Manual Procesos De Transformacion De Materiales 3w1fc

Ingeniería Mecánica III Procesos de Transformación de Materiales. Por arranque de viruta. Por proceso de conformado.

Describir en cada uno de los procesos a) Máquinas y herramientas usadas para cada uno b) Materiales aptos a transformar por cada uno c) Al menos 3 ejemplos prácticos de utilización de cada uno 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Torneado Fresado Alesado Rectificado Brochado Cepillado-Limado-Amortajado (establecer diferencias y similitudes entre los 3 procesos) 7. Creado-Afeitado (decir por qué son 2 procesos diferentes, pero relacionados entre si) 8. Proceso de fundido 9. Forjado en caliente 10. Embutido 11. Laminado 12. Trefilado (en caliente y en frió) 13. Estampado en frió 14. Sinterizado 15. Electroerosión 16. Inyección de metales no ferrosos 17. Inyección de plásticos 18. Extrusión de metales 19. Extrusión de plásticos 20. Soplado de plásticos

1. Torneado El torno mecánico es una máquina-herramienta para mecanizar piezas por revolución, arrancando material en forma de viruta mediante una herramienta de corte. Esta será apropiada al material a mecanizar y puede estar hecha de acero al carbono, acero rápido, acero rápido al cobalto, widia, cerámica, diamante, etc., aunque siempre será más dura y resistente que el material mecanizado. Los movimientos necesarios para el arranque de viruta son: El movimiento de corte es circular. Lo realiza la pieza que gira alrededor de su propio eje (eje de giro) moviéndose contra el filo de la herramienta. La velocidad a que gira la pieza o la herramienta se llama velocidad de corte. El movimiento de avance combinado con el de corte hace posible el arranque de viruta continuo. Generalmente es la herramienta la que realiza el movimiento de avance. Mediante el movimiento de penetración se sitúa la cuchilla de torno a la profundidad de corte necesaria. La diversidad de formas de las piezas de revolución se obtiene mediante distintos procedimientos de torneado, según las piezas que sean trabajadas exterior o interiormente se habla de torneo exterior (TE) o de torneo interior (TI). Las piezas cilíndricas se obtienen mediante torneado longitudinal o de cilindrado, las superficies planas mediante refrentado o torneado al aire, los conos mediante torneado cónico, las piezas perfiladas mediante torneado de forma, las roscas mediante roscado o tallado de rosca al torno.

Estructura del torno El torno tiene cuatro componentes principales: • Cabezal fijo: en este va dispuesto el husillo principal o de trabajo por medio del cual la pieza recibe su movimiento de rotación. El husillo va sobre cojinetes. Por lo general es hueco, para que en algunos casos pueda pasarse a su través alguna barra que se vaya a trabajar. Los puntos de apoyo del husillo están templados y rectificados. Como soportes del husillo principal es usual emplear cojinetes de deslizamiento y de rodamiento. Los casquillos, o cojinetes propiamente dichos cuando se trata de cojinetes de deslizamiento, son generalmente de bronce. Los cojinetes de rodadura ofrecen rozamientos muy pequeños. El husillo principal debe girar en los cojinetes sin juego alguno. La cabeza del husillo va provista de una rosca que sirve para atornillar a ella la herramienta de sujeción. El husillo es accionado por la transmisión o engranaje principal. • Carros portaherramientas: Lleva la herramienta de tornear y proporciona los movimientos de avance y de penetración. Es lo que se llama un carro cruzado y esta compuesto por el carro principal o de bancada, el carro transversal o de refrentar y la torreta que es la que lleva al carro portaherramientas. Los carros se mueven sobre las guías prismáticas y rectangulares. El carro de bancada y el transversal pueden ser movidos a mano o por medio de los husillos de cilindrar o de roscar accionados por el husillo principal. • Cabezal móvil: se utiliza como sujeción al tornear piezas largas. En las operaciones de taladrar y de escariar se dispone también en el la herramienta. Puede deslizarse sobre la bancada del torno y fijarse mediante el puente accionando la palanca de sujeción. Para desplazar la pínula o punto se utiliza un husillo con volante. La pínula se fía mediante un tornillo que aprieta unas mordazas. En algunos casos, al pínula se desplaza por un embolo a aire. • Bancada: soporta todas las piezas del torno y reposa sobre los zócalos. El carro portaherramientas y el cabezal móvil se mueven sobre superficies de guía. Estas adoptan generalmente la forma de planos inclinados a modo de tejado. Existen también guías planas. Con objeta de poder tornear diámetros mayores, va la bancada frecuentemente provista de un puente adicional que se puede quitar.

Equipo auxiliar Caja de engranajes de cambio rápido. Esta da a la varilla de avance y al tornillo guía varias velocidades para operaciones de torneado y de corte de roscas. Esta compuesta por una cantidad de engranes de diferentes tamaños. Puntos del torno o de centrar. Soportan la pieza en tanto que se realizan las operaciones de corte. Mandriles. Se utilizan para sujetar piezas en operaciones de maquinado. El mandril universal de tres mordazas sujeta piezas redondas y hexagonales. Las tres mordazas se mueven simultáneamente cunado se les ajusta mediante la llave del mandril. Este movimiento simultáneo es causado por una placa en espiral a la que están acopladas las tres mordazas. Los mandriles de tres mordazas se fabrican en varios tamaños, y en general, vienen con dos juegos de mordazas, uno de sujeción externa y otro para la sujeción interna. El mandril de cuatro mordazas independientes tiene cuatro mordazas, cada una de las cuales puede ajustarse independiente. Se utilizan para sujetar piezas de trabajo redondas, cuadradas, hexagonales y de forma irregular. La boquilla es el mandril mas preciso y se utiliza para trabajos de alta precisión. Hay boquillas de resorte disponibles para sujetar piezas de trabajo redondas, cuadradas o hexagonales. Se ajusta un adaptador especial al cono del husillo del cabezal, y se inserta una barra hueca en el extremo opuesto del husillo. Cunado gira el volante y la barra, introduce la boquilla al adaptador cónico, provocando que la boquilla apriete alrededor de la pieza. Este tipo de mandril también se llama boquilla de resorte. Otra forma de esta boquilla utiliza una llave de boquilla para apretar la boquilla sobre la pieza. Esta clase se monta sobre la nariz del husillo y puede sujetar piezas más grandes que el otro tipo. La boquilla Jacobs tiene un rango más amplio que la boquilla de resorte. En vez de una barra de tracción, utiliza una rueda de ajuste al impacto para cerrar la boquilla sobre la pieza. Un juego de 11 boquillas Rubber-Flex hace posible sujetar una amplia posibilidad de diámetros de piezas de trabajo. Los mandriles magnéticos se utilizan para sujetar piezas de acero que son demasiado delgadas o que pueden dañarse si se sujetan en un mandril tradicional. Los platos se utilizan para sujetar piezas que son demasiadas largas o de forma tal que no pueden sujetarse en un mandril o entre centros. Una luneta fija se utiliza para soportar piezas largas sujetas en mandril o entre centros del torno. Se coloca y se alinea con las guías del torno. Soporta el extremo de la pieza sujeto en el mandril cuando la pieza no puede apoyarse en el contrapunto, también soporta el centro de piezas largas para que no se flexionen cuando se maquina la pieza entre puntos. La luneta móvil evita que la pieza salte hacia arriba y fuera del alcance de la herramienta de corte. Viaja junto con el carro longitudinal. Un husillo sostiene una pieza de trabajo de maquinado interno entre centros, de forma que las operaciones de maquinado posteriores sean concéntricas con respecto a la perforación. Existen varias clases de husillos, siendo los mas comunes el husillo simple, el husillo expandidle, el husillo múltiple, y el husillo de vástago. Perros de arrastre. Cuando se maquinan piezas entre centros, por lo general se impulsan mediante un perro de torno. Este tiene una abertura para alojar la pieza, y un tornillo de ajuste para sujetar al perro la pieza. La cola del perro se ajusta en una ranura sobre un plato de propulsión y le da la propulsión a la pieza.

Tipos de Torno. Mecanizado en Serie. Para poder llevar a cabo todos los casos que pueden representarse en la fabricación de piezas, existen tornos de diversos tipos. El mas empleado es el torno paralelo con husillo de guía y husillo de cilindrar (torno de puntos). Otros tornos importantes son el torno al aire y el torno vertical. Para fabricar grandes cantidades de piezas torneadas de las mismas dimensiones y de igual material, se utilizan maquinas especiales: Torno revólver: en el torno revolver resulta muy engorroso y lento el continuo soltar u sujetar las herramientas y la inversión de sujeción de la pieza en el transcurso de las distintas fases del trabajo, y para evitar esa perdida de tiempo se emplea el torno revolver, que resulta mas económico. Todas las herramientas que se necesitan para la mecanización de una pieza se sujetan en la torre revolver. Haciendo girar la torre se hace que trabajen uno tras otro las distintas herramientas. Por regla general, la torre revolver esta dispuesta de tal modo que al alejar del corte el carro, se realizan automáticamente los siguientes procesos: 1. Se suelta la fijación que la mantiene en su posición. 2. Se gira hasta el punto de quedar la siguiente herramienta preparada para su aplicación a la pieza. 3. Vuelve a quedar fijada. El cambio de herramientas se realiza, por lo tanto, de un modo automático. El avance puede realizarse a mano o por medio de un husillo y al chocar contra unos topes se desembraga automáticamente. Tornos copiadores: por medio del torneado según plantilla en tornos especiales de copiar se pueden obtener con rapidez y exactitud piezas iguales unas a otras. Un palpador se mueve a lo largo de una pieza que sirve de muestra y transporta sus movimientos a una herramienta de tornear que tornea la pieza reproduciendo la muestra dad. Con esto se ahorra el ajuste a los distintos diámetros.

Tornos automáticos: la pieza en bruto, generalmente en barra, se introduce por el eje hueco del cabezal y se sujeta mediante un dispositivo de fijación. El torno automático mecaniza la barra citada y de modo completamente automático, una pieza tras otra. Todos los procesos de movimiento, por ejemplo el avance y el retroceso del carro, la inversión de la torre revolver, el aflojamiento, avance y nueva fijación de la barra, se realizan automáticamente. Existen muchos tipos de tronos automáticos, como por ejemplo, de uno y de varios husillos. Los de husillo individual son similares a un torno revólver excepto por la posición de la torreta, el cabezal produce el avance de la pieza de trabajo, y estos también tienen un mecanismo que mueve a la herramienta, hacia adentro y hacia afuera mientras la pieza de trabajo pasa frente a la herramienta. Los tornos con husillos múltiples tienen de cuatro a ocho husillos que se alinean a diversas posiciones. Cuando se alinean los husillos efectúan diversas operaciones en la pieza de trabajo. Al final de una revolución, se termina la pieza de trabajo. En un torno de ocho husillos, la pieza se alinea ocho veces para efectuar el ciclo de la máquina. Cada vez que se alinea el carro, se termina una pieza y se descarga el husillo. Tornos al aire: Son similares a los tornos tipo revólver de ariete o carro superior, excepto que la correa está montada verticalmente. No tiene contrapunta y el movimiento para el avance se aplica en la torreta. En estos tornos se utiliza una serie de pasadores y bloques de disparos para controlar las operaciones. Horizontal: se clasifica en ariete o de portaherramienta. Los arietes tienen torreta para herramienta múltiple montado en el carro superior. El carro superior es adecuado para materiales gruesos que necesitan mucho tiempo para tornear o perforar. Vertical: Pueden operar en forma automática, se alinean con la pieza de trabajo con un mecanismo o con control numérico. El revólver vertical tiene dos tipos básicos: estación individual y múltiple. Los múltiples tienen husillos múltiples que se vuelven a alinear después de cada accionamiento.

Algunos procesos que realiza un torno. Torneado paralelo. Una pieza de trabajo que debe cortarse al tamaño y tener el mismo diámetro a lo largo de toda la pieza involucra la operación de torneado paralelo. El diámetro debe cortarse a su tamaño en dos pasadas: un corte de desbaste y un corte de acabado. Antes de hacer el corte, la herramienta debe ajustarse con precisión para la profundidad de corte deseada. El desbaste elimina tanto material como sea posible en el periodo de tiempo más corto. El acabado produce una superficie lisa y corta la pieza de trabajo al tamaño preciso, le sigue al desbaste. Torneado de hombros. Cuando se tornea mas de un diámetro en una pieza de trabajo, el cambio de en diámetros o escalón, se conoce como hombro. Hay hombros cuadrados, esquina con filetes, y hombreo en ángulo o cónico. Los chaflanes se utilizan en el hombro para compensar o superar lo abrupto de una esquina y aumentar la resistencia de la pieza en ese punto. Los hombros biselados o en ángulo se utilizan para eliminar esquinas o bordes afilados, hacer las piezas más fáciles de manejar y mejorar la apariencia de la pieza, también para aumentar la resistencia. Moleteado. Es el proceso de imprimir un patrón en forma de diamante o de líneas rectas en la superficie de la pieza para proporcionar una mejor superficie de sujeción. El moleteado recto se utiliza para aumentar el diámetro de la pieza cuando se requiere de un ajuste por interferencia. Ranurado. Se realiza en el extremo de una rosca para permitir el recorrido completo de la tuerca hasta un hombro o para asegurar el ajuste adecuado. Roscas. Se pueden realizar todos los tipos posibles de roscas. Taladrado. Se puede taladrar perforaciones de pequeño y gran diámetro. Torneado interior (Mandrinado). Es agrandar y rectificar una perforación taladrada. Se pueden hacer perforaciones de diámetros especiales para los cuales no hay brocas disponibles. Rimado. Se utiliza para obtener con rapidez una perforación a un tamaño preciso y para producir un buen acabado superficial. Machuelado. Es un método para producir una rosca interna. Rectificado. Se llevan a cabo rectificados cilíndrico e internos si no se tiene la maquina rectificadora adecuada.

Ejemplos de Piezas Torneadas. Se pueden tornear piezas de secciones transversales circulares, como bulones, árboles, casquillos, etc. Piezas cónicas y piezas de diversas formas.

Se tornean pernos, que se aplican en montajes y aparatos, como en los vehículos, también se realizan pernos con espiga o gorrones, frecuentemente empleados para fijar o asegurar una determinada distancia entre dos piezas o elementos de maquina.

Se mecanizan árboles, empleados para transmitir movimientos de rotación y esfuerzos de torsión. Los árboles pueden adoptar diversas formas. Se realizan torneados de arboles excéntricos, en estos árboles los ejes para algunas secciones están desplazados, y se emplean cuando se quiere producir un movimiento lineal de vaivén, como por ejemplo, en árboles de embrague (embrague de la contramarcha en un torno con cambio de velocidades por poleas escalonadas), para fijación o sujeción en presas, etc.

