Manu I Cossio, Lopez y Revollo

PROCESOS DE MANUFACTURA

PRIMER PARCIAL PROCESOS DE MANUFACTURA I

Primer Parcial de Procesos de Manufactura I Valeria Cossio, Rolando López y Valeria Revollo

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CAPITULO 13

13.38 La fig. 13.4 muestra un dibujo sencillo para un pase de una laminadora de cuatro juegos de rodillos. Haga una investigación de la literatura técnica disponible, y presente un dibujo más detallado de este tipo de paso, mostrando los componentes principales.

Uno de los métodos más utilizados para la laminación y la reducción de espesor de láminas metálicas es el de la laminación mediante molinos para laminación o la laminación mediante rodillos. La cantidad de rodillos que utiliza una máquina para realizar una laminación varía dependiendo las especificaciones del material de partida o del producto final, y la fabricación de estas bobinas para la laminación de metal en frio se dividen en: 

2 rodillos



4 rodillos



6 rodillos



12 rodillos

Donde la laminadora de cuatro rodillos consta de dos grandes y dos pequeños. Los dos cilindros pequeños son los que que están en el medio y son los que hacen contacto con el metal y reducen el espesor de las láminas metálicas, los rodillos grandes son los complementarios que se ubican en los extremos de la laminadora y son de apoyo, entrando en contacto con la parte de atrás de los rodillos pequeños.


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Figura 1. Laminadora de cuatro rodillos y sus componentes.

(1) Carcasa del molino de elementos finitos optimizada. (2) Rodillos hidráulicos montados en la parte superior cargan los cilindros con alta precisión

de medición y transductor de presión. (3) Montado en el ajuste de línea de pase inferior continúo. (4) Potente sistema de flexión y equilibrio de los rodillos positivo y negativo unido a la carcasa

del molino. (5) Sistema de trabajo modular para el cambio de rodillos. (7) Conjunto de rodillos de respaldo con un rodamiento de rodillos lubricados con refrigerador

de aceite (8) Conjunto de rodillos de trabajo con un rodamiento de rodillos lubricados con grasa. (10) Sistema de soplado. (11) rollo de enfriamiento selectivo de múltiples zonas y sistema de emulsión. (12)Dispositivo de cambio de rodillos de respaldo.

Estas laminadoras poseen las siguientes características: 

El suporte y los dos marcos están fabricados de placas de acero.



Los rodillos están hechos de material helado.



La fijación de los tornillos es de carácter manual.



El sistema se enciende mediante una seria de encendido por compresión de volantes de fundición.

Debido a las diferentes características y especificaciones del material de partida y el producto final además de otras propiedades como la fuerza de laminación y otros, esta laminadora se divide en ocho tipos:


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Tabla 1. Propiedades de la laminadora y producto final por tipos de laminadora. Las etapas más importantes son: Primeramente hacemos la eliminación de los depósitos de óxido de la superficie de la banda en la operación de separación. Después se aplica un filtro de aceite sobre la superficie que disminuirá el proceso de oxidación y mejorará el proceso de laminación en frio, seguido por el proceso de laminado en frio mediante la realización de pasos sucesivos de la banda por el juego de cuatro rodillos con el fin de obtener el espesor final deseado y por mejorar la resistencia a la ruptura y la duración de la banda de acero. La última fase consiste en la formación, proceso de laminado con la reducción insignificante del espesor (2%), que modifica la estructura cristalina del metal en el sentido de adición propiedades mecánicas y la mejora de la superficie de banda. Cabe mencionar que el proceso de laminación en frio se adapta a los requisitos cualitativos impuestos por el cliente que compra la banda y como consecuencia el destino del producto terminado debe ser conocido. Mediante el proceso de laminado de cuatro rodillos la calidad de bandas obtenidas crece considerablemente en los siguientes tres componentes: 

La calidad de superficie de la banda: por ser un laminado en frio la superficie se vuelve más fina en comparación a una laminación en caliente.



Las propiedades mecánicas: durante el laminado debido al fenómeno de endurecimiento crece la resistencia a la ruptura de la banda.



Las tolerancias dimensionales: el espesor de las bandas laminadas a cuatro rodillos son más pequeñas que aquellas de la materia prima antes del laminado. También la variación de espesor del espesor en toda la longitud del rodillo se puede mantener constante al tener el soporte de los rodillos de apoyo y al tratarse de un laminado en frio.

Figura 2. Proceso de laminado a través de una laminadora de 4 rodillos.


