Alrededor Del Trabajo de Los Metales

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TALADRADO Barrenas o penetradores De acuerdo con la multitud de trabajos de penetración o de barrenado por medio de los cuales se terminan de trabajar agujeros dejados de Tundición o los que han sido ejecutados en trabajos previos por la broca espiral, existe una gran cantidad de herramientas para barrenar o penetrar que se acostumbran a llamar simplemente barrenas o penetradores.

Barrena de punta o avellanador

Barrena espiral Los agujeros dejados de Tundición en las piezas coladas se penetran o barrenan con las barrenas espirales, es decir, se agranda su diámetro y se alisa la superñcie áspera de sus paredes (figura 87,1). Estas barrenas se parecen a las brocas de espiral en cuanto que sus ranuras suben, lo mismo que en aquéllas, helicoidalmenle. Poseen empero, 3 ó también 4 ranuras planas para virutas (se llaman de 3 ó de cuatro filos respectivamente). Con eslo se garantiza una mejor guía en el agujero que la que pueden dar las brocas espirales de dos filos. Se consigue así que la pared del agujero sea más lisa y uniforme.

Los agujeros previamente taladrados que han de alojar, por ejemplo, pernos roscados o roblones, se barrenan (o avellanan) o se desbarban con estas barrenas de punta (figura 87,2) que se llaman también avellanadores. Van provistas de una parte cortante cónica que tiene cuatro o nueve filos o cuchillas. El ángulo del cono es variable (45°, 60°, 75" y 90°).

F¡E. 87,1 Barrena espiral (tres filos)

Barrena de espiga-guía Las cabezas de los tornillos cilindricos se encajan también frecuentemente. Para hacer la cajera correspondiente es para lo que se emplean las barrenas de espiga-guía. La espiga templada, y, por lo general, atornillable, sirve para guiar la barrena en el taladro (figura 87,3).^ La espiga puede también estar constituida por una pieza pasante a la cual se acopla la pieza que hace de barrena propiamente tal (barrena de quita y pon). Las barrenas llamadas avellanadores pueden ir provistas también de espiga de guía. Las dimensiones de las barrenas, como, por ejemplo, el diámetro de los filos o cuchillas y de las espigas, el ángulo del cono en las avellanadores, etc., están normalizados. Esto quiere decir que no se construyen nada más que barrenas de ciertas medidas que se correspondan con las de los tornillos que han de utilizarse.

Los avellanadores con ángulo en el cono igual a 90" se utilizan para hacer el alojamiento de tornillos avellanados; los de ángulo de 75" sirven para los aloja- FÍ8'87'2 Barrena de punta mientes de roblones ave- (avellanador) llanados.

Barrena plana En las piezas de fundición, los cubos o tetones que han de soportar la tensión de compresión de cabezas de tornillo o de tuercas, se refrentan hasta que quede garantizada una superficie uniforme y bien lisa (figura 87,4). Las barrenas planas van provistas de dos cuchillos o filos y de espiga-gula. Lo mismo que la broca en punta, que es la precursora de la broca espiral, se pueden fabricar con medios sencillos en el taller y pueden también afilarse cómodamente.

Fíg. 87,3 Barrena de espiga-gula

Con este objeto la parte que lleva los filos se dispone en forma de cuchilla recambiable que se fija en una abertura que atraviesa el mango.

Fig. 87,4

Barrena plana

87

TALADRADO

Máquinas de taladrar (taladradoras) Las máquinas de taladrar tienen que cumplir determinadas misiones en la operación de hacer un taladro. Con su ayuda se pone la broca en movimiento de rotación y se empuja hacia el fondo del agujero que se está taladrando. Al mismo tiempo, es sujetada para ello la broca en el correspondiente cabezal, conducida perpcndicularmente al plano de la mesa de la taladradora, etc. Para cumplir todas estas misiones, llamadas funciones, va la máquina provista de los correspondientes dispositivos (fig. 88,1)- El principal elemento constructivo de una taladradora es el husillo de taladrar, provisto de su accionamiento. Un cono hueco en el extremo inferior sirve para alojar el cabezal de sujeción o directamente una broca. El casquillo o vaina del husillo sirve para conducir este y hace posible, por ejemplo, por medio de una rueda o volante de mano, de una rueda dentada y de una cremallera, el movimiento rectilíneo en dirección del eje del husillo que está animado, además, de un movimiento de rotación. Éste se transmite desde el árbol motor, o bien a través de poleas con correas trapezoidales, o bien por medio de ruedas dentadas. Fig. 88,1 Función de las distintas partes de una taladradora de mesa, a) Husillo de taladrar; í>) cabezal de sujeción; c) Vaina de husillo; d) Rueda dentada; e) poleas de transmisión; /) motor

Dos poleas de transmisión formando pareja constituyen, juntamente con las correas que transmiten el esfuerzo, un mecanismo de transmisión por correa; las ruedas dentadas, emparejadas también, forman lo que se llama una transmisión por engranajes (véase taladradora de mano). Empleando varias parejas de poleas con sus correas o varios pares de ruedas dentadas se puede hacer girar con más o menos rapidez, según necesidades, el husillo de taladrar. Husillos, cremalleras y mecanismos de transmisión, son elementos y dispositivos frecuentemente empleados en las máquinas. No solamente los encontraremos constantemente en los muchos tipos de taladradoras que existen, empezando por la sencilla taladradora de mano y terminando por la de husillos múltiples, sino también, en general, en la mayor parte de las máquinas herramientas (fig. 88,2). El husillo de las taladradoras de mano (que son máquinas de taladrar transportables a mano) es accionado por medio de un manubrio y el esfuerzo muscular del hombre, o también por medio de un pequeño electromotor. Estas taladradoras de mano son preferidas para los trabajos que se realizan fuera del taller o también para taladrar piezas muy voluminosas. El avance se realiza, por lo general, con ayuda de un husillo helicoidal y una sufridera.

Fig. 88,2 Mecanismo de engranajes de la taladradora de mano, a) « Marcha lenta» del husillo; b) «marcha rápida» del husillo

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El mecanismo de engranajes, tanto el de las taladradoras accionadas a mano como el de las que lo son por electromotor, facilita habitualmente el uso de dos distintas velocidades de rotación (marcha « lenta » y marcha « rápida ») (figura 88,2).

TALADRADO

Movimientos de rotación El husillo de la máquina de taladrar, y la broca por él arrastrada, realizan un movimiento de rotación. En éste, cada punto de las piezas que giran describe una trayectoria circular cuyo centro se encuentra en el eje de rotación correspondiente (fig. 89,1). Los «puntos» situados sobre la superficie de la Tierra, tales como casas, árboles y personas, están sometidos al movimiento de rotación de la Tierra alrededor del eje de giro (eje terrestre) que pasa por los polos Norte y Sur. A una revolución o giro le corresponde un trayecto recorrido cuya longitud es igual al perímetro de la correspondiente curva Irayectoria. Ejemplo: Un punto de la periferia de una muela de afilar (fig. 89,2) de 200 mm 0 recorre en una revolución un trayecto de 200 mm 3,14 = 628 mm.

Número de revoluciones

89,1 Movimien tos circulares en el husillo de [aladrar

Lo mismo que cuando se trata de movimientos rectilíneos, los movimientos de rotación pueden tener lugar también con rapidez mayor o menor.

9,2 Camino reo en cada revo= perímetro la trayectoria cirlar

El eje de la dinamo del faro de una bicicleta gira notablemente más aprisa, por ejemplo, que el cubo de la rueda delantera cuya llanta acciona la dinamo. El árbol del motor de accionamiento de la taladradora gira, generalmente, con mayor rapidez que el husillo de taladrar por él accionado. La rapidez de un movimiento de giro se determina por el número de vueltas realizadas en un tiempo determinado, por ejemplo, en un minuto o en un segundo. Viene dada esa rapidez por el número de revoluciones (n). La placa de características del motor de accionamiento de una taladradora da su número de revoluciones que será, por ejemplo, un número tal como 1485 rev/min (n — 1485 rev/min). El segundero de un reloj de bolsillo da I rev/min mientras que la aguja que marca las horas da 2 rev/24 h. Todos los datos de esta clase constitu- Fie. 89,3 A números iguales de revoluciones1 yen una medida de la rapidez del movimiento de rotación. (rev/min) corresponden velocidades diferentes en un movimiento de giro

Velocidad de los movimientos de rotación Si se observa con más detenimiento una muela de afilar que esté sometida a movimiento de rotación, se puede fácilmente determinar que las partículas abrasivas dispuestas en la perifecia de la muela recorren, en un tiempo delerminado, trayectos mucho mayores que los de las que se encuentran en las proximidades del eje de giro. Pero puesto que se entiende por velocidad el camino recorrido en un tiempo determinado, se puede enunciar para todos los movimientos de rotación la siguiente conclusión : Los puntos que se hallan sobre un mismo diámetro tienen, pese a su misma, común, velocidad de rotación, muchas distintas velocidades. La máxima velocidad la tienen aquellos puntos que se hallan sobre la periferia (velocidad periférica o circunferencial) mientras que tienen las mínimas aquellos puntos que se hallan en las proximidades del eje de rotación (fig. 89,3).

Fig. 89,4 Camino de corte del filo por cada revolución = perlmelro de la broca

fALAORADO En el centro de un árbol por muy rápido que éste gire no existe movimiento alguno; la velocidad en el eje de giro es, por lo lanto = O m/s. La velocidad en los movimientos de giro no tiene, por lo tanto, de ningún modo, el mismo significado que el número de revoluciones y no debe confundirse con éste. En las herramientas para arranque de viruta, mediante movimiento circular de corte, tales como brocas, fresas, etc., la velocidad circunferencial se denomina velocidad de corte y se da en metros por minuto (m/min). Si se conoce el número de revoluciones por minuto de la broca, se deducirá de este dato el camino recorrido en un minuto, es decir, la velocidad de corte; ésta valdrá: perímetro• número de revoluciones. Ejemplo: Para una broca de 50 mm 0 el perímetro es 0,05 m-3,14 *= 0,157 m (fig. 89,4). Si la broca da 200 rev/min, su velocidad de corte será = 200-0,157 m = 31,4 m/min. Sentido de rotación o giro En los talleres se ha visto que es conveniente, cuando se trata de movimientos de rotación, indicar como dato el sentido del mismo. Así, se dice que un movimiento de giro, o de rotación, tiene el sentido de giro « a la derecha», significando con ello que el giro tiene lugar en ei mismo sentido que las agujas de un reloj. El sentido inverso se llama giro « a la izquierda» (figura 90,J). Hay brocas con rayado a la izquierda y a la derecha. Las primeras cortan hacia la izquierda, contra el sentido de las agujas de un reloj, y las últimas hacia la derecha, en el sentido de las agujas.del reloj. Los tornillos se introducen, por lo general, mediante un giro a la derecha y se suelian girándolos a la izquierda. En los tornillos llamados de rosca izquierda ocurre lo contrario. Fig. 9Ú,t Sentido Je «ÍTO de movimientos de rotación. K) en sentido de tas agujas del reloj = giro a la derecha; L) en sentido contrario a las agujas del reloj — giro a la izquierda

La designación « giro a la derecha o a la izquierda » es completamente arbitraria, (oda vez que se considera el sentido del movimiento de giro mirándolo siempre desde el lado en que está el accionamiento. En las brocas, por lo tanto, desde el mango, y no desde la punta de la misma.

Trabajo de taladrado Granetcado del centro de los taladros

En los planos de taller se acotan los centros de (aladro. Se indican también las distancias entre los taladros de centro a centro (fig. 90,2). La punta de la broca penetra primeramente en el material empezando por el centro del agujero. Por esta razón hay que tener cuidado de que en esc punto esté bien guiada la broca. Si rio ocurre esto asi, la broca se desvía. El centro del (aladro, previamente trazado, se marca enérgicamente con el gránete: la cavidad que se produce con esto en £l material suministra la primera guía a la broca.

TALADRADO

En trabajos de precisión se traza lo que se llama una circunferencia de control del diámetro del agujero y se marca con gránele (fig. 91,1). Cuando la posición de la broca durante el trabajo es la correcta quedarán al final los puntos de gránele corlados por la mitad. Si la broca se desvía, puede reconocerse esto anticipadamente por el trazado hecho y puede marcarse de nuevo con el gránete.

Elección de la broca correcta El diámetro de la broca va grabado en el mango de la misma; se verá, por ejemplo, 8,8 mm, como señala la figura 91,2. Si las cifras no se reconocen bien, por algo de desgaste que pudiera tener el mango, se podrá determinar la medida de la broca en la parte superior, donde terminan los filos, utilizando para ello el pie de rey (fig. 91,2). No debe medirse nunca por los filos de bisel o fajas de gula. Las brocas grandes tienen un filo transversal muy grande que no encuentra una buena guia en el grandazo que marca el centro y por esta razón se desvían con facilidad. Los taladros grandes se taladran previamente con broca pequeña (fig. 91,3). Entonces sirve el taladro previo de guía y al mismo tiempo para descargar el filo transversal de la broca grande. El diámetro del (aladrado previo debe ser algo mayor que el diámetro del núcleo de la broca que se va a emplear a continuación. El aluminio, cobre, materiales sintélicos, etc., se taladran con brocas especiales. Las brocas especiales tienen distinto rayado y afilado de la punta que las brocas de espiral corrientes. La forma de su filo se acomoda a las especiales características del material, como resistencia, dureza, tenacidad o fragilidad. Las brocas especiales producen taladros limpios y ahorran tiempo en la operación.

Ajuste del número de revoluciones en la taladradora

Fig. 91.3

Para elegir el número de revoluciones correcto juega, sobre todo, un pape! importante el diámetro de la broca. Cuanto mayor es éste tanto mayor se hace también la velocidad periférica que se presenta en sus cuchillas (velocidad de corte). Ejemplo: Diámetro de la broca Número de revoluciones Perímetro en m = 0,01 3,14 = Perímetro-número de revoluciones (velocidad de corte)

10 mm 1000 rev/min 0,0314 m

30 mm 1000 rev/min 0,0942 m

3 1 , 4 m/mín

94,2 m/min

Ahora bien, cuando la velocidad de corte es demasiado grande se produce recocido o rotura de los filos. Para evitarlo se taladran los agujeros de pequeño diámetro con elevado número de revoluciones y los de diámetro grande, por el contrario, con pequeño número de revoluciones.

No solamente el diámetro del agujero, sino también el material a trabajar juegan su papel a la hora de elegir el número de revoluciones adecuado. Cuanto más resisientc y duro sea el material a trabajar, tanto más pequeño tendrá que ser el número de revoluciones.

TALADRADO Cuando se emplean brocas de acero rápido en lugar de brocas de acero de herramientas, podremos hacer el número de revoluciones 1,5.. .2 veces mayor. Las brocas con filos de metal duro pueden trabajar, sin recocerse, con número de revoluciones 5 veces mayor que las brocas de acero rápido. La presión de avance a mano hay que elegirla por impresión, por tacto, de tal modo que no se produzca, especialmente para las brocas de diámetros pequeños, rotura por flexión lateral. Resulta especialmente grande el peligro de rotura cuando la punta de la broca llega a atravesar el material. Los filos se enganchan fácilmente y, como consecuencia del gran trabajo a la torsión, se rompe la broca.

Refrigeración y lubricación de la broca

,

^m

Al taladrar se produce rozamiento en los sitios de contacto entre los filos o cuchillas y las paredes del agujero. Tanto la herramienta como la pieza pueden calentarse con ello notablemente. La punta de la broca puede recocerse con lo cual se embota y queda inservible prematuramente. Para evitar esto, habrá que disminuir el rozamiento y desviar o eliminar rápidamente el calor producido, es decir que habrá que lubricar y refrigerar suficientemente la punta de la broca. El medio empleado generalmente para refrigerar y lubricar es la taladrina mezclada con agua que se aplica a la punta de la broca con una brocha.

Cuidados con herramientas y máquina Las brocas hay que manejarlas cuidadosamente. Ante todo hay que proteger sus filos templados de los posibles deterioros a consecuencia de golpes y caídas. Las brocas embotadas no penetran ya sino difícilmente en el material. Al taladrar, se conoce el embotamiento en que en el borde superior del agujero se forma un abultamiento y en la parte inferior una fuerte rebaba. En la misma broca se nota primero el desgaste, por regla general, en el sitio de contacto entre el filo principal y el de bisel, que se halla en la periferia (fig. 92,1). La taladradora necesita constantes cuidados. La mesa de la taladradora hay que limpiarla de virutas después del trabajo. Sobre todo las virutas pequeñas, por ejemplo, las de fundición gris, actúan cuando se meten en los soportes o guías de la máquina como un medio abrasivo y dan lugar a un prematuro desgaste o deterioro de las partes en movimiento. Los restos y salpicaduras de refrigerante deben quitarse con cuidado porque en caso contrario se producen oxidaciones.

Afilado de las brocas embotadas Las brocas de espiral cortan únicamente bien cuando el afilado de la punta es correcto, o sea cuando los ángulos que intervienen en los filos de la broca se mantienen con exactitud. Por experiencia se sabe que esto no se consigue sino con ayuda de una máquina para afilar brocas de espiral o, al menos, de un montaje especial aplicado a una muela corriente. Si, a pesar de esto que decimos, hubiera que afilar a mano se dará lugar, generalmente, a faltas. 1. Al taladrar sobre acero u otros materiales tenaces no se produce nada más que un bucle de viruta. La broca se desafila rápidamente. Sólo uno de los filos principales llega a cortar. Esto es solamente posible cuando ambos filos o cuchillas están afilados bajo un ángulo distinto respecto al eje de la broca. En este caso uno sólo de los filos tiene que correr con todo el trabajo del arranque de viruta, es decir con todo el trabajo de facilitar toda la profundidad de avance. Ese filo resulta así sobrecargado y la herramienta se desafila rápidamente (fig. 92,2).

TALADRADO 2. El taladro resulta notablemente mayor que el diámetro de la broca de espiral, por ejemplo, 12,6 en lugar de 12.0 mm (fig. 93,1). Todas las brocas de espiral hacen el taladro un poco mayor que lo que correspondería a su diámetro. Esto tiene por causa la defectuosa guia de la broca en el centro del agujero. Durante el taladrado se desvia la punía de modo que los filos en bisel arrancan todavía algo de material de las paredes del agujero. El exceso de medida es de magnitud variable; cuando se taladra en acero vale, según sea el diámetro de la broca, de 0,1 a 0,2 mm y cuando se trabaja con el aluminio y demás materiales blandos, de 0,5 a 1,0 mm también según el diámetro de la broca. Como aquí se ha sobrepasado notablemente el exceso corriente de medida (0,1 mm), habrá que atribuir la causa únicamente a un afilado excéntrico. El diámetro obtenido se rige en este caso siempre por la cuchilla o filo que tenga mayor longitud.

Fie. 93,1

3, La broca no corta sino que « comprime». Se necesita emplear una gran presión de avance sin que se consiga, no obstante, un arranque que valga la pena (fig. 93,2). Los filos principales no están suficientemente destalonados y no pueden, como consecuencia de esto, penetrar en el material. Cuando se afila a mano hay que tener en cuenta, por lo tanto, lo siguiente: 1. Ambos filos principales tienen que guardar un ángulo exactamente igual con respecto al eje de la broca (fig. 93,3a) (comprobarlo con plantillas de afilar) (fig. 93,4). 2. Hay que guardar siempre la posición exactamente centrada de los filos principales (fig. 93,3 b). 3. La punta de la broca debe estar correctamente destalonada (figura 93,3 e).

. 93,3

El destalonado correcto se reconoce en el ángulo que forman entre sí los filos principal y transversal. Este ángulo suele valer en brocas con ángulo en la punta de 116a, unos 55°.

Sujeción de herramienta y pieza Las brocas de mango cilindrico se sujetan en portabrocas, o mandriles de taladrar, especiales, llamados de dos o de tres mordazas. Estas mordazas desplazables radialmente, es decir en dirección del radio, facilitan la sujeción de brocas de diámetros diferentes (fig. 94,1).

TALADRADO Los esfuerzos de rozamiento que se presentan en las superficies de sujeción de las mordazas,, arrastran consigo la broca. El portabrocas de dos mordazas tiene, generalmente, en el fondo dos superficies en cuña que se aprietan fuertemente contra dos superficies del mango impidiéndole así que pueda girar. Las brocas con mango cónico se colocan directamente en el correspondiente taladro del husillo (figura 94,2). Cuando, en el caso de brocas de pequeño diámetro, resulla el cono interior del husillo mayor que el exterior del mango de la broca, lo que se hace es utilizar vainas o casquillos intermedios. Para soltar estas brocas se utiliza una cuña que empuja hacia abajo la mecha del mango cónico que asoma por la ranura transversal del husillo. Las piezas tienen que apoyar bien sobre la mesa de taladrar y ser aseguradas contra un involuntario vuelco o un resbalamiento lateral que pueden presentarse como consecuencia de la presión de avance. La mesa de la taladradora debe estar, antes de comenzar el trabajo, completamente limpia de virutas. Con objeto de no deteriorarla cuando atraviesa la broca de parte a parte, se colocan debajo, o bien piezas paralelepipédicas que dejen entre si el hueco necesario para alojar la punta de la broca, o bien tacos de madera dura. Las piezas cilindricas se sujetan en un prisma o pieza en « u v e » y se aseguran contra el giro por medio de un estribo de fijación.

Prevención de accidentes durante el trabajo de taladrado Los husillos de taladrar son peligrosos cuando están en funcionamiento porque pueden arrastrar consigo ropas flotantes o cabellos que cuelguen. Deben i i p 94,3 llevarse ropas bien ajustadas (sobre todo las mangas). Es recomendable llevar el cabello bien corto. La pieza debe estar asegurada contra el giro que tiende a darle la broca. Las virutas y, sobre todo, los bucles largos no deben retirarse con la mano, sino empleando un gancho adecuado para ello. Ejercicios

1. ¿Por qué razón al taladrar se trazan circunferencias de control cuando se realizan trabajos de precisión? 2 Explicar el modo de formarse una viruta al taladrar y qué filos de la broca de espiral intervienen en ello. 3. ¿Qué precaución hay que tener especialmente en cuenta en el afilado manual de brocas de espiral? ¿Cómo se ponen de manifiesto en el trabajo los defectos de afilado? 4. ¿Por qué razón se acciona el husillo de la taladradora de mano con dos números de revoluciones distintos? 5. Calcular en m/min la velocidad de corte de una broca de 200 para un número de revoluciones del husillo n = 450/min; explicar la marcha del cálculo. 6. ¿Qué misiones tiene que cumplir la taladrina durante el proceso de taladrado? 7. En la medición, realizada con pie de rey, de un taladro hecho en acero mediante una broca de espiral de 200 se obtiene una medida de 20,5 í5. Explicar las causas hipotéticas.

94

Raspado con escariador Cuando se trata de asegurar entre si piezas en sus posiciones relativas, como pasa, por ejemplo, en herramientas de corte, se utilizan pasadores o también tornillos ajustados. Para eslo se agrandan, o alisan, con auxilio del escariador, los agujeros taladrados con la broca de espiral. Los taladros de los soportes se utilizan para alojar árboles en rotación. Con objeto de mantener pequeño el rozamiento en los soportes o cojinetei (véase pag. 69) debe ser la pared del agujero tan lisa como pueda conseguirse. El taladro debe tener un diámetro ligeramente mayor que el del árbol que ha de alojar (debe presentar un pequeño exceso de medida) con objeto de que éste pueda girar fácilmente en él y, a pesar de ello, sin chacolotear dentro (sin juego). Las necesarias exactitud de medidas, uniformidad y lisura (calidad superficial) de esos taladros de soporte se consiguen en virtud de esa operación de escariado. Los agujeros de roblones cuyos ejes no coincidan exactamente, se corrigen en cuanto a este defecto medíante escariado con objeto de que los roblones puedan ser introducidos sin dificultad. En el escariado de taladros se arrancan de sus paredes virutas pequeñísimas por medio de las herramientas de corte adecuadas que se llaman escariadores (fig. 95,1). Los taladros se llevan así al diámetro exacto que deben tener. Los defectos de forma, tales como la discrepancia de las paredes con una forma exactamente cilindrica, se eliminan con el escariado. La aspereza de paredes de los taladros hechos con la broca de espiral se alisan y afinan al mismo tiempo. Los escariadores de mano se introducen cuidadosamente con ayuda de un giramachos, presionando (movimiento de avance) y girando (movimiento de corte) ligeramente (fig. 95,2a). Los escariadores para trabajar con máquina se sujetan en el portabrocas de la taladradora o en el casquillo del husillo del cabezal móvil del torno (fig. 95,2 b y c). En la taladradora le son aplicados a la herramienta los movimientos de avance y de corte mediante el husillo de taladrar. En el torno lo que se mueve es la pieza, que gira frente a la herramienta y es únicamente desplazada contra el taladro. Fig. 95,1 (arriba) Ejecución de un taladro ajustado. a) Taladrado previo con la broca espiral; b) escariado con el escariador FÍE. 95,2 (abajo) Movimientos durante el escariado. a) Escariado a mano; b) escariado en taladradora; c) escariado en el torno

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ESCARIADO

Proceso de trabajo en el escariado Los filos o cuchillas del escariador pueden arrancar material de las paredes del taladro cuando el taladrado previo pre•ente frente al diámetro del escariador un reducido defecto de medida. Las virutas van siendo arrancadas en virtud del movimiento de corte circunferencial de las cuchillas del escariador que van introduciéndose paulatinamente en el taladro (fíg. 96,1). Como e! proceso de arranque de virutas se reparte uniformemente sobre varios filos (6-18), cada uno de ellos arranca sólo muy pocas virutas. Únicamente la parte delantera de las largas cuchillas del escariador, llamada entrada, que es la que se introduce primero en el agujero, está afilada en forma cónica. Es-la parte de las cuchillas que arranca las virutas. La parte larga, que sigue a la que hemos llamado entrada, se mantiene con forma aproximadamente cilindrica y sirve para guiar de modo más seguro el instrumento en el taladro (parte llamada de guia). Los escariadores no se desvían, en virtud de esta buena guia, tan fácilmente como las brocas de espiral, por ejemplo. Con objeto de que la parte de guia no frote de modo innecesariamente fuerte en las paredes del taladro ya alisadas, a veces se hace suavemente cónica. También las pequeñas virutas que se forman durante el escariado se quiebran cuando, según sea la tenacidad del material que se arranca, han adquirido una determinada longitud.

Fig. 96,1 Proceso de arranque de viruta en el escariado

Fig. 96,2

96

Paso o división de escariadores

En el punto de rotura puede fácilmente formarse una pequeña cavidad. Si todos los filos del escariador estuvieran uniformemente distribuidos a lo largo de su periferia, es decir, si el paso del escariador fuera uniforme, las virutas se romperían siempre en el mismo sitio. Como los dientes se sabe por experiencia que se clavan fácilmente en esos sitios, se van profundizando los punios de rotura paulatinamente y se forman unas marcas o surcos que estropean la buena calidad superficial del taladro. Esto se evita haciendo que los filos o cuchillas estén dispuestos de modo no regular sobre la periferia de la herramienta. Ejemplos: E[ reparto regular de, por ejemplo, 8 cuchillas da un ángulo en el centro de 45 entre cada dos cuchilla:; contiguas. En una distribución no regular se elegirían, por ejemplo, para 8 cuchillas los siguientes ángulos en el centro: 42°, 44°, 46°, 48°, 42°. 44", 46°, 48°. Con esto resultan siempre 2 dientes exactamente enfrentados (fig. 96,2). El peligro de enganche de los dientes puede evitarse también mediante una Corma helicoidal de las cuchillas (escariadores llamados de dientes helicoidales).

Escariadores Las cuchillas cuneiformes del escariador se fresan en la periferia de un acero redondo. Ante cada arista de.una cuchilla hay una ranura para viruta que aloja la viruta arrancada (fig. 97,1). El mango del escariador, o bien está provisto de un cui.drado para encajarse en el giramachos (escariador de mano), o bien está constituido en forma cónica para ser sujetado en el casquillo del husillo de la taladradora (escariador de máquina) (fig. 97,2). Hay también escariadores de máquina con mango cilindrico.

Ángulos en la cuchilla Como los escariadores no deben arrancar nada más que virutas muy pequeñas, se escogen los ángulos de ataque de las cuchillas con unos O . . . — 5". Es decir, que los dientes no cortan, sino que rascan (véase pág. 65). Cqn eslo se disminuye también el peligro de que se enganchen los dientes. A consecuencia de la conformación cilindrica de la superficie de trabajo, el ángulo de ataque;' es aqui el ángulo entre la superficie de ataque y el radio, es decir, la normal en el punto de contacto de la arista cortante con la superficie de la pieza. El ángulo de incidencia n es el que forman la recta que toca en esc punto, es decir, lo que se llama la tangente (cuya posición es normal al radio) y la superficie de incidencia.

Fig. 97.1

Las cuchillas del escariador

O

El ángulo de incidencia se obtiene, después del esmerilado cilindrico de las cuchillas a un diámetro exacto, por medio de un sub- Fig. 97,2 Extremo del escariador (mango) siguiente afilado de des- para ser sujetado, a) Escariador d« mano; b} escariador de máquina (cónico); c) escatalonado de 5 a 8". Se riador de máquina (cilindrico) destalona de tal modo que permanezca sólo un estrecho bisel de guia. Los escariadores de mano tienen una entrada larga (fig. 97,3 a). Esto hace que no se ladeen con tanta facilidad al empezar a penetrar. Estas entradas largas tienen, empero, el inconveniente de que cuando se escarian materiales tenaces se forman bucles de viruta muy anchos: las cuchillas se sobrecargan fácilmente y pueden romperse. Los escariadores de máquina son más cortos que los de mano. Como van conducidos con gran seguridad en el portabrocas de la taladradora, y no se ladean, por lo tanto, tan fácilmente, no necesitan una entrada tan larga.

FÍR. 97.J Entradas en los escariadores, a) Escariador de mano; b) escariador de máquina

Los escariadores para agujeros no pasanles (taladros ciegos) no deben tener sino una entrada muy corta, para que se pueda producir el escariado hasta tan cerca del fondo como sea posible (figura 97,3 b).

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ESCARIADO

Forma de los dientes La mayoría de los escariadores van provistos de dientes rectos, es decir, que sus filos tienen forma recta y van dispuestos paralelamente al eje de la herramienta. Las herramientas de dientes en espiral o mejor dicho, de forma helicoidal, se emplean para el escariado de taladros provistos de ranuras, o de agujeros, o de lumbreras. Los escariadores provistos de dientes rectos se clavarían en los bordes también rectos de las ranuras, chaveteros y análogos, y los filos cortantes se romperían. La inclinación de! rayado (compárese con el sentido de giro) va en sentido opuesto a la dirección de corte o de giro del escariador. Es decir, que la herramienta, que ordinariamente corta con un movimiento a la derecha, se proveerá de aristas cortantes con forma helicoidal izquierda (fig. 98,1). Si el rayado de la herramienta v el movimiento de giro fueran ambos del mismo sentido, el escariador, lo mismo que sucede con una broca de espiral, se introduciría a manera de un sacacorchos en el taladro y se atascaria en él.

Hélice a la izquierda

1 11?. 98,1 Sentido de movimiento de los filos del escariador

Escariadores ajustables

r— D Escariadores . i | i . . i , i N r

O

FÍE- 98,4 Escariadores cónicos, a) Escariador desbastador i b) escariador para trabajo previo; c) escariador de acabado

9)1

El diámetro de los escariadores con dientes fresados, o sea de los llamados escariadores fijos, se hace más pequeño cada vez que se afila la herramienta. Por esta razón, los escariadores fijos son poco tiempo utilizables para el escariado de un determinado diámetro de taladro. Ya casi desde el primer afilado no pueden usarse nada más que para el escariado previo. Todos los dientes de los escariadores ajustables van introducidos y guiados en ranuras longitudinales pudiendo, con ayuda de anillos roscados, desplazarse sobre superficies cónicas en dirección axial, es decir, en la dirección del eje de la herramienta (figura 98,2). Como consecuencia del deslizamiento sobre la superficie cónica, se desplazan las cuchillas al mismo tiempo en dirección del diámetro, es decir, radialmente, hacia fuera. Con esto puede compensarse el desgaste que se produce en el afilado. Los escariadores para enchufar, no llevan mango. Están constituidos sólo por la parte provista de cuchillas, que es hueca y que puede fijarse en un mandril de sujeción (figura 98,3). Con esto resulta posible, especialmente en el caso de grandes diámetros, ahorrar material de elevado precio ya que el mandril de sujeción puede estar hecho de acero barato. Hay escariadores cónicos que se utilizan, por ejemplo, para escariar los casquillos cónicos en que ha de introducirse el cono de las herramientas. Los taladros correspondientes se ejecutan previamente de modo escalonado. Como con los escariadores cónicos hay que arrancar más cantidad de viruta, se utiliza un juego (3 piezas) (figura 98,4). Fig. 98,3

Escariador para ir enchufado

RSCARIADO

Medición y medidas Exactitud de medidas de las piezas Se dice que una pieza es exacta en cuanto a medidas, cuando las longitudes de sus aristas, de sus diámetros, etc. coinciden con los datos dimensionales que dan las cotas indicadas en el plano de taller. Al comprobar con instrumentos de medición exactos — por ejemplo, calibres de precisión — las medidas obtenidas en la pieza, puede, empero, ponerse de manifiesto que, según sea el procedimiento de trabajo empleado para obtener la pieza, discrepan más o menos de las medidas exigidas en el dibujo, es decir que todas las piezas se obtienen siempre únicamente con mayor o menor exactitud. El diámetro de un taladro escariado se diferencia, por ejemplo, menos de la medida exigida que el que ha sido obtenido con la broca de espiral. Cuando se forja un vásiago de 50 D resulta difícil, por no decir imposible, obtener la medida exigida, ni siquiera aproximadamente, si no quiere uno lener que conformarse con someler la pieza a varios engorrosos y costosos calentamientos en la fragua. Si, por el contrario, se quisiera construir el mismo vastago mediante un acabado con lima, podrá esperarse que las medidas obtenidas en las aristas de la pieza se diferencien sólo muy ligeramente de las medidas exigidas por el dibujo. Este hecho se tiene en cuenta haciendo ?«. 99,1 u E n '° s trabajos bastos, como lo son, por ejemplo, los de lorja, hay que contentarse con admitir discrepancias bástanle que en todas las piezas se toleren detergrandes con las medidas exigidas en el plano minadas discrepancias con las cotas del dibujo. La magnitud de las diferencias admisibles guarda relación con el procedimiento de trabajo. En el trábalo «basto», por ejemplo, en el trabajo de forja, se toleran diferencias mayores (por ejemplo, varios milímetros) (fig. 99,1). En el trabajo fino, como, por ejemplo, en el de escariado, se admiten sólo discrepancias pequeñas ('/•a mm y menos) (fig. 99,2). Las máximas diferencias de medida admitidas ordinariamente en las piezas con respecto a las colas del plano se han ñjado como valores experimentales para distintos procedimientos de trabajo, tales como los de forja y embutición, los que tienen lugar con arranque de viruta ', etc. Para designar de modo inequívoco las diferencias admisibles, se emplean expresiones técnicas especiales. Estas expresiones deben sernos conocidas porque en determinados casos intervienen también en el dibujo de taller.

Fie. 99,2 Las piezas timadas con exactitud deben discrepar muy poco de las medidas del plano

Véase Jütz-Scharkus, SlofC-Zahl-Forrn (Material-Nú mero-Forma) pan. 143.

99

ESCARIADO

Discrepancia de medidas La cota del dibujo, por ejemplo, 50 0, se denomina medida nominal (fig. 100,1). La medida de longitud en que la pieza se admite que supere a la medida nominal, se llama diferencia superior y aquella medida en que la pieza puede ser inferior se llama diferencia inferior. Adicionando la diferencia superior, por ejemplo, 4- 0,4 mm, a la medida nominal, se obtiene la medida máxima de la pieza y restando de la citada medida nominal la diferencia inferior, por ejemplo, — 0,4 mm, se obtiene la medida mínima. La exactitud que se tolera como admisible en la fabricación de una pieza, se llama tolerancia y es la diferencia entre las medidas máxima y mínima. Cuando se indican en el dibujo las diferencias, es corriente ponerlas en cifras pequeñas detrás de la medida nominal. En este caso pondríamos :

+M 50 - ••* Ejemplo: 50

0 +M —M

Trabajo de lima:

¡•ir 100,1 Designaciones de las discrepancias admisibles en la pieza

Medida nominal diferencia superior diferencia inferior

50 mm I- 0,4 mm — 0,4 mm

Medida máxima = medida nominal -I- diferencia superior = 50 mm -f 0,4 mm - 50,4 mm. Medida mínima — medida nominal — diferencia inferior = 50 mm — 0,4 mm = 49,6 mm. Tolerancia ™ medida máxima — media mfnima — - 54,4 — 49,6 - 0,8 mm.

Hay que tener cuidado con los signos + y — que se indican delante de las diferencias. El signo « m á s » significa que la diferencia a que afecta hay que sumarla a la medida nominal y el signo « menos» que hay que restarla siempre de la citada medida nominal. Es decir que si la diferencia superior va precedida del signo menos habrá que restarla, lo mismo que la diferencia inferior, de la medida nominal. — •,2 Ejemplo: 50 — °>5

Medida máxima = medida nominal — diferencia superior •= 50 mm — 0,2 mm 49,8 mm. Medida mínima = medida nominal — diferencia inferior = 50 mm — 0,5 mm =- 49,5 mm. Tolerancia medida máxima — medida mínima = 49,8 mm — 49,5 mm • 0,3 mm. Si en pernos, espigas, vastagos y análogos se sobrepasa la diferencia inferior, es decir si queda su diámetro demasiado pequeño, la pieza resulta inútil, resulta « desperdicio ». Del mismo modo, los taladros cuya medida superior se sobrepasa, es decir, aquellos en que el diámetro ha salido demasiado grande, hacen también que la pieza sea « desperdicio ». Los pivotes que son todavía demasiado grandes, o los taladros que aún son demasiado pequeños, pueden seguirse trabajando o ser repasados para ajustar sus dimensiones.

100

I S( M i l \ I X )

Ajuste mutuo de piezas Los pivotes o pernos que correspondan a un taladro escariado, por ejemplo, a 20 0 pueden ajustar en él de modo muy variado (fig. 101,1). Queremos decir con esto que esos pernos o pivotes se introducirán con facilidad mayor o menor en el taladro. Esto será lo que ocurra cuando el diámetro del perno se diferencie en una magnitud insignificante — por ejemplo, en pocas centésimas de milímetro — del diámetro del taladro correspondiente. Un perno de 21 0 no se podría introducir, ni aun con violencia, por ejemplo, con presión o a golpes, en un taladro de 20 0 ; un perno de 19 chacolotearía dentro: es decir que estos dos pernos no ajustan en un agujero de 200.

Fie. 101,1 «Ajuste» de piezas que se corresponden

Si el perno es algo más grueso que el taladro, por ejemplo, 20,05 mm, será posible, como se ve experímentalmente, meterlo con prensa o con un martillo. En este caso el perno se halla firmemente fijado en el taladro y no se desplazará ni girará dentro de él. Este tipo de ajuste se llama de presión, de aprieto o de prensado. Si el perno es un poco más delgado que el taladro, por ejemplo, 19,95 mm, será factible introducirlo con facilidad en el taladro. Se podrá ahora desplazarlo y girarlo, sin chacoloteo. Se hablará entonces de un ajuste con juego. Entre los dos citados diámetros puede, empero, imaginarse uno, por ejemplo, de 20,00 mm.'quc no permita el desplazamiento o giro nada más que empleando para ello un gran csfuemi. Ksle tipo de ajuste se designa como ajuste de paso o de transición. Asiento de ¡uego libre ligero

As. de As. As. As. As. ¡uegoíibre des- entrado adhe- arrasestrecho l¡i. suave rencio tre

As. forzado

Asiento de aprieto

Fig. 1 ( 1 1 , 2 Tipos de asiento

O sea que el tipo de asiento — ajuste de presión o de aprieto, ajuste de paso y ajuste con juego — queda determinado para un mismo taladro por medio del diámetro del perno correspondiente (fig. 101,2). Es posible, además, obtener experimenialmente, medíanle unos finos escalonamientos de algunas milésimas de milímetro en el diámetro del perno, tipos de asiento perfectamente determinados tales, por ejemplo, como asiento de aprieto, asiento forzado, asiento de arrastre o asiento de adherencia, asiento de enlrada suave o asiento de deslizamiento, asiento de juego libre estrecho o asiento de juego libre ligero. 101

ESCARIADO Cotas toleradas para trabajos de ajuste El hecho de que sea imposible, ni aun en el caso de trabajo ñno, la obtención de dimensiones exactas en las piezas, diñculta el ajuste de piezas especialmente en la fabricación en serie. Como a cada una de las piezas que han de ajustar se le debe garantizar una determinada exactitud de fabricación (tolerancia), no intervienen en el ajuste solamenle 2 diámetros, por ejemplo, los 20,00 y 19,95 mm. Por el contrario, lo que pasa ahora es que muchos diámclros del taladro tendrán que ajustar con muchos diámetros del pivote dentro de las tolerancias. Con objeto de que la correspondencia de las piezas que ajustan se reconozca independientemente de su verdadera medida, se da a ambas piezas la misma medida nominal en el dibujo del taller, por ejemplo, 20 0. Ejemplo I. : Ajuste con juego (f¡g. 102,1) Taladro Medida nominal Diferencia superior Diferencia inferior Medida máxima Medida mínima Tolerancia i ir 102,1

200

+ 0,021 O 20,021 20,000 0,021

mm mm mm mm mm

Pivote 200 — 0,020 mm — 0,041 mm 19,980 mm 19,959 mm 0,021 mm

Ajuste con juego

Elección de las diferencias Las diferencias de piezas ajustadas se eligen, meditando bien sobre el particular, para que en todos los casos posibles se produzca, por ejemplo, un ajuste con juego entre ambas piezas, es decir que se cuidará de que los diámetros de los pernos resulten siempre menores que los de los taladros. Si, por ejemplo, se hacen ensamblar o encajar entre sí el taladro mínimo (20,000) y el perno máximo (19,980) que aún están dentro de las diferencias admitidas, no deberá existir exceso de medida Sino juego. En este caso se produce el juego menor posible (juego mínimo) que es 20,00 mm — 19,980 mm =. 0,020 mm. Si, por el contrario, coinciden casualmente el agujero máximo (20,021 mm) con el perno más pequeño (19,959 mm), el juego máximo (0,062 mm) deberá ser tal que no se dé lugar a que baile una pieza dentro de la otra. Mediante una elección apropiada de la magnitud del así llamado campo de tolerancia, es decir de la discrepancia gráficamente representada entre las diferencias inferior y superior, así como med.ante la correcta elección de la posición del campo de tolerancia con relación a la medida nominal — designada aquí como « línea cero » — se tiene a mano la obtención, en primer lugar, de ajustes más bastos o más finos y, en segundo lugar, de ajustes de juego, de paso (también llamados de tránsito o intermedios) y de presión o aprieto. Ejemplo 2. : Ajuste de presión o aprieto (fig. 102,2) Taladro Medida nominal Diferencia superior Diferencia inferior Medida máxima Medida mínima Tolerancia

200

Perno 20 .

\- O,02I

mm

+ 0,048 mm

O 20,021 20,000 0,021

mm mm mm mm

+ 0,035 20,048 20,035 0,013

mm mm mm mm

Ajuste de aprieto

En los dibujos de taller las medidas de ajuste toleradas, se indican abreviadamente mediante letras y cifras colocadas detrás de la medida nominal. Las correspondientes letras o cifras se hallan fijadas, en virtud de convenio internacional, en los llamados ajustes Isa 1 . Víase

102

Jütz-Scharkus,

Sioff-Zahl-Form « Maleri«l-Númcro-Forma », páginas 82 y siguientes.

ESCARIADO Verificación de las piezas por medio de medidas límites y calibres límites o de tolerancia Como para cada pieza ajustada se habrá fijado una precisión de fabricación perfectamente determinada, la medición de esta clase de piezas queda muy simplificada. Sí, por ejemplo, se consideran todos los taladros de medida nominal 20 0 como correctos cuando sus diámetros se hallen comprendidos entre la medida máxima 20,021 y la mínima 20,000 dejará de interesar la medida realmente obtenida en cada caso, que se denomina medida real o medida efectiva. Por el contrario, lo que se hace es considerar únícamenle que lodos los taladros que tienen más de 20,021 mm 0 son desperdicios y que todos los de menos de 20,000 0 están necesitados todavía de un trabajo suplementario como, por ejemplo, el de escariado. Para esto se vale uno de instrumentos fijos para medición de longitudes llamados plantillas, galgas o calibres que para cada medida nominal llevan siempre únicamente dos medidas fijas: por uno de los lados la medida máxima y por el otro la mínima admisibles de la pieza ajustada. Estos calibres provistos de medidas límites se llaman calibres limites o de tolerancia. Los calibres de tolerancia machos, o para interiores sirven para verificar taladros ajustados (fig. 103,1). Sus superficies de verificación son mandriles o pernos cilindricos rectificados con toda exactitud que se introducen en el taladro que se quiere verificar. El extremo de diámetro iiayor (^ medida máxima) debe únicamente « empezar I iK- 103,1 Verificación de taladros con calibres limite machos, a) El cilindro mayor entra en ta pieza (la pie/a es inútil, es desperdicio); 6) el cilindro mayor empieza solamente o entrar (el taladro no es todavía inútil): c) el cilindro pequeño entra en el [aladro (la medida del taladro está deniro de la discrepancia admisible)

BUENO

a entrar », pero no entrar en el agujero. Si fuera de otro modo, es decir si entrara, la pieza sería inútil, desperdicio. El extremo provisto, Fig. 103,2 Verificación de pivotes y árboles con calibres de herradura. por el contrario, del diámetro mí- a) La separación pequeña de las garras de medida se puede pasar sobre la (el pivote o perno es desperdicio); />) la separación pequeña empieza nimo debe poderse introducir bien pieza a pasar (el perno es todavía utilizable); r) la separación grande puede (lado bueno). Si no ocurre asi la sólo pasar (el diámnro del perno M- halla comprendido deniro de la tiíacrepieza deberá ser escariada. pancia tolerada) El lado üe desperdicio (lado malo) de estos calibres límites se reconoce en que las superficies de verificación son muy corlas y va además provisto de un anillo rojo. Los calibres de herradura sirven para verificación de diámetros de árboles, pivotes, pernos, etc. (figura 103,2). Sus dos pares de superficies de verificación son perfectamente planas y están rectificadas exactamente para dar la medida máxima o la mínima, respectivamente. Eil lado del desperdicio corresponde aquí a la medida más pequeña. No debe poder pasar, sino únicamente empezar a pasar, sobre la pieza, pues en caso contrario ésta será desperdicio. El lado bueno (medida máxima) debe pasar fácilmente, resbalando, sobre el perno. SÍ no ocurre asi, éste deberá ser repasado.

O

ti lado de desperdicio de los calibres de herradura se indica por el bisel y una raya roja de que va provisto el arco de la herradura. ti empleo de calibres limites simplifica mucho la medición en la verificación de piezas. Se evitan también con ello la mayoría de los errores de lectura, o de aplicación, que se producen de ordinario en las mediciones. 103

F

ESCARIADO

Errores de medida Para poner de manifiesto la coincidencia de las medidas obtenidas en la pieza con los datos del plano de taller, será preciso proceder a medir la pieza con instrumentos apropiados, es decir que tendremos que comparar con la unidad de medida las medidas conseguidas en el trabajo. En todo proceso de medición se producen, según la práctica demuestra, errores que van en perjuicio de la exactitud de los resultados obtenidos. Cuando los errores son producidos por el que mide, pueden evitarse poniendo en la operación de medir el necesario cuidado y teniendo los conocimientos técnicos indispensables para ello (véase página 16). Son. por el contrario, inevitables los errores que derivan del desacuerdo entre el instrumento de medida —por ejemplo, el metro articulado con la unidad fijada, es decir con lo que se llama la unidad patrón. Es imposible fabricar metros articulados que tengan exactamente una longitud de 1000 mm. Es, por el contrario, inevitable por razones prácticas de fabricación tenerse que conformar con metros cuya longitud sea de 1001 o de 999 mm. Si valiéndonos de un tal instrumento se toman en una pie/a 1000 mm. lo más seguro es que se cometa un error inevitable de 1 mm. La pieza podrá ahora tener en lugar de 1000 mm de longitud 1001 ó 999 mm. También la escala graduada de los instrumentos más cuidadosa y costosamente fabricados que se emplean en construcción de máquinas, se diferencia, a u n q u e poco, de la unidad de medida patrón (por ejemplo, 0,01 mm en 100 mm de longitud). Los errores inevitables que se cometen en la fabricación de instrumentos de medidas se llaman errores de construcción. Todo error o defecto de construcción lleva consigo, como consecuencia, otro error de fabricación en la construcción de la pieza. La existencia de estos errores obliga al que mide a proceder con un cuidado extremo con objeto de que al citado error de fabricación no se le sumen otros por mala aplicación del instrumento o por mala lectura de la medida. Hay que tener además en cuenta que no tendría, por ejemplo, sentido querer determinar una medida de 102,55 con un pie de rey provisto de nonio decimal cuyo error de construcción vale en números redondos ocho centésimas de milímetro en 100 mm de longitud. Con objeto de poder disponer para las distintas ramas del trabajo de los metales — como, por ejemplo, para la construcción de maquinaria agrícola, de motores, de mecánica fina, de máquinns herramientas— de instrumentos de medida adecuados a sus muy variadas exigencias en cuanto a exactitud de fabricación, se han determinado los máximos errores de fabricación que generalmente se consideran como admisibles. El error máximo admisible de construcción se considera como grado de precisión del instrumento. Se suele dar por ejemplo, en mm/100 mm de longitud. Ejemplos: Metros articulados Reglas de acero

0,1 mm/100 mm • 0,05 mm/100 mm

Pies de rey } 0,075 mm/100 mm Instrumentos de medida por comparación : 0,01 mm/100 mm La exactitud de medida de una regla graduada se determina por la de su graduación (en el caso de pies üe rey por sus graduaciones principal y auxiliar). La precisión lie lectura da aquelki longitud de medida que se puede leer todavía en la regla directamente, es decir, sin apreciación. :

Ejemplos: Cintas métricas 1 cm de prec. de lectura Metros articulados I mm » » Reglas de acero 0,5 mm » » Píes de rey 0,1 mm » » Tornillos de lectura fina 0,01 mm » » Instrumentos de palancas (llamados minimetros) 0,001 mm » » La prr'isión del instrumento y la de lectura de los instrumentos de medida se amoldan a las cxigenci.'.s prácticas. Los instrumentos muy precisos y con elevada precisión de lectura se llaman « instrumentos de medida de precisión».