Árbol Excéntrico.

Dentro de las piezas de forma están los mangos, empuñaduras y pomos, a los cuales, por ejemplo, se les dota de redondeamientos con objeto de que se puedan agarrar y manipular; en una polea para cable se tornea una garganta que sirve de guía para el cable; los manubrio o muñequillas de los árboles se redondean en la unión con estos para mejorar su resistencia, etc.

También se mecanizan cajas que se utilizan para alojar engranajes, soportes, arboles, etc. la forma de las cajas es complicada y por esto se fabrican en fundición.

2. Fresadora Fresar es arrancar viruta con una herramienta (fresa) dotada de múltiples filos de corte en movimiento de rotación. La fresa realiza el movimiento circular de corte. Los movimientos de avance y de aproximación son realizados por la pieza que se trabaja. Mediante fresado puede proveerse a piezas de los mas diversos materiales como por ejemplo, acero, fundición de hierro, metales no férricos y materiales sintéticos, de superficies planas o curvas, de entalladuras, de ranuras, de dentados, etc.

Procedimiento de Fresado. En el fresado cilíndrico el eje de la fresa se halla dispuesto paralelamente a la superficie de trabajo en la pieza. La fresa es de forma cilíndrica y arranca las virutas con los filos de su periferia. Las virutas producidas tienen forma de coma. En el fresado frontal el eje de la fresa es normal a la superficie de trabajo. La fresa no solo corta con filos de su periferia, sino también con dientes frontales. Las virutas son de espesor uniforme.

Fresado Cilíndrico

Fresado Frontal

El movimiento de avance en el fresado cilíndrico tiene lugar generalmente contra el sentido de giro de la fresa, pero puede verificarse también en el mismo sentido que este. Se distinguen el fresado en contra y a favor del avance. En el primero, la viruta se arranca primero por el sitio mas delgado; antes que los dientes de la fresa penetran el material, resbalan sobre al superficie, con esto se produce un fuerte rozamiento. En el segundo caso, la fresa ataca la viruta por el lado más grueso, como en este caso la pieza es fuertemente presionada contra su apoyo, se presta para el fresado de piezas delgadas.

TIPOS DE MAQUINAS DE FRESAR. •

Maquina fresadora horizontal.

Esta maquina se presta para toda clase de trabajos de fresado. Su característica es el husillo de fresar dispuesto horizontalmente. El cuerpo de la fresadora soporta el husillo de fresar, los accionamientos principal y de avance, la mesa de consola móvil con carro transversal y mesa fresadora y el carnero, que suele ir apoyado en un resorte. El husillo de fresar es soportado por cojinetes de fricción o rodadura. Para sujetar la herramienta de fresar, la cabeza del husillo tiene un cono exterior y un cono interior. El mecanismo del accionamiento principal da al husillo de fresar el movimiento de corte o movimiento principal. Las maquinas son la mayoría accionadas por un motor eléctrico y a través de juegos de ruedas dentadas se pueden conseguir hasta 12 o mas revoluciones accionando una palanca. Mecanismo de accionamiento del avance. La pieza se sujeta a la mesa de fresar. Para poder acercarla a la fresa, la consola se desplaza en altura, el carro transversal lo hace en sentido lateral y la mesa de fresar en sentido longitudinal. Para conseguir estos movimientos se utilizan husillos roscados accionados a mano con manivelas. La mesa de fresar puede también ser movida por medio de un mecanismo de avance. Por medio de cuñas o trinquetes de acoplamiento o por engranajes de ruedas correderas pueden establecerse diversas velocidades de avance. Para enlace del mecanismo de avance con el husillo de la mesa de fresar se usa un eje extensible y un tornillo sin fin. Las maquinas grandes van frecuentemente provistas de carreras de aproximación con las cuales se acerca rápidamente a la fresa. •

Maquina de fresar vertical.

Con esta maquina se realizan principalmente trabajos de fresado frontal. El husillo de fresar esta dispuesto verticalmente en el cabezal portafresas. Este cabezal puede girar de tal modo que el husillo puede adoptar también una posición inclinada. Los mecanismos de accionamiento principal y de avance no se diferencian del de la maquina de fresar horizontal. •

Maquina de fresar universal.

La característica principal de esta maquina es que al mesa de fresar puede girar hacia la derecha o hacia la izquierda. Con esto se hace posible la ejecución de muchos más trabajos como, por ejemplo, el fresado de ranuras en espiral.

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Otras maquinas de fresar especiales.

La fresadora paralela se usa para trabajar piezas pesadas. La fresadora de planear se presta para trabajos en serie. El cabezal con el husillo de fresar es desplazable en altura. El movimiento de avance se realiza con la mesa. Las grandes maquinas fresadoras de planear tienen frecuentemente varios husillos de fresar. Las maquinas de fresar roscas se construyen en diversos tipos y se emplean, como su nombre indica, para fresar roscas. Las maquinas fresadoras para ruedas dentadas existen igualmente en diversos tipos. Las maquinas fresadoras de copiar sirven para mecanizar piezas provistas de superficies de limites irregulares (como estampas o moldes) por medio de plantillas.

HERRAMIENTAS PARA FRESAR. Las herramientas para fresar o fresas se hacen preferentemente de acero rápido. Como el acero rápido es un material caro, en el caso de fresas grandes se hace el cuerpo de la fresa con acero de construcción y se le insertan cuchillas de acero rápido. En los platos o cabezales de cuchillas, en vez de las cuchillas insertadas pueden emplearse también emplearse placas de corte rotatorias de metal duro. Según la forma de los dientes se distingue: Fresas de dientes puntiagudos. a. Las fresas cilíndricas tiene filos únicamente en su periferia. Se utilizan para desbastar y afinar superficies planas con la fresadora horizontal. b. Las fresas cilíndricas acopladas, con dientes helicoidales de sentidos opuestos, tiene la ventaja de que el empuje axial queda parcialmente compensado. c. Las fresas frontales cilíndricas tiene dientes no solamente en la periferia, sino también en una de las caras frontales. Se prestan para trabajar superficies planas y rebajos en ángulo recto.

Fresas en forma de disco. a. La sierra circular se usa para cortar piezas y para hacer ranuras estrechas, como en las cabezas de los tornillos. b. Las fresas para ranurar con dientes rectos sirven para fresar ranuras planas. Para evitar el roce lateral, van ahuecadas con la muela por ambos lados. c. Las fresas de disco de dientes triangulares se usan para chaveteros profundos. d. Las fresas de discos cruzados van provistas de filos dirigidos alternativamente a la derecha y a la izquierda. e. Las fresas de discos acoplados en ranuras pueden volver a su anchura primitiva mediante interposición de las convenientes arandelas. f. Fresa de disco en posición de trabajo.

Fresa con vástago. a. Las fresas de vástago son fresas frontales cilíndricas de pequeño diámetro. El vástago sirve para sujeción. Las fresas de vástago con corte a la derecha y hélice a la derecha o las de corte a la izquierda con hélice a la izquierda, pueden salirse del husillo como consecuencia del empuje axial. Para evitar esto, el mango de la fresa va provisto de una rosca de apriete que sirve para fijarla en el husillo de fresar. b. Las fresas de vástago se prestan para fresar ranuras en T. c. Las fresas para agujeros rasgados tienen dos filos y se utilizan para el fresado de chaveteros y de agujeros rasgados.

Fresas de forma. a. Las fresas angulares son necesarias para la ejecución de guías prismáticas. b. La fresa frontal angular se utiliza para el mecanizado de guías en ángulo. c. Las fresas de un solo filo se utilizan para pequeños trabajos de fresado de forma.

Con el fresado cilíndrico, se trabajan superficies planas. Las fresas cilíndricas se usan para desbastar y afinar las superficies, y las frontales realizan rebajos en ángulo recto. Entre las piezas fresadas por este tipos de fresado, se encuentran, superficies de apoyo, por ejemplo, de matrices, superficie de junta estanca, superficies de deslizamiento, por ejemplo, para rieles, superficies de guía o correderas, etc. Con el fresado por discos, se fresan entalladuras estrechas. Por ejemplo, cabezas de tornillos, fresado de chaveteros, tanto planos como profundos, también se utilizan para curvas, arcos circulares y toda clase de perfiles. Con el fresado con vástago, se realiza el fresado de piezas hexagonales, fresados de chaveteros y agujeros rasgados, cabezas de tornillos, tuercas, ejes de chavetas, ruedas dentadas, etc. Con el fresado de formas, se obtienen guías prismáticas, guías en ángulo, cuñas, reglas de acero para taller, de variadas formas, como de filo, de tres aristas, de cuatro aristas, con sección rectangular, etc.

Ejemplos de Piezas Fresadas. En un fresadora se pueden realizar engranes, estos no para producción, ya que para esto existen las maquinas creadoras, sino para reparar o reemplazar un engrane roto o perdido. Esto se realiza con el fresado con vástago. Se utiliza para realizar levas; ya sean las levas incorporadas al árbol de levas de un automóvil, que controlan la apertura y cierre de las válvulas de isión y escape; levas de placa o barra, que se utilizan para transformar un movimiento lineal en un movimiento reciprócante; y también las levas que se utilizan como dispositivo de cierre, como en abrazaderas de cierre rápido. Se realizan con el fresado con vástago. Se realizan cremalleras, que se utilizan para convertir un movimiento giratorio en un movimiento longitudinal. Las cremalleras se encuentran en tornos, taladros y muchas otras maquinas. Una cremallera se puede considerar como un engrane recto enderezado, los dientes están en un solo plano. Se realizan, también, tornillos sin fin y ruedas dentadas para tornillos sin fin. También, embragues de impulsión positiva, generalmente utilizados para impulsar o desconectar engranes o ejes en cajas de engranajes de maquinaria, como por ejemplo en los cabezales de los tornos. Se realizan con el fresado con vástago. Se realizan chaveteros y ejes de chavetas. Las chavetas se utilizan para afianzar, tiene ajustes y deben ser introducidas a golpes. Se realizan con el fresado por discos. Se fresan innumerables superficies planas, como por ejemplo superficie de apoyo de cojinetes, de guía, de deslizamiento. Se realizan con el fresado cilíndrico. Se fresan, también, piezas hexagonales, como por ejemplo, tornillos, ejes de chavetas múltiples, ruedas dentadas, tuercas, etc. Se realizan con el fresado con vástago.

3. Alesado Consiste en ensanchar un agujero a fin de dejarlo exactamente a la medida deseada. El alesado realizado con la clásica alesadora, la herramienta arranca la viruta según una trayectoria circular; pero el movimiento de avance (rectilíneo y constante) lo tiene la pieza. La herramienta va montada sobre un mandril especial giratorio, mientras la pieza es fijada sobre la bancada de la maquina. Y la pieza es la que avanza axialmente hacia la herramienta que gira. Con el alesado se obtienen superficies cilíndricas o cónicas internas, según ejes perfectamente paralelos entre si y a distancias precisas con tolerancias. La alesadora permite realizar el rebajado de zonas circulares exteriores normales a los agujeros; las roscas interiores también son realizables empleando herramientas apropiadas.

Cabezal de Alesadora.

Alesadora universal. El husillo, colocado horizontalmente, sirve para disponer en el las herramientas de alesado. Recibe su movimiento de un motor directamente acoplado y puede desplazarse longitudinalmente. Por medio de un sistema de engranajes, alojado en el carro o cabeza, pueden obtenerse distintos números de revoluciones y de avances. El carro portaherramienta es desplazable hacia arriba y hacia abajo a lo largo de un bastidor o columna vertical de la maquina. Para servir de apoyo a las barras o ejes largos de barrenar se utiliza una columna auxiliar. Las piezas se sujetan a la mesa de la maquina, que es rotativa y que puede, además, desplazarse longitudinalmente y transversalmente de modo que se puede trabajar una pieza por distintos sitios sin cambiarla de posición.

Herramientas de Alesado.

Las herramientas de uso más empleadas son: cuchillas cilíndricas; cuchillas; herramientas de penetrar helicoidales; brocas de centrar; escariadores fijos, cilíndricos huecos, con cuchillas insertadas, regulables, cónicas y avellanadores. Ejemplos de Piezas Alesadas. El proceso de alesado se realiza a camisas, ya sea para motores de combustión interna, camisas para cilindros hidráulicos (utilizados en maquinarias agrícolas, viales e industriales) y también en sistemas neumáticos. Se aplica a bielas y pistones, también en tapas de cilindros.

4. Rectificado El rectificado consiste en eliminar material mediante una herramienta abrasiva o muela. Es una operación que se lleva a cabo en piezas que requieren tolerancias exigentes: • • •

Dimensionales: diametral, longitudinal o angular. Geométricas: concentricidad, paralelismo, perpendicularidad, etc. De acabado superficial: rugosidad, dirección del rayado, etc.

Las rectificadoras tienen algunas características constructivas que las diferencian de las demás máquinas herramientas, que son: •

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Desproporción aparente entre la pieza a mecanizar y la máquina. Esto se debe a que se necesita mucha solidez y estabilidad para evitar vibraciones y deformaciones, puesto que no permitirían cubrir las exigencias requeridas. Sus órganos, tantos los transmisores de movimiento como los móviles, están diseñados para funcionar a altas velocidades, mas que a esfuerzos de corte. La razón es que estos son muy bajos, por lo que se optimizan los elementos para reducir rozamientos y obtener mayor rendimientos. La herramienta (muela) gira a velocidades superiores a las de cualquier otra máquina, excepto las de alta velocidad.

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Herramientas para rectificar Las herramientas, denominadas muelas, asumen las formas geométricas de los sólidos de revolución alrededor de un eje. Para satisfacer la variedad de ejecuciones que se pueden presentar en el rectificado de elementos de infinitas formas y dimensiones, y también de diverso material, se ha puesto a disposición un vasto surtido de muelas que se diferencian entre sí por el perfil, grano y dureza. Los perfiles y dimensiones se han normalizado y se encuentran en las tablas correspondientes; los granos se clasifican en muy grueso, grueso, medio, fino, muy fino y polvo; la dureza depende del aglomerante, que puede ser de silicato, cerámico, goma laca, goma vulcanizada, resinas sintéticas, etc. Los abrasivos forman la parte activa de la muela, o sea que es la que produce la viruta. Está constituida por granos de carborundum o corindón. El aglomerante da la forma y la consistencia de la muela (dureza). La velocidad periférica, durante el trabajo de arranque de viruta, es muy elevado; la muela, debido al rozamiento, se desgasta y pierde el perfil inicial, por lo que es necesario reavivarla de vez en cuando con una herramienta de diamante.

