TEMA 2: EL PROCÉS DE FABRICACIÓ 1. DE LES PRIMERES MATÈRIES ALS CLIENTS Els productes que arriben a les nostres mans provenen d’unes primeres matèries que han estat transformades i distribuïdes. 1.1 LES PRIMERES MATÈRIES Són aquelles substàncies que, a través d’un procés de fabricació, es convertiran en productes. Les primeres matèries provenen directament de la natura i poden tenir diferents orígens: 1.1.1 PRIMERES MATÈRIES D’ORIGEN VEGETAL Els conreus poden estar destinats a:

- l’alimentació: hortalisses, verdures, fruita,... - l’elaboració de primeres matèries: camps de cotó, de cànem, (recollida de làtex) cautxú natural,

plantes que s’aprofiten per a la indústria farmacèutica (farigola, romaní, menta, marina lluïsa, ...), de cosmètica (lavanda, pètals de rosa,...).

1.1.2 PRIMERES MATÈRIES D’ORIGEN ANIMAL La cria d’animals pot servir per extreure’n:

- carn, llet, greixos, - pell, per a fabricar peces de roba, cinturons, sabates, ... - pel, per a fabricar fibres tèxtils (llana,...) - productes per a la indústria farmacèutica.

1.1.3 PRIMERES MATÈRIES D’ORIGEN MINERAL Aquests tipus de matèries es troben en els jaciments. Poden ser utilitzats per:

- Fabricar productes per a la construcció. - Combustibles minerals: carbó, petroli. - Per elaborar plàstics, pintures o fibres sintètiques: petroli.

Totes aquestes primeres matèries rebran tota una sèrie de canvis fins acabar transformades en productes de consum. Pàg. 66, EXERCICI 1. 2. CONFORMACIÓ DE PLÀSTICS El plàstic que arriba a les indústries transformadores es presenta en forma de granulat, pols, líquid o pasta. Les maneres més usuals de donar forma als materials plàstics són les següents: 2.1 EXTRUSIÓ Consisteix en introduir el material plàstic dins una màquina que el plastifica (el fa fluid) i el força a passar a través d’una FILERA que li dóna la forma desitjada. Depenent de la forma que es vulgui donar al plàstic tenim: 2.1.1 EXTRUSIÓ DE TUBS

Extracció de les primeres matèries

Transformació Fabricació Emmagatzematge Distribució

2.1.2 EXTRUSIÓ DE LÀMINES I PLANXES El procés a seguir és el mateix que en el cas de l’extrusió de tubs, però en aquest cas, la filera és prima i allargada. Tot seguir, la làmina es fa passar entre uns cilindres refrigeradors que, a part de rebaixar-ne la temperatura, l’estiren tot reduint-ne l’espessor fins la mesura desitjada. 2.1.3 CONFORMACIÓ PER EXTRUSIÓ I BUFAT Si les peces que es volen obtenir són recipients (com ara les ampolles), es combina l’extrusora amb un motlle en el que s’aplicarà aire a pressió.

1.TREMUJA: Els grànols de plàstic entren a través d’ella i, com que disposa d’un sistema de calefacció, comença a fluidificar. L’aire atrapat entre els grànols s’escapa.

2.CILINDRE CALEFACTOR: Dins d’ell hi ha un cargol del diàmetre creixent que va rodant. A mesura que el material s’acosta al final del cilindre, cada cop està sotmès a més pressió i juntament amb la calor, fa que s’acabi de fluidificar del tot.

3. FILERA: És la que defineix la forma del plàstic.

4. REFRIGERACIÓ: És necessària ja que el plàstic, si sortís en estat fluid, perdria la forma adoptada en la filera.

CILINDRES REFRIGERADORS

1. S’extrueix un tub i, abans de refredar-se, es fa entrar dins el motlle.

2. Es tanca el motlle i s’injecta aire a pressió, obligant que s’adhereixi la pel·lícula de plàstic a les parets del motlle. Tot seguit es tallen els extrems sobrants (rebaves).