104

HSCARIADO Excesos dejados en los taladros que han de escariarse ti diámetro de taladro ejecutado con la broca de espiral debe presentar un determinado delecto de medida con respecto al taladro terminado -le escariar. Un defecto demasiado pequeño de medida da lugar a paredes ásperas y uno demasiado grande a una fuerte sobrecarga del escarador. fin ciertas circunstancias la herramienta entra mal o no entra en absoluto en el taladro previo. La magnituüdel defecto de medida depende, según indica la experiencia, del diámetro del taladro; cuanto mayor sea este, tanto mayor deberá ser el defecto de med'vda. Por término medio vale 1/100 del diámetro del taladro en cuestión (fig. 105,1). De todos modos en la elección de la broca hay que tener en cucntt que ésta taladra siempre a un diámetro algo ma>or que el suyo propio. En el caso anterior, supongamos que el exceso de medida al taladrar sea de 0,^ mm (véase pág. 93); el diámetro de la broca se cUculara con ello del siguiente modo: Kjemplo: Sea el diámetro del tahdro acabado de escariar igual a 50 mm. El defecto de medida lo loriaremos, según lo antes dicho, igual a 1/100 de 50 mm — 0,5 mm. F-.l diámetro que rtsulta así oara la broca de taladrado previo es 50 — 0,5 nm = '49,5 mm, sin tener en cuenta el exceso de medida que se tiene siempre al taladrar. El diámetro real de la broca, 'cnicndo en cuenta el exceso producido por ella e» el taladro, será: siendo el exceso en este caso: 0,2rnm, 49,5 — 0,2 = 49,3 mn

«25 Fie- 105,1

espesor de viruta- 5 0 — 49,5 =- 0,5,2 = 0,25 mm

Elección de la herramienta adecuada Los escariadores deben elegirse con 1* parte que hemos llamado « entrada », tanto más c*rla cuanto más tenaz sea el material en que se va a trabajar (figura 105,2). Las herramientas con entrada larga son nadecuadas para el escariado de materiales tenace: y resistentes porque la viruta resulta con ellos denasiado ancha. Los filos o cuchillas del escariador sesobrecargan en virtud de esto y se rompen fácilrauíle. La entrada larga es adecuada para materiales Tragues, como, por ejemplo, la fundición gris. La entrada corta es conveniente para materales tenaces y resistentes. Los escariadores para trabajar agujeros cieíos tienen que tener una entrada tan corta como :ea posible con objeto de que el taladro pueda s-r escariado hasta el fondo.

Fin. 105.2

105

ESCARIADO

Indicaciones especiales Los escariadores de mano deben aplicarse en dirección exactamente perpendicular a la superficie exlerior de la pieza e irlos introduciendo girando poco a poco en el laladro previo y presionando scbre la herramienta ligeramente (fig, 106,1). Si se aplica la herramienta oblicuamente o si se ladea algo la dirección de la presión, el uladro no saldrá redondo, porque los filos habrán arrancado demasiado material en el sitio donde si ejerce la presión. Cuando se presiona demasiado los dientes pueden engancharse con facilidad y fl escariador quedar atascado en el taladro.

F¡K. 106,1

Los escariadores que hayan quedado atascados pueden soltarse de nuevo levantándolo;' ligeramente con el giramachos al mismo tiempo qae se hacen girar cuidadosamente hacia delante (fifí- 106,2). Si se gira hacia atrás se atascan las virutas entre el dorso del diente y las paredes d
Los giramachos que se utilizín para hacer entrar, girando, los escariadores de-Tíano, deberán tener el cuadrado interior de que vai provistos tan ajustado como sea posible con el cuadrado macho del escariador. Los cuadrados hembras que no ajustan bien por demasiado grandes prodicen fácilmente, como consecuencia, en el escariaior un giro a empujones. Las cuchillas se romper o también se presentan en las superficies de los talad'os escariados los tan temidos surcos o rayas. Exislen giramachos ijustables que van provistos de mandíbulas de sujwión desplazablcs evitándose así ese inconveniente. Los giramachos ajustables se utilizan ventajosimente, además de para manejar los escariadores también para tallar roscas a mano (véase pág. 13^Los escariadoes son herramientas caras provistas de cuchillas nuy delicadas. Su afilado resulta cosFig. 106,1 toso y es sólc posible utilizando montajes especiales. Por estas razones deben ser tratados los escariadores con much« cuidado y habrán de guardarse de tal modo que no puedan en absoluto producirse deterioros a conse¡uencia de choques o de caldas. Ejercicios

1. Indicar los defectos que presenta un taladro realizado can la broca de espiral. 2. ¿Qué puntos de vista hay que tener en la elección de la troca correcta para el taladro que ha de escariarse después a una medida exacta? 3. ¿Qué ventajas presentan los escariadores ajustables on respecto a los del tipo corriente? 4. Explicar las notaciones de cota 300 +°-¿;450 + ».09.y 45 0 I^'Q] 5. ¿Al sobrepasar qué medida resultan un perno y ur laladro irremisiblemente desperdicio? 6. ¿Qué se entiende por precisión de un instrumento' 7. ¿Qué se entiende por medida real, diferencias y tolerancias? 106

Doblado de alambre, barras, tubos y planchas Las planchas o palastros, los alambres, las barras de forma,' o perfiles laminados, y los tubos de acero y de otros metales tenaces son susceptibles de ser doblados (fig. 107,1). El material opone al doblado una resistencia que tiene que ser vencida con el esfuerzo de flexión empleado. Esta operación hace que el material quede deformado en el punto en que se le dobla. Como aquí, contrariamente a lo que ocurre en el limado, no hay arranque de viruta, se designa el doblado como procedimiento de conformación sin arranque de viruta. Hay otros procedimientos para dar forma sin arranque de viruta, como por ejemplo, la forja, el laminado, el embutido y la fundición. Los trabajos sencillos de doblado pueden hacerse a mano. Para ello se sujeta generalmente la pieza en el tornillo de banco y el esfuerzo de flexión o doblado se suministra a mano o por medio de martillazos. El doblado puede tener lugar en estado frío o en estado caliente. De acuerdo con esto se llama a la operación doblado en frío o doblado en caliente, respectivamente. En el doblado en caliente se hace uso de la propiedad que presentan muchos materiales, como, por ejemplo, el acero y otros metales pesados, de ser mejor y más fácilmente deformables en el estado del rojo cereza (véase pág. 186).

Fig. 107,1 Trabajos de doblado y curvado, a) Abrazadera para tubo hecha con hierro plano; b) tubo de acero curvado; c) resorte de tracción curvado de alambre de acero duro; d) trabajo de doblado ile planchas

Si se trata de realizar trabajos difíciles de doblado o si hay que doblar o curvar una gran cantidad de piezas del mismo tipo se emplean montajes y máquinas de doblado especiales. 107

DOBLADO

Proceso de doblado En el doblado se estira (se alarga) la pieza por la parte exterior de la parte doblada y por la parte interior se aplasta (se acorta). Este estado de cosas puede comprobarse en una goma de borrar (fig. 108,1) o en una barra cuadrada de acero, por ejemplo, trazando previamente algunas líneas testigo.

Fig. 108,1 Ensayo de doblado con un trozo de goma de borrar. Véase la zona de doblado, a) Antes y ft) después del doblado

Después del doblado las distancias entre linea y linea trazada sobre la parte exterior de la zona doblada habrán aumentado y las de la parte interior habrán disminuido (fisura 108,2). La capa de material situada exactamente en el plano medio no ha participado de la variación de longitud. Esta capa se llama, por esta razón, «capa de la fibra neutra » o simplemente « fibra neutra ». Siempre que se ejecuta una operación d? doblado, o de curvado, o de flexión, se presentan variaciones de la sección transversal, si no se toman precauciones especiales para evitarlas. Se procura evitar estas variaciones de la sección transversal especialmente cuando se trata del curvado de tubos (pág. 113).

Fig. IOS,2 Influencia del doblado sobre la estructura del material, a)'Estructura, sin modificar, de la fibra n e u t r a ; b) granos de cristal alargados; r) granos de cristal aplastados

1

^ • -«

Fig. 108,3 (ejemplo)

40-3,14

La longitud correcta del corte

~n

*'

Longitud estirada En muchos trabajos de doblado, como, por ejemplo, cuando se curva un anillo, es necesario antes de comenzar la operación cortar a su longitud exacta la pieza en bruto. Para ello hay que determinar su longitud en desarrollo. Como el material al doblarse o curvarse se estira por fuera y se aplasta o encoge, por el contrario, en su cara interior, para determinar la longitud en desarrollo habrá que partir de la fibra neutra. Longitud desarrollada longitud de la fibra neutra

Por la experiencia se sabe que la capa de la fibra neulra se halla dispuesta, para la mayoría de los trabajos de curvado o doblado, en el centro de la sección transversal del material. Ejemplo: Se desea curvar una barra redonda de acero de 8 0 para formar un anillo de 40 mm de diámeiro interior (fig. 108,3). Longitud del desarrollo — longitud de la capa de la fibra neutra =- longitud circunferencial de la fibra neutra - diámetro-3,14 = (40 + 4 + 4) mm-3,14 - 48 mm-3,14 - 151 mm. 108

DOBLADO

Herramientas, montajes y máquinas para el doblado Doblado a mano En el trabajo basto se aporta, por lo general, la fuerza necesaria para el doblado con ayuda de un martillo de mano. Al hacerlo es inevitable que se abolle el material en la parte doblada, especialmente cuando se trata de metales blandos. Si se piden superficies tan lisas como se pueda, se emplean martillos blandos de metal ligero, cobre o plomo. Cuando se traía de piezas de pared delgada como, por ejemplo, el palastro, se emplean mariillos de madera [figura J09.I). Los alambres se curvan a esquina viva con alicates planos, y formando arco circular, con alicates redondos (figura 109,2).

FÍK. 109,1 Operación de doblar un palastro de poto espesor

Doblado en montajes Los anillos o asas hechos con acero redondo se curvan alrededor de un mandril. Las piezas que hay que doblar varías veces, se doblan en el tornillo de banco con ayuda de los suplementos necesarios (fig. 109,3). Estos dispositivos constituyen lo que se llama montajes de doblado o curvado. En general, se entienden por tales las herramientas auxiliares que se prevén para un trabajo bien determinado. Suplen, por ejemplo, el engorroso trazado de las aristas de doblado y la disposición de la pieza en el tornillo de banco. Con montajes se trabaja economizando tiempo y evitando defectos o errores.

Fig. 109,2 Doblado de alambres, a) A arista viva; h) en redondo

Máquinas de doblar En las máquinas de doblar se ha seguido desarrollando la idea del ahorro de tiempo y de trabajo que es el fundamento de los montajes de doblado. Las estampas de doblar o curvar actúan por compresión de un troquel o macho sobre la parte que se quiere doblar o curvar. Como base de asiento o sufridera se emplea una matriz. El troquel y la matriz están confor- Fia- 109,3 Doblado üc palastros en forma de Z. mados de tal modo que la pieza es sujetada en posición u) Arista I "; b) arista 2." doblada con un suplecorrecta, y curvada manteniendo las medidas (fig. 109,4). mentó o c¡ Ice de madera El movimiento de trabajo del troquel se obtiene con ayuda de un cabezal que es accionado por medio de tina excéntrica. Los trabajos necesarios para doblar o curvar a mano, tales como el trazado de las partes a doblar, la colocación y la sujeción en el tornillo de banco, la operación de sacar la pieza y eventualmcnte enderezarla, se ahorran con el empleo de la estampa de curvar o doblar. Hay una enorme variedad de máquinas de curvar como, por ejem109,4 Trabajo de doblado o curplo, los bancos de rebordonar palastros anchos, los rodillos o cilin- Fie. vado en la eslampa, a) Troquel; b} madros para el curvado de planchas, las máquinas para el curvado triz; c) pieza a curvar (anles y después de curvada) de tubos, etc.

109

DOBLADO Esfuerzos de tracción y de compresión Bajo la acción de la fuerza de doblado, de curvado o de flexión que hay que emplear, se estira (se alarga) el material en el perimetro exterior. Es decir, que el esfuerzo de doblado se presenta aquí como un esfuerzo de tracción. Por el contrario, en el perímetro interior de la parte doblada, donde el material es comprimido o aplastado (acortado) se presenta el esfuerzo de doblado o de flexión como un esfuerzo de compresión (fig. 110,1). La reacción en el interior del material opone una resistencia al doblado. En la capa de fibras exteriores esta resistencia es una resistencia contra la tracción y en la de las fibras interiores una resistencia contra la compresión (fig. 110,2). La resistencia a la flexión, o doblado, o curvado, varía, por lo tanto, del exterior al interior, cambiando su sentido. En la fibra neutra (capa de las fibras neutras) no actúan ni esfuerzos de tracción ni de compresión (longitud invariable). F¡R. 110,1 Erectos de los esfuerzos de doblado. Los esfuerzos de tracción en el perímetro exterior estiran y los de compresión del perimetro inlerior aplastan el material. La longitud de la capa de fibras dispuesta en el eje de la pieza permanece invariable

Fig- 110,2 Reacciones en el material, a) En las capas de fibras extendidas; b) en las capas de fibras aplastadas

V\. H0.3 Esfuerzos U viga (viga en doble T)

tracción y

Fig. 110,4 Magnitud diversa de la resistencia a la flexión, a) Doblado o flexión como consecuencia de reducida resistencia a la flexión; fi) rigidez al doblado en virtud de una gran resistencia a la flexión

110

La característica de toda solicitación de doblado, curvado o flexión, es la aparición de esfuerzos, tanto de tracción como de compresión. Como las capas de fibras medias (neutras) están menos solicitadas que las de los extremos de una sección sometida a doblado o flexión, es ventajoso para el buen aprovechamiento del material, disponer en secciones como ésa, la mayor cantidad de material a la parte de afuera, manteniendo en cambio el centro, por ejemplo, lo que llamamos alma, bien delgado, como sucede en las barras con perfil en I (figura 110,3). Se puede por eso observar también, con carácter general, que las vigas se emplean, cuando están sometidas a flexión, de canto y no de plano (fig. 110,4). En este aspecto se habla de secciones con gran resistencia a la flexión, o sea, a la dobladura. Un caso de sección ideal, es decir, de sección típica en cuanto a su resistencia a la flexión es el que ha creado la naturaleza en el tallo de las hierbas o en las hojas. Su sección circular está como creada especialmente para resistir las solicitaciones a la flexión que le puedan venir de todas las posibles direcciones del viento. Los tallos de las hierbas y las pajas están construidos con economía de material y son capaces de aguantar fuertes golpes de viento sin quebrarse.

DOBLADO Ductilidad y tenacidad El estirado y el recalcado del material en la parte doblada o flexada, presupone que el conjunto de las partículas de material de que está formada la pieza, es dilatable o compresible. Además, al estar sometido el material a esta solicitación no deberá romperse, es decir, que las fuerzas de cohesión entre las partículas de material tienen que permanecer activas. La capacidad de dilatación de los materiales * es muy variable de unos a otros. La fundición gris y el vidrio son poco dilatables; el caucho, la madera y el acero lo son notablemente más. Por esta razón no deberán nunca ser sometidas a flexión las piezas de fundición gris (fig. 111,1). En la dilatabilidad de los materiales hay que distinguir entre alargamientos elásticos y alargamientos permanentes según sea la magnitud de los esfuerzos de tracción que se presentan en la flexión o doblado. Para tensiones de flexión (de tracción) pequeñas al principio tienden muchos materiales a que la deformación sufrida se recupere (véase alambre de resortes, pág. 114). Solamente al sobrepasar de esa cierta tensión de valor diferente para cada material (por ejemplo, para el St 37 P- 20 kp/mm 2 ) se presenta la deformación permanente deseada en el trabajo de doblado. Según sea el carácter de las fuerzas de cohesión de un material, así podrán las solicitaciones exteriores obrar de modo rnuy distinto con relación a la conforma.Duscaoa. ,,_j_ fie- '11.1 Doblado (flexión) de una barra de Tundición gris y je 0[ra je acero *•

Fig. 111,2 Los malcríales dúctiles, tenaces se pueden conformar muy bien mediante: a) forja; b) cilindrado o laminación; c) repulsado; d) rebordeado; e) embutición. Las operaciones a) y b) tienen lugar en caliente y de la c) a la e) en frío

Asi se explica que una plancha blanda de cobre pueda ser, en virtud de su tenacidad, repetidamente deformada sin romperse y que un alambre de los empleados en soldadura (electrodo) de acero blando se puede curvar con facilidad recobrando, empero, después su forma primitiva mientras que un electrodo igual para fundición gris se rompe al tratar de curvarlo. Se puede decir, por lo tanto, lo siguiente: Los materiales tenaces, como el acero blando o el duro, se dejan curvar (deformar) con tanta mayor facilidad cuanto más blandos son. (Piénsese en el cobre blando, el aluminio o el plomo.) La facultad de los materiales de recuperar su forma, se denomina elasticidad. Cuanto más duro i.s el material, tanto más elástico acostumbra a ser. Cuanto más blando, tanto menos elástico o tanto más, modelable, o dúctil es. Los materiales que al ser curvados o flexados se rompen con facilidad se llaman frágiles. La fundición gris, el vidrio, el hilo, etc. son frágiles y nada o muy poco del'ormables. * Esta propiedad se llama ductilidad cuando se trata de los metales. — N. del T. •* Las letras GG y Si de la figura hacen referencia a las palabras alemanas Granguss y Síahl que significan respectivamente fundición gris y acero. — N. del T.

DOBLADO

Doblado de barras Las piezas de acero plano, cuadrado o redondo se doblan a arista viva en el tornillo de banco.

Fig. l U. i

SÍ se han previsto varios sitios de dobladura se utilizan suplementos o calces para sujetar la pieza. Los redondeamientos se hacen, por ejemplo, ayudándose del cuerno redondo del yunque. Para ello se empieza por curvar los extremos de los anillos (fig. 112,1). Si se traía de doblar a arista viva un acero angular, el material del ala que se halla en el plano de flexión se separará y formará un abullamicnto. Si queremos doblar a arista viva perfiles de acero angulares, en U, o en T habrá que entallar o escotar el ala que se halla situada en el plano de dobladura o flexión. Se entiende aquí por entallar o escotar, recortar o aligerar las piezas en el plano de flexión. El proceso de doblado queda con ello simplificado porque no habrá que doblar nada más que el alma que ha permanecido intacta en el acero angular. Es decir, que no intervendrán ya nada más que las lensiones que aparecen habiiualmenie en el doblado de un acero plano. La forma de la entalladura o escote queda determinada por el ángulo de doblado y por el espesor del alma. Al trazar esta clase de piezas hay que tener en cuenta que la parte interior del ala que se dobla queda recalcada. Con objelo de que pueda hacerlo, las aristas de la entalladura o escole que se recorta tienen que mantener entre si en el fondo una determinada distancia. Esa distancia es tanto mayor cuanto mayor sea el espesor del ala y cuanto menor sea el ángulo de doblado (fig. 112,2).

FiE. 112,2

Fjemplo:

Para un espesor en el ala de

5 mm

10 mm

'O lililí

I 1,1 01111

Á n g u l o de dobla tío 150' distancia 1,3 mm

2,6 mm

A i M M l l o Ji- ilnN.ulo

«>

di-'LliH 1,1

Mediante martillado del ala de un acero angular que permanece en el plano tle curvatura — por ejemplo, sobre el mármol de enderezar —• puede curvarse un anillo con perfil de ángulo (fig. 112,3).

Fin. I12..1

112

El radio de curvatura puede variarse dentro de amplios límites según sea la medida del alargamiento (intensidad y frecuencia de los martillazos). Mediante este proceso pueden obtenerse también acódamientos arbitrarios. Al martillar se alarga el material del ala en cuestión recalcándose o aplastándose el de la otra de tal modo que con golpes uniformemente dados se forma un anillo circular.

DOBLADO Curvado de tubos Los tubos se aplastan aplanándose en la parte doblada: en c! exterior se mete la pared del tubo hacia dentro y en la parte interior por el contrario sale hacia fuera. Las partículas de material de la pared del tubo se sustraen así en parte a las tensiones de tracción y de compresión que surgen con motivo del estirado y del aplastamiento. Con objeto de evitar el aplanamiento de que hemos hablado antes, en la parte doblada, lo que se hace para doblar tubos de acero fundido es llenarlos, antes de proceder al curvado, con arena seca, cribada con tamiz fino. Golpeando el tubo, con el mango del martillo, por ejemplo, se apelmaza la arena y termina por rellenar bien el interior del tubo. Los extremos se cierran con tapones de madera (fig. 113,1). SÍ la arena no se golpea bien, se seguirá aplanando el tubo en la parte doblada o curvada. La arena tiene que estar bien seca, pues, de lo contrario, cuando se trata de curvar en caliente tubos grandes, se forma en el interior vapor de agua que puede llegar a expulsar los tapones. Los tubos de pared delgada, de cobre blando, de aluminio o de latón se llenan, antes de proceder a su doblado, con colofonia liquida (resina de abeto) (figura 113,2). Después de curvado el tubo se extrae la colofonia por fusión; los restos de colofonia que quedan en el lubo pueden eliminarse mediante lavado con bencina. Los trabajos de curvado de tubos pueden realizarse, o bien en el tornillo de banco, o bien valiéndose de montajes especiales (fig. 113,3). Los montajes constan, generalmente, de una plantilla de curvado con el radio de la curva deseado y cuyo borde exterior lleva la forma de la pared exterior del tubo. Ll tubo, lleno de arena o de colofonia, se presiona paulatinamente por medio de un rodillo accionado por una palanca de mano, contra la acanaladura de la plantilla de curvado. Con las máquinas de curvar tubos no se necesita el llenado de arena, porque en la parte que se curva hay un mandril que avanza a medida que lo hace el curvado, impidiendo el aplastamiento del tubo. Los tubos soldados deben curvarse siempre teniendo cuidado de que la costura soldada caiga en la capa de fibra neutra. Si cuando se curva en el tornillo de banco el plano de curvatura tiene, por ejemplo, posición horizontal, la costura soldada deberá caer arriba o abajo, pero no lateralmente.

Fi K . 113,1

Fig. H3.2

Fig. 113,3

113

DOBLADO

Arrollamiento de resortes Los resortes de tracción o de compresión (figura 114,1), hechos de acero de resortes delgado y duro, se curvan helícoidalmente en el tornillo de banco por medio de un montaje adecuado. Este montaje de arrollamiento consiste en el caso más sencillo en una terraja de madera y un manilríl de arrollamiento. Los resortes de tracción y de compresión se utilizan, por ejemplo, en los sillines de las bicicletas para amortiguar los choques producidos por las desigualdades de la carretera. Los esfuerzos de choque comprimen entonces apretando cnlre sí las espiras del resorte arrolladas con separación entre unas y otras. Las espiras, apretadas unas contra otras, de los resorles de (racción son estiradas. Eslas variaciones de forma de los resortes absorben la mayor parte de los esfuerzos de choque, haciendo que sus efectos queden notablemente disminuidos. Los resortes de tracción y de compresjón se utilizan por lo demás l'recucn temen te en máquinas y aparatos, por ejemplo, en las válvulas de los motores, como partes componentes de los acoplamientos o embragues de vehículos, en las balanzas llamadas de resortes, en los interruptores eléctricos, etc. (fig. 114,2). Hay que tener en cuenla la elasticidad Je! alambre de resorte cuando se procede a curvarlo. Esla elasticidad provoca un enérgico retroceso elástico del alambre ul soltarlo del montaje utilizado. Al mismo tiempo aumenta el diámetro del arrollamiento. El diámetro del mandril de arrollamiento debe ser aproximadamente '/7- • -Va mas pequeño que el diámetro interior del arrollamiento del resorte. La dirección del desarrollo del carrete de alambre tiene importancia para la separación resultante o paso de las espiras {figs. 114,3 y 4). Las espiras estrechas del resorte de tracción se curvan con igual sentido en el alambre que se desarrolla que en el que se arrolla y las espiras separadas del de compresión, por el contrario, con sentidos opuestos en el arrollamiento que en el desenrollamiento. El paso del resorte de tracción se puede modificar variando el ángulo bajo el cual el alambre se aplica sobre el mandril, Los resortes helicoidales se representan en los dibujos técnicos de acuerdo con la norma DIN 29. Para representaciones simplificadas se utilizan símbolos '. Véase Jütz-Scharkus, StolT-Zahl-Form (MaterialNomero-Forma), pág, 145. 1

114

DOBLADO Doblado de chapas Rebordonado, pestañado, plegado Las piezas pequeñas de plancha se curvan o doblan en el tornillo de banco (fig. 115,1). Si no se quiere doblar a arista viva, se empicarán suplementos o calces con aristas redondeadas. En las mandíbulas del tornillo debanco se pueden sujetar suplementos de plancha que se prestan bien para el doblado de superficies anchas de plancha (fig. 115,2). En hojalatería se suele llamar al doblado de los bordes de una chapa, pestañado o rebordonado. Para esta operación se emplean bancos o máquinas especiales de rebordonar o plegar (fig. 115,3). Con objeto de que se puedan conseguir plegados y rebordonados de distintos tipos, como, por ejemplo, con radios de curvatura distintos, se prevén varias distintas bandas recambia bles. En el plegado de planchas hay que prestar especial atención al radío de curvatura de la dobladura. Si se dobla con arista demasiado viva, es decir, habiendo elegido un radio de curvatura demasiado pequeño, se rompen las planchas por la dobladura. La elección del radio correcto de curvatura depende: 1." del espesor de la plancha que se trata de doblar (fig. 119,4), y 2." de la ductilidad de la plancha. Cuanto más gruesa la plancha y menos dúctil (más frágil, más agrio) el material, tamo mayor tiene que ser el radio de curvatura. Si se expresa como fracción o, en su caso, como múltiplo del espesor de la plancha se llegará para los distintos materiales a lo que se puede llamar coeficientes o módulos. Estas cifras multiplicadas por el espesor de la plancha nos darán el mínimo radio de curvatura admisible en cada caso. Radio de doblado (mm) •• coeficiente espesor de la plancha (mm) Material Coeficiente Radio de dobladura para espesores de plancha de 2 mm 1 mm Acero blando 0,5 0,5 mm 1,0 mm Cobre blando 0,25 0,5 mm0,25 mm 0,3 Latón blando 0,3 mm 0,6 mm Dural 2,5 2,5 mm 5,0 mm Para el cálculo de las longitudes de los recortes de plancha que hay que preparar ', en los trabajos de curvado de planchas, hay que tener en cuenta lo siguiente: Si el radio de curvatura o, lo que es igual, de la dobladura es menor que el quíntuplo del espesor de ,1a plancha, no se podrá tomar ya la fibra neutra como pasando por el centro de la sección de la dobladura. Por el contrario, esa capa que hemos llamado de la fibra neutra se desplaza ahora más hacia dentro. En estos casos se calcula el recorte por medio de una formula práctica. Véase Jütz-Scharkus, Stoff-ZahI-Form -Forma), pág. 121. 1

fig. 115,2

FÍR. 115,3

(Material-Número Fie. 115,4

115

DOBLADO Colocar las aristas de doblado normales a la dirección del laminado Supongamos que de una plancha (palastro de I x 2 m y 1 mm de espesor) se recortan dos bandas estrechas que vamos a considerar como probetas para ensayo de doblado y que una de ellas se haya tomado paralela y la oirá normal al lado mayor de la plancha. Si se doblan estas probetas una tras otra repetidas veces en el tornillo de banco a un lado y a otro, se podrá observar que la probeta que hemos recortado paralela a fa arista más larga de la plancha aguanta más dobladuras que la otra (fig. 116,1). lista observación reposa en el hecho de que los palastros laminados son más tenaces en el sentido normal a la dirección que se llama de laminado que en el paralelo a ésta.

9

Fie. M6,i

Fie. 116,2

U

1

Fifí. 116.3

Las aristas de doblado se trazaran, a ser posible, en las planchas de tal modo que tengan dirección transversal respecto a la de laminación (fig. 116,2). Cuando haya que doblar aristas que forman entre si ángulos de 90U (por ejemplo, en construcción de cajas y análogos) se trazarán esas aristas a 45" con la dirección de laminado (fig. 116,3). Por lo general, la dirección de laminado en las probetas es paralela al lado más largo de la plancha. Las aristas de doblado que se cortan entre sí suelen taladrarse en el punto de intersección, para evitar que se rasgue la chapa por allí (fig. 116,3). *

Curvado Las superficies laterales de forma cilindrica de tanques y análogos se curvan partiendo de recortes convenientes de palastro. Para curvar a mano se golpean con un martillo de madera las tiras estrechas de plancha dispuestas sobre trozos Tle tubo o de redondos de acero sujetos en el tornillo de banco. Lo primero que se redondea son los extremos de la plancha. Las superficies laterales de diámetros mayores se curvan a mano sobre un Irozo de carril. La operación de curvar va mucho más aprisa cuando se dispone de una máquina de curvar o un cilindro para chapa, consiguiéndose también piezas más uniformes que cuando se curvan a mano. Los tres rodillos o cilindros de la máquina de curvar se accionan por medio de ruedas dentadas. Dos de ellos se pueden ajustar al espesor de la chapa que se va a cilindrar: estos cilindros son los que hacen como conductores o alimentadores, siendo el lercero el que realmente podemos llamar cilindro de curvado. Como está dispuesto de modo basculante se podrán curvar con la máquina superficies laterales de diámetros vanados (fig. 116,4). Los cilindros conductores no deben estar ajustados para una separación demasiado pequeña pues podrían doblarse. También podrían endurecerse, especialmente, las chapas delgadas.

116

Martillado y endere/ado de barras y planchas Las llantas o las chapas de materiales dúctiles se pueden redondear, curvar, por martillado. Con ayuda de martillos adecuados se curvan, se cambian de forma, las piezas originalmente planas. Recortes de chapa planos, de forma circular, se pueden, abombándolas, por repujado, convertir en cascaras o cubetas, recipientes y análogos (fig. 117,1). En otros casos las aristas exteriores de esos recortes de plancha pueden proveerse de un rebordeado con el martillo, como ocurre, por ejemplo, cuando la pieza en cuestión ha de ajusfar, como tapa o como fondo, con una superficie cilindrica (fig. 117,2). Las barras o las planchas que llegan al taller, procedentes del suministrador, con forma que discrepe de la recta o plana deben tener ordinariamente esas piezas, se enderezan o aplanan con el martillo, es decir, se corrigen las discrepancias que presentan respecto a su forma ordinaria. El arqueado, el repujado, el rebordeado y el enderezado son operaciones realizadas a mano en que se obtiene la forma que deseamos dar a la pieza, mediante estirado y recalcado o aplastamiento del material en determinados sitios (véase el cap. « Doblado» en la pág. 110).

Fij*. 117,1 Trabajo de repujado, a) Retoñe de chapa; h) repujatlí. en el molde (repujado en hueco); c) pieza terminada

Fi(j. H7.2 Trabajo de rebordeado, u) Recorte de chapa; b) replegado sobro el hierro de rebordear; r) pie?a terminada

El estirado o el aplastamiento del material se realiza martillando sobre apropiadas sufrideras fijas, tales como placas o mármoles de enderezar, yunques de forma especial y análogos. La indudable dificultad que entrañan las operaciones de arqueado, repujado y rebordeado estriba en que toda esta clase de trabajos exigen una habilidad manual especial (manejo del martillo, dirección del martillazo, energía de! mismo). Aparte de esto, es necesario tener un sentido bien desarroll"i'.c para apreciar el posible grado de deformación del material (ductilidad y maleabilidad). 117

M A R T I L L A D O Y ENDEREZADO Proceso en el martillado y enderezado Todo golpe que se da con el martillo sobre la superficie de la pieza acarrea consigo consecuencias que son, en parte, las que se desea ocasionar, pero que pueden ser también totalmente indeseables. Bajo la energía del golpe las partículas directamente afectadas por el centro de la tabla del martillo son comprimidas, aplastadas. Se produce como consecuencia una abolladura en la superficie de la pieza (modificación no deseada de la forma). Hacia los bordes de la tabla se separan las partículas de material lateralmente, es decir, que el material es estirado.

f*¡8- 118,1 Golpe con l . i tabla del martillo: se produce predominantemente acción de aplastamiento

Fig. 118,2 Golpe con la punta, corte o peña del martillo: efecto de alargamiento

El efecto de alargamiento es tanto más grande cuanto menor es la superficie de aplicación del martillo. (Véase pág. 67.) La punta, corte o peña del martillo (que de los tres modos se llama el extremo opuesto a la tabla) ejerce, por lo tanto, un mejor efecto de alargamiento que la tabla del mismo (figs. 118,1 y 2). En todos los casos produce el martillado o enderezado en el material un aumento, en frío, de. resistencia. Éste se hace más duro, frágil, menos elástico y menos propicio para ser estirado. Su ductilidad y su maleabilidad disminuyen. Por este motivo son recocidas las piezas entre los distintos procesos del trabajo especialmente cuando se trata de repujado. (Véase pág. 164.) Por medio del recocido el material recupera su primitiva ductilidad. En todos los trabajos de martillado y de enderezado se hace uso, en forma adecuada, de la acción de estirado y de aplastamiento, o recalcado, del material. Las piezas pueden esta r unas veces apoyadas con asiento prieto, es decir, intimamente adosadas sobre la sufridera — que puede ser, por ejemplo, el mármol de enderezar— o bien estar otras veces en hueco sobre este último. ^J^ÉÉ* Una barra de acero, torcida, curvada, puede enderezarse a golpes de martillo aplicados sobre la parte que está en hueco. Los martillazos producen un aplastamiento de las fibras superiores, demasiado largas, y un acortamiento délas inferiores que eran demasiado cortas (fig. 118,3). Los dobleces que resultan en los bordes de la pieza durante los trabajos de rebordeado o de repujado se aplastan a martillazos aplicados sobre el doblez (figura 118,4). En esta operación hay que tener especialmente en cuenta que no se formen ánFig. 118,3 Enderezado barras curvadas

118

de

S ulos ° cod°S afilados, pues por ellos Se romperia el material.

Fig. 118,4 Efecto de aplastamiento al rebordear

MARTILLADO Y ENDEREZADO Martillado para enderezar y arquear Para todos los trabajos de enderezado o de arqueado en piezas de acero se empican martillos normales de ajustador, con tabla y corle o peña. Se escogen los martillos de acuerdo con el espesor del material: cuanto mayor sea éste, mayor deberá ser también el peso del martillo. Las planchas de cobre, latón, cinc o aluminio se enderezan o aplanan con martillos de madera o de material sintético (plástico) de diferente tamaño. Sus tablas tienen un abombamiento más fuerte que las de los martillos de ajustador.

Fig. 119,1 o)-c), diversos martillos de repujar y de afinar o pulimentar; í/>, martillo de rebordear

Fig. 119,2 Sufrideras para enderezar o para repujar, a) Placa o mármol de enderezar; b) yunques enchufables de diferentes abombamientos y acodamientos; r) hierro para plegar; rf) hierro para rebordear

Martillos para repujar planchas, rebordearlas, etc. La forma de la tabla de los martillos de repujar se acomoda a la que se pretenda dar a la pie/a en los distintos trabajos de repujado. Suelen tener una forma más o menos esférica, bombeada. Los martillos de pulir tienen la tabla unas veces abombada como los anteriores y otras veces también plana. Con estos martillos se eliminan los abombamientos producidos en el material al repujar, alisándose bien las superficies, es decir, afinándolas (f'B- 119,1.) Con la superficie activa (tabla del martillo) ligeramente abombada del martillo de pulir (fig. 119,1 c) se consigue sobre la pieza una superficie con brillo de espejo. Tratando esta superficie con un disco de trapo (de tejido blanco) girando a gran velocidad, puede mejorarse aún más la lisura de la superficie de la pieza. Para iniciar el plegado se usan martillos de madera o de material plástico con objeto de evitar el no deseado alargamiento del material. Soportes o sufrideras. La placa o mármol de enderezar, que es, por lo general, una gruesa placa de acero de tamaño variable, tiene una superficie exactamente plana. En el trabajo de planchas * se emplean como sufrideras, sobre todo para el repujado o el rebordeado, yunques recambíables de formas variadas llamados tas. Se introducen en el agujero cuadrado del yunque de forja o se empotran en tacos de madera especiales (fig. 119,2). En nuestros talleres es costumbre llamar a estos trabajos, trabajos de planchisteria o chapistería. — ,V. del T.

119

MARTILLADO Y ENDEREZADO

Movimientos oscilatorios En los trabajos de enderezado puede observarse con frecuencia que la energía de los martillazos da lugar a una especie de « rebote », que produce una rápida sucesión de sacudidas dolorosas en la mano que sujeta la pieza trabajada, por ejemplo, una barra de llanta. Estos golpes de rebote, o sacudidas, son provocadas por movimientos oscilatorios de las piezas. Se entiende por movimientos oscilatorios los movimientos de vaivén de las partículas de material alrededor de una posición de -oposo. El extremo libre de una pieza de acero plano sujeta en el tornillo de banco empieza a oscilar en cuanto se pulsa. El movimiento oscilatorio va cediendo lentamente y la pieza vuelve al reposo (fig. 120,1). En el péndulo puede observarse de modo especialmente claro un movimiento parecido (fifi. 120,2). Un movimiento completo de vaivén se llama movimiento oscilatorio. El tiempo invertido en realizarlo se llama tiempo de oscilación o periodo (p. ej. V, s). El número de oscilaciones en un segundo se llama también frecuencia. (Es decir, que en el caso anterior diríamos 4 oscilaciones por segundo, o sea, 4/s.) La unidad de frecuencia es un herz (1 Hz). Esta unidad vale una oscilación por segundo (1/s.) 5000 Hz significan, por lo tanto, 5000 oscilaciones por segundo. El tiempo de oscilación, o sea, lo que hemos llamado también periodo es en este caso 1/5000 s. La mayor separación que llega a ¡"Ican/ar la pieza oscilante con relación a la posición de reposo es lo que se llama amplitud.

Fie- 110.1 Movimientos de vaivén. Movimiento oscilatorio, oscilación, tiempo de oscilación o período, frecuencia

La amplitud, el período y la frecuencia son valores característicos que intervienen en todos ios movimientos oscilatorios o pendulares. Las oscilaciones de las piezas se producen por Tuerzas exteriores, como ocurre, por ejemplo, cuando flexamos un fleje de acero. La fuerza exterior da lugar a una variación de forma a la cual, en virtud de sus fuerzas elásticas interiores, se oponen las partículas de material afecladas. Se produce un estado de tensión entre las partículas. Si se detiene la acción de la fuerza exterior, las fuerzas elásticas invierten inmediatamente el sentido de la pasada deformación. Con esto flcxa la pieza pasando por la posición de reposo hacia el lado opuesto. Como consecuencia surgen nuevas fuerzas tensoras en la parle estirada, dándose de nuevo lugar a otro movimiento de retroceso. La pieza oscila a uno y otro lado de la posición de reposo. La oscilación elástica va amortiguándose, es decir, va haciéndose paulatinamente más pequeña. La oscilación llega, al cabo de cierto tiempo, a paralizarse completamente, porque siempre existen rozamientos interioits entre las partículas de material que actúan absorbiendo, consumiendo la fuerza de impulsión.

Fifí. 120.2

120

Movimiento pendular

En el talleí se observan frecuentemente movimientos oscilatorios; las piezas sujetadas demasiado en largo en el tornillo de banco, flexan bajo la presión de corte de la lima o de la hoja de sierra poniéndose a oscilar; los martillos que rebotan sobre la tabla del yunque dan muchas veces lugar a oscilaciones, etc.

MARTILLADO Y ENDEREZADO I Las oscilaciones elásticas son lo que se llama oscilaciones amortiguadas. Su amplitud disminuye constantemente.

Movimientos pendulares El movimiento del péndulo libremente suspendido no constituye una oscilación elástica, sino un movimiento pendular. En el péndulo no obran sirio fuerzas externas. Una ve? recibido el impulso, continuaría indefinidamente el movimiento pendular si éste no se viera frenado por los esfuerzos de fricción y la resistencia del aire. Si se quiere, como pasa en el péndulo de un reloj, que se mantenga constantemente la amplitud de oscilación, hará falta una fuerza adicional, que actúe uniformemente. Una oscilación con amplitud que permanece uniforme se designa con el nombre de oscilación no amortiguada. Un resorte de tracción o uno de compresión o una ballesta, o un columpio — cuerpos todos ellos que podernos llamar oscilantes — pueden poseer frecuencias muy diferentes. Éstas dependen, en las ballestas por ejemplo, de la longitud del extremo que oscila libremente y en el columpio de la longitud de la cuerda de que esté suspendido. Cuanto más larga sea ésta tanto más lenta será la oscilación, tanto más pequeña la frecuencia e inversamente. Todo cuerpo oscilante y todo péndulo posee una frecuencia que le es peculiar y que se llama su frecuencia propia. Ésta depende esencialmente de la longitud de la parte oscilante.

Coincidencia de oscilaciones acopladas (resonancia) La amplitud de un columpio, por ejemplo, se mide en grados angulares. Esa amplitud puede irse aumentando mcdianle impulsos regulares que se apliquen al ritmo de su frecuencia propia (podemos asi hacer pasar, por ejemplo, esa amplitud de 180° a 270"). Se dice entonces que una tal oscilación aumenta su amplitud. Para esto se requiere que el columpio y la persona posean la misma frecuencia. Además la dirección del impulso que se le da debe coincidir con la del movimiento en aquel instante: no debe oponerse a este movimiento. Cuerpos oscilantes que se mueven al mismo ritmo, es decir, con la mísmn frecuencia y que están unidos, acoplados, entre sí pueden concordar de tal modo en sus movimientos que la amplitud vaya aumentando constantemente. (En el caso del columpio, hasta producir el volteo.) Se dice que ambas oscilaciones están en resonancia. Las oscilaciones elásticas tienen gran importancia en la técnica, pudíendo ser provechosas en unos casos o perjudiciales en otros. Bit;. 121,1 Suspensión elástica. Los ejes de los vehículos absorben la energía de los choques: el vehículo "permanece» en re-

Ejemplos:

Fig. 121.2 Los ritmos acoplados (el ritmo del salto y el de la oscilación de la labia) aumentan la amplitud (resonancia)

La energía del choque producida por un vehículo en los baches de la carretera se transmiten por los ejes, primeramente a un cuerpo oscilante, por ejemplo, a una ballesta. Los esfuerzos elásticos del resorte de ballesta absorben cumplidamente, como consecuencia de sus oscilaciones, la energía del choque. El bastidor del vehículo, del cual está suspendido el resorte, permanece más o menos en reposo. El golpe queda amortiguado. En este caso las oscilaciones son provechosas (fig- 121,1). Una pasarela empieza a oscilar cuando se la pisa. El cuerpo oscilante « pasarela » posee una frecuencia propia. Si se le imprimen impulsos en el momento adecuado, es decir con el mismo ritmo, saltando, por ejemplo, puede ocurrir que, como consecuencia de la resonancia de ambas oscilaciones, resulte la amplitud lan aumentada que la pasarela termine por romperse (fig. 121,2). Por el mismo motivo los pisos de los edificios pueden hundirse cuando sobre él se fijen máquinas cuya frecuencia coincida con la del piso.

121

F

MARTILLADO Y ENDEREZADO

Efectos de los movimientos oscilantes Sonido

122,1 Ondas sonoras producidas por cuerda de violín

La vibración * de un resorte de lámina o la de un alambre de acero tensado da lugar a un tono o sonido. Los .martillos suenan cuando chocan sobre la tabla del yunque o sobre una pieza de acero que haya que enderezar. Las oscilaciones son siempre la causa de los tonos, sonidos y ruidos, es decir, de lo que se llaman fenómenos sonoros. Es decir, que las oscilaciones producen sonido, son, por así decirlo, focos sonoros. El sonido se propaga en todas direcciones a través del aire: liada arriba y hacía abajo, a la derecha lo mismo que a la izquierda, y dando vuelta a todos los recodos de la casa, resuena en nuestros oídos el traqueteo de las motocicletas que pasan por la calle. O sea que el sonido se extiende, partiendo del foco sonoro en todas direcciones y se mueve a Iravés del aire hasta penetrar en nuestro oído (fig. 122,1).

Si se arroja una piedra al agua, se desarrollan ondas que arrancan del punto en que ha caído la piedra y se propagan en forma circular. Un efecto igual se obtiene con el extremo libremente oscilanle de una regla de acero que se mantiene en el agua. Los cuerpos oscilantes son, por lo tanto, agentes excitadores de oscilaciones para otros cuerpos. Poseen una especie de acción a distancia. Su movimiento es recibido por el agua, por ejemplo, en este caso, y transmitido a su través. Sí la piedra no ia tiramos al agua, sino a un líquido fangoso, espeso, viscoso, no se observará la aparición de ondas ni se transmite ninguna ondulación. Es decir, que los cuerpos, las sustancias, los materiales, están diferentemente capacitados para adoptar el movimiento oscilatorio y para transmitirlo. La causa de esto estriba en su diferente comportamiento elástico: cuanto más elástico es el material, tanto más capaz será de constituir un cuerpo oscilante (piénsese también en los cuerpos sólidos). Los cuerpos oscilantes transmiten sus oscilaciones a los materiales elásticos. De este modo se forman las olas en el agua y las ondas sonoras en el aire. Saliendo del foco sonoro se propagan hacia fuera y son captadas por el oído.

Ondas sonoras Las ondas sonoras son unas variaciones elásticas, muy pequeñas, en la forma del cuerpo que transmite el sonido, que es el aire principalmente. La oscilación del foco sonoro pone primeramente-en movimiento las pequeñas partículas del aire inmediatamente próximas. Éstas chocan contra las partículas inmediatas, Se constituye una zona de aire más denso que, a consecuencia de la elasticidad, se aleja del foco sonoro con velocidad uniforme propagándose análogamente a como hemos visto lo hadan las ondulaciones del agua. Tan pronto como cambie de direcció'n el cuerpo oscilante, tratan de seguirle las partículas de aire (piénsese en la aspiración que se forma detrás de un automóvil). Como consecuencia de esto se forma una zona de aire enrarecido que se pone en movimiento también en el mismo sentido que la zona densa. De este modo avanzan hacia fuera alternadamente zonas densas y zonas enrarecidas de aire al ritmo del cuerpo oscilante, es decir, con su misma frecuencia. Los agentes excitadores de las ondas sonoras dan lugar, en sucesión uniforme, a compresiones y enrarecimientos del aire que avanzan como consecuencia del comportamiento elástico del mismo. En este movimiento oscilan las partículas de aire a un lado y otro de una posición de reposo y mantienen esencialmente su situación. Los enrarecimientos y los aumentos de densidad tienen lugar al ritmo, es decir, con la misma frecuencia, del cuerpo oscilante o vibrante. *

Las oscilaciones muy rápidas se llaman vibraciones. — (V. del T.

122

MARTILLADO Y ENDEREZADO Velocidad del sonido Si se observa un hombre que a gran distancia clava, por ejemplo, estacas en el suelo, se nota que el ruido tie los martillazos llega a nuestro oído mucho después de haber visto caer el martillo. Las ondas sonoras se mueven con una determinada velocidad, que es la llamada velocidad del sonido o velocidad sónica. Esta velocidad, como lo ha demostrado la experiencia, es distinta para cada agente o medio transmisor. La velocidad del sonido en el aire es de 340 m/s.

Fig. 123,1

Velocidad del sonido en aire

Frecuencia de la onda: Altura del tuno Láminas delgadas de acero, sujetas muy en corto, dan lugar, por ejemplo, a tonos altos, mientras que cuando se las sujeta dejándolas más longitud libre, los tonos producidos son más profundos. Como el cuerpo vibrante tiene en el primer caso una frecuencia propia grande y en el segundo una frecuencia propia pequeña, puede decirse que las vibraciones de frecuencia propia elevada producen ondas sonoras de sonido alto y las de frecuencia propia baja, producen ondas sonoras de sonido bajo. También la magnitud de la tensión previa de una cuerda de violín tiene influencia en la altura de tono. Cuanto más tensa esté la cuerda tanto más alto será el tono y reciprocamente. Las ondas sonoras de frecuencia reducida, por ejemplo, de 20 Hz, dan tonos bajos y las de frecuencia elevada, por ejemplo de 20 000 H?, producen por el contrario tonos altos (fig. 123,2)

Fifi. 123,2 Frecuencia y altura de tono

F.I oído humano está provisto de un gran número de diminutos cuerpos oscilantes de las más diferentes frecuencias propias. Según sea la frecuencia de las ondas sonoras que lleguen al oído, así se pondrá en movimiento sólo un determinadp cuerpo oscilante que será precisamente aquel cuya frecuencia sea la misma que la de la onda sonora. Ese cuerpo oscilante a través de un conducto, el nervio acústico, informa al cerebro sobre el tono en cuestión, es decir, sobre su intensidad, su altura, etc. El oído no es capaz de percibir sino ondas que estén dentro de una cierta zona de frecuencias; aproximadamente de 20 a 20000 Hz. Las frecuencias que se hallen por encima (supersónicas) o las que se hallen por debajo (infrasónicas) no son apreciadas. 123

MARTILLADO Y ENDEREZADO Martillado

Píl

La deformación o también el enderezado de los materiales con el martillo exige gran destreza manual y un sentido certero sobre el comportamiento del material frente a las variaciones de forma que se le exigen, y esto sobre todo en los trabajos de repujado. Los martillazos se dan en la mayoría de los trabajos haciendo jugar la articulación de la mano (fifi. 124,1). Mas raras veces, por el contrario, en trabajos duros de enderezado se golpea jugando con la articulación del húmero. Con suficiente entrenamiento el golpe realizado sólo mediante la articulación de la mano garantiza una gran precisión y una fuerza del martillazo exactamente equilibrada.