RECTIFIFCADO CILINDRICO EXTERIOR. Mediante esmerilado pueden trabajarse cuerpos de revolución cilíndricos y cónicos. Durante el proceso de esmerilado, tanto la muela como la pieza que se trabaja, realizan determinados movimientos. Los movimientos necesarios para el rectificado se realizan por medio de la rectificadora para cilindros. La bancada de la rectificadora soporta el cabezal del husillo portaduelas y la mesa de la maquina con el cabezal portapiezas y el contrapunto fijos en ella. El cabezal del husillo portamuelas comunica a la muela el movimiento principal de rotación y el avance en profundidad. Esta dispuesto de modo desplazable sobre una consola lateral de la bancada. La muela esta montada sobre el husillo correspondiente que recibe su movimiento de un motor. Por medio del cabezal portapiezas obtiene la pieza su movimiento de rotación, que es producido por accionamiento de un motor. Un sistema de engranajes dispuesto en el interior hace posible el establecimiento de diversas velocidades de rotación. La muela y la pieza tienen el mismo sentido de giro de modo que en definitiva se encuentran en sentidos encontrados. La mesa de la maquina de lugar al avance lateral (movimiento longitudinal). Consta de la mesa inferior y de la superior. Sobre la superior se hallan atornillados el cabezal fijo de la pieza y el cabezal móvil, ambos desplazables por unas guías. La mesa se mueve a un lado y a otro accionada por engranajes o hidráulicamente y tiene su movimiento longitudinal limitado por topes. El cabezal móvil sirve de apoyo a la pieza. Por medio de lunetas (apoyos intermedios) se impide que se flexen las piezas muy largas y delgadas.

Distintos procedimientos de rectificado cilíndrico. Rectificado Longitudinal. Las piezas largas, como por ejemplo, árboles émbolos, vástagos, etc., se trabajan mediante rectificado longitudinal. Las piezas se sujetan entre puntos. Para realizar un trabajo económico hay que elegir la muela adecuada (preferentemente muelas planas y blandas), la velocidad de corte de la muela, la velocidad de frotación de la pieza, la profundidad de la pasada, el avance lateral y la refrigeración.

Rectificado Cónico. Para rectificar conos delgados se gira la mesa superior un valor igual a la mitad del ángulo de conicidad. Los conos cortos pueden lograrse, o bien por desplazamiento del cabezal del husillo portapiezas o por desplazamiento el cabezal de la muela.

Rectificado Penetrante y de Forma. Las zonas cortas se mecanizan por rectificado penetrante. Se trabaja entonces accionando sobre el avance en profundidad. En el rectificado de forma, la muela debe tener el perfil de la pieza acabada. El perfil de la muela se consigue mediante un montaje especial de torneado. Rectificado sin Puntos. La pieza no necesita estar centrada, se halla dispuesta sobre una guía entre dos muelas y es esmerilada por la muela mayor. La muela pequeña es la muela de avance, rueda con velocidad periférica menor que la muela grande y frena el movimiento de rotación que esta última transmite a la pieza, reduciéndola al número de revoluciones que se desean. Con la muela de avance colocada en posición inclinada se empuja la pieza contra la muela grande.

RECTIFICADO CILINDRICO INTERIOR. Mediante el rectificado interior pueden acabarse orificios cilíndricos y cónicos. Según sea la forma de la pieza pueden distinguirse dos tipos de rectificado. 1. Rectificado de piezas que pueden girar, por ejemplo, casquillos, anillos. 2. Rectificado de piezas que no pueden girar, por ejemplo, cilindros de automóvil, cabezas de biela. Las piezas que pueden girar durante el rectificado, se trabajan en rectificadoras de interiores, la cual es de constitución semejante a la que se emplea para el rectificado exterior. Para las piezas que no pueden girar, se utiliza la rectificadora de interiores con husillo planetario. En el cabezal del husillo portamuelas va dispuesto el husillo que soporta al aire la muela correspondiente. La muela recibe de un motor su movimiento principal rotatorio. Para el trabajo de taladros grandes o pequeños, largos o cortos, pueden montarse husillos de diferentes gruesos y longitudes. El cabezal del husillo portapiezas tiene un plato de garras giratorio para sujeción de las piezas. El movimiento lo proporciona un motor. La mesa de la maquina soporta el cabezal del husillo portaduelas y efectúa el avance lateral. El avance en profundidad lo realiza el cabezal del husillo portamuelas. Sujeción de las piezas. Las piezas de paredes gruesas se sujetan en el plato de garras y las paredes delgadas se disponen en montajes de sujeción. Elección de la muela. Habrá que escoger una muela blanda porque la superficie de o entre la muela y la pieza es grande. En la rectificadora de interiores con husillo planetario la pieza se sujeta en un carro-soporte de movimientos en cruz y mediante acción de un husillo longitudinal y otro transversal se ajusta con respecto al husillo de la muela. El husillo de la muela puede realizar los siguientes movimientos: movimiento de corte de la muela, avance lateral, avance en profundidad y además un movimiento en circulo (movimiento planetario) en el interior del agujero que se rectifica.

RECTIFICADO DE SUPERFICIES. Rectificado Plano. Mediante esta operación se consiguen superficies planas en las piezas. Puede tratarse de rectificado de desbaste o de rectificado de afinado. El rectificado de desbaste sirve frecuentemente para obtener superficies de apoyo en piezas fundidas, prensadas o forjadas. El rectificado de afinado tiene por objeto conseguir, en piezas previamente mecanizadas, sus dimensiones exactas y su buena calidad superficial. Ejemplos de rectificado plano. a. Rectificado basto de una superficie de apoyo. b. Afinado por rectificado de una superficie de deslizamiento.

Las superficies planas pueden esmerilarse con la cara frontal (rectificado frontal) o con la periferia de la muela (rectificado tangencial). Rectificado Frontal.

Rectificado Tangencial.

Ejemplos de Piezas Rectificadas. Piezas Redondas. a. y c. Vástagos. b. Válvula. Piezas Planas. d. Cojinete e. Guía f. Aro o segmento de pistón.

5. Brochadora Brochar es arrancar virutas con una herramienta de varios filos (brocha). Mediante el brochado interior se mecanizan principalmente agujeros con perfiles diversos. Para ello se empuja o se tira de una brocha, provista de multitud de dientes cortantes, a través de un agujero previamente taladrado y se elimina por arranque de viruta el exceso de material. El brochado exterior se emplea en determinadas piezas en lugar del fresado. La brocha para este caso, va provista de dientes y se pasa longitudinalmente a lo largo de la pieza que se requiere mecanizar. Mediante el brochado se consiguen, con poco tiempo de mecanizado, piezas de dimensiones exactas y de elevada calidad superficial. Para cada forma de pieza se necesita una brocha especial.

Brochadoras. Estas maquinas solo dan el movimiento principal longitudinal a la herramienta. El movimiento de avance queda cumplido por la herramienta en función de los filos, cada vez más grandes de la brocha. Existen brochadoras de interiores y de exteriores y ambas en tipo horizontal y en tipo vertical. El movimiento principal es por cremallera o hidráulicamente. En el brochado interior la pieza es empujada por la presión de trabajo contra la mesa y no necesita estar sujeta; en cambio la presión unilateral ejercida en el brochado exterior sobre la pieza exige que ésta este sujeta en montajes especiales.

Herramientas de Brochar. Las brochas son de acero templado. Los dientes son cada vez un poco más altos y se adaptan a la forma del perfil deseado. La brocha para interiores se sujeta por un mango en el soporte correspondiente. La brocha para exteriores van fijas en soportes portaherramientas. Los filos de las brochas son duros y agudos, y por lo tanto delicados. Cuando la pieza es larga, se coloca un soporte de acompañamiento.

Ejemplos. Se muestran algunas piezas que se pueden lograr mediante brochado, tanto interior como exterior.

El brochado se utiliza para producir contornos como cuñeros, ranuras y otras formas especiales, de aplicación en herramientas de taller, como llaves, tubos de fuerza, y también para perfilar las ruedas dentadas desplazables que van acopladas a un árbol de transmisión. El brochado exterior encuentra su mayor aplicación en el mecanizado de las caras planas del block y de la cabeza de cilindros de motor de automóvil. También, en dotar de un perfil de ranuras múltiples a una serie de ruedas dentadas desplazables, generalmente utilizadas en los mecanismos de accionamiento de tornos y automóviles.

6. Cepillado–Limado–Amortajado. CEPILLADO. El cepillado consiste en arrancar viruta de la superficie plana de un cuerpo por medio de una herramienta monocortante, pero donde el movimiento de corte alternativo es efectuado por la pieza. Las cepilladoras se prestan para trabajar con piezas largas (por ejemplo bandas de guía). Para conseguir grandes rendimientos de viruta, se trabaja con varias cuchillas simultáneamente, pero desplazadas entre si (por ejemplo cepillado en reja de arado). Constitución de la cepilladora. El movimiento de avance lo verifica en estas maquinas la pieza a trabajar sujeta sobre la mesa. La mesa se desliza en las guías de la bancada. Para sujeción de la pieza esta la mesa provista de ranuras en T. El carro portaherramienta puede moverse lateralmente sobre un carro transversal mediante un husillo. Como portaherramienta se utiliza una placa o charnela. El carro transversal va soportado por dos montantes y puede desplazarse en altura mediante husillos. En las grandes maquinas, corren a lo largo del carro transversal dos carros portaherramientas. Además, existen dos portaherramientas laterales que se utilizan para el mecanizado de las superficies verticales. Las piezas de mucho tamaño que no caben entre los bastidores laterales se cepillan en la maquina de cepillar de un solo brazo. El accionamiento principal esta dispuesto en la bancada de la maquina y transmite a la mesa el movimiento principal de ida y vuelta. Existen accionamiento de engranajes y accionamiento hidráulico. La mesa tiene en su parte inferior una cremallera en la cual engrana una rueda dentada que es accionada, a través de un sistema de engranajes. Después de cada carrera de trabajo debe retroceder la mesa para lo cual es necesario que cambie el sentido de rotación del accionamiento. La inversión es provocada por la mesa de cepillado. El accionamiento del avance se establece mediante disco–manivela, cremallera y caja de arranque.

Tipos de Cepilladoras. Se clasifican de acuerdo a su forma constructiva: Cepilladoras de dos montantes (cepillos puente). Son las más utilizadas por presentar gran solidez. Se componen de una bancada de fundición en cuyos lados se levantan dos montantes, uno a la derecha y otro a la izquierda. Sobre la bancada van las guías para el desplazamiento de la mesa. Dicha mesa, que soporta la pieza a mecanizar, puede trasladarse con un movimiento alternativo de avance y retroceso. Los dos montantes llevan también las guías laterales para el deslizamiento del travesaño, que puede regularse en altura mediante la rotación simultánea de dos husillos. A lo largo de dicho travesaño puede deslizarse a su vez un carro portaherramienta que realiza un movimiento transversal intermitente. Cepilladoras de un montante. Se emplean para el planeado de piezas de grandes dimensiones que no caben entre los dos montantes. La única diferencia con las maquinas anteriores es que el travesaño se encuentra en voladizo y debe ser mas robusto, a fin de aguantar y evitar las vibraciones durante el arranque de la viruta.

Ejemplos de Utilización. A continuación se muestran algunas piezas que se logran con cepillado.

LIMADO. Este proceso también es conocido como amortajado horizontal. En este caso, la herramienta realiza un movimiento de corte horizontal, mientras la pieza realiza los movimientos de avance y de ajuste. La limadora o amortajadora horizontal se presta para trabajar piezas pequeñas. El movimiento de corte es realizado por la herramienta. Se distingue entre carrera de trabajo y carrera de vacío. La viruta es arrancada durante la carrera de trabajo. Por medio de la carrera en vacío (retroceso) la herramienta vuelve hacia atrás sin arranque de viruta. Ambas carreras juntas constituyen la doble carrera. El movimiento de avance es intermitente y es el que da lugar al avance. Para limar en dirección horizontal, la pieza, ya sujeta, que se va a trabajar, es movida contra la herramienta. En el limado vertical, es la herramienta que se mueve contra la pieza. El movimiento de ajuste sirve para graduar el espesor de la viruta. En el limado horizontal se obtiene, generalmente, mediante el movimiento de la herramienta en altura y en el limado vertical, por movimiento lateral de la pieza que se mecaniza.

Constitución de una limadora. El bastidor de la maquina soporta la mesa, el carro y, además, los mecanismos para los movimientos principal y de avance. El carro de la limadora va dispuesto en una guía y produce el movimiento principal; en su cabezal lleva el carro portaherramienta. La herramienta va sujeta en el portátil que esta colocado en una placa articulada con charnela. En la carrera de trabajo, la placa articulada es apretada por el esfuerzo de corte contra el soporte de la misma y en el movimiento de retroceso, se levanta algo en virtud de su articulación con bisagra, evitando el deterioro de la pieza y de la herramienta. El carro portaherramienta es movible para el cepillado de superficies inclinadas. El husillo roscado que va en el interior del carro de la limadora sirve para ajustar la carrera de la maquina. La pieza puede estar sujeta en la mesa en diversos lugares de la misma. La carrera de la maquina ha de ajustarse con relación a la pieza. Para desplazar la carrera hacia delante o hacia atrás, se afloja el tornillo de fijación y se corre el carro a la posición deseada, haciendo girar para ello el husillo horizontal.

La mesa sirve para sujetar a ella la pieza. Puede desplazarse lateralmente y en altura, por medio de husillos. El accionamiento principal da lugar al movimiento de ida y vuelta del carro de la limadora. El movimiento giratorio es transformado mediante una biela oscilante de corredera, en el movimiento rectilíneo del carro de la limadora. Hay también maquinas limadoras con movimiento principal accionado hidráulicamente.

Ejemplos de piezas limadas. Con las limadoras se pueden realizar aplanados de superficies, tanto horizontal (fig. 383) como vertical (fig. 384).

Además, se puede realizar, entre otras cosas, el ranurado de árboles (fig. 385, a), el perfilado de de punzones para estampas (fig. 385, b), o ajustes a cola de milano (fig. 385, c), etc., por lo que estas maquinas son de gran aplicación en todo taller mecánico.

