República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación

Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”

Extensión col - Sede Ciudad Ojeda

Proceso de Manufactura

Autores:

Gil Daniela #45

Valenzuela Yennifer #45

Ciudad Ojeda, julio 2016

Índice

Introducción

1. La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de herramientas de corte, donde existe desprendimiento de viruta.

2. Importancia de las variables de corte, calor, energía y temperatura en el proceso de manufactura.

3. Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de corte de metales.

4. Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el proceso de manufactura.

Conclusión

Bibliografía

Introducción

El propósito de este trabajo es investigar y adquirir conocimientos del procesos de cortes de metales por arranque de viruta ya que es de vital importancia en el proceso de fabricación y terminación de una pieza de configuración geométrica que requiere un acabado deseado, tanto como para el fabricante como para el consumidor final. En el desarrollo del trabajo nos toparemos con diferentes puntos relacionados a este tema como lo son los tipos de virutas, sus características, sobre el proceso de corte, variables entre otros.

La Termodinámica es una herramienta analítica teórica y práctica que interpreta fenómenos naturales desde el punto de vista de las relaciones de materia y energía. La palabra “Termodinámica” fue usada por vez Primera en 1850 por W. Thomson (Lord Kelvin) como combinación de los vocablos griegos “termo” (calor) y “dinamos” (potencia o fuerza) siendo la mas mencionada la ley de conservación de energía relacionada directamente con el proceso de manufactura de la viruta.

En todos los procesos de manufacturas esta expenso a cambios de temperaturas, en el espacio y tiempo según la naturaleza del compuesto trabajado. La obtención de un producto terminado puede en su mayoría generar desechos utilizables por un medio del método de reciclable garantizando el uso adecuado. Los residuos de metales que deja la fricción de herramientas contra estos recursos dan paso a las existencias de las llamadas Virutas, estas tienen varias aplicaciones para la vida urbana e industrial el cual da pie al proceso de arranque.

Este proceso de arranque de viruta es de gran precisión, la cual se logra en la forma y su calidad superficial de acabados. Siendo el principio básico utilizado para las maquinas-herramientas, es generar superficies por medio de movimientos relativos entre las herramientas y la pieza. En el avance del siguiente trabajo estaremos tocando puntos fundamentales referidos a la termodinámica y el proceso de arranque aplicados en el corte de metales en el proceso de fabricación y terminación de piezas configuradas geométricamente que requieren un acabado de parte del fabricante como para el consumidor final cual le invito adquirir .

1. La Termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de herramientas de corte, donde existe desprendimiento de viruta.

La viruta es un fragmento de material residual con forma de lámina curvada o espiral que es extraído mediante un cepillo u otras herramientas, tales como brocas, al realizar trabajos de cepillado, desbastado o perforación, sobre madera o metales. Se suele considerar un residuo de las industrias madereras o del metal; no obstante tiene variadas aplicaciones.

En el estudio de la formación de viruta se va a suponer que la herramienta es un diedro que desliza sobre la superficie que está generando. Esta superficie está un poco por debajo de la superficie de la pieza original, de forma que su movimiento provoca el desprendimiento de la viruta del material base. La intersección de los dos planos del diedro es una recta que es el filo S de la herramienta. Las dos caras de este diedro son:

• Cara de incidencia o flanco de la herramienta Aα, que es el plano más cercano a la superficie generada

• Cara de desprendimiento Aγ que es el plano por el que desliza la viruta Esta herramienta desliza sobre la superficie con una velocidad ~vc que es la velocidad de corte, se puede definir como la velocidad instantánea del movimiento de corte respecto la pieza y suele medirse en m/min.

Si esta velocidad es perpendicular al filo, se dice que el corte es ortogonal, en otro caso se dice que el corte es oblicuo. El corte ortogonal es más sencillo de estudiar que el corte oblicuo ya que se presenta un estado de deformación plana. La superficie generada por encima de la cual se elimina el material por la cara de desprendimiento es el plano de filo Ps y viene definido por el filo S y la velocidad de corte.

