4.- Máquinas y herramientas utilizadas en las fundiciones de los metales. Existen diversas maquinas y herramientas utilizadas en este proceso, en las que se destacan: a) Crisol: Crisol: es una cavidad en los hornos que recibe el metal el metal fundido. fundido. El crisol es un aparato que normalmente está hecho de grafito con cierto contenido de arcilla de arcilla y que puede soportar elementos a altas temperaturas, temperaturas, ya sea el oro el oro derretido o cualquier otro metal, otro metal, normalmente a más de 500 °C. Algunos crisoles aguantan temperaturas que superan los 1500 °C. b) Grúa puente: Es un tipo de grúa de grúa que se utiliza en fábricas en fábricas e industrias, para industrias, para izar y desplazar cargas cargas pesadas, permitiendo que se puedan movilizar piezas de gran porte en forma horizontal forma horizontal y vertical. vertical. Un puente grúa se compone de un par de rieles paralelos ubicados a gran altura sobre los laterales del edificio con un puente metálico (viga) desplazable que cubre el espacio entre ellas. El guinche, el guinche, el dispositivo de izaje de la grúa, se desplaza junto con el puente sobre el cual se encuentra; el guinche el guinche a su vez se encuentra alojado sobre otro riel que le permite moverse para ubicarse en posiciones entre los dos rieles principales. c) Microscopio: Microscopio: Es un instrumento que permite observar objetos que son demasiado pequeños para ser observados a simple vista, como por ejemplos las microestructura de los metales fundido.
d) Un durómetro: durómetro: es un aparato que mide la dureza de los materiales, existiendo varios procedimientos para efectuar esta medición. Los más utilizados son los de Rockwell, Brinell, Vickers y Microvickers. Se aplica una fuerza normalizada sobre un elemento penetrador, también normalizado, que produce una huella sobre el material. En función del grado de profundidad o tamaño de la huella, obtendremos la dureza. Dentro de cada uno de estos procedimientos, hay diversas combinaciones de cargas y penetradores, que se utilizarán dependiendo de la muestra a ensayar. e) Espectrómetro: Equipo que permite la determinación de la composición química de metales, mediante la vaporización de la muestra y el análisis de las chispas formadas. Los átomos e iones que se desprenden durante este proceso, son
excitados y emiten una luz que se conduce hacia sistemas ópticos. En éstos, la luz se mide mediante un detector electrónico fotosensible CCD, que convierte la luz en cargas eléctricas.
f)
Hornos: Los hornos que se usan para fundir metales y sus aleaciones varían mucho en capacidad y diseño. Varían desde los pequeños hornos de crisol que contienen unos pocos kilogramos de metal hasta hornos de varios centenares de toneladas de capacidad del horno. El horno de fundición es usado para crear metales a partir de su forma mineral como el aluminio o acero Los tipos de hornos que se usan en un proceso de fundición son: o Horno de crisol. o Horno eléctrico. o Horno por inducción. o Horno de arco eléctrico. o Horno basculante. o Horno de cubilote.
g) Máquina de fundición centrifuga: consiste en depositar una capa de fundición líquida en un molde de revolución girando a gran velocidad y solidificar rápidamente el metal mediante un enfriamiento continuo del molde o coquilla. Las aplicaciones de este tipo de fundición son muy variadas, yendo desde la fabricación de telescopios o partes de joyería hasta las tuberías, este procedimiento frecuentemente utilizado para la fabricación de tubos sin costura, camisas y demás objetos simétricos.
En la fase del modelado del molde tenemos maquinas y herramientas como pueden ser: a) Sierra caladora: Es un tipo de sierra utilizada para cortar curvas arbitrarias, como diseños de plantilla u otras formas. b) Taladro: Se llama taladrar a la operación de mecanizado que tiene por objeto producir agujeros cilíndricos en una pieza cualquiera, utilizando como herramienta una broca.
5.- Tratamiento térmico aplicado a las piezas fundidas.
Temple:
Es el calentamiento por encima del punto crítico seguido de un enfriamiento rápido. El objetivo del temple es obtener una dureza alta en los aceros, por lo cual, una vez que se ha calentado la aleación a una temperatura conveniente, se enfría bruscamente (temple) desde esta, para lograr la transformación de la austenita en martensita. Generalmente se realiza entre 30 y 70 grados sobre el punto crítico y se mantiene a esta temperatura para que finalicen las transformaciones de fase. Posteriormente se le aplica un enfriamiento a una velocidad mayor que la crítica de temple; para los aceros al carbono, generalmente en agua, y para los aleados en aceite u otros medios. El temple no constituye un tratamiento térmico final, ya que la estructura que se obtiene es inestable (martensita); dicha estructura es frágil y posee tensiones que surgen por el enfriamiento brusco en el temple, es necesario someter el acero al revenido, con lo que se logran las propiedades mecánicas requeridas. Ejemplo: el acero para construcciones, se somete al temple para aumentar la resistencia y la dureza, y obtener buena plasticidad y tenacidad. También se utiliza en el acero para herramientas logrando dureza y resistencia mecánica al desgaste. Defectos que se producen en el temple El temple mal efectuado puede ocasionar distintos defectos. Los más frecuentes son:
La dureza insuficiente Los puntos blandos La fragilidad excesiva La descarburación Las torceduras Las deformaciones Grietas
Consecuencia de las tensiones internas son los tres últimos defectos: Un enfriamiento lento durante el temple en la zona de la transformación martensítica es el procedimiento más eficaz de disminuir las tensiones y de evitar los defectos de este tipo. Las piezas pequeñas, lo mismo que las de formas sencillas, sin ángulos y transiciones bruscas, son
menos propensas a las torceduras. Por cuanto el darle a las piezas la adecuada forma tecnológica cuando se diseñan, es un medio importante de reducir este tipo de defectos.