3. S’obre el motlle i s’extreu la peça acabada.

2.2 EMMOTLLAMENT En aquest cas, per donar forma a l’objecte s’utilitzarà un motlle. 2.2.1 EMMOTLLAMENT PER INJECCIÓ Aquest mètode és molt utilitzat ja que... - poden produir-se grans sèries d’un mateix objecte (per tant, el preu sortirà més econòmic). - sol ser un producte ja acabat (no necessita tractaments posteriors). - poden fabricar-se peces molt petites (amb altres mètodes és més difícil). - les superfícies de les peces surten ben llises no cal polir-les). El funcionament d’una injectora és el següent: 2.2.2 EMMOTLLAMENT PER COMPRESSIÓ En aquest cas, s’utilitza un motlle amb dues parts, una de mòbil (mascle) i una de fixa (femella). El motlle mascle es tanca i, per efecte de la temperatura i la pressió, el material es fon i adopta la forma del motlle. Tot seguit, es deixa refredar la peça i s’extreu del motlle. 2.2.3 EMMOTLLAMENT PER BUIT Alguns exemples de recipients elaborats amb aquest mètode són: caixes de galetes, caixes de bombons, iogurts, gots de plàstic,...

1.TREMUJA: Els grànols de plàstic entren a través d’ella i, com que disposa d’un sistema de calefacció, comença a fluidificar. L’aire atrapat entre els grànols s’escapa.

2.CILINDRE CALEFACTOR: Dins seu, el plàstic acaba de fluidificar-se degut a l’escalfor.

3. PISTÓ. En un principi, es troba en posició retrassada (mentre està entrant el plàstic al cilindre calefactor). Un cop està ple, el pistó avança, empenyent el plàstic i obligant-lo a introduir-se dins el motlle.

MOTLLE MASCLE: És la part mòbil. Està dotat d’un sistema d’escalfament.

MOTLLE FEMELLA: És la part fixa. Sobre seu s’hi col·loca el plàstic en forma de pols o granulat.

1. Sobre el motlle s’hi situa una làmina de plàstic i es tanca hermèticament.

2. La làmina s’escalfa i, quan el plàstic comença a estar tou, es fa el buit a l’interior del motlle, fent que la làmina s’adapti perfectament a les parets del motlle.

3. Es deixa refredar i s’introdueix aire a pressió per la part inferior, per extreure la peça del motlle.

EXERCICI 2. Indica quin mètode s’ha utilitzat per a fabricar els següents objectes de plàstic: recobriment dels fils elèctrics, ampolla de plàstic, carcassa de mòbil, ouera, bossa de plàstic, plat de plàstic. EXERCICI 3. Elabora un dossier on hi constin els diferents mètodes de conformació de plàstics, tot indicant per cadascun d’ells alguns exemples d’objectes realitzats amb aquell mètode. 3. CONFORMACIÓ DE METALLS 3.1 CONFORMACIÓ DE METALLS PER FOSA La conformació per FOSA consisteix a fondre el metall i introduir-lo dins un motlle per, després d’un temps de refredament, extreure’n la peça ja solidificada. 3.1.1 FOSA SOBRE MOTLLES DE SORRA També es poden obtenir peces metàl·liques amb formes molt complexes, com ara estàtues, blocs de motors, fanals, radiadors de calefacció,... 3.1.2 FOSA A PRESSIÓ Aquest mètode de conformació de metalls és útil quan es vol elaborar moltes peces idèntiques, ja que no cal trencar el motlle, i que tinguin un bon acabat, ja que no quedarà la rugositat de la sorra. A més, les peces obtingudes són més resistents que les que s’han obtingut amb les caixes de sorra, ja que s’han solidificat a pressió.El motlle és més costós que en el cas dels motlles de sorra, però surt a compte si es vol fabricar moltes peces.