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Figura 3. Distintas velocidades involucradas en el proceso de laminado de 4 rodillos.

Figura 4. Esquema cinemático del laminado quatro reversible. 13.39 Consiga un pedazo de goma de borrar blanda y redonda, como la que se encuentra en un extremo de los lápices y duplique el proceso mostrado en la fig. 13.17b. Observe cómo la porción central de la goma empezará a erosionarse, produciéndose una perforación.

Se utilizó un borrador blando (miga de pan) para la realización de la perforación de la misma. Primeramente se forma una rajadora en el centro de la goma de borrar debido al sometimiento a fuerzas radiales a la compresión, estas generan una tensión en el centro de la misma y provoca el agrietamiento, posteriormente se la hace rodar hacia delante y hacia atrás lo cual genera la formación de la cavidad en el centro del borrador. Esto ocurre debido a la estructura blanda que presenta el borrador y permite que la fuerza generada en el centro fluya a través de la goma y salga en un hilo largo del material.


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Figura 5. Borrador blando antes de ser cometido a las fuerzas de rodamiento.

Figura 6. Borrador con una perforación en el centro después de ser sometido a las fuerzas de compresión.

13.40 Si usted repite el experimento del problema 13.39, pero utilizando el borrador más duro que se utiliza para tinta notará que todo el borrador empezará a desmoronarse. Explique por qué.

El borrador que utilizamos en este caso es duro, que se deshizo en vez de lograr formar una perforación en el centro del mismo, mediante la rotación hacia delante y hacia atrás, creemos que este resultado se debe a que la presión ejercida en el centro del borrador en vez de salir por los costados, como en el caso anterior, se deshizo debido a su estructura más compacta y dura. Comparando ambos casos llegamos a la conclusión que este proceso debe ser realizado con borradores que sean blandos para que tengan el resultado deseado, caso contrario solo se llegará a obtener pedazos de borrador. Para obtener una mejor ilustración sobre el proceso de perforación de tubos y tuberías sin costura ver el video producción de tubos de ace ro sin costura que se encuentra en el CD.

(a)

(b)

(c)

FIGURA 7. Cambios en el borrador duro: (a) el borrador duro antes de ser cometido a las fuerzas de presión; (b) y (c) el borrador destrozado despues de ser sometido a las fuerzas de rodamiento.

13.41 Comente los enunciados que se incluyeron en la sección de Tendencias al final de este capitulo. 

La industria ha ido cambiando de manera drástica en los últimos años y tanto la competencia como la búsqueda de la rentabilidad ha impulsado a las empresas metalúrgicas a iniciar una búsqueda de los procesos y m aneras de trabajar que aseguren la


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máxima eficiencia en el uso de sus recursos para poder brindar un mejor producto al consumidor. La productividad y la eficiencia se han convertido en las principales prioridades de la mayoría de las empresas que trabajan con metales en la industria por lo tanto cada vez más industrias están implementando el proceso de colado continuo tanto para metales ferrosos como los no ferrosos, ya que la colada continua tiene grandes ventajas a comparación de la ordinara como las siguientes: 1. No hay rechupe porque el hueco que se produce a causa de la contracción se llena inmediatamente. 2.

Se reduce la importancia de segregación transversal y desaparece la longitudinal, pues las secciones de la barra son relativamente pequeñas.

3.

La colada continua es más rápida y sencilla que la colada en lingoteras, se disminuye por eso su costo de operación, se suprimen los hornos de fosa de precalentamiento de los lingotes y los trenes desbastadores.



El reciclaje y la reutilización de los desperdicios es un factor importante en la competencia en el ámbito de la fabricación de metales y uno de los procesos que muestra considerables ventajas económicas en el reciclaje para la colada continua es el de la laminación a partir de mini laminadoras, ya que este usa como material de partida chatarra, haciendo más rentable la producción de productos primarios y reduciendo costos de producción, haciendo que la búsqueda de nuevos avances para el desarrollo de mini laminadoras más efectivas sea factible.



En esta nueva era de los sistemas, la estandarización de los procesos de producción y la computarización de estos para asegurar que los productos cumplan con los requisitos de la calidad requeridos, pareciera que es imprescindible en una empresa que busca competir en el mercado. La computarización y la implementación en los procesos de producción de grandes cantidades como el laminado y la elaboración de productos primarios es muy conveniente ya que ayuda a corregir y detectar fallas con una mayor precisión y mejora el control de la producción, reduciendo costos de mano de obra y costos en los procesos productivos.