AMORTAJADO. Este caso es igual al de la limadora, pero la herramienta realiza un movimiento de corte vertical, y el movimiento de la pieza es el mismo, el de avance y el de ajuste, al igual que en la limadora. Es una limadora vertical o amortajadora vertical. Por medio de la maquina de amortajar se realizan ranuras interiores, dentados interiores, vaciados, perfilados de superficies con bordes curvos, agujeros de diversas formas: cuadrados, hexagonales, triangulares, fabricación de chiveteros para engranajes, poleas, etc. Constitución de la amortajadora vertical. La pieza es soportada por la mesa, que es desplazable en sentido longitudinal y en sentido transversal, y en las maquinas pequeñas en sentido vertical. Además, el plato va dotado de movimiento de giro. El carro portaherramienta lleva la herramienta y se desliza en las guías verticales de que va provisto el bastidor de la maquina. Frecuentemente puede el carro desplazarse oblicuamente de tal modo que se pueda conseguir con la maquina amortajar superficies no solamente verticales, sino también inclinadas. El movimiento principal se consigue mediante un mecanismo de biela y cigüeñal. En virtud del desplazamiento del muñón del cigüeñal pueden obtenerse en el carro portaherramienta distintas longitudes de carrera. El mecanismo de avance acciona los movimientos longitudinal, transversal y rotatorio de la mesa. Ese accionamiento de avance se deriva a su vez del movimiento principal. Una rueda de trinquete da lugar al movimiento intermitente.

Tipos de Amortajadoras. Amortajadora Mecánica. Están compuestas por un montante de fundición que es parte integral de la bancada. En la parte superior va montado el carro o una plataforma inclinable, entre cuyas guías se desliza la placa portaherramienta, la cual tiene movimiento alternativo. La mesa portapieza puede deslizarse sobre un carro, el cual, a su vez, se mueve sobre las guías superiores de un brazo que puede regularse en altura. Dicho brazo se desliza sobre las guías verticales del montante. Para la regulación y los movimientos del carro, banco y mesa, se maniobran los respectivos volantes. Amortajadora hidráulica. Presentan la ventaja de suprimir todos los elementos de transmisión: correas, engranajes, bielas, etc. se obtiene además un funcionamiento suave y regular, porque el movimiento alternativo de la herramienta es confiado a un embolo que se desliza sobre un cilindro principal. Otra ventaja es que la velocidad de corte puede regularse según una variación continua, por lo que es posible elegir la velocidad mas apropiada para cada material. La fuerza de tracción viene regulada variando la presión de aceite suministrado por la bomba. Durante el arranque de la viruta el material es bañado en líquido refrigerante en circuito cerrado.

Ejemplos. A continuación se muestran algunos ejemplos de piezas que se pueden realizar tanto en amortajadora horizontal (limadora) y amortajadora vertical.

ƒ A continuación se muestra gráficamente un la diferencia entre los tres procesos.

ƒ Como similitud podemos establecer que los tres procesos realizan el proceso de cepillado o limado o amortajado. Realizan importantes procedimientos de trabajo para conseguir superficies planas y curvas. Los tres consisten en arrancar viruta con una herramienta de un solo filo que no esta continuamente acción. Las virutas se arrancan de la pieza en forma de tiras en cada carrera de trabajo.

7. Creado–Afeitado. Creado. Se denomina así al proceso de labrar una sucesión de surcos alrededor de una superficie cilíndrica o cónica perteneciente a un elemento previamente mecanizado, a fin de crear resaltes (dientes). La corona así dentada se llama engranaje. La operación se desarrolla en dentadoras y generalmente se le llama dentado. Se obtienen los siguientes tipos de engranajes: a. b. c. d. e. f. g. h.

Engranajes cilíndricos con dientes rectos. Engranajes cilíndricos con dientes helicoidales. Ruedas helicoidales para tornillos sin fin. Engranajes cónicos con dientes rectos. Engranajes cónicos con dientes helicoidales. Engranajes cónicos con dientes hipoides. Engranajes cilíndricos interiores con dientes rectos o helicoidales. Engranajes cilíndricos con dientes bihelicoidales.

Para realizar los diferentes tipos de dentados es necesario imprimir a la herramienta y pieza los movimientos combinados que se obtienen con las maquinas dentadoras o talladoras de engranajes: 1. Dentadoras por fresa–tornillo (Pfauter), para obtener los engranajes cilíndricos con dientes rectos o helicoidales y ruedas helicoidales para tornillos sin fin. 2. Dentadoras–mortajadoras (Fellows) con herramienta circular (cortador) para la obtención de engranajes cilíndricos (exteriores o interiores) de dientes rectos o helicoidales. 3. Dentadoras–mortajadoras (Maag) con herramienta lineal (o peine) para la obtención de engranajes cilíndricos (solo exteriores) de dientes rectos o helicoidales. 4. Dentadoras Bilgram con herramienta de un solo filo cortante para obtener engranajes cónicos de dientes rectos. 5. Dentadoras Gleason con fresas de cuchillas múltiples o plato de cuchillas, para obtener engranajes cónicos de dientes helicoidales o de espiral.

Dentadoras por fresa–tornillo. La generación del diente se produce por medio de una herramienta especial, fresa–tornillo, aplicada al husillo de una dentadora de movimiento giratorio continuo. La sección longitudinal de la fresa representa un peine lineal cuyo paso normal es igual al del engranaje a construir. La superficie de corte que deben crear los flancos de los dientes se desarrolla alrededor de un cilindro según una hélice regular. Con esta dentadora se pueden obtener: engranajes cilíndricos de dientes rectos, engranajes cilíndricos de dientes helicoidales, ruedas helicoidales para tornillos sin fin, y tornillos sin fin para ruedas helicoidales. Para obtener lo engranajes cilíndricos de dientes rectos se debe disponer al eje de giro de la fresa de modo que las espiras de la fresa, en o con la rueda a dentar, resulten verticales. El dentado helicoidal se obtiene inclinando el eje de rotación de la fresa de modo que las espiras de la fresa, en o con la pieza, resulten inclinadas con el mismo ángulo y el mismo sentido que los flancos a tallar. Los dientes helicoidales de las ruedas para tornillos sin fin se tallan haciendo girar y avanzar la fresa tangencialmente a la rueda. Los sentidos de giro de la fresa y de la rueda dependen del sentido de inclinación dado a los dientes.

Tallado de una rueda cilíndrica de dientes helicoidales, mediante una dentadora por fresa–tornillo.

Tallado de una rueda cilíndrica de dientes rectos, mediante una dentadora por fresa–tornillo.

Dentadoras de herramienta lineal. El procedimiento es igual a la las maquinas de herramienta circular, pero en este caso la herramienta se asemeja a una cremallera (o peine dentado) mas que a un engranaje. En este proceso, la rueda a tallar gira sobre la herramienta en todas las posiciones circunferenciales. Cada vez que la rueda esta a punto de salir de la herramienta o del peine, porque ha terminado su carrera de rodadura, se verifica el movimiento de retroceso de la mesa portapieza, para llevar de nuevo la rueda a su posición inicial de entrada respecto al peine. Durante dicho regreso el peine debe permanecer quieto en la posición superior a principio de carrera, a continuación la operación prosigue. Con este procedimiento se pueden obtener: dentados cilíndricos rectos de ruedas cilíndricas y dentados helicoidales de ruedas cilíndricas.

Procedimiento Maag para el dentado con herramienta–cremallera Arriba: posición inicial de la rueda respecto a la herramienta. Centro: posición primera del movimiento rectilíneo de retroceso de la mesa portapieza. Abajo: posición después del movimiento de retroceso.

Dentadoras para engranajes cónicos de dientes rectos. Los dientes rectos ejecutados sobre una superficie cónica presentan características distintas respecto a los dientes ejecutados sobre una superficie cilíndrica, estos últimos tienen una sección constante. La dentadora Gleason se diferencia notablemente de las demás por hacer actuar dos herramientas en lugar de una sola. Dichas herramientas se mueven alternativamente; cada una de ellas actúa durante la carrera de retroceso de la otra.

Dentadoras para engranajes cónicos con dientes helicoidales. Los dientes helicoidales de los engranajes cónicos cumple con las exigicencias de utilización: poco ruido, regularidad en el movimiento, mayor resistencia a los esfuerzos y elevada tensión tangencial. Las maquinas para el tallado de los engranajes de espiral están provistos de una fresa frontal de cuchillas insertadas. Con ellas se pueden obtener dos tipos de dientes: de altura constante en toda la anchura de su flanco y de altura variable. Existen distintos tipos de maquinas, y cada una de ellas utiliza un proceso distinto. Las Dentadoras Gleason pueden ejecutar tres tipos principales de dientes: a, espiral con ángulo cero (“Zerol”, nombre registrado por la casa); b, espiral oblicua; c, espiral Hypod.

Las Dentadoras Oerlikon son maquinas adecuadas para el dentado en espiral de engranajes cónicos. En estas maquinas, la fresa esta compuesta de un determinado número de grupos idénticos de cuchillas, cada grupo posee como mínimo una cuchilla cuyo filo interior talla el flanco convexo de los dientes y una cuchilla cuyo filo exterior talla el flanco cóncavo.

Varias fases de dentado en espiral de un piñón cónico.

a, primer o de las cuchillas con el piñón; b, penetración de las cuchillas en el piñón; c, acabado de los dientes.

Afeitado. Se denomina así al proceso de acabado de los flancos de los dientes de los engranajes. La herramienta, montada sobre el husillo de la maquina, tiene un movimiento tal que su filo de corte rasura la superficie de los flancos de los dientes. Con el afeitado se corrige y se perfecciona el perfil de los dientes generados por las dentadoras. Principio funcional de las afeitadoras. Existen maquinas para el afeitado exterior, interior y universales; todas ellas están basadas en el principio de comprometer, en el accionamiento, solamente la herramienta de rasurar, mientras el engranaje resulta movido libremente. La herramienta es accionada en su rotación (movimiento principal) por un juego de ruedas contenido en el cabezal. La alimentación puede hacerse siguiendo los ejes paralelos de la herramienta y pieza, o según ejes oblicuos (para el dentado recto o helicoidal). Durante dicho movimiento de alimentación los filos cortantes de los dientes de la herramienta de rasurar arrancan el pequeño grueso de material dejado anteriormente; por dicho motivo la herramienta tiene la forma característica de un engranaje (fig. 735), con los flancos de los dientes cortados por ranuras.

Las afeitadoras de engranajes se componen de una base sobre la cual va emplazada la mesa con los contrapuntos portapieza. Entre dichos contrapuntos se alinea, sobre un mandril, el engranaje de desbarbar. El cabezal lleva el husillo portaherramienta que recibe el movimiento de rotación. La pieza gira libremente sobre los dos contrapuntos. El ciclo de trabajo se desarrolla automáticamente hasta el final de la operación, donde los órganos de la maquina, después de haber retrocedido a su posición inicial, se paran por si solos. Con mandos apropiados se puede variar el avance radial. El ciclo automático es el siguiente: 1. puesta en movimiento de las bombas para los mandos hidráulicos y para la refrigeración; rotación y traslación de la herramienta afeitadora; 2. aproximación rápida intermitente del cabezal portaherramienta hacia la pieza; 3. avance intermitente, normal de pasada, hasta la profundidad previamente regulada; esta operación comporta un cierto numero de rotaciones en vacío para el acabado, y 4. retorno rápido del cabezal a su posición de partida y paro de los distintos órganos de la maquina. Durante el afeitado la herramienta y la pieza se refrigeran abundantemente con aceite, que se hace circular por medio de una electrobomba alojada en un compartimiento de fácil inspección, situado en el bastidor de la maquina. También el depósito de recogida del aceite esta incorporado en la base, en una posición cómoda y accesible. El motor y la instalación eléctrica están colocados convenientemente en el interior de la maquina y protegidos por los vapores del aceite.

A, cabezal portaherramientas universal; B, tapa de cobertura de los mandos eléctricos; C, tapa de cobertura de la bomba e instalación hidráulica; D, zona del recipiente de la viruta; E, punto portapieza; F, pulsador de mando del ciclo automático; G, palanca para acoplar el movimiento de avance intermitente; H, volante para el avance intermitente; I, tapa de cobertura de los mandos para el avance.

Disposición de la herramienta y del engranaje en la operación de afeitado exterior

Disposición de la herramienta y del engranaje en la operación de afeitado interior.

8. Proceso de Fundido. Consiste en licuar una masa metálica y colarla en adecuados moldes; se emplea para piezas de forma complicada. Se distinguen: ƒ Fundición en tierra: se construyen previamente los modelos metálicos o de madera para poder realizar el moldeo en la apropiada tierra de fundición, en cajas; se adopta para piezas que no requieren mucha precisión. ƒ Fundición en coquilla metálica: se requieren estampas (coquillas) compuestas de dos o mas piezas desmontables, de modo que pueda formarse una cavidad adecuada para recibir el metal fundido y que tome la forma deseada; se adopta para las aleaciones de bajo punto de fusión y para piezas de precisión media. ƒ Fundición en coquilla de resina: se requiere la construcción preliminar, muy cuidada, de formas metálicas con las superficies pulidas; estas formas o modelos sirven para construir una serie de coquillas que son destruidas después de colada la fundición. A este objeto se calientan las formas metálicas, sobre las cuales, sucesivamente, se hace caer el polvo resinoso, que adhiriéndose sobre la superficie metálica caliente, se derrite y se endurece para adquirir la forma del molde. Se separan las medias coquillas de resinas prefabricadas, se unen en pares y se les vierte la colada por gravedad. Este procedimiento se emplea para fusiones de precisión, de fundición o de bronce, y para producciones en serie. ƒ Fundición inyectada: se requieren estampas desmontables con huecos o cavidades iguales a la forma de la pieza a obtener; dichas estampas o moldes se montan en maquinas especiales que permiten el cierre de las mismas e introducen a presión el metal liquido. Este procedimiento es explicado en detalle en el punto 16. ƒ Microfusión: sistema indicado para piezas pequeñas de acero de mucha precisión, de superficies lisas; en este sistema se preparan artificiosamente los modelos de cera, la cual se pierde (sistema a cera perdida).

Proceso de colada. El metal líquido se vierte en el molde, bien sea directamente desde el horno o por medio de calderos de colada (fig. 41). La temperatura de colada es importante para conseguir las piezas moldeadas por colada. Las piezas de paredes delgadas, por ejemplo, deben colarse a una temperatura más alta que las de paredes gruesas. En el molde no deben entrar las escorias ni otras impurezas, por esto, antes de la colada, la escoria existente se retira con una desnatadora previamente calentada.