1. Es fabrica un model de la peça que es vol obtenir, fet de fusta o de plàstic. Aquest model es talla en dues parts simètri-ques (dos semimodels).

2. Es fabrica el motlle. S’omple de sorra fina i humida (perquè quedi ben compacta) una caixa sense fons en la que hi ha un semimodel. Es dóna la volta a la caixa.

3. Es situa el segon semimodel sobre el primer, s’acobla una altra caixa sense fons i es recobreix també de sorra, Es practiquen dos orificis, un d’entrada del metall fos (CANAL DE COLADA) i un de sortida dels gasos (RESPIRADOR).

4. Se separen les dues caixes, s’extreuen els semimodels, i es tonen a acoblar. Ja tenim el MOTLLE!

5. Es fa la COLADA (s’aboca el metall fos). El metall entra pel canal de colada i, quan en surt una mica pel respirador, vol dir que el motlle ja està ple.

6. S’espera a que es refredi el metall i s’extreu la peça tot trencant el motlle. Es tallen els dos apèndixs i es poleix la peça.

EXERCICI 4. Quins avantatges i inconvenients presenten les dues tècniques de conformació per sorra? EXERCICI 5. Quina diferència hi ha entre un motlle i un model? EXERCICI 6. Ordena adequadament les operacions següents:

Omplir la caixa superior. Colar el metall fos. Confeccionar el model. Separar les caixes i trencar el motlle. Omplir la caixa inferior. Tallar l’apèndix i polir les rebaves. Posar el semimodel i els bastonets per fer els orificis. Extreure el model i els bastonets.

3.2 CONFORMACIÓ DE METALLS PER LAMINACIÓ Consisteix en fer passar lingots de metall entre parells de corrons o cilindres que giren en sentits oposats. Si els corrons tenen una superfície llisa, la peça obtinguda tindrà forma de làmina. Si es vol que la superfície sigui diferent, els corrons poden estar gravats.

1. Entrada del metall fos. És l’operació que es coneix amb el nom de COLADA. El cilindre calefactor es va omplint amb el metall fos que entra de la colada.

2. El pistó es troba en posició reculada fins que el cilindre és ple del metall. Llavors, avança obligant el metall fos a introduir-se dins el motlle.

3. El motlle consta de dos semimotlles que s’obriran per extreure la peça un cop s’hagi refredat i solidificat. Té petits orificis per on surt l’aire i els gasos.

La separació entre els corrons ha de ser una mica més petita que el gruix del metall, ja que així el material es comprimeix i s’estira. Per reduir bastant el gruix del material, es fa passar per

successius parells de corrons, cadascun dels quals amb una separació inferior a la de l’anterior. Això és l’anomenat TREN DE LAMINATGE.

3.3 CONFORMACIÓ DE METALLS PER FORJAT Implica donar forma al metall mitjançant l’aplicació de cops i/o pressió. La forja no és res més que una premsa hidràulica que consta de dues parts anomenades MATRIUS o ESTAMPES. El seu funcionament és el següent: Aquest mètode de conformació s’utilitza per donar forma a les monedes, les carrosseries dels cotxes, les xapes d’aparells electrodomèstics,... EXERCICI 7. Llegir les pàgines 64 i 65 i contestar les pregutes de la pàg. 65. 3.4 CONFORMACIÓ DE METALLS PER EMBOTICIÓ Consisteix en deformar una planxa o xapa metàl·lica transformant-la en un envàs o recipient amb fondària. EXERCICI 8. Indica alguns exemples de peces metàl·liques conformades amb els mètodes de fosa, laminació, forjat i embotició. EXERCICI 9. Llegeix la pàgina 47 sobre el funcionament i les parts de les màquines eina. EXERCICI 10. Pàg. 66, números 5, 6, 3.5 EL TREPANT És una màquina destinada principalment a la realització de forats. L’eina de tall utilitzada s’anomena BROCA. A l’hora de fer un forat, es combina el moviment de rotació de la broca amb la pressió exercida sobre la peça a foradar.