Existen tres tipos de virutas básicas las cuales son las siguientes:

• Viruta discontinua: se produce cuando se mecanizan materiales frágiles, y con materiales dúctiles a velocidades muy bajas de corte. El corte se produce a base de pequeñas fracturas del material base.

• Viruta con protuberancias o corte con recrecimiento de filo: se produce en materiales muy dúctiles, o a velocidades de corte bajas. Cuando la fricción entre la viruta y la herramienta es muy alta, se

produce una adhesión muy fuerte entre el material de la viruta y la superficie de la herramienta, con lo que la viruta empieza a deslizar, no directamente sobre la cara de desprendimiento sino sobre material adherido sobre ella. Este filo recrecido puede llegar a un tamaño en el cual se desprenda el material adherido sobre la pieza o sobre la viruta dejando en todo caso un acabado superficial muy deficiente.

• Viruta continua: Es el régimen normal de corte y es el que mejor acabado superficial deja. Los usos de esas virutas son muchos los cuales tenemos los siguientes: para embalaje y protección de paquetes, para elaborar tablas de madera, material de aislamientos y muchos otros.

En cuanto a las herramientas de corte generadoras de la viruta son todas aquellas herramientas que permites arrancar, cortar o dividir algo a través de una navaja filosa; y este tipo de herramientas debe contar con ciertas características para poder ser utilizables y realmente eficaces en su desempeño.

• Las herramientas de corte deben ser altamente resistentes a desgastarse.

• Las herramientas de corte deben conservar su filo aun en temperaturas muy elevadas.

• Deben tener buenas propiedades de tenacidad.

• Deben tener un bajo coeficiente de fricción.

• Debe ser una herramienta que no necesite volverse a afilar constantemente.

• Alta resistencia a los choques térmicos.

2. Importancia de las variables de corte, calor, energía y temperatura en los procesos de manufactura

Las variables importantes del proceso de maquinado son la forma y el material de la herramienta, las condiciones de corte, como velocidad, avance y profundidad de corte; uso de fluidos de corte y las características de la máquina herramienta y del material de la pieza. Los parámetros influidos por estas variables son las fuerzas y el consumo de

potencia, desgaste de la herramienta, el acabado y la integridad superficial, la temperatura y la exactitud dimensional de la pieza.

El aumento de temperatura es consideración importante, porque puede tener efectos adversos sobre la vida de la herramienta, y también sobre la exactitud dimensional y la integridad superficial de la parte maquinada; la temperatura es una de las limitaciones de los procesos de corte, la temperatura alcanzada durante el mecanizado. Estos trabajos se convierten en calor que se invierte en aumentar las temperaturas de la viruta, herramienta y la pieza de trabajo.

La energía la necesaria para remover una unidad de volumen es por ello su importancia. Las variables pueden ser:

Dependientes:

• Fuerza y energía disipada

• Aumento en temperatura

• Desgaste en la cuchilla

• Terminado de superficie.

Independientes:

• Material, condición y geometría de la cuchilla

• Material, condición y temperatura de la pieza de trabajo

• Uso de fluidos de corte

• Características de la máquina

• Condiciones de corte

Ecuaciones de potencia y energía

P= Fc*v

P(hp)= P/33,000

Potencia eléctrica= P/Eficiencia

E= P/Vt

Donde:

P= Potencia de corte.

V= Velocidad de corte.

Vt= Razón de remoción de metal.

Se define como el volumen de material removido por unidad de tiempo.

Vt máxima= vfh

V= Velocidad de corte.

F= Avance.

H= Profundidad de corte.

Podemos derivarla para estimados particulares a cada proceso.

E= Energía especifica, esta es una propiedad del material que sirve para estimar los limites en algunos de los parámetros del proceso de corte. Se calcula tomando como referencia la energía para una profundidad de corte dada.