Arqueado Arquear una llanta de acero quiere decir redondear, arquear, el lado estrecho de la pieza. La variación de forma se consigue por medio de alargamientos del material en la parte exterior de la curva que se pretende dar. Para esta operación se emplea la peña del martillo (figura 124,2). Los martillazos se dan unos al lado de otros, a distancias iguales y con la peña ligeramente inclinada. Es importante que la energía de los golpes sea uniforme si se quiere obtener una curvatura exactamente circular, Rebordeado Para rebordear un fondo circular de chapa hay que acortar la longitud circunferencial del recorte plano de chapa a la longitud del perímetro menor del reborde doblado. El acortamiento que se desea dar a ese borde exterior no puede conseguirse más que mediante un trabajo de recalcado. Como consecuencia de este trabajo el borde de la chapa resulta un poco más grueso. Como sufridera se utiliza un tas. o yunque de enchufo, con el borde redondeado, lo que se llama un hierro de rebordear, o también un trozo redondo de acero sujetado horizontalmentc en el tornillo de banco (figura 124,3). Para golpear se emplea preferentemente un martillo de repujar. La arista del reborde se traza cuidadosamente con el compás de puntas y en los materiales sensibles a las entalladuras — corno, por ejemplo, en el aluminio — lo mejor es hacerlo con un compás provisto de lápiz (figura 124,4). 124

MARTILLADO Y ENDEREZADO La arista cortada del fondo de plancha debe ser antes del rebordeado cuidadosamente redondeada con una lima o un rascador de sección triangular. Con ello se evita la aparición de grietas que pudiera tener lugar en el subsiguiente plegado del borde de la plancha. El borde se pliega con cuidado estando en hueco el canto de la plancha. Los pliegues que ahora se forman se distribuyen con la máxima uniformidad posible a lo largo de todo el perímetro a fuerza de martillazos bien aplicados (fig. 125,1)- Cada uno de los pliegues que se forman se vigilan cuidadosamente con vistas a que no se forme en él ninguna dobladura aguda. En caso de no proceder así, la plancha se rompe inmediatamente por esa parte en la siguiente operación de recalcado del pliegue, y la pieza resulta inútil.

Fig. 125,1

Los pliegues se encogen finalmente hacia dentro por medio de martillazos dados en direcciones alternadamente variables. En esto hay, empero, que atender nuevamente a que no se produzca ningún acodamiento o incluso ninguna dobladura del material. El borde recalcado se afina, finalmente, por medio de golpes de martillo bien uniformes.

Repujado de un fondo abombado El proceso es parecido al del rebordeado en cuanto a que el perímetro del recorte plano de plancha hay que reducirlo, encogerlo, hasta conseguir el del borde del casquete esférico, que es más pequeño. Como sufridera se utiliza un tas con superficie esférica. Para la operación se utiliza un martillo de repujar. Partiendo del centro del recorte se aplican los martillazos uniformemente hacia fuera, según una trayectoria espiral y pegados uno junto a otro (fig. 125,2). Los golpes deben darse siempre sobre la plancha en hueco y junto al punto de apoyo (fig. 125,3).

Fin. 12S.2

Fie. 125.3

Para repujar en hueco se bate paulatinamente el recorte de chapa con el martillo sobre una forma abombada, blanda, como, por ejemplo, un saquete de piel lleno de arena (véase fig. 117,1). La pieza terminada se afina con el martillo de pulimentar. 125

CURVADO MARTILLADO Y ENDEREZADO Enderezado de barras Las terceduras en barras o tubos se suprimen mediante un curvado en sentido contrario. Las piezas se enderezan poniéndolas sobre un apoyo plano y golpeando con la tabla del martillo sobre los sitios que quedan en hueco (véase pág. 118). Los perfiles laminados, por ejemplo, aceros de ángulo que estén curvados se enderezan medíante estirado del ala que sea demasiado corta (fig. 126,1). Los perfiles retorcidos, alabeados, se fijan en el tornillo de banco y se giran en sentido opuesto al que tienen por medio de un hierro en forma de gancho (fig. 126,2). Las almas o las alas de perfiles grandes que estén dobladas se enderezan mediante un calentamiento unilateral en el lado exterior de la dobladura o del acodamienlo. El calentamiento hasta el rojo cereza se verifica con el soplete de soldar. La acción de recalcado se obtiene al ser comprimido por las zonas vecinas de malerial frío el material que se dilata y se hace dúctil y plástico en virtud de la temperatura de rojo cereza (véase página 194. Enderezamiento o estirado de planchas Se llama enderezar o estirar planchas la operación de poner en un plano las piezas constituidas por un trozo de plancha, o bien planchas enteras que se hubieran deformado. Los cantos o aristas curvados se enderezan o estiran poniendo el abombamiento hacia arriba y recalcando la parte superior o estirando la inferior por medio de martillos de madera. Las piezas de chapa curvadas, torcidas, diagonalmente, se reconocen porque al colocarlas en el mármol de enderezar adaptando sobre él"la diagonal más corta, basculan. Esa zona de material demasiado corta se alarga, se estira, a fuerza de martillazos (las chapas no deben colocarse en hueco y golpear sobre la diagonal más corta). Los abonamientos en la chapa se eliminan con golpes de martillo aplicados alrededor de la abolladura. De este modo se estira la zona de material demasiado corta que circunda al bollo (fig. 126,4). Golpeando sobre el bollo no se consigue sino hacerlo más grande en vez de eliminarlo. 1. 2. 3. 4. 5.

Explicar y razonar las no deseadas variaciones de sección transversal que se producen en el punto de doblado cuando se curvan las llantas o tubos; ¿cómo se evitan? Con acero redondo de 8 0 se quiere curvar un anillo circular de diámetro exterior igual a 100. ¿A qué longitud se cortará la barra en bruto? ¿Cómo se manifiesta la elasticidad del acero duro para resortes al arrollar un resorte? ¿Cómo se tiene en cuenta? ¿Cómo se modifican las propiedades de la materia en chapas de acero o de latón al batirlas o martillarlas? ¿Cómo se recuperan las propiedades originales? Explicar las acciones térmicas que tienen lugar al enderezar barras con el soplete de soldar.

126

ATORNILLADO Atornillado de piezas sueltas Con ayuda de tornillos ya terminados se acoplan o ensamblan piezas, se atornillan, se montan. Si se emplean tornillos con tuerca, las piezas que han de unirse entre sí irán provistas de taladros pasantes que deben ser adecuados a los diámetros de los tornillos empleados y estar alineados uno con otro. El empleo de un tornillo con cabeza y sin tuerca exige un taladro roscado (fíg. 127,1). Las uniones atornilladas se emplean en todas las ramas de los oficios metalúrgicos en número muy grande de formas. En una bicicleta, por ejemplo, se unen con tornillos las piezas del mecanismo de rueda libre, ejes y horquillas, manivelas y pedales, radios y llantas. Todas estas piezas, cuando ello es necesario en las reparaciones, se pueden soltar fácilmente y volverlas a montar. Las piezas atornilladas entre sí están unidas por lo que se llama una unión desmontable.

O F¡K. 127,1 Uniones atornilladas, a) Unión de dos piezas por medio de un tornillo con cabeza; b) lo mismo peru con lomillo y tuerca; c) la linea helicoidal se puede considerar originada por un plano inclinado arrollado a un cilindro

En el montaje de las muchas piezas de una motocicleta o un automóvil intervienen ordinariamente cientos de pernos roscados, tornillos, tuercas y arandelas. Los montadores de tuberías unen tubos entre sí con ayuda de los, así llamados, manguitos y boquillas roscados. También las válvulas, grifos y análogos se montan en las tuberías por medio de uniones roscadas. Tanto para atornillar como para desatornillar tornillos, se utilizan instrumentos adecuados, tales como llaves y destornilladores. Se impide un imprevisto aflojamiento de los tornillos — por ejemplo, debido a las sacudidas en una bicicleta — mediante disposiciones de seguridad adecuadas. 127

ATORNILLADO Proceso en el atornillado Apretando, es decir, haciendo girar la tuerca sobre la rosca del perno roscado o tornillo, o bien apretando el tornillo de cabeza en el taladro roscado, se unen las piezas firmemente entre sí. Mediante un movimiento contrario de la tuerca o del tornillo vuelve a soltarse la unión atornillada. Tanto el aflojamiento como el apretado de las uniones atornilladas se basan en un recíproco desplazamiento del tornillo y la tuerca en la dirección del eje longitudinal. La pieza que se mueve con movimiento circunferencial desliza corno consecuencia del movimiento de giro hacia arriba o hacia abajo a lo largo de los filetes de rosca como si se moviera sobre un plano inclinado. La rosca es comparable a un plano inclinado (véase pág. 134 y la figura 127,1 c).

Roscas de los tornillos Los tornillos están provistos de rosca y, por lo general, de lo que se llama una rosca métrica. El Comité de Normas ha fijado como unidad de medida para las roscas, preferentemente el metro. La medida en pulgadas se emplea para roscas ya sólo de modo muy limitado. Sin embargo, existe todavía la rosca Whitworth que se usa en Inglaterra desde el año 1841 y que se basa en el sistema de unidades que tiene la pulgada como unidad fundamental. La diferencia entre la rosca métrica y la rosca Whitworth estriba, sobre todo, en el ángulo de los flancos. La rosca métrica tiene un ángulo en los flancos de 60" y la rosca Whitworth de 55" (fig. 128,1).

Fig. 128,1 Ángulo de los flancos, a) Rosca métrica; b) rosca Whitworth F'IR. 182.2 CariiL'lerlMicav de una rosca. a) Fílele de rosca; fit paso; o( diámetro del núcleo; il) diámetro en los flancos; e) diámetro nominal; /) profundidad del filete; ff) ángulo de los flancos

Una rosca puede suponerse engendrada por el arrollamiento alrededor de un perno de un alambre de perfil en ¿^ a lo largo de una linea helicoidal (fig. 128,2). Una vuelta de un tal perfil de rosca se llama filete de rosca *. La distancia entre punta de filete y punta se filete se llama paso *. Se llama altura de la rosca el camino recorrido por el tornillo en dirección axial por cada revolución alrededor del eje. Es decir, que: paso altura de la rosca. La mayoría de las roscas son de un solo filete, o sea, que no se arrolla sino un solo perfil en lugar de arrollar dos o más, uno pegado al otro. En las roscas de varios filetes (estilográficas, husillos de prensas, etc.) existen dos o tres filetes dispuestos paralelamente. El paso de estas roscas de varios filetes es entonces igual al doble o al triple de la distancia entre dos puntas de rosca vecinas.

128

ATORNILLADO Clases de tornillos Los tornillos se suministran como piezas normales listas para su empleo. Se diferencian, su aplicación, por su tamaño, el diámetro y la longitud, la forma ríe la cabeza, la calidad ficial y el material del tornillo (fig. 129,1). Los tornillos pulidos tienen medidas más exactas y superficies más lisas que los que no lo son. En construcción de automóviles, por ejemplo, se emplean para lomillería lo que se llaman materiales de alta resistencia. El diámetro de la espiga o perno de tales tornillos de alia resistencia (por ejemplo, de 70 kg/mm 2 ) puede, para una carga igual, ser más pequeño que otro de acero corriente para tornillos • (St 38). La forma de las tuercas y cabezas que se emplean es adecuada al destino del tornillo. Los tornillos y las tuercas se fabrican de acuerdo con las normas DIN 1 que ha establecido la industria alemana a través de sus Comisiones de Normalización. En las hojas de normas correspondientes se prescriben la forma de la cabeza, los diámetros y longitudes de los pernos, la clase de rosca y otras particularidades de los tornillos. Antiguamente había muchos talleres que utilizaban tornillos propios con lo que se daba lugar, al mismo tiempo, a una enorme multiplicidad de tornillos y tuercas en uso. La Comisión de Normalización limitó el número de los tipos de tornillos (141) y la forma de tas tuercas (56). El almacenaje de lomillería queda con ello simplificado. Los tornillos y tuercas normalizados son fácilmente intercambiables. Los tornillos con cabeza se denominan según la forma de esta última. En los tornillos de cabeza poligonal se denomina la distancia entre dos lados paralelos de la cabeza « distancia de entrecanas» o «abertura de llave». Hay tablas que dan la abertura de llave (SW) en milímetros, por ejemplo, SW 17 « 17 mm de abertura de llave (o de entrecaras) (fig. 129,2).

Fifi. 129,2 Entrecaras o abertura de llave de la tuerca hexagorft.1

Fíg. 129,1 Cabe/.as y tuercas de tornillos normalizados, a) Tornillo hexagonal DIN 931; 6) tornillc cuadrado con collar DIN 478: c) lomillo de martillo DIN 261 ; i/) tornillo avellanado con nervio prisionero DIN 604; e) tornillo con hexágono interior DIN 912; /) tornillo cilindrico DIN 84; g) tornillo redondo DIN 86; h) tornillo avellanado DIN 87 ; /) tornillo cilindrico alomado DIN 85; k) tornillo gota de sebo DIN 88; /) tornillo con agujero cruzado DIN 404 ; m) lomillo de mariposa DIN 316; n] tuerca hexagonal; o) tuerca de corona o almenada; p) tuerca con ranura DIN Sifi

Fig. 129,3 Extremos de tornillos, a) Espárrago con extremo de tornillo cónico; b) tomillo hexagonal con extremo bombeado; c) tornillo redondo con rebaje de la espiga en el extremo; d) espiga roscada con extremo en punía

DIN = Das i'st Marín (Esto es Norma) o también = Deutsche Industrie Normen (Normas Industríales alemanas). Norma equivale a regularizado, unificado, homogeneizado. 1

129

ATORNILLADO Los tornillos de cabeza redonda se construyen provistos de ranura para poder ser apretados o aflojados por medio del destornillador. En los espárragos * existen dos extremos roscados con una parte intermedia desprovista de rosca. El extremo inferior se atornilla en un taladro roscado (extremo para atornillar) y en el superior es donde se coloca la tuerca (fig. 129,3 a). Las espigas roscadas tienen rosca a todo lo largo: el extremo superior tiene en ellas, corrientemente, forma bombeada y va ranurada. El extremo inferior va habitualmente provisto de punta. Los extremos de los tornillos tienen formas diferentes. Existen extremos bombeados, cónicos y extremos constituidos por un rebaje del núcleo, pudiendo éste terminar a su vez en forma plana. bombeada o e" punta (figs. 129,3 b-d). rl-
o

i i i i i i i M 2

\

M12*!

Fig. 130,1 Designación de las roscas, a) Rosca métrica M 12; 6) rosca Whitworth '// — Roscas de disiinlo paso, paso normal, paso pequeño en roscas finas M 12 x 1 — Roscas a la derecha y a la izquierda **

Las roscas se designan de un modo unificado según DIN (fig. 130,1). Ordinariamente se da sólo el diámetro exterior de la rosca en mm o en pulgadas. Así, por ejemplo, M 12 designa una rosca métrica con 12 mm de diámetro exterior, 2" una rosca Whitworth con 2." = 2x 25,4 = 50,8 mm de diámetro exterior. Se utilizan también roscas con pasos extraordinariamente pequeños, llamados roscas finas. En éstas, además del diámetro exterior se indica también el paso. Ejemplos: M 12 x 1 = rosca fina mélrica con 12 mm de diámetro exterior y 1,0 mm de paso. W 104 X '/a* = rosca fina Whitworth con diámetro exterior igual a 104 mm y paso igual a */»*• Para el atornillado de lubos con ayuda de los así llamados manguitos (rosca interior) o boquillas (rosca exterior) se utiliza una rosca especial Whitworlh (fig. 130,2). Ejemplo: R 2"***=rosca de tubo Whitworth para tubos de 2" de diámetro interior. Las roscas con filete de perfil triangular se llaman generalmente asi; roscas de Fig. 130,2 Hosca de tub filete triangular. Para mejorar o para aligerar el mutuo ajuste de los filetes del tornillo y de la tuerca se quiebran, o matan, las puntas de los filetes en el tornillo y en la tuerca. Con esto se da lugar a lo que se llama

el juego de las puntas. Además de las roscas de filete triangular, se hacen también roscas de filete trapecial y de filete redondo. Junto a las roscas a la derecha corrientemente empleadas existen también roscas a la izquierda. Estas últimas son roscas que se aprietan cuando se gira la tuerca a la izquierda y se aflojan cuando se gira a la derecha (fig. 130,1). • Conviene hacer notar que, como se ve en el texto, los tornillos pueden ser clasificados en tornillos con cabeza — o tornillos, simplemente — y espárragos, con una varianle que son las espigas roscadas cuando la rosca abarca toda la longitud del espárrago. — N. del T. ** La R y la L hacen referencia a las palabras alemanas fiechts (a la derecha) y Links (a la izquierda). — A*, del .7". "*La R hace referencia a la palabra alemana « /íohr » que significa « t u b o » . — N . del T.

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ATORNILLADO Aseguramiento de tornillos Allí donde se incluyen tornillos en vehículos o elementos móviles de máquinas, se presenta siempre el peligro de que se produzca, en virtud de las sacudidas, un aflojamiento no pievisto. Para evitar esto, se aseguran contra el giro la cabeza o la tuerca. Para proteger a las piezas contra deterioros al apretar las tuercas se emplean arandelas (fig. 131,1). En la construcción de automóviles se ponen en las superficies de tensión resortes anulares ranurados y levantados por los extremos. Cuando se aprieta el tornillo, el resorte abierto obtiene una tensión previa que juntamente con los extremos que tienden a clavarse, evita el giro (figuras 131, 2 y 3). Si por el aflojamiento o incluso la caída de un tornillo, se viera amenazada

Fig. 131,1 Las arandelas disminuyen la tensión de compresión y evitan que la cabeza haga caja en caso de material blando.

la seguridad de viaje de un coche (como, por ejemplo, en cubos de rueda o en la dirección de un automóvil) se empleara una tuerca de fie- 131,2 Cabeza de tornillo asegurada mediante un anillo de resoné, a) Antes de apretar el tornillo; b) después de haberlo apretado

Fig. 131,3 Cabeza de tornillo asegurada por medio de una arandela de resorte, a) Aspecto antes, y b) después de apretar el lomillo

corona. Después de apretada la tuerca se taladra el tornillo y se introduce un pasador. Éste se asegura, a su vez, para que no se salga, doblando ambos extremos del mismo (figura 131,4).

Si durante el funcionamiento tienen que volverse a apretar con frecuencia las tuercas, como, por ejemplo, en el varillaje o palancas de freno, lo que se hace es emplear dos tuercas que se mantienen en su sitio bien seguras, apretando una contra otra (tuerca y contratuerca) (fig. 131,5). Finalmente se emplean chapas de seguridad provistas de un apéndice doblado que se aplica contra una de las caras de la tuerca (fí!••».!

131,6).

FiB. 131,5

tuerca

Tuerta y contra-

I •:• 131.6 Cliapa de seguridad

f i g . 131,4 Aseguramiento de tornillos por medio de tuerca tic corona y pasador

Las tuercas pueden asegurarse muy fácilmente contra un aflojamiento imprevisto remachando, mediante el martillo de remachar, la espiga roscada que sobresale. SÍ el extremo del tornillo y la tuerca coinciden en un mismo plano, se aplican ligeros granetazos en la salida de rosca. 131

ATORNILLADO

Herramientas para apretar y soltar las uniones Llaves fijas Con objeto de poder ejercer con facilidad el esfuerzo de giro necesario para apretar o para aflojar un tornillo o una tuerca, todas las llaves adoptan Ja forma de palancas (véase página 51). La boca de la llave se acomoda a la forma de la cabeza correspondiente y al tamaño de los tornillos cuadrados. En el caso de tornillos difícilmente accesibles se emplean, en vez de llaves de boca, llaves de tubo (o de copa) o llaves de anillo (fig. 132,1). Las llaves de anillo se proveen de doce caras con objeto de que el ángulo de giro sea menor (por ejemplo, 30" en lugar de 60° que tienen en la llave normal).

Llaves ajusta bles Fig. 132,1 Llaves fijas para tornillos, o) Llave de anillo; b) llave sencilla o con una sola boca; (1 llave de tubo cyn muletilla

Con objeto de que no haya necesidad de tener un juego completo de llaves para las distintas cntrecaras que

Fig. 132,2 Llaves ajuslables. u) Llave para coche; b) llave para tornillos de acero; c) llave especial para tubo

f i g . 132,3 Destornillador, a) Con hoja larga; b) con hoja corta; c) para lomillo de ranura? en cruz; d) afilado corréelo e incorrecto

132

pudieran presentarse se emplean frecuentemente llaves ajustables (fig. 132,2), que suelen llamarse llaves inglesas. Tienen estas llaves, empero, muchos inconvenientes: por un laclo no es cómodo emplearlas nada más que en el caso de cabezas de tornillos bien accesibles, y por otro el mecanismo de ajuste se pasa de rosca pronto con el uso. Resbalan entonces fácilmente y la consecuencia son lesiones en las manos. Para atornillar en tubos manguitos roscados se emplean llaves especiales para tubos cuya boca ajustable está provista de dientes o entalladuras que agarran bien en la superficie cilindrica. Destornilladores. Se utilizan para apretar tornillos de cabeza ranuradu. (fig. 132,3). La parte por donde trabaja el destornillador, la hoja lemplada, debe ajustar bien en la ranura del tornillo. En ningún caso si se produjera desgaste deberá afilarse esa hoja como si se tratara del filo de una herramienta de corte. Los destornilladores provistos de mango cuadrado o cilindrico pueden sujetarse en el cabezal de un berbiquí o del (aladro de mano. Hl apretado de los tornillos tiene lugar de ese modo rápidamente. .

ATORNILLADO

Movimientos y fuerzas en las roscas Si se hace girar una tuerca sobre un perno roscado, la veremos avanzar simultáneamente con movimiento lineal en la dirección del eje longitudinal del perno (fig. 133,1). La tuerca se mueve en lo que se llama una línea helicoidal, o hélice simplemente. Este movimiento consiste en un movimiento giratorio que se desplaza a cada revolución en el valor del paso de la rosca en cuestión. Si se varía el sentido del giro, se invertirá también la dirección del movimiento longitudinal de la tuerca. En los tornillos de fijación nos aprovechamos de estos hechos para unir firmemente entre sí piezas o para volverlas a separar {fig. 133,2). En los tornillos de movimiento se suministra a un husillo un movimiento de giro y se transforma éste, por medio de una tuerca, en un movimiento rectilíneo (figura 133,3).

Fig. 133,1 Procesos del movimiento en las roscas, a) El movimíenio de giro da lugar a un movimiento de traslación rectilíneo; b) linea helicoidal o hélice

El husillo del tornillo de banco mueve el manguito del husillo (tuerca) y la mandíbula 0 mordaza de sujeción a él unido. El husillo de un gato levanta, por ejemplo, el eje trasero de un automóvil. Los patines en máquinas herramientas o la mesa de la taladradora se mueven, a un lado y a otro, con ayuda de husillos y tuercas. Los husillos de las máquinas herramientas están soportados, por lo general, de tal modo que puedan girar pero no desplazarse en sentido longitudinal. Con objeto, al mismo tiempo, de que el movimiento longitudinal que se pretende dar a la tuerca pueda ser conseguido, deberá esta última estar asegurada contra el giro (fig. 133,3), El husillo del gato (cric), por el contrario, está dispuesto en una tuerca fija en todos sentidos y puede girar y desplazarse longitudinalmente hacia arriba o hacia abajo. En estos dos casos se desplazan la tuerca o el husillo, a cada revolución completa, en una magnitud igual al paso de rosca del husillo (por ejemplo, 4 mm). Para los tornillos de movimiento se emplean perfiles de rosca especiales. Entre éstos se encuentran el perfil trapecial ' , el de sierra (DIN 513) y la rosca redonda, con perfil abombado, que se emplea en los acoplamientos de los Ferrocarriles Federales Alemanes (DIN 405).

Fig. 133,2 En los tornillos de fijación se aprovecha el movimiento longitudinal de la tuerca para producir esfuerzos de compresión

Véase Jülz-Scharkus, Stoff-Zahl-Form (MaterialNúmero-Forma), pág. 92.

Fig. 133,3 Las roscas de movimiento se valen del movimiento longitudinal de una tuerca para producir el desplazamiento, el movimienlo, de las piezas

1

133

ATORNILLADO La rosca de un tornillo considerada como plano inclinado El levantamiento de una carga con el husillo de un cric se asemeja al empuje o tirón hacia arriba de cargas colocadas sobre vigas dispuestas en plano inclinado. En ambos casos resbala la carga subiendo sobre una superficie, llamada plano inclinado: cuando se trata de las vigas, o rampas movibles, sobre las superficies de esas vigas o rampas, y cuando del tornillo, sobre los filetes de rosca del mismo. Podemos representarnos los filetes de rosca como un estrecho plano inclinado, arrollado alrededor del núcleo de la rosca. Si se desarrolla un filete de rosca, aparecerá la forma normal del plano inclinado. En este plano corresponde el paso de rosca a la altura, y la hélice desarrollada a la longitud del plano inclinado (figs. 134,1 y 2). La relación entre la altura y la longitud del plano inclinado es lo que se llama su inclinación. Fig, 134,1 La rosca de un tornillo considerada como plano inclinado

Perímetro

Ejemplo: Sea una rampa. Altura = 1 m, longitud = 5 m. Inclinación j nación = —- = 0,2.

altura - Inclilongitud

Rosca del tornillo: Tr. 50 x 8 Altura 8 mm (paso) Longitud «í longitud desarrollada de la hélice para una revolución, por ejemplo, 160 mm Inclinación =

altura longitud

8 mm 160 mm

<= 0,05.

50-3J4 Fuerzas en plano inclinado Fig. 134,2 Inclinación de la rosca de un tornillo. Fuerzas en el plano inclinado

Una carga que reposa sobre un plano inclinado, sobre una rampa movible, por ejemplo, provoca diversos efectos (figura 134,3). El peso de la carga actúa verticalmente hacia abajo, a partir del centro de gravedad. En virtud de la inclinación respecto a la horizontal que presenta la «tabla» de la rampa de que venimos hablando, surgen de esa acción que podemos llamar original del peso, otras dos nuevas fuerzas: una de deslizamiento paralela al plano de la rampa y otra de compresión perpendicular a él. La fuerza de deslizamiento hace que en ciertas circunstancias la carga resbale. Para evitarlo hay que oponer a esa fuerza de deslizamiento otra, que puede ser un (a esfuerzo de tracción actuando en dirección paralela al plano inclinado.

Fig. 134,3 Fuerzas que actúan sobre el plano inclinado, a) La carga, el peso, provoca una fuerza de deslizamiento y una de compresión, b) La magnitud de las fuerzas de deslizamiento y de compresión depende de la inclinación

134

j_a fuerza

de

duce Una

flexión

compresión prode la rampa.

ATORNILLADO Determinación gráfica de la magnitud de las fuerzas de deslizamiento y de compresión Con ayuda de un sencillo método gráfico puede determinarse, para una cierta inclinación de la rampa, la magnitud de las fuerzas correspondientes de deslizamiento y de compresión (fig. 135,1). El plano inclinado se dibuja a escala. (Escala de longitudes, por ejemplo, I : 100, es decir, I cm del dibujo = 100 cm reales.) La carga se aplica en forma de vector según su magnitud y dirección a una escala llamada escala de fuerzas, por ejemplo, I cm -?- 1000 kp (véase pág. 42). Como punto de aplicación de la fuerza se toma el centro de gravedad de la carga. a,

Las fuerzas de deslizamiento y de compresión se toman también a partir del centro de gravedad, y, primeramente, no teniendo en cuenta nada más que su dirección, es decir, paralela y normalmente al plano inclinado. Si se trazan ahora por el extremo del segmento que representa la carga rectas paralelas a las direcciones de ambas fuerzas, cortarán a éstas en puntos que son los extremos de las fuerzas de deslizamiento y de compresión. La magnitud de estas fuerzas se obtiene, con ayuda de la escala de fuerzas elegida, midiendo la longitud de los segmentos representativos de aquéllas El efecto de la carga se presenta, pues, como resultado de la acción conjunta de dos fuerzas parciales: la fuerza de deslizamiento paralela al plano inclinado y la de compresión perpendicular al mismo. Las tres fuerzas constituyen lo que se llama un « paralclógramo de fuerzas» 1 . En él la carga resulta descompuesta en dos cargas parciales. La magnitud de las fuerzas que actúan en la rosca de un tornillo se puede determinar con ayuda de la ecuación de los trabajos (véase pág. 143). Trabajo empleado = trabajo obtenido. (kpm)

(kpm)

Fuerza'Camino de la fuerza = carga-camino de la carga. camino de la carga = cargaFuerza camino de la fuerza Ejemplo: Carga - 3000 kp (fig. 135,2). Rosca Tr. 50 x 8, palanca 0,6 m. Camino de la carga en una revolución = paso = 8 mm Camino de la fuerza en una revolución = long. de la palanca-2- 3,14 = = 600 m m - 2 - 3 , 1 4 = 3768 mm 8 mm Fuerza^ 3000 (kp, = 3000-0,0021 kp = 6,3 kp. En este cálculo no se ha tenido en cuenta el rozamiento de los filetes de la rosca. Las fuerzas de rozamiento obran oponiéndose a la de deslizamiento. Su magnitud depende del ajuste de la rosca. Las roscas que funcionan fuertes provocan grandes esfuerzos de rozamiento y pueden llegar a multiplicar por más de dos la fuerza necesaria.

F¡K, 1 .l£T*--|5éferm i nación gTá fica de las fuerzas de dcsli ¿amiento y de compresión (a-i¡

0,6m Fig. 135,2 Cálculo de las fuerzas en una. rosca, con ayuda de la ecuación de trabajos

Paralelogramo es un cuadrilátero formado por lados rectos, paralelos dos a dos.

1

135

ATORNILLADO

Apretado de .lomillos

Acero, bronce Fig.

136,1 (DIN

938)

Fund. gris (DIN

939)

Los tornillos tienen que escogerse convenientemente en cuanto a longitud de la espiga y de la rosca, con objeto de que cumplan su misión. En los tornillos de cabeza y en los espárragos hay que atender sobre todo a la longitud de rosca y a la profundidad de atornillado. Los tornillos con una profundidad de atornillado demasiado pequeña se rompen con facilidad y los que la tienen excesivamente grande apoyan en el fondo del taladro ciego. El tornillo no aprieta en este caso. Las longitudes de atornillado, las profundidades de los agujeros roscados y las longitudes de rosca están normalizados en las hojas DIN 938,.939 y 940 para distintos materiales (figura 136,1). Los agujeros de las piezas que han de unirse por medio de tornillos deberán tener los taladros dispuestos de forma tal que coincidan los ejes de los que correspondan al mismo tornillo. SÍ no fuera así el tornillo o no se podría meter o costaría mucho trabajo meterlo. El tornillo no deberá en estos casos melerse con violencia pues se estropearía la rosca (fíg. 136,2). Los taladros cuyos ejes no coincidan, o sea los que están desplazados entre sí, se ponen en regla con el punzón en los trabajos bastos y con el escariador en los finos.

Apretado con llave y con destornillador La boca de la llave debe ajustar bien con la cabeza del tornillo o de la tuerca. Las entrecaras están normalizadas para los distintos diámetros de tornillos. Cuando la entrecara de la llave es demasiado grande, se escapa fácilmente la llave y suelen producirse raspaduras en la mano. Los tornillos deben apretarse con tacto, es decir sin proceder con violencia. La longitud de las llaves de tornillo es adecuada al esfuerzo manual. Es improcedente utilizar suplementos de tubo enchufados en el mango de la llave. En caso de utilizar estas prolongaciones de tubo, la sección transversal del tornillo se verá solicitada por fuerzas de torsión excesivamente grandes y se degollará. Los destornilladores deben ajustar bien en la ranura de la cabeza del tornillo. Los destornilladores incorrectamente afilados deterioran la ranura. FÍR. 136,2

Aseguramiento de los tornillos contra el aflojamiento Apriétense bien los tornillos después de asegurarlos contra el aflojamiento por medio de arandelas o anillos de resorte (véase pág. 131). Cuanto más fuertemente apriete el tornillo, tanto mejor funcionará el dispositivo de seguridad como consecuencia de la mayor tensión previa del resorte. Las tuercas de corona hay que comenzar por apretarlas también fuertemente. Únicamente entonces se taladrará el perno y se colocará el pasador en la tuerca. El pasador se asegura a su vez abriéndole las patas para que no caiga. Aflojamiento de tornillos Las uniones atornilladas que han estado mucho tiempo expuestas a la intemperie están, por lo general, fuertemente oxidadas. En este caso, el aflojar la tuerca o el tornillo presenta dificultades. A veces, al intentar aflojar esos tornillos salta la cabeza y el extremo atornillado se queda dentro del agujero. Las tuercas o los tornillos fuertemente oxidados se impregnan bien con petróleo. También se suele calentar bien con la lámpara de soldar o con el soplete para facilitar el aflojamiento. Los extremos rotos que se han quedado dentro del agujero se taladran y se desenroscan por medio de un escariador acodado.

136

Tallado de roscas a mano Los tornillos terminados que proceden del suministrador hay que atornillarlos frecuentemente en los taladros roscados interiormente de que van provistas las piezas. Esto quiere decir que en el taller hay que tallar roscas interiores o roscas hembras. Los instaladores de tuberías emplean tubos de gas; estos tubos son de acero y se unen entre sí mediante atornillamiento. Con este objeto se proveen los extremos de los tubos de rosca exterior, constituyendo esta rosca lo que se llama rosca de tubo. Los filetes de rosca, es decir las acanaladuras helicoidales dispuestas en el perno o en la pared del agujero del núcleo de la rosca o sea de la tuerca, se tallan con herramientas cortantes del material lleno. Las roscas exteriores, o sea las de los pernos o tornillos, se cortan con cojinetes de roscar o terrajas, y las roscas interiores, es decir, las roscas hembras o de tuerca, con machos de roscar o de filetear (fig. 137,1).

Fíg. 137,1 la cuerea

Las estrías de las roscas se forman mediante arranque de víralas de material en el perno o en el taladro de

Con objeto de que la superficie de la rosca, o sea los flancos de la misma, tengan una suficientemente buena calidad superficial (lisura), se emplea, por lo general, cuando se tallan roscas, un lubricante como la taladrina o el aceite de colza. Sirve, al mismo tiempo, como refrigerante impidiendo un recalentamiento o un recocido de los filos, templados, de las herramientas de tallar roscas '. Véase también Jüu-Scharkus, « Stoff-Zalil-Form >> (Maierial-Número-Forma). pág. 103.

137

TALLADO DE ROSCAS

Proceso en el tallado de roscas Con objeto de poder arrancar virutas al material en los filetes de rosca, tienen que desarrollar los filos de la herramienta empleada movimientos análogos a los que realiza, una broca de espiral (fíg. 138,1). Al mismo tiempo que se realiza un movimiento de avance longitudinal, habrá de tener lugar un movimiento circunferencial de corte, con objeto de que se produzca la forma helicoidal de la rosca. A cada revolución debe corresponderle un determinado recorrido de avance que es lo que hemos llamado paso de rosca. El movimiento de avance tiene que verificarse de un modo uniforme. Para esto es necesario conducir los filos con movimiento forzado y seguro; y nos referimos aquí, tanto al movimiento del macho de roscar en el taladro del núcleo de la rosca, como al movimiento de la terraja en la periferia del perno. Eslo se consigue copiando el macho de roscar del tornillo correspondiente y el cojinete, de la tuerca.

Fie. 138,1 Movimientos tallar roscas. A cada revolución complela de la herramienta de corte, corresponde un « avance» de magnitud igual al paso de rosca

Lo mismo que los escariadores, las herrade una parte cónica que se llama'entrada y cuyas cuchillas colocadas en la periferia realizan el trabajo de arranque de viruta. Los filetes de rosca, que siguen inmediatamente, sirven para guiar la herramienta. El material trata de separarse de la cuchilla que va penetrando: es decir, que se va recalcando o aplastando delante de ella antes de que llegue a producirse el corte (véase pág. 38). Si el material es suficientemente tenaz o modelable, se aplastará lateralmente junto a los flancos de la cuchilla llenando prematuramente las estrías de rosca aún libres. En las roscas interiores el material se amontona hacia dentro, y en las roscas exteriores hacia fuera. Esto trae consigo, como consecuencia, que ordinariamente se rompan los filetes de rosca en el cortado final.

\. 138,2

El diámetro mientas del perno para es menor que roscas el diámetro tallar vannominal provistas

Este inconveniente se evita haciendo que el agujero del núcleo se taladre con diámetro mayor que lo que correspondería y que el diámetro del perno sea un poco menor que el diámetro nominal de la rosca (fig. 138,2). Cuando se tallan roscas en materiales tenaces, experimenta el macho de roscar una gran fatiga de torsión: a veces se queda atascado como consecuencia de las partículas de material que se apartan elásticamente en las estrías de rosca. En estos casos, especialmente en el caso de pequeños diámetros, se recomienda precaución para continuar girando (peligro de rotura). de la rosca a); debe tomarse el diámetro cié la broca mayor que el del núcleo de la rosca b)

138

TALLADO DE ROSCAS

Macho de roscar Las cuchillas o filos del macho de roscar se obtienen por fresado de 3, 4 o más ranuras longitudinales (ranuras de viruta) en la periferia de un perno roscado hecho de acero de herramientas (fig. 139,1). La forma y la posición de los filos cuneiformes se amoldan a las características de los materiales que se han de trabatar. El ángulo de filo se elige tanto mayor cuanto más duro y resistente sea el material. Esto tiene como consecuencia que a grandes ángulos de filo (unos 70") le correspondan ángulos de ataque pequeños (de cero a + 5°). Se evitan los ángulos de ataque negativos, porque de lo contrario se tendría un efecto de rascado y no uno de corte. Con objeto de que la cuchilla se mueva libremente en el taladro, se prevén ángulos de incidencia suficientemente grandes (12...20°) mediante destalonado, o despulla, en fa parte llamada de entrada. Para disminuir el trabajo de arranque de viruta de la « entrada » que tiene forma cónica (véase Escariadores) se distribuye, por lo general, el proceso de arranque de viruta entre 2 ó 3 herramientas que se utilizan sucesivamente (el juego corriente de herramientas comprende: machos para roscados previo y final o bien machos para roscados previo, intermedio y final) (figura 139,2). Con esto se obtiene una buena salida de viruta de las estrechas ranuras llamadas para virutas. Los ángulos de entrada así como los diámetros exteriores del juego de machos de roscar deben elegirse de tal forma que el de roscado previo arranque en las estrías de la rosca, aproximadamente el 60 % del material, el de roscado intermedio el 25 % y el de roscado final el 15 % restante (fig. 139,3). Con objeto de que los juegos de machos de roscar no se confundan entre sí, van marcados en el mango con cifras o con anillos. Todo macho de roscar posee una parte que hace de guía y que alisa los filetes de rosca, guiando, además, la herramienta con marcha segura en la rosca. El mango va provisto de un cuadrado para encajar el giramachos. Fig. 139,1 Filos macho de roscar

Fig. 139,2 Los juegos de machos de roscar distribuyen el trabajo de arranque de viruia sobre varios filetes

Fig. 139,3 Cantidades proporcionales de viruta en los juegos de machos de roscar

en

el

Fie- 139,4 Machos de roscar con Iradas » de distintas longitudes

Las roscas cortas, por ejemplo, las que se hacen en chapas, se ejecutan en un solo proceso de trabajo por medio de los llamados machos de roscar tuercas. Con objeto de que los filos de esta herramienta no resulten sobrecargados, llevan una « entrada » muy larga (fig. 139,4). Los machos de roscar para metales ligeros van ordinariamente provistos sólo de 3 cuchillas. Las ranuras para viruta pueden con ello ser mayores que en los machos normales de 4 cuchillas (la eliminación de virutas resulta mejorada). Como consecuencia del mayor ángulo de ataque (y = 20 a 25"), se obtienen buenos rendimientos de corte.

139

TALLADO DE ROSCAS

Cojinetes de roscar y terrajas Para tallar roscas exteriores, o pernos roscados, se utilizan herramientas cortantes cuya forma fundamental es análoga a la de una tuerca. También aquí se da lugar a cuchillas o filos cuneiformes en virtud deJ hueco que dejan las ranuras para virutas (fig. 140,1)La parte que podríamos llamar « entrada » en el cojinete de roscar, se produce por medio de un avellanado bajo ángulos determinados, como, por ejemplo, de 60° para aceros normales de construcción. La mayor capacidad de corte en el caso de aceros duros y tenaces se tiene en cuenta disminuyendo el ángulo de avellanado (por ejemplo, haciéndolo de 30°). Con esto se distribuye el trabajo de arranque de viruta sobre más filetes de roscaLos pernos roscados pequeños (hasta M 12 ó 1/í" aproximadamente) se tallan con cojinetes de roscar. Los cojinetes de roscar se hacen en dos formas. La forma abierta, o hendida, se puede ajustar ligeramente al sujetarla en el soporte o en la cápsula, por medio de un tornillo de extensión: la rosca podrá en consecuencia ser tallada en varios procesos de trabajo (figs. 140,2 y 3). Los cojinetes cerrados se suministran, generalmente, con una hendidura iniciada. Mediante un disco estrecho de esmerilar pueden henderse del todo. La forma anular totalmente cerrada no permite ningún ajuste de las mordazas de corle. La rosca habrá de hacerse en un solo proceso de trabajo.

Fig. 140,1 Forma de los filos en el cojinete de roscar

Fig. 140,2 Soporte con volvedor, cápsula y cojinete hendido

Las roscas grandes se hacen con terrajas (figs. 141,1 y 2). Las terrajas van provistas de dos mandíbulas de corte que deslizan en una guía en forma de tejado que lleva el volvedor. Se sujetan y se ajustan a través de una pieza de presión con ayuda de un tornillo. Con objeto de que las mandíbulas recambiables y la pieza de presión no se coloquen en posición equivocada, van marcadas con las letras A-B-C, que dan el orden en que deben colocarse. F-

140 3 ?,.,,(.„,, el cojinete de roscar

140

Además de esto cada mandíbula va marcada con la designación de la rosca, por ejemplo,

TALLADO DE ROSCAS Las terrajas permiten un ajuste progresivo de las cuchillas. Con ello se evita que puedan arrancarse los filetes de rosca cosa, que suele suceder sobre todo con roscas de diámetro grande. El trabajo de arranque de viruta se reparte sobre más filetes de rosca. Las terrajas de roscar van a veces provistas de anillos especiales de guía para facilitar el corte recto de la rosca. Los anillos están ajustados a los distintos diámetros de perno y son recambiables. Las terrajas para roscar tubos, llamadas terrajas patentadas, poseen mandíbulas de corte desplazables radialmente (fíg. 141,3). Siempre que para distintos diámetros de tubo permanezca el paso igual, podrán utilizarse las mismas mandíbulas para tallar varias roscas.

Fig. 141,1 Mandíbulas de corte en dos piezas

El movimiento de corte se obtiene mediante una palanca de un brazo y además con la ayuda de una carraca se puede" escoger el roscado a derecha o a izquierda. Las carracas, o chicharras, son acoplamientos que arrastran consigo sólo en una dirección (derecha o izquierda) una pieza dispuesta para girar como lo están en este caso las mandíbulas de la terraja.

Fig. 141,2 Ajustf de las mandíbulas en la terraja

Las terrajas para roscar tubos se pueden separar fácil y rápidamente de la rosca terminada. Con ayuda de un movimiento de giro de la cápsula se separan radialmente las mandíbulas de corte y se levanta la herramienta. Para la medición y comprobación de roscas en el taller se emplean pies de rey y plantillas o galgas de roscas. Por medio de] pie de rey pueden medirse los diámetros exteriores <.\ea las cuchillas de medición para realizar medidas exteriores. Las galgas para roscas sirven para determinar el paso de rosca así como para verificar la magnitud y posición del ángulo de los flancos con auxilio del procedimiento de la rendija de luz. Si se plantean muy severas exigencias al ajuste de las pie/as roscadas, será necesario emplear instrumentos de medida más costosos y sensibles. Estos instrumentos son, por ejemplo, el palmer o micrómetro, los calibres límites para agujeros roscados y los calibres de herradura para roscas. FÍE. 141,3 Procesos de movimiento en terrajas para tubos, a) Movimiento circunferencial de corte dado mediante movimiento progresivo de giro en un mismo sentido; b) movimiento circunferencial de corte mediante movimiento de vaivén obtenido a través de una chicharra

141

TALLADO DE ROSCAS

Momento de rotación Para introducir, por ejemplo, un macho de roscar en un agujero que se quiere roscar y poder arrancar el material en los filetes de rosca, se necesita una determinada fuerza.

a carga — Momento de

La magnitud de esta fuerza resulta de la resistencia de corte con que el material en cuestión se opone a ser mecanizado y de la resistencia de fricción que se presenta en los flancos de la rosca. Ambas fuerzas obran en el sentido de oponerse :° al movimiento de rotación del giramachos. Si ha de poderse realizar este movimiento habrá que aplicar en los flancos de la rosca una fuerza tuerza de sentido opuesto que sea de igual magnitud que las resistencias de corte y de rozamiento sumadas. Para poder aplicar a mano este gran esfuerzo se necesita un dispositivo a modo de palanca que en este caso es el giramachos. Juntamente con el macho de roscar constituye el giramachos una palanca (fíg. 142,1). En esta palanca se tiene equilibrio cuando el momento resistente que gira a la izquierda es igual al momento de la fuerza que gira hacia la derecha,- medidas en kp cm (véase pág. 50).

Las mismas circunstancias se tienen al apretar un tornillo con una llave: el momento de la fuerza mento de la carga en la rosca del tornillo que gira hacia la derecha se opone aquí al momento de la resistencia girando hacia la izquierda y producido ahora solamente por la resistencia de fricción en los flancos de la rosca y sobre las superficies de apriete (fig. 142,2). Fíg. 142,2

Momento del esfuerzo en la llave = mo-

Ejemplo: Un tornillo M 20 da con 30 kp de esfuerzo manual aplicado cu el extremo de una llave de 30 cm de longitud, en números redondos, 900 kp de resistencia de rozamiento, puesto que: Fuerza-brazo de palanca de la fuerza = resistencia-brazo de palanca de la resistencia, o sea 30 kg-30 cm = resistencia-1 cm y de aquí, resistencia = 900 kp. Refiriéndonos al tornillo, estas fuerzas que actúan en los flancos de los filetes dan lugar a una solicitación de tracción en la dirección del eje longitudinal del tornillo. A esto se suma una solicitación de torsión que, para un esfuerzo manual fuera de lo normal, puede conducir a la rotura del tornillo. Por lo general, el tornillo resulta degollado por el filete que se halla en el plano de la superficie de tensión. La superficie de rotura permitirá entonces reconocer claramente que el tornillo ha sufrido una solicitación de torsión antes de romperse. El momento de giro de la fuerza juega un gran papel siempre que se presenta un movimiento de giro, como sucede, por ejemplo, en trabajos de taladrado, en las prensas de husillo y en toda clase de mecanismos de transmisión por correas Fig. 142,3 Momento de giro en engranajes y por engranajes. 142

ATORNILLADO | La correa que acciona una polea transmite al árbol en rotación un momento de giro cuya magnitud depende del tiro de la correa y del radio de la polea. El movimiento de rotación producido por el electromotor se transmite al árbol motor y de aquí a (ravés de ruedas dentadas, por ejemplo, a otros árboles. Estos árboles admiten los momentos de giro y deben poder resistir las solicitaciones de torsión que ellos le originan (véase tornillos) {fig. 142,3).

Trabajo Un caballo que arrastra un coche a lo largo de un trayecto, ha desarrollado un trabajo (fíg. 143,1). Todo aquel que tiene que transportar cargas sabe que el trabajo aumenta, tanto con la magnitud del esfuerzo que hay que emplear como con la longitud del camino. 1 000 kp

Fig. iij,l

1 000 kp

Fuerza de uro (50 (kp) x camino (50 m) = trabajo (2500 kpm)

El trabajo es, por lo tanto, el empico de una fuerza a lo largo de un recorrido. Si se quiere comparar entre si « cantidades » de trabajo, nos hace falta una unidad de medida. En esta tienen que estar incluidos los dos elementos determinantes, fuerza y camino. Como unidad de trabajo se ha fijado el kitopondmetro (kpm). El trabajo desarrollado se calculará siempre así: Trabajo (kpm) — Fuerza (kp)-camino (m) Ejemplo

Una grúa que levanta una carga de 2 t a 1,5 m de altura ha desarrollado un trabajo de 2000 kilopond-1,5 m - 3000 kpm. En un movimiento de giro se desarrolla también trabajo. Al girar, por ejemplo, una tuerca que se mueve con juego fuerte sobre un tornillo, puede determinarse en kpm el trabajo invertido para dar una vuelta. Si, lo mismo que en el ejemplo anterior (pág. 142), la fuerza manual ejercida es 30 kp y el brazo de la fuerza 30 cm, se tendrá que el trabajo empleado valdrá : esfuerzo manual (kp) • camino recorrido (m) en una vuelta = kp • perímetro de una circunferencia de radio igual a 0,30 m - 30 kp-2-0,3 m-3,14 = 56,52 kpm. En este caso el trabajo desarrollado se utiliza en vencer la resistencia de rozamiento que se presenta en los filetes del tornillo. Como ésta vimos que valía 900 kp, se puede también calcular de aquí el trabajo. Tendremos que valdrá lo mismo que antes *• fuerza de rozamiento (reacción de la resistencia de rozamiento) • camino recorrido en una revoluciqn - 900 kp-perímetro de una circunferencia de radio aproximadamente igual a 1 cm — 900 kp-2-0,01 m-3,14 - 56,52 kpm. Es decir, que al consumo de trabajo en la llave le corresponde un trabajo útil de la misma magnitud en la rosca del tornillo. En esto que venimos diciendo se ve una importante relación que no afecta sólo a los tornillos sino también a todas las palancas, manivelas y aparejos (f¡g. 144,1). 143

ATORNILLADO O sea que lo que acabamos de decir afecta a todos los dispositivos constituidos de tal modo que por su medio y con la ayuda de pequeños esfuerzos se permita levantar o mover grandes cargas. Para la palanca, por ejemplo, nos dice esa relación que loda transformación de una pequeña fuerza manual en una gran fuerza de elevación en el lado de la carga o resistencia, tiene como contrapartida una pérdida proporcional en e! trayecto útil (véase pág. 49). La experiencia enseña además que en ningún caso el trabajo útil obtenido es, ni aproximadamente, tan grande como el trabajo gastado. Esto obedece a que todo «transformador de fuerza » consume para sí una cierta cantidad de trabajo que es un trabajo perdido para el objeto que se persigue. Si se sube una carga por medio de una polea y una cuerda, una parte del trabajo empleado se consume, como trabajo de rozamiento, en el soporte o cojinete de la polea. Todavía mayores son las pérdidas por rozamiento en los aparejos o en los cabrestantes con muchos puntos de suspensión o apoyo (soportes). Los cables de acero consumen trabajo de deformación en los sitios en que se adaptan a las poleas.