1. S’introdueix un bloc massís de metall calent entre les dues matrius.

2. L’èmbol de la premsa hidràulica baixa, apropant les dues matrius entre elles i fent pressió sobre el metall.

3. Es deixa refredar la peça, s’obren les dues matrius i s’extreu la peça metàl·lica de la premsa.

1. La làmina es col·loca entre les dues estampes.

2. S’aplica pressió i la xapa es deforma, obtenint-se la forma de la peça.

3.6 EL TORN És una màquina eina que permet conformar peces cilíndriques, còniques, rosques i esfèriques. Al torn, la peça a conformar és la que gira, mentre que l’eina de tall només es desplaça.

L’aspecte d’una broca és el següent:

Parts d’un trepant: 1. Capçal i caixa de canvis. 2. Broca. 3. Taula de treball. 4. Columna. 5.Base de la màquina.

Parts d’una broca: 2 a. Espiga. 2 b. Cos. 2 c. Punta.

Parts d’un torn: 1. Bancada. 2. Capçal. 3,4,5. Carros. 6. Eina de tall. 7. Contrapunta.

Detall dels carros i de l’arrencament de ferritja: Les operacions que es poden fer amb el torn són les següents: EXERCICI 11. Pàg. 67, números 9 i 10.

BANCADA: Base que suporta tota la màquina. A la seva part superior hi ha les guies que permetran el desplaçament dels carros.

CAPÇAL: Caixa on hi ha l’eix principal que donarà un moviment giratori a la peça. Unit a ell hi haurà el plat de grapes, que subjectarà la peça.

CARROS: Conjunt d’òrgans que permeten moure l’eina de tall. Es desplacen per sobre unes guies i n’hi ha tres de diferents: - CARRO LONGITUDINAL: Es desplaça longitudinalment per sobre la bancada. És el que està a la part inferior. - CARRO TRANSVERSAL: Porporciona el moviment de profuncitat de tall en la peça a conformar. Està sobre el carro

longitudinal. - CARRO PORTAEINES: És el superior dels tres. Està muntat sobre una plataforma giratòria que permet donar formes

angulars, fent les superfícies còniques de les peces.

CONTRAPUNTA: Permet suportar l’altre extrem de la peça. A més, també permet foradar si es canvia per una broca.

3.7 LA FRESADORA Màquina-eina aque té una eina de tall anomenada FRESA que està dotada d’un moviment de rotació. La peça a mecanitzar es desplaça per sota la fresa, arrencant-se ferritja. Un exemple real del funcionament d’una fresadora és el següent: Fabricació d’un engranatge Fresadora planejant

BANCADA: Base que suporta tota la màquina.

TAULA DE TREBALL: Part destinada a suportar les peces que s’han de mecanitzar. Es pot desplaçar cap a la dreta, esquerra, cap a dalt o cap a baix .

Detall del moviment de l’eina de tall i del desprendiment de ferritja:

Parts d’una fresadora: 1. Bancada. 2. Eix portaeines. 3. Mènsula. 4. Carro portataula. 5. Taula.

MÈNSULA: Es desplaça vericalment, permetent que la peça s’acosti a l’eina de tall.

EXERCICI 12. Pàg. 68. número 11. EXERCICI 13. Completa la taula següent:

Parts principals

Bancada, capçal, carros, contrapunta.

Eina de tall

Tipus de peces que pot mecanitzar.

EL CONTROL NUMÈRIC (CNC) Es tracta d’un sistema de control del moviment automàtic amb comandament digital. És un sistema que cada vegada és més usat, substituint els moviments manuals. En el control numèric sempre treballarem amb els eixos de coordenades x, y, i z (separació del paper). LES FUNCIONS EN EL CONTROL NUMÈRIC. - En primer lloc, sempre s’ha de col·locar l’eina de tall a la posició inicial que, per a nosaltres, serà el punt (0,0). - Per fer un desplaçament de l’eina de tall en línia recta, només cal indicar el punt final. - D’un pas a l’altre no poden canviar les tres coordenades a la vegada. - El programa només sap fer quarts de cercle.