Temperaturas de corte

Casi toda la energía de corte se disipa en forma de calor. El calor provoca altas temperaturas en la interface de la viruta y la

cuchilla. La temperatura del corte dependerá del material de fabricación de

la pieza.

3. Uso de las tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de corte de metales

Las características de cualquier material pueden ser de naturaleza muy variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. El cual se realizan en el ámbito industrial; es difícil establecer relaciones que definan cuantitativamente la maquinibilidad de un material, pues las operaciones de mecanizado tienen una naturaleza compleja. Una operación de proceso utiliza energía para alertar la forma, propiedades físicas o el aspecto de una pieza de trabajo y agregar valor al

material; formado para mejorar propiedades y de tratamiento de superficies.

Los fluidos de cortes se utilizan en la mayoría de las operaciones de mecanizado por arranque de viruta se aplica sobre la zona de formación de viruta, para lo que se utilizan aceites, emulsiones y soluciones. La mayoría de ellos se encuentran formulados en base de aceites minerales, vegetales o sintéticos.

Los procesos productivos son muy variados y en los más aplicados son:

• Rectificados (planos, cilíndricos, sin centros y lentos),

• Torneado/Fresado,

• Roscado/Escariado,

• Taladrado (profundo), Corte (con sierra)

• Otros (Troquelados, enderezado).

MATERIAL DE FABRICACION (UTIL DE CORTE

NOMBRE TEMPERATURA OBSERVACIONESAcero al carbono 300ºC Prácticamente ya no

se usaAcero alta velocidad 700ºC HSS- Acero rápidoStelita 900ºC Aleacion

prácticamente ya no se usa.

Carburos metalicos 1000ºC HM- haglomerados y no haglomerados

Cermet 1300ºC Base de Tic, TiCN, TinCeramicas 1500ºC AI203 O Si3N4Ceramicas mezcladas 1500ºC AI203+ZrO3

El uso de las tablas es de vital importancia ya que en ellas se puede observar:

Determinación de que grado de temperatura se pueden trabajar los cortes de una pieza.

Si son sólidos, maleables y dúctiles.

Si son buenos conductores de calor y electricidad. Si casi todos los óxidos metálicos son sólidos iónicos básicos. Tienden a formar cationes en solución acuosa. Determinan las capas externas si contienen pocos electrones.

4. Seguridad Industrial y el Desprendimiento de viruta en el Proceso de Manufactura

Se debe tener en cuenta que la seguridad es un factor muy importante al momento de utilizar alguna herramienta o maquinaria se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones:

Uso de gafas o anteojos de seguridad. Uso del calzado adecuado. No usar anillos, relojes o pulseras. No usas cabello largo. No jugar en el taller. No usar aire comprimido para limpiar la ropa, herramientas o

maquinas. Mantener el piso libre de grasa o aceite. Barrer con frecuencia las virutas del material que caen al piso. Mantener limpia siempre las máquinas. No manejar herramientas de corte con la mano desnuda.

Procesos que provocan desprendimiento de viruta

Las virutas herramientas se han calcificado en tres tipos.

El tipo 1 una viruta discontinua o fragmentada, representa una conducción en el que el metal se fractura en partes considerablemente pequeñas de las herramientas cortantes. Este tipo de viruta se obtiene por maquina la mayoría de los materiales frágiles, tales como el hierro fundido.

En tanto se producen estas virutas, el filo cortante corrige las irregularidades y se obtiene un acabado bastante bueno. La duración de la herramienta es considerablemente alta y la falla ocurre usualmente como resultado de la acción del desgaste de la superficie de contacto de la herramienta.