50 JT/1 m

100kp/0,5m Fig. 144.1 Elevación de una carga con ayuda de lo que se llama una polea móvil. Consumo de trabajo (kpm) = = trabajo útil (kpm) 50 kp-1 m *= -= 100 kp-0,5 m

Los gatos de husillo, para levantar cargas, consumen por resistencias de rozamiento en los filetes de rosca, aproximadamente, un 60 % del trabajo empleado. Jncluso las palancas experimentan pérdidas por trabajo de deformación a consecuencia de la flexión que sufren. La carga se levanta, aunque sea pequeña la diferencia, un poco menos que lo que correspondería por aplicación de la ecuación de trabajo: Esfuerzo de la mano-camino recorrido por ésta — Fuerza de elevación-camino recorrido por la carga.

Se puede, por lo tanto, expresar como sigue la relación existente entre consumo de trabajo y trabajo útil desarrollado: 1. El trabajo útil en kpm no puede nunca ser mayor que el trabajo consumido en kpm. 2. El trabajo útil es menor que el trabajo consumido diferenciándose de éste en la suma de los trabajos por rozamiento, por deformación, etc., que se pierden para el objeto útil perseguido. Traduciendo esto a ecuaciones diremos: 1.° Trabajo empleado (kpm) — trabajo obtenido (kpm). 2.° Trabajo empleado (kpm) = trabajo útil obtenido (kpm) + el trabajo perdido para el fin perseguido (kpm). Esta última igualdad se llama ecuación de trabajos. Ejemplo: También en el ejemplo de la figura 144,1 hay que tener en cuenta el trabajo perdido: la rígida cuerda de cáñamo consume, por ejemplo, trabajo de deformación; los soportes de las poleas consumen «trabajo de rozamiento ». Es decir que en lugar de poner Trabajo empleado (kpm) = trabajo obtenido (kpm) se debería poner: Trabajo empleado (kpm) =- trabajo útil obtenido + trabajo gastado en pérdidas = trabajo útil obtenido + + trabajo gastado en cambio de forma + trabajo de rozamiento; es decir 50 kpm + 0,5 kpm + 5 kpm = = 55,5 kpm. El trabajo empleado es por esta razón mayor que el útil obtenido. De los 55,5 kpm que se aportan se pierden 5,5 kpm.

144

TALLADO DE ROSCAS Elección del diámetro correcto del perno y del núcleo del agujero Cuando se quieren conseguir roscas perfectas, esto es, de medidas exactas y limpiamente talladas (fig. 145,1), hay que cuidar de que el perno y el núcleo del agujero correspondientes tengan determinadas dimensiones. Los pernos roscados demasiado gruesos o los taladros de núcleo demasiado estrechos dan lugar a filetes áspeFig. 145,1 ros o rotos. En el caso de los tornillos excesivamente delgados o de agujeros de núcleo demasiado anchos, no se corta del todo la rosca: no habrá « apoyo » correcto en los flancos. Para elegir correctamente los diámetros del perno o del agujero de núcleo hay que recordar que son, sobre todo, los materiales tenaces los que se separan o hinchan en los filetes de rosca. Los diámetros de los pernos se toman por esta razón un poco más pequeños que el diámetro nominal o exterior de la rosca. Se acostumbra a calcular el diámetro conveniente del perno por medio de una fórmula fundada en la experiencia: 0 del perno = 0 de la rosca — 0,3 • profundidad de la -~20*i

h-fílS*-

Fjemplo: M 20, 0 rosca — 0 exterior - 20,000 mm (fig. 145,2a) rosca — 0 núcleo Profundidad de la rosca =

perno

20,000 — 16,572 = — •— =1,624 mm 2 = 20,000 — 0,3 • 1,624 mm = 19,5 mm (fig. 145,2 b)

Fi E . US,2

Los pernos roscados se achaflanan antes de proceder a la talla de la rosca de tal modo que agarre después fácilmente la terraja (fig. 145,2 c). Las brocas espirales utilizadas para taladrar los agujeros de núcleo de una rosca tienen que ser un poco mayores que el diámetro del núcleo de la rosca en cuestión. Los diámetros correctos de la broca correspondiente pueden tomarse de un resumen que se incluye en la hoja DIN 336. Ese resumen da, para cada diámetro de núcleo, dos distintos 0 de broca. Las medidas más pequeñas sirven para taladros a realizar en materiales duros y frágiles y las mayores para cuando los materiales sean blandos y tenaces. Ejemplo: M 20; diámetro del núcleo: 16,752 mm' Diámetro de la broca: «) para malcríales duros 17,00 mm, es decir, en números redondos 0,25 mm mayor que el diámetro del núcleo de rosca b) para materiales blandos 17,25-mm, es decir, en números redondos 0,50 mm mayor que el diámetro del núcleo de rosca. Tallado de las roscas Las herramientas para tallar roscas —los machos lo mismo que los cojinetes de tallar roscas — deben ser mantenidos durante la operación de cortar la rosca tan perpendicularmente como sea posible a la superficie exterior de la pieza o, en su caso, al eje longitudinal del perno (fig. 145,3). 1

Véase Jütz-Scharkus, Stoff-Zahl-Form (Material-Número-

Forma), págs. 89 y 108.

Fie. 145,3

145

TALLADO DE ROSCAS Si se coloca la herramienta oblicuamente se degollarán los filetes superiores de la rosca. Las roscas cortas en agujeros pasantes se tallan oblicuamente. Las herramientas deben girarse ejerciendo una presión suave sólo durante el comienzo del corte; tan pronto como las cuchillas hayan agarrado bien, habrá que seguir girando con cuidado no sin hacer ya presión. Las cuchillas se guían ahora por si solas en los filetes de rosca. Para obtener flancos de rosca lisos hay que emplear, con muchos materiales, un medio lubricante 1. En caso contrario se rompen los filetes de rosca total o parcialmente a consecuencia del fuerte rozamiento que se produce entre la herramienta y la pieza. Con objeto de conseguir una suficiente eliminación de viruta durante el corte, lo que se hace, especialmente, con los machos de roscar, es girar al revés un poco el macho, de vez en cuando . Los bucles largos de los materiales blandos se rompen con esto y salen más fácilmente de las estrechas ranuras para viruta. Las mandíbulas, desplazables, de las terrajas se ajustan no precisamente al extremo del perno sino aproximadamente al centro de la parte que se va a roscar. De otro modo, las mandíbulas de corte son con facilidad apretadas demasiado fuertemente y los filetes se rompen.

Medición y verificación de roscas Lo más fácil para comprobar, en cuanto a su exactitud de medidas, las. roscas cortadas a mano es enroscarles la correspondiente contrapieza (un perno o una tuerca). Las roscas que ajustan bien se conocen en que la tuerca, por ejemplo, se mueve a lo largo de toda la longitud de la rosca de un modo "seguido" es decir sin atascarse ni chacolotear. Esta clase de verificación es, de todos modos, muy basta y está llena de defectos. Ante todo, no se puede con ese ensayo determinar si los flancos de ambos lados del filete se adaptan bien; si éste no es el caso, la rosca «soporta» mal o «asienta» mal.

FÍK.

Eslo quiere decir que cuando se cargan los flancos de la rosca, por procet'erse a apretar el tornillo, por ejemplo, se da lugar aquí a grandes esfuerzos de compresión y de fricción que en los tornillos de movimiento originan un i rematuro desgaste. Para obtener tornillos que soporlen bien tienen que coincidir el perno y la tuerca en las tres dimensiones que podemos llamar principales: el ángulo de los flancos, el paso y la medida de los flancos.

FÍR. 146.2

El ángulo de los flancos y el paso se comprueban con plantillas o calibres de roscas {fig. 146,1).

En un perfil (— sección) perfecto y cuando el paso es correcto no debe verse ningún rayo de luz entre las superficies de medición de la galga o plantilla y los flancos de la rosca. Si no se dispone de galgas, se puede determinar también el paso con ayuda de las cuchillas de medición de un pie de rey (fig. 146,2). Con objeto de mantener los errores de medición tan pequeños como sea posible no se mide el pase mismo sino un múltiplo de éste, por ejemplo, de valor diez veces mayor. El resultado de la lectura se divide entonces por 10 con objeto de calcular el paso. Véase Jütz-Scharkus, Stoff-Zahl-Form (Material-Número-Forma), pág. 103.

146

F

AMPLIACIÓN Fuerza de la gravedad, centro de gravedad La gravedad como fuerza que es de atracción, partiendo de la tierra, y obrando como obra de modo permanente sobre todos los cuerpos, se manifiesta mediante diversos efectos. Un pesado torno ejerce a consecuencia de la gravedad un esfuerzo de compresión sobre su base, fundamento o zócalo. Éste tiene que tener fortaleza suficiente para poder resistir el peso del torno; si no fuera así se hundiría la máquina, Bajo la influencia de la gravedad se estira un resorte de tracción, las herramientas que se escapan de la mano caen verticafmente hacia abajo, etc. Sobre una calle en pendiente se pone a rodar un coche, todos los arroyos de la tierra corren al valle. La magnitud de la gravedad que actúa sobre un cuerpo determinado ha sido ya explicada (pág. 41) y se mide como peso suyo en kp ó p. Como se ha podido ver por medio de experimentos muy exactos sobre la magnitud de la gravedad en diversos puntos de la superficie terrestre — por ejemplo, en los polos o en el ecuador — esa magnitud, y con ello el peso de un cuerpo, son diferentes. Es decir que un mismo cuerpo pesa en el Polo un poco más que en el Ecuador. Por esta razón hay que « contrastar ». o « tarar » las balanzas de resortes en un determinado punto de la superficie terrestre. Como punto normalizado para el contraste, es decir para la determinación de la división de su escala, se ha elegido París (aproximadamente a 45° de latitud geográfica).

El peso de los cuerpos es una magnitud variable La dirección de la gravedad se puede determinar fácilmente por medio de la plomada. Va dirigida siempre hacia el centro de la tierra; esta dirección, que es la así llamada dirección vertical o, simplemente, vertical, juega un importante papel en la Técnica. £1 centro de gravedad considerado como punto de aplicación de la gravedad Un tubo largo o una barra de hierro ángulo se llevan cogidos por su centro, mientras que un martillo de fragua se agarrará cerca del extremo más pesado. Los cuerpos están en «equilibrio» cuando se hallan apoyados por un punto bien determinado que es el llamado centro de gravedad. Las fuerzas de gravedad que actúan sobre cada partícula de un cuerpo dan lugar con relación al punto de apoyo (punto de giro) a una acción de palanca. Si toda la fuerza de giro (peso por brazo de palanca) de las partículas que giran hacia a la izquierda iguala a la de las que giran hacia la derecha, existirá equilibrio. Si no es éste el caso, el cuerpo tendrá un exceso de peso hacia un lado. Se puede entonces decir: la gravedad, el peso, actúa en el centro de gravedad (fig. 147,1).

Los cuerpos apoyados por su centro de gravedad exigen una fuerza de sustentación o de suspensión de la misma magnitud que el peso y dirigida en sentido contrario. Cuando hay un sobrepeso habrá que aportar fuerzas adicionales para evitar que se vuelque el lado que cuelga., La posición que en cada caso ocupa el centro Fig. 147,1 El peso actúa aplicado en de gravedad depende de la forma del cuerpo. el centro de gravedad Ese punto puede estar dentro o .fuera del cuerpo (figura 148, 1). La posición que en cada caso tenga el punto de gravedad debe tenerse cuidadosamente en cuenta cuando se trata de transportar piezas pesadas, al construir estructuras de edificios, al colocar escaleras, etc. En caso de descuidarse este detalle puede darse lugar a graves accidentes como consecuencia del vuelco de las cargas.

*

147

MPLIACION

Fie. 148,1 Posición del centro de gravedad, a) En una plancha (paralelepípedo rectángulo) el centro de gravedad está en el punto de intersección de dos diagonales del paralelepípedo; 6) en un trozo de tubo, el c. d. g. está en el centro del eje longitudinal; c) en una esfera el c. d. g. coincide con el centro geométrico; d) en una barra de acero angular el c. d. g. está fuera de la pieza en la intersección de dos líneas o ejes de gravedad

Posiciones de equilibrio Una varilla para soldar, colocada verticalmente sobre e! banco de taller, se vuelca. Si, por el contrario, es colgada de un gancho, permanecerá en la posición vertical o volverá siempre a ella (figura 148,2). En ambos casos obran dos fuerzas sobre la varilla: la fuerza de gravitación, o gravedad, que actúa en el centro de gravedad y la fuerza de apoyo o de sustentación, igual y de sentido contrario a aquélla. Pero mientras que la gravedad en el primer caso obra por encima de la fuerza de apoyo, en el segundo ocurre lo contrario. Los cuerpos cuyo centro de gravedad está por debajo del punto de apoyo, se vuelven a situar siempre, como consecuencia de la gravedad, en una posición determinada, fija. Se dice que esos cuerpos tienen un equilibrio estable. Si, por el contrario, ese centro de gravedad está por encima del punto de apoyo, el cuerpo tendrá una inclinación a volcar, es decir que el centro de gravedad tiende siempre a tomar una posición lo más baja posible (piénsese también en una bola situada sobre una superficie lisa o en el caso de un dominguillo). Si se mueve el cuerpo cuando el centro de gravedad está arriba, volcará fácilmente. El equilibrio en que se encuentra es inestable. Aumentando la superficie de apoyo y bajando el centro de gravedad puede aumentarse la seguridad contra el vuelco. Las señales de tráfico transportables o el yunque en el taller del herrero tienen gran «estabilidad» (gran resistencia al vuelco) (fig. 148,3).

FÍE- 48,2

Posiciones de equilibrio de una barra

Fig. 148,3 Seguridad contra e! vuelco para distintas posiciones del centro de gravedad

Ejercicios

1. El hombre se sirve de modos muy variados de los efectos de la gravedad y la pone a su servicio. Considerar y citar dispositivos, aparatos y máquinas en que se utilizan esos efectos para transportar cargas o mercancías, conformar piezas, hincar estacas en el suelo, separar partículas de materia pesadas de otras más ligeras, producir energía (véase pág. 181), etc. 2. ¿Cómo se puede evitar el hundimiento de cargas pesadas en el suelo (pág. 67)? 3. Describir la posición relativa de los puntos de aplicación de la gravedad y de la reacción (apoyo) en el equilibrio estable y en el inestable. 4. El peso de los cuerpos es una magnitud variable. ¿Qué consecuencias se deducen de aqui para la densidad? Considerar también que los cuerpos se dilatan bajo la influencia del calor.

148

AMPLIACIÓN

Los dientes de una hoja de sierra circular se mueven describiendo un arco de circunferencia, es decir que obedecen a un movimiento de rotación. La broca de espiral que penetra en un taladro y la tuerca que se atornilla en un perno roscado, se desplazan en la dirección del eje longitudinal del taladro, o del tornillo respectivamente, con ayuda de un movimiento de rotación. El movimiento de rotación de las ruedas de un vehículo se transforma en el movimiento rectilíneo de este último. F.l movimiento de vaivén de las sierras mecánicas de arco se deriva, por medio de un pivote soportado excéntricamente, de un mecanismo de palanca giratoria, etc. Los movimientos circulares juegan en la técnica un importantísimo papel, sin que sea la menos decisiva razón de su importancia la de que con ayuda de adecuados elementos constructivos puedan transformarse en multitud de movimientos de otra clase. Los movimientos de rotación pueden verificarse con rapidez variable. Una medida para esta diferente rapidez es el número de rotaciones o vueltas durante un minuto o un segundo. Esta medida se llama número de revoluciones (n). También en los movimientos de rotación puede calcularse la velocidad como camino recorrido en la unidad de tiempo. Hay que considerar, sin embargo, que en un número de revoluciones se presentan, por ejemplo, en una polea de transmisión muchas velocidades distintas. Los «puntos» situados en la proximidad del eje del árbol, por ejemplo, los situados en el cubo, se mueven mucho más lentamente que los puntos de la periferia. La velocidad que corresponde a los extremos de un diámetro máximo se llama velocidad periférica o circunferencial. Esta velocidad se calcula como sigue: v (m/min) — donde el diámetro d viene dado en mm. Ejercicios 1. En el husillo de una taladradora de mesa van enchavetadas 3 poleas con diámetros iguales a 120, 180 y 240 mm. Calcular su velocidad periférica en m/min para un número de revoluciones del husillo n = 650 rev/min. 2. Las ruedas motrices de una locomotora tienen un diámetro de 2 metros y dan a plena marcha 350 vueltas por minuto. Calcular la velocidad del tren en km/h así como la velocidad periférica de las ruedas en rn/S. Momento de siró o de rotación (pág. 142) Cuando se tallan roscas, la resistencia de corte que se presenta en este mecanizar el material con arranque de viruta, tiene que ser vencida por la fuerza manual que se aplica en el giramachos para producir el movimiento de rotación y con él un continuo arranque de viruta. La resistencia de corte y el esfuerzo manual son fuerzas de sentidos opuestos con puntos de aplicación distintos (t'ig. 142,1). Se originan en el instante en que se inicia el movimiento de rotación y actúan sólo mientras este último perdura (comparar con la gravedad que actúa de modo constante). Si consideramos una determinada resistencia de corte, por ejemplo, 50 kp, se ve fácilmente que el esfuerzo manual necesario para producir el movimiento de rotación, es tanto más pequeño cuanto más alejado se halle del centro de rotación, aquí centro de la rosca. En otras palabras, en el caso que nos ocupa es aplicable la ley déla palanca en lo que se refiere a las magnitudes de la resistencia de corte y del esfuerzo manual. Momento de rotación (girando a la izquierda) — Momento de rotación (girando a la derecha) Velocidad de corte (kp) x radio de la rosca (cm) — = esfuerzo manual (kp) x radio del giramachos (cm)

149

MPLIACION Expresada esta ley por medio de una fórmula se tiene: Af¡ — M

T "l — rr • rs

(Ecuación de momentos)

Esto es aplicable no sólo al tallado de roscas como acabarnos de describir, sino, en general, a los movimientos de rotación alrededor de un mismo eje de giro. Si por el contrario un cierto momento de rotación, medido, por ejemplo, en kpm es transmitido de un árbol a otro árbol (véanse mecanismos de transmisión por correa o de engranajes, fig. 142,3) se tienen dos momentos de rotación de distinta magnitud. Ejercicios 1. Explicar qué fuerzas intervienen al aflojar una unión atornillada, así como qué brazos de palanca y momentos de giro (croquis) y establézcase la ecuación de momentos correspondiente. 2. Al apretar un tornillo M 10 hay que emplear al final una llave de 15 cm de longitud haciendo un esfuerzo manual de 1,5 kp. ¿Cuál es el momento, girando a la derecha, en kp/cm? ¿Cuál es la resistencia total de fricción, en kp, en los filetes de rosca y sobre la base?

Trabajo (pág. 143) Cuando se lima, hay que vencer la resistencia de corte que se presenta en la superficie de trabajo, mediante una fuerza de corte de la misma magnitud y de sentido opuesto. La velocidad de corte aclúa aquí a lo largo de un trayecto que es la carrera de trabajo y puede medirse, por ejemplo, en cm. Para levantara una altura de 2 m una carga de '100 kp por medio de una cuerda y una polea habrá que aportar, al menos, una fuerza de elevación de 100 kp que actuará a lo largo de todo el recorrido de subida (2 m). Un cerrajero que lime o corle con sierra, un obrero que levante cargas a mano O con un torno, ejecutan un trabajo no solamente en el sentido vulgar de la palabra sino en un sentido técnico especial por emplear una fuerza a lo largo de un recorrido. El trabajo es por experiencia tanto mayor cuanto mayor es la fuerza y mayor el recorrido a lo largo del cual actúa la fuerza. Puesto que tenemos unidades de medida para la fuerza y para la longitud del recorrido, kp y m, por ejemplo, la magnitud dei trabajo realizado se puede expresar con ayuda de una fórmula: Trabajo (kpm) = Fuerza (kp) • recorrido (m)

A = F-s Hay que tener aquí en cuenta que, en el caso de movimientos rectilíneos, las direcciones de la fuerza y del movimiento coinciden. Ejemplos 1. Elevación de una carga de G = 100 kp verticalmente a una altura s — 10 m (fig. 151,1). Para levantar G hay que emplear una fuerza de la misma magnitud y de sentido opuesto F = 100 kp a lo largo de un recorrido de s — 10 m. (La dirección del movimiento y la de la fuerza coinciden.) A - F-s = 100 kp-10 m = 1000 kpm 2. Esa misma carga se desplaza horizontalmente 10 m sobre el suelo (coeficiente de rozamiento = 0,3, véase pág. 69). La fuerza a aplicar en la dirección del movimiento (fig. 151,2) se corresponde en este caso con la magnilud de la fuerza de fricción de dirección opuesta. Fuerza de fricción = Peso-coeficiente de rozamiento — 100 kp.0.3 = 30 kp. con lo cual se tiene A = 30 k p - 1 0 m = 300 kpm 3. Elevación de la misma carga sobre un plano inclinado cuya inclinación es de 1: 20 a una distancia de s = 10 m, medida sobre la superficie de deslizamiento. Como aquí no coinciden la dirección de la fuerza y la del movimiento, lo que se hace es descomponer previamente la fuerza del peso en dos componentes, una de ellas paralela al recorrido (F,), y la otra perpendícularmente a él (F2) (véase pág. 151,3) A = FJ-Í = 5 k p - 1 0 m = 50 kpm

150

D

I to T°JIg. 151,1 una carga Fig. 151,2 una carga Fig. 151,3 resistencia

(izquierda) Consumo de Tuerza en la subida de (vertical) (centro) Consumo de fuerza en el desplazamiento horizontal de (derecha) Consumo de fuerza en la subida de una carga sobre el p ano inclinado (sin de frotamiento)

Rendiniento (pág. 144) En el cao de fuerzas que actúan a lo largo de recorridos rectilíneos o también de recorridos circulares, cono, por ejemplo, al apalancar, al atornillar o al dar vueltas a una manivela, se distingue entre el tabajo aportado (A?) y el trabajo útil (An) o, lo que es lo mismo, el resultado del trabajo. Si se estajlece la relación entre el trabajo útil y el trabajo aportado, ambos expresados, por ejemplo, en kpm, s obtiene lo que se llama el rendimiento del aparato que se emplee, y que viene a constituir como un; escala para medir el << resultado del trabajo». Ejemplo: Una carge de G = 150 kp es levantada en 0,3 m mediante un gato de tornillo. Trabajo útil An -= F - s = 150 kp-0,3 m = 45 kpm El trafajo empleado en un gato accionado por medio de una muletilla supongamos que sea, teniendo en cuéntalas resistencias del frotamiento en las espiras de la rosca, A, — 100 kpm. De aq i se deduce que el rendimiento del gato es An 45 kpm 0,45 n= A 100 kpm o con eras palabras: el 55 % del valor del trabajo aportado se pierde, entre otras causas, principalmente por el nzamiento (trabajo perdido) (véase pág. 144). Ejercicio 1. ¿Cono varia el trabajo aportado al desplazar una carga en sentido horizontal, cuando ei coeficiente de rozaniento se va haciendo cada vez menor, por ejemplo, 0,01, y termina por ser igual a cero? 2. ¿Quélice la llamada ecuación del trabajo (véase pág. 144) con relación al rendimiento? 3. ¿Se pede hablar también de rendimiento cuando se eleva una carga sobre un plano inclinado? Razón rio.

Fuerzas internas y sus efectos Cuando cei los agudos filos (o dientes) de un cincel, de una hoja de sierra o de una lima, se quieren arrancar prticulas de un material (de una pieza metálica) para — como se dice técnicamente — mecanizarl, ha de poder penetrar en el material el filo correspondiente. Para ello se ha de emplear una fuerzaque es corriente llamar fuerza de corte o esfuerzo de corte. Esta fuerzbde corte viene ocasionada por la resistencia de corte, la cual a su vez depende de una propiedad iherente a cada material y que recibe el nombre de fuerza de cohesión entre las pequeñas partículas el mismo.

151

F

MPLIACION Al arrancar virutas de una pieza, es esta fuerza de cohesión (interior) la que ha de ser vencida. Según se ha deducido por la experiencia, la magnitud de esa fuerza es diferente para los distintG materiales. En los materiales blandos, como, por ejemplo, el cobre o el aluminio, una hoja de sierra peneta fácilmente mientras que, por el contrario, se necesita emplear grandes esfuerzos de corte para c
20

30%

Alargamiento'

152,1

Diagrama • Resistencias-Alargamientos»

El ensayo de arrancamiento aclara no solamente lo concerniente a la magnitud le las fuerzas de cohesión de cada caso, sin< también todo lo que se refiere a otras paticularidades, tales como la tenacidad o el cmportamiento elástico de los distintos ingeríales que se emplean en el trabajo de los netales (figura 152,1).

La prueba de arrancamiento nos ha dado, sobre todo, la propiedad medible llamada rsistencia, de los distintos materiales. (La resistencia se mide en kp/mm a , véase la página 59). Existe una relación directa entre la resistencia y la dureza que se nota al trabajar un rnienai. Ejercicios 1. ¿Qué fuerza se necesita para romper un hilo de acero Si 50 de 5 mm de grueso? 2. ¿Qué tensión de tracción (medida en kp/mm11) deberá aguantar, como mínimo, una llanta d 50 x 8 de material St 37 y a qué esfuerzo de tracción, medida en kp, corresponde esa tensión? 3. ¿Hasta qué valor se puede cargar la sección de la pieza citada en el ejercicio 2) si se desi tener una seguridad contra la rotura igual a 4? (véase la página 157).

152

Ejecución del roblonado Las patas de tenazas, tijeras de mano, compases, etcétera, se unen entre sí por medio de un roblón o remache para que puedan tener movimiento de giro (fig. 153,1). En cerrajería, en construcciones metálicas y en calderería se roblonan entre si firmemente las planchas o los perfiles laminados formando las uniones que se llaman nudos (fig. 153,2). Los recipientes o las canalizaciones hechas con tubos de gran diámetro que lian de contener o conducir gases o líquidos se hacen generalmente a base de planchas. Las uniones en la dirección de las generatrices rectilíneas o en la de las circulares se realizan estanqueizándolas por medio de series de roblones, formando lo que se llama roblonaduras o juntas roblonadas. Estas roblonaduras deben ser, cuando se trata de recipientes de presión o de calderas de vapor, lo suficientemente fuertes para poder resistir la acción de la presión del gas o del vapor. Al mismo tiempo que resistentes, estas juntas habrán de ser estancas.

'mamm Fig. 153,1 Cuchillas de ima tijera remachadas entre st para que puedan girar

fie- 153,2 Chapas roblonadas entre sí

Para el roblonado, lo mismo que para el atornillado, se provee a las piezas de taladros pasantes, cuyos ejes deben ser paralelos y poderse llevar a coincidir. Después de introducir el roblón en el taladro, las piezas que han de unirse entre sí — chapas, por ejemplo —, se presionan primeramente una contra otra por medio de un enérgico recalcado del vastago del roblón que sobresale del taladro. Para formar a continuación la cabeza de cierre, se aumenta la presión ejercida terminándose así el roblonado o remachado. Las cabezas de cierre se principian a formar con el mantillo de roblonar acabándose de recalcar con una buterola. Las juntas roblonadas, contrariamente a lo que sucede con las atornilladas, no pueden volverse a soltar o a desunir, sino cortando una de las dos cabezas del roblón y extrayendo el vastago de su taladro por medio de un punzón o botador. El proceso de trabajo durante el roblonado es complicado y engorroso. Las fases del trabajo son muchas: trazado y taladrado de los agujeros, ajuste de las piezas entre sí y, eventualmente, escariado de los agujeros que no coincidan; colocación del roblón, etc. Por esta razón el roblonado va siendo cada vez más reemplazado por la soldadura. 153

ROBLONADO

Proceso del roblonado Después de la colocación del tornillo en el taladro correspondiente, las planchas delgadas se prensan primeramente entre sí por medio del embutidor de roblones (fig. 154,1). Con pocos, pero enérgicos martillazos, aplicados perpendicularmente, se empieza por recalcar el vastago del roblón de tal modo que las chapas no puedan soltarse ya, sino que, por el contrario, se aprietan todavía más una contra otra (fig. 154,2). Por medio de martillazos, aplicados oblicuamente con la tabla del martillo, se da una primera forma a la cabeza de cierre terminándose de recalcar con la buterola (figs. 154,3 y 4).

FÍE. 154,1

roblón

Ajuste del

Con objeto de que la energía cinética de los martillazos se transforme de un modo tan completo como se pueda en trabajo de deformación, se dispone la cabeza del roblón sobre un apoyo indeformable o difícilmente movible. La transformación del vastago cilindrico del roblón en la cabeza de cierre, por lo general redonda, presupone que el material del tornillo es suficientemente tenaz y forjable. Cuando se roblona en frío, los golpes dados con el martillo hacen que el »» material del roblón se vuelva duro y frágil, se temple en

frío, y esto tanto más •cuanto con más frecuencia se den los golpes. Este inconveniente se evita haciendo el roblonado en caliente. Fifi. 154,2 Recalcado Como consecuencia previo del vastago del j_ i , , • de la más enérgica roblón reducción de volumen que experimentan, al enfriarse, los roblones remachados en caliente, resultan más fuertes los roblonados hechos en caliente que los hechos en frío por quedar las piezas más fuertemente apretadas entre sí (fig. 154,5). Los esfuerzos de tracción y de comprensión provocados por la contracción del vastago F¡g. 154,3 Recalcado final y del roblón se hacen tanto mayores cuanto conformación inicial de la camás caliente haya estado el roblón al empezar beza de cierre la operación dc¡ roblonado. Los estuerzos de tracción que actúan en el vastago pueden, finalmente, llegar a ser tan grandes que los esfuerzos de la cohesión en el interior del material resulten incapaces de. resistirlo. La cabeza del roblón puede arrancarse entonces por estallido Las cabezas de cierre de los roblones se forman hoy dia muy raras veces a mano. Las casas dedicadas a construcciones metálicas emplean en vez de esos martillos manejados a mano, martillos accionados por medio de aire comprimido. Los martillos neumáticos tienen una gran fuerza percutora y gran rapidez de martillado realizándose con su ayuda más Fig. 154,4 Fuerzas que acíúan f á cil V rápidamente la operación de roen el roblón martillado en caliente blonar.

154

FJg. 1S4,5 F o r m a c i ó n final de la cabeza con la buterola

Roblones

ROBLONADO

Los roblones brutos, suministrados al taller para trabajar con ellos, constan de la cabeza y el vastago (figura 155,1). Las cabezas adoptan diversas formas, pero principalmente la de un segmento esférico (los roblones llamados de cabeza redonda) o la de un tronco de cono con o sin superposición de un segmento esférico (los roblones llamados de cabeza en gota de sebo o los de cabeza avellanada) *. El vastago de los roblones para palastro (d < 10 mm 0) es cilindrico y el de los utilizados en construcción de calderas o en construcción de estructuras de acero (í/> 10 mm 0) se mantiene un poco cónico, con objeto de que se pueda introducir con más facilidad en el agujero. La forma y las dimensiones de los roblones están nor- Fig. 155,1 Formas de roblomalizados. Su designación está unificada por DIN. nes, a) Cabeza (cabeza reEjemplo: Roblón de cabeza redonda 8 x 35 DIN 660 St34.13 significa roblón para palastro con cabeza redonda, 8 mm de diámetro en el vastago, y 35 mm de longitud de este último, según DIN hoja 660 hecho cotí acero de 34 kp/mm" de resistencia mínima a la tracción.

I

donda); b) vastago del roblón; • i roblón de cabeza avellanada para espesores de chapa <: 10 mm; d) roblón avellanado para construcción de calderas y de estructuras de acero; e) roblón con cabeza en gota de sebo;/) roblón de cabeza aplastada

Herramientas para roblonar Para martillar, es decir, para producir el recalcado y la formación de la cabeza previos, se emplean martillos de roblonar o remachar de pesos diversos, por ejemplo, de 100. . .600 p (fig. 155,2). Como sufrideras se empican o bien placas fuertes y planas de acero, la tabla del yunque o trozos de carril, o bien pesados martillos de fragua. Los ajustadores o cmbutidores de remaches o roblones son herramientas para recalcar provistas de un taladro y se utilizan, después de haber introducido el roblón, para prensar en el punto del roblonado, palastros delgados posiblemente algo curvados. Con buterolas, llamadas también juegos remachadores, se terminan de formar las cabezas de los roblones de cabeza redonda. Cuando se procede a roblonar en caliente, se calientan los roblones al rojo claro en fuego de fragua o en hornillos especiales para calentar roblones. Para desunir roblonaduras se utiliza el degollador, o descabezador de roblones, que es un cincel de filo romo con el cual se cizalla la cabeza del roblón. Según sea el tamaño del roblón se trabajará para esta operación con el martillo de mano o con el martillo de fragua. Fie. 155,2 Herramientas para roblonar, a) Martillo de roblonar o remachar; h) pieza sufridera con alojamiento para la cabeza; c) embutidor o ajustador de roblones; il) buterola; e) degollador de roblones 1 Véase Jütz-Scharkus, Stoff-Zahl-Form Forma), pág. 95.

(Materia 1- Nú me ro-

155

ROBLONADO Esfuerzos en las uniones roblonadas En la mayoría de los casos intervienen en las roblonaduras esfuerzos de tracción que actúan hacía los dos lados en la dirección de los planos de las planchas. Estas fuerzas de tracción actúan en el sentido de desplazar entre sí las piezas o planchas (fig. 156,1).

Fig. 156,1 Esfuerzos de tracción y de rozamiento en uniones roblonadas

Los esfuerzos de tracción tropiezan para realizar su trabajo, con las resistencias de rozamiento que se presentan en las superficies de deslizamiento que son las superficies de la roblonadura en las que ambas piezas se tocan. La resistencia al deslizamiento es producida por la fuerza con que las planchas son prensadas entre si como consecuencia del recalcado que se realiza en el proceso del roblonado. La magnitud de la resistencia de rozamiento depende, por lo tanto, de la calidad de la roblonadura. Cuanto más enérgica sea la fuerza de recalcado, tanto mayor será la resistencia de rozamiento (véase pág. 68). Al esfuerzo de recalcado le corresponde, como reacción, un esfuerzo de tracción del mismo valor en el vastago del roblón. Es decir, que los roblones están sometidos a esfuerzo de tracción. Si las fuerzas de tracción que actúan en la unión roblonada se hacen finalmente mayores que la resistencia de fricción — por ejemplo, en roblones mal recalcados —, entran en juego nuevas fuerzas y solicitaciones en el roblón y en el material de la roblonadura (fig. 156,2). El roblón se verá ahora solicitado en el plano de deslizamiento de las superficies por esfuerzos de cizallamíento como consecuencia del deslizamiento de las planchas que se establece.

Fie- 156,2 Esfuerzos corlantes (cizauamiento) y de compresión en uniones roblonadas, o) Los esfuerzos de cortadura dan lugar a tensiones de cortadura en el váslago del roblón, b) Los esfuerzos de compresión provocan tensiones de compresión en el material de la roblonadura

Simultáneamente las paredes del agujero de ambas chapas dispuestas en oposición con la dirección de deslizamiento quedan sometidas a esfuerzos de compresión. Estos esfuerzos se denominan presiones superficiales sobre las paredes del agujero. Las tensiones de cortadura y de compresión provocadas por los esfuerzos de cortadura en el roblón y por las presiones superficiales sobre las paredes del agujero de las piezas, se deben corresponder aproximadamente entre sí en cuanto a magnitud. O, expresándolo de otro modo: el diámelro del roblón y el espesor de la plancha deben escogerse con valores que guarden entre sí una cierta proporción. Como se deduce por el cálculo, tendremos esta « cierta proporción » cuando el diámetro del roblón se tome, aproximadamente, igual a 1,8 del menor espesor de las planchas que intervienen en la roblonadura.

156

ROBLONADO Ejemplo: Se trata de roblonar 2 palastros de espesor igual a 9 mm. El diámetro de los roblones debería pues ser igual a 1,8-9 mm = 15,2 mm. Según DIN, se escoge un diámetro de 16 mm. Supongamos que la fuerza de tracción que actúa sobre las chapas sea de 2000 kg. Tensión de cortadura : Tensión de cortadura (kp/mm 2 )

= esfuerzo de tracción (kp) dividido por la sección del roblón en mm1 = 2000 kp : 200 mm 2 en números redondos = 10 kp/mm' Tensión de presiones superficiales sobre las paredes del agujero : Tensión de compresión (kp/mm 2 ) = esfuerzo de tracción (kp) dividido por la superficie comprimida (mm1) = 2000 kp : 144 mol" = 13,8 kp/mm s Si, cotí relación al espesor de la chapa, se hubiera escogido un diámetro de roblón demasiado pequeño los roblones se romperían por cizallamiento ya cuando la chapa fuera muy poco cargada en la sección del agujero. No se aprovecharía la carga de compresión admisible de la plancha. Inversamente, no se aprovecharía la carga admisible a esfuerzo cortante de los roblones, cuando, con relación al espesor de la plancha, el diámetro de los' roblones hubiera sido elegido demasiado grande. Diámetro del roblón ™ aproximadamente 1,8- espesor mínimo

de las planchas

Trabajo (solicitación) admisible y resistencia Las cargas admisibles de tracción o esfuerzo cortante en roblones, pernos, tornillos y demás elementos de construcción dependen de las resistencias a la tracción, compresión o esfuerzo cortante de los correspondientes materiales de que están hechas esas piezas. Los roblones de acero (resistencia aprox. de 34 kp/mm2} aguantan mayores fuerzas, llamadas aquí solicitaciones, que los de aluminio, por ejemplo (resistencia aprox. 15 kp/mm 2 ). Si las piezas no deben experimentar, a consecuencia de las fuerzas que obran sobre ellas, notables variaciones de forma, la tensión que se les suponga en kp/rnm 2 no deberá ser sino una fracción de la resistencia del material. Ejemplo: Un gancho de grúa hecho de acero redondo St 37 (figura. 157,1) que debe aguantar una carga máxima (fuerza de tracción) de unos 1400 kp, debería tener un determinado diámetro para que pueda soportar esa carga « con seguridad ». Deberá, por lo tanto, dimensionarse con espesor tal que cada mm2 de la sección sometida a tracción esté cargada sólo con, aproximadamente, V E de la resistencia mínima a tracción del material o sea, en este caso, con "/» = aprox. 7 kp/mm a . Su sección se calcula considerando que ésta debe contener tantos mm* como veces esté contenido 7 kp en 1400 kp, o sea que esa sección valdrá 200 mm2. De la tabla correspondiente se deduce para este caso un diámetro de 16 mm en números redondos. Como el perno no está en este caso cargado nada más que con una quinta parte de su resistencia mínima a la tracción, se designa esta tensión «admisible» como de «seguridad» igual a cinco contra la rotura. Si se tratara de contar con toda la resistencia a la tracción, el gancho en cuestión no necesitaría tener sino V E de 'a sección antes calculada — es decir 0 7 — pero no sería seguro que aguantara. Si aguantara en realidad, habría, empero, que contar con una notable, no deseada, dilatación (véase pág. 152). En Jo, casos de compresión, flexión o torsión es corriente considerar factores (coeficientes) de seguridad análogos.

Figi 157 | La secc¡0n más débil de gancho de grúa — el vásiago del ro-

una « seguridad cinco contra la rotura »

157

ROBLONADO

Preparación de las uniones roblonadas Se principia por trazar los centros de los agujeros para los roblones. La distancia constante al borde de las planchas se fija por medio de un calibrador y la aguja de trazar. El trazado de las distancias entre roblones, es decir, el paso, se realiza cuando se trata de costuras largas, ordinariamente con un listón de sección triangular sobre el cual se ha empezado por señalar previamente, el paso con todo cuidado, por medio de una regla. Después de marcarlos con el gránete, se ejecutan los agujeros para los roblones pqf medio de taladrado o de agujereado. El diámetro de los agujeros se toma para el roblonado en frío de 0,1 a 0,3 mm y para roblonado en caliente, aproximadamente, 1 mm mayor que el diámetro del roblón con el objeto de que puedan éstos ser introducidos fácilmente en el agujero. Los agujeros para los roblones se achaflanan o se avellanan después del taladrado, cuando se trate de planchas gruesas y grandes diámetros de roblón, con objeto de que las cabezas de este último no puedan entallarse como consecuencia de los afilados bordes del agujero. Si se emplean roblones avellanados, se procederá a avellanar, con un avellanador con ángulo de 75 ó 90°, el lado de la cabeza de asiento y a veces también el lado de la cabeza de cierre. Después se procede a disponer en sus mutuas posiciones las piezas y a presionarlas firmemente entre sí por medio de tornillos de unión o de garras de sujeción. Los ejes de agujeros que no coincidan exactamente entre sí se corrigen con ayuda de un escariador para agujeros de roblón.

Elección de los roblones La longitud del vastago del roblón debe estar correctamente dimensionada. Se calcula partiendo del espesor de cosido, es decir, del espesor total de todas las piezas que han de ser roblonadas entre sí, y de un exceso que se da para la formación de la cabeza de cierre *.

Remachado o recalcado de las cabezas Los roblones de menos de 8 mm de espesor se remachan en frío y los mayores en caliente. Cuando se trabaja en frío debe precederse al recalcado previo con pocos, pero enérgicos martillazos. Mediante un número grande de martillazos innecesarios el material resulta endurecido en frío haciéndose frágil. La cabeza es fácil que salte después cuando sufra cargas el roblón. Cuando se roblona en caliente no deben formarse las cabezas nada más que estando al rojo. A temperatura de unos 300° C el material es sumamente frágil y quebradizo, y las cabezas se parten fácilmente al precederse al recalcado o remachado. Las buterolas tienen que ajustar exactamente con el diámetro del roblón. Si se emplean buterolas demasiado pequeñas, la cabeza de cierre resultará poco limpia. En los bordes se forma rebaba como consecuencia del material en exceso. Si la buterola es demasiado grande la forma de la cabeza resultará defectuosa y las planchas quedarán entalladas. Ejercicios 1. Describir los procesos de trabajo en el roblonado en caliente de dos planchas de acero de 12 de espesor; las cabezas de cierre de los roblones deben quedar avellanadas. Escoger roblones adecuados, de acuerdo con la página 157 y a la vista de una tabla, y designarlos según normas. 2. Explicara la vista de la figura 154,4 las fuerzas y reacciones que se presentan en el roblón y las planchas. 3. ¿Para qué esfuerzo de tracción en el vastago de un roblón remachado de 20 0 y de St 34 es previsible que salte la cabeza? 4. ¿Por qué razón en el recalcado en frió de una cabeza de cierre será mejor emplear un martillo un poco más pesado que uno demasiado ligero? ¿Será preferible recalcar con la peña del martillo que con la tabla del mismo? Fundamentar el criterio que se tenga. 1

Véase Jütz-Scharkus, Storf-Zahl-Form (Material-Númcro-Forma), pág. 95.

158

Recocido del acero y de metales ligeros Las planchas y los tubos de acero, cobre, latón o metales ligeros, se suministran al taller muchas veces en estado duro, por ejemplo, « laminado en frío » o « estirado en frío ». Antes de ser sometidos, por ejemplo, a deformación por doblado habrá que darles un recocido de ablandamiento. AI martillar, por ejemplo, para repujar formas de plancha, el material se hace más consistente, más duro y más frágil: se dice entonces que el material ha sufrido un reforzamiento en frío. La dureza y la fragilidad pueden eliminarse de nuevo mediante el recocido.

Fig. 159,1 Las piezas forjadas se recuecen y quedan sin tensiones

Muchas piezas forjadas se recuecen después para equilibrar las tensiones que hubieran podido producirse en el material durante la forja o también para mejorar su resistencia. Para el recocido se emplean, por lo general, hornos especiales para recocer. En caso de emergencia pueden también recocerse piezas en el fuego dé la fragua o en fuego de coque; incluso la llama de un soplete puede servir para ello. Para recocer, se calientan las piezas hasta alcanzar una determinada temperatura de recocido. Las piezas de acero, por ejemplo, se calientan a unos 730° C. A cada color de recocido le corresponde, según se sabe por la experiencia, una temperatura perfectamente determinada. El técnico se sirve de los colores de recocido para juzgar sobre las temperaturas del mismo 1. Forman parte del proceso de recocido, además del recocido propiamente tal, el calentamiento y el subsiguiente enfriamiento de las piezas. Las faltas cometidas al calentar o al enfriar pueden tener consecuencias igualmente desfavorables sobre las propiedades de los materiales, que, por ejemplo, una duración del recocido o una temperatura incorrectas. Víase Jütz-Scharkus, Stoff-Zahl-Form (Maierial-Número-Forma). pág. 129.

159

RECOCIDO

Proceso en el recocido Durante el recocido se producen, en el interior del material, variaciones que se designan como transformaciones estructurales. Estas transformaciones son la causa inmediata de que los materiales después del recocido se vuelvan blandos y fácilmente forjables o de que, en otros casos, mejore su resistencia (fig. 160,1). *900'C

tmpo Q- —

e™

Fie. 160,1 Las estructuras cambian con e! recocido. La estructura basta de un acero se hace de grano fino

Los materiales metálicos están constituidos por cristales o granos intimamente unidos entre sí. Esos granos pueden verse a simple vista en las superficies de rotura, por ejemplo. Hay materiales con estructura de grano tino y oíros con estructura de grano basto. Mediante una fuerte ampliación de superficies metálicas pulidas y atacadas con ácido, es decir, mediante las llamadas figuras metalográficas de corrosión, pueden apreciarse los limites del grano y diversos componentes de la estructura. En los aceros, por ejemplo, los elementos cndureccdoru's (fig. 160,2). Las figuras meta logra ricas muestran también deformaciones de la estructura (ales como las que se producen en el laminado en frió, el martillado y análogas. Con ayuda de esas figuras se ha descubierto también la llamada formación de granos gruesos como consecuencia de un recocido demasiado largo a temperaturas elevadas.

Pertita

F¡8. '6ÍI.2

Cementita

Figuras niela lográficas (200 aumentos). Tipos de acero de composiciones diversas (o-r)

Se sabe por experiencia que la forma y la magnitud de los cristales influyen sobre las propiedades del material. Así, por ejemplo, las estructuras de grano basto son menos resistentes que las de grano lino. Los cristales deformados dan lugar, como consecuencia, a materiales duros y frágiles. Para un trabajo posterior, sin arranque o con arranque de viruta, se ha visto que los más adecuados son los materiales con estructura finamente granulada y no deformada. Mediante condiciones adecuadas de recocido, por ejemplo, mediante mantenimiento de determinadas temperaturas y duración del recocido, es posible obtener en la estructura ciertas variaciones que interesan y con ello influir sobre las propiedades del material. Durante el recocido de piezas tiene lugar una oxidación de intensidad mayor o menor en su superficie que. generalmente, ha sufrido un trabajo previo. Cuanto más larga sea la duración del recocido, o más elevada la temperatura de recocido, tanto más oxidado, más quemado resultará el acero. En las piezas de acero las capas oxidadas o quemadas se deshojan, se exfolian, resultando a causa de esto más pequeñas las piezas. Los gases empleados para el calentamiento contienen también sustancias que pasan al metal recocido y pueden influir desfavorablemente sobre sus propiedades. 160

RECOCIDO Existen diversos procedimientos de recocido que se diferencian unos de otros por lo que respecta a la temperatura y al tiempo de recocido. Según sea el objeto perseguido, el recocido se denominará de los siguientes modos: Recocido para eliminar tensiones internas, cuando tiene por objeto suprimir las aparecidas, por ejemplo, el forjar la pieza; recocido de ablandamiento, que tiene por misión alcanzar propiedades ventajosas (disminución de dureza) para que el material pueda ser sometido después a trabajos con o sin arranque de viruta; recocido de normalización con el que se quiere, por ejemplo, mejorar la resistencia y la tenacidad de las piezas. Hornos y baños para recocer En los hornos de recocer se disponen las piezas, o bien sobre una placa de asiento, o bien dentro de una cámara cerrada por todas partes, llamada mufla (fig. 161,1). Tanto las placas como las muflas están hechas de material refractario (chamóla) con objeto de que puedan resistir el calor del recocido. El calor que se necesita para el recocido se obtiene en un hogar quemando coque, aceite combustible o gas del alumbrado. Los gases calientes de la combustión rodean la placa o la mufla y van cediendo paulatinamente su calor a las piezas. Los gases salen por una chimenea a la atmósfera.

K¡6- 161,2 Calentamiento de hornos de recocido, u) Con carbón; b) con aceites combustible?; c) con gas del alumbrado; d) con resistencias eléctricas

En los hornos de recocido calentados eléctricamente se hace pasar la corriente por resistencias eléctricas, embutidas en las paredes, que se ponen incandescentes (fig. 161,2). Los baños de recocido se calientan eléctricamente o con gas. Las piezas se sumergen total o parcialmente en un baño caliente de algún material en fusión — por ejemplo, plomo líquido—, y toman la temperatura del baño (fig. 161,3). Como durante el recocido es frecuentemente necesario mantener determinadas temperaturas de recocido, la mayoría de los baños van provistos de aparatos especiales de medida (llamados pirómctros) (véase cap. dedicado a Temple) en los que se puede ver la temperatura de recocido que reina en cada momento (fig. 161,4). Los baños de recocido presentan ventajas respecto a los hornos de recocer. La temperatura del baño puede, por lo pronto, ajustarse exactamente. Con esto se evita el peligro de un recaIcntamiento o quemado de las piezas como puede sobrevenir, por ejemplo, por llegar los gases de la combustión demasiado calientes al borno. Las piezas colgadas en el baño, dentro del liquido correspondiente, no quedan en contacto con el aire, oxidándose, por esto, apenas.