La responsabilidad empresarial para con el ambiente ha ido incrementando en la empresa de los metales ya que es una de las que más contaminación produce, por lo tanto se ha investigado maneras de producir herramientas como lubricantes que sean 100% biodegradables, según la revista Green Chemistry se desarrolló recientemente un lubricante que es hecho exclusivamente de materiales naturales hecho a base de la celulosa de las plantas y aceite de risino, este nuevo tipo de lubricantes es conocido como los oleogeles, con desarrollos como este se espera reducir considerablemente la cantidad de desechos tóxicos, como lubricantes hidráulicos, que son arrojados al mar y contaminan el ecosistema.


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CAPITULO 14

14.52 Invente un método experimental para medir solo la fuerza necesaria para forjar la rebaba, en la forja con dado impresor.

Se puede calcular una aproximación de la fuerza necesaria para formar rebaba mediante experimentación sucesiva de forjado de tochos en diferentes situaciones. La obtención de material de partida del mismo material y que haya sido sujetado a las mismas condiciones, con fin de que tengan las mismas propiedades metálicas, es importante para poder tener resultados más certeros. La primera parte del experimento es someter a forjado con dados exactamente iguales, a 5 tochos con dimensiones iguales, pero con la diferencia de que a cada uno se lo someterá a una fuerza de compresión diferente, en el cual habrá algunas muestras donde el flujo será bien distribuidos y no habrá rebaba, así como habrá otros en los que haya, donde se espera que la relación entre la fuerza aplicada y la diferencia de volúmenes entre el inicial del tocho y el volumen de metal que hay en el dado, restando la rebaba. Los datos obtenidos se pretenden tabular y graficar para observar como es el comportamiento del incremento de la fuerza en relación al aumento de rebaba ( para determinar si es lineal, exponencial o logarítmica). Se repite el mismo procedimiento para otras dos series de cinco tochos iguales, pero que tengan diferentes dimensiones a las primeras y estas que e stén sujetas a dados diferentes. Una vez obtenida la relación entre la fuerza y el área para cada tipo de situación, se obtiene la media y el resultado se espera que sea la proporción o constante de relación entre la fuerza aplicada y la diferencia de volúmenes, necesaria para obtener la fuerza necesaria para forjar rebaba en un proceso de forjado.

14.53 Suponga que usted representa la industria del forjado, y que encara a un representante de la industria de la fundición. ¿Qué diría a esa persona acerca de los méritos de los procesos de forjado? ¿Cómo se prepararía para contestar dudas acerca de limitaciones del forjado en comparación con el de fundición? 

Los méritos de la industria del forjado y de los procesos de producción de esta se muestran principalmente en las características del producto final, ya que el proceso de forjado es el que asegura que los productos puedan acomodarse a cargas superiores y a esfuerzos más elevados que si fueran realizadas mediante otros procesos. En el aspecto económico, los procesos de forjado parecieran ser los más atractivos debido a la fiabilidad superior del producto final, ya que este puede tener una gran capacidad de tener tolerancias mejoradas, y también el ahorro de recursos debido a la eficacia de que


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este proceso puede ser completamente automatizado mediante computarización y trabajo a máquina, muchas industrias que lideran el rubro ya se han percatado de la gran capacidad de producción que se puede llegar a alcanzar al realizar con forja muchos productos para sus clientes. Finalmente, considerando las propiedades metálicas de los productos y los efectos del proceso de forjado en estas, se puede comentar que el proceso de forjado es el único que llega a alcanzar un muy buen grado de fiabilidad estructural, reduciendo la posibilidad de fallas en las piezas debido a que este asegura que no se produzcan bolsillos internos de gases o vacíos en el interior de la estructura, también mejorando la segregación química del metal al momento del forjado ya que distribuye y mueve el metal de manera estocástica durante el proceso. En la siguiente lista se presentan las ventajas y desventajas de la forja tanto en metal frio como en caliente: •Ventajas y desventajas del forjado* Forja en trabajo en caliente: Ventajas: 

Las fuerzas requeridas para deformarlo son menores.



El material tiene buena soldabilidad y maquinabilidad.



Se elimina la porosidad del metal.

Desventajas: 

Existe una rápida oxidación o escamado de la superficie por lo que no es posible manejar tolerancia estrechas.



Se produce un alto consumo de energético.

Forja en trabajo en frio:

Ventajas: 

Mejora el trabajo superficial por lo que puede laminarse hojas muy delgadas.



