Procedimientos fabricación - Metales

Procedimientos de fabricación

Metales

Lola Madrid - Tecnología Industrial

Procedimientos sin arranque de viruta

Procedimientos con arranque de viruta

Procedimientos sin arranque de viruta

1. Moldeo por fusión.2. Deformación. 3. Pulvimetalurgia o Metalurgia de polvos. 4. Uniones.

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1. Moldeo por fusión.

Procedimientos sin arranque de viruta

• Este proceso consiste en elevar la temperatura de un material hasta que funde e introducirlo en un molde, con la forma de la pieza que deseamos obtener.
• Luego se enfría hasta que solidifica.
• Se necesita fabricar previamente un modelo de cera, yeso o madera de la pieza que se quiere fabricar. Sobre este modelo se construye un molde, que será de arena o metálico. Después se retira el modelo, dejando el hueco donde irá el material fundido.
• Al construir el molde hay que diseñar los conductos por los que se tiene que verter el material fundido, (bebederos) y los conductos por los que debe evacuarse el posible material sobrante y el aire (mazarotas).
• El proceso de vertido del material fundido en el molde se denomina colada.

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Procedimientos sin arranque de viruta

1. Moldeo por fusión.

• Colada continua
• Moldes de arena
• Moldes metálicos o coquillas
• Moldeo centrífugo
• Moldeo a la cera perdida
• Moldeo por inyección

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• Colada continua

Moldeo - sin arranque de viruta

• El metal fundido se hace pasar a través de moldes que le confieren una forma determinada y que a continuación del molde sigue siendo desplazado por un tren de rodillos hasta que se enfría.
• Se emplean para formas largas de sección uniforme: vigas, perfiles, barras, etc.

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• Colada continua

Moldeo - sin arranque de viruta

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• Moldes de arena

Moldeo - sin arranque de viruta

• Partiendo de un modelo prefabricado se fabrica un molde de arena.
• Durante la construcción del molde hay que disponer correctamente los bebederos (entrada de metal líquido) y mazarotas (salida de aire).
• Son moldes de un solo uso porque para sacar la pieza hay que romperlos.
• Es un procedimiento costoso porque lleva mucho trabajo.
• Se utiliza para piezas de formas complicadas como carcasas de motores, etc.

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• Moldes metálicos o coquillas

Moldeo - sin arranque de viruta

• El procedimiento es similar a los moldes de arena, pero la diferencia principal es que los de metal se pueden volver a utilizar.
• Las coquillas o moldes metálicos son mucho más caros que los de arena, pero a la larga salen rentables porque permiten hacer muchas piezas.
• Las piezas que se moldean en estos moldes suelen tener mejor acabado que las de moldes de arena.

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• Moldeo centrífugo

Moldeo - sin arranque de viruta

• Se usa en la fabricación de piezas huecas.
• Se introduce el material fundido en un molde que gira a gran velocidad. La fuerza centrífuga hace que el material fundido se desplace hacia las paredes del molde sobre las que va enfriando y solidificando el metal.

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• Moldeo a la cera perdida

Moldeo - sin arranque de viruta

• Se utiliza para fabricación de objetos decorativos y de formas complicadas que dificultan la extracción de la pieza.
• Primero se crea un modelo de cera.
• Luego se recubre con arena o yeso dejando los huecos de mazarota y bebedero.
• Al calentar todo el molde, la cera se derrite y cae por los orificios realizados, quedando hueco para introducir el metal fundido.
• Es necesario romper el molde para sacar la pieza final.

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• Moldeo por inyección

Moldeo - sin arranque de viruta

• El metal se inyecta en el molde por medio de una máquina que inyecta el metal fundido mediante un émbolo o pistón.
• Los moldes son similares a las coquillas, aunque se suelen denominar matrices.
• Las matrices son muy caras pero permiten obtener piezas con muy buenos acabos.
• El proceso resulta rentable cuando se van a fabricar muchas piezas.

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2. Deformación.

• La conformación por deformación consisten en someter a los metales a la acción de fuerzas que provoquen en ellos deformaciones plásticas de carácter permanente.
• Se realizan tanto en frío como en caliente.
• La deformación en frío solo se realiza con materiales muy dúctiles o maleables, o con piezas de poco espesor, de modo que no sea necesario calentar el metal para que se blandee (como ocurre en la deformación en caliente)
• La deformación en caliente es un proceso más caro porque hay que calentar los metales y adquirir maquinaria que resista las altas temperaturas.

• También podemos clasificarlos en función del tipo de esfuerzo al que están sometidos. Así,pueden ser de tracción o de compresión.

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2. Deformación.