Tipos de Colada. Existen diversos tipos de colada como son, por ejemplo, la colada horizontal, la colada vertical, y la colada en moldes superpuestos. La colada horizontal es la que mas frecuentemente se emplea, por ejemplo, en el caso de discos, bastidores, etc. La colada vertical es apropiada para columnas y cilindros. La gran altura del molde proporciona una fundición compacta. En el caso de la colada por el fondo, el metal entra desde arriba y, en el caso de la colada por arriba, el metal entra desde arriba en el molde. La colada en moldes superpuestos se utiliza para aprovechar mejor el espacio en el taller de fundición.

A continuación se brindan algunos ejemplos de piezas fabricadas por moldeo o fundido: Ejemplos de piezas moldeadas por colada, tanto de fundición de hierro como de acero.

Por fundición también se pueden obtener: block de motor, tapa de cilindros, pistones, volante de inercia, etc. Con la microfusión o método de Cera Perdida se obtienen piezas de gran precisión, como piezas de joyería (piezas vaciadas en metal), también se utiliza en la fabricación de armas, piezas de maquinas de coser, herramientas de corte y alabes de turbina. La fundición en tierra se utiliza para piezas de poca precisión, como carcazas de bombas hidráulicas y otras, bancadas para maquinas y herramienta, ruedas para ferrocarriles, tapas de sumideros, rejas, esculturas, etc. La fundición en coquilla metálica se utiliza para la fabricación de piezas de precisión media, como block de motores, pistones, tapa de cilindros, cilindros de maquinas laminadoras, etc.

9. Forjado (o estampado) en caliente Este proceso consiste en deformar plásticamente a la pieza metálica, mediante golpes, hasta lograr la forma deseada. Para soportar las altas deformaciones, el material a trabajar debe encontrarse en su totalidad en caliente (el cociente entre la Temperatura de trabajo y la Temperatura de fusión debe ser mayor a 0,6), por lo cual muchas veces la superficie de la pieza sufre oxidación. Observación: si el centro de la pieza no esta caliente, se produce la rotura de la misma. Existen dos tipos de forja: a) Forja libre: se caracteriza porque la deformación del metal no está limitada (forja en prensa) los lingotes se sitúan entre el yunque superior y el inferior de prensas hidráulicas. Es utilizado cuando la cantidad de piezas a fabricar es pequeña o si el tamaño de la pieza a forjar es muy grande, b) Forja por estampación: la fluencia del material queda limitada a la cavidad de la estampa. El material se coloca entre dos matrices que tienen huecos grabados con la forma de la pieza que se desea obtener. El metal llena completamente los huecos de la estampa por medio de golpes o presión empleando martillos o prensas. El proceso de estampado termina cuando las dos matrices llegan a ponerse prácticamente en o. Maquinarias que intervienen en el proceso: Martillos de doble efecto, prensas (verticales, excéntricas, hidráulicas, a fricción), martinetes, balancines, laminadoras, rebanadoras, acuñadoras, matrices, hornos para calentamiento y para el posterior tratamiento térmico de las piezas forjadas. Materiales: Si bien todo metal puede ser forjado, los más utilizados son aceros laminados comunes, o aleados, aluminio y sus aleaciones, cobre y sus aleaciones (todos deben ser aptos para la forja). Piezas de forja, ejemplos: Bielas, cigüeñales, las válvulas son estampadas en dos partes por separado y luego se sueldan (obtenerlas de un solo proceso de estampado sería muy complicado).

10. Embutido El embutido es uno de los procedimientos más comunes de elaboración de piezas huecas, para diversas aplicaciones que van desde el hogar, la oficina y en la industria en general. Con éste tipo de proceso de embutición profunda se confeccionan partiendo de discos o piezas recortadas, según el material, piezas huecas, e incluso partiendo de piezas previamente embutidas, estirarlas a una sección menor con mayor altura. No se pretende con ésta operación generalmente una variación del espesor del material. Proceso. Las piezas recortadas o discos a emplear se disponen en el asiento o anillo de centrado, fijado a la matriz de embutir, con la finalidad de centrar el disco en el proceso de embutición. Un dispositivo pisador aprieta el disco contra la matriz de embutir con la finalidad de que no se produzcan pliegues. El punzón de embutir al bajar estira el material sobre los bordes rebordeados de la matriz, de modo que se produzca una pieza hueca. El desplazamiento de todos los cristales en que esta constituido el material a embutir es radical en toda su magnitud. Cada uno de los cristales del material se desplaza, en la medida de que este se desliza en la abertura entre el punzón y la matriz.

El desplazamiento del material en ese instante es semejante al flujo de agua por el rebosadero de una presa. Cuando se pretende que el espesor del material no se altere durante el proceso de embutido, el área de la pieza original (disco recortado) debe ser igual al área de la superficie de pieza embutida. La fricción es un factor que debe tomarse en cuenta por cuanto el material se desliza en la abertura entre el punzón y la matriz. Por lo tanto esta área debe estar pulida y lapeada. Esto reduce la carga necesaria para el desarrollo del embutido. El achaflanado de los bordes de la matriz ayuda a la chapa a resbalar por la pared del agujero, facilitando la operación de embutir. Facilitan también el embutido la lubricación adecuada, del disco recortado y de la herramienta en su conjunto. El juego que

queda entre el punzón y la matriz de embutir tiene que ser mayor que el espesor de la chapa.

TIPOS DE HERRAMIENTAS DE EMBUTIDO • Herramienta de Embutido de Acción Simple. En este tipo de herramienta el disco recortado a embutir se fija en su asiento, al actuar la placa prensa disco, el punzón comienza a penetrar el material en la matriz en su totalidad. Seguido se expulsa la pieza embutida por acción de un expulsor.

Pieza Embutida mostrando la dirección del desplazamiento del material durante el proceso.

• Herramientas de Embutido de Doble Acción En este tipo de herramientas, el punzón se ubica en la parte superior de la corredera (prensa), el disco recortado se ubica también en su asiento en la matriz y el punzón y la placa prensa disco actúan simultáneamente y la matriz cuenta con el expulsor

• Herramienta de Embutido Telescópico.

Se utiliza en piezas previamente embutidas con la finalidad de conseguir una mayor altura y por consiguiente una pieza de menor diámetro, para ello se debe contar con un juego de punzón y matriz adecuado, de tal manea de conseguir el objetivo, como quiera que con el embutido previo, el material deformado ha conseguido una acritud debe ser tratado térmicamente para recobrar su elasticidad, esto se debe aplicar en cada fase del proceso de embutido.

Para conseguir la altura y el diámetro necesario se requiere muchas veces de utilizar varias etapas de embutido, tal como ya se ha explicado anteriormente, para lo cual es necesario, el uso de de este tipo de herramientas, con el consiguiente juego de punzón y matriz adecuadas a la circunstancias. El objetivo se consigue forzando el material a deslizarse adecuadamente entre dos punzones adaptados convenientemente a la nueva configuración de la matriz.

• Herramientas de Embutido Inverso

Con estas herramientas se consigue también una mayor altura, para ello se debe de contar con la herramienta, los materiales convenientemente dispuestos y acondicionados para tal fin. La embutición invertida ofrece la posibilidad de ahorrar una o dos etapas de embutición. Con éste tipo de embutición la pieza previamente embutida se dispone con la abertura hacia abajo sobre una matriz negativa de embutir. El punzón de embutir que desciende sobre la pieza así dispuesta la vuelve de modo de modo que era hasta ahora superficie interior se convierte en superficie exterior de la misma. De éste modo se obtiene con una herramienta profundidades mayores que con la embutición corriente. Por lo general no se necesita ningún dispositivo pisador. En la práctica se dispone de que en la herramienta, que con la carrera descendente de la corredera, una pieza hueca pre-embutida y al descender el punzón se determina la pieza al actuar negativamente la herramienta. La embutición negativa se emplea casi exclusivamente para piezas cilíndricas o piezas redondeadas no cilíndricas por ejemplo carcasas de faro o proyectores. Para piezas irregulares resultaría muy dificultosa la ejecución de las aberturas en la matriz invertida.

• Recalcado o Repujado en torno

Con este tipo de procedimiento, es posible conseguir piezas de gran altura y volumen, con ellas se construyen las ollas, los sartenes de cocina, faroles, trofeos, etc.

CONSIDERACIONES EN DISEÑO DE LA HERRAMIENTAS • Las prensas discos llamada también prensa chapas, pueden tener diversa disposiciones tal como se muestra en el gráfico que se muestra, su función es evitar la formación de pliegues y facilitar el desplazamiento del disco entre la matriz y el punzón. Prensa Disco

• Las herramientas también se pueden construir sin prensas chapas, para ello se debe acondicionar la matriz con los chaflanes respectivos a fin de ayudar al desplazamiento del material en el momento de la tracción, tal como se muestra en el gráfico.

• HERRAMIENTAS DE EMBUTIDO TELESCÓPICO: En ellas se debe tener en cuenta algunas consideraciones para conseguir el objetivo de lograr el estirado del material, para ello la matriz deberá de contar con un chaflán conveniente determinado mediante ensayos, aunque se considera aceptable uno de 45° tal como se muestra en el gráfico adjunto.

• RADIOS Y ACHAFLANADOS EN LA MATRIZ. Son los responsables de la facilidad o no con que se desplaza el material durante la tracción, son responsables también de la formación de los pliegues, de que el material se desgarre, adquiera mayor dureza el material como resultado del embutido.

• EXTRACCION DE LA PIEZA EMBUTIDA Matriz

Como consecuencia del esfuerzo de tracción el material embutido tiende a quedar pegado al punzón y si no se prevé un sistema que facilite la extracción de la pieza del punzón puede significar problemas posteriores, una forma adecuada es el tal como se muestra en el grafico que se adjunta, haciendo un resalte o talón en la parte inferior de la matriz.

• EXTRACTOR CON ANILLO Y RESORTE

ANILLO

Es común el uso de anillos partidos unidos por un resorte que actúan como extractor, el diámetro interior del anillo deberá llevar un redondamiento adecuado que permita el paso del punzón y el material, estirando el resorte durante el descenso del mismo, durante es ascenso del punzón el resorte se comprime y actúa el anillo como extractor

En resumen, la embutición consiste en conformar un trozo de chapa, sometiéndolo a esfuerzos de compresión y de tracción para obtener una pieza hueca. Mediante embutición pueden fabricarse en grandes series, olas, tapaderas, casquetes, reflectores para faros, trofeos. También pueden obtenerse moldes para fundición, inyección de metales y de plásticos, etc. Con este procedimiento se pueden obtener piezas de gran altura y volumen, que son de gran utilización en la vida diaria.

11. Laminado La laminación del acero es la deformación plástica de los metales, realizada por la deformación mecánica entre cilindros. Es un proceso, que modifica al material haciéndolo pasar entre rodillos superpuestos, que giran en sentido inverso. La laminación, generalmente, se efectúa en caliente, sin embargo, existe la laminación en frío, pero los metales laminados en frío adquieren acritud y deben someterse a un recocido final. Proceso. El material de partida para la laminación son lingotes fundidos de sección cuadrangular redonda u oval, así como desbastes con sección rectangular. Los lingotes en bruto son laminados para hacer semiproductos y productos terminados. Los desbastes en bruto son laminados para chapas y bandas pasando por llantones. Pasada se denomina al paso del material a laminar a través de un par de cilindros de laminación. Se distingue pasada plana cuando después de una pasada sigue otra pasada en la misma posición y pasada de canto que es la laminación en sentido del ensanchamiento resultante de la pasada plana. Para esto debe girarse 90º el material a laminar. Principio de laminado. Se tienen dos cilindros pesados dispuestos horizontalmente, los cuales se encuentran separados entre sí por una cierta distancia y se hace pasar una barra, cuyo espesor es mayor a dicha distancia, produciendo así un movimiento. Este movimiento se producirá si hay una cierta relación entre el diámetro de los cilindros y la altura de la barra. Los cilindros entonces, cumplen una triple acción: 1. Comprimen el material. 2. Disminuyen la sección de la barra. 3. Moldean una nueva sección. En este caso se producen tres tipos de deformaciones: a. Deformación por aplastamiento o de la altura de la barra. b. Deformación transversal o ensanchamiento de la barra. c. Deformación longitudinal o alargamiento de la barra. Los laminadores se colocan en grupos uno detrás de otro. Así se llega al tren continuo. Esta disposición proporciona muchas ventajas especialmente en lo que respecta a acortamiento del tiempo de laminación, enfriamiento uniforme, mayor longitud del material laminado. La regulación precisa y las velocidades constantes pueden conseguirse por medio de motores de corriente continua. Los laminadores se denominan de múltiples maneras según el material a laminar o los productos terminados de laminación. Así se distingue: trenes de desbaste pesados, medios y ligeros, trenes de semiproductos, de vigas, de carriles, de ataguías, de acero en barras, etc. Según la disposición de los cilindros de laminación se distinguen, tren laminador dúo, reversible, doble, etc. Esta clasificación es la más utilizada.

Partes que componen un tren de laminación. 1. Rodillos o cilindros: Pueden ser de superficie cilíndricas lisas, o presentar a acanaladuras circunferenciales. En su forma más simple se utilizan para laminar lingotes que se reducen a planchones. Se distinguen la mesa, gorrones y extremidades de acoplamientos. La mesa es la parte operadora, ya sea cilíndrica, lisa o acanalada. La longitud tiene cierta relación con el diámetro. Los gorrones permiten colocar a los cilindros en los cojinetes de apoyo de bronce fosforoso y estos a su vez en el armazón. Las extremidades de acoplamiento son necesarias para acoplar varias cajas o jaulas cuyos rodillos se accionan por un motor común. 2. Telares, cajas o jaulas: Son soportes en los cuales están colocados los cojinetes que sostienen los rodillos. Son piezas de acero moldeado con guías verticales en donde se disponen dichos cojinetes. En cada soporte, un tornillo mantiene al cilindro superior a determinada altura. Funcionamiento de los trenes dúo, trío, y doble dúo. 1. Dúo: La laminación exige dos cilindros. La barra se introduce por uno de los costados y luego de pasar al lado opuesto, se traslada al lado anterior. Esta operación se puede hacer de dos maneras: Haciéndola apoyar sobre los cilindros superiores, o bien haciéndolo pasar por debajo, curvándolo con tenazas para hacerlo entrar nuevamente entre los cilindros. 2. Trío: Se utiliza para disminuir el tiempo pasivo de retroceso de la barra. Se dispuso un tercer cilindro por debajo o por encima del dúo. La barra se hace pasar entre el cilindro inferior y el intermedio, y luego entre el intermedio y el superior, realizando operaciones de laminado, reduciendo el tiempo pasivo. También se realizan automáticamente mediante mesas basculantes y rodillos de traslación que se hacen girar alternadamente en sentido diferente. 3. Doble dúo: Se disponen en cajas o jaulas, uno detrás del otro, pero a distintas alturas. La ventaja consiste en mantener continua la rotación de los cilindros con el mismo sentido y utilizar ambos dúos a la ida y a la vuelta. La única desventaja es la de usar una quinta rueda dentada. 4. Falso trío: La ventaja del trío se puede obtener también, disponiendo dos pares de cilindros, uno al lado del otro. Esta posición se denomina falso trío. Se utiliza en el laminado de barras de sección reducido. La ventaja es la continuidad y el menor enfriamiento que sufre la barra en o con el suelo.