Indicació Funcions G00 Marxa ràpida. G01 Marxa lenta. Moviment lineal. G02 Moviment circular. Sentit horari. G03 Moviment circular. Sentit antihorari. G92 Determinació del punt de referència (0,0). M30 Fi del programa.

EXEMPLE 14. Pàgina 73 i 74. (Cada quadre milimetrat equival a 1000 centèssimes de milímetre) EXERCICI 15. Pàg. 75. EXERCICI 16. Escriu un programa de CNC que permeti mecanitzar aquesta peça. Tingues en compte que es vol aprofuncir 3mm sobre la peça.

3.8 LA SOLDADURA Consisteix en la unió de dues o més peces metàl·liques mitjançant un procés d’aportació de calor que provoca la fusió de les superfícies metàl·liques que es volen unir. En solidificar-se, queden com una única peça. EXERCICI 17. Marca la resposta correcta: 1. El procés de conformació a) És una tècnica que utilitza diferents sistemes de fabricació per obtenir els objectes. b) És la part del sistema de fabricació encarregada de donar forma als materials.

c) S’aplica als objectes que surten dels motlles per eliminar les imperfeccions que puguin tenir.

2. La injecció de plàstics a) Utilitza un motlle partit on s’introdueix ek plàstic fos a pressió. b) Dóna peces llargues i amb una secció uniforme. c) Requereix l’aplicació d’aire a pressió per fer sortir el plàstic per la filera.

3. La conformació de metalls per fosa a) Requereix la utilització de motlles on s’introdueix el metall en estat líquid. b) Aplica el buit per tal que el material s’adapti millor a les parets del motlle. c) És la me´s adequada per l’obtenció de làmines i perfils.

4. Les màquines eina a) Utilitzen matrius i estampes per donar forma als metalls. b) Donen forma als metalls gràcies al tall de les eines que provoquen el desprendiment del material

sobrant o ferritja. c) Són totes aquelles que comuniquen un moviment de rotació a una eina de tall.

5. El CNC consisteix en a) Un sistema capaç de controlar, en una màquina eina, els moviments de l’eina a través d’un programa informàtic executat per un ordinador.

b) Un sistema capaç de controlar informàticament el proce´s de producció d’un objecte. c) La utilització d’un robot per fabricar peces.

4. PROCÉS DE FABRICACIÓ D’UN OBJECTE És la seqüència de passos que s’ha de dur a terme per obtenir el producte acabat. El procés de fabricació es pot representar gràficament mitjançant un DIAGRAMA DE PROCÉS. 4.1 DIAGRAMA DE PROCÉS En aquest diagrama hi quedaran representades totes les etapes i operacions fetes en el procés de fabricació. La simbologia utilitzada en aquests tipus de diagrames és la següent:

SÍMBOL SIGNIFICAT DESCRIPCIÓ

Operació Modificació física o química d'un objecte. Es

produeix o es realitza alguna cosa.

Transport Hi ha desplaçament de persones, objectes o

documents d'un lloc a un altre.

Espera Temps d'espera.

Inspecció Control o verificació d'algunes mesures en

l'objecte.

Emmagatzematge Producte guardat en el magatzem.

Operació combinada Dues operacions s'estan realitzant alhora.

EXERCICI 18. Pàg. 69, númeoro 17 i 18. Pàgina 70. Exercici 19.