También puede formar virutas discontinuas en algunos materiales dúctiles y el coeficiente de ficción es alto. Sin embargo, tales virutas de materiales dúctiles son una inducción de malas condiciones de corte:

Un tipo ideal de viruta desde el punto de vista de la duración de la herramienta y el acabado, es la del tipo B continua simple, que se obtiene en el corte de todos los materiales dúctiles que tienen un bajo coeficiente de fricción. En este caso el metal se forma continuamente y se desliza sobre la cara de la herramienta sin fracturarse. Las virutas de este tipo se obtienen a altas velocidades de corte y son muy comunes cuando en corte se hace con herramientas de carburo. Debido a su simplicidad se puede analizar fácilmente desde el punto de vista de las fuerzas involucradas.

La viruta del tipo C es característica de aquellos maquinados de materiales dúctiles que tienen un coeficiente de fricción considerablemente alto.

En cuanto la herramienta inicia el corte se aglutina algo de material por delante del filo cortante a causa del alto coeficiente de fricción. En tanto el corte prosigue, la viruta fluyen sobre este filo y hacia arriba a lo largo de la cara de la herramienta. Periódicamente una pequeña cantidad de este filo recrecido se separa y sale con la viruta y se incrusta en la superficie torneada. Debido a esta acción el acabado de la superficie no es tan bueno como el tipo de viruta B. El filo recrecido permanece considerablemente constante durante el corte y tiene el efecto de alterar ligeramente el ángulo de inclinación. Sin embargo, en tanto se aumenta la velocidad del corte, el tamaño del filo decrecido disminuye y el acabado de la superficie mejora. Este fenómeno también disminuye, ya sea reduciendo el espesor de la viruta o aumentando el ángulo de inclinación, aunque en mucho de los materiales dúctiles no se puede eliminar completamente.

La elección de herramientas adecuadas, velocidades avances es un compromiso, ya que entre más rápido se opere una maquina es la eficiencia tanto del operador como de la máquina. sin embargo afortunadamente, tal uso acelerado acorta grandemente la duración de la herramienta

Conclusión

Al concluir se puede decir que una herramientas de corte son todas aquellas herramientas que funcionan a través de arranque de viruta, esto quiere decir que las herramientas de corte son todas aquellas herramientas que permitan arrancar, cortar o dividir algo a través de una navaja filosa. Estas herramientas de corte son de mucha utilidad, sobre todo en la industria, como lo son la maderera, la textil, en la construcción. Este tipo de herramientas debe contar con ciertas características para poder ser utilizables y realmente eficaces en su desempeño:

Las herramientas de corte deben ser altamente resistentes a desgastarse.

Las herramientas de corte deben conservar su filo aun en temperaturas muy elevadas.

Deben tener buenas propiedades de tenacidad Deben tener un bajo coeficiente de fricción Debe ser una herramienta que no necesite volverse a afilar

constantemente Alta resistencia a los choques térmicos

Es obvio que todas las actividades del ser humano civilizado están presentes están presentes los productos manufacturados, es decir productos que sido obtenidos a partir de la materia prima y mediante procesos específicos que se modifican para crear el articulo requerido para satisfacer las necesidades. Es necesario dar impulso a las mejoras de los proceso de manufacturas que permitan el aprovechamiento máximo de todo y cada uno de los recursos que intervienen en la fabricación de los productos, y con ello buscar las mejoras de calidad y costos, para así obtener los volúmenes demandados en los tiempos requeridos.

Bibliografía

Herramientas de corte, (en línea), en noviembre 2013, disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Herramienta_de_corte

Viruta, (en línea), consultado en noviembre de 2013, disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Viruta

Clases de corte, (en línea), consultado en noviembre de 2013, disponible en: http://academic.uprm.edu/lrosario/page/4055_clases/corte1.htm

Herramientas de corte, (en línea), consultado en noviembre 2013, disponible en: http://www.herramientas-decorte.com/

Higiene y seguridad, (en línea), consultado en noviembre de 2013, disponible en: http://todoingenieriaindustrial.wordpress.com/higiene-y- seguridad-industrial