Laminación en caliente. En el proceso de laminado en caliente el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termofusión donde básicamente las palanquillas o tochos, se elevan a una temperatura entre los 900°C y los 1.200°C. Estas se calientan con el fin de proporcionar ductilidad y maleabilidad para que sea más fácil la reducción de área a la cual va a ser sometido. Durante el proceso de calentamiento de las palanquillas se debe tener en cuenta: • Una temperatura alta de calentamiento del acero puede originar un crecimiento excesivo de los granos y un defecto llamado quemado del acero que origina grietas que no son eliminables. • Una temperatura baja de calentamiento origina la disminución de la plasticidad del acero, eleva la resistencia de deformación y puede originar grietas durante la laminación. A continuación del proceso de calentamiento se hace pasar los lingotes por los rodillos que lo aplastan hasta darle la forma y tamaño deseados. La distancia entre los rodillos va disminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero. El primer par de rodillos por el que pasa el lingote se conoce como tren de desbaste o de eliminación de asperezas. Después del tren de desbaste, el acero pasa a trenes de laminado en bruto y a los trenes de acabado que lo reducen a láminas con la sección transversal correcta. Los trenes de laminado continuo están equipados con una serie de rios como rodillos de borde, aparatos de decapado o eliminación y dispositivos para enrollar de modo automático la chapa cuando llega al final del tren. Los rodillos de borde son grupos de rodillos verticales situados a ambos lados de la lámina para mantener su anchura. Los aparatos de decapado eliminan la costra que se forma en la superficie de la lámina apartándola mecánicamente, retirándola mediante un chorro de aire o doblando de forma abrupta la chapa en algún punto del recorrido. Las bobinas de chapa terminadas se colocan sobre una cinta transportadora y se llevan a otro lugar para ser recocidas y cortadas en chapas individuales. Además de las chapas de acero también se pueden producir perfiles con formas (en H, en T o en L) esto se hace por medio de rodillos que tienen estrías que proporcionar la forma adecuada.

Foso de Termofusión

Laminador de Forma

Laminación en frío. El laminado en frío sólo se utiliza para pequeños tamaños especiales y para la laminación en planchas de aceros aleados, así como para aceros especiales. Las planchas son laminadas en frío en el dúo y en la zona de salida son devueltas a la posición inicial del cilindro superior; tren dúo irreversible. Con frecuencia, el cilindro superior no tiene

accionamiento ninguno. El trío de Lauth consigue un mejor efecto de estirado, debido al cilindro intermedio de menor diámetro. En el laminador cuarto, dos delgados cilindros de trabajo, están soportados por dos cilindros de apoyo de gran diámetro, para evitar flexiones del material. En estos laminadores se pueden trabajar con sentidos de giro reversibles. Las chapas de acero anchas y duras son laminadas a veces en laminador quinto. Estos tienen tres cilindros de trabajo delgados, los cuales están soportados por dos cilindros de mayor diámetro. El modo de trabajar corresponde al del trío. Los laminadores cuarto y quinto hacen mayores disminuciones por pasada. Para la laminación en frío de bandas se instalan diversas cajas de laminación. En general, se laminan en cajas cuarto y dúos reversibles, en donde la caja dúo sirve a menudo para desbastar, sin embargo, también se instalan a menudo ese tipo de cajas para relaminar bandas recocidas. También se disponen trenes cuarto de varias cajas, en los que la banda es laminada hasta un espesor de 0.2 mm. Para material fino y duro se emplean a menudo cajas de varios cilindros que pueden tener 12 o 20 cilindros. En estas cajas de muchos, los cilindros de trabajo son muy esbeltos, menos de 4 mm de diámetro. Por la que deben estar convenientemente apoyados en los cilindros mayores. El diámetro pequeño de los cilindros de trabajo es ventajoso frente a los diámetros grandes pues hace disminuir la fuerza de laminación, consiguiendo mejor alargamiento y, por el contrario, disminuyendo el ensanchamiento. Además, es mayor la exactitud en la anchura de la banda. En la laminación de bandas, la banda sale de una bobina (desbobinadora) y es rebobinada de nuevo en una segunda bobina (rebobinadora) después de la pasada. Con esta disposición es posible reforzar el proceso de laminación por medio de un fuerte esfuerzo de tracción en la banda, la bobina desbobinadora es frenada, de forma que la banda recibe un esfuerzo de tracción por el lado de entrada (tirón de frenado), y la bobina de rebobinado comunica a la banda igualmente un esfuerzo de tracción en la parte de salida (tirón de bobina.)

Con este sistema se puede laminar la banda hasta dimensiones muy pequeñas y muy finas sin recocido intermedio. Los cilindros de trabajo deben tener una dureza suficiente y el núcleo debe ser tenaz. Normalmente están hechos de acero aleado forjado. Son templados en agua, y después revenidos. La dureza de los cilindros de apoyo se mantiene algo menor que la de los cilindros de trabajo. Los cilindros de trabajo deben ser rectificados, ligeramente bombeados debido a la flexión bajo el influjo del esfuerzo de laminación. El material de laminación y los cilindros deben estar suficientemente refrigerados, empleándose para ello emulsiones de aceite y agua.

12. Trefilado (en caliente y en frío) Trefilado en frío: Luego del proceso de fundición del acero, se obtiene la palanquilla, de sección cuadrada, después por laminación en caliente se obtienen los rollos de alambrón con cascarilla. Este sufre un tratamiento térmico de austempering o patentado durante el cual, la austenita se transforma en bainita. La estructura bainítica da al material una ductilidad suficiente para facilitar su deformación en frío durante el proceso de trefilado. El alambre así tratado pasa a continuación por un proceso de desoxidación en medio ácido, en el cual se eliminan los óxidos y la cascarilla que lo recubren al salir del horno de patentado. Antes del trefilado conviene proteger la superficie del alambre con una capa de fosfatos, (bonderización) o bien cobre, cal u otro depósito que servirá de soporte del lubricante de trefilería. El trefilado propiamente dicho consiste en el estirado del alambre en frío, por pasos sucesivos a través de hileras ,dados o trefilas de carburo de tungsteno cuyo diámetro es paulatinamente menor. Esta disminución de sección por deformación plástica da al material una cierta acritud (endurecimiento por deformación plástica). Maquinas y herramientas que intervienen en el proceso: Las máquinas utilizadas para realizar este proceso se denominan trefiladoras. En ellas se hace pasar el alambre a través de las hileras, como se ha dicho antes. Para lograrlo el alambre se enrolla en unos tambores o bobinas de tracción que fuerzan el paso del alambre por las hileras. Estas hileras se refrigeran mediante unos lubricantes en polvo y las bobinas o tambores de tracción se refrigeran normalmente con agua y aire. Las trefiladoras pueden ser de acumulación en las que no hay un control de velocidad estricto entre pasos o con palpadores en las que sí se controla la velocidad al mantener el palpador una tensión constante. Materiales: Todo metal puede ser trefilado, siendo los más utilizados los aceros comunes, o aleados, aluminio y sus aleaciones, cobre y sus aleaciones. Piezas de trefilado, ejemplos: Existen tornillos de bronce trefilados, tanto el acero como el aluminio trefilado se utilizan en bicicletas de alta gama, los flexibles de conexión de agua tienen los cabezales de bronce trefilado, el acero trefilado también es utilizado en cables de acero trenzado. Trefilado en caliente: Si la operación de trefilado se hace llevando la temperatura al rango caliente del material, se le denomina trefilado en caliente mientras que si no se calienta, el material se mantiene frío mientras se estira. Tanto los materiales como las máquinas empleados en caliente y en frío, son las mismas, la única diferencia es que se utilizan hornos para mantener el material a trefilar en el rango caliente. Debido a que se trabaja en caliente, el material obtenido presenta menor (o nula) acritud, generalmente debe someterse a algún tratamiento térmico posterior al trefilado (debido a la diferencia de propiedades mecánicas), es mas fácil de trefilar (debido a que el material se regenera) y posee una terminación superficial de menor calidad que el trefilado en frío (puede sufrir oxidación).

13. Estampado en frío Este proceso consiste en deformar plásticamente a la pieza metálica, colocando la pieza entre dos estampas que, por la presión que ejerce la maquina sobre ellas, le confieren a la pieza la forma deseada. Esta deformación en frío genera en el material el fenómeno de acritud. Se obtiene una pieza con una alta dureza. El problema radica en el tamaño y forma de la pieza a fabricar, que se ven limitados debido a que el material se trabaja en frío. La fluencia del material queda limitada a la cavidad de la estampa. El material se coloca entre dos matrices que tienen huecos grabados con la forma de la pieza que se desea obtener. El metal llena completamente los huecos de la estampa por medio de golpes o presión empleando martillos o prensas. El proceso de estampado termina cuando las dos matrices llegan a ponerse prácticamente en o. Estampado de chapas: la chapa a estampar se coloca entre dos matrices con la forma del producto final que le confieren la forma y los pliegues adecuados mediante presión. Se obtienen piezas las chapas que forman la carrocería de un automóvil (puertas, capot, etc.), y pueden obtenerse piezas como las de las fotos.

Maquinas y herramientas que intervienen en el proceso: Martillos de doble efecto, prensas (verticales, excéntricas, hidráulicas, a fricción), martinetes, balancines, laminadoras, matrices, rebanadoras, acuñadoras. Materiales: Aceros de todo tipo, aluminio (y sus aleaciones), cobre (y sus aleaciones). También pueden utilizarse otros metales que soporten la deformación en frío adecuadamente. Piezas que se obtienen por estampado en frío: Alambrón redondo de acero para tortillería, remaches de aluminio o acero inoxidable (la parte que se deforma es la estampada), chapas de diversas formas y también se fabrican tijeras y alicates mediante este proceso.

Tapa superior de un motor de ventilador de techo.

Llanta de un automóvil.

Partes de artefactos de iluminación.

Guardabarros delantero.

Chapa estampada.

14. Sinterizado Metalurgia de polvos. Es una desviación radical de los procesos de maquinado convencionales, en los cuales se selecciona una barra de material y se maquina a la forma requerida; en la metalurgia de polvos, se mezclan entre si los polvos correctos y se forman a la forma requerida dentro de una matriz. Ya que no se requiere maquinado y solo se utiliza la cantidad de polvo necesaria para cada parte, la perdida por desechos es mínima. Proceso. Una pieza fabricada con el proceso de metalurgia de polvos comienza con los polvos de metal y pasa por cuatro etapas principales, antes de convertirse en un producto terminado. Estas incluyen los polvos brutos, mezclado, compactado y sinterizado.

Material prima de polvos: Casi cualquier tipo de metal puede producirse en forma de polvo, sin embargo, solo unos cuantos tienen las características y propiedades deseables, necesarias para la producción económica. Las dos clases principales son los polvos de base de hierro y cobre, y se prestan bien al proceso de metalurgia de polvos. Los polvos de aluminio, níquel, plata y tungsteno no se utiliza ampliamente; sin embargo tienen algunas aplicaciones importantes. Algunos de los métodos más comunes para fabricar polvos son: La atomización, la deposición electrolítica, la granulación, el maquinado, el molido, la reducción, el pulverizado. Mezclado: Debe seleccionarse cuidadosamente el polvo para un producto especifico, para asegurar una producción económica y de manera que la pieza acabada tenga las características requeridas. En la selección debe considerarse la siguiente información sobre el polvo: • Forma de la partícula de polvo • Tamaño de la partícula • Su capacidad para fluir libremente • Capacidad de compresión (su capacidad para mantenerla forma) • Su capacidad de sinterizado (se capacidad para fundirse o unirse)

Una vez que se han seleccionado los polvos correctos, se determina cuidadosamente la masa de cada uno dentro de la proporción requerida para el componte terminado, y se agrega un lubricante de matriz, como grafito el polvo, estearato de zinc, o acido esteárico. El propósito de este lubricante es ayudar al flujo de polvo dentro de la matriz, evitar el escoriado de las paredes de la matriz, y permitir una fácil eyección de la pieza comprimida. Esta composición se mezcla cuidadosamente para asegurar una distribución de grano homogénea en el producto terminado. Compactado ( briqueteado): La mezcla de polvos se alimenta entonces a una matriz de precisión que tiene la forma y tamaño del producto acabado. La matriz por lo general consiste de una concha de matriz, un punzón superior, y un punzón inferior. Estas matrices por lo general se montan en prensas hidráulicas o mecánicas, en donde se utilizan presiones desde 3000 lb/pulg² (20 MPa) hasta tanto como 200000 lb/pulg² (1379 MPa) para comprimir el polvo. Las partículas de polvos blandos pueden oprimirse o atorarse entre si rápidamente y por lo tanto no requieren de una presión tan elevada como las partículas mas duras. La densidad y dureza del producto acabado aumenta junto con la cantidad de presión utilizada para compactar o briquetear el polvo. Sin embargo, en cada caso hay una presión óptima, por encima de la cual no se puede obtener un incremento perceptible de las cualidades y propiedades. Sinterizado: Después del compactado, la “pieza verde” debe calentarse lo suficiente para ejercer una cohesión permanente de las partículas de metal en solidó. Esta operación de calentamiento se conoce como sinterizado. Las piezas se pasan a través de hornos de atmósfera protectora controlada, que se mantienen a una temperatura aproximadamente un tercio por debajo del punto de fusión del polvo principal. La atmósfera cuidadosamente controlada y la temperatura durante la operación de sinterizado permiten la unión de las partículas y la recristalización por las interfaces de las partículas. La mayor parte del sinterizado se lleva a cabo en una atmósfera de hidrogeno, produciendo piezas sin escamas o decoloraciones. Ejemplos de utilización. Este proceso se utiliza para producir piezas complejas o de forma inusual, como cojinetes, engranajes, etc. Pueden producirse piezas con una gran resistencia al desgaste. A continuación se ofrecen fotos ilustrativas de las piezas que se pueden producir:

15. Electroerosión Es un procedimiento no mecánico que se aplica para acabar piezas. Se lleva a cabo con arranque de partículas por medio de chispas eléctricas. Proceso. La pieza y el electrodo se hallan en un circuito eléctrico. Del electrodo saltan a la pieza, en descargas que se suceden con gran rapidez, chispas eléctricas. Con esto se produce en los puntos de incidencia, a temperaturas que van de los 10000 a los 25000 ºC, pequeñas erosiones. El contorno de la erosión corresponde a la forma del electrodo. Para incrementar la erosión, tanto la pieza como el electrodo están rodeados de un líquido dieléctrico (no conductor de la electricidad). Como líquidos sirven el petróleo y el aceite. La erosión se produce no solamente en la pieza sino también en el electrodo. En la pieza, no obstante, es mucho mas fuerte porque esta conectada como ánodo (+). El material arrancado se arrastra enjuagando con ayuda del líquido. Los electrodos están constituidos por cobre, latón o una aleación de cobre y tungsteno. Hay muchos modos de producir las chispas: por ejemplo, el procedimiento al arco voltaico, el del circuito oscilante y otros. Las maquinas para electro erosión existen en diversos tipos. La mesa para la pieza, que soporta el recipiente con el líquido, es desplazable mediante husillos y volantes de mano. Con carácter complementario pueden darse los siguientes datos: rendimiento erosivo de 700 a 1400 mm2/min., desgaste del electrodo el 10 a 15 % de la erosión de material, tolerancia del trabajo 0,01mm. Aplicaciones del procedimiento. La electro erosión se presta sobre todo para trabajar materiales duros, tales como aceros templados y muy aleados, y el metal duro. Con electrodos adecuadamente conformados pueden conseguirse perfiles en matrices de corte para herramientas cortantes, matrices para extrusión y estirado, moldes, etc. Las maquinas trabajan automáticamente una vez preparadas, el desbastado y el acabado. Cuanto mas densas las chispas, tanto mas fina resulta la superficie.

