Análisis de Falla en la Herramienta de una Sierra Mecánica Alternativa (Ambiente de Mecanizado SENA, regional Norte de Santander)
Jorge Barón Soto Gustavo Benítez Rodríguez
CENT! "E #A $N"%ST$A, #A EM&ESA ' #!S #!S SE$C$!S C$ES Nuestro compromiso con la comunidad Norte Santandereana, es impartir formación profesional integral para el trabajo productivo en los sectores de la industria, comercio y servicios, construcción y salud con exibilidad, oportunidad, calidad y pertinencia; contando con un equipo humano competente y programas de formación avanzada que respondan a los requerimientos de los sectores del rea de inuencia, buscando el desarrollo social, económico y tecnológico del departamento con proyección internacional
$NT!"%CC$!N
En la práctica industrial, para obtener fracciones de barras comerciales de secciones varias (redondas, cuadradas, rectangulares, e!agonales" # de perfiles de varios tipos ($, %, &, doble &", se procede a su corte, tronzado o aserrado' El corte por aserrado mecánico constitu#e el medio mas eficaz para cortar en frío metales de cualuier clase, # se e)ecuta por medio de los siguientes m*todos+ " Sierras alternativas de o)a (orizontales" -" Sierras alternativas de calar (verticales" ." Sierras sin fin o de cinta (orizontales # verticales" /" Sierras circulares de disco (verticales" 0" Sierras de muela (verticales"
$NT!"%CC$!N
En las máuinas aserradoras alternativas, la erramienta está formada por una o)a dentada rectilínea ue se desplaza en un movimiento alternativo de vaiv*n, en la ue cada uno de los dientes traba)a como una erramienta de corte individual' El traba)o se realiza en la carrera activa de la o)a'
$NT!"%CC$!N
&ratándose de sierras mecánicas de movimiento alternativo # teniendo en cuenta ue la o)a no es fle!ible, se debe colocar sobre una montura rígida llamada arco o porta o)a, para posteriormente tensarla prudentemente' %a resistencia del metal al efectuar el corte tiende a romper los dientes de la o)a' 1ará falta pues, apretarla # tensarla moderadamente con torue durante el monta)e'
&artes de la sierra de corte alternativa
Bancada+ encargada de sustentar los componentes de la
mauina, generalmente se ace de fundición' 2ispone de los emplaces necesarios para el soporte del arco, de la mordaza # del euipo motor con su ca)a de velocidades' %leva una bande)a para recoger el refrigerante, # en su interior acoge el depósito del mismo' Mecanismo motriz+ ue consta de un motor, ue por medio de un mecanismo de poleas con correas trapeciales, transmite el movimiento a la ca)a de velocidades (en las peue3as suele ser de dos velocidades, aunue en otras puede tener más"' 2esde la ca)a de velocidades, el movimiento llega a un mecanismo de platomanivela, el cual, mediante una biela, imprime un movimiento de vaiv*n al arco'
&artes de la sierra de corte alternativa
Arco de sierra y mecanismo de avance + el arco es el ue
va a dar a la o)a de sierra el movimiento de corte # el de avance' El primero debido al movimiento de vaiv*n ue recibe de la biela, mientras ue el de avance lo aporta el mecanismo idráulico de avance' E!isten varios sistemas para producir el avance, de los ue los más normales son+ sistemas de contrapeso, sistema de usillo # sistema idráulico'
Hoja de sierra o segueta + es básicamente igual ue la de
la sierra de mano, aunue varían considerablemente sus dimensiones'
&artes de la sierra de corte alternativa %a correcta colocación de la o)a de sierra en su arco es de primordial importancia, pues de ello va a depender, en gran medida, la precisión de los cortes realizados, así como la duración de la misma' 4ara su monta)e, el arco dispone de unas platinas, una de ellas desplazable, cu#a misión es la de su)etarla # permitir su correcto tensado' Mordaza+ es la encargada de su)etar el material a cortar' consta de una mandíbula fi)a # otra desplazable, ue se agarra a la bancada por medio de una capa ue lleva en su parte inferior' Sistema de refrigeración + el refrigerante se eca en el depósito ue está deba)o de la bancada' 2e aí, una bomba lo impulsa a trav*s de una goma, asta una bouilla provista de un grifo ue permite su regulación o su cierre total'
Herramienta de Corte (Ho*a de Sierra o Segueta) 5Se trata de una o)a metálica, rectilínea # dentada por una de sus aristas, siendo la otra lisa' Se fabrican en aceros al 6, aceros rápidos, aceros al 6r 7 8a # aceros al 6o' 5%a característica más importante la constitu#e el valor del paso (p" en dientes por pulgada, ue debe serlo en función de la dureza del material a cortar # de su sección' 5%as seguetas se someten a un tratamiento especial de temple ue las ace mu# resistentes al desgaste, careciendo de ductilidad # siendo propensas, a roturas por carencia de fle!ibilidad' 54ara las seguetas, se emplean los siguientes materiales+ 9ceros de aleación (6r 7 :i 7 ;o 7 8a 7 6o" -, 9ceros de alta aleación (<", 9ceros rápidos # e!tra rápidos =2ebe aber siempre de . a / dientes en situación de corte evitando los filos del material>'
El desempeño de una hoja de sierra está determinado, en parte, por los siguientes parámetros+ 9nco ( dimensión nominal de la o)a" Espesor o grosor de la o)a :?mero # paso del diente 9ltura del diente Garganta (superficie curva en la base del diente" @ngulo de ataue de los dientes 6anal de corte o triscado
Evidencias de Falla+
