% participación en clase y presentación de temas

BIBLIOGRAFÍA

1. ASMTEAD, B. H. Procesos de Manufactura. Versión SI. Edit. CECSA.

México

2. DAVIS, J. R. Metals Handbook: Desk Edition. ASM International

Handbook Committee. Ohio,1999. 2th Edition.

3. DIETER, George Elwood. Mechanical Metallurgy. Edit. McGraw Hill.

USA, 1986. 3th Edition. (Clásico)

UNIDAD I.- PRODUCCIÓN DE METALES FERROSOS

La producción de Hierro y acero comprende el 95% de todo el tonelaje

de metal producido anualmente en Estados Unidos y mundial. En

promedio, son los metales más económicos del mundo. En algunas

aplicaciones tienen primacía el hierro y el acero mientras que en otras

áreas hay fuerte competencia entre otros metales y no metales. La

historia primitiva de la fabricación del hierro, un tanto dudosa (1,200

años AC)

PRODUCCIÓN DEL ARRABIO

La materia prima más importante para todos los productos ferrosos ,

es el arrabio, el producto del alto horno. El arrabio se obtiene

fundiendo el mineral de hierro con coque y piedra caliza; su análisis

final depende, ante todo, de la clase de mineral utilizado

PRODUCCIÓN DE ARRABIOGrado de Hierro

Silicio Azufre Fósforo Manganeso

Fundición No.1 2.5-3.0 Abajo de 0.035

0.05-1.0 Abajo de 1.0


0.05-1.0 Abajo de 1.0


0.05-1.0 Abajo de 1.0

Maleable 0.75-1.5 Abajo de 0.050

Abajo de 0.2

Abajo de 1.0

Bessemer 1.0-2.0 Abajo de 0.50

Abajo de 0.1

Abajo de 1.0

Básico Abajo de 1.0

Abajo de 0.50

Abajo de 0.1

Abajo de 1.0

ACTIVIDAD 1.- INVESTIGAR EL FUNCIONAMIENTO DEL ALTO HORNOLOS TIPOS (CLASIFICACIÓN) DE HORNOS DE FUNDICIÓNFUNCIONAMIENTO DE HORNOSEXPONER POR EQUIPOS EL MATERIAL ENCONTRADOCONSULTAR LA SIGUIENTE DIRECCIÓN Y ELABORAR PRESENTACIÓN DE LA MISMA

http://www.ahmsa.com/proceso-de-fabricacion-del-acero

CLASIFICACIÓN DE LOS HORNOSTipo de Horno

Combustible Primario

Carga de metal Predominante

Atmósfera Especial Disponible

Producto

De aire o de reverbero

Carbón pulverizado, aceite

Arrabio, sólido o fundido, chatarra

Fundición gris, fundición blanca

Oxígeno Básico

Oxígeno Arrabio fundido y chatarra

Acero

Convertidor Bessemer

Aire Arrabio fundido o hierro cubilote fundido

Materia prima para hierro forjado y acero

Tipo de Horno




Producto

Crisol Gas, coque, aceite

Chatarra escogida

Pequeñas cantidades de hierro fundido y acero

Cubilote Coque Arrabio Sólido y chatarra

Hierro gris, hierro nodular

Horno eléctrico

Electricidad Chatarra Vacío con gas inerte

Acero, hierro gris

CLASIFICACIÓN DE LOS HORNOS

CLASIFICACIÓN DE LOS HORNOSTipo de Horno




Producto

De Inducción

Electricidad Chatarra escogida

Vacío con gas inerte

Acero

De hogar abierto

Gas natural, coque, gas de horno, carbón pulverizado, aceite

Arrabio fundido Acero

METALES FERROSOS

Hierro dulce

Es un metal ferroso que contiene menos de 0.1% de carbón, con 1 a

3% de escoria finamente dividida y distribuida uniformemente en

todas partes del metal. Se le ha producido durante muchas centurias,

por diferentes procedimientos:

Proceso Pudelado

Proceso Aston

En el proceso de Pudelado, se funde arrabio y chatarra en un

pequeño horno de reverbero de unos 230 kg de capacidad, llamado

horno de pudelado; calentado con carbón, aceite o gas

METALES FERROSOS

Este procedimiento fue mejorado con el empleo de hornos

mecánicos de pudelar, de mucha mayor capacidad, así como la

eliminación de la mano de obra al revolver y reunir el metal

grandes bolas, libre de impurezas, se retira el producto del horno

como una masa pastosa de hierro y escoria para darle forma al

hierro, en algunos de los perfiles comerciales

El proceso Aston, se funda arrabio en un cubilote y se refina en una

convertidor Bessemer. El metal soplado se vierte en un caldero

(conocido como perdigonera) contiendo una cantidad requerida de

escoria, preparada previamente en un pequeño horno de hogar

abierto. Puesto que la escoria está a menor temperatura, la masa

solidifica rápidamente, liberando los gases disueltos con fuerza

suficiente para hacer estallar el metal en pequeños trozos

METALES FERROSOS

El hierro dulce producido por este método por lo general tiene un

contenido de carbono menor que 0.03%, silicio alrededor de 0.13%,

azufre menor que 0.02%, fósforo alrededor de 0.18% y manganeso

menor que 0.1%.