Fifi. 161,4 Aparatos para medición de temperaturas en el horno de recocido, a) Vaina tanteadora; b) aparato indicador; c) conducción eléctrica entre la vaina y el aparato indicador

161

RECOCIDO Acciones térmicas-Estado térmico-Temperatura Cuando se recuece una pieza, se le aporta calor, con lo cual se calienta y termina por ponerse incandescente. Cuando se la refrigera, le es sustraído calor, verbigracia, por el aire que está más frío que ella, y se enfría paulatinamente. El calentar o el enfriar constituyen variaciones del estado térmico1. En las piezas se hace perceptible, por ejemplo, con ayuda del color de recocido. El estado térmico de una pieza en un momento dado se puede determinar exactamente si se mide su temperatura. Estado térmico — temperatura Para ello ha sido necesario desarrollar instrumentos adecuados de medida, como, por ejemplo, los termómetros *. Habrá también que fijar una unidad de medida para ta temperatura. Correspondiéndose con lo que es una regla para medir longitudes el trazo « cero », hubo necesidad de tomar un punto fijo (punto cero) a partir del cual se midieran las temperaturas correspondientes. F.l astrónomo sueco CELSIUS fue uno de los primeros sabios que establecieron como punto «cero» de una escala de temperaturas dividida en grados, la temperatura, siempre fija, a la cual funde el hielo. En cuanto a la unidad de temperatura, la estableció CELSÍUS dividiendo en 100 grados la diferencia de temperaturas entre el hielo fundente y el llamado punto de ebullición del agua, es decir, la temperatura a la cual el agua se pone a hervir. Con objeto de que los grados de temperatura no se confundan con los grados angulares, se designan los primeros como grados Cel-

síus * rc>.

Fig. 162,1 Graduaciones (unidades di; medida) de termómetros

Los científicos RÉAUMUR y FAHRENHEIT se ocuparon también igualmente del problema de la medición de estados térmicos. Sus escalas de temperatura son de uso corriente en el extranjero y sobre todo en los Estados Unidos de Norteamérica. Los grados de temperatura correspondientes se designan con °R y C F (fig. 162,1).

Las temperaturas inferiores a O u se designan por grados de frío o grados bajo cero y las superiores por grados de calor o grados sobre cero. Más sencillo y breve resulta indicar los grados de frío con un signo « menos » (—), y los de calor con un signo « más» ( + ). Por ejemplo, + 40° C o — 8° C. En ia naturaleza y en la técnica se presentan muy diferentes grados de calor y de frío. La temperatura más baja medida hasta la fecha y, como es legítimo suponer, la temperatura mínima posible es la de — 273" C. Las llamas del soplete de soldar son de | 3200" C y superiurts. Medíanle ingeniónos instrumentos de medición de temperaturas se ha hecho posible también determinar, por ejemplo, en varios millones de 'JC la temperatura de nuestro sol. La medición de temperaturas juega un importantísimo papel no solamente para los tratamientos térmicos de materiales, tales como el recocido y el templado, sino también para muchas otras cuestiones de la técnica y la ciencia. En la economía del calor o en termología se miden, por ejemplo, temperaturas de aguas y de gases de la combustión; en agricultura, temperaturas del aire y del agua, etc. De la palabra griega thermos ™ calor. En España es más corriente llamar a los grados Celsius, grados centígrados, — N. del T.

162

RECOCIDO

Estados físicos de los cuerpos: sólido-líquido-gaseoso Mediante calentamiento o refrigeración de las sustancias, puede producirse una variación en su estado físico. El hielo y la nieve funden cuando llega la época del deshielo, es decir, se convierten en agua cuando se alcanza una temperatura de 0 J . El agua se vaporiza, hierve ordinariamente, cuando llega a una temperatura de 100" C. Se vuelve gaseosa (vaporosa) (figura 163,1). El hielo y el vapor de agua son otros estados físicos del agua, habitualmentc líquida. Según el estado térmico puede la misma sustancia, el mismo cuerpo, ser, por lo tanto, sólido, líquido o gaseoso. Aquella temperatura a la que una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido se llama punto de fusión.

Fig Í63^

Es[ados flsjcos M agua A| enfr¡ar|a por dcbajo de fl, se

forman hielo, nieve o escarcha (estado sólido). El agua (estajo liquido) en ebullición, se vaporiza (estado gaseoso)

Aquella temperatura a la que el cuerpo en cuestión pasa del estado líquido al estado gaseoso se llama punto de ebullición. Con temperatura creciente se varían los estados físicos de los cuerpos en el orden « sol ido-I íq u idogaseoso ». Inversamente, al bajar la temperatura, un cuerpo gaseoso puede liquidarse y uno líquido puede finalmente solidificarse. No sólo el agua, sino casi todos los cuerpos, incluso los metales, los gases, los minerales y las tierras, pueden pasar por los tres estados físicos. En las falsas soldaduras * o en la soldadura por fusión se licúan metales. El vidrio se consigue por fusión de diversos minerales mezclados, el mercurio puede vaporizarse, etc. Formas de transición El acero calentado en la fragua se hace pastoso, «dúctil o maleable». Este estado es una forma de transición entre el estado sólido y el líquido. Al solidificarse el estaño para sol dar, por ejemplo, puede observarse que una parte del ma'erial permanece todavía fluida mientras que otra se ha solidificado ya. Muchas aleaciones de metales no poseen, de acuerdo con esto que hemos visto, un punto fijo de fusión, sino que se solidifican dentro de una determinada zona de temperaturas, por ejemplo, entre 295 y 310" C. Los líquidos se evaporan, antes de haber alcanzado el verdadero punto de ebullición. La vaporización se nota en la bencina, los perfumes, etc., por medio del olfato. Las partículas de materia hechas volátiles se perciben por el sentido del olfato. Los puntos de ebullición de cuerpos líquidos dependen, no solamente del estado térmico, de la temperatura, sino también de la presión atmosférica del momento. Cuanto más elevada sea ésta, tanto más alto será también el punto de ebullición. Se toma como punto de ebullición normal del agua los 100" C. A esta temperatura empieza a hervir el agua cuando la presión atmosférica es la que se llama corrientemente normal (760 mm de columna de mercurio) (véase pág. 201). • Llamamos aquí falsas soldaduras, siguiendo a autores tan prestigiosos como lo es Serral y Bonaslrc. a las uniones de niélales no obtenidas por fusión de éstos, sino por interposición de oiro metal fundido (soldaduras fuertes, soldaduras blandas). — N. liel T.

163

RECOCIDO

Diversos procedimientos de recocido Si con el recocido ha de obtenerse la deseada, modificación de la estructura, habrá que respetar las normas de recocido especificadas por la casa suministradora para cada material. Las normas de recocido prescriben sobre todo la temperatura y la duración del recocido, así como la duración del caldeo y del enfriamiento. Siempre que no se trate tle algunos aceros o metales ligeros excepcionalmente sensibles al recocido y en los que hay que respetar con gran precisión la temperatura de recocido, es suficiente guiarse por el color de recocido para juzgar sobre la temperatura del mismo y poderla apreciar a simple vista. El calentamiento, por ejemplo, de piezas de gran sección debe realizarse tan lentamente que las capas exteriores de material no estén ya incandescentes mientras el interior, el núcleo, permanece aún frío. De este modo se evitan en la pieza las así llamadas tensiones térmicas entre las zonas calientes y las frías (véase pág. 190). La refrigeración de las piezas se realiza por el mismo motivo, generalmente, en hornos cerrados en que se ha suprimido el caldeo, o bien, metidas en cenizas o en arena calientes. El recocido para eliminación de lensiones en piezas de acero se realiza a temperaturas de unos 500 a 600° C. Hay que tener aquí presente' que después del recocido deben enfriarse las piezas muy lentamente. Se cubren por esta razón frecuentemente con ceniza caliente, con lo cual se evita la aparición de nuevas tensiones. Recocido de ablandamiento de diversos materiales Material Aceros de composición diversa

Temperatura de recocido unos 730° C

Planchas de cohrc

650...700" C

Planchas de latón Aluminio

600C C 350. . .400" C

Duraluminio

330...360 J C

1100

Duración del recocido Según normas, pero en general, tanto más larga cuanto mayores las piezas, cuanto más gruesa la sección

Enfriamiento rápido en agua Dejar enfriar lentamente Enfriar bruscamente en agua o dejar enfriar ni aire

unos 30 min unos 60 min

Recocido de normalización

1000 900 800

700 600 500

L 164

Proceso de calentamiento y de enfriamiento Calentamiento y enfriamiento lentos

Acero d construcción

Mediante forja, doblado, estirado y martillado se deforma la estructura del material, se vuelve duro y quebradizo. En los trabajos de forja es preciso, con frecuencia, someter las piezas, repetidamente y durante largo rato, a la acción de elevadas temperaturas. Con ello resultan, a veces, estructuras de grano grueso y la resistencia de las piezas padece en consecuencia. La estructura de grano basta o la distorsionada se transforma nuevamente, mediante recocido a determinadas temperaturas, en estructura normal de grano fino. En el recocido de normalización las temperaturas son, generalmente, más altas que en el de ablandamiento, rigiéndose éstas por el contenido del tipo de acero objeto del tratamiento, en carbono, elemento que le da dureza (fig. 164,1).

FALSAS SOLDADURAS Falsas soldaduras* realizadas con sóida dura blanda y soldadura fuerte Los bordes de las jumas de recortes de plancha para formar tubos, recipientes, elementos de cubiertas, etcétera, se unen entre si firmemente por medio de juntas hechas con material de soldar. Los tubos de plomo, o piezas de piorno, en general, se unen entre sí por medio de falsas soldaduras y lo mismo los cables eléctricos y los cordones hechos con alambre de cobre. Mediante falsa soldadura se unen, por ejemplo, las plaquitas de metal duro a los útiles de torno, brocas de espiral, etc. (fig. 165,1). Para efectuar esta soldadura se limpian las superficies de las piezas en el sitio por donde se van a unir, se aplican una contra otra íntimamente y se calientan. En la rendija se vierte, fundido, el material de soldar. Al enfriarse la junta que se suelda se solidifica el material vertido y las piezas quedan unidas entre sí.

Fig. 165,1 Diversos trabajos de soldadura, a) Costura de plancha (solapa), b) costura de ángulo o de esquina; c) costura en la superficie exterior y en el fondo de un cilindro; d) costuras longitudinales y circunferenciales en tubos; r) uniones soldadas en planchas para techar;/) soldadura de anillo de reborde con brida; g) uniones de tuberías, por ejemplo, de tubería de cobre con otra de plomo; h) plaquita de corle soldada Las soldaduras hechas con soldadura blanda, por ejemplo, con estaño para soldar, son poco fuertes. A causa del bajo punto de fusión de la soldadura blanda (185. . .260° C), durante el uso no deben someterse las partes soldadas a calentamientos de importancia. Las soldaduras fuertes, por ejemplo, las hechas con material de latón, son más resistentes y menos sensibles a la temperatura que las soldaduras blandas. Para calentar los puntos a soldar y para fundir el material de soldadura, se emplean soldadores calientes o el dardo de la llama de una lamparilla de soldar. Para la soldadura fuerte se emplea también muchas veces la llama del mechero oxiacetilénico. Véase nota de pie de página en pág. 163. — N. del T.

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FALSAS SOLDADURAS Proceso en la ejecución de falsas soldaduras Al hacer este tipo de soldaduras se obtiene una unión firme — en el caso de recipientes también estanca — en la parte que se suelda, por agarrarse fuertemente las partículas superficiales de las piezas a las partículas del material de soldadura fundido y solidificado. Cuanto más partículas de material tomen parte a ambos lados en el proceso de soldadura tanto más fuerte será la unión soldada.

Fig. 166,1 Unión buena y mala hecha con material de soldar, u) Rendija delgada entre las parles a soldar: la penetración de las partículas de soldadura dan lugar a una unión buena y Tuerte; b) Rendija gruesa: las piezas no Quedan sino superficialmente pegadas entre si

Como /lo muestran las figuras metalografías fuertemente aumentadas correspondientes a secciones transversales de uniones soldadas, las partículas del material de aportación penetran en una unión bien soldada, entre las separaciones de los granos hasta una determinada profundidad de la superficie de las piezas. Con ello la soldadura «echa raíces», en cierto modo, dentro del material. La mutua adherencia resulta así mejorada. En muchos metales como, por ejemplo, el cobre que se suelda con latón de soldar, se forma una aleación entre el material de soldadura y el de la pieza. Como mejor se realiza entonces la penetración de las partículas de soldadura, según muestra la experiencia, es cuando la rendija entre las piezas es muy delgada, es decir, cuando las piezas se aprietan entre sí todo lo posible (fig. 166,1). En Igs partes soldadas se adhiere pues metal con metal. Esto presupone que las partículas metálicas no encuentran impedimento para ponerse en contacto, es decir, que las superficies a soldar están metálicamente limpias. Para este objeto, antes de proceder a soldar, se limpian cuidadosamente de capas de cascarilla adheridas, óxido, etcétera (fig. 166,2).

Fig. 166,2 Proceso al soldar, o) Limpieza de las partes que se van a unir, aplicación de liquido de soldar; b), limpieza del soldador; t-) apretado de las planchas, aplicación de la soldadura fundida

Fig. 166,3 Gotas de soldadura aplicadas sobre superficies, a) Sucias u oxidadas; ft) limpias, y c) limpias y libres de oxidación.

166

Al calentar las piezas para proceder a soldar, se «forman a consecuencia de la acción del oxigeno del aire sobre la mayoría de las superficies metálicas, nuevamente películas finas, no metálicas, de óxido. Se reconocen, por ejemplo, en piezas metálicas pulidas, en una coloración especial que adquiere la superficie. Si no se eliminan esas películas, la unión soldada no se realizará bien (fig. 166,3). Para ello se necesitarán medios especiales llamados productos de soldar o también productos fundentes. Estos productos mantienen las partes a soldar limpias metálicamente durante el proceso de soldadura. Tienen la propiedad de disolver los óxidos recién formados. Muchos fundentes aislan, además, del aire ambiente la zona que se suelda, impidiendo así que puedan seguirse formando óxidos.

FALSAS SOLDADURAS

Aparatos para calentar los puntos a unir por medio de falsa soldadura Al realizar las soldaduras blandas, se emplea generalmente un soldador para calentar la parte que se suelda y para fundir el material de soldadura. La parte activa del soldador o sea la superficie o la arista que se utilizan para la transmisión de calor, está constituida de tal forma que puede, sin dificultad, aplicarse a la rendija correspondiente de la junta y presionar contra ella (fig. 167,1). Los soldadores son de cobre porque este metal conduce el calor que reside en su interior rápidamente al punto a soldar. El cobre es un buen conductor del calor. Tampoco se oxida ni descascarilla sino muy ligeramente, pese a los múltiples calentamientos que experimenta (compárese con el acero). Hay también soldadores calentados con bencina (figura 167,2).

Fig. 167,2

Fig. 167,1 dador

Parles activas del sol-

Soldadores de bencina

Los metales fácilmente fusibles, como los tubos o las planchas de plomo, se sueldan valiéndose de la pistola o de la lámpara de soldar (fig. 167,3). Con estos instrumentos puede regularse dentro de amplios limites, por ejemplo, entre los 150 y los 1000° C, la temperatura deseada para el caso, y ello sólo mediante un hábil manejo del aparato (acercamiento o alejamiento de la llama). En la pistola de soldar se quema una mezcla de gas del alumbrado y aire y en la lámpara de soldar una mcztla de vapores de bencina y aire que salen, en ambos casos, en forma de chorro por la boquilla del aparato, consiguiéndose de este modo la temperatura para realizar la soldadura. La lámpara de soldar, cuyo funcionamiento tiene lugar a base de bencina, está provista de un dispositivo precalentador por medio del cual la bencina se calienta por encima del pumo de ebullición saliendo entonces, en forma de gas a presión, por una boquilla (fig. 167,4). Para limpieza de las partes a soldar se emplean rascadores, generalmente de sección triangular o de forma de cuchara, limas viejas y cepillos de alambre. Las planchas de cinc se limpian mediante mordentado con ácido clorhídrico diluido.

Fig. 167,3 cina

Lámpara de soldar, de ben-

Fig. 167,4 Puesta en funcionamiento de la lámpara de soldar. oí Calentamiento con llama de alcohol; b) inyección de aire (1) y apertura del botón giratorio (2)

167

FALSAS SOLDADURAS Material para falsas soldaduras La soldadura blanda está constituida por aleaciones de estaño con plomo. Todas las soldaduras de estaño están normalizadas, es decir, no existen nada más que determinados tipos que se designan de modo normalizado. L Sn 50, DIN 1730 *, por ejemplo, significa soldadura de estaño con 50 % de estaño (el resto plomo) según DIN, hoja 1707 En la industria de la alimentación no puede emplearse para el estañado de chapas de acero laminado (hojalata) o para la soldadura de botes de conserva, nada más que L Sn 90 a causa de las propiedades venenosas del plomo.

Fig. 168,1 Formas comerciales dé material para soldar, a) Barra de soldadura; b} soldadura de latón con relleno de bórax; c) alambre de tubo (soldadura de estaño con colofonia); d) granalla de soldadura; e) plaquitas de soldadura para metal duro

La soldadura fuerte la constituyen aleaciones de cobre con cinc o con plata. Sus puntos de fusión están comprendidos, aproximadamente, entre 770 y 900 °C. Son soldaduras fuertes normalizadas, por ejemplo, las siguientes: LMs 60 * * =• soldadura de latón con 60 % de cobre (el resto, sobre todo cinc). LAg 8 =- soldadura de plata con 8 % de contenido en plata (55 %, cobre, el resto cinc). Los materiales de aportación para las soldaduras blandas y las fuertes se suministran generalmente en forma de barras pero a veces también en forma de granos (fig. 168,1). Los fundentes para soldadura blanda son: ácido clorhídrico diluido (sólo para soldaduras de cinc), agua de soldar, grasa de soldar, colofonia.

El agua de soldar se prepara por disolución de desperdicios de plancha de cinc en ácido clorhídrico. La grasa de soldar contiene como componente activo sal de amoníaco o colofonia. Para la soldadura fuerte se emplea bórax. Los fundentes, sobre todo la colofonia o el bórax, se aportan a veces juntamente con el material de soldadura (por ejemplo, el alambre de tubo de soldadura de estaño con relleno de colofonia o el alambre de soldar de latón con relleno de bórax). La soldadura de metales ligeros como, por ejemplo, el aluminio, presenta muchas dificultades a causa de la película de óxido que es muy difícil de disolver. Se necesita para hacer esas soldaduras, además de medios especiales de fusión, una buena limpieza del sitio a soldar, realizada con ayuda de cepillos de alambre adecuados, durante el proceso de soldadura. Soldadura fuerte con el soplete de soldadura autógena Para calentar el sitio a soldar se utilizaba antes, generalmente, la lámpara de soldar. En la forja del cobre en que se presentaba con frecuencia la operación de soldar recipientes de chapa con soldadura fuerte, se calentaban las piezas también, con cuidado, sobre fuego de carbón vegetal o de coque. Hoy en día, está generalizado el empleo de la alta temperatura del dardo del soplete de soldar para realizar las soldaduras fuertes. Aun cuando con un hábil manejo de ese mechero se puede regular bien la temperatura para soldar, existe, empero, el peligro de recalentar la zona de la junta a causa de la elevada temperatura de la llama. Operando con este aparato es fácil, debido a la acción soplante del dardo de la llama, que se aventen partículas de soldadura o que se produzcan agujeros en las planchas delgadas. Por esta causa, al realizar falsas soldaduras, se hace funcionar el soplete con lo que se llama llama blanda. La llama se ajusta con presión de oxígeno menor que la normal (véase pág. 204), Las llamas blandas tienen menos acción soplante y suministran menos calor. ' En esta designación L hace referencia a la palabra alemana Lñtiinn que significa soldadura de estaño ; Sn es el símbolo químico del eslaño. — N. del T. ** En la designación LMs, L hace referencia a la palabra alemana Lot = soldadura y Ms a Messing = latón. — N. del T.

168

FALSAS SOLDADURAS

Propagación del calor La tempcraiura del soldador caliente desciende durante dura, y aun sin soldar, de modo continuo. El soldador paulatinamente. Se dice que su calor fluye del soldador por ejemplo, a la zona que se suelda, que está más fría. en el fluir del agua de las montañas al valle.)

la soldase enfría caliente, (Piénsese

Si se contempla más de cerca el proceso de la corriente térmica, puede observarse que se verifica de tres modos diferentes. Por la parte activa del soldador se transmite el calor al punto a soldar: esta zona se calienta y el material de soldadura que se aporta comienza a fundirse. Ahora bien, el proceso de soldadura se detendría pronto por si solo, si no fluyera continuamente calor del soldador (fig. 169,1). El calor fluye pues de partícula a particula de material, tanto en el soldador como en la soldadura y en la pieza; el calor es conducido. Este proceso se llama conducción del calor. Del soldador caliente asciende aire calentado: la superficie caliente del soldador ha cedido calor a las partículas de aire que lo rodean. El aire se hace más fino, más ligero (es decir, sus partículas tienden a separarse unas de otras), se hace menos denso que el aire-frío.

Fie. 169,1 Conducción del calor. Paso o flujo de calor del soldador caliente a la pieza más fría

Se establece una corriente de calor hacia arriba llamada corriente de convección. De abajo sube constantemente aire frío, y así sucesivamente (fig. 169,2). La corriente de calor por convección ayuda igualmente al enfriamiento del soldador. El soldador o un trozo de acero incandescente, un horno caliente, irradian calor en todos los sentidos. Esto puede observarse especialmente al forjar grandes piezas. En esta operación la masa de aire comprendida entre la pieza que cede calor y el cuerpo que recibe calor — la mano o la cara, el delantal de cuero — permanecen fríos. Aquí no se transporta calor por conducción sino independien (emente de la materia intermedia — e l aire— por lo que se llama radiación térmica (fig. 169,3).

Conducción, convección y radiación son tres modos distintos de transportar calor. Siempre se transporta por medio de ellos calor del cuerpo de más temperatura a aquel que la tiene más baja, no ocurriendo nunca la inversa. El transporte de calor dura hasta que ambos cuerpos lleguen a tener la misma temperatura. El transporte de calor por los tres medios que tiene de producirse, conducción, convección y radiación, está sometido, como se sabe por experiencia, a determinadas leyes que son de la más grande importancia en la técnica y en las ciencias naturales.

Fig. 169,2 Corriente de calor (convección) : las partículas de aire que pasan rozando el soldador se calientan y suben vertical mente

i

Fie. 169,3 Radiación térmica: se extiende en todas direcciones pero queda detenida en su trayecto al termo metro de la derecha por la placa colocada entre este último y el soldador

169

FALSAS SOLDADURAS Conducción térmica

FÍE. 170.1 Flujo térmico más rápido en los buenos conductores a), más lenlo en los malos conductores del calor fr)

Existen buenos y malos conductores del calor. Las designaciones « buenos » y « malos » hacen referencia a la velocidad grande o pequeña respectivamente con que el calor pasa de la parte caliente a la fría de un material (figura 170,1). Todos los metales son buenos conductores yendo en esto por delante la plata y el cobre. La madera, la porcelana, el vidrio, la ceniza, la incrustación de las calderas son malos conductores del calor. Lo mismo pasa con el aire encerrado en recintos huecos (aire en reposo). En las calderas de vapor o, por ejemplo, en pucheros de metal, se calienta el agua muy deprisa. Las paredes del recipiente conducen tan rápidamente el calor proporcionado por el hogar, que ellas mismas se quedan relativamente frías.

Fig. 170,2 Influencia de la incrustación en el flujo de calor, a) Pared de la caldera fría cuando el flujo es rápido; ¿O pared caliente (incandescente) cuando existe incrustación

Si en el transcurso del tiempo se deposita incrustación sobre el interior de la pared de la caldera, es decir cal o yeso precipitados del agua, se almacena el calor del hogar delante de la capa de incrustación como consecuencia de su mala conductibilidad. Las paredes pueden ponerse incandescentes (fig. 170,2). La presión de la caldera produce entonces, en determinadas circunstancias y a consecuencia de la resistencia disminuida de la plancha de la caldera en el sitio incandescenlc, una explosión. Los mangos de madera en los soldadores, lámparas de soldar, etc., permanecen fríos. Las piedras de construcción de naturaleza porosa mantienen las viviendas frescas en verano y calientes en inviernoLa nieve protege los sembrados contra las heladas durante el invierno, etc.

Convección

Fig. 170,3 Transporte de calor: en el reflector eléctrico se produce principalmente por radiación (izquierda); en la estufa eléctrica provista de ventilador, preferentemente por corriente de convección (derecha)

170

Cuanto más partículas de aire se pongan, por ejemplo, en contacto con las paredes calientes de un cuerpo caliente tanto más calor se transmite al aire que pasa rozando. O expresándolo de otro modo: Cuanto más rápido sea el movimiento del aire tanto mejor se producirá el intercambio de calor e inversamente. Los locales se calientan, frecuentemente, con radiadores en los que el aire frío, soplado con ayuda de un ventilador, es obligado a pasar junto a los correspondientes alambres de calefacción (fig. 170,3). En el radiador de los automóviles se aprovecha este mismo procedimiento para conseguir el más rápido enfriamiento del agua de refrigeración, etc.

FALSAS SOLDADURAS

Radiación Los rayos caloríficos emitidos por el sol producen el calentamiento de todos los cuerpos situados sobre la corteza terrestre: estos objetos son las masas de aire y de agua, las rocas, las tierras, los metales, etc. En una comprobación exacta de las temperaturas transmitidas a estos cuerpos en virtud de la radiación térmica, se ponen de'manifiesto dos hechos: 1.° Las partículas de aire o de agua sobre las cuales inciden rayos solares están generalmente más frías que, por ejemplo, los cuerpos sólidos expuestos igualmente a la acción solar. 2° La temperatura de los cuerpos expuestos a la acción solar es muy variable de unos a otro (fig. 171,1).

Una hoja de papel negro y áspero o un trozo de acero áspero y oxidado expuestos a la acción de los rayos solares se calientan mucho más que una hoja de papel lisa y blanca o que una superficie de metal ligero pulida y brillante. Fig. 171,1

Acción térmica de los rayos

Así, pues, resulta que los diversos materiales tienen una de sol. a) El aire permanece frío, deja pasar su través e! calor radiado; b) el carril se muy diferente capacidad de admisión de los rayos solares acalienta, absorbe calor radiado es decir de admitir calor o de devolverlo. Cuanto más calor admiten, tanto más se calientan y cuanto menos calor son capaces de admitir tanto más fríos permanecen. En el primer caso absorben calor, se calientan, y en otro caso o bien rechazan el calor o bien lo dejan pasar a su través (como el aire) y permanecen fríos (fifi. 171,1). Según se sabe por experiencia, los materiales admiten rayos caloríficos tanto mejor cuanto rnás oscuros y ásperos son. Cuanto más clara y lisa sea su superficie, tanto más rayos serán rechazados. Los vestidos claros son preferibles en verano y en los trópicos. Las paredes exteriores e interiores de los termos están provistas de un recubrimiento metálico brillante. Las cámaras frigoríficas se esmaltan en blanco por dentro y por fuera, etc. Acciones térmicas en la atmósfera La radiación térmica procedente del sol da lugar en la capa de aire que envuelve nuestro planeta, es decir, en lo que llamamos atmósfera, a sorprendentes fenómenos meteorológicos. En los hermosos y soleados días del verano sube el aire calentado: se forma una corriente de aire caliente que sube desde el suelo. Cuando el suelo está húmedo sobre los bosques, lagos o mares — se evapora agua al mismo tiempo y ésta es transportada hacia arriba, con el aire ascendente, en forma invisible de vapor. El extremo de esta manga de aire que arranca del suelo se va metiendo finalmente, al ir subiendo, en capas de aire cada vez más frías. El vapor de agua se condensa entonces formando minúsculas gotas de agua haciéndose visible a nuestros ojos en forma de nube. Cuando, al anochecer, va cediendo el calor se debilita también la corriente de convección disminuyendo marcadamente la formación de nubes. En situación de mal tiempo con fuerte formación de nubes, la radiación del calor solar a la tierra se ve fuertemente obstaculizada. La temperatura será fresca incluso en pleno verano. En las tranquilas y despejadas noches invernales, especialmente cuando la tierra está cubierta por una capa cerrada de nieve, es irradiado también el calor de las capas inferiores sin obstáculo alguno 'hacia el ambiente más frío de las alturas: en la proximidad de la tierra llegan a producirse fuertes heladas. 171

'FALSAS SOLDADURAS Cantidad de calor (energía térmica) Un soldador grande permanece, durante la soldadura, más tiempo caliente que uno de menor tamaño. Se tarda mucho más en hacer hervir en el fogón 10 litros de agua que 1 litro sólo. O expresado de otro modo: Un soldador grande contiene más calor que otro menor calentado a la misma temperatura. Del mismo modo, tiene que emplearse más calor para hacer hervir 10 litros de agua que para hacer hervir 1 litro nada más (fig. 172,1). Es decir, que temperatura y calor son dos conceptos distintos que no deben confundirse. Mientras la temperatura caracteriza un determinado estado térmico, el calor debemos considerarlo como una cantidad. La unidad de cantidad de calor es la kilocaloria (1 kcal) *.

Fig. 172,1 Calor y temperatura, a) 1 I de agua consume para elevarla a 100" 50 I de gas en 5 min; 6) 10 1 de agua consumen para elevarlos a 100°, 500 1 de gas durante 50 min

Se entiende por caloría aquella cantidad de calor que es necesario gastar para calentar 1 litro de agua desde los 14,5a C, por ejemplo, hasta los \5,5C'C, es decir, para calentarla en 1°C (fig. 172,2).

Ejemplo: Se quieren calentar 10 I de agua a 15" C hasta una temperatura de 90° C. Como 1 I de agua exige para aumentar su temperatura en I J C una Cal, 10 I de agua calentadas de los 15° hasta los 90" C (o sea elevación "C de temperatura de 90-15 = 75" C), necesitarán 75- 10 -= 750 Cal. Pero en realidad se gasta más calor porque hay que calentar al mismo tiempo el recipiente y porque se pierde calor, por ejemplo, por convección y por radiación, etc. Con ayuda de la unidad de calor se han fijado para muchos cuerpos otras importantes unidades de medida que caracterizan su comportamiento térmico. Así, por ejemplo, el calor específico, el calor de fusión y de vaporización de los cuerpos. Para calentar 1 kg de cobre desde los 50' a los 51° C, por ejemplo, se necesitan 0,093 Cal. Este valor es lo que se llama calor específico del cobre (0.093 Cal/kg 1° C) (propio sólo de él). Para transformar completamente en vapor 1 kg de agua se necesitan por ejemplo 539 Cal: éste es el calor de vaporización del agua. Para fundir completamente 1 kg La unidad de cantidad de calor de hielo se necesitan 80 Cal. El calor de fusión del hielo es, pues, igual a 80 Cal/kg. calorífica de combustibles Si se queman cuerpos combiistibles tales como madera, carbón, bencina, gas del alumbrado, etc., se da lugar en la combustión a cantidades de calor diferentes y perfectamente determinadas para cada combustible. Estas cantidades de calor pueden medirse con la ayuda de aparatos especiales y se Designan con e| nombre de potencia calorífica o también con el de poder calorífico. Así, por ejemplo, I kp de buen carbón de hulla desarrolla, cuando se quema totalmente, una cantidad de calor de 8400 Cal. La polcncia calorífica de este material es, por consiguiente, igual a 8400 Cal/kp. Otros ejemplos: lignito en brulo, 2600 Cal/kp: bencina, 10 200 Cal/kp: gas del alumbrado, 3800 Cal/cni". * Es corriente emplear dos unidades: la caloria-kilogramo o gran caloría y la calorla-gramo o pequeña caloría. La primera es generalmente usada en la práctica corriente y en la industria mientras que la segunda se utiliza más en el laboratorio. Se designan respectivamente por Cal o kcal y cal o cgr. — fJ. del T.

172

FALSAS SOLDADURAS Trabajos de soldadura Cuando se limpia la parte a soldar, hay que atender también a que además de las superficies de las piezas sobre las que ha de depositarse la soldadura, queden bien limpios por ejemplo, en el caso de planchas los bordes o aristas que limitan esas superficies. Las superficies limpiadas no deben ser tocadas con los dedos. Cada sitio no limpio en el que haya todavía adheridos óxidos se nota durante el proceso de soldadura en que el material de soldadura fundido se apelotona. La soldadura no fluye, es decir, no se reparte y la unión soldada no se realiza bien. E¡ sudor de los dedos actúa exactamente igual que un óxido. Las superficies a soldar deben estar íntimamente adosadas una sobre otra. Siempre que no sea posible apretarlas entre sí por medio de un listón de madera, habrá que valerse para ello, antes de la operación, de tenazas, pinzas de soldar, remaches de fijación o alambres de unión (fig. 173,1). Cuanto más delgada sea la rendija de la unión, tanto más fuerte resultará la soldadura (fig. 173,2). Solamente entonces se produce la penetración, a modo de raices, de las finísimas partículas de soldadura en el material de base y se llega, en algunos casos, a la formación de una aleación entre ambos metales. Lo ideal sería que el material de soldadura fuera llevado al estado de fusión no por acción de la llama de la lámpara de soldar sino por el calor de las partes que se van a unir (figura 173,3). El material de soldadura tleberia también colarse fluyendo por las costuras, es decir extenderse sobre toda la anchura de la costura y pasar a la parle inferior. Únicamente en este caso se está seguro de que el material de soldadura no se ha solidificado prematuramente por la acción de la pieza demasiado fría o de que no atraviesa, y como consecuencia de ello resulta una costura poco consistente, o no estanca. Los filetes de soldadura o las zonas soldadas no deben ser calentados sino pocos grados por encima del punto de fusión de la soldadura. Los filetes y las soldaduras recalentados influyen desfavorablemente sobre la resistencia de la unión soldada. En el caso de soldadura de latón, el cinc puede quemarse. Después de la soldadura se limpian las piezas de restos de fundente que pudieran aún quedar adheridos. Esto se refiere sobre todo a las soldaduras realizadas con agua de soldar. Los residuos de agua de soldar dan lugar a una destrucción de la parte soldada como consecuencia de procesos electroquímicos. Deben, por esta razón, lavarse del modo más meticuloso con agua y todavía mejor con una solución de sal amoníaco (fig. 173,4). Los residuos de colofonia o de bórax se eliminan con un pequeño cincel.

KÍR. 173.2

F¡R. 173.3

Fig. 173,4

173

FALSAS SOLDADURAS Soldaduras blandas El soldador debe estar siempre bien estañado en su parte activa. Para asegurar esto, se frota habitualmcnlc después del calentamiento bajo aportación de estaño sobre una piedra de amoniaco. Cuando el recalentamiento es demasiado fuerte — aproximadamente cuando comienza a ponerse al rojo — se quema la capa de estaño. Hay que proceder, en este caso, a limpiar el soldador a fondo con una lima vieja y a aplicarle estaño de nuevo- Los soldadores mal estañados o recalentados dan lugar a que la soldadura no fluya bien. Si se trata de unir chapas de acero con soldadura blanda, hay que eslañar previamente las superficies a soldar. Sobre el acero se adhiere el estaño peor que, por ejemplo, sobre el cobre. Si se estañan previamente las superficies a unir, se estará seguro de que el estaño agarra bien. El materia! de soldadura fluirá ahora bien en lo que ha de ser la juntura soldada. 8.

174,1

Soldadura fuerte Los sitios a soldar deben colocarse, a poder ser, en posición horizontal y de tal modo que queden por debajo tan despejados que se puedan calentar desde esa dirección (figura 174,1). De esta manera puede vigilarse bien la correcta iemperalura de soldadura puesto que no se producirá ningún deslumbramiento a' consecuencia del efecto luminoso de la llama. El sitio a soldar puede mirarse bien y puede contemplarse también el modo de fluir el material de soldadura. Si mientras fluye este material se presenta una llama luminosa blanco-verdosa, habrá que retirar en seguida la llama de calentamiento. El hecho de que la soldadura eche llamas constituye una prueba de que ha habido recalentamiento. Su componente más fácilmente fusible o vaporizable, que es el cinc, comienza a arder. La coloración verde de la llama es una consecuencia de que los vapores de cinc contienen cobre. Fig. (74,2

Las plaquilas de metal duro se sueldan por medio de cobre electrolítico, es decir, de cobre purísimo, en hornos especiales para soldadura fuerte (fig. 174,2).

Ejercicios L

Explicar los términos técnicos «soldadura b l a n d a » y «soldadura fuerte».

2.

¿Cómo se preparan los puntos a soldar para obtener una impecable unión? (Aportar ejemplos con diversos metales.) 3. ¿Qué misión tienen los fúndenles durante el proceso de soldadura? 4. Describir brevemente el modo de funcionar la lámpara de soldar; ¿qué ventajas tiene su empleo al soldar piezas de plomo? 5. ¿Cómo se conocen las juntas de soldadura defectuosas?

174

Forja a mano Las herraduras, argollas, barrotes de rejas, cuñas, etc., se fabrican mediante forja partiendo de planchas o de barras cuadradas o redondas de acero. Se obtienen también por forja, los cinceles, las limas, las tenazas y los martillos (fig. 175,1). Mediante la forja se da forma a las piezas en estado incandescente con ayuda de martillos de forjar. Para calentar las piezas se emplea el fuego de fragua. Cuando la pieza ha alcanzado el calentamiento conveniente para ser forjada (color amarillo que corresponde a 1100° C) se le da la forma deseada por medio de martillazos enérgicos y aplicados con destreza. Como apoyo firme para forjar se emplea generalmente el yunque.

Fin. 175,1 Piezas forjadas, a) Cuña (cuchilla de herramienta); b) argolla (eslabón de cadena); c) barrote de reja (punta); d> biela con mamelón forjado; e) herradura

Las grandes piezas de forja se forman con el marlillo de fragua, o de dos manos, que ha de ser manejado por un segundo operario llamado golpeador o martillador. El forjado m a n u a l constituye un arte que necesita un difícil y largo aprendizaje (fig. 175,2). La pieza, generalmente sujetada con las tenazas, debe llevarse rápidamente y con seguridad sobre el y u n q u e cada vez que se la cambia de posición. Los martillazos se aplican, más flojos o más enérgicos, en rápida sucesión sobre el punto preciso. Todo esto exige habilidad manual y buen golpe de vista. El oficio de forja, o de herrería, se practica desde hace miles de años y la industria moderna no puede tampoco prescindir de él.

Fig. 175,2 Para los trabajos de forja artística se exige gran habilidad. Hay viejos trabajos de forja, del estilo del representado, que constituyen verdaderas obras de arte

175

FORJA Procesos que tienen lugar durante la forja Los materiales tenaces como el acero, el cobre, el iatón, el bronce y algunas aleaciones del aluminio, en estado incandescente se vuelven dúctiles o maleables, forjables, es decir que sus partículas de materia se dejan desplazar por presión o por golpe, y esto tanto más fácilmente cuanto más se haya calentado la pieza.

Con la energía cinética de los martillazos se recalcan las partículas de la zona que cae bajo la acción de la tabla o de la peña del martillo. La compactación del material tiene por consecuencia que una pieza bien forjada posee una mayor resistencia que el material de partida.

Fig. Í76,l Con la forja se compacta el material, a-c: las partículas de material se acercan cada vez más unas a otras y se desplazan lateralmente

La compactación es sólo posible hasta un cierto límite, es decir, que la distancia m u t u a de las partículas no puede variarse sino ligeramente (compárese con el distinto comportamiento de los gases que se comprimen, pág. 200). Además de este proceso de compactación, las partículas de material se separan lateralmente a causa de la buena maleabilidad o forjabilidad que les da el calor de forja. Esta separación se manifiesta como deformación (fig. 176,1). Con ello no pierden las partículas su cohesión. Las piezas forjadas son más fuertes y tenaces que las fundidas. Algunos materiales no se pueden fundir o se funden mal siendo por el contrario forjables. Oxidación de ios materiales. Las piezas de acero, cobre o latón-se oxidan cuando se ponen al rojo. Esto quiere decir que en su superficie se forman delgadas capas de óxido de aspecto oscuro que en el caso del acero se exfolian fácilmente, mientras que en el cobre o el latón quedan fuertemente adheridas. Estas capas de óxido se forman, sobre todo, cuando el oxígeno contenido en el aire tiene acceso a la pieza incandescente. Cuanto más elevada sea la temperatura del caldco y más larga la duración de este último en la fragua, tanto más importante será la formación de esa cascarilla de óxido. Las piezas de acero expuestas durante largo rato a la temperatura de incandescencia amarilla experimentan grandes pérdidas de material llamadas mermas de combustión o quemado. Cuando la temperatura es del rojo blanco (calor de soldadura) el acero empieza a «chisporrotear», es decir, que la cascarilla de óxido se desprende formando haces de chispas.

176

FORJA

Herramientas y aparatos para forjar Para caldear las piezas se emplea la fragua (fig. 177,1). El calor necesario para la forja se obtiene por combustión de carbón de fragua con enérgica aportación de aire. El carbón se coloca en lo que se llama el hornillo. El aire a presión, pro'ducido por una soplante, se lanza por abajo al hornillo mediante una boquilla anular graduable. Regulando la cantidad de aire aportado se puede, a su vez, graduar la temperatura y la cantidad de calor de la fragua de acuerdo con el tamaño de las piezas que se trata de calentar. Accesorios: pala para el carbón, recipiente de agua para apagado, aspersorio de apagado para extinción parcial del fuego demasiado grande, espetón para ahuecar el carbón. Como combustible se emplean las llamadas hullas aglutinantes (tamaño de los trozos: «almendra n.° 3»), coque o, más raramente, carbón de leña. El yunque (fig. 177,2) es el « banco de trabajo» del herrero o forjador. Su labia templada sirve de apoyo o base . en infinidad de trabajos de forja tales como el estirado, el recalcado, el degollado, etc.

Fie. 177,1 Fragua: vista general y sección, a) Hornillo; h) placa del hogar; <•) cuiiducío'de ¿tire a presión; ti) parrilla ttm boquilla anular; c) rompedor de escorias; f} extractor de cenizas; g) corredera para el aire; h) pala; i) espetón o hurgón; /í) recipiente de agua; /) aspersorio para apagado

Con la bigornia redonda del yunque se curva en calicnie. El taco para recalcado que se encuentra más abajo se emplea para recalcar piezas más largas. Dos agujeros (D, O) dispuestos en la tabla del yunque sirven para alojar el vastago de herramientas auxiliares tales como el tas de forma de tallante o tajadera, el tas de forma cónica o el en forma de yunque pequeño (bigornia). 177,2 El yunque, banco de trabajo del herrero, a) Tabla del yunque; ft) bigornia de arista viva; c) bigornia redonda; <¡) taco para recalcado; e¡ soporte. Accesorios del yunciue. a)Tasen forma de tallante o tajadera; b) tas en forma cónica; c) las en forma de yunque pequeño o bigornia

12*

Cuando se forja « de la b a r r a » pueden cortarse piezas pequeñas ya terminadas de forjar con ayuda de! (as en forma de tallante y del martillo de mano. El tas en forma cónica y el en forma de bigornia se emplean para trabajos de forja más finos.

17:

FORJA Sobre la clavera de hierro o placa matriz de agujeros (fig. 178,1) se terminan de recalcar o aplastar, piezas que han sido ya previamente recalcadas sobre el yunque. Los martillos (fig. 178,2) con que se trabaja en la forja son el martillo de mano (1 a 2 kp) y el mallo (7 a 10 kp) manejado con dos manos. La tabla del martillo está ligeramente curvada, sus aristas están Fig. 178,1 Clavera de hierro redondeadas para evitar marcas no deseadas cuando el martillazo cae algo oblicuamente. La delgada peña del martillo, que se utiliza principalmente para el estirado, está dispuesta transversal mente al mango del martillo. Los mangos son de madera de fresno, muy tenaz, y están acuñados fuertemente en el ojal de la cabeza del martillo para evitar que ésta pueda salir disparada.

Fie- 178,2 Martillo de mano y mallo del herrero, a) Tabla; ¿>) peña

SÍ para forjar grandes piezas es necesario trabajar con dos operarios que golpean, uno de ellos empleará el martillo de fragua norma!, con la peña atravesada, y el otro

un martillo cuya

peña esté dispuesta pa ralelamcrite al mango o .sea el llamado martillo de fragua cruzado (los operarios trabajan «en Cruz»).

40

, NBj

W

WIM"

I

h ' ÍE ' 178-4

o tallante para trabajo en caliente y para trabajo en frió

FÍR. 178,3 El martillo de fragua o de dos manos se agarra de esie modo

Fig. 178,5 Martillos auxiliares del herrero, a) Martillo punzón; b) martillo de garganta; c) martillo asentador o estampa; d) martillo aplanaJor de forja; e) martillo troquel para espigas redondas

178

FORJA

Fie. 179,1 Los mangos dispuestos con holgura no dan « rebole ». Los mangos no deben pelarse (corteza) ni acuñarse

Hay herramientas, provistas de mango como los martillos, que son cinceles para ser colocados sobre la pieza y golpear sobre ellos *; tales son el tallante o (ajadera para trabajo en caliente y en frío (fig. 178,4) que sirven para corlar, los martillos-punzón para agujereado en caliente, el marl i l l o de garganla o de calderero y el de asentar, o martillo estampa, que sirven para producir en las piezas un degüello, o estrangulación, redondeado o a canto vivo, y el martillo aplanador para terminar de suavizar las superficies forjadas planas (fig. 178,5). En algunas piezas forjadas suele haber espigas o vastagos redondos o también, por ejemplo, de sección cuadrada que no se hacen por medio de lo que podríamos llamar « forja libre » sino por medio de troqueles de dos piezas (fig. 178,5). La mitad inferior se dispone sobre la tabla del yunque y la superior se fabrica en forma de martillo, de esos que hemos citado para ser colocados sobre la pieza y golpear sobre ellos. Toda esla clase de martillos se sujetan por medio de mangos de madera blanda (p. ej,, de abedul) que van flojos en el ojal para evitar el « rebote » (véase « Enderezado », pág. 118), y se golpean con el martillo de forja (fig. 179,1).

Fig. 179,2 Tenazas de forja, a) lenaza plana con mordazas estriadas; b) boca de sección cuadrada; c) lenaza redonUa;
Tenazas de forja (fig. 179,2). Estas herramientas sirven para sujetar y guiar o dar vuelta con seguridad a las piezas, a medida que se las va dando la forma deseada. La forma de la boca de estas tenazas se acompasa a la de las piezas que se forjan, existiendo, por lo tanto, tenazas planas, cuadradas o redondas, tenazas para roblones y otras muchas. Por los mangos de las tenazas de forja se corren con frecuencia anillos para descargar la mano. Instrumentos de medida para trabajos de forja Para la medición de longitudes se emplean reglas robustas, gruesas ; para medir ángulos se utilizan sencillas escuadras de acero o también falsas escuadras. Los diámetros de agujero se miden con compases. Muchas veces se trabaja también con platillos de chapa o de alambre con los que se comprueba la forma de la pieza forjada. Cuando se forjan espigas o pivotes se emplean galgas de forjar para verificar el diámetro o el espesor, ya obtenido, en la espiga o en el pivote. ' Nos vemos obligados a emplear esta perífrasis un poco larga por no existir en nuestro país una denominación genérica con que designar estas herramientas que los alemanes llaman « Hámmer iiim Aufsetzen ». — N, del T.

Fig. 179.3 Instrumentos de medida del herrero, a) Regla de acero; h) escuadra de acero; <•) falsa escuadra; rf) compás de puntas; e) galga de herrero

179

F

FORJA Energía cinética La pieza se deforma en el sitio que se forja, por la-acción de la energía de los martillazos. Un automóvil se lanza con gran energía contra un árbol y queda destrozado (fig. 180,1). Después de un fuerte aguacero, las grandes masas de agua que se precipitan, con energía cinética enorme, hacia el valle, se llevan consigo las pasarelas y los puentes y las casas.

Fíg. 180,1 La energía cinética, o sea la «energía del moi míenlo », se transforma en trabajo de deformación

En todos estos casos es la energía cinética, es decir, la energía de un cuerpo en movimiento — del martillo o del automóvil o del agua, por ejemplo — la causa de esos efectos, deseados unas veces y no deseados otras muchas. Durante !a forja esos efectos que deseamos obicner consisten en que las partículas de material son movidas unas contra otras, son desplazadas. Con esto queda ejecutado un importante trabajo de deformación. El rápido movimiento del martillo es frenado, la energía que residía en él — energía cinética o de movimiento — es absorbida (fig. 180,2).

Fig. 180,2 A] mismo tiempo que desapaiece la energía cinética de que esiaba animado el martillo, se transforma ésia en trabajo de deformación en la pieza

Fie. 180,3 La veloc dad de percusión del martillo de forja prodiice un trabajo de deformaci !>n nueve veces mayor

180

El Irabajo de deformación alcanzado es, según dice la experiencia, tanto mayor cuanto más pesado sea el mart i l l o empleado y cuanto mayor sea la velocidad con que es lanzado. Por ensayos se sabe que un mismo peso du martillo cuando funciona a velocidad doble hace un efecto cuádruple y cuando su velocidad es triple el efecto producido es ya nueve veces mayor que con velocidad sencilla (figura 180,3). La capacidad de un cuerpo que se mueve para producir trabajo crece, pues, muy rápidamente con el aumento de velocidad. En cambio, un peso doble o triple liel martillo produce, permaneciendo invariable la velocidad, un efecto sólo doble o triple.