Revenido:
Es el calentamiento del acero templado hasta temperaturas inferiores a la temperatura crítica permaneciendo en esta y con el enfriamiento posterior a la velocidad necesaria. Elimina total o parcialmente las tensiones internas que surgen en el temple. Estas se eliminan en mayor grado cuanto más alta sea la temperatura del revenido que se trate. El tiempo de permanencia también influye en este aspecto, de forma que si a los 30 minutos las tensiones que se han producido
Recocido:
Calentar un metal hasta la temperatura necesaria y se enfría lentamente desde esta. Como resultado del enfriamiento lento, el acero se acerca al equilibrio estructural y de fase, y por esto que después de este tratamiento se obtienen las estructuras indicadas ferrita y cementita. Después del recocido el acero tiene baja dureza y resistencia, esta libre de tensiones y presenta mejores propiedades plásticas. Para la mayoría de los casos el recocido es un tratamiento preliminar o preparatorio. Al recocido se someten las piezas fundidas, forjadas y laminadas ya que al disminuir la dureza y resistencia, mejora la elaboración por corte, al igual que afinando el grano, eliminando tensiones internas y disminuyendo hetegeroneidad estructural. Este tratamiento aumenta la plasticidad y tenacidad, en comparación con las piezas fundidas, forjadas o laminadas, sin tratamiento posterior. Por esto, en algunos casos, el recocido puede ser un tratamiento térmico final. Un ejemplo es la homogeneización a piezas de gran tamaño.
Normalizado:
Después de calentarlo a 30 a 50 grados para lograr la autenización, permanencia a esta temperatura y enfriamiento posterior al aire. En este tratamiento se obtienen estructuras de granos más finos. Se utiliza aún más que el recocido por su economía y mayor rendimiento.
6.- Acabado superficial o mecanizado realizado a las piezas fundidas. El proceso de mecanizado comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante remoción de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión. Se realiza a partir de productos semi-elaborados como lingotes, barras u otras piezas previamente conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Mecanizado por arranque de viruta: El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un desperdicio o viruta. La herramienta consta, generalmente, de uno o varios filos o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado por arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho material con poca precisión; proceso intermedio) y de acabado (eliminación de poco material con mucha precisión; proceso final). Sin embargo, tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el material que se quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer viruta. Mecanizado por abrasión: La abrasión es la eliminación de material desgastando la pieza en pequeñas cantidades, desprendiendo partículas de material, en muchos casos, incandescente. Este proceso se realiza por la acción de una herramienta característica, la muela abrasiva. En este caso, la herramienta (muela) está formada por partículas de material abrasivo muy duro unidas por un aglutinante. Esta forma de eliminar material rayando la superficie de la pieza, necesita menos fuerza para eliminar material apretando la herramienta contra la pieza, por lo que permite que se puedan dar pasadas de mucho menor espesor. La precisión que se puede obtener por abrasión y el acabado superficial pueden ser muy buenos pero los tiempos productivos son muy prolongados. Entre las maquinas y herramientas utilizadas para el mecanizado se destacan:
Taladro: La pieza es fijada sobre la mesa del taladro, la herramienta, llamada broca, realiza el movimiento de corte giratorio y de avance lineal, realizando el mecanizado de un agujero o taladro teóricamente del mismo diámetro que la broca y de la profundidad deseada.
Limadora: esta máquina herramienta realiza el mecanizado con una cuchilla montada sobre el porta herramientas del carnero, que realiza un movimiento lineal de corte, sobre una pieza fijada la mesa, que tiene el movimiento de avance perpendicular al movimiento de corte.
Mortajadora : máquina que arranca material linealmente del interior de un agujero. El movimiento de corte lo efectúa la herramienta y el de avance la mesa donde se monta la pieza a mecanizar.
Cepilladora: de mayor tamaño que la limadora, tiene una mesa deslizante sobre la que se fija la pieza y que realiza el movimiento de corte deslizándose longitudinalmente, la cuchilla montada sobre un puente sobre la mesa se desplaza transversalmente en el movimiento de avance.
Brochadora: Máquina en la que el movimiento de corte lo realiza una herramienta brocha de múltiples filos progresivos que van arrancando material de la pieza con un movimiento lineal.
Torno: el torno es la máquina herramienta de mecanizado más difundida, éstas son en la industria las de uso más general, la pieza se fija en el plato del torno, que realiza el movimiento de corte girando sobre su eje, la cuchilla realiza el movimiento de avance eliminando el material en los sitios precisos.
Fresadora: en la fresadora el movimiento de corte lo tiene la herramienta; que se denomina fresa, girando sobre su eje, el movimiento de avance lo tiene la pieza, fijada sobre la mesa de la fresadora que realiza este movimiento. Es junto al torno la máquina herramienta más universal y versátil.
Escariado: Es un proceso de arranque de viruta o una operación de mecanizado que se realiza para conseguir un buen acabado superficial con ciertas tolerancias dimensionales, o bien simplemente para agrandar agujeros que han sido previamente taladrados con una broca a un diámetro un poco inferior.
Esmerilado: El esmerilado consiste en la eliminación del material, mediante la utilización de partículas de abrasivos fijas, que extraen virutas del material de la muestra. El proceso de extracción de virutas con un grano de abrasivo de aristas vivas provoca el menor grado de deformación de la muestra.