EXERCICI 19. Fixa’t en aquest dibuix que mostra el procés de fabricació del coure. Elabora’n el diagrama del procés de fabricació. EXERCICI 20. Omple la taula: 5. EL CONTROL DE QUALITAT El control de qualitat consisteix en anar avaluant els productes que es fabriquen per tal de detectar possibles errors en el procés de fabricació. Per dur a terme el control de qualitat es poden fer diferents tipus de mesura: - mesures físiques: llargària d’una peça, valor d’un resistor, amplada d’una peça, resistència d’un material,... - mesures fetes per un inspector expert, que puntua la qualitat del producte. Per fer el control de qualitat caldrà escollir aleatòriament un determinat nombre d’unitats, avaluar cadascuna d’elles per separat, calcular la mitjana aritmètica de les dades obtingudes i comparar el valor obtingut amb un valor estàndard preestablert.

SÍMBOL ACCIÓ DESCRIPCIÓ

Hi ha un desplaçament de persones, objectes o documents d'un lloc a un altre.

Inspecció

Operació

El producte és desat al magatzem.

Espera

Operació combinada

5.1 CÀLCUL DE LA MITJANA ARITMÈTICA 1r. Se sumen tots els valors. 2n. Es divideix per tants valors com tinguem. EXEMPLE 21. Estem fent el control de qualitat d’uns taps d’unes ampolles i en mesurem el seu diàmetre exterior. Els valors obtinguts han estat els següents: 32mm 33mm 35mm 33mm 31mm 31mm 34mm 35mm 32mm 32mm EXERCICI 22. Pàg. 70, número 20 (apartat A, preguntes 1 i 2; apartat B, calcular la mitjana aritmètica). EXERCICI 23. Calcula la mitjana aritmètica dels següents valors, que fan referència a la llargaria d’uns cargols fabricats en una empresa. 53,4mm 55,0mm 53,8mm 55,1mm 54,2mm 53,9mm 53,7mm 55,0mm 54,8mm 53,6mm 53,9mm 54,5mm 54,1mm 53,9mm 6. ELS RESIDUS INDUSTRIALS Actualment, el volum de residus industrials supera el volum de productes fabricats, i això s’està convertint en un greu problema mundial. Els RESIDUS INDUSTRIALS són el conjunt d’objectes o substàncies no aprofitables que resulten de la transformació de les primeres matèries en productes acabats. 6.1 CLASSIFICACIÓ Els residus es poden classificar segons siguin: - BIODEGRADABLES. Es descomposen per l’acció dels microorganismes. Normalment provenen de l’agricultura i la seva eliminació és relativament senzilla si el seu abocament és controlat. Es poden utilitzar en plantes de compostatge (transformació en adobs) o es poden incinerar. - TÒXICS. Cal aïllar-los de la resta de residus. - RADIOACTIUS. Es generen a les centrals nuclears, en determinades indústries o en centres mèdics i hospitalaris. Són un dels més perillosos ja que presenten un gran índex de contaminació i són difícils d’eliminar o reciclar. El que es fa amb ells és envasar-los en bidons estancs que després es dipositen a gran profuncitat sota terra (coves o mines) o s’enterren al fons del mar (fosses marines). - ALTRES. Per exemple, els plàstics, el vidre, alguns electrodomèstics,... es poden reciclar o tractar de manera controlada. 6.2 TRACTAMENTS DELS RESIDUS INDUSTRIALS Què es pot fer per tal de reduir el volum de residus industrials? - RECICLAR-LOS. D’aquesta manera es pot reutilitzar el material. - NEUTRALITZAR-LOS, fent d’aquesta manera que no contaminin el mediambient. - INCINERAR-LOS de manera controlada, aprofitant el calor alliberat per produir energia elèctrica o calorífica. EXERCICI 24. Pàgina 71, números 23 i 24. EXERCICI 25. Omple els buits: a) El _______________________ permet reutilitzar el material. b) Els residus ________________________ són aquells que es descomponen per l’acció del sol o per si mateixos. c) Amb la ________________________ s’aconsegueix que el residu no pugui contaminar. d) La incineració controlada permet produir ___________________________________ o ___________________________

___________________ aprofitable de manera simultània. e) Els residus ______________________ cal mantenir-los aïllats de la resta de residus i reben un tractament d’acord amb

les seves característiques.