FORJA El impulso de la energía de movimiento (energía cinética) tiene, por lo tanto, la facultad de ejecutar o de producir trabajo. Las corrientes de aire y de agua constituyen 'otros tantos tipos de energía cinética y, desde tiempo inmemorial, se emplean para accionar o propulsar molinos o barcos (fig. 181,1), con lo cual ejecutan trabajo. FÍR 181,1 La energía cinética de kis corrientes de aire o de agua se emplean ron fines de propulsión

La masa de agua almacenada en un embalse constituye un trabajo potencial que se puede traducir, con ayuda de una turbina hidráulica, en energía cinética. Del mismo modo, un resorte de reloj en tensión o la maza levantada de un martillo de caída poseen trabajo potencial: en « caso de necesidad » producen trabajo. La energía almacenada se llama generalmente energía potencial.

FÍR 181,2

Transformador de energía. Energía calorífica. Energía cinética Energía eléctrica

Energía cinética

El calor y la electricidad poseen también la facultad de realizar trabajo y por eso se llaman también energía calorífica, o térmica, y energía eléctrica respectivamente. En una locomotora se produce energía térmica medíante la combustión del carbón. Con ayuda de esa energía se transforma el agua en vapor. La presión del vapor de agua, caliente y en tensión, se transforma en el pistón en energía cinética (fig. 181,2). El motor eléctrico que acciona una taladradora, por ejemplo, se alimenta de la red. La energía eléctrica que toma de la red se transforma en energía de movimiento. La energía eléctrica puede transformarse también con ayuda de resistencias de calefacción en energía calorífica. Roben Mover (un médico de Heilbronn) fue el primero que se dio cuenta de que para todas las transformaciones que tienen lugar con las distintas formas de energía existentes (calor, movimiento, magnetismo, etc.) puede decirse lo siguiente: Lo que se pierde en una clase de energía se gana en otra. La suma de todas las energías permanece invariable. 181

FORJA

Proceso de la combustión En el fuego de la fragua pueden observarse toda una serie de procesos que constituyen, en conjunto, lo que se llama el proceso de la combustión. Al carbón de fragua, que es un material de los llamados « combustibles », se empieza por hacerle arder, se le inflama. Esto quiere decir que con la ayuda de materiales que poseen una especial facilidad para arder, tales como la viruta de madera y otros, se produce la temperatura a la cual el carbón principia a arder (punto de inflamación).

2000'

Este fuego se mantiene entonces vivo, la combustión se activa, en virtud de una enérgica aportación de aire. Con esto se desarrolla calor, la temperatura de combustión va subiendo (hasta, aproximadamente, unos 2000 C) {fig. 182,1). El carbón se va quemando, es decir se va consumiendo paulatinamente. SÍ no se añade a su debido tiempo más carbón, el fuego se extingue. Fl fuego se apaga también cuando se interrumpe la aportación de aire. El carbón quemado deja un residuo que se llama ceniza. La ceniza es la parle de un combuslible que ya no es capaz de arder. Si la temperatura de la combustión sube tanto que sea alcanzado el punto de fusión de las cenizas, se fundirán éstas dando lugar a lo que fíe llama escoria. Durante la combustión se desprenden del carbón caliente, pero todavía no incandescente, gases combustibles de aspecto amarillento a gris, que frecuentemente se encienden dando fogonazos o detonando. Duratiie el resto del proceso se desprenden del carbón incandescente gases incoloros de olor picante. Todos estos componentes gaseosos que se van por la campana de la fragua son, lo mismo que las cenizas o las escorias, residuos de la combustión que ha tenido lugar. Los procesos de las combustiones no se comprenden bien hasta que no se sabe qué papel juega en ellas el importante elemento llamado oxigeno.

Aportoclon de aire FÍB- 182,1 Proceso de combuslióii en la fragua

El oxigeno es un gas incoloro e inodoro que da origen a la combustión. se halla en la capa de aire que rodea la tierra en proporción de una quinta parte. El oxígeno conslituye un elemento vital para el hombre que lo consume constantemente en la respiración. La respiración es también un proceso de combustión que tiene lugar en el cuerpo humano.

Las disponibilidades de oxigeno en la [ierra se completan continuamente por medio de la respiración de las plantas; éstas producen oxígeno y lo dan a Ja atmósfera (fig. 182,2). Durante el proceso de la combustión se unen al oxigeno del aire substancias combustibles. Éstas se queman con desarrollo de calor dando lugar a nuevos cuerpos, con distintas propiedades, que contienen, todas ellas, oxígeno. Las nuevas substancias aparecidas se llaman óxidos. El elemento « carbono » que conslituye la parte principal de nuestros carbones, se quema dando lugar a gases que contienen oxígeno; estos gases son el óxido de carbono y el bióxido de carbono o anhídrido carbónico. El gas combustible llamado hidrógeno que se utiliza para soldar, se quema con oxígeno, para dar agua que se separa, empero, en forma de vapor de agua invisible, debido a lo elevado de la temperatura de la llama. Con esto resulta que el agua es también un producto de combustión, que contiene oxígeno.

182,2 Ciclo oxlgeno-ácido carbó-

182

Fl elemento « hierro» de los aceros se quema con oxígeno a elevada temperatura formando un nuevo cuerpo, un óxido de hierro que se llama cascarilla de óxido. Las chispas que se desprenden a la elevada temperatura de la soldadura son partículas de hierro i|iicmadas.

FORJA

Calentamiento de las piezas Por aumentar con la temperatura la forjabilidad (maleabilidad) del acero, se elije para forjar una temperatura tan alta como se pueda conseguir, por ejemplo, 1150. I250 J C que corresponde al color de incandescencia amarillo claro (fig. 183,1). Al mismo tiempo hay que prestar atención a que durante el calentamiento no se produzcan grietas debidas a tensiones, por ejemplo, a causa de un calentamiento demasiado rápido, y no se produzca granulación gruesa en la estructura. Especialmente las piezas grandes se calientan, por esta razón, lentamente hasta el rojo con objeto de que se caldeen las piezas por igual. Una vez alcanzado este punto se calienta rápidamente al calor de forja para evitar la estructura basta y la formación de excesiva cascarilla de óxido. Durante la forja hay que atender a que las piezas no se enfrien demasiado. La temperatura mínima a que se debe forjar es de unos 650. . ,700n C. El acero que se enfria más, sobre todo a temperatura como de 300' (calor azul) se vuelve muy frágil y agrietable (agrio) (figura 183.2).

Conducción del fuego Durante el caldco en la fragua las piezas son envueltas por los gases calientes de la combustión. El oxígeno del aire que contienen estos gases da lugar a que se forme la cascarilla de óxidos, es decir, a que se queme el acero en la superficie. Por medio de investigaciones llevadas a cabo con toda precisión, se ha llegado a la conclusión, empero, de que el combustible o los gases de la combustión tienen además una acción profunda, es decir, acción de penetración. El acero absorbe, cuando está incandescente, determinadas substancias que influyen desfavorablemente sobre sus propiedades (figura 183,3). El azufre contenido en el carbón se combina con el acero para dar lugar a sulfuro de hierro que es agrio. El oxígeno del aire forma, además de la cascarilla, otros óxidos con el hierro. Minúsculas panículas de óxido o de sulfuro de hierro se introducen en los limites de los granos dentro del acero. Su estructura se hace con ello quebradiza sobre todo cuando está caliente (fragilidad al rojo). Mediante una adecuada conducción del fuego se pueden evitar en parte estas desfavorables influencias. Como el azufre se halla contenido, sobre todo, en el carbón fresco y al ponerse incandescente se ha quemado ya, no deberán ponerse nunca las piezas en contacto con el carbón fresco. Ésle se irá, pues, añadiendo por los bordes del hornillo. La pieza se melera bien dentro del carbón incandescente que la rodeará por todos lados. Hl viento de la soplante no deberá incidir nunca directamente sobre la superficie de la pieza (fig. 183,4).

F¡K. Viento

id a calentar

Fie- 183,4

183

FORJA Elección del martillo de peso conveniente Los martillos demasiado ligeros no amasan bien a fondo el material: su acción de compactación qus mejora como hemos dicho la resistencia del material no penetra suficientemente (fig. 184,1). Por otro lado, tampoco debe el m a r t i l l o ser demasiado pesado y debe estar proporcionado a la fuerza del forjadorUna serie de martillazos rápidos dados con un martillo ligero tienen una energía y con ello un efecto mayor que martillazos más lentos administrados con un martillo demasiado pesado y que la mano no puede además «gobernar» bien. El peso del martillo deberá escogerse proporcionado al espesor de las piezas y a la fuerza del forjador. Las piezas pequeñas se trabajan con martillos ligeros y las grandes con martillos más pesados.

Manejo del martillo No basta con elegir el martillo más conveniente: lo más difícil es saberlo manejar. Para llegar a csio hace falla, por ejemplo, iras una destreza alcanzada medíanle larga práctica, poder discernir rápidamente al ir progresando el cambio de forma que se va dando a la pieza, el sitio preciso en que se debe aplicar el martilla/o, la dirección de éste (martillazos incidiendo normalmente u oblicuamente, martillazos ejerciendo tracción en el estirado o en el recalcado), así como también calcular correctamente la intensidad de los golpes. Desde los martillazos aplicados con amplio y fuerte impulso hasta los martílla/os ligeros aplicados sobre la labia del yunque rítmicamente cuando se trabaja con operario golpeador, el herrero debe dominar a la perfección todas las intensidades de martillazos que tiene que emplear.

Corte de la pieza en bruto Las piezas en b r u t o empleadas para forjar están, por lo general, constituidas por trozos de barras de acero de distinta sección ( H], Q > D • A )- Estos trozos no deben cortarse ni demasiado largos (desperdicios) ni demasiado cortos (pie/as inútiles). Su longitud correcta se deduce de las siguientes consideraciones:

1'ÍK. 184.1

Comn el \oUmu-n Jo ki |iic/,i < i u o ••<.• ln
t

I •••

184

184.2

too

Volumen de la pieza en bruto = Volumen de la pie/a terminada. Ahora bien, esta consideración queda desmentida por la práctica y como consecuencia de las mermas por combustión que se presentan en todos los trabajos de forja, la pieza en bruto deberá tener un volumen de 3 a 5 % mayor que la pie/a terminada.

FORJA Ejemplo: Una barra de acero de 20 se trata de convertirla.en oirá de lOOmm de longitud y sección 10 , es decir, que en 100 mm de longitud habrá que reducir la sección de 20 mm a 10 mm de lado. Partiendo del plano de taller se puede empezar por hallar el volumen V¡, de la pieza que se quiere obtener por forja. Si se tiene en cuenta la merma se deberá tener K/.-(cm a ) = Sección-altura VK V¡; + 5% = 1 c m - 1 cm-10 cm K ft - 10 cm3 + 0,5 cm 3 = 10 cm» - 10,5 cm' (flg. 184,2) Este volumen VK hay que deformarlo. Se va a forjar de la sección 2 crn-2 cm = 4 cma a la que tiene la pieza terminada I c m - l cm = I cm3. Con esto se estira el material. La longitud de la pieza en bruto se deduce como altura de la barra prismática de 4 cm1 de sección transversal. Si se divide VK por esta sección transversal, se (endrá para la longitud en bruto: 10,5cm3 *• 2,625 cm f 4 cm2

' 2,6 cm.

Comprobación: Como el volumen de las piezas prismáticas es = base'altura, se deberá tener que 4 cm 2 -2,6 cm ha de darnos el volumen 10,5 cm 3 . En los trabajos de forja se obtiene generalmente la longitud en bruto partiendo del volumen de la pieza en bruto y dividiéndolo por su sección transversal. Longitud pieza en bruto (cm) .-

Vol. pieza en bruto (cm3) Sección pieza en bruto (cm2)

Para esto se halla el volumen de la pieza un bruto valiéndonos del de la pieza terminada previendo un aumento del 3 al 5 % para tener en cuenta las mermas de combustión que se producen durante la forja. SÍ se forja de la barra, no necesitaremos calcular la longitud en bruto. La pieza terminada de forjar se lleva a su longitud correcta mediante corte hecho con tallante.

Estirado y recalcado Ln lodos los trabajos de forja las piezas en bruto reciben forma ya sea por estirado ya por recalcado de la pieza calentada. Con el estirado se produce una disminución de la primitiva sección transversal de la pieza. Con ello la pieza se hace más larga, se estira. Con el recalcado la pie/a aumenta su primitiva sección en la parte recalcada. La pieza disminuye de longitud. El estirado es la operación de forja más frecuentemente realizada. [•'] mejor modo de obtener un efecto de estirado es emplear la peña del martillo porque con ello la energía del martillazo se concentra sobre una superficie más pequeña (véase pág. 67). Si se procede al estirado empleando la tabla del martillo se golpeará « estirando » en el sentido conveniente. Si se piden superficies tan lisas como sea posible, se terminará la operación con el martillo de afinar. En la operación de afilar o en la de sacar punta (fig. 185,1) se estiran las piezas en bruto en su dirección longitudinal y en la de ensanchamiento, transversalmente a la citada dirección longitudinal (fig. 185,2). es el símbolo con que se expresa « apronimadamenle igual a

185

I ir

186,1

Fig. 186,2

F¡6. 186,3

También el degollado (fig. 186,1) constituye un proceso de estirado en el cual la sección primitiva es reducida repentinamente en un determinado sitio de la pieza en bruto. El recalcado (fig. 186,2) se emplea, por ejemplo, para formar cabezas en el extremo de trozos de hierro redondo. La pieza, calentada en el sitio que ha de recalcarse, sufre un recalcado previo sobre la tabla del yunque, o sobre su taco de recalcar, terminándose la operación, a renglón seguido en el agujero de diámetro apropiado de la clavera. El agujereado en caliente puede practicarse de diferentes modos. Si se quiere mantener la sección primitiva, lo que se hace es hender el material con cincel o con tajadera en la zona del agujero que se pretende hacer, y a continuación con el martillo punzón o con un mandril se termina de perforar en la clavera (fig. 186,3). Si no se empieza por hender el material, sino que se agujerea directamente con el martillo punzón o con un punzón, caerá una rodaja arrancada del material: con esto disminuye, se debilita, la sección de material en el sitio del agujero. En el doblado en caliente hay que distinguir entre dobladuras a canto vivo y dobladuras redondeadas. La dobladura a canto vivo se realiza aprovechando la arista de la tabla del yunque o de la bigornia no redonda, o en el tornillo de banco. Los trabajos de doblado redondeado se hacen en la bigornia redonda del yunque.

Protección contra accidentes Los trabajos de forja llevan consigo peligro de accidente. Las chispas que revolotean de un lado a otro pueden dar lugar a quemaduras de la piel. Los vestidos y el calzado se deterioran con las chispas o con las piezas de material incandescente que puedan caer al suelo. Con objeto de suprimir, en lo posible, las quemaduras de la piel, deben cerrarse por el cuello las camisas o las blusas. Los vestidos agujereados por quemadura se evitan con el empleo de delantales de cuero. Para que no se quemen las suelas de los zapatos, sensibles al calor, se emplean corrientemente zuecos de madera o calzado con suela de madera. Los martillos de mano y los mallos deben comprobarse frecuentemente en cuanto a que el mango esté bien firmemente sujeto. Ejercicios 1. ¿Por qué son algunos materiales forjables y por qué oíros no lo son? 2. Explicar el proceso de la oxidación de las piezas al calentarlas. 3. Enumerar los martillos del herrero (lambién los auxiliares) y explicar la misión Je cada uno de ellos en los trabajos de forja. 4. ¿Qué hay que tener en cuenta al elegir el peso del martillo del herrero? 5. ¿Por qué razón deben calentarse las piezas solamente cuando el carbón de la fragua está ya bien incandescente? 6. Partiendo de un acero cuadrado de 30 se quiere forjar una espiga redonda de 200 y 80 de longitud. ¿Qué longitud de la pieza bruta hay que modificar de forma? 7. Partiendo de acero redondo de 20 0 se quiere formar en caliente un anillo circular con 100 de diámetro interior. ¿Qué longitud habrá que cortar previamente de la barra? 8. ¿Qué peligros de accidente se presentan en los trabajos de forja y cómo se evitan?

186

Templado del acero Los filos de las herramientas tienen que ser duros para que puedan introducirse en el material que se está trabajando. Los instrumentos de medida deben desgastarse, por ejemplo, en las superficies de medición lo menos posible y para conseguirlo se templan esas superficies. Del mismo modo, las piezas de máquina que deslizan o ruedan unas sobre otras, tales como los soportes y árboles, ruedas dentadas y análogos, se desgastan tanto menos cuanto más duras son. En los aceros se obtiene la necesaria dureza mediante un tratamiento térmico especial que se llama temple. El templado de las piezas tiene lugar en tres procesos consecutivos de trabajo: Calentamiento de la pieza en fuego de fragua, o en horno, para darle la temperatura de temple, enfriamiento súbito en un medio refrigerante, como por ejemplo, agua o aceite, repetición del calentamiento hasta la temperatura llamada de revenido (fig. 187,1). No se templa hasta que la pieza haya adquirido, por ejemplo, por forja, limado, cepillado o torneado, su forma exacta y la calidad superficial exigida. Después del temple no agarran ya las limas ni la mayoría de las herramientas de corte. Las piezas templadas no se pueden trabajar después del tratamiento citado, nada más que por esmerilado.

Fig. 187,1

Procesos de trabajo al templar una herramienta, u) Calentamiento; 6) enfriamiento brusco; c) revenido

No todas las clases de acero son templables. La capacidad de adquisición de temple que poseen, está notablemente condicionada por su contenido en carbono. Son templables los aceros que lo contienen en cantidades de, aproximadamente, 0,5 ...1,5%. Estos son, sobre todo, los materiales que sirven para la fabricación de herramientas tales como escariadores, cuchillos de torno, brocas espirales, fresas, etc., y que se llaman brevemente aceros de herramientas. 187

TEMPLE Proceso de trabajo al templar Lo mismo que en el recocido, se producen también en el calentamiento de las piezas a la temperatura de temple cambios de estructura (fig. 188,1). En esto juega un papel especial el agente causante del temple en el acero, que es una combinación de los elementos hierro y carbono. A temperaturas por debajo de los 721 ° C, el agente formador del temple (llamado cementita) se halla habitualmcnte en forma de laminillas haciendo rayas, incrustado en cristales de hierro puro (lo que se llama « estructura perlítica »). Si se pasa de los 721" C, se empieza a disolver en el hierro el agente causante del temple (piénsese en la disolución del azúcar en agua caliente). Ahora bien, en el caso del acero — a diferencia de lo que pasa con la disolución líquida de azúcar — continúa estando el mismo, en estado sólido. Se habla por esto de una « disolución sólida».

Fig. 188,1 Transformaciones en el material durante la operación de templar, a) Agenie causante del temple incrustado formando rayas, en la estructura cristalina; 6) disolución del agente formador del temple, por encima de los 721J C; r)el agente queda en disolución al enfriarse el acero; i¡} formación parcial regresiva de la estructura blanda, con el revenido; e) enfriamiento final

Si se deja que el acero se enfríe de nuevo lentamente, se formará otra vez la forma estructural antigua, por ejemplo, perlítica. Si, empero, se baja, como en el temple, la temperatura de la herramienta súbitamente, el carbón que ha pasado a disolverse durante el caldeo no tendrá tiempo para combinarse normalmente con las partículas inmediatas de hierro. Permanece, por el contrario, en el interior de las partículas de materia que le rodean en una especie de estado forzado que se exterioriza como temple del acero. El proceso del temple arriba descrito se ha expuesto muy simplificado. En realidad no interviene aquí solamente la « disolución » del carbono sino también la unión de las partículas de hierro, llamada rejilla de cristales, transformación que tiene lugar a los 721° C. Mediante un subsiguiente revenido, pueden eliminarse parcialmente las tensiones de temple, la dureza se modera. Con ef revenido se produce una parcial regresión de la estructura de temple a estructura normal, perlítica. Cuanto más elevada sea la temperatura a que se caliente de nuevo la pieza, tanto más estructura normal puede volverse a formar, tanto más blando se volverá nuevamente el acero. La estructura de temple se hace visible en las figuras metalográficas en forma de estructura fina, acicular que se llama « martensita » o estructura martensítica en recuerdo de su primer descubridor, el investigador MARTENS).

188

TEMPLE Aparatos y dispositivos para templar Para calentar las piezas a la temperatura de temple, se utilizan, además de la fragua, también unos hornos especiales para templar. Si se trata de templar sólo determinadas partes de las piezas, se emplean baños de sales en los que se sumerge la parte de la pieza que se quiere templar (fig. 189,1). Los tipos de acero susceptibles de adquirir temple son muy sensibles frente a las temperaturas de temple demasiado altas o demasiado bajas. Por esta razón se equipan los hornos de templar con instrumentos de medición de temperaturas de gran precisión. Por utilizar como fundamento de la medición, bien sea el calor de incandescencia bien sea las radiaciones térmicas emitidas por las piezas incandescentes, estos aparatos reciben el nombre de pirómetros ' (fig. 189,2). En los pirómetros llamados ópticos (fig. 189,3) se determina la temperatura enfocando la pieza incandescente con un anteojo. En el campo visual del anteojo existe un hilo metálico incandescente, cuya claridad se hace coincidir conia de la pieza que se ve detrás de él, mediante variación de una resistencia. Cuando la pieza y el hilo incandescente presenten el mismo color de incandescencia un amperímetro nos indicará la verdadera temperatura. Los hornos de templar llamados de baños de sales se calientan mediante gas combustible, por ejemplo, gas del alumbrado, o eléctricamente. En los hornos calentados con gas, los gases calientes rodean el baño de sales ; en los hornos calefaccionados eléctricamente se aprovechan los efectos caloríficos de la corriente eléctrica. El baño de fusión ofrece al puso de la corriente eléctrica una gran resistencia entre electrodo y electrodo (véase pág. 211).

Fig. 189,1 Horno de templar constituido por baño de sales calentado eléctricamente, a) Baño de fusión (plomo o sal líquidos); b) dispositivo eléctrico de calefacción (electrodos); <•) recipiente; i/) recubrimiento refractario

Como consecuencia de esto se calienta el baño y se funde finalmente.

Fijf. 189,2 Pirómetros para la medición de elevadas temperaturas, a) Hilo incandescente; &( manantial de corriente para el calentamiento del hilo incandescente; c) resistencia de regulación para ajuslar el calor de incandescencia del hilo; i/) amperímetro graduado en "C I''ÍR. 189,3 Modo de trabajar el pirómetro. u} El hilo incandescente se ve de color claro ante la pieza en incandescencia oscura: la temperatura leída es demasiado - i l i . i , />> el color del hilo incandesccnie coincide con el de la pieza. con lo cual la lectura da la verdadera temperatura de la pieza; <•) el hilo incandescente resulta oscuro sobre la pieza, de incandescencia más clara: la temperatura es demasiado baja De la palabra griega Pyrns

fuego.

Para el enfriamiento de temple o en su easo para el de revenido se emplean recipientes de plancha que contienen el baño, es decir el liquido para enfriar que puede ser, por L'jcmplo, agua o aceite. A veces se reviene también con ayuda de arena caliente, platas de acero o baños de aceite o de mclal cuya temperatura se pueda ajustar exactamente, como ocurre en los baños para calentamiento de recocido. 189

TEMPLE

Acciones térmicas-Dilatación térmica Las tensiones que se presentan en las piezas cuando se las templa o cuando se las reviene, no se deben exclusivamente a estados feriados interiores, es decir, a estados aparecidos en su estructura, sino que obedecen también al hecho real de que el acero se dilata al caleniarsc y se contrac, se encoge, por el contrario, cuando se enfria. De este modo se encogen las capas exteriores que se ponen en contacto con los líquidos de enfriamiento más rápidamente que el núcleo de la pieza que se mantiene más tiempo caliente. En virtud de esto pueden presentarse, por ejemplo, grietas de temple en las capas exteriores. La dilatación y la contracción son fenómenos que se pueden observar continuamente ya que lodos los cuerpos, sólidos, líquidos o gaseosos están sometidos a esa acción térmica. Por ejemplo, cuando hace mucho calor, las conducciones de alta tensión cuelgan haciendo más comba que en pleno invierno. Esto quiere decir que los cables se dilatan al calentarse, traduciéndose esto, sobre todo, en un aumento de longitud. Los railes de ferrocarril se dejan con juego en las juntas. Los puentes se apoyan sobre rodillos. Los instrumentos de medida de alta precisión como, por ejemplo, los calibres limites, deben usarse sólo a temperatura normal (-1 20 C), pues en caso contrario se producirían errores de medida a consecuencia de la dilatación térmica. Un globo puede reventar a causa de la dilatación térmica de su contenido gaseoso. La dilatación se extiende uniformemente a lo largo de las tres dimensiones del espacio: es decir, según la longitud, la anchura y la profundidad de la pieza (dilatación cúbica o de volumen). En las piezas delgadas y largas, lates como alambres, carriles o tubos, la que más claramente se ofrece a la vista es la dilatación longitudinal. En los termómetros de líquido, que son tubos parcialmente llenos de mercurio o de alcohol coloreado, se aprovecha la dilatación térmica para medir temperaturas. El mercurio que se dilata al ser calentado, no puede hacerlo nada más que subiendo por el tubito capilar en que se ha hecho previamente el vacio. La longitud déla barra de mercurio sirve para medir el estado térmico existen te. Marcando en el lubo los puntos fijos (el punto de fusión del hielo tomado como O" y el de ebullición del agua tomado como punto 100' C) se podrá leer el estado térmico en grados Cclsius, sobre una escala graduada convenientemente. La dilatación cúbica y la longitudinal de los materiales es de magnitud variable de unos a otros. Es decir, que la medida de la dilalación es distinta en el aluminio que en el acero, por ejemplo. Mediante mediciones muy precisas se ha llegado a determinar la dilación lineal de barras de acero de I m de longitud habiendo resultado ser de 0,012 mm para un calentamiento de 1 ' C. mientras que la misma medición hecha en barras de a l u m i n i o de igual longitud ha arrojado, también para I C, una dilatación de 0,024 mm. Es decir, que el aluminio tiene una dilatación térmica doble que el acero. De esta desigual dilatación de los cuerpos se hace uso en los llamados termómetros bimetálicos para medir con ella temperaturas. Un mismo material al ser calentado se dilata tanto más cuanto mas elevada es la temperatura de calentamiento. Sí, por ejemplo, la barra de acero de 1 m de longitud se calienta, no 1" C sino desde + 20" hasta + 220° C, es decir, si se calienta en 200n C sobre la temperatura inicial, su dilatación será aproximadamente de 200-0,012 mm =• 2,4 mm. Los líquidos y los gases se dilatan, comparativamente, mucho más que los cuerpos sólidos. La dilatación de volumen de todos los gases cuando se calientan \ C vale 1/273 de su volumen primitivo. Es decir, que una cantidad de gas de I m1 - 1000 i se dilatará en 1/273 = 1000/273 I, o sea aproximadamente 4 1, cuando el gas sea calentado hasta subir su temperatura en T C. Se supone, desde luego, al decir esto, que el gas puede dilatarse libremente, es decir, que no está contenido en un recipiente cerrado. Ll agua presenta a este respecto un comportamiento que discrepa del de los demás cuerpos. En el caso del agua, la contracción que es corriente observar cuando se enfría un cuerpo no se verihca nada más que hasta una temperatura de 4 4" C. Si la temperatura desciende por debajo de 4" C, el agua vuelve a dilatarse. Ésta es la causa, por ejemplo, de que el hielo fióle en el agua; un volumen de hielo es más ligero que el mismo volumen de agua. En invierno se reúne el agua más pesada (4- 4" C) en el fondo de los estanques y mares. El agua más fría sube, por ser más ligera, y se congela en la superficie en forma de capa de hielo.

190

TEMPLE

Diversos procedimientos para templar Cabe distinguir entre el modo de templar valiéndose de medios sencillos, tal como se practica en toda herrería o taller de cerrajería, utilizando para ello la fragua, y el modo de templar los costosos aceros de herramientas (los llamados aceros aleados) que exigen instalaciones especiales como hornos de templar, baños de sales, etc. Además de los aceros de herramientas hay oirá serie de aceros de construcción de alto valor (contenido de C igual a 0,5-1,0%), como lo son verbigracia, los empleados para construir o fabricar ruedas dentadas, árboles, palancas, etc., expuestos a fuertes fatigas, que se someten a tratamientos especiales de endurecimiento como el llamado de mejora o bonificación, por ejemplo.

FÍE.

Modo sencillo de templar valiéndose de la fragua (fig. 187,1) Las piezas de construcción sencilla como son los cinceles, punzones, graneles, etc., se calientan en la fragua. El fuego tiene que estar « bien hecho » es decir incandescente con objeto de que el azufre, que siempre contiene el carbón, se haya quemado ya y no pueda, por lo tanto, llegar a ponerse en contacto con el acero de herramientas (véase Forja, pág. 183). El calentamiento se debe realizar al principio de un modo lento y después más rápidamente hasta alcanzar la temperatura correcta de temple: habitualmentc a 760 hasta 780° C, que corresponde al color rojo cereza oscuro. Inmediatamente se realiza el enfriamiento rápido. Esto es, que el filo del cincel, por ejemplo, se introduce unos 4 a 5 cm en el agua a 20" C durante poco tiempo. Al mismo tiempo se mueve la pieza de un lado a otro con lo cual se pretende evitar que se adhieran burbujas de vapor a la superficie de las piezas sumergidas. Las burbujas de vapor impiden el rápido enfriamiento necesario para que se produzca la estructura de temple. El vapor es un mal conductor del calor. Puede darse lugar a un retroceso con formación de la estructura normal. Es decir, que debajo de la burbuja se tendría una zona blanda. Como el cincel ha sido enfriado sólo parcialmente, queda en el mango tanto calor que el subsiguiente revenido se produce por sí mismo. El calor residual circula del mango, caliente, al filo cuya temperatura vuelve a subir (fig. 191,1). Para juzgar sobre la temperatura obtenida en el filo se utiliza el color de revenido. Los colores de revenido se manifiestan sobre superficies brillantes de acero como efectos luminosos de las finísimas películas de óxido que las recubren. Con el aumento de la temperatura de revenido se hacen más gruesas las capas de óxido y se presenta una variación en el color *. Con una lima vieja o un pedazo de piedra pómez se elimina la cascarilla de óxido formada durante el calentamiento, con lo cual queda visible el metal desnudo. Tan pronto como aparezca en el filo el deseado color de revenido, vuelve a enfriarse introduciendo todo el cincel dentro del agua. Véase Jüu-Scharkus. Sioff-Zahl-FoFm (Material-Númcro-Forma). pág, 129.

191

TEMPLE Valiéndose de una prueba de trabajo puede delerminarse si el filo tiene la dureza correcta. Los filos demasiado duros que se rompen con el trabajo de cincelado, hay que calentarlos de nuevo, volverlos a forjar y templarlos otra vez. Al revenirlos habrá ahora que escoger el color de revenido inmediatamente siguiente y que corresponde a la temperatura superior. Los filos de cincel demasiado blandos, que se doblan al trabajar con ellos, deberán después de volverlos a templar, revenirlos a la temperatura inmediatamente inferior. Temple de tipos delicados de acero en el horno de templar Los aceros de herramientas de alta calidad tales como los que se emplean en la fabricación de fresas, brocas de espiral, etc., deben calentarse únicamente con toda precisión según las especificaciones correspondientes en el horno de templar. La forma complicada de algunas herramientas exige lambién un cuidado especial en el tratamiento térmico. Las partes salientes de las herramientas, que constituyen et filo, están expuestas a calentarse más rápidamente que el núcleo de la pieza, pudiéndose formar con ello grietas de tensión. La pieza resulta inutilizada al templarla.

n o 210 " 220° 230'

240'

250'

260a

270'

Amar. A m o r - Amar. Pardo ftojc oscuro pajizopardusco ro¡izo púrpura F¡8.

280"

290a

300a

310'

320' 330"

, Azul Azul Gris cloro g r i s á c e o v e r d o s o

192,1

En la mufla cerrada del horno de templar no puede el acero ni absorber componentes perjudiciales, como el azufre u oxígeno de los gases de combustión, ni tampoco, cosa que ocurre con gran facilidad en la fragua, descarburarse en las capas marginales. El acero descarburado deja de ser templable. La temperatura del temple en el horno se puede ajustar con toda precisión y vigilar bien con lo cual se evita el perjudicial recaleniamiento o quemado del acero. Según sea la clase de acero, se realizará el enfriamiento rápido poi medio de agua, aceite o aire comprimido. El revenido no se verifica desde dentro como en el temple de cinceles sino sobre una placa de acero calentada o también muchas veces, desde-fuera, en baños calentados a temperatura exactamente determinada (figura 192,1). Los aceros de herramientas son muy sensibles a los recaleniamientos. Tanto en la forja como en el temple no deberán sobrepasarse determinadas temperaturas. Si la temperatura de temple prescrita es sobrepasada aunque sólo sea levemente o si. por ejemplo, se calienta durante demasiado tiempo, se forma estructura de grano basto. Esto se puede evitar de nuevo mediante un recocido de normalización. Ya un breve calentamiento a temperatura demasiado alta (unos I100"C) conduce a lo que se llama el quemado del acero. Con ello se quema con choxígcno del aire iíl elemento productor del temple. La estructura del acero se hace quebradiza. El acero quemado no es utilizable y no admite remedio alguno. Ejercicios 1. ¿Por qué razones se calientan al rojo las piezas? ¿Qué prescripciones o normas de trabajo hay que observar con objeto de evitar defectos en el trabajo? 2. Describir el proceso de trabajo para templar una tajadera; fundamentar los distintos procesos de trabajo. 3. ¿Cómo se determina la temperatura correcta de temple o la de revenido? (Aclararlo con algunos ejemplos.) 4. Para recocer, lo mismo que para templar o para revenir se emplean además de hornos de placas y hornos de mufla también hornos de baño a fusión. ¿Por qué se prefieren éstos sobre todo para el tratamiento térmico de tipos de acero delicados y caros? 5. ¿Por qué al enfriar piezas que se quiere templar aparecen a veces las llamadas grietas de temple?

192

Soldadura con gases combustibles

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS

Después de haberse conseguido, hace unas cinco décadas, obtener en el taller la elevada temperatura (unos 1500'C) necesaria para la fusión del acero, ha crecido rápidamente la importancia de la soldadura por fusión. A causa de sus ventajas ha ido desplazando, en progresión creciente, a todos los procedimientos de hacer uniones hasta entonces en uso i 'eí1 como la soldadura al martillo, el roblonado, el ai< illado y las que hemos llamado Msas soldadura Las p ; ;_ LIS soldadas son ,nás ligeras (ahorro ;.>e material) y habiiualmcntc más baratas que las roblonadas o las atornilladas. Muchas piezas de formas complicadas que antiguamente se fabricaban de fundición se consiguen hoy partiendo de piezas de plancha o de perfiles laminados, en forma de construcciones soldadas (fig. 193,1) (ahorro de peso). Por medio de la soldadura se reparan piezas rotas. Mediante soldadura se unen piezas, llevando para ello el material en la zona que se suelda al estado de fusión y añadiendo generalmente un material de aportación (alambre o varilla de soldar) también fundido y del mismo tipo que las piezas a unir. Cuando se ha realizado un trabajo técnicamente correcto se obtiene, al solidificarse el material fundido, una unión firme entre la varilla fundida y los bordes de la costura. Para calentar el materia! se utiliza el dardo de la llama de un soplete de soldar calentado con gas. El gas combustible, que es, por lo general, el acetileno, se produce en gasógenos especiales. El oxígeno necesario para el proceso de combustión se suministra, en botellas, en forma de gas a presión. Con el auxilio de la llama de soldar se puede no solamente unir piezas sino lambién separarlas, corlarlas. F.ste proceso de trabajo se l l a m a corle oxiacetilémco.

Para practicarlo se necesita hacer uso de un mechero o soplete especial para cortar. El corte oxiacetilénico se funda en un quemado de las partículas de metal por medio de oxigeno puro a lo largo de la rendija de separación. Además de las piezas de acero pueden también soldarse las constituidas por otros metales, como por ejemplo fundición gris, cobre, aluminio, níquel, etc.

Fig. 193,1 Soporte construido de planchas y tubo unidos convenientemente mediante soldadura

La soldadura de los metales llamados no férricos o de los materiales sintéticos exige generalmente ciertas medidas especiales para conseguir la deseada unión firme de las piezas. Se usan para ello materiales de aportación de composición especial probados en ensayos de soldadura y productos auxiliares tales como los polvos de soldar. 193

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS

Proceso al soldar A¡ soldar una junta de chapas, por ejemplo, avanza el proceso de fusión de derecha a izquierda con el mechero que es movido continuamente hacia delante. Es decir, que el material se calienta progresivamente y se funde al fin. Con ayuda del alambre de soldar fundido al mismo tiempo, se cubre la rendija existente entre las dos piezas que se trata de unir, de tal modo que los bofiies de éstas se funden mezclándose entre sí. Por detrás del mechero se solidifica el caldo en fusión y se va enfriando paulatinamente.

Calor

El material está, por lo tanto, expuesto en los alrededores de la zona que se suelda a grandes oscilaciones de temperatura, así como a un doble cambio de estado físico (só1 ido-1 íq u ido-so I id o). Esto da lugar a que el material se dilate por delante del mechero y vuelva a contraerse detrás de él. Ahora bien, como el proceso de dilatación queda limitado esencialmente a la zona de soldadura, el material más frío que le circunda se opone a esa dilatación, produciéndose tensiones entre las zonas frías y las calientes. Éstas ocasionan que el material se recalque por los bordes de la costura en el instante en que se vuelve forjable, plástico, con el calor de la incandescencia. Por esto cuando se realizan costuras largas se acercan más y más uno a otro los bordes de la unión.

Fiy. 194,1 Consecuencias del proceso de soldadura sobre el material

En los alrededores de la costura se producen también transformaciones de estructura (véase pág. 160), pudiéndose llegar a la formación de granulación basta. Los componentes de los gases combustibles como oxígeno, nitrógeno, etc., pueden pasar al acero y hacerlo quebradizo (agrio) (véase pág. 183) (fig. 194,1). También un equivocado ajuste de la llama del mechero (exceso de oxígeno o de gas combustible) constituye una frecuente causa de transformaciones o alteraciones desfavorables en el material de la junta (véase pág. 204). Todos estos procesos influyen sobre la calidad del trabajo de soldadura. Para conseguir una unión soldada perfecta, es decir, firme y estanca, ha de tener el soldador un exacto conocimiento de todos estos procesos y saber oponerse a ellos tomando las medidas pertinentes. Para la soldadura por fusión con auxilio de gas cabe considerar como gas combustible, además del acetileno el hidrógeno, el gas del alumbrado, el propano o el benzol. En todos los casos se usa el oxígeno como gas propulsor del proceso de la combustión. Las temperaturas máximas obtenidas ante la boquilla del mechero durante el proceso de combustión son de diferente cuantía según el gas combustible que se emplee. Las llamas de acetileno y oxígeno son las más calientes (unos 3200° C). Como consecuencia de las altas temperaturas del caldo en presencia de oxígeno se forma abundante cantidad de escoria que está constituida por partículas de hierro quemado en estado de fusión. Ahora bien, como la escoria es más ligera que el hierro, sobrenada en el baño fundido y mediante movimientos de vaivén realizados con el soplete o con el alambre pueden llevarse a un lado. Cuando se conducen el mechero, o el alambre equivocadamente pueden quedar incluidas en la soldadura partículas de escoria que rebajen la resistencia de la unión.

194

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS Aparatos para soldar El mechero o soplete de soldar está compuesto por el tubo configurado a modo de mango y varios suplementos recambiables (fig. 195,1). El tubo que hace de mango va provisto de boquilla para acoplar las mangueras de gas, así como de dos válvulas de regulación para el gas combustible y el oxígeno.

DUflUIIH Fig. 195,1 Mechero de soldar, a) Mungo tubular con válvulas de regulación y boquillas para mangueras; b) suplemento con tuerca Ue racor. c) tobera; d) recinto de mezcla; e) boquilla;/) diversos agujeros de boquilla

En el suplemento del mechero son conducidos ambos gases a través de sendas toberas a una cámara de mezcla y de aquí a la boquilla del mechero. La tobera está construida a modo de tobera de presión con canales laterales dispuestos en forma anular. Al salir el oxígeno a gran velocidad por la tobera dispuesta en forma centrada, arrastra consigo gas combustible de las canales laterales dispuestas en el conducto de gas. Ambos gases se mezclan en la cámara de mezcla, salen por el taladro de la boquilla del mechero y arden aquí a elevada temperatura. La boquilla es de cobre con objeto de poder desviar rápidamente el calor que se irradia al mechero desde la zona de la soldadura. El taladro de la boquilla es de diámetros escalonados y éste depende tanto del espesor como de la clase del material a soldar. Cuanto mayor sea el espesor del material y mayor su conductibilidad (véase pag. 170), tanto mayor deberá escogerse el diámetro del taladro de la boquilla y viceversa. Para soldar chapas de un mismo espesor de acero o de aluminio deberá, por lo tanto, con vistas a la mejor conductibilidad del aluminio escogerse para soldar la chapa de este último material un suplemento mayor. Los mecheros con taladros pequeños se manejan con menores presiones de oxígeno que los que tienen taladros mayores. Habitualmentc los espesores de chapa a soldar con un determinado suplemento de mechero, se indican en éste, juntamente con la presión de oxígeno (p. ej., 1-2 mm, 2 kp/cm2).

195

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS El gas combustible, aquí el acetileno, se produce en el gasógeno generador o productor en la cantidad necesaria para cada caso y exento de los componentes gaseosos que ejercen un efecto perjudicial sobre la calidad de la soldadura. Los materiales de partida para la producción del acetileno son carburo de calcio y agua. El carburo calcico se produce en el horno eléctrico por cocción de cal y carbón. El carburo calcico conb

b

mSí —i 1 —1 '— —

196,1 Gasógeno, a) Recipiente; b} botas de llenado con cierre por medio de estribo de apriete; c) manómetro; d) válvula de seguridad; e) recipiente de segundad

i

Fin- 196,2 Función de un gasógeno de alta presión, a) Cestillo de carburo sumergido en agua (producción de gas); í>) la presión del gas empuja el agua a la cámara de compensación separándola del cesiillo (cesa la producción de gas); r) al consumirse gas vuelve a establecerse la producción del mismo

tiene los elementos calcio (metal) y carbono. Añadiéndole agua o por la acción del aire húmedo se descompone dando lugar a un gas combustible — e l acetileno— y a lechada de cal o polvo de cal. El acetileno contiene los dos elementos combustibles llamados carburo e hidrógeno. Hay un gran número de tipos de generador. En ellos, por lo general, se introduce el carburo en un cestillo que al poner en servicio el aparato queda sumergido en agua. El gas formado se conduce finalmente al mechero después de pasar por dispositivos de lavado, purificación, etc. (fig. 196,1). Si no se gasta gas, la creciente presión de éste actúa en el interior del llamado gasógeno de desplazamiento haciendo que el agua pase a una cámara provista de cojín de aire. Con esto quedan separados el carburo del agua y se detiene la producción de gas, no reanudándose ésta hasta que vuelva a consumirse gas, con lo que baja la presión del mismo en el recinto del cestillo ; la contrapresión del cojín de aire hace que el agua vuelvii a subir de nivel poniéndose de nuevo en contacto con el cestillo y reanudándose así el desprendimiento de gas (fig. 196,2). Hay gasógenos fijos y otros móviles que son, por lo general, más pequeños y son utilizados sobre todo por los fontaneros en montajes fuera del taller. Para los trabajos hechos fuera del taller se emplean también frecuentemente las botellas de gas, es decir, recipientes en que se expende el gas acetileno a presión y limpio. El almacenamiento del acetileno a presión exige medidas especiales de precaución si se quieren evitar explosiones. Se emplea un disolvente que es la acetona. La acetona posee la propiedad de disolver 25 litros de acetileno por litro (compárese con la solución de aire o de ácido carbónico en el agua). Además de esto, las botellas de acetileno van llenas de una masa de poro muy fine (Kieselgur = tierra de infusorios) que absorbe el acetileno disuelto en la acetona líquida. Al disminuir la presión, es decir, al abrir la válvula de la botella, se desprende acetileno gaseoso. 196

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS

Dispositivos de segui'dad en los aparatos de soldar En todo aparato de soldar existe una serie de dispositivos cuya misión es evitar una explosión del gas combustible. Las explosiones son procesos de combustión de mezclas de gas combustible y aire que se producen a modo de choque, es decir, repentinamente. Estos procesos conducen en el espacio de tiempo de fracciones lie segundo a tales aumentos de presión en el gasógeno, por ejemplo, que éste estalla con gran violencia. Por otra parte, en ct-caso del acetileno pueden ocasionarse procesos análogos a una explosión aun sin la presencia del aire cuando la presión del gas sube demasiado. Las válvulas de seguridad (fifi. 197,1) impiden una subida no admisible de la presión del gas. Cuando se ha alcanzado una determinada presión máxima, se abre automáticamente por la acción de la presión demasiado alta del gas una válvula de cono mantenida cerrada hasta entonces en virtud de la tensión de un resorte de compresión. La masa o cantidad de gas que producía la subida no admisible de la presión del gas se escapa por la válvula. La presión baja y el cono de válvula vuelve a cerrar como consecuencia de la tensión previa del resorte. Las válvulas de retención (fig. 197,2) dejan pasar gases solamente en un sentido. En ellas llega el gas a la válvula siempre por debajo.

Fig. 197,1

Válvula de seguridad

Fie- 197,2 Válvula de retención

Si el gas debe pasar, su presión tendrá que levantar el cono de válvula. En el caso de presentarse una contrapresión por arriba el cono cierra inmediatamente quedando impedido el retroceso del gas. Los recipientes de seguridad (fig. 197,3) tienen por misión impedir que las explosiones provinientes del mechero, llamadas retornos de llama, penetren en el generador. BO(C..JS de oxigeno. III oxigeno almacenado a gran presión en una botella de acero gruesa es conducido al mechero a través de lo que se llama una válvula reductora de presión (fig, 198,1). Esta última tiene la misión de reducir la elevada presión de la botella (por ejemplo, 150 kg/cm2) a la presión de trabajo que es mucho más baja (por ejemplo, 2. . .4 kg/cm'). La acción reductora de presión se basa en un ingenioso funcionamiento de la válvula de salida del oxigeno. Ésta va ligada a una membrana de goma de tal modo que su movimiento provoca al mismo tiempo una apertura mayor o menor — o también un cierre completo — del cono de válvula. Sobre la membrana actúan dos fuerzas. Desde arriba actúa la presión del oxigeno de tal modo

o Fig. 197,3 Función del recipiente de seguridad (baja presión! a) Paso de gas; b) repercusión de un retroceso de llama. En ios recipientes de agua de media y alta presión se evitan principalmente los retrocesos de llama por debilitación de !as ondas explosivas mediante tubos serpentines

197

H

l

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS

que la válvula queda cerrada en virtud de ella. La segunda fuerza que obra en sentido contrario se obtiene por la tensión previa de un resorte de compresión. Con su ayuda se puede abrir la válvula siempre que lo permita la presión del gas. La magnitud de la fuerza del resorte puede graduarse con un tornillo de ajuste de tal modo que, por ejemplo, equilibre justamente una presión (tensión) de gas de 4 kg/cm 2 . La válvula de oxigeno está entonces abierta y el gas puede salir. Si se estrangula la toma de gas, es decir, si se limita, dará ello lugar a una elevación de presión ante la membrana (observe la indicación del manómetro). Se establece un paulatino cierre de la válvula, hasta que se vuelva a tener la presión primitiva. En cuanto cesa la toma de gas, la presión de éste cierre siempre la válvula. Cualquier oscilación — subida o descenso — de la presión del oxígeno, lleva pues consigo un parcial cierre o apertura de la válvula. Las dos fuerzas mantienen entre sí el equilibrio de tal modo que a una determinada fuerza del resorte le corresponde siempre una presión de trabajo ante el mechero perfectamente determinada también.

Fig. 198,1 Botella de oxigeno con válvula reductora (un solo escalón), a) Válvula de la bolella abierta, resorle de presión distendido; b) paso de gas cuando se loma oxigeno; c) cierre de la válvula cuando termina la toma de gas

Por medio del tornillo de ajuste puede variarse la tensión previa del resorte de presión, y con ella también la presión de trabajo (por ejemplo, entre 0,5 y 12 kg/cm2). Para comprobar la presión de la bolella y el ajuste de la presión correcta de trabajo se utilizan dos manómetros, es decir, dos medidores de presión del gas (el manómetro del contenido de la botella, y el de trabajo respectivamente).

Las válvulas de reducción no pueden cambiarse, confundiéndolas unas con otras, ya que en las respectivas botellas llevan manguitos terminales o uniones de tubería diferentes (fig. 198,2), Las válvulas reductoras del oxígeno tienen rosca R 3/4" derecha, la del hidrógeno rosca R Va" izquierda y la del acetileno va provista de cierre por estribo de presión. Las mangueras de gas se distinguen por su color y por el diámetro interior. Las mangueras para oxígeno son azules y tienen, aproximadamente, unos 6 mm 0. Las mangueras del gas combustible son rojas y tienen, aproximadamente, 10 mm 0. No se adaptan nunca nada más que a las respectivas boquillas de manguera dispuestas para ellas en las válvulas reductoras, recipientes de seguridad O mecheros.

Fie- 198,2 Manguitos terminales diferentes para las distintas válvulas reductoras. a) Oxígeno; b) hidrógeno; <) acetileno

198

Las mangueras de gas están fabricadas con goma de superior calidad, es decir, de gran elasticidad * de P arcd gruesa, y van protegidas contra delerioros exteriores por medio de capas de tejido embutidas en la goma.

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS Las mangueras para gas (fig. 199,1) no deben emplearse nunca nada más que para una clase de gas. o sea siempre para oxigeno o siempre para un gus combustible (fig. 199,2). De no ser asi pueden producirse dentro ile la manguera mezclas de oxígeno y gas combustible y dar lugar a explosiones.