Distorsiona la forma del grano



Mejora su exactitud dimensional, lo que implica tolerancias más estrechas



Se logran mayores velocidades de producción.

Desventajas: 

Se requiere aplicar precisiones mayores que en el trabajo en caliente.


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



Se requiere mayor potencia y por consiguiente equipos grandes.



Mientras menos dúctil sea el metal menos puede trabajarse en frió

Para poder comprender las limitaciones del proceso de forjado ante la fundición primeramente se debería estudiar también los méritos de los procesos de fundición ya que a pesar de la baja capacidad de producción del proceso de fundición, la tecnología necesaria para realizar esta no tiene que ser muy avanzada como en la del forjado, ya que solo es necesario la fundidora y los moldes, además de comprender los costos de producción y comparar que tan rentable es a comparación del proceso de forjado.

También hay que considerar que el producto y los requerimientos del cliente pueden determinar que sea más conveniente la fundición, ya que el costo de la mayoría de los dados utilizados en el forjado llegan a ser relativamente altos a comparación de las herramientas en la fundición, así que si es que la producción se realiza en cantidades pequeñas llega a ser mucho más rentable la fundición.

14.54 La figura adjunta muestra una pieza forjada por estampado con dados redondos, hecha a partir de una pieza bruta cilíndrica, que se ve a la izquierda. Como se describió en este capítulo, esas piezas se fabrican con una sucesión de operaciones de forjado. Sugiera una secuencia de pasos intermedios de forjado para fabricar esta pieza, y trace la forma aproximada de los dados necesarios.

Dise;o de dados Para poder realizar esta pieza es necesario hacer un forjado de tipo cabeceado para poder formar el cuerpo de esta pieza en particular, para la cual igual se diseñaron herramientas para poder hacer posible su manufactura. El Primer paso en la manufactura de esta pieza es poder construir la forma sólida del cuerpo y todas las curvas, formando todo el modelo pero con el interior lleno, en este se utiliza un dado de compresión (El de la parte superior que va a bajar) y otro fijo, en el cual en el medio estará insertado en el medio un expulsor que impulsara al tocho a tener la forma del cuerpo. Ambos dados están descritos de manera general e n los siguientes planos.


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El dado inferior que dará forma a la mitad inferior del cuerpo, donde en el hueco del medio estará el expulsor que hará que el t ocho llegue a tener la forma adecuada. El dado de la parte superior de la pieza tiene la siguiente forma:

Este será el dado que hará fuerza de compresión hacia el expulsor para provocar la deformación del material. Finalmente con los mismos dados se realiza el hueco de diámetro requerido con la ayuda de un dado impresor que tenga una punta para poder realizar el hueco, el cual seria el último paso de este proceso.

14.55 Se pueden fabricar engranes por forja, en especial engranes cónicos. Haga una investigación bibliográfica y describa el orden de los pasos de manufactura que se emplean. Haga comentarios sobre la calidad de los engranes, en comparación con los fabricados con los procesos de fundición que se describieron en el capítulo 11.


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Los procesos de forjado más utilizados para la fabricación de engranes es el forjado de precisión, sin embargo para este caso que es el de forjado de engranes cónicos el forjado más conveniente es el orbital. Zona de material base Primeramente es importante la elaboración de la ficha de fabricación de la pieza, la cual contará con la siguiente información: 

Tipo de material a utilizar en la pieza.



Peso del taco inicial y dimensiones.



Maquinaria y otros equipos a utilizar en cada una de las operaciones.



Controles en curso de fabricación a realizar.



Plano dimensional de la pieza.



Otra información adicional.

Zona de corte Las piezas forjadas derivan de un taco inicial cuyo volumen a sido e studiado previamente. El proceso de corte se realiza en frío. Para efectuar las operaciones de corte se utilizan máquinas de cizallar, que son prensas equipadas con útiles de corte (cuchillas) diseñadas para ese fin. La alimentación de la máquina se lleva a cabo gracias a una cadena de rodillos mecánicos que controlan el avance de la barra. De esta forma se pueden obtener tacos cilíndricos de diferentes longitudes y por tanto de diferentes masas. Una variación en las dimensiones del taco puede producir defectos importantes en la pieza final a la hora de forjar. Si el corte se efectúa por debajo de las cotas establecidas, puede dar lugar a un llenado insuficiente de los troqueles y por lo tanto la pieza no se adaptará a la geometría deseada. Si por el contrario, el corte se produce por exceso de volumen se puede llegar a producir la rotura de algún elemento que interviene en el proceso de forjado. La validez del corte se determina mediante control másico de la preforma. Un sistema electrónico de control de pesaje integrado en la cadena de conducción separará de la línea de producción aquellas que no estén dentro de las tolerancias permitidas. El operario de corte regula la dimensión de la pieza siguiendo las indicaciones de la ficha de trabajo. La máquina de cizallar cuenta con to pes de avance regulables. Además de la comprobación dimensional, se debe efectuar una comprobación másica mediante una balanza digital. La información del peso del taco debe e star recogida en la ficha de trabajo. Zona de forja La zona de forja está formada por el horno de inducción, la prensa que realiza la deformación plástica, las prensas de rebaba y las prensas de punzonado en el caso de los engranajes.