• Forja
• Laminación
• Estampación
• Extrusión
• Embutición
• Doblado y plegado
• Trefilado

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Forja

Deformación - sin arranque de viruta

• Consiste en golpear un metal con un martillo o prensa, para darle la forma deseada.
• Puede realizarse en caliente o en frio. Si se realiza en caliente, el metal se calienta para conseguir una gran plasticidad por lo que puede deformarse sin riesgo de rotura (se evita la acritud).
• La forja en caliente permite mayore deformaciones con menos esfuerzo, pero tiene el inconveniente de que hay que calentar el metal.

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Laminación

Deformación - sin arranque de viruta

• Se hace pasar entre unos rodillos o laminadoras un lingote de metal caliente o a temperatura ambiente.
• Se va reduciendo el espesor del metal y se obtienen planchas de diferentes grosor.

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Estampación o estampado

Deformación - sin arranque de viruta

• Se utiliza una herramienta que se llama estampa, que es un molde en el que se introduce la pieza metálica para que reproduzca la forma.

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Extrusión

Deformación - sin arranque de viruta

• Se calienta la barra de metal y se hace pasar mediante presión a través de un orificio llamado dado o matriz para obtener barras o tubos de sección igual a la del orificio.
• En frío solo puede realizarse con metales muy dúctiles como el estaño o el aluminio.

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Embutición o embutido

Deformación - sin arranque de viruta

• Se deforma una chapa metálica mediante una prensa que la empuja contra un contramolde llamado "punzón" para que se adapte a la forma.

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Doblado o plegado

Deformación - sin arranque de viruta

• Se presiona una chapa, barra o perfil para darle la curvatura deseada.

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Trefilado

Deformación - sin arranque de viruta

• Se utiliza para la obtención de alambres.
• Se hace pasar una barra por un agujero de menor sección mediante un esfuerzo de tracción.

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3. Pulvimetalurgia o metalurgia de polvos.

Procedimientos sin arranque de viruta

• Se utiliza para fabricación de piezas de gran precisión, a partir de polvos de metal que se comprimen en un molde a altas presiones y temperaturas (próximas a las de fusión).
• Este proceso permite controlar el grado de porosidad de las piezas lo que resulta muy útil para aquellas que requieren una buena lubricación.
• El proceso de fabricación consta de las siguientes etapas:

1. Obtención de polvos: mediante triturado y molido del polvo o mediante deposición electrolítica del material. El polvo obtenido se alea con los materiales deseados y se le añaden lubricantes y aditivos.
2. Prensado: se comprime el polvo en matrices de acero templado en frio y a gran presión
3. Sinterizado: Se eleva la temperatura a una temperatura próxima a la de fusión y se mantiene durante el tiempo necesario manteniendo la presión. Una vez acabado el proceso se obtienen piezas de gran dureza, lo que las hace muy adecudas para herramientas de corte.

• Ejemplos de piezas fabricadas: herramientas de corte, árboles de levas, bielas, segmentos de pistones, engranajes, etc.

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3. Pulvimetalurgia o metalurgia de polvos.

Procedimientos sin arranque de viruta

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4. Uniones.

Procedimientos sin arranque de viruta

1. Uniones desmontables: permiten separar las piezas con facilidad, sin romper el medio de unión ni las propias piezas. Entre las más destacadas están las roscas, chavetas, lengüetas y pasadores.
2. Uniones fijas: se realizan con piezas cuyo desmontaje no se prevé durante la vida útil de la máquina o estructura o, en otros casos, por seguridad o exigencia del diseño.Para la separación de las piezas necesitamos romper el elemento de unión o, en muchos casos, deteriorar alguna de las piezas. Destacan el roblonado, el remache tubular y los diferentes tipos de soldaduras.

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Uniones desmontables

Procedimientos sin arranque de viruta

1. Elementos roscados
2. Chavetas y lengüetas
3. Pasadores

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Uniones desmontables

Procedimientos sin arranque de viruta

1. Elementos roscados

Los elementos roscados por excelencia son los tornillos y las tuercas, cuya utilización es muy común en todo tipo de máquinas y mecanismos, con una gran variedad de formas y tamaños.

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Uniones desmontables

Procedimientos sin arranque de viruta

2. Chavetas y lengüetas

Las chavetas y las lengüetas son unas piezas prismáticas, generalmente de sección rectangular, al veces en forma de cuña de acero que se interponen entre dos piezas para unirlas y hacer solidario el giro entre ellas. Para ello es necesario realizar, previamente, un chavetero (ranura) en ambas piezas donde se introduce una chaveta o lengüeta.

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Uniones desmontables

Procedimientos sin arranque de viruta

3. Pasadores

Son piezas de forma cilíndrica o cónica que sirven para sujetar elementos de máquinas que van a estar juntos. Se utilizan cuando queremos impedir un movimiento o mantener dos o más piezas en la misma posición relativa.

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Uniones fijas

Procedimientos sin arranque de viruta

1. Remaches y roblones
2. Soldadura
3. Adhesivos

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Uniones fijas

Procedimientos sin arranque de viruta

1. Remaches y roblones

Un remache es una pequeña varilla cilíndrica con una cabeza en un extremo, que sirve para unir varias chapas o piezas de forma permanente, al deformar el extremo opuesto al de la cabeza por medio de presión o golpe, obteniendo en él otra cabeza. El roblón es parecido pero de mayor tamaño.