Fip;. 199,1 El oxigeno se toma meiliiime una manguera de goma azul. La válvula reductora va atornillada

Fie. 199,2 El acetileno (gas combustible) se toma mediante una manguera de goma roja. La válvula reductora se fija mediante un estribo de presión. La botella lleva pintura amarilla

La manguera de goma se conecta a la válvula reductora enchufándola en una boquilla de manguera de que va provista y se la asegura mediante una abrazadera para que no escape. Las uniones de las mangueras deben realizarse cuidadosamente y hacerse estancas mediante abrazaderas. Para evitar el peligro de explosiones hay que preocuparse de que sea imposible que al conectar la botella puedan producirse cambios. Las botellas de gas van provistas de colores característicos del modo siguiente: las de oxígeno llevan pintura azul; las de propano o hidrógeno, roja, y las de acetileno, amarilla. El contenido normal de las botellas de gas es de unos 40 litros. Las botellas llevan datos exactos sobre el contenido real (p. ej. 40,3 I ó 39,8 I). Aparte esto, debe ir señalado en la botella quién es el propietario. Ademas de este tamaño norma!, las fábricas de oxigeno prestan también botellas para aparatos móviles (trabajos de montaje fuera del taller). Como protección de la vista se llevan gafas con cristales oscuros (por lo general, grises o verdes). Frecuentemente van apantalladas lateralmente con objeto de que no puedan introducirse salpicaduras por detrás de los cristales. Unos agujeros en esta protección lateral evitan las molestas condensaciones (empañado) de gotas de agua en los cristales.

Fig. 199,3

Cafas de protección

Las salpicaduras, constituidas por partículas de escoria al rojo blanco, dan lugar a lesiones en la córnea del ojo produciendo quemaduras en ella y oscureciéndola. Si el soldador contempla la zona soldada, al rojo blanco, durante algún tiempo sin gafas protectoras, experimentará efectos de deslumbramiento perjudiciales. Los nervios de la visión se sobreexcitan y la vista qued~ dañada, al menos de modo pasajero: queda uno «cegado».

199

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS Comportamiento de los gases Los cuerpos pueden presentarse en distintos estados pudiendo ser sólidos, líquidos o gaseosos (véase pág. 163). El estado gaseoso se caracteriza por la tendencia a la dilatación de las más pequeñas partículas del cuerpo. Cuando se abre un grifo del gas del alumbrado, se huele éste inmediatamente en todo el local. Por esta razón los gases han de conservarse siempre en recipientes cerrados.

Fuerzas y tensiones de compresión en los gases 0,2m3 Fig. 200.1 Compresión de un gas en el cilindro de una bomba de aire

Los gases pueden ser comprimidos. Con ello disminuye el volumen que ocupaban antes. Las distintas partículas de gas se ven obligadas a acercarse unas a otras; se dice que el gas ha sido «comprimido» (fig. 200,1). Los gases comprimidos s,e encuentran en un estado forzado, están en tensión, en un estado parecido a un resorte de presión cuando se le ha comprimido. Lo mismo que éste, los gases comprimidos tienen tendencia a dilatarse y a volver a ocupar el volumen primitivo. Si se les impide esta expansión por encerrarlos, por ejemplo, en un recipiente cerrado por todos lados, las partículas de gas ejercerán esfuerzos de compresión sobre las paredes del recipiente.

Í071

Fis- 200,2 Tensión de compresión y esfuerzos de compresión en recipienies. Para una tensión del gas de 50 kp/cm*, sobre cada cm- de superficie de pared de contado con el gas se ejercerá una compresión de 50 kp normalmente a la pared. La unidad de tensión de compresión, t> sea de presión, 1 kp/cm 1 se llama también técnicamente atmósfera (I at). El esfuerzo de compresión (kp) = tensión de compresión (kp/cm'O'la superficie comprimida

Estas acciones son iguales sobre todos los elementos de superficie, del recipiente sometido a presión que se hallan en contacto con el gas. El esfuerzo de compresión que se ejerce sobre 1 cm2 de la superficie tocada por el gas se llama tensión de compresión (tensión del gas) (fig. 200,2). Como unidad de tensión por compresión se han fijado la tensión ejercida sobre I cma de superficie por una fuerza de 1 kp (1 kp/cm-). Si se tiene un recipiente bajo una presión de 50 kp/cm 2 y, suponiéndole forma cilindrica, se le atribuye una base de 100 cm2, esto querrá decir que sobre cada cm- de la base se ejerce una fuerza de 50 kp. Es decir, que la superficie del fondo (100 cma) tendrá que resistir una fuerza de compresión de 50 kp/cm'2-100 cm2 - 5000 kp. Las tensiones de compresión se miden por medio de manómetros. Su funcionamiento se basa en la deformación de las placas o tubos metálicos de pared delgada bajo la influencia de la presión de los gases comprimidos (fig. 200,3).

Fig. 200,3 Modo de funcionar un apáralo medidor de presión (manómetro)

200

El ensanchamiento que experimenta un n i d r i o de pared delgada curvado en arco circular, es por ejemplo, lanto mayor, cuanto mayor sea la tensión de compresión en el interior del tubo. El pequeño .novimíento del extremo libre se amplifica, por medio de relaciones de palanca y ruedas dentadas, trasladándose a una aguja indicadora.

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS Presión atmosférica La tierra está rodeada de una capa gaseosa (el aire, la atmósfera) que actúa por su peso, ejerciendo presión sobre su superficie. Análogamente a !o que se dice de otras presiones de gas, la fuerza ejercida por la « columna» de aire sobre 1 cm2 de la superficie terráquea se llama presión de aire (o presión atmosférica). Si se introduce un i j i h i i o de vidrio abierto por un extremo (un lubito de tablelas, un tubo de ensayo) en una cubeta con agua de modo que quede complelamente lleno y se le vuelca manteniendo la abertura siempre dentro del agua, dirigiendo el otro extremo hacia arriba y haciéndolo asomar por encima del nivel del agua observaremos que el tubo no se vacia, sino que permanece lleno. El peso de la columna de liquido que sobresale del nivel del agua en la cubeta es soportado (equilibrado) por la presión atmosférica. La presión atmosférica es de una magnitud determinada y puede expresarse, por ejemplo, en kp/cm' ¿ . Para esto se nece900— sita un instrumento de medida adecuado, que aquí se llama barómetro (figura 201,1).

600Barómetro de mercurio. En el ensayo que acabamos de realizar, es claro que la columna de agua que sobresale del nivel en la cubeta no podrá hacerse subir indefinidamente a una altura arbitraria. Esta suposición queda confirmada cuando en vez de agua se emplea mercurio y si hacemos que el tubo no sea de unos pocos centímetros de longitud, sino de 90 a 100 cm. Se verá entonces que realizando la experiencia en las mismas condiciones arriba indicadas, la columna de mercurio subirá solamente unos 76 cm de altura. La parte superior del tubito que antes estaba llena de mercurio, queda vacía de aire. La presión atmosférica será ahora igual al peso de la columna de mercurio que sobresale del nivel del líquido en la cubeta. Este peso puede calcularse. Será para 1 cm2 de sección transversal del tubito y, por ejemplo, 76 cm de altura de la colufnna de mercurio = al volumen de la columna de líquido en cnr'-la densidad del mercurio en g/cm3, o sea: = base (cm 2 )-altura (cm) densidad (g/cm3) = 1 cm 2 '76 cm-13,6 p/cm3 = 7g cm 3 -13,6 p/cm3 = 1033,6 p o también 1,033 kp. La presión atmosférica ejerce pues, en este caso, por cm2 una fuerza

760 mm 700500 500 400300

200 700

de 1,033 kp. Las presiones atmosféricas se dan en milímetros de columna de mercurio, por ejemplo.

750 mm de columna de mercurio significa, por lo tanto, que la presión atmosférica equivale al peso de una columna de mercurio de 750 mm de altura y 1 cm2 de sección.

Fig. 201,1 Presión rica medida con un de mercurio

La presión atmosférica es de magnitud variable. Depende del estado del tiempo. En condiciones de buen tiempo es más elevada que cuando ésle es malo. Acosiumbra a ser especialmente baja con el tiempo tempestuoso. En las montañas es más baja que en el valle. Las partes activas de los manómetros — placas metálicas o tubos — están igualmente expuestas a la acción de la presión atmosférica que obra oponiéndose a la presión interior. Los manómetros miden solamente la parle de presión que sobrepasa de la variable presión atmosférica del momento: esa presión se designa como sobrepresión o presión efectiva (por ejemplo, 5 at cfec — 5 atmósferas de sobrepresión = = 5 kp/cm a ). La indicación O kp/cm 2 en el manómetro significa por lo tanto que respecto a la atmosférica no existe, en ese momento, sobrepresión ninguna.

201

F

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS Efectos de la presión atmosférica Con la ayuda de la presión atmosférica se puede sacar el agua del fondo de un pozo mediante las bombas llamadas aspirantes (fig. 202,1).

TTT Fie 202,1 aspirante)

Modo de funcionar la bomba de un pozo (bomba

Cuando se levanta c! émbolo de la bomba, se da lugar en el cilindro a una cámara de aire enrarecido. La presión atmosférica exterior empuja ahora el agua de abajo a través del tubo del pozo y de la válvula de retención dispuesta en el fondo del cilindro ( f ) pasando a la cámara inferior del citado cilindro. AI descender el émbolo, se cierra la válvula del fondo y el agua que se halla en el cilindro sube a través de una válvula dispuesta en el émbolo y que abre en la misma dirección { f ) pasando a la cámara de la parte de arriba del émbolo. En la pipeta — que es un tubito de vidrio abierto por arriba y por abajo — la presión atmosférica exterior impide, cuando se cierra el orificio superior con el dedo, que se vierta la cantidad de agua que contiene. Las pipetas se emplean, por ejemplo, para extraer ácidos y otros líquidos de los recipientes que los contienen.

Presión y volumen Cuanto más fuertemente se comprima el aire, verbigracia, en una bomba de bicicleta, tanto más subirá en ella la presión 1. Es decir, que cuanto más pequeño se hace el volumen en que se encierra una cantidad de aire, tanto mayor se hace su presión (véase también la fig. 200,1). Mediante ensayos se puede comprobar que entre la cantidad de aire o de gas, expresada en cm3, y su presión expresada en kp/cm 2 existe una sencilla proporción inversa. Supongamos que con una bomba de bicicleta se aspiran 100 cm:i de aire; cuando esta cantidad de aire se comprime hasta reducirla a un volumen mitad, la presión habrá subido al doble, es decir que de una presión aproximada de 1 kp/cm" (presión de aspiración = presión atmosférica) habrá pasado a una presión de 2 kp/cm2 (¿Indicación manométrica?). Al seguir comprimiendo el aire a un volumen '/a- Vn Vi» etc., del primitivo, la presión iría subiendo a 3, 4, 5, etc., kp/cm 2 . Poniendo valores numéricos Volumen Presión Volumen • presión a los volúmenes y presiones en cm3 en kp/cm3 correspondientes se tendrá: 100 1 100 -1 = 100 50 2 50 -2 = 100 33 V, 3 33V.-3 = 100 La presión de una cantidad de gas crece en la misma proporción en que disminuye su volumen (compresión) y viceversa (expansión de los gases). Al soltar el émbolo de la bomba se pasa, verbigracia, de los 25 cm3 de aire comprimido con 4 kp/cm2 de presión, nuevamente a los 100 cm3 con presión de 1 kp/cm2. Es decir, que para una cantidad cualquiera de gas se puede decir: Volumen - presión = valor constante = volumen del gas distendido. Ejemplos: Supongamos que una botella de acero contenga 40 1 de oxigeno a 150 kp/cm2 de presión. 40 1 • 150 = 40-150 = 6000 1 de gas distendido. Si de una tal botella se ha consumido ya gas, se conocerá esto por la indicación del manómetro. Si éste marca todavía 50 kp/cm 2 según la relación que hemos visto más arriba la botella contendrá aún - 40 I • 50 = 2000 1 de oxígeno. Es costumbre designar a la tensión de compresión (kp/cm ! ), brevemente, con el nombre de presión.

202

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS Puesta en servicio de los aparatos de soldar Los generadores o productores de gas no deben cargarse nada más que con los trozos de carburo de tamaño adecuado al tipo de aparato de que se trate (por ejemplo, trozos de 50. . .80 mm). El carburo en trozos demasiado pequeños puede conducir a taponamientos del cestillo a consecuencia de los cuales pueden producirse, a veces, recalentamientos locales o aumentos de presión (peligro de explosión). Las válvulas y conductos del gas, las uniones de tubos y mangueras deben comprobarse siempre por si existieran faltas de estanqueidad (fig. 203,1). Para esto es cómodo valerse de una solución jabonosa que, aplicada con un pincel, denota por la formación de burbujas los sitios no estancos. En ningún caso deberán alumbrarse los conductos con una llama descubierta. Los grifos que no cierran bien se ajustan con pasta de esmeril. Después de esmerilar hay que eliminar cuidadosamente los restos de pasta. Los recipientes de seguridad (véase pág. 197) deben comprobarse antes de comenzar a trabajar en lo que respecta al nivel correcto del agua. Para esto se abre el grifo de prueba estando cerrado el conducto del gas. Debe entonces gotear algo de agua. En caso contrario hay que añadir más agua (figura 197,3). Cuando el nivel del agua es demasiado bajo falla el cierre hidráulico del dispositivo pudiendo producirse retornos de llama que lleguen hasta el generador. Las botellas de gas llenas se dejan «escapar» mediante una breve apertura de la válvula de la botella, antes de acoplarle la válvula de reducción. Con esto se trata de impedir que vayan a introducirse en el interior de la válvula reductora partículas de suciedad que puedan perturbar su buen funcionamiento.

Fie. 203,1

Las roscas que anden torpes en las botellas de oxígeno no deben, de ningún modo, engrasarse con aceite o con grasa. El aceite o la grasa que se pongan en contacto con oxígeno puro tienen tendencia a producir explosiones.

Puesta en servicio del soplete Con ayuda de las válvulas de regulación de que va provisto el soplete o mechero de soldar para el acetileno y el oxígeno, puede modificarse la proporción de gas combustible en el chorro de la mezcla gaseosa. Este proceso se llama «ajuste» de la llama. Tanto la puesta en servicio del mechero como el ajuste de la llama se ejecutan según determinadas reglas que hay que atender exactamente para evitar desgracias o perturbaciones en el funcionamiento. 1. Abrir del todo la válvula de oxígeno en el mechero. 2. El ajuste de la presión de trabajo del oxígeno prescrito para el tipo de mechero que se maneja (v. gr. 1,5 at. efec.) se realiza actuando sobre el tornillo de muletilla de la válvula reductora ' correspondiente. 3. Abrir ampliamente la válvula del gas en el mechero y encender el chorro de la mezcla acetilenooxígeno.

203

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS 4. Regular la cantidad de acetileno que sale, por medio de « estrangulación », es decir, cerrando parcialmente la válvula del gas combustible de tal modo que aparezca un cono de llama de brillo claro y netamente dibujado. La llama está ahora bien dibujada (fig. 204,1 a). Se ha visto por ensayos realizados que las cantidades de gas combustible y de oxigeno que fluyen entonces son iguales (relación de mezcla 1 : 1). Cuando la válvula del gas combustible está demasiado abierta, se agranda notablemente la parte de llama de brillo blanco y no queda ya bien delimitada con respecto a la envolvente oscura de la llama. La llama Fie. 204,1 empieza a oscilar. Existe exceso de gas combustible o, lo que es igual, falta de oxígeno. Ya no se quema todo el carbono del gas combustible (combustión incompleta). Pasa a la soldadura carbono sin quemar. La soldadura resulta agria y dura. Cuando la válvula del gas combustible está demasiado poco abierta, cosa que se reconoce en que disminuye el cono luminoso de la llama y en que se produce una coloración azulada, hay exceso de oxigeno. El caldo da gran cantidad de escoria y absorbe oxigeno gaseoso. La costura resulta porosa y quebradiza.

Paro del mechero 1. Ciérrese la válvula del combustible. 2. Ciérrese la válvula del oxígeno. Si la válvula del oxígeno se cerrara antes que la del acetileno podrían producirse retornos de llama. El gas combustible sigue quemándose, por ejemplo, en la cámara de mezcla, las boquillas se llenan de hollín y se obstruyen. 3. Ciérrese la válvula reductora aflojando et tornillo de muletilla.

Eliminación de perturbaciones durante el funcionamiento Cuando se trabaja durante largo tiempo de un modo continuado, el mechero se calienta notablemente. La mezcla gaseosa que pasa por la cámara de mezcla se enciende antes de tiempo en el interior del mechero y estalla allí en forma de explosiones. Se dice entonces que el mechero « estalla ». Puede ocurrir que los gases sigan quemándose en la cámara de mezcla (ruido como de chisporroteo). En cualquiera de los casos lo que se hace inmediatamente es cerrar la válvula del mechero, dejarlo enfriar, eventualmente mediante inmersión en agua fría. De no proceder de este modo es de temer que se produzcan fusiones en la boquilla. Cuando el taladro de la boquilla se haya obstruido a consecuencia de salpicaduras de escoria, se procederá a limpiarlo con brocas de espiral adecuadas o con agujas. Lo mismo se hace con obstrucciones de toberas debidas a depósitos de hollín. Ha de tenerse cuidado con no deteriorar los taladros mediante frotamiento con alambres demasiado gruesos ni tampoco - irmlu costumbre, frecuentemente observada— rascar, frotando con una piedra, las partículas de escoria adheridas a la boquilla del mechero.

Trabajo de soldadura Preparación de las piezas Las costuras de soldadura deben resistir durante el servicio o el funcionamiento los mismos esfuerzos —• de tracción o de compresión, verbigracia — que la plancha misma. Por esta razón hay que procurar que el material de aportación llene completamente la rendija de la junta. Esto se refiere especialmente a la parte inferior de la costura, es decir lo que se llama raíz de la costura; la unión debe estar soldada de parte a parle (fig. 205,1),

204

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS Por esta razón se deja « l u z » en las rendijas que forman las piezas a soldar, es dec,r, que «tas no* aplican la una contra la otra hasta hacer con acto, sino que se colocan dejando de la una a la otra una Pequeña distancia. Cuando las planchas son gruesas 3 mm) se facilita el que la soldadura pase de parte a parte haciendo que los cantos que han de enfrentarse vayan provistos de aligeramientos (entallas) en forma de V o de X (fig- 205,2). Las planchas delgadas (< \) se proveen, de un rebofdc a lo largo de la costura. Este reborde se funde sin necesidad de material de aportación (fdelgadas se ponen a tope no se podrá F¡B. obteneTüna soldadura limpia. El material fundido se «hunde», es decir, que caerá hacia abajo formando la «rebaba de soldadura». Si se trata de ejecutar costuras largas y rectas, s colocan las planchas formando una «rendija e cuña» para evitar i* .-..perposición o solape de una pieza con relación a la otra (véase pág. 194) (1 eura 205,4). Este inconveniente puede soslayarse med.ante varios toques de soldadura a lo largo de la junta.

Posición de la costura de soldadura Como las partículas fundidas del material que se Sda y de alambre tienen tendencia, en virtud de la gravedad, a fluir hacia abajo, se tratara en lo posible, de que las soldaduras queden horizontal» sfnTes^osfbie conseguir esto por tratarse de piezas voluminosas o ya montadas se verá uno obligado en algunos casos a realizar soldaduras honzontales o verticales en paredes verticales o incluso lo que » llaman soldaduras de techo (fig. 205,6). Conducción del soplete

Unos 3 a 4 mm delante de la citada punta de la llama se halla la zona más caliente de la llama de soldar que es designada con el nombre de zona de soldadura.

205

SOLDADURA POR FUSIÓN MEDIANTE GAS En planchas delgadas deberá inclinarse más el soplete para evitar que el calor excesivo produzca el quemado de la costura agujereándola (fig. 206,1). Soldadura a la izquierda y a la derecha En la soldadura a la izquierda, que era empleada exclusivamente en tiempos pasados, el soplete y la varilla de soldar se mueven pendularmente. El inconveniente de esto es que el caldo es empujado en la dirección del trabajo por medio de la presión de la llama. Por esta razón no es posible en las planchas gruesas llegar a penetrar con la soldadura hasta la raíz de la junta. De aquí que actualmente se suelden las planchas gruesas de izquierda a derecha (soldadura a la derecha). En este procedimiento la llama empuja al caldo contra las partes de la junta ya terminadas. Es fácil penetrar con la soldadura hasta la raíz de la junta. El soplete se lleva en línea recta. La varilla de soldar realiza un movimiento circular de agitación en el baño fundido (fig. 206,2).

Modo de juzgar sobre las soldaduras (signos exteriores) La costura perfecta presenta un cordón de soldadura con abombamiento uniforme constituido por anillos dispuestos unos junto a otros a distancias iguales muy pequeñas (fig. 206,3). Toda la rendija de la unión está bien rellena es decir que la soldadura atraviesa hasta la raíz.

Fíe. 206,.1

La costura no está « h u n d i d a » ni presenta una rebaba por el reverso. Una soldadura resistente no debe ser porosa ni presentar grietas en sí misma ni en sus bordes.

Ejercicios 1. ¿Cómo se preparan para la soldadura por fusión mediante gas los bordes de las planchas de acero de distintos espesores? Fundamentar estas medidas. 2. ¿Qué puede hacerse para evitar la superposición de una plancha respecto a otra cuando se trata de costuras largas? 3. ¿Cómo influye la llama mal ajustada sobre la calidad de la soldadura? 4. ¿Qué perturbaciones de funcionamiento pueden presentarse en sopletes de soldar? ¿Cómo se manifiestan y cómo pueden eludirse? 5. ¿Por qué es tan importante tomar especiales precauciones de seguridad contra incorrecto acoplamiento de las botellas de oxígeno o de gas combustible? Citar estas medidas. 6. ¿Por qué hay que usar siempre unas gafas protectoras cuando se ejecuta una soldadura autógena?

206

Soldadura eléctrica por fusión

SOLDADURA ELÉCTRICA POR FUSIÓN

Soldadura por arco eléctrico La soldadura eléctrica por fusión se emplea principalmente para unir entre sí piezas de acero. En las construcciones elevadas de acero, en las construcciones de puentes y en la de vagones ha desplazado casi completamente al método, habitual antiguamente, de la soldadura por fusión mediante gas, entre otras razones por su mayor economía. En este procedimiento de soldadura se emplea el calor de un arco eléctrico para la fusión del material en el sitio que se quiere soldar.

Fig. 207,1 Circuito de la corriente en ia soldadura eléctrica, o) Transformador de soldadura; b) cable al electrodo; c) pinzas para sujeción del elecirodo. con su electrodo; d) mesa de soldar con plancha de acero, conductor de la electricidad; e) cable con borne

Un transformador de soldar suministra la energía eléctrica necesaria.

Uno de los bornes del transformador que llevan « tensión » se une eléctricamente con la pieza a soldar a través de un cable de soldar. Una varilla de aportación, designada aquí con el nombre de electrodo, está unida a través de otro cable con el segundo borne (fig. 207,1). El arco se establece al cerrar o al abrir el « circuito de corriente» en el punto de contacto entre la superficie de la pieza y el electrodo. Su elevada temperatura (3500.. .4000° C) conduce rápidamente a la fusión del material en el punto a soldar. La unión se consigue mediante goteo del material, líquido también, del electrodo, en la rendija de la junta. 207

SOLDADURA ELÉCTRICA POR FUSIÓN

Proceso de la soldadura eléctrica por fusión Con objeto de que el soldador pueda encender el arco voltaico en el sitio que se va a soldar, al principio del proceso de trabajo habrá que establecer un cortocircuito en el circuito de trabajo (véase página 210), es decir que las piezas que conducen tensión eléctrica — pieza y electrodo — tendrán que ser puestas en contacto. Con este objeto se apoya brevemente el electrodo sobre el sitio que se quiera soldar. Se inicia así el paso de una fuerte corriente eléctrica. En el momento en que se levanta el electrodo — unos pocos milímetros — se enciende el arco voltaico, es decir, que la corriente sigue fluyendo, saltando por encima de la rendija de aire. Las partículas de material situadas en la inmediata proximidad del sitio de paso, lo mismo que el material del electrodo, se ponen al rojo blanco y funden; las partículas de electrodo se ponen a gotear en rápida sucesión sobre el sitio que se quiere soldar llenando la rendija de la junta y quedando constituida la unión soldada, mediante lo que se llama un cordón de soldadura, al solidificarse el caldo formado (fig. 208,1). Análogamente a lo que pasa en la soldadura por fusión mediante gas, se producen aquí también procesos de dilatación y de contracción de las partes de de las piezas que se calientan o que se vuelven a enfriar. Se presentan tensiones que dan lugar a deformaciones o incluso a piezas soldadas rechazables. Los gases que pasan al caldo —- oxígeno o nitrógeno del ajrc, por ejemplo — provocan unas determinadas alteraciones en las propiedades del material de la zona que se suelda. El mismo efecto tienen las inclusiones de partículas de escoria.

Medíanle adición de materiales suplementarios a los electrodos — en forma de envoltura o también de alma o núcleo — es posible evitar las ton secuencias perjudiciales sobre la costura de soldadura, es decir los efectos que puedan comprometer su resistencia y su tenacidad. Las soldaduras eléctricas por fusión pueden también mejorar sus propiedades mediante forja en caliente o mediante un recocido de normalizado. L^ f or ¡ a en ca |i e nte hace que la estructura „ „. __ material se haga mas compacta y el re-

del

cocido de normalizado la hace más fina.

208

SOLDADURA

ELÉCTRICA POR FUSIÓN

Los transformadores para soldar modifican !a energía eléctrica tomada de Ja red generalmente a 220 ó a 380 voltios transformándola de tal modo que en el circuito llamado de soldadura en el que está intercalada la pieza a soldar, se tenga una conveniente tensión de soldadura (20...80 V) y que fluya una corriente eléctrica de intensidad proporcionada al espesor de la pieza. Tanto la tensión como la intensidad de soldadura se pueden variar con ayuda de un volante (fig. 209,1). Los bornes de conexión del transformador se enlazan para dar lugar a la conducción de la corriente por un lado con las llamadas pinzas portaeleetrodos, o soporte del electrodo, y por otro lado con la pieza mediante sendos conductores de cobre. Estos conductores de cobre están constituidos por muchos alambres finos arrollados formando cables y van aislados y protegidos con capas de tejido y goma (fig. 209,2).

F¡K, 209,1 transformador de soldadura. «) Arrollamiemo de cobre I (tensión de la red); b) arrollamiento ¡1 (tensión de soldadura)

Las pinzas portaelectrodos son instrumentos de sujeción provistos de mangos y cuyo objeto es sujetar el material de aportación — e l «electrodo»— que ha de fundirse en la junta a soldar (fig. 209,3).

Fj|>. 209,2 Cable para soldar. «) Cable de cobre (hilo trenzado); b) capas aislantes de tejido y de goma; <•) capa protectora (goma)

Hay electrodos de distintos espesores (por ejemplo, de I a 10 mm) y de diferente tipo de fabricación. Los electrodos" desnudos »son varillas de soldar de acero Tundido (con longitud de 250 a 500 mm) sin envoltura o recubrimiento. La envoltura de los electrodos rccubienos está constituida por productos minerales finamente pulverizados, de composición variada, que se aplican sobre la varilla de soldar con ayuda de un medio aglomerante. Se persigue Fig I09 4 clrodos> a} Elec. con estas envolventes entre otras cosas trodo desnudo; b) electrodo recuuna mejora de las propiedades del *>>erto; <•) electrodo con alma o ,,. núcleo material de la unión soldada (figura 209,4).

FÍK. 209.5

Pantalla protectora

Las pantallas protectoras, de mano, provistas generalmente con vidrios de color gris verdoso, protegen la vista de peligrosas irritaciones y la piel de la cara, de quemaduras producidas por rayos « invisibles)' (véase pág. 212) del arco voltaico (fig. 209,5). Con objeto de resguardar también a los obreros que pudieran trabajar en las proximidades de los sitios en que se suelda, es corrien'le hacer estos trabajos de soldadura en el interior de cabinas o detrás de mamparos protectores. Para evitar las quemaduras de la piel producidas por salpicaduras revoloteantes de escorias se utilizan adecuados trajes protectores confeccionados con tejido de amianto (delantales, sobretodos, guantes). 14

209

SOLDADURA ELÉCTRICA POR FUSIÓN Procesos eléctricos El transformador de soldar, la pieza y la varilla de aportación (electrodo) se hallan dispuestos, a través de los cables que los enlazan y del arco voltaico, en un « circuito eléctrico »: se designa con este nombre un recorrido cerrado de energía eléctrica. Únicamenic en este último caso de estar cerrado el recorrido, circulará corriente (fig. 210,1). El efecto eléctrico consiste en este caso en un Tuerte calentamiento del punió a soldar producido con ayuda de arco voltaico. En este proceso son transportadas las partículas de material líquido del electrodo en rápida sucesión a la pieza o a la junta que se quiere soldar formando aquí, después de solidificarse, lo que se llama un cordón de soldadura. Los procesos de carácter eléctrico que tienen lugar en el circuito eléctrico de soldadura pueden enlenderse fácilmente por comparación con la instalación eléctrica del alumbrado en una bicicleta (fig. 210,2). El cable que conduce desde el borne de acoplamiento al proyector de luz hay que compararlo con el cable de soldar en que está dispuesto el electrodo, y el botón de contacto con el cable que va a la pieza que se suelda. Normalmente la corriente existente en el circuito (6 V) hace que alumbren las lámparas conectadas. Si inadvertidamente se hubiera soltado el extremo superior del cable, estando funcionando la máquina de alumbrado, y se hubiera puesto en contacto eléctrico (conductor) con la bicicleta, por ejemplo, con la horquilla delantera, de metal desnudo que conduce tensión a través del tornillo de contacto, saltará una chispa eléctrica que podemos comparar con el arco voltaico.

Fig. 210,1 Circuito de corriente durante la soldadura

Al transformador le corresponde en este parangón, y en su calidad de productor de corriente, la maquinita de alumbrado (dinamo).

En el arrollamiento de cobre del inducido que se mueve en un campo magnético, se produce una tensión eléctrica, es decir, que en los extremos del arrollamiento, o sea en el borne de conexión del cable'de alumbrado y en el tornillo de contacto de la abrazadera del tubo se produce un estado eléctrico de tensión. Éste puede compararse a la presión de los gases en cuanto que lo mismo que en este último caso tiene tendencia a equilibrarse, a distenderse.

Fig. 210,2 Procesos . l. eos en una instalación alumbrado de bicicleta

., de

Del mismo modo que en una instalación de aire a presión se necesita una tubería y una válvula abierta para que el aire comprimido pueda circular en la dirección de la presión menor, en el caso de la máquina de alumbrado (dinamo) o del transformador se necesita una conducción « eléctrica », un alambre de cobre, por ejemplo, que enlace los bornes de conexión, para que la corriente pueda circular (la válvula se corresponde aqui con el interruptor eléctrico del proyector de luz). Si estando cerrado el circuito, es decir sí circulando la corriente no se mantuviera el estado de tensiones entre los bornes, por ejemplo, por no suministrar energía eléctrica la dinamo— o porque no tomara el

210

SOLDADURA ELÉCTRICA POR FUSlON transformador continuamente energía de la red — se terminaría rápidamente el paso de corriente. La tensión entre los bornes se igualaría y el circuito quedaría sin corriente.

Acción térmica de la corriente eléctrica En el circuito de la instalación de alumbrado se halla intercalado el hilo metálico muy delgado de la lámpara de incendescencia. De modo análogo a la resistencia que experimenta para circular el aire a presión por tuberías de sección transversal pequeña (piénsese en lo que pasa con las boquillas de las botellas de oxígeno cuando están obstruidas), se presenta en el circuito eléctrico una gran resistencia en los puntos delgados del conductor (resistencia eléctrica). El conductor correspondiente — un filamento, por ejemplo — se pone al rojo, es decir, se produce en él una temperatura muy elevada: el hilo irradia calor y rayos luminosos. Cuanto más delgada sea la sección del hilo, tanto más elevada será su resistencia eléctrica, y tanta menos corriente podrá fluir por él. Enire la tensión, la corriente que circula por el conductor y la resistencia de este último existen, como se sabe por la experiencia, determinadas leyes. Después que se hubieron fijado unidades de medida para las tres magnitudes a que hemos aludido pudo establecerse una relación numérica entre ellas mediante la llamada ley de Ohm. La unidad de tensión eléctrica es el voltio (I V), la de la corriente el amperio (1 A) y la de la resistencia eléctrica, el ohmio (I Í2)1. La ley de Ohm dice, por ejemplo, que la corriente que (luye por un circuito para una tensión determinada, es tanto mayor cuanto más pequeña sea la resistencia eléctrica del circuito. Esto lo expresó Ohm del siguiente modo: Corriente ( / ) =

tensión (U) resistencia (ff)

,-..

Ejemplo: Una dinamo para alumbrado en una bicicleta se acciona corhentemente con una tensión de 6 voltios. Si la resistencia en el circuito eléctrico es, por ejemplo, de 10 ohmios se tendrá, en virtud de la ley de Ohm, la intensidad de la corriente que circule, en amperios. / (amperios) =-

tensión (Í7) resistencia (R)

Fig. 2 l l , l

Acción térmica

el circuito eléctrico

6 voltios — 0,6 amperios IO ohmios

Del mismo modo que el filamento de la bombilla, también la rendija de aire existente entre el electrodo y la pieza constituye un « paso estrecho» para la circulación de la corriente en el circuito de soldadura. Como consecuencia de esto, se presentan al sallar en ese sitio el arco voltaico sobre la citada rendija de aire análogos efectos térmicos y luminosos que en lu lámpara de incandescencia. Corno además existe ahora un flujo de las partículas metálicas desde la varilla de aportación hasta la pieza, será posible aprovechar esta acción eléctrica para la unión de piezas.

Efectos luminosos de la corriente eléctrica Estudios exactos sobre las radiaciones térmicas y luminosas que se observan en el filamento de la bombilla y en el arco voltaico, han llevado al conocimiento de que se trata en esos fenómenos, de la emisión de ondas de tipo especial. Contrariamente a lo que pasa en las ondas sonoras (véase pág. 122), las ondas caloríficas y luminosas no van unidas a la existencia de un conductor o soporte — el aire, por ejemplo —, es decir, que estas ondas están en condiciones de moverse también en recintos en que se haya hecho el vacío. Su movimiento es análogo al de las olas del agua: oscilan normalmente a la dirección de avance de las mismas. (Las ondas caloríficas y luminosas, son ondas transversales en vez de ser longitudinales como las del sonido). Las unidades eléctricas V, A y ohmio recibieron el nombre de sabios Menos de merecimientos dentro del campo de la electricidad: VOITA (italiano), AMPÉRF (francés) y OHM (alemán).

211

SOLDADURA ELÉCTRICA POR FUSIÓN La velocidad con que avanzan las ondas luminosas o térmicas (caloríficas) sobrepasa todas las escalas de medida terrestres; es de unos 300000 km/s. Su frecuencia, es decir la frecuencia de oscilación por segundo, es variada. Se ha llegado a determinar que depende del color del rayo luminoso de que se trate. La luz roja tiene una frecuencia de unos 400 x 1012 (^ 400 billones de oscilaciones por segundo), la violeta osea la luz de onda corta tiene una frecuencia de 750 billones de oscilaciones por segundo. De la velocidad de la luz y su frecuencia se ha calculado, por ejemplo, para la luz roja una longitud de onda de, en números redondos, 0,8 micrones (= 8 /i 0 0 no mm ) V para la luz violeta una longitud de onda de 0,4 micrones. La luz blanca del sol es una mezcla de luces de distintos colores (espectro solar), es decir, una mezcla de ondas luminosas de distinta frecuencia (fig. 212,1).

Fig. 212.1 La luz del sol está compuesta por ondas luminosas de distintas fre-

Del mismo modo que nuestro oído no puede percibir sino ondas sonoras dentro de una determinada zona de frecuencias (véase pág. 123), nuestro ojo no está tampoco en condiciones de captar sino ondas luminosas de frecuencias determinadas.

Aparte esto, el sol emite luz de onda muy corta, no visible para nosotros (longitud de onda de, aproximadamente, 0,2 micrones) que se designa con el nombre de radiación ultravioleta. El arco voltaico contiene también este tipo de rayos. Los rayos de onda larga emitidos igualmente por el sol, es decír los llamados rayos infrarrojos, son los conocidos rayos caloríficos. Junto a las acciones luminosas y térmicas de las corrientes eléctricas pueden observarse también otro tipo de efectos. En los electromotores, tales, por ejemplo, como los que se emplean para el accionamiento de máquinas taladradoras, la energía eléctrica tomada a la red es transformada en energía de movimiento. La corriente que pasa por los arrollamientos de los inducidos y de los electroimanes es la causa de que se produzcan intensos «campos» de fuerza llamados electromagnéticos. Éstos ponen en movimiento el inducido o rotor dispuesto en sus soportes para poder girar: e! momento de rotación que en él reside se aprovecha para fines de accionamiento. En los baños galvánicos que son soluciones de sales metálicas, verbigracia, solución acuosa de sulfato de cobre, por los cuales se hace circular una corriente eléctrica, se producen transformaciones de material. (Acción química.) El metal contenido en la sal, por ejemplo, cobre, níquel, cromo, etc., se deposita en forma de capa delgada sobre las piezas conductoras de la tensión como, por ejemplo, piezas de acero sumergidas en la solución. De este modo se pueden cobrear las piezas, o niquelarlas o cromarlas. El rayo, que es una descarga eléctrica entre nubes cargadas de electricidad, da lugar al trueno además de producir efectos luminosos visibles o acciones térmicas palpables. Los rayos son frecuentemente causa de incendios. El trueno es un fenómeno consecuencia del rayo y se produce por la expansión repentina, a modo de explosión, de las partículas de aire afectadas: en este caso los procesos eléctricos dan lugar, entre otros fenómenos, a ondas sonoras que penetran en nuestro oído. En el contacto impremeditado de piezas o elementos sometidos a tensión, tales como conductores, bornes y análogos, se recibe una « sacudida », es decir, un efecto eléctrico que sacude nuestro sistema nervioso. En condiciones desfavorables (alta tensión o elevada intensidad) puede producir daños graves.

212

SOLDADURA ELÉCTRICA POR FUSIÓN Dilataciones y contracciones del material en los trabajos de soldadura Las dilataciones y contracciones son ocasionadas por el calentamiento o eí enfriamiento, respectivamente, de las partículas de material en la junta soldada y sus alrededores (véase pág. 194). Con ello se presentan generalmente deformaciones en las ijiezas soldadas. Si se sueldan planchas gruesas o barras de forma (perfiles laminados) por medio de una junta en V, en la parte superior de la junta participará en la contracción una zona de fusión más ancha que en la raíz de !a junta. Las alas o las superficies de plancha libremente movibles se doblan, por esta razón, en forma angular (contracción angular, transversal a la junta). Esta clase de deformaciones pueden combatirse doblando las piezas, antes de proceder a soldarlas, en dirección opuesta a la deformación que se prevea, o bien disponiéndolas bajo un ángulo adecuado (figs. 213,1, 2). Tensiones. Cuando una j u n t a larga, por ejemplo, en planchas, no se dispone con cuña bastante en la rendija correspondiente, los bordes libres.de la junta se levantarán fuertemente uno contra otro. La consecuencia de esto son fuertes tensiones de tracción en la misma junta '.

f i e . 213.1

Si una pieza de plancha, verbigracia, de 500-500-10 se calienla al rojo claro (unos 900' C) mediante un soplete, a distancia suficiente del borde, en forma circular, el material tratará de dilatarse en ese sitio. El margen del material que ha permanecido frío se opondrá a esa dilatación. En la zona marginal de forma a n u l a r que rodea a la parte calentada se presentarán fuertes tensiones de compresión que ocasionarán finalmente un aplastamiento o recalcado de las partículas fuertemente calentadas. Las tensiones quedarán con ello compensadas al principio. Si se enfria la pieza, el proceso de recalcado que ha precedido no volverá a desapaiccer. La contracción que ahora se produce conduce a nuevas tensiones que son ahora de tracción y pueden conducir a la aparición de grietas en la zona comprendida entre el materia! fuertemente calentado y el que permaneció frío. Las deformaciones en piezas que no pueden moverse libremente conducen a importantes tensiones internas. Tan pronto como su magnitud sobrepasa la resistencia del material, se producen grietas en la junta o al lado de ella. Las piezas soldadas no son aprovechables, son desperdicios. El soldador tiene que tener un profundo conocimiento sobre las deformaciones que se provocan en la junta soldada a causa c!':l calentamiento local del material, con objeto de evitar que se produzcan piezas inútiles. Las tensiones de soldadura pueden eliminarse parcialmente por medio del subsiguiente recocido de las piezas soldadas. Véase también pág. 194.

213

SOLDADURA ELÉCTRICA POR FUSIÓN

Elección de electrodos Si se han de evitar las desfavorables variaciones de las propiedades del material como, por ejemplo, que la junta resulte agria, se necesitarán emplear materiales suplementarios que se hallan contenidos en la envolvente de los electrodos recubiertos (figura 214,1). Tienen la misión de envolver la zona de soldadura con una capa gaseosa protectora, es decir, impedir la entrada del oxígeno o del nitrógeno del aire, hacer eléctricamente conductura la citada zona para que no desaparezca el arco eléctrico y. finalmente compensar con adiciones adecuadas la desaparición por el fuego de algunos componentes de la aleación (en caso de GG o de materiales de alto valor).

La industria de fabricación de electrodos ha desarrollado por estas razones, para determinados materiales o procedimientos de soldadura, ciertos electrodos recubiertos (véase DIN hoja 1913).

Dictamen sobre soldaduras. Lo mismo que en la soldadura con gas, la calidad de una soldadura eléctrica se juzga por la uniformidad del cordón de soldadura aplicado. Es de importancia decisiva para la calidad de una soldadura eléctrica el grado de la fusión intima del material del electrodo con el material de la pieza. Como índice de esto se utiliza aquí lo que se llama quemado que puede apreciarse en el extremo del cordón (fig. 214,2). Se entiende por quemado la relación entre la profundidad y la anchura de la penetración o aligeramiento del material por fusión del mismo. En una junta bien hecha debe ser aproximadamente 1 : 4 ó 1 : 5 . La penetración de quemado es influida ante todo por la elección que se haya hecho de la intensidad de la corriente de soldadura. Las intensidades demasiado débiles dan «cordones pegados, de escasa adherencia» sin la suficiente penetración de quemado. Cuando la intensidad de corriente es demasiado grande se producen penetraciones de quemado innecesariamente profundas con pequeña altura del cordón y anchura del mismo demasiado grande.

o Fig. 214,3

214

La sección, de distintas formas, de la junta (fig. 214,3) tiene que estar bien rellena con el goteo del material del electrodo. Los bordes de los cordones no deben formar entallas de quemado (disminución de la sección transversal).

Efectos térmicos Estado térmico-Temperatura (pág. 162) Cuanto más vivo y luminoso es el color, tanto más caliente está la pieza y cuanto más oscuro sea, tanto más fría estará aquélla. Con las expresiones: frío, caliente, etc., se trata de dar ¡dea del estado térmico. Mucho más preciso es medirlo en forma de temperatura. Para esto se han desarrollado instrumentos de medida adecuados: los termómetros, para la medición de temperaturas bajas, y los llamados pírómetros, para medir las altas temperaturas. Quedaba todavía por determinar la unidad de medida para la temperatura. El funcionamiento de los termómetros descansa sobre el fenómeno de la dilatación térmica de líquidos (termómetros de mercurio o termómetro de alcohol) (pág. 190), sobre el de la diferente dilatación longitudinal de dos metales (termómetros bimetálicos), o sobre procesos eléctricos que se producen mediante el calentamiento del punto de soldadura de dos alambres de diferentes metales (termopares o tcrmoelementos). La unidad de. temperatura es el grado Celsius (1° C) (pág. 162).

Dilatación térmica (pág. 190) El fenómeno de la dilatación térmica de materiales sólidos se aprovecha en el taller para, por ejemplo, fijar sobre árboles de modo que no se puedan desplazar a lo largo de él, anillos torneados interiormente con toda precisión, los así llamados « zunchos». Con este objeto se deja el diámetro interior del anillo un poco menor que el diámetro del árbol. Para colocarlo se calienta el anillo con lo cual aumenta su medida interior. Al enfriar se contrae el anillo tanto que llega a producirse una unión fija de ambas piezas. Hay que distinguir entre dilatación lineal y dilatación volumétrica. La medida de la dilatación o de la contracción es muy diferente de unos a otros materiales. Mientras que un trozo de barra de acero de 1 m de longitud que se calienta de O a 100" C se dilata 1,3 mm, la dilatación longitudinal correspondiente de barras de aluminio y de cinc es de 2,4 y 3,6 mm respectivamente. Como medida de la dilatación longitudinal se indica en tablas en qué fracción de !a longitud se dilata una barra cuando es calentada desde O" C a 1° C. Esta fracción, escrita en forma de fracción decimal, se llama coeficiente de dilatación longitudinal. Ejemplo: [11 coeficiente de dilatación longitudinal para el cobre vale 0,000017. Esto significa que una Ibarra de cobre de I m de longitud calentada de 0 J C a 1 C se dilata en O.OOOOI7 m — O.OI7 mm.

Estados físicos de los materiales (púg. 163) Con el soldador se puede llevar el estaño al estado de fusión. A su temperatura de fusión (232 C) pasa del estado sólido al estado liquido. El agua se vaporiza, a la presión atmosférica normal (véase la página 197), a 100' C, que es su temperatura de ebullición, es decir la temperatura a la cual pasa del estado liquido al gaseoso. El sólido, el líquido y el gaseoso son los estados físicos de los materiales. Con ayuda de una temperatura suficientemente elevada puede conseguirse que incluso los cuerpos dificilmente fusibles pasen finalmente al estado gaseoso. Metales tenaces, fáciles de conformar, tales como el acero, el cobre o el aluminio son fácilmente dcformables calentándolos en la fragua, es decir llevándolos a temperaturas inferiores a su punto de fusión: pasan a un estado pastoso intermedio entre sólido y líquido {véase el comportamiento de la fundición gris).

215

MPLIACION Del mismo modo los líquidos (agua, bencina, etc.) pasan al estado gaseoso por debajo de su punto de ebullición: se evaporan o vaporizan lentamente (comparar con la desaparición de una delgada capa de nieve en tiempo de heladas). Las muy diferentes propiedades de una misma substancia en los tres estados físicos son solamente comprensibles si se admite una variación de la magnitud de las fuerzas de cohesión entre las pequeñas partículas. En los mateiiales sólidos las fuerzas de cohesión son máximas, de modo que se exige un notable esfuerzo para separar en una pieza partículas o arrancar virutas, es decir para variar su forma. Al calentar metales, las fuerzas de cohesión disminuyen paulatinamente en las proximidades del punto de fusión, de tal modo que ello da lugar a que los materiales puedan deformarse fácilmente. Cuando el material en cuestión se convierte en líquido, las fuerzas de cohesión se han reducido tanto que las distintas partículas pueden desplazarse fácilmente unas respecto a otras. Bajo el influjo de las fuerzas de gravedad que obran en cada partícula de material, toman los líquidos una posición tan baja como sea posible con relación al centro de la tierra. Los « cuerpos » líquidos tienen forma variable, tomando, por ejemplo, la de los recipientes en que son vertidos. Las partículas de material de cuerpos gaseosos tienen tendencia a dilatarse y a llenar el espacio que se haya puesto a su disposición, una habitación, por ejemplo. Sólo de modo tardo siguen el influjo de la gravedad. Ejemplos: Un gas que se derrame se huele pronto en todo el local, los vapores de bencina se depositan, en caso de atmósfera tranquila, en las proximidades del suelo. Propagación del calor, transporte de calor (pág. 169) Cuando se calienta en la fragua una barra de acero, se nota pronto que se va calentando también el extremo de la barra que se sujeta con la mano fuera del fuego. Sobre las aletas de un radiador se nota la ascensión del aire caliente, al mismo tiempo que, por ensayos, se ha visto cómo irradia calor hacia todos los lados. El calor se propaga pues de tres modos: por conducción dentro de un cuerpo, por contacto (convección) de dos cuerpos distintos, pasa calor al más frío, y finalmente por radiación, sin que entre los cuerpos que se consideran haya contacto alguno. El calor se propaga sólo en la dirección del más caliente al más frío y nunca inversamente. Tan pronto como ambos cuerpos han adquirido la misma temperatura, cesa el transporte de calor. Buscando una explicación para estos fenómenos, ha podido demostrarse modernamente que un determinado estado térmico se corresponde con un movimiento vibratorio de sus partículas de materia alrededor de su posición de reposo. Cuanto más se calienta el cuerpo, tanto más rápida se hace la vibración, tanto mayor su frecuencia (véanse págs. 212 y 120), y cuanto más se enfríe, tanto menor es esta última. El estado vibratorio existente se transmite en este fenómeno de partícula en partícula del modo explicado. Cantidad de calor; energía térmica (pág. 1 8 1 ) Con un mechero de soldar se pueden alcanzar, por ejemplo, temperaturas de llama de 3000" C siendo indiferente que se trabaje con un soplete grande o con uno pequeño. Ambas llamas están igualmente calientes. Sin embargo, se sabe por experiencia que al soldar planchas gruesas no se alcanza la necesaria temperatura de fusión del acero (unos 1500''O cuando se usa el soplete pequeño. Las planchas permanecen demasiado frías. Es evidente, por lo tanto, que el efecto térmico no depende solo de la temperatura de cada caso sino de otra magnitud que se designa con el nombre de « cantidad de calor ». Con ayuda de experimentos adecuados se ha podido también fijar para esta magnitud una unidad de medida. La unidad de medida de la cantidad de calor es la kilocaloría (I kcal o I Cal) (véase también la página 172).