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Una vez los tacos están cortados a la medida óptima según los cálculos del diseño, son conducidos mediante la cadena transportadora hasta la zona de calentamiento. La temperatura de proceso es un parámetro que debe ser controlado. Para ello, se utilizan medidores pirométricos electrónicos, dispuestos en la salida del horno. Los medidores pirométricos están dispuestos de forma que se produzca la lectura de la temperatura en diferentes zonas del taco. Esta operación permite localizar calentamientos anómalos en los tacos. El aumento de la temperatura produce, en algunas ocasiones, transformaciones de la estructura interna de los materiales, que luego resultan irreversibles y no son admisibles en el producto final; y en otras ocasiones, en mayor o menor grado según la naturaleza del m aterial a deformar, sitúa la superficie de las piezas en unos niveles térmicos en los cuales se producen reacciones químicas entre el material base y alguno de sus elementos de aleación y el medio en el que se realiza la deformación. A este respecto son característicos los problemas de oxidación o formación de cascarilla y la reducción de la concentración de carbono o descarburación, que se presentan al forjar o laminar aceros a elevadas temperaturas. Una temperatura excesiva puede provocar el “quemado del material”, se trata de un proceso de descohesión de los límites de grano.

También se debe disponer de la información del material que indique mediante gráficas la tensión necesaria para iniciar la deformación de un material en función de la temperatura. La forja consiste en deformar un determinado material de partida (un “taco”), entre dos utillajes (denominados “troqueles, matrices o estampas” sujetos a la mesa y a la maza de la máquina de

forjar (prensa). Los tacos caen en una canastilla metálica a la salida del horno. El operario de la prensa se encargará de introducirlos mediante útiles en la prensa co rrespondiente. Los utillajes pueden ser planos o con una ligera forma, en cuyo caso se habla de “forja libre”.

Por el contrario, el útil puede definir una forma mediante la reproducción de una cavidad interior. La unión de los dos útiles dará lugar a la geometría completa de la pieza. En e ste caso el proceso se denomina “forja por estampa”. En este último caso, se diseñan y construyen los útiles con una

zona de escape para el material sobrante al rellenar por completo la cavidad de ambos útiles. A esta zona se le denomina zona de rebaba. Esta rebaba necesita de una operación de corte (o rebabado) para desprenderla de la pieza Se puede obtener una pieza sin rebaba mediante la forja por cilindro-émbolo. En este caso la cantidad de material es fundamental, y a que por defecto no se reproduciría la forma deseada y por exceso podría romper el sistema. En este caso se dice que se ha producido una pieza en matriz cerrada. Para la fabricación del eje primario del cambio es necesario realizar tres operaciones de forjado. La primera será mediante forja libre y consistirá en obtener una preforma en la que se distribuye la masa en función del tamaño de los diferentes engranajes. Las siguientes operaciones se realizan mediante matriz cerrada. Primer Parcial de Procesos de Manufactura I Valeria Cossio, Rolando López y Valeria Revollo

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Es posible, obtener la pieza acabada mediante una única operación, pero esta situación implica someter a los troqueles a grandes esfuerzos. La duración del troquel es mayor si la pieza se ha ido deformando progresivamente en operaciones previas. El proceso de fabricación de los engranajes es más sencillo que el de los ejes de transmisión. Para ello basta con efectuar dos operaciones. Para la fabricación de los engranajes se parte del taco con el diámetro adecuado. La primera operación se lleva a cabo en matriz abierta y se obtiene una preforma que recibe el nombre de “pan”. La siguiente operación se realiza en matriz cerrada de