Este metal se emplea principalmente en la producción de tubos y

otros productos sometidos al deterioro por oxidación, como los

usados en los embarcaderos, en las vías del ferrocarril, en el campo,

en las fábricas de aceite.

Ventajas

Resistencia a la corrosión, incluye su facilidad para ser soldado, alta

ductilidad y su habilidad para conservar las capas protectoras que se

le apliquen

ACTIVIDAD IIINVESTIGAR EL PROCESO DE ELABORACIÓN DEL ACEROLA CLASIFICACIÓN DEL ACEROREALIZAR LA EXPOSICIÓN POR EQUIPOS

EFECTOS DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS SOBRE EL HIERRO FUNDIDO

Carbono.- No obstante que cualquier hierro, conteniendo arriba de

2.0%de carbono está en la región de los hierros fundidos, la fundición

gris, tiene un contenido de carbono de 3 a 4%. Esta cantidad depende

del contenido de carbono en el arrabio y la chatarra utilizados, así como

del que es absorbido del coque, durante el proceso de fusión. Las

propiedades finales del hierro, dependen no solamente de la cantidad

de carbono, sino también en la forma en la cuál está presente, la

formación de carbono grafítico, dependen del enfriamiento lento y del

contenido de silicio. Altos valores de silicio, favorecen la formación de

carbono grafítico. El carbono en este estado, reduce la contracción y le

da al hierro propiedades de fácil mecanizado. La resistencia y la dureza

del hierro aumentan con el porcentaje de carbono en la forma

combinada. Las propiedades del hierro fundido se pueden variar por

tratamiento térmico


Silicio.- El silicio, hasta 3.25% es un ablandador del hierro y es el

elemento predominante en la determinación de las cantidades de

carbono combinado y grafítico. Se combina con el hierro, que en otra

forma se combinaría con el carbono, permitiendo así que éste pase al

estado grafítico. Después de que se ha alcanzado un equilibrio, el

silicio adicional se une con la ferrita para formar un compuesto duro.

En consecuencia, el silicio arriba de 3.25% actúa como endurecedor.

En la fundición, el promedio de pérdidas de silicio es alrededor del

10% del silicio total cargado en el cubilote. Los altos contenidos de

silicio se recomiendan para fundiciones pequeñas y los bajos para

vaciados grandes. Cuando se le utiliza en porcentajes desde 13 a 17,

se forma una aleación que tiene resistencia a los ácidos y a la

corrosión. La fundición gris, que es de bajo silicio, responde mejor al

tratamiento térmico


Manganeso.- en pequeñas cantidades, no tiene un efecto apreciable,

pero en cantidades arriba de 0.5% se combina con el azufre para

formar un sulfuro de manganeso. La mezcla tiene baja densidad

específica y se elimina del metal con la escoria, actúa como

desoxidante, así como purificador y aumenta la fluidez, resistencia y

dureza del hierro. Si se aumenta el porcentaje considerablemente por

sobre las cantidades usuales, facilitará la formación del carbono

combinado y aumentará con rapidez la dureza del hierro. Del

manganeso cargado originalmente, se pierde de 10 a un 20% en el

proceso de fundición


Azufre.- Nada bueno se puede decir respecto al azufre, en el hierro

fundido. Facilita la formación de carbono combinado, con la

consiguiente dureza y ocasiona que el hierro pierda fluidez con las

burbujas resultantes. El hierro adquiere azufre de la mena y también

del coque, durante el proceso de fundición. Cada vez que el hierro es

vuelto a fundir se tiene un ligero aumento en el azufre,

frecuentemente tan grande como 0.03%. Para contrarrestar tal

aumento, debe aumentarse manganeso a la carga en forma de

trozos de ferromanganeso y del hierro especular

EFECTOS DE LOS ELEMENTOS QUÍMICOS SOBRE EL HIERRO FUNDIDOFósforo.- Aumenta la fluidez del metal fundido y reduce la temperatura de fusión. Por esta razón el fósforo arriba de 1% se usa a la vez en vaciados pequeños y en los que tienen secciones muy delgadas. Los vaciados grandes deberán tener bajo contenido de fósforo, ya que no se requiere fluidez adicional en el hierro. Hay un aumento ligero en el contenido del fósforo durante el proceso de fundición; alrededor de 0.02% la acción de cualquier proceso de refundición sobre el fósforo, es principalmente de concentración puesto que este elemento no se oxida rápidamente, excepto bajo condiciones especiales. Con el objeto de controlar este elemento deberá tener especial cuidado al seleccionar el grado de la chatarra que se va a utilizar.El fósforo también forma un constituyente conocido como esteadita, una mezcla de hierro y fósforo , que es duro, frágil y de punto de fusión un tanto bajo. Contiene alrededor de 10% de fósforo; por lo cual un hierro con 0.50% de fósforo, tendrá 5% en volumen de esteadita. La esteadita aparece bajo el microscopio como un área brillante sin estructura, pero se manifiesta como un conjunto si hay suficiente fósforo

PRODUCCIÓN DE METALES NO FERROSOS

Actividad III.- Investigar y elaborar presentación de los siguientes temas: Características de los metales no Ferrosos Proceso de obtención de los metales no

ferrosos Producción del Aluminio Producción de Magnesio Producción de Cobre Producción de Plomo Aleaciones Forjadas Aleaciones Fundidas en Matriz

procesos de manufactura unidad i

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