Electroerosión por Hilo El mecanizado por electroerosión se realiza en un medio dieléctrico mediante el salto de descargas eléctricas entre el electrodo y la pieza a mecanizar. El proceso es básicamente un proceso termoeléctrico en el que las chispas representan una fuente térmica puntual. Esta fuente térmica funde el material de la pieza produciéndose de esta forma la erosión.

En la electroerosión por hilo, WEDM, un hilo conductor, normalmente de latón, se utiliza como electrodo. El hilo pasa por unas guías imponiéndole la dirección que debe seguir. Las descargas se producen por la diferencia de potencial existente entre el hilo y la pieza que obviamente debe ser de un material conductor de la electricidad. El hilo circula continuamente, y entre el hilo y la pieza existe un canal, llamado de descarga, bañado por un fluido dieléctrico. El dieléctrico es introducido entre el hilo y la pieza con el objetivo de ayudar al salto y calidad de las chispas, refrigerar el “gap” y eliminar el material arrancado después de las descargas eléctricas. El mantener una distancia correcta entre hilo y pieza es el punto más importante para tener un correcto mecanizado y conseguir precisión. A continuación se va a explicar paso a paso como se produce la erosión.

Primero se dispone de un material conductor en la mesa de trabajo. Se posiciona el hilo cerca de la pieza. Se aplica una tensión de vacío al hilo, mientras entra fluido dieléctrico entre el hilo y la pieza. Esta tensión es la encargada de ionizar el canal de descarga. Ionización, quiere decir, que en el fluido que existe entre el hilo y la pieza se produce un ordenamiento de los iones del liquido. Llega un momento en que el fluido deja de ser no conductor y por el canal creado se produce una chispa (corriente) produciéndose altas temperaturas que vaporizan y funden parte del material a mecanizar y parte del hilo. Posteriormente a esta descarga se produce un tiempo de pausa destinado a la limpieza y refrigeración del “gap”. El fluido es un elemento no conductor, pero posee gran cantidad de iones que lo hacen conductor. Si el fluido está completamente desionizado es un perfecto aislante y no se pueden producir chispas que atraviesen el “gap”. Si existen muchos iones que hacen al fluido conductor, la corriente atraviesa el “gap” con mucha facilidad y las chispas tienen poca fuerza y se reduce la eficiencia. Mantener el fluido desionizado permite, que las chispas salten cuando la tensión de vacío ha llegado a su máximo potencial, también es de notable ayuda para que no se produzcan oxidaciones prematuras en las piezas.

La máquina de electroerosión por hilo ONA RE 250 dispone de 5 ejes con control numérico: X e Y en la mesa dónde se fija la pieza y U, V y Z que se mueven desde la boquilla de arriba. Las boquillas entre las que va fijo el hilo tienen la misión de proporcionar un chorro de fluido a presión que se llevará el material erosionado para la limpieza del canal de erosión. Se puede trabajar en aspersión: en la que el único dieléctrico es el fluido del chorro de las boquillas o en inmersión en la que la pieza está sumergida en un baño del fluido desionizado aunque no se recomienda. El fluido con el material de erosión pasa al filtrado que se realiza por un filtro permanente de carbono activo que recoge todas las “virutas” de la erosión. De vez en cuando se limpia el filtro y las virutas se pasan a unos tanques en los que por decantación se van acumulando formando lodos. El hilo, una vez realizada la electroerosión se lleva por un sistema de rodillos más o menos complejo hasta un troceador dónde se corta para su reciclado posterior (chatarra).

Electroerosion por Penetración. En el mecanizado por penetración la pieza es el cátodo y la herramienta (generalmente, de cobre o grafito) tiene la geometría a mecanizar y es el ánodo. La máquina de penetración se utiliza para hacer agujeros, mecanizados helicoidales y es capaz de cortar o penetrar formas muy complicadas.

La electroerosión por penetración no tiene límites geométricos, trabaja con independencia de las propiedades mecánicas y requiere herramientaselectrodo perfectas. Es aplicable en microgeometrias, formas complejas, ranuras profundas, grabados profundos y rígidos, esquinas afiladas, estructuras sensibles y piezas con materiales múltiples. Maquina para electroerosion por penetración.

A continuación se muestra una instalación para electroerosión por penetración para electrodos-herramienta autónomos e intercambio de piezas.

Piezas que se pueden mecanizar por electroerosión:

Piezas mecanizadas: por electroerosión Anillos para bombas y inserto de B4C zunchado en acero para aplicaciones de calibrado.

Pieza mecanizada por electroerosión.

Piezas mecanizadas por

Aplicación inserto para extrusión.

electroerosión. Aplicación en blindajes.

16. Inyección de metales no ferrosos El Moldeado por inyección de metal (MIM) combina la flexibilidad de la forma o de diseño del moldeado por inyección termoplástica con las propiedades mecánicas de los metales, y al mismo tiempo, ofrece una solución eficaz en función a los costos para una variedad de industrias. Este proceso permite obtener piezas de geometrías muy complicadas, que serían imposibles por otras técnicas, además las piezas moldeadas requieren muy poco o nulo acabado pues son terminadas con la rugosidad de superficie deseada. Es muy útil en la producción masiva de piezas de pequeño o regular tamaño, de alta calidad y con metales de baja temperatura de fusión Sus ventajas son que tienen gran precisión y son muy económicos, cuando se producen grandes cantidades. Existen dos procesos básicos de fundición a presión, que se diferencian solamente por el método de inyección del metal: cámara caliente y cámara fría. El proceso en cámara caliente se utiliza solamente para aleaciones de zinc y aleaciones de magnesio. La etapa del ciclo correspondiente a la inyección de metal normalmente concluye con una súbita intensificación de la presión sobre el metal. Esta presión se logra aumentando la presión hidráulica del émbolo, que obliga a una cantidad adicional de metal a penetrar en la cavidad del molde para compensar la contracción que se produce durante la solidificación. La fundición a presión en cámara fría difiere de la de cámara caliente en cuanto a que el sistema de inyección de la primera no se sumerge en el metal fundido. En su lugar, la carga de metal fundido (más material del que se necesita para fundir la pieza) se transporta, mediante una cuchara de colada, del crisol a un contenedor donde un émbolo accionado hidráulicamente empuja el metal hacia el interior del molde. El material adicional se utiliza para introducir mayor cantidad de metal fundido en la cavidad del molde con el objetivo de compensar la contracción que se produce durante la solidificación. A continuación se muestran los principales componentes de una máquina de fundición a presión en cámara fría. En este tipo de máquina se pueden lograr presiones de inyección de más de 10.000 psi ó 70.000 KPa. Maquinas y herramientas que intervienen en el proceso: Inyectoras (de metal fundido) con su respectivo sistema para mantener la temperatura del metal fundido, las matrices donde se inyecta el material (incluyendo todo el sistema de extracción de la pieza terminada). Materiales: los metales más utilizados son el Zamak (aleación de zinc con aluminio, magnesio y cobre), que sustituye al latón por ser mas económico, el aluminio, el bronce, y otros metales con baja temperatura de fusión. Piezas que se obtienen por inyección: herrajes para muebles, rios para carpintería, rios de neumática, manijas de puertas, llantas de automóviles.

Esquema de la inyección en cámara fría:

1) Se cierra el molde y el metal fundido se pasa, mediante una cuchara de colada,

al contenedor de la cámara fría.

2)El émbolo empuja el metal fundido hacia el interior de la cavidad del molde,

donde es mantenido bajo presión hasta

que se solidifica.

3) El molde se abre y el émbolo avanza,

4) Los expulsores

empujan la pieza fundida para garantizar que la pieza fundida

y la sacan del molde

eyector, y el pistón permanezca en molde eyector. original. Los machos, si hay alguno, se retraen.

retorna

a

su

posición

Esquema general

17. Inyección de Plásticos La inyección es un proceso totalmente automático en la mayoría de los casos, para la fabricación de piezas de plástico, que necesiten poco o ningún repaso. En algunos casos es necesaria una fase previa a la inyección. También puntualmente puede ser necesaria una fase posterior al moldeo de las piezas. Proceso. Ablandamiento, plastificación del material por alimentación de energía calorífica, inyección en un molde, evacuación del calor y por tanto solidificación y extracción de la pieza de la cavidad del molde. Es un proceso de fabricación que hace posible la fabricación rentable de piezas en grandes cantidades. Es un proceso que exige elevados costes de inversión para máquinas y moldes y por ello solo puede ser rentable para la fabricación de series largas. Puntualmente, también puede ser rentable para series cortas. Fundamentos de la inyección. Una buena pieza inyectada solo puede conseguirse por un conjunto correcto de máquina, molde y material. En la inyección ha de tenerse en cuenta, que es un proceso que está influenciado por muchos factores, es importante realizar toda regulación según las tablas adecuadas, también recapacitar lógicamente cada valor con el fin de ver si dicho valor o valores no están influenciados por otros factores. Ejemplo: Si para un material, se da la temperatura del cilindro, entonces el tiempo de permanencia de la masa en el cilindro puede variar considerablemente del valor indicado. Si se aprovecha el volumen máximo de inyección en una reducida parte con un largo periodo de parada, entonces la temperatura deberá mantenerse baja con el fin de no deteriorar técnicamente el material. Igualmente tiene un papel importante el ajuste de las velocidades del Husillo, de la contrapresión y el diámetro del Husillo, en la regulación de la temperatura del cilindro. Solo una buena y no deteriorada fusión del plástico puede ofrecer buenas piezas. Por ello, tener en cuenta la plastificación correcta. El material a de fundirse de forma que se encuentre en estado termoplástico amorfo. Un aprovechamiento del cilindro por debajo del 10 – 20% resulta un tiempo demasiado largo de permanencia del material, por lo que se producirán deterioros en materiales sensibles técnicamente. La potencia necesaria de plastificación está en dependencia del ciclo, ya que la permanencia del plástico en el cilindro (Paso del material) influye decisivamente en la recepción térmica. Llenado y conformado de la pieza. Elegir la velocidad correcta de inyección. Elevada: • Para alcanzar un tiempo corto de inyección. • Para llenar la pieza en todas sus partes, con una fusión de igual viscosidad y así mantener al mínimo las tensiones internas de la misma • Para alcanzar una formación cristalina uniforme. • Para mantener baja la fuerza de cierre. Baja • Para alcanzar una buena superficie de la pieza.

•

Para no incidir la fusión en los bordes agudos de la pieza, en los cambios de sentido y en las alteraciones de espesor de pared. • Para no romper partículas ya enfriadas. • Para no calentar en demasía el punto de inyección. • Para el llenado suave de piezas de gran espesor. Toda concavidad del molde deberá llenarse en el sentido de la fluencia con el fin de evitar la formación de cordones y de costuras. Para evitarlo debe elegirse la velocidad correcta de inyección. La pieza deberá compactarse correctamente. Debemos elegir la presión a ejercer sobre la pieza tan alta como sea necesaria y tan baja como sea posible. Una presión de remanencia de gran duración, es inútil si el bebedero o la unión se han solidificado. Tener en cuenta el control del molde ya que de éste nace la pieza. Para la calidad de las piezas, la temperatura del molde es tan importante como la regulación de la máquina. El objetivo será atemperar de forma que cada zona en cada pieza se haya enfriado correctamente al mismo tiempo. Seleccionar la temperatura correcta del molde para el material respectivo. Si es preciso interrumpir el ciclo, deberá interrumpirse también la atemperación, con el fin de que la temperatura del molde no descienda de forma incorrecta. Cuando deban moverse piezas del molde, por ejemplo mordazas, correderas, núcleos giratorios etc. se aplicará de tiempo en tiempo unas gotas de aceite de motocicleta, grasa o algún tipo de lubricante. Toda la pieza debe solidificarse hacia el bebedero, con el fin de que la presión de remanencia, para compensar la contracción, pueda actuar hasta la última fase. Por ello inyectar en las zonas más gruesas o aplicar la temperatura el molde con previsión sobre la pieza. Todo corte de ciclo origina calidades diferentes en la pieza inyectada. La misma calidad se volverá a conseguir después de muchos ciclos. También en las máquinas de inyección, como en el ballet, es importante la armonía de movimientos. Frenados abruptos de la unidad de cierre o de inyección, un choque duro de los semimoldes o de las unidades de los mismos, golpes hidráulicos, cambios bruscos de velocidad, deberán siempre evitarse, con el fin de no desgastar inútilmente la máquina y el molde. No aplicar nunca al principio (Principalmente en las pruebas de molde), el máximo de fuerzas y velocidades, así como el gramaje previsto, sino que desde el mínimo pasar a los ajustes correctos.