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Uniones fijas

Procedimientos sin arranque de viruta

2. Soldadura

La soldadura es un proceso de unión entre metales por la acción del calor, hasta que el material de aportación funde, uniendo ambas superficies, o hasta que el propio material de las piezas se funde y las une. Vamos a diferenciar dos tipos:

Heterogénea

Si el material de aportación es diferente al de las piezas a soldar.

Homogénea

Si el material de aportación es igual al de las piezas a soldar, o no se emplea ningún material adicional.

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Soldadura heterogénea

Procedimientos sin arranque de viruta

Soldadura fuerte:- Temperatura < 800ºC- Material de aportación: aleación Plata-cobre-cinc. - Se suele hacer con soplete de gas. - Se emplea para unir piezas que necesiten una unión resistente: tuberías, acero, fundición, bronce...

Soldadura blanda:- Temperatura < 400ºC - Material de aportación: aleación Plomo-Estaño. - Se suele hacer con soldador eléctrico. - Se emplea para electrónica, chapas de hojalata, etc.

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Soldadura homogénea

Procedimientos sin arranque de viruta

Eléctrica (arco voltaico):- Temperatura hasta 3000ºC- Con o sin material de aporte. - Se suele hacer con equipo especial. Se hace saltar un arco eléctrico que eleva rápidamente la temperatura hasta que funde el material.

Oxiacetilénica:- Temperatura hasta 3000ºC - Con o sin material de aporte. - Se suele hacer con soplete alimentado por acetileno y oxígeno.

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Uniones fijas

Procedimientos sin arranque de viruta

3. Adhesivos

Este tipo de unión se realiza interponiendo entre las dos superficies que se desea unir una capa de material con alto poder de adherencia, que se denomina adhesivo. Tras aplicar el adhesivo, las piezas se juntan y se presionan ligeramente hasta que el pegamento se seca. A partir de este momento la unión es firme.

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Procedimientos con arranque de viruta

1. Aserrado/corte2. Troquelado 3. Corte por calor. 4. Taladrado 5. Limado 6. Rectificado 7. Torneado 8. Fresado 9. Control numérico computerizado (CNC)

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Procedimientos con arranque de viruta

1. Aserrado/corte - Herramientas manuales

• Cortatubos

• Sierra de arco

• Tijeras de chapa

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1. Aserrado/corte - Máquinas herramienta

Procedimientos con arranque de viruta

• Sierra de cinta

• Sierra circular

• Sierra de calar

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1. Aserrado/corte - Por erosión

Procedimientos con arranque de viruta

• Chorro de agua

• Electroerosión por hilo

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2. Troquelado

Procedimientos con arranque de viruta

Sirve para cortar formas concretas sobre una chapa. La herramienta que corta se llama troquel.

• Troqueladora

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3. Corte por calor

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• Corte por láser

• Corte por plasma

• Oxicorte

• Plasma vs Oxicorte

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4. Taladrado

Procedimientos con arranque de viruta

• Taladradora industrial

• Taladro de mano

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5. Limado

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Es la operación por la quitan pequeñas cantidades de metal, con el fin de dar a una pieza la forma y las dimensiones deseadas.

• Limadora industrial

• Limas manuales

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6. Rectificado

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En esta operación se da el acabado final a la pieza y consiste en erosionar las superficies a rectificar con una herramienta abrasiva llamada muela. Se elimina poco material pero se logran acabados muy buenos.

• Rectificadoras industriales

• Rectificado manual

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7. Torneado

Procedimientos con arranque de viruta

El torneado es la operación mecánica que consiste en mecanizar una gran variedad decuerpos de revolución, practicar roscas de cualquier perfil, etc.

• Torno

• Operaciones

Refrentado

Cilindrado

Partes del torno

Ranurado y tronzado

Roscado

Taladrado

Moleteado

Torneado cónico

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8. Fresado

Procedimientos con arranque de viruta

Al igual que el torneado, el fresado nos permite hacer múltiples operaciones. La gran diferencia es que en el torneado gira la pieza a tallar, y en el fresado gira la herramienta. Se utiliza para mecanizar piezas planas

• Fresadora

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9. CNC

Procedimientos con arranque de viruta

Las siglas CNC significan Control numérico por computadora y son máquinas - herramientas cuyo control se realiza por un ordenador al que previamente se han programado las operaciones que debe realizar, de modo que el mecanizado se realiza de manera mucho más precisa y exacta en un tiempo mucho más reducido. La máquina es mucho más cara, pero si van a fabricar piezas en serie, pronto se amortiza.

• Fresadora/Torno CNC

• Fresadora CNC

• Torno CNC

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