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Como todo el mundo sabe, el calor se produce no solamente mediante procesos de combustión sino también, por ejemplo, en los frenos de vehículos haciendo que las fuerzas de fricción actúen a lo largo de la periferia de los tambores de freno o diciéndolo de otro modo haciendo, en general, que actúen fuerzas a lo largo de un recorrido, hsto quiere decir que el trabajo mecánico (en este caso el trabajo de fricción) se puede transformar parcialmente en calor (véase pág. 172). Según han demostrado ensayos y cálculos juiciosamente meditados, corresponden aquí 427 kpm exactamente a una kilocaloría o inversamente 1 kcal ^¡ 427 kpm El gran sabio Roben Mayer, de Heilbronn, fue quien descubrió esta relación entre cantidad de calor y trabajo mecánico. Siguiendo sus ideas, se han encontrado relaciones mutuas no solamente entre el trabajo mecánico y el calor sino también entre los trabajos eléctrico y mecánico o el calor y así sucesivamente. A todos estos fenómenos — ya sean obligados por la naturaleza ya sean fiel trasunto de ésta en la técnica — les es común la propiedad de realizar « trabajo ». Se designan con el nombre genérico de « energías ». Existe de este modo energía térmica, o calorífica, energía eléctrica, energía química, energía mecánica, etc.

Ejercicios 1.

8.

Indicar en una escala de colores de incandescencia las temperaturas en °C a que corresponden ios distintos colores. Explicar cómo se forma la escala graduada en un termómetro de mercurio. ¿Por qué tienen los termómetro? de mercurio un determinado campo de medición? Explicar el modo de funcionar un termómetro bimetálico. ¿Por qué hay que mantener una determinada temperatura en la medición de longitudes con aparatos de medida de precisión (palmer, calibres de tolerancia, etc.)? Cuando se hace una medición con un micrómctro o palmer expuesto a dilataciones térmicas por el calor de la mano ¿se obtiene una medida demasiado pequeña o demasiado grande de la pieza? Explicar la opinión que se tenga sobre esto. ¿En cuántos mm se dilata un tubo de acero de 5,6 m de longitud cuando se le calienta desde los + 20= hasta los 90J C? Explicar cómo se propaga el calor de un trozo de acero incandescente.

9.

Explicar el proceso de la evaporación y de la vaporización, tomando como ejemplo el agua.

2. 3. 4. 5. 6. 7.

10. Citar primeras materias o malcríales auxiliares de los que se ven en el taller que están en estado sólido, líquido o gaseoso. 11. ¿A qué puede atribuirse la fácil deformabilidad del acero sometido al calor de la fragua? 12. Describir el anómalo (anormal) comportamiento del agua enfriada por debajo de + 4° C, comparado con el de otros cuerpos. 13. ¿Cuando se almacenan substancias gaseosas en el suelo y cuándo se propagan por el espacio? 14. ¿Por qué el nivel de los mares tiene superficie curvada de modo convexo? ¿Por qué fluyen al valle los arroyos de la [ierra? 15. ¿Por qué los pucheros de aluminio van provistos de asas de acero o — mejor todavía — de madera? 16. ¿De qué modo se protegen contra un calentamiento excesivo los frenos de los vehículos o las culatas de los cilindros de los motores de combustión? Trata de justificar tus observaciones. 17. La incrustación de las calderas es un mal conductor del calor. ¿Qué peligro puede traer por lo tanto su presencia en las calderas de vapor? (Véase pág. 170.) 18. ¿í'or qué razón cuando se suelda plancha de cobre hay que elegir otro tamaño de soplete que cuando se sueldan planchas de acero del mismo espesor? 19. ¿Qué significa la expresión: el calor especifico del cobre es 0,093 Cal/kg y l b C?

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Efectos de la corriente eléctrica (pág. 208) Efectos térmicos y luminosos La corriente eléctrica no se percibe por el hombre directamente, como por ejemplo se percibe la luz por medio de los órganos de visión, el sonido por medio del oído, etc., sino que se reconoce sólo de modo indirecto en virtud de ciertos efectos, es decir sólo cuando la energía eléctrica existente, por ejemplo, en el caso de la soldadura eléctrica, o en el de la calefacción eléctrica, se transforma previamente en calor o en luz (recuérdese también el efecto de los relámpagos en el caso de tempestades). La energía calorífica o luminosa que se produce en estos casos viene a substituir a la energía eléctrica que se consume en el proceso de transformación '(compárese con la energía potencial o de posición que suponen las masas de agua retenidas en los embalses y que al pasar a través de una turbina se transforman en energía cinética consumiéndose de modo semejante). El calor y la luz son fenómenos de naturaleza ondulatoria que se diferencian esencialmente sólo por su frecuencia (véase pág. 212). En contraste con las ondas sonoras, se propagan a velocidades muchísimo mayores que éstas y la ondulación — análogamente a lo que ocurre con las ondulaciones del a g u a — tiene lugar transversalmente a la dirección de propagación; no necesitan, además, de ningún vehículo material, por ejemplo, del aire, para propagarse. En la técnica se hace un uso variado de los efectos térmicos o luminosos de la corriente eléctrica: en las bombillas de incandescencia y lámparas eléctricas se procura mantener tan reducido como sea posible el inevitable efecto calorífico producido, porque ese efecto representa una pérdida de energía para el fin perseguido. Inversamente, en los radiadores eléctricos se hace lo posible para evitar los no deseados efectos luminosos (piénsese en los modernos radiadores llamados de infrarrojos).

Efectos magnéticos Junto a los generalmente conocidos imanes permanentes — constituidos por acero duro — existen además los llamados electroimanes. Éstos consisten en bobinas hechas de alambre de cobre, buen conductor, enrollado alrededor de un núcleo de acero especialmente blando, llamado acero dulce (piénsese también en las bobinas de los transformadores de soldadura, página 209). Cuando fluye una corriente eléctrica por las espiras de tales bobinas, se vuelve magnético el núcleo de hierro que no lo era anteriormente, es decir que en su alrededor aparecen acciones dinámicas que son de la misma naturaleza que las que origina un imán permanente. Expresado de otro modo, esto quiere decir que todo conductor recorrido por una corriente eléctrica da origen en sus alrededores a un campo magnético de líneas de fuerza. Un campo análogo tiene, lo mismo que todo imán permanente, dos polos magnéticos (recuérdense los polos eléctricos + y —), un polo norte y otro polo sur cuya posición en los extremos del núcleo de hierro dulce, o en los de la bobina recorrida por la corriente, depende en todo momento de la dirección de esta última. Si se varía la dirección de la corriente se produce también un cambio en los polos magnéticos: donde primitivamente se tenía un polo norte se tendrá ahora un polo sur y viceversa. Los efectos dinámicos de carácter magnético se manifiestan como es sabido de tal modo que los polos de nombre distinto (por ejemplo, polo norte y polo sur) producen fuerzas de atracción mutua y los del mismo nombre fuerzas de repulsión. Las fuerzas se manifiestan a la vista o a la mano como movimientos recíprocos de los polos. Estos efectos «electromagnéticos» han llegado a ser de extraordinaria importancia para la Electrotécnica y especialmente por cuanto que el proceso que acabarnos de explicar es reversible en el sentido de causa y efecto.

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Si, en efecto, un conductor eléctrico por el cual no pase al principio corriente se mueve en un campo dado, de tal modo que corte líneas de fuerza, se originará, se « inducirá », como se dice en términos técnicos, una tensión eléctrica en él, es decir que si estamos en presencia de un circuito cerrado se tendrán lus condiciones necesarias para que fluya por él una corriente eléctrica. En estos efectos que acabamos de explicar se basa, sobre todo, el funcionamiento de los electromotores y de los generadores de corriente llamados dinamos y alternadores. En los electromotores se transforma energía eléctrica en energía cié movimiento haciendo para ello que con ayuda del efecto electromagnético se produzcan intensos campos de líneas de fuerza que ponen en movimiento de rotación el órgano del motor llamado armadura o rotor que va provisto de bobinas recorridas por la corriente y que está soportado de tal modo que puede adquirir movimiento de rotación. El momento de rotación producido con ello se aprovecha por ejemplo, para accionar las máquinas herramientas y para otras muchas cosas más. Su fundamento consiste, en todos los casos, en las fuerzas de atracción o de repulsión entre los dos campos magnéticos. En el caso de generadores por el contrario la energía cinética se transmite a través de una máquina motriz, por ejemplo, una turbina hidráulica o una de vapor, a un rotor provisto de bobinas y en las que se ha atendido a que sus alambres conductores corten continuamente líneas de fuerza electromagnéticas. De este modo se induce una tensión eléctrica, es decir, que la energía cinética queda transformada en energía eléctrica. Se emplean electroimanes generalmente en telegrafía (punzones registradores), telefonía (micrófonos), y en la radiotecnia (altavoces). El funcionamiento del transformador de soldadura que se muestra en la página 209, se basa igualmente en fenómenos electromagnéticos. Suministro de energía eléctrica al taller La energía eléctrica de que se dispone en el taller, y en la vida oridinaria, se produce hoy generalmente en grandes centrales por medio de generadores que son manantiales de tensión eléctrica. El accionamiento se verifica mediante turbinas de vapor o también hidráulicas y más raramente mediante motores de combustión. Con objeto de mantener dentro de límites moderados las pérdidas de energía que puedan producirse en el largo recorrido, a veces de cientos de kilómetros, que media entre el generador y el consumidor, se verifica la distribución mediante conduelenf3Interurbanas, a muy alta tensión (por ejemplo, 110 000 voltios) constituidas por alambres de cobre o de aluminio, muy buenos conductores de la corriente eléctrica. Una « alta tensión » semejante es, empero, inadecuada para aplicaciones prácticas, entre otras cosas por causa de! peligro de muerte que entraña el contacto con estas conducciones ; por esta razón en las proximidades de ciudades o pueblos se reduce o transforma esa tensión a la tensión corriente de la red, que suele ser de 220 ó 380 voltios. Esta red de baja tensión termina finalmente en puntos de toma de corriente para el consumidor en los talleres o en las viviendas. Estos puntos de toma pueden ser, o bien enchufes de 2 ó de 3 polos, o también extremos de cable, de los que se toma energía eléctrica mediante interruptores. 219

MPLIACION La corriente eléctrica y sus peligros La energía eléctrica preparada y en cierto modo acumulada en los extremos — llamados polos — del conductor que está sometido a tensión eléctrica (enchufes, extremo de cable), no se manifiesta activa más que cuando se conectan con tos polos aparatos eléctricos, de tal modo auc se forme un circuito «cerrado», es decir, sin solución de continuidad, entre el generador y el consumidor. Expresándolo de otro modo, esto quiere decir que una corriente eléctrica comienza a circular con todos sus variados efectos, cuando se establece una unión conductora entre los polos que entran en juego. En el caso de una tensión dada de la red.(medida en voltios, por ejemplo, 110, 220 ó Í80 voltios) se obtiene la cantidad de corriente que circula por el conductor (medida en amperios [A]) mediante la ley que lleva el nombre del físico alemán Ohm que la descubrió y valiéndose de la resistencia activa que tiene el aparato conectado. Si esta resistencia eléctrica es pequeña circulará una,corriente grande y s¡ por el contrario la resistencia es grande, la intensidad de la corriente que fluya será pequeña (pág. 211). Ejemplos: En una lámpara de incandescencia, por ejemplo, circula por los hilos muy finos de la espiral de incandescencia (gran resistencia) sólo una cantidad de electricidad de unos 0,3 A/s (se lee amperios por segundo). En un radiador eléctrico, por el contrario, fluye por los alambres de la espiral correspondiente, muy gruesos (pequeña resistencia), una cantidad de corriente de unos 6 A/s. Con objeto de juzgar acertadamente sobre los peligros de accidente debidos a la corriente eléctrica, es importante saber que la diferencia de tensión medida enlre los polos de un enchufe, por ejemplo, de 220 V, existe también en toda su magnitud entre cada u no de los polos por una parte y la «tierra» exenta de tensión (tensión o voltios) por otra parte. Las personas, y también los animales, son extraordinariamente sensibles frente a una corriente que los atraviese: sus cuerpos son —desde el p u n t o de visla eléctrico—- muy buenos «conductores». Esto significa que con tensiones relativamente pequeñas (unos 60 V en el caso de personas y 20-30 V en el caso de animales) puede producirse circulación de corriente con peligro de muerte al tocar piezas que conduzcan tensión. Es decisiva para la magnilud del citado peligro, sobre todo, la existencia de una unión con tierra que sea buena conductora de la electricidad. En este sentido son muy peligrosos, entre otros, el suelo de tierra, las tuberías de agua, los suelos de hormigón. Los suelos de madera malos conductores, sobre lodo si la madera está seca, o los recubrimientos de material sintético son, por el contrario, menos peligrosos a causa de su mala conductibilidad para la corriente eléctrica. Los organismos inspectores de las industrias han promulgado normas especiales de seguridad, por ejemplo, relativas al tendido de conducciones eléctricas, encaminadas a reducir a un mínimo las causas de accidente por la corriente eléctrica. Estas prescripciones de « V D E » (Verein Deutseher Electroingenicure = Asociación de Ingenieros Elcctrolécnicos Alemanes) se refieren, por ejemplo, a la fabricación de los puntos de conexión (cajas de enchufes, enchufes, armaduras de lámparas) y prohiben, sobre todo, el empleo de aparatos eléctricos en los que exista una insuficiente protección contra el contacto de piezas sometidas a tensión. Los circuitos eléctricos se ponen « a tierra » con objeto de que en el caso de conductores deteriorados o en el de corto circuito con la caja de un aparato, pueda, a ser posible, evitarse que quien toque el aparato quede expuesto a tensiones peligrosas, etc. Estas medidas de protección no deben en modo alguno ser estorbadas por el hecho de que en ocasión de las perturbaciones que puedan producirse en el taller o en la casa, sean realizadas por personas incompetentes, o no técnicas, reparaciones incorrectas (reparaciones en fusibles empleando papel de estaño, reparación insuficiente de conductores averiados, restablecimiento improvisado de puntos de contacto interrumpido, etc.). Debería ser por razones de seguridad un principio fundamental el siguiente: todas las perturbaciones en Ja red eléctrica o en aparatos eléctricos serán solventados por un técnico, es decir por un oficial instalador electricista o por un oficial electricista experto en altas intensidades.

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Procesos químicos La química, parte importante de las ciencias naturales, se ocupa de investigar la constitución de la materia (pág. 27), así como de las constantes transformaciones que se verifican en el medio en que vivimos y que se observan también frecuentemente en el taller. Sobre las piezas brillantes de acero se forma, especialmente en tiempo húmedo, una capa de óxido. Si se calientan piezas de acero, se forman colores de revenido que tienen por causa la formación de delgadas capas de óxido (pág. 176). Ein estado incandescente se forman sobre el acero capas de óxido que se exfolian fácilmente y que están constituidas por un material frágil. Cuando arde el carbón de fragua (pág. 182) se separan del carbón gases de combustión y sólo queda un pequeño residuo de ceniza o escorias. El óxido, la cascarilla, la ceniza, etc., son cuerpos con propiedades totalmente distintas que las del material de partida. Los procesos de la oxidación, de la formación de cascarilla o de la combustión son de naturaleza química porque en ellos se producen canihio.-i de la materia. Las variaciones de estado que se producen al fundir o a! evaporar una substancia no son, por el contrario, procesos químicos: el estado sólido original del cuerpo que se considera puede volverse a recuperar fácilmente por enfriamiento; la materia queda invariable.

Oxidaciones Como se ha visto anteriormente, la oxidación de piezas de acero brillantes es debida a la acción del elemento oxígeno contenido en la atmósfera. Durante la oxidación se unen las más minúsculas partículas —• los átomos — del hierro con los átomos de oxígeno para dar origen a un nuevo cuerpo: la « cascarilla de óxido » de que hemos hablado. En Química se designa este cuerpo, como muchos otros, basándose en su composición, con el nombre de óxido de hierro. En el curso de la oxidación del acero a temperatura normal, los elementos oxígeno e hidrógeno, un componente de vapor de agua, reaccionan sobre el hierro. Se combinan « químicamente » para dar origen a! nuevo cuerpo llamado, herrumbre u orín. Este cuerpo es llamado por los químicos, también de acuerdo con su composición, hidróxido l de hierro. También todos los procesos de combustión se realizan bajo la acción del oxígeno y los nuevos cuerpos formados son combinaciones de este último cuerpo y se llaman en general óxidos. Ejemplos: El elemento llamado azufre arde con oxígeno formando un cuerpo gaseoso, el dióxido de azufre, de olor fuertemente penetrante; del mismo modo el carbono da el bióxido de carbono o anhídrido carbónico, exento de olor, y el hidrógeno, el agua, etc. Las oxidaciones son procesos químicos importantes que unas veces se provocan intencionadamente (procesos de combustión) y otras, en cambio, se trata de evitar (herrumbre, conosión de metales). Con objeto de evitar la herumbre del acero que termina por destruirlo, hay que tomar la precaución de hacer que su superficie sea impenetrable al aire aislándola mediante engrase, capas de pintura o recubrimientos protectores metálicos, por ejemplo. En términos químicos lo que se trata es de evitar el acceso del oxígeno y del hidrógeno. En todas las transformaciones de la materia hay que tener en cuenta aue son ¡os átomos de los elementos, es decir, sus más pequeñas partículas de materia quienes se combinan químicamente entre sí. Existen de este modo 92 elementos con los que se forman los cientos de miles de cuerpos conocidos. La mayor parte de éstos están constituidos por varios elementos y unos pocos contienen un solo elemento. La palabra hidra deriva del griego = agua.

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F Reducciones La obtención de metales, proceso químico En el alto horno se transforman minerales de hierro, es decir, combinaciones químicas del hierro con oxígeno, o sea, óxidos de hierro, en hierro bruto, con ayuda de una transformación química. Para ello hay que sustraer al mineral el oxígeno dejando así libre al hierro. Para obtener este resultado se aprovecha la propiedad del elemento carbono de atraer ávidamente el oxigeno durante la combustión para combinarse químicamente con él. Estudios minuciosos del proceso de la combustión han demostrado que para la completa combustión de un determinado peso de carbono se necesita un peso distinto pero también exactamente determinado de oxígeno. Si se da menos oxígeno, el carbono se quema incompletamente; como producto de la combustión se obtiene en lugar de anhídrido carbónico, óxido de carbono, combinación «no saturada» que puede absorber más oxígeno. Si estas partículas de óxido de carroño en estado incandescente inciden sobre partículas de óxido de hierro roban a éste tanto oxígeno como necesitan para, una vez saturadas, arder completamente convirtiéndose en dióxido de carbono. El hierro queda liberado de esta manera que hemos tratado de explicar de modo simplificado. En la práctica, el proceso explicado se desarrolla cargando alternativamente el horno alto con mineral de hierro, coque (una forma casi pura del elemento carbono) y lo que se llaman fundentes, adiciones o cargas. Con objeto de que se realice el proceso de combustión, necesario para el desarrollo de la transformación química, se insufla desde abajo aire caliente. La temperatura del alto horno se eleva de tal modo que se funden todos los materiales aportados pudiéndose recoger en estado líquido (sangría del alto horno). El hierro bruto que es sangrado junto a escorias fundidas no es técnicamente utilizable porque, entre otras cosas, es agrio (frágil). Por medio de nuevos procesos de combustión realizados a continuación se eliminan, ya sea en el horno Siemens-Martin o en el convertidor Thomas, diversos componentes perjudiciales, tales como principalmente el azufre y el fósforo, así como el exceso de carbono que fue absorbido por el hierro bruto durante el proceso de transformación. De este modo se obtiene del hierro bruto (también llamado arrabio o hierro de primera fusión) un acero forjable, tenaz y resistente. Los procesos químicos en los que se quita oxígeno a los minerales se llaman en general reducciones (derivado del latín reducere — reducir, convertir). En las reducciones el mineral, carente de utilidad, se reduce al metal deseado, es decir, se convierte en este metal.

Procedimientos químicos de investigación En el campo de la química ha desarrollado la ciencia procedimientos especiales para determinar, por ejemplo, la constitución de un cuerpo cualquiera a base de los 92 elementos o cuerpos simples. Como cada uno de éstos presenta propiedades que le son características, es posible « identificarlo». Ejemplo: Si se calienta cobre o un cuerpo que contenga sólo trozos de ese elemento, una llama abierta presentará claramente coloración azul-verdosa: este fenómeno es característico del cobre (véase calentamiento de piezas de cobre o latón en la soldadura fuerte). Si se hace barbotar anhídrido carbónico en agua calcárea, el agua originalmente clara presentará un enturbiamiento debido a una determinada reacción química en la que se separa un cuerpo finamente dividido que es quien produce el enturbiamiento. Para determinar la proporción de un elemento cualquiera en un cuerpo, se vale el químico de balacas de precisión (pág. 49).

222

ÍNDICE A L F A B É T I C O Acciones térmicas, 162 Acero (Recocido), 159 — (Templado), 187 Acetileno, 1% Acetona, 196 Agua de soldar, 168 Agujas para trazar, 24 Agujereado, 11 •— (Esfuerzo de corte), 81 — (Herramientas), 79 — (Proceso de trabajo), 78 — (Resistencia de corte), 81 — con prensa de punzonar,. 77 — con punzón a mano, 77 — de materiales diversos, 82 ~ en caliente, 186 Ajuste de dos piezas angulares, 21 Alambre (Doblado), 107, 109 Aleaciones, 27 Alicates de corte, 48 Alzaprimas, 51 Amperio, 211 Ángulos (Medición), 17 Arandelas, 131 Arista de referencia, 23 Arqueado, 124 Arrancamiento (Ensayo), 152 Arrollamiento de resortes, 114 Aserrado, 31 — (Arranque de viruta), 32 — (Clases de movimiento), 34 — (Medición de un movimiento), 34 — (Proceso), 31 — (Trabajo), 36 Atmósfera (Acciones térmicas), 171 Átomos, 221 Atornillado, 127 — (Proceso), 128 — de pie/as sueltas, 127 Avellanadores, 87 Balanzas de resortes, 46 Baños galvánicos, 212 — para recocer, 161 Barómetro, 201 — de mercurio, 201 Barras (Doblado), 107, 112 — (Enderezado), 126 Barrena, 87 — de espiga-guia, 87 — de punta, 87 — espiral, 87 Bigornia, 177 Broca, 84 - (Afilado), 92 — (Ángulo de filos), 86 — (Cuidados), 92

Broca (Lubricación), 92 — (Refrigeración), 92 - (Sujeción), 93 — cilindrica, 85 — correcta (Selección)), 91 — espiral, 85 — helicoidal, 85 Brocas (Ángulo de ataque), 86 — (Ángulo de corte), 86 — (Ángulo de destalonado), 86 — (Ángulo de incidencia), 86 — (Ángulos de la punta), 86 Botellas de oxígeno, 197 Buterolas, 155 Calibrador de profundidades, 14 Calibradores, 12 Calibres angulares, 18 — de herradura, 103 — de tolerancia, 103 — límites, 103 Calor (Cantidad), 172 — (Conducción), 169 — (Convención), 170 — (Propagación), 169, 216 - (Radiación), 169, 171 — (Transporte), 216 Caloría, 172 Campana de centrar, 25 Carbono, 182 Carracas, 141 Cartabones de espaldín, 19 — planos, 19 Cementita, 188 Centro de gravedad, 147 — (Posición), 148 Cincel, 37 — (Arranque de viruta), 38 — (Cizallamiento), 38 — (Trazado), 38 — agudo, 39 — de contornear, 39 — de ranurar, 39 — plano, 39 — (Cuidados con los útiles), 44 — (Fuerzas y efectos), 40 — (Magnitud de las fuerzas), 40 — (Obtención de superficies), 43 — (Trabajo), 42 — de aligeramientos, 43 — de penetraciones, 43 — en el tornillo de banco, 42 Cinceles (Tipos), 39 — de aire comprimido, 37 — de mango, 39 Cinemática, 34 Cintas graduadas, 11

223

Cintas métricas, 11 Cizalla de mano, 45 Cizallamiento (Proceso), 46 — con el cincel, 38 — de planchas, 45 Clavera de hierro, 178 Coeficiente de fricción, 75 — de rozamiento, 75 Cojinetes de roscar, 140 Combustibles (Potencia calorífica), 173 Combustión (Proceso), 182 Compás (Medición), 9, 12 — de puntas, 24 — de varas, 24 Compases, !2 — decimales, 12 — de graduación, 12 — de resorte, 12 — para espesores, 12 Compresión (Fuerza), 74 - (Tensión), 75 Conducción térmica, 170 Conductores de calor, 170 Convención térmica, 170 Corriente eléctrica (Efectos), 218 — (Efectos luminosos), 2218 — (Efectos magnéticos), 218 — (Efectos térmicos), 218 — (Peligros), 220 Corte (Proceso), 46 Cristales, 28 Cronómetros, 35, 72 Cuchillas de las tijeras, 52 Cuerpos (Estados físicos), 163 — oscilantes, 122 — simples, 26 Cuña, 37 — (Acción), 38 Curvado de chapas, 116 — de tubos, 113 Chapados. 27 Chapas (Curvado), 116

- (Doblado), 115 - (Plegado), 115 Chapistería, 119 Chaveta de (alón, 20 Chicharras, 141 Degollador de roblones, 155 Densidad, 74 Destornilladores, 132 Diamante, 26 Dilatación lineal, 215 — térmica, 215 — volumétrica, 215 Disolución sólida, 188 Doblado, 107 — (Ductilidad y tenacidad), 111

224

Doblado (Esfuerzos de tracción y de compresión), 110 — (Herramientas), 109 — (Longitud estirada), 108 - (Máquinas), 109 - (Proceso), 108 — a mano, 109 - de alambres, 107, 109 - de barras, 107, 112 — de chapas, 115 — de palastros, 109 — de planchas, 107 — de tubos, 107 — en caliente, 186 — en montajes, 109 Ductilidad, 111 Dureza, 26, 152 Electrodos, 209 — (Contracción), 214 Electromotores, 219 Elementos, 26, 27 — químicos, 221 Embutidores, 155 Enderezado (Proceso), 118 — de barras, 126 — y planchas, 117 — de planchas, 126 Energía cinética, 180 — eléctrica (Suministro), 219 — térmica, 172, 216 Entallas, 31 Entintado (Colores), 65 Equilibrio (Posiciones), 148 Error de paralaje, 2, 16 Escariado, 95 — (Ajuste de piezas), 101 — (Discrepancia de medidas), 100 — (Errores de medida), 104 — (Medición y medidas), 99 — (Proceso de trabajo), 96 Escariadores, 97 — (Cuchilla), 97 — (Dientes), 98 — ajustables, 98 — cónicos, 98 — de mano, 97 — de máquina, 97 Escariados (Elección de herramienta), 105 Escuadra de centrar, 25 Escuadras de espaldón, 19, 24 — en cruz, 19 Esfuerzos en la palanca, 76 Espárragos, 130 Estado de equilibrio, 76 — gaseoso, 163 — líquido, 163 — sólido, 163 — térmico, 162 Estampas de doblar, 109

Estampas de curvas, 109 Estirado, 185 — de planchas, 126 Falsas escuadras, 19 — soldaduras, 163, 165 - (Material), 168 — (Proceso), 166 Flexómetro, 11 Forja, 175 — (Aparatos), 177 — (Calentamiento de piezas), 183

— (Conducción del fuego), 184 — (Elección del martillo), 184 — (Herramientas), 177 — (Instrumentos de medida), 179 — (Manejo del martillo), 184

- (Martillos), 178 — (Procesos), 176 — (Prolección), 186 — (Tenazas), 179 — a mano, 175 - libre, 179 Fragilidad, 152 Fragua, 177, 191 Fricción (Coeficiente), 75 — (Fuerza), 75 Fuerza (Unidad), 41 — de compresión, 74 — de gravedad, 147 — de percusión, 74 — y reacción, 75 Fuerzas (Medición), 41, 73 — (Representación), 42 — en plano inclinado, I 34 — de fricción, 75

— de rozamiento, 75 Fuerza y reacción, 41 Fundentes, 168 Gafas de protección, 199 Galgas para roscas, 141 Gasógenos, 196 Generadores de electricidad, 219 Giramachos, 106 — ajustahlcs. 106 Giro (Momento), 149 (Movimientos), 34 irados Celsius, 162 — centígrados, 162

— Fahrenheit, 162 — Réaumur, 162 Gramil, 24 Gránele, 25 Grasa de soldar, 168 Gravedad, 147 Hojas de sierra, 33 — (Cuidados), 36 (Elección), 33

Hojas de sierra (Sujeción), 36 — onduladas, 33 — triscadas, 33 Horno de templar, 192 Hornos de recocer, 161 — de templar, 189 Inclinaciones, 20 Inglele (Ensambladuras), 17 Instrumentos para trazar, 24

Kieselgur, 196 Kilocaloría, 172 Kilopond, 41, 73 Kilopóndmetro, 143 Lámparas de soldar, 167 Ley de la palanca, 50, 76 — (Aplicaciones), 51 - de Ohm, 211 Lima (Ángulo de ataque), 54 — (Ángulo de lilo), 54

— — — — — — —

(Ángulos de corle), 54 (Partes), .53 de afilar, 53 de desbastar, 53 fina, 53 gruesa, 53 plana de cabera puntiaguda, 56 — roma, 56 Limado, 53 - (Añnado), 61

— (Cohesión), 58 — (Desbastado),' 61 — (Dureza), 60 — (Resistencia), 60

— en el tornillo de banco, 53 Limaduras, 54 Limas (Afinado), 62

— — — — — —-

(Aparato de sujeción!, 56 (Cuidados), 61 (Designación), 56 (Secciones), 56 (Sujeción), 62 (Tipos), 55 carradas, 56

— corrientes, 56

— de máquinas de limar, 55 — estrechas, 56 — fresadas, 55 — mecánicas, 55

— pesadas, 56 — picadas, 55 — rotativas, 55

— tajadas, 55 Línea de referencia, 23 Lisura superficial, 65 Longitud (Unidades), 15 Longitudes, 72 — (Unidades de medida), 72 Luz (Velocidad), 212

225 15

Llaves ajustables para tornillos, 132 — fijas para tornillos, 132 Macho de roscar, 139 Madera, 26 Mallos, 39 Mandarrias, 39 Mangueras de gas, 198 Manómetros, 20(1 Máquinas de doblar, 109 Mármol de aplanado, 65 — de entintado, 65 — de trazar, 24 Martcnsita, 188 Martillado, 124 - (Proceso), 118 •— de barras y planchas, 117 Martillo de mano, 39 — de rellenar, 155 Martillos de forja, 178 — neumáticos, 37 — para repujar planchas, 119 Masa (Unidad), 41 Materiales (Estados físicos), 215 — (Oxidación), 176 Mechero de soldar, 195 Medición. 15 — (Cuidados con los instrumentos), 16 — con compás, 9, 12 — con galgas, 10 — con pie de rey, 9 — con regla graduada, 9 — de ángulos, 17 (Cuidado de los instrumentos), 22 (Proceso), 18 — de fuerzas, 41, 73 — de longitudes, 10 Megapond, 73 Metales ligeros (Recocido), 159 Metro, 15 — flexible, 11 — patrón, 15, 72 Metros plegables, 11 Micron, 72 Milla geográfica, 15 - marina, 15 Momento de giro, 149 — de rotación, 142, 149 Movimiento rectilíneo no uniforme, 73 — uniforme. 73 Movimientos (Carrera), 34 - (Clases), 34 — al modo de un péndulo, 34 — de distinta rapidez, 34 — de giro, 34 — de rotación, 34 — de vaivén, 34 — circunferenciales, 34 — oscilatorios, 120 —- pendulares, 121

226

Movimienlos rectilíneos, 34 — según línea ondulatoria, 34 — uniformes, 35 Multiplicadores, 12 Nonio, 13 Ohmio, 211 Ondas sonoras, 122 — (Altura del tono), 123 — (Frecuencia), 123 Oxidación de materiales, 176 Oxidaciones, 221 Oxigeno, 182 — (Botellas), 197 Palanca (Ley), 50, 76 Palancas, 48 — (Equilibrio), 49 - (Esfuerzos), 76 -— (Géneros), 51 — bilaterales, 76 — de freno, 48 — unilaterales, 76 Palastros (Doblado), 109 Pendientes, 20 Penetradores, 87 Percusión (Fuerza), 74 Perlifica (Estructura), 188 Pesantez, 74 Peso, 41, 74 Pestañado, 115 Pico de piedra, 37 Pie, 15 Pies de rey, 13 — (Medición)), 9 — universales, 13 Pinzas portaelectrodos, 209 Pirómetros, 189 — ópticos, 189 Placa de aplanado, 65 -— de entintado, 65 Planchas (Doblado), 107 — (Basculación), 46 — (CizaHamicnto), 45 — (Enderezado), 126 — (Estirado), 126 — (Recorte), 43 — (Resbalamiento), 46 — (Tijeras), 47 Planchisteria, 119 Planitud superficial, 65 Plantillas angulares, 18 Plegado de chapas, 115 Pond, 41 Prensas de punzonar, 80 Presión atmosférica, 201 - (Efectos), 202 Prismas de trazar, 25 Pulgada inglesa, 15

Punió de ebullición, 163 Punto de fusión, 163 Punios de gránete, 25 Punzonadoras, 77, 80 - ilc husillo, 80 Punzones de mano, 79 Química, 27 Radiación térmica, 169, 171

Rapidez, 73 Rascado (Cuidado con las herramientas), 70 — (Fuerza de compresión), 67 — (Fuerzas de fricción), 68 —. (Fuerzas de rozamiento), 68 — (Proceso del trabajo), 64 — (Sujeción de piezas), 70 —- (Trabajo), 70 — de superficies, 63 — curvas, 71 — planas, 70 — • (Muestreado), 71 — (Previo), 70 — (Rascado final), 71 — — (Reparado), 71 Rascadores, 65 — de cuchara, 65 — de empuje, 65 — de sección triangular, 65 — de tirón, 65 — planos, 65 Raspado con escariador, 95 Rayo, 212 Rebordeado, 117, 124 Rebordonado, 115 Recalcado, 185 Recipientes de seguridad, 197 Recocido, 159 - (Baños), 161 — (Hornos), 161

— — — — —

(Procedimientos), 164 (Proceso), 160 de ablandamiento, 164 del acero, 159 de metales ligeros, 159

— de normalización, 164

— para eliminación de tensiones, 164 Recortado, 77 Recorte de planchas, 43 Recubrimientos metálicos, 27 Reducciones, 222 Regla de acero, 10 Reglas de acero, 24 — graduadas, 11

— (Medición), 9 Rendimiento, 151 Repujado, 117 — de un fondo abombado, 125

— en hueco, 125 Resistencia, 152

Resortes (Airollamiento), 114 Retacador rompedor, 39 Revenido, 192 Roblonado, 153 — (Ejecución), 153 - (Esfuerzos), 156 — (Herramientas), 155 - (Proceso), 154 - (Trabajo), 157 Roblones, 155 - (Cabezas), 155 - (Degollador), 155 — (Elección), 158 — (Recalcado de las cabezas), 158 — (Remachado de las cabezas), 158 - (Vastago), 155 Rosca métrica, 128 - Whitworth, 128 Roscas (Fuerzas), 133 - (Galgas), 141 — (Medición y verificación), 146 — (Movimientos), 133 — (Tallado), 137, 145 — de los tornillos, 128 Rotación (Momento), 142, 149 -— (Movimientos), 34 Rozamiento, 75 — (Coeficiente), 75 — (Fuerzas), 75 Sacabocados, 39, 79

Sacudidas eléctricas, 212 Segundo, 35, 72 Semiproductos, 23

Sierra de arco, 31 Sierras manuales de arco, 33 Soldadores, 167 — de bencina, 167 Soldadura, 193 — (Aparatos), 195 — (Comportamiento de los gases), 200 — (Conducción del soplete), 205 — (Contracciones), 213 — (Dilataciones), 213 — (Efectos térmicos), 215 — (Preparación de piezas), 204 — (Proceso), 194 — (Seguridad), 197

— — —

(Trabajos), 173 blanda, 165, 168, 174 con gases combustibles, 193 eléctrica por fusión, 207 — (Procesos), 208 - (Procesos eléctricos), 210 - fuerte, 165, 168, 174 — por arco eléctrico, 207 Sonido, 122 — (Velocidad), 123 Soplete de soldar, 195 Sufrideras, 119

227

r

Superficie (Unidad), 72 — de referencia, 23 Superficies (Rascado), 63 — planas (Rascado), 70 Sustancias básicas, 26 — fundamentales, 26 Tajaderas, 39, 178 — (Tronzado), 43 Taladrado, 83 — (Arranque de viruta), 84 Taladradoras, 83, 88 — (Movimientos de rotación), 89 — (Número de revoluciones), 89 - (Trabajo), 90 — (Velocidad de movimientos de relación), 89 Taladros (Medición), 12 Tallado de roscas, 137, 145 — (Proceso), 138 — a mano, 137 Tallantes, 39, 178 Tas, 177 Temperatura, 162, 215 - (Unidad), 162 Templado del acero, 187 Temple, 187 — (Acciones lérmicas), 190 — (Dilatación térmica), 190 — (Procedimientos), 191 — (Proceso de trabajo), 188 Tenacidad, 152 Tenazas de fontanero, 48 - de forja, 179 — para agujerear, 79 — sacabocados, 79 Tensión de compresión, 75 Termómetros (Unidades de medida), 162 Terrajas, 140 — para roscar tubos, 141 Tiempo (Unidades), 35 — (Unidades de medida), 72 Tijera de mano, 45 Tijeras (Cuidados), 52 - (Tipos), 47 — circulares, 47 — de guillotina, 47 — de mano, 47 — de mesa, 47 — de palanca, 45 — para agujeros, 47 — para cortes seguidos, 47

— para planchas, 47 Tolerancia (Calibres), 103 Tornillos (Aflojamiento), 136 — (Apretado), 136

228

Tornillos (Aseguramiento), 131, 136 - (Clases), 129 — (Llaves ajustables), 132 — (Llaves fijas), 132 — (Roscas), 128 — pulidos, 129 Trabajo, 143, 150 Transformador de soldadura, 209 Transición (Formas), 163 Transportadores, 19 Transporte de calor, 170 Trazado, 23 — (Conservación de instrumentos), 29 — (Cuidados con los instrumentos), 29 — (Instrumentos), 24 — (Pintura de instrumentos), 30 — (Proceso), 23

— (Propiedades de los materiales), 26 — por medio de plantillas, 30 Tronzado con la tajadera, 43 Trueno, 212 Tubos (Curvado), 113 — (Doblado), 107 Tuercas, 131 Unidad de fuerza, 41 — de masa, 41 — de medida, 10 — de superficie, 72 — de temperatura, 162 — de volumen, 72 Unidades angulares, 20 — de longitud, 15 — de medida para longitudes, 72 — para tiempo, 72 — de tiempo, 35 Uves de trazar, 25 Válvulas de retención, 197 — de seguridad, 197 Velocidad, 35, 73 — circunferencial, 149 — periférica, 149 Vernier, 13 Vibraciones, 122 Virutas, 33 — (Espacio), 33 Vitriolo azul, 30 Voltio, 211 Volumen (Unidad), 72

Whitworth (Rosca), 128 Yarda, 15 Yunque, 177

PUBLICACIONES CIENTÍFICAS Y DE TECNOLOGÍA APLICADA DE EDITORIAL REVERTE, S. A. M.

F.

SPOTTS

PROYECTO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS Un estudio completo y documentado de los principios básicos del proyecto de los elementos de máquinas Un volumen de 690 páginas, de 22 x 16 cm, con números problemas I • ( m i 1:1 de u n a manera completa y rigurosa las diversas técnicas y principios cicntílicos en relación con el proyecto de elementos de máquinas. — Útil tanto para el método de estudio por «elementos separados» como el de «unidades completas». - Capítulos independientes que pueden estudiarse en cualquier orden. - Numerosos problemas (con la solución de la mayor parte de ellos). - Bibliografía al día al final de cada capitulo. 151 Dr. Spotts, de la Northwestern Univcrsity, comienza con una revisión de las teorías de la mecánica \ resistencia de materiales. A continuación discute la concentración de tensiones y las cargas repelidas. A continuación se hace un amplio estudio de los elementos básicos de las máquinas con concisa demostración de las fórmulas obtenidas matemáticamente y ejemplos totalmente desarrollados. El capítulo final cubre el dimen.tionamiento correcto y de detalle, y las propiedades metalúrgicas de los materiales que se utilizan. Además, el autor discute: ecuaciones de las vigas —materiales sometidos a tensiones alternativas y bidimensionales—, mejoras en el estudio de la cortadura directa y la concentración de tensiones en los resortes, método mejorado para el proyecto de transmisión con correa trape/oída! mediante el cual puede predecirse la v i d a probable de la correa, últimos datos obtenidos por RalmondJ y lioyd para los rodamientos, con un método de proyecto para los rodamientos con engrase a presión, últimos métodos oficiales para la selección de rodamientos de bolas, método matemático mejorado para resolver los problemas de distancia entre centros de engranajes helicoidales y tornillos s i n f í n , datos recientes contenidos en numerosas tablas de resistencias. EXTRACTO

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Principios fundamentales Tensiones de trabajo Ejes Resortes Tomillos Correas, embragues y frenos Uniones soldadas y roblonadas

DEL ÍNDICE

8. 9. 10. 11.

Lubricación Rodamiento de bolas y rodillos Engranajes Engranajes ton ¡¡os, tornillos sinfín engranajes helicoidales 12. Elementos de máquina diversos ' ( - Materiales de construcción

y

WALTER

BARTSCH

ALREDEDOR DEL TORMO Un volumen de 280 páginas, de 23 X 16 cm., con 6OO figuras Este libro trata en su primera parte de los fundamentos del mecanizado, proceso del mismo y máquinas empleadas para el trabajo con arranque de viruta. La segunda parte se ocupa del mecanizado mediante el torno y, principalmente de los trabajos de torno que se estudian, subdividiendo cada trabajo en el mecanizado, instrumentos de sujeción, herramientas, sujeción de las piezas, medios de medición, cálculos necesarios, etc. Todas las materias tratadas en este libro están caracterizadas mediante motivos coloreados que articulan todo el cuerpo de doctrina de los distintos capítulos en forma fácil y sinóptica, de tal modo que se consigue también con ello dejar establecida la relación entre las distintas materias. Así, por ejemplo, la materia «medición y verificación* está repartida a lo largo de todo el libro, pero caracterizada en el conjunto por el correspondiente motivo en color. En el texto del libro se hace una exposición de los fundamentos básicos necesarios para todo el que quiera trabajar de forma segura y concienzuda. El modo de trabajar en cada caso de torneado se rige por la forma, el tamaño y el número de piezas que han de ejecutarse, así como por la calidad superficial exigida a estas piezas. El índice está ordenado de tal modo que, por un lado da las páginas en que se tratan los distintos temas y, por otro lado, ofrece indicación sobre el reparto de las materias abordadas en cada una. EXTRACTO Fundamentos del mecanizado Herramientas para mecanizar Proceso en el mecanizado Máquinas para mecanizar Accionamiento de las máquinas-herramientas

Mecanismos en las máquinas-herramientas Mecanización por torneado

Herramientas para el torneado Tornos de diferentes tipos Trabajos de torno

Torneado de piezas cortas, cilindricas Torneado de piezas largas, cilindricas Torneado de piezas largas y delgadas Torneado de piezas de forma irregular Entallado y tronzado Taladrado y escariado en el torno Torneado de piezas previamente taladradas Torneado de piezas perfiladas Moleteado paralelo y cruzados Torneado excéntrico

DEL

ÍNDICE

Torneado de conos cortos de gran ángulo mediante desplazamiento del carrito superior Torneado de conos largos de pequeño ángulo mediante desplazamiento del cabeza móvil o con ayuda de la regla de guía Ejecución de roscas en el torno Ejecución de roscas en el torno mediante machos de roscar o mediante terrajas Ejecución de roscas de filete puntiagudo con ayuda de útiles de roscar Ejecución de roscas de filete plano en el torno Arrollamiento de muelles o resortes Trabajo de afinado de piezas torneadas Torneado de piezas pequeñas Torneado de piezas muy grandes o voluminosas Ejecución de piezas torneadas con despulla Ejecución de tornos ovalados, perfiles de levas, etc. Ejecución de piezas torneadas en grandes cantidades Equipos especiales para el torno fndice alfabético

H. Jütz y E. Scharkus

T A B L A S DE METAL PARA LA INDUSTRIA METALÚRGICA Prontuario especialmente indicado para el trabajo en el taller y para uso en escuelas profesionales Un volumen de 156 páginas, de I9xl3'5 cm, con numerosas figuras Estas tablas están hechas a la medida para el entendimiento del aprendiz, pero es indudable que han de ser también de utilidad muchas veces para el operario mecánico. Se ha hecho todo lo posible para facilitar la rápida búsqueda de los valores que en cada caso determinado se necesiten, asi como para garantizar una buena visión de conjunto y para ofrecer un surtido conveniente de materiales. Para componer y ordenar un libro de tablas hay que poner en ejercicio mucho trabajo y mucha atención. Hay que llegar a una acertada selección de todo el surtido de material disponible con objeto de que se puedan encontrar con rapidez y seguridad los valores que realmente se necesiten. En muchos casos no es fácil decidir qué es lo que hay que incorporar a las tablas y qué es lo que no debe figurar en ellas. Un exceso, en este aspecto, es para un libro de tablas, al menos tan perjudicial como una omisión. En esta obra se ha procurado facilitar al lector todos los datos que, verdaderamente, son útiles y necesarios en el transcurso de un trabajo. Para mayor comodidad y rapidez en la localización de un punto determinado, se ha dividido la obra en tres partes: Material, Número y Forma. Cada una de estas secciones está impresa en color distinto, con lo que difícilmente podrá equivocarse el que consulte estas tablas. Aparte de ello, la obra consta de un índice digital que divide la obra en nueve secciones características: 1. Materiales. 2. Medidas y pesos. 3. Cálculos. 4. Tablas numéricas. 5. Ángulos, símbolos y signos. 6. Mecánica. 7 Normas DIN e ISA. 8. Mecanizado. 9. Dibujo técnico. EXTRACTO DEL ÍNDICE MATERIAL. — Normas de materiales. Acero y hierro. Metal duro. Metales no férreos. Aleaciones de Cu y Al. Materiales sintéticos. Borras de acero. Aceros planos. Perfiles de acero. Planchas. Metales no férreos. Perfiles. Tubos. NUMERO. • Cálculos elementales. Áreas. Volúmenes. Uso de las tablas. Tablas numéricas. Seno -coseno. Tangente - cotangente. Milímetro - pulgada. Alfabeto griego. Signos en las fórmulas. Unidades de medida. Leyes fundamentales. Movimiento. Trabajo, potencia, roza-

miento. Polea, palanca, plano inclinado, cuña. Correas, engranajes, ruedas de cambio. Resistencia. FORMA. — Números normales. Ajustes. Tornillos. Roscas. Roblones, pasadores, cuñas, chavetas. Tornear. Taladrar. Fresar. Dividir. Cepillar. Esmerilar. Conformación sin arrancar virutas. Materiales sintéticos. Templar. Recocer. Dibujos planos. Escritura normal. Secciones. Acotación. Datos de tolerancias. Abreviaturas. Símbolos. Ejercicios de trazado. Penetraciones, índice alfabético.

OTRAS PUBLICACIONES DE ESTA EDITORIAL Física de laboratorio. Parte A del BERKCLEY PIIYSTCS LABORATORY. Un volumen de 135 oáeinas con numerosas figuras. Formato de 19 x 25 cm. Física estadística. (Berketey Physics Course), por F. REIF. Un volumen de 411 páginas, de 20 x 26 cm, con numerosas figuras y tablas. Física. (PHYSICAL SCIENCE STUDY COMMITTEE). Dos volúmenes con un total de 780 páginas, de 20 x 26 cm, con numerosas figuras y tablas. Formato de 19 x 25 cm. Estática, por J. L. MERTAM. Un volumen de 367 páginas, de 16 x 22 cm, con numerosas figuras y tablas. Física estadística, por L. D. LANDAU y E. M. LIFSHITZ. Un volumen de 597 páginas, de 22 x 16 cm, con 71 figuras. Electricidad y magnetismo. (Berkeley Physics Course), por E. M. PURCELL. Un volumen de 468 páginas, de 20 x 26 cm, con numerosas figuras y tablas. Teoría de la elasticidad, por L. D. LANDAU y E. M. LIFSHITZ. Un volumen de 226 páginas, de 22 x 16 cm, con 28 figuras. Introducción a la relatividad especial, por J. I I SMITH. Un volumen de 205 páginas, de 16 x 22 cm, con figuras y tablas. Mecánica. (Berkeley Physics Course), por C. KITTEL, W. D. KNIGIIT y M. A. RuDERMAN. Un volumen de 480 páginas, de 20 x 26 cm, con numerosas figuras y tablas. Curso de introducción a las ciencias físicas, (!NTRODUCTORY PHYSICAL SCIENCE). Un volumen de 225 páginas, de 20 x 26 cm, con numerosas figuras y tablas. Física, por ROBERT L. WEBER, LENNETH V. MANNING y MARSCH W. WHITE. Dos tomos con 987 páginas con numerosas figuras. Formato de 22 x 16 cm. Física de los sólidos, por FREDERICK C. BROWN. Un volumen de 448 páginas con numerosas figuras y tablas. Formato de 22 X 16 cm. Física de laboratorio, guía B, del BERKELEY PHYSICS COURSE. Un volumen de 129 páginas, de 20 x 25 cm, con numerosas figuras. Física de laboratorio guía C.D., del BERKELEY PHYSICS COURSE. Un volumen de 142 páginas, de 20 x 25 cm, con numerosas figuras. Teoría cuántica relativista, por V. B. BERESTETSKII, E. M. LIFSHITZ y L. P. PTTAEVSKIT. El cuarto volumen del Curso de física teórica de Landau. Un volumen de 477 páginas. Formato de 22 x 16 cm. Estructura de la materia, por ROBERT W. CHRISTY y AGNAR PYTTE. Un volumen de 610 páginas con numerosas figuras y tablas. Formato de 22 x 16 cm. Cimentaciones y túneles (2.a edición), por P. GALABRU. Tercer tomo de la obra Tratado de procedimientos generales de construcción. Un volumen de 420 páginas con numerosas figuras y tablas. Formato de 22 x 16 cm. Prontuario de metales (2.a edición), por H. JuTZ y E. SCHAKUS. Un volumen de 160 páginas, publicado a 4 colores. Formato de 19 x 14 cm.

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