Maquina de inyección de plásticos.

Esquema de un molde comercial prefabricado, al cual solo le falta la cavidad para la pieza deseada.

Molde para fabricar un clip de plastico para papel.

Ejemplos de utilización. Ejemplos de productos favricados por esta tecnica son los famosos bloques interconctables LEGO y juguetes Playmobil, asi como una gran cantidad de componentes de automóviles, componentes para aviones y naves espaciales.

Pieza de Nylon 6 moldeada para un Automóvil

Piezas de Lego de diferentes colores moldeados por inyección

18. Extrusión de metales Este proceso de compresión indirecta es esencialmente de trabajo en caliente, donde un lingote fundido de forma cilíndrica, se coloca dentro de un fuerte contenedor de metal y comprimido por medio de un émbolo, de manera que sea expulsado a través del orificio de un dado. El metal expulsado o extruido toma la forma del orificio del dado. El proceso puede llevarse a cabo por dos métodos llamados: extrusión directa, donde el émbolo está sobre el lingote en el lado opuesto al dado y el metal es empujado hacia el dado por el movimiento del émbolo, o extrusión indirecta, en la cual el dado y el émbolo están del mismo lado del lingote y el dado es forzado dentro del lingote, por el movimiento del émbolo. Las materias primas son sometidas a fusión, transporte, presión y deformación. Para que sea realizado el proceso de extrusión, es necesario aplicar presión al material fundido, forzándolo a pasar de modo uniforme y constante a través de la matriz. Atendiendo a estos requisitos, las máquinas extrusoras se clasifican en: extrusoras de dislocamiento positivo y extrusoras de fricción. La extrusión es un método ideal de producir tubos sin costura, y el principio del método ya se ha utilizado en la extrusión de cable forrado. Maquinas y herramientas que intervienen en el proceso: Extrusora de uno o dos tornillos, la matriz (lingotera), el sistema de enfriamiento, el recinto para el material fundido y todo el sistema para mantener el metal fundido. Materiales: cobre, aluminio, plomo, acero, titanio (estos dos últimos requieren técnicas y dados especiales para su extrusión). Piezas que se obtienen por extrusión: caños de cobre, en la aviación, el titanio es utilizado para aros de motores, las guías de las ventanas de las viviendas son de aluminio.

Extrusión,

diagrama.

19. Extrusión de Plásticos Es un proceso continuo, en que la resina es fundida por la acción de temperatura y fricción, y es forzada a pasar por un dado que le proporciona una forma definida, y enfriada finalmente para evitar deformaciones permanentes. Se fabrican por este proceso: tubos, perfiles, películas, manguera, láminas, filamentos y pellets. Ventajas. Presenta alta productividad y es el proceso más importante de obtención de formas plásticas en volumen de producción. Su operación es de las más sencillas, ya que una vez establecidas las condiciones de operación, la producción continúa sin problemas, siempre y cuando no exista un disturbio mayor. El costo de la maquinaria de extrusión es moderado, en comparación con otros procesos como inyección o soplado, y con una buena flexibilidad para cambios de productos sin necesidad de hacer inversiones mayores. Desventajas. La restricción principal es que los productos obtenidos por extracción deben tener una sección transversal constante en cualquier punto de su longitud (tubo, lámina) o periódica (tubería corrugada); quedan excluidos todos aquellos con formas irregulares o no uniformes. La mayor parte de los productos obtenidos de una línea de extrusión requieren de procesos posteriores con el fin de habilitar adecuadamente el artículo, como en el caso del sellado y cortado, para la obtención de bolsas a partir de película tubular o la formación de la unión o socket en el caso de tubería. Proceso. Dentro del proceso de extrusión, varias partes deben identificarse con el fin de aprender sus funciones principales, saber sus características en el caso de elegir un equipo y detectar en donde se puede generar un problema en el momento de la operación. La extrusión, por su versatilidad y amplia aplicación, suele dividirse en varios tipos, dependiendo de la forma del dado y de los productos extraídos. Así la extrusión puede ser: o De tubo y perfil. o De película tubular. o De lámina y película plana. o Recubrimiento de cable. o De monofilamento. o Para palletizacion y fabricación de compuestos. Independientemente del tipo de extrusión, todos guardan similitud hasta llegar al dado extrusor. Básicamente, una extrusión consta de un eje metálico central con alabes helicoidales llamado husillo o tordillo, instalado dentro de un cilindro metálico revestido con una camisa de resistencias eléctricas. En un extremo del cilindro se encuentra un orificio de entrada para la materia prima, donde se instala una tolva de alimentación, generalmente de forma cónica; en ese mismo extremo se encuentra el sistema de accionamiento del husillo, compuesto por un motor y un sistema de reducción de velocidad. En la punta del tornillo, se ubica la

salida

del

material

y

el

dado

que

forma

finalmente

plástico.

• Tolva. La tolva es el depósito de materia prima en donde se colocan los pellets de material plástico para la alimentación continua del extrusor. Debe tener dimensiones adecuadas para ser completamente funcional; los diseños mal planeados, principalmente en los ángulos de bajada de material, pueden provocar estancamientos de material y paros en la producción. En materiales que se compactan fácilmente, una tolva con sistema vibratorio puede resolver el problema, rompiendo los puentes de material formados y permitiendo la caída del material a la garganta de alimentación. Si el material a procesar es problemático, aún con la tolva con sistema vibratorio puede resolver el problema, rompiendo puentes de material formados y permitiendo la caída del material a la garganta de alimentación. Si el material a procesar es problemático aún con la tolva en vibración, la tolva tipo cramer es la única que puede formar el material a fluir, empleando un tornillo para lograr la alimentación. Las tolvas de secado son usadas para eliminar la humedad del material que está siendo procesado, sustituyen a equipos de secado independientes de la máquina. En sistemas de extrusión con mayor grado de automatización, se cuenta con sistemas de transporte de material desde contenedores hasta la tolva, por medios neumáticos o mecánicos. Otros equipos auxiliares son los dosificadores de aditivos a la tolva y los imanes o magnetos para la obstrucción del paso de materiales ferrosos, que puedan dañar el husillo y otras partes internas del extrusor. • Barril o Cañón. Es un cilindro metálico que aloja al husillo y constituye el cuerpo principal de una máquina de extrusión. El barril debe tener una compatibilidad y resistencia al material que esté procesando, es decir, ser de un metal con la dureza necesaria para reducir al mínimo cualquier desgaste. La dureza del cañón se consigue utilizando aceros de diferentes tipos y cuando es necesario se aplican métodos de endurecimiento superficial de las paredes internas del cañón, que son las que están expuestas a los efectos de la abrasión y la corrosión durante la operación del equipo. El cañón cuenta con resistencias eléctricas que proporcionan una parte de la energía térmica que el material requiere para ser fundido. El sistema de resistencias, en algunos casos va complementado con un sistema de enfriamiento que puede ser flujo de líquido o por ventiladores de aire. Todo el sistema de calentamiento es controlado desde un tablero, donde las temperaturas de proceso se establecen en función del tipo de material y del producto deseado. Para la mejor conservación de la temperatura a lo largo del cañón y prevenir cambios en la calidad de la producción por variaciones en la temperatura ambiente, se acostumbra aislar el cuerpo del cañón con algún material de baja conductividad térmica, como la fibra de vidrio o el fieltro. • Husillo. Gracias a los intensos estudios del comportamiento del flujo de los polímeros, el husillo ha evolucionado ampliamente desde el auge de la industrial plástica hasta el grado de convertirse en la parte que contiene la mayor tecnología dentro de una máquina de extrusión. Por esto, es la pieza que en el alto grado determina el éxito de una operación de extrusión. Con base al diagrama, se describen a continuación las dimensiones fundamentales para un husillo y que, en los diferentes diseños, varían en función de las

propiedades de flujo de polímero fundido que se espera de la extrusora. Todas las dimensiones que a continuación se detallarán son muy importante de considerar cuando se analice la compra de un equipo nuevo. • Alabes o Filetes. Los alabes o filetes, que recorren el husillo de un extremo al otro, son los verdaderos impulsores del material a través del extrusor. Las dimensiones y formas que éstos tengan, determinará el tipo de material que se pueda procesar y la calidad de mezclado de la masa al salir del equipo. o Profundidad del Filete en la Zona de Alimentación. Es la distancia entre el extremo del filete y la parte central o raíz del husillo. En esta parte, los filetes son muy pronunciados con el objeto de transportar una gran cantidad de material al interior del extrusor, aceptado el material sin fundir y aire que está atrapado entre el material sólido. o Profundidad del Filete en la zona de Descarga o Dosificación. En la mayoría de los casos, es muchos menor a la profundidad de filete en la alimentación. Ellos tienen como consecuencia la reducción del volumen en que el material es transportado, ejerciendo una compresión sobre el material plástico. Esta compresión es útil para mejorar el mezclado del material y para la expulsión del aire que entra junto con la materia prima alimentada. o Relación de Compresión. Como las profundidades de los álabes no son constantes, las diferencias que diseñan dependiendo del tipo de material a procesar, ya que los plásticos tienen comportamientos distintos al fluir. La relación entre la profundidad del filete en la alimentación y la profundidad del filete en la descarga, se denomina relación de compresión. El resultado de este cociente es siempre mayor a uno y puede llegar incluso hasta 4.5 en ciertos materiales. o Longitud. Tiene una importancia especial; influye en el desempeño productivo de la máquina y en el costo de ésta. Funcionalmente, al aumentar la longitud del husillo y consecuentemente la del extrusor, también aumenta la capacidad de plastificación y la productividad de la máquina. Otro aspecto que se mejora al incrementar la longitud es la calidad de mezclado y homogeneización del material. De esta forma, en un extrusor pequeño la longitud es suficiente para fundir el material al llegar al final del mismo y el plástico se dosifica mal mezclado. En las mismas condiciones, un extrusor mayor fundirá el material antes de llegar al final y en el espacio sobrante seguirá mezclando hasta entregarlo homogéneo. Esto es importante cuando se procesan materiales pigmentado o con lotes maestros (master batch), de cargas o aditivos que requieran incorporarse perfectamente en el producto. o Diámetro. Es la dimensión que influye directamente en la capacidad de producción de la máquina generalmente crece en proporción con la longitud del equipo. A diámetros mayores, la capacidad en Kg./h. es presumiblemente superior. Al incrementar esta dimensión debe hacerlo también la longitud de husillo, ya que el aumento de la productividad debe ser apoyada por una mejor capacidad de plastificación.

Como consecuencia de la importancia que tienen la longitud y el diámetro del equipo, y con base en la estrecha relación que guardan entre sí, se acostumbre especificar las dimensiones principales del husillo como una relación longitud / diámetro (L/D). Comercialmente las relaciones L / D más comunes van desde fuera de este rango también está disponible.

Aplicaciones actuales: Película tubular. Bolsas. Película plástica para uso diverso. Película para arropado de cultivos. Bolsa para envase de alimentos y productos de alto consumo. Tubería. Tubería para condición de agua y drenaje. Manguera para jardín. Manguera para uso medico. Recubrimientos. Alambre para uso eléctrico y telefónico. Perfil. Hojas para persiana. Láminas y películas planas. Manteles para mesa e individuales. Cinta adhesiva. Flejes para embalaje. Monofilamento. Filamentos. Alfombra (filamentos de las alfombras)

Extrusora para polímeros con mucha carga:

20. Soplado de plásticos

En ingeniería, el moldeo por soplado es un proceso por medio del cual se producen artículos de plástico huecos. Es un proceso semicontinuo que incluye dos pasos, la extrusión de polímero fundido a través de un dado especial con un perfil tubular llamado párison y el inflado, mediante aire comprimido, de este tubo en un molde, del cual toma la forma final el polímero extruido. Las temperaturas de trabajo oscilan entre los 160 y 200 °C. El molde para el proceso de moldeo por soplado es similar al del de moldeo por inyección, pero requiere una fuerza de cierre mucho menor, además requiere de entrada de aire para inflar el párison extruido en forma de tubo. El molde consiste de dos partes que al cerrarse encierran el párison, este tubo al inflarse toma la forma del molde y queda estable la forma al enfriarse el material. La línea del molde queda marcada en la pieza final, sin embargo esta no representa una línea de unión sino una línea de cierre, sin embargo en ocasiones puede presentar una falla en el material cuando el molde está viejo o desgastado. Inflado por aire o líquido: el párison extruido debe inflarse para que tome la forma del molde, esto se puede lograr por medio de la inyección de aire, pero puede también realizarse por medio de la inyección de agua, jugos, bebidas refrescantes o medicinas líquidas, como suero. Este tipo de empaque no requiere de una tapa, pues el material se sella al terminar la inyección y no permite la fuga del líquido con el cual se infló el material. Una tapa es posible, aunque debe pincharse en algún punto diseñado, para que el fluido pueda escapar. Moldeo por soplado de preformas: en esta técnica no existe la parte de extrusión, ni párison, sino que por medio de inyección se obtienen piezas llamadas preformas, que son aproximadamente cilíndricas y con la boquilla completamente terminada, esta boquilla sirve para que el molde de soplado sujete con firmeza la pieza que al incrementar su temperatura puede ser soplada y adquirir la forma del molde (el uso de preformas es muy común en la fabricación de botellas de PET como las utilizadas en los refrescos de coca cola y pepsi). Maquinas y herramientas que intervienen en el proceso: la matriz dentro de la cual el plástico se expandirá hasta tomar su forma y tamaño final, el sistema de inflado (por aire o líquido) que incluye la boquilla para sujeción e inflado, el sistema para extracción del producto terminado. Materiales: Termoplásticos, como el Polietileno (Alta y Baja densidad), PVC (poli cloruro de vinilo), PET (poli etilen tereftalato). Piezas que se obtienen por extrusión: botellas de gaseosas, “sache” de suero, folios y bolsas.

Envases obtenido mediante soplado-llenado-sellado.

BIBLIOGRAFIA. ƒ

Alrededor de las maquinas–herramientas, de Heinrich Gerling, Editorial Reverté, S.A.

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Tecnología de las maquinas herramientas, de Steve Krar y Albert Check, Alfaomega Grupo Editor.

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Maquinas Herramientas Modernas, de Ing. Mario Rossi, Editorial Cientifico– Medica (Barcelona) y Ulrico Hoepli Editore (Milán)

ƒ

Moldeo y Conformación, de Heinrich Gerling, Editorial Reverté, S.A.

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Ejecución de Procesos de Mecanizado, Conformado y Montaje, de Guinjaume–Torres, Editorial Thomson Paraninfo.