donde se obtiene la pieza final. Los troqueles son piezas con una vida limitada debido a los grandes esfuerzos que realizan. Por ello se debe controlar periódicamente el estado de los troqueles. El material utilizado para estas piezas es acero para trabajos en caliente. Un factor importante durante el proceso de forja es la utilización de un buen lubricante, porque determinará la duración del troquel y el acabado de la pieza entre otros aspectos. La lubricación se realiza mediante una mezcla de agua y grafito coloidal Otro factor, es el hecho de eliminar de la cavidad del troquel los desperdicios o virutas sólidas que se crean durante el trabajo, los residuos que aparecen como consecuencia de la combustión del lubricante utilizado. El método utilizado es mediante aire a presión después de c ada golpe. Una vez la pieza ha sido forjada, se somete a la operación siguiente que es el rebabado. Como ya se ha comentado, para la fabricación de los engranajes se realiza una operación de forja libre para obtener la preforma y posteriormente se efectúan dos operaciones en forja. Posteriormente, se debe practicar un agujero pasante el engranaje donde irá el eje por donde deslizará el engranaje. Esta operación se realiza mediante una prensa de punzonar de 100 toneladas. Las prensas de punzonar se utilizan para llevar a cabo operaciones de taladrado de orificios y eliminación de cuerpos residuales en un agujero. La prensa de punzonar es de tipo vertical y accionamiento hidráulico. La colocación de los engranajes es manual. En esta operación es importante el aspecto dimensional. El centrado del troquel debe estar dentro de las tolerancias descritas en el plano de fabricación. Los ejes primarios de cambio comienzan el proceso de fabricación con una forja libre para el reparto másico. Posteriormente, son necesarios dos procesos de forja cerrada para obtener la geometría definitiva previa al mecanizado. Del mismo modo que para los engranajes, se debe realizar un rebabado de la pieza. Las prensas de rebaba eliminan el exceso de material de la pieza forjada. Este material sobrante describe un contorno siguiendo la línea de los dos troqueles. En este punto del proceso se llevan a cabo operaciones de control mediante detectores magnéticos de grietas con el objetivo de confirmar que la operación de forja e s correcta. Además de esta comprobación se hace un análisis dimensional básico de la pieza para comprobar que no existan defectos de llenado, exceso de rebaba o desplazamiento de las matrices. Esta comprobación se realiza mediante pie de rey. Zona de acabado Primer Parcial de Procesos de Manufactura I Valeria Cossio, Rolando López y Valeria Revollo

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La zona de acabado comprende la limpieza de la pieza mediante el proceso de granallado. El equipo que se utiliza en el proceso que nos ocupa es una granalladora rotativa que utiliza bolas metálicas de 0,5mm de diámetro. Las piezas se colocan en una mesa rotativa. La granalla metálica impacta sobre la pieza desde diferentes ángulos para garantizar la limpieza de toda la superficie. La operación se repite girando la pieza 90 grados de forma que la cara no expuesta durante la primera operación quede también limpia. Ventajas del proceso de forjado A pesar de que el método por fundición resulta ser económico y que prácticamente no hay desperdicio del material porque el metal fundido puede ser refundido y utilizado de nuevo, sin embargo debido a que los distintos metales se enfrían a un ritmo diferente, puede producirse la segregación de la aleación, y además de eso, cuando se vierte el metal liquido en los moldes, pequeñas burbujas de aire quedan atrapadas en el interior haciendo más débiles a las piezas. Las ventajas que tiene el proceso de forjado son: 

Una de las ventajas de metal forjado la mayor resistencia de la pieza. El proceso de forjado permite que el metal conserve su fuerza direccional mediante la alteración del grano del metal, en vez de cortarla durante el mecanizado o eliminarlo por completo a través de la fundición. Las piezas de forja no tienen bolsas de gas internas que puedan ocurrir durante la colada. Debido a que forjar altera el grano del metal, es fácil forjar una parte que cumpla ciertos requisitos de resistencia de impacto. Una pieza mecanizada que corta el grano del metal es más débil en el punto donde el grano se encuentra con el borde de la pieza.



La forja de metal permite que se altere en casi cualquier forma y tamaño. El proceso de forja se puede combinar con otros métodos para crear una parte de cualquier forma. La forja puede realizarse en lotes individuales para prototipos o en grandes lotes para la producción en masa.



La forja de metal puede reducir los costos para los fabricantes. Menos material se despilfarra porque el metal se selecciona para adaptarse a la forma deseada con tan pocos desechos como sea posible. Debido a esto, menos trabajo de acabado es necesario para traer la parte para corregir el tamaño y la calidad de superficie. Esto ahorra tiempo y el desgaste de las herramientas.