Ambiente de MecanizadoC$ES El taller de mecanizado del 6AES, está euipado con mauinas5erramientas aplicadas a la industria metalmecánica, ue son el complemento para la formación profesional integral de los aprendices de la especialidad ;antenimiento ;ecánico Andustrial # ;ecanizado convencional de piezas por arranue de virutas'
$denticaci-n del .roblema El ambiente de ;ecanizado del "istingo+ 6AES, 6uenta con una sierra
Materia la cortar !cero "#
%$mecánica de corte alternativo, ;arca ;etale!port' ;odelo+ BB.C la cual es utilizada principalmente para el corte de aceros, bronce, aluminio' Este material se emplea para realizar practicas de mecanizado convencional o 6:6' Este proceso le aorra a el SE:9 un valor ue se especifica en la siguiente tabla' alor Tiem.o de uso Tama/o Comercial del (diámetro) de la ma0uina corte .or .ieza &"### &'### &(###
" pulg ' pulg ( pulg
) "# seg* ) '% seg* ) "+# min*
Cálculo de .erdidas+
%a 1o)a de sierra tiene un costo estimado en el mercado de + D -C'CCC' Ref' RS 00C5 Starrett -- pulg ! F pulg' dientes, 1o)a de acero al carbono templado con puntas con aleación de cobalto, cromo, molibdeno # vanadio(1SS" 9 esta cifra se le suman los costos del tiempo en conseguir, cambiar la o)a # puesta a punto de la mauina, ue retrasa la practica de mecanizado programada para los aprendices'
$denticaci-n del .roblema "istingo+
%a o)a de corte utilizada por la sierra mecánica se parte frecuentemente' Causas inmediatas + 5 4resenta desa)uste en la manivela 5 4resenta desa)uste en la corredera 5 :o se controlaba la alineación de la segueta 5 alta de e!periencia de los operarios 5 &ensión de la segueta manualmente 5 El sistema idráulico permite ue la segueta se acerue mu# rápido al material 5%a lubricación de la mauina no se acia constantemente 5 alta de refrigeración durante el corte
$denticaci-n del .roblema "istingo+ Causas Básicas 2esa)uste en la corredera del porta segueta 2esalineación de la segueta Sistema idráulico alta de lubricación antes del uso &iempo de uso (vida"de la segueta
1rbol de Causa a2z
E3.licaci-n de la 4alla+
Después de valorar las fallas !ásicas encontramos "ue # no influ$an mayormente en la rotura de la %oja de segueta y "ue eran corregi!les con acciones preventivas&
Al analizar la falla' Desalineación de la segueta()er ár!ol de causa ra$z*
Se encontró "ue la segueta al ser montada no "ueda!a completamente recta y paralela al arco+ revisamos el asentamiento de la segueta en las puntas del arco, -n la punta trasera (.ado de la manivela* se encuentra una platina con el tornillo tensor y el pin de fijación de la segueta se coloco y sentó !ien+ luego se coloco so!re la anterior la platina de retención de la segueta+ se revisaron los tornillos y vimos "ue re"uer$an cam!io, Se %izo la prue!a de apriete y todo !ien&
&arte trasera arco .orta segueta
E3.licaci-n de la 4alla+
9l instalar la segueta en la punta delantera, se coloca primero la platina soporte ue tiene el pin de fi)ación de la segueta' Esta se su)eta a la punta del arco con dos tornillos ( 1abía un tornillo milim*trico # otro en pulgaradas se corrigió esto colocando los dos milim*tricos" al colocar la platina de retención de la segueta , esta se su)eta a la platina anterior con un tercer tornillo, lo colocamos # al apretar vimos ue la platina soporte se fle!aba separándose dela punta del arco, paramos # notamos ue el agu)ero donde se rosca el tercer tornillo en la platina soporte, es pasante # si la longitud es ma#or a la suma de los espesores de las dos platinas pega con el del plano del arco causando la desviación de la platina soporte # desalineaba la segueta' Se recorto el tornillo a la longitud reuerida # se recobro la alineación de la segueta'
&unta delantera del arco .orta segueta
-latinas de parte delantera del arco porta segueta
.a/os en la segueta o pin 0jación por tracción excesiva
Tor0ue de a.riete .ara tensionar la segueta
1xiste una relación par de apriete2tensión en el tornillo, la cual describe el porcentaje en que el par de apriete aplicado a un ensamble convencional tornillo2tuerca se distribuye, quedando esta distribución de la siguiente manera 34ic5ford, "66%7, 0gura "
%#8 del par de apriete vence la fricción entre la super0cie del sujetador roscado con la super0cie del elemento apretado+ $#8 del par de apriete vence la fricción existente entre las roscas del tornillo y la tuerca+ "#8 del par de apriete elonga o tensa el tornillo+
9a relación de distribución de par de apriete mostrada anteriormente, se deriva de un anlisis teórico y experimental, en el cual se determina que la relación par de apriete aplicado y tensión en el tornillo tiende a ser una relación lineal, como se muestra en la 0gura ' 34ic5ford, "66%7+
Tensiometro de la 5o*a
6alga alineaci-n de la 5o*a
Conclusiones+ $na de las principales conclusiones ue de)ó esta falla a los operarios de la mauina (9prendices, Anstructores 6ontratistas, # de planta" es revisar todas las rutinas de mantenimiento preventivo enumeradas en el manual de la mauina' &ensionar la segueta con torcometroHtoruímetro calibrado a C:m para obtener una fuerza de tensión de : en la o)a # así estar preparados para futuras fallas' Recomendación+ para materiales duros, la velocidad debe estar entre 0 # -0 mHmin, para aceros de dureza media, entre .C # 0C mHmin # por ?ltimo, para aceros blandos, la velocidad debe alcanzar entre 0C #IC mHmin'
7uego de tornillos .ara el monta*e
Segueta Montada con la 4alla corregida