Sencillez de sus dados que hacen del proceso bastante económico.



Amplia gama de tamaños disponibles.



Incrementa las propiedades del material.



Reduce el maquinado de acabado.



Tolerancias muy pequeñas.



Producciones muy rápidas.


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14.56 El forjado es uno de los métodos de producción de álabes de turbina para motores de reacción. Estudie el diseño de esos álabes, y las publicaciones técnicas relevantes y prepare un procedimiento paso a paso, para producirlos con operaciones de forjado. Comente los posibles problemas que podrían encontrarse, y ofrezca soluciones. ¿Cómo cambiarían las propiedades, si es que 1o hacen, en comparación con los álabes colados? Explique por qué.

Un álabe es la paleta curva de una turbomáquina o máquina de fluido rotodinámica. Forma parte del rodete y, en su caso, también del difusor o del distribuidor. Los álabes desvían el flujo de corriente, bien para la transformación entre energía cinética y energía de presión por el principio de Bernoulli. En las máquinas motoras, ya sean turbinas hidráulicas o térmicas, el rodete transforma parte de la entalpía del fluido en energía mecánica en el eje. Los álabes del distribuidor conducen la corriente fluida al rodete con una velocidad adecuada enmódulo y dirección, transforman parte de la energía de presión en energía cinética y, en aquellos casos en que los álabes son orientables, también permiten regular el caudal.

Los alabes de turbina se pueden hacer de materiales a base de níquel super aleaciones e incluso también se usan materiales cerámicos tales como zirconia u otras aleaciones basado en los aceros. En algunos casos, las palas pueden tener que ser revestido con un revestimiento de barrera térmica para minimizar la exposición del material de la lámina a altas temperaturas

AL hacer un alabe hay que tener en cuenta que las diferentes partes del motor están expuestos a diferentes temperaturas

y no todas las cuchillas están expuestos a temperaturas de

funcionamiento relativamente altas Tenga en cuenta los factores como la temperatura y la humedad en el ambiente que los álabes de turbina deben funcionar . Para tal aplicación , se debe considerar un material con una muy estable microestructura . Las altas temperaturas pueden producir grano límite de fluencia. Primer Parcial de Procesos de Manufactura I Valeria Cossio, Rolando López y Valeria Revollo

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Sin embargo , los criterios de diseño adicionales deben ser examinados ambiental condiciones , tales como cambios de temperatura ; ambientes corrosivos tales como sal , niebla , arena y el polvo puede afectar a la selección de materiales . Los diseñadores también deben tener en cuenta la vibración operacional espectros , los choques con aves , las temperaturas de funcionamiento , y los cambios de presión atmosférica . Es por eso que la producción de alabes se hacen a través del método el forjado, se puede elegir el forjado normal o el de precisión, pero el más adecuado y recomendado es el alabe con forja precisión. Al producir el alabe mediante el forjado se necesitan dados especiales y más complicados, un control más exhaustivo del volumen y forma del tejo, ubicación precisa del tejo en la cavidad del dado y en consecuencia una mayor inversión económica. Sin embargo, se desperdicia menos material y no se precisa tanto maquinado final porque la pieza está más cercana a lograr su forma final.

Las ventajas de realizar una forja de precisión son:

Las tolerancias cerradas. Con frecuencia no se requieren operac iones de maquinado. Muy buena utilización del material. Factible con almas y bridas muy delgadas. Como conveniente podemos decir que:

Se requieren grandes fuerzas. Que los dados son intrincados. Se requieren medios para separar la forjadura de los dados Mediante esto se puede decir que el procedimiento de la fabricación del alabe es: 

Lo alabes tienen su origen en trozos de metal que se calientan durante 15 min en un horno de 980C


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

Mientras que el metal se está calentando se pasa lubricando a los dados que se utilizaran para hacer el forjado. Una vez lubricados se aplica un forjado en caliente aplicándose 1000 toneladas métricas dándole la forma inicial de un tornillo



Un robot lleva las formas a otros dados, donde se le aplican fuerzas y cogen la forma de una pala. Y estas se enfrían mediante agua.

14.57 Al comparar las piezas forjadas con las fundidas, hemos dicho que la misma pieza se puede fabricar con cualquiera de los procesos. Haga comentarios sobre los pros y 1os contras de cada proceso, teniendo en cuenta factores como el tamaño de la pieza y su complejidad de forma, flexibilidad en el diseño, propiedades mecánicas desarrolladas, eficiencia en el servicio y todo lo que considere relevante.

En la siguiente imagen se puede ver el proceso por el cual pasan las piezas fundidas y las piezas forjadas.


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Figura 8. Proceso de fundición y proceso de forjado.

FUNDIDO 

FORJADO

Las piezas fundidas se llaman así porque



El forjado comienza a partir de un

se funden en un molde, o se inyectan

trozo de metal fundido con la forma

como metal líquido y se dejan enfriar

aproximada de la pieza del motor que

dentro del molde. Los procedimientos de

se va a fabricar, luego se introduce en

fundido varían, pero la mayoría de los

una matriz con la forma de la pieza

fabricantes

de

final. Un martillo grande con una

inversión en la fundición que consiste en

matriz en coincidencia golpea la

fabricar moldes con arena comprimida,

pieza, estrujándola en el hueco y

verter el metal fundido y luego retirar la

moldeándola.

utilizan

una

técnica

arena por vibración. 

Este

método

se

aplica

a

piezas



Este método se aplica en piezas de

mayormente de gran tamaño el peso

muy variadas formas y que su peso

bruto de una pieza fundida mayormente

bruto esta entre 20kg hasta 9000kg.

esta entre 200kg a 40000Kg 

La fundición, también permite fabricar



el

forjado,

produce

un

piezas muy duras pero quebradizas, por

reacomodamiento del material, que

lo tantos no se puede hacer un martillo

elimina su zona de fluencia, haciendo

mediante este método porque este

que se vuelva como el acero: duro y

apenas daría un golpe y se partiría e n 2.

flexible, por lo tanto, se hace por forjado una pieza que va a estar


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sometida a esfuerzos y golpes. 

Brida hecha mediante fundición



Brida hecha mediante forjado



El costo de una pieza fundida suele ser



El costo de una pieza forjada suele

bajo en el mercado, debido a que no se

ser alto en el mercado, esto es

necesitan equipos muy costosos.

debido ya que en el trabajado se necesitan equipos muy costosos.



Las tolerancias de una pieza fundida no



Las tolerancias de una pieza de

suelen ser tan precisas y menos si el

forjado son más precisas son de una

molde de arena está mal hecho.

buena calidad

En si se puede ver que depende las características que uno busque en una pieza y la cantidad de dinero disponible para esta, para elegir el método más pre ciso que se quiere para esta.

14.59 En las operaciones de forjado en caliente, se desprenden llamas de los dados al abrirlos. Explique a qué se debe eso.

Esto se debe a la intervención de un proceso isotérmico al momento de la fabricación de la pieza. Un forjado isotérmico es cuando la matriz o dados son calentados aproximadamente a la misma alta temperatura del tocho, una vez que la pieza es calentada esta es lubricada para su forjado, ya que la lubricación juega un rol muy importante porque influye mucho en la c alidad y productividad ya que sirve para reducir la fricción entre los metales, posibilitar la eyección de las piezas forjadas en la matriz, retirar el excesivo calor y preservar las piezas, una vez lubricada la pieza esta entra a los dados para obtener la forma deseada, una vez hecho esto se imprime presión, debido a las altas temperaturas y la fricción que ocurre entre los dados y el metal, el lubricante combustiona y es por eso que se desprenden llamas en los dados al abrirlos. Esto se puede observar en la figura 8. Para tener una mejor idea del proceso de forjado isotérmico y/o en caliente ver el fideo de fabricación de pistones que se encuentra en el CD.


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Figura 8. Dados en llamas en el proceso de producción de pistones.

14.60 Consiga varios tornillos, clavos y pernos de distintos tamaños. Mida el volumen de sus cabezas y calcule la relación original de longitud no soportada a diámetro. Describa estos números con respecto a lo que se describe en el texto.

Dimetro cuerpo

Diámetro cabeza

Relación 3:1

0,7

1.7

2,4

0,5

1,6

1,5

0,2

0,5

0,6

0,2

0,6

0,6

0,4

O,7

1,2

Se puede ver que de todas las tuercas, pernos y clavos que la relación de 3 se acerca a 3:1, de la cual 1 de ellos es menor. Es decir que de 2 de estos la barra tendera a torcerse debido a su la relación de longitud no soportara a diámetro ya es demasiado alta.


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CAPITULO 15

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1) se puede extruir una gran variedad de formas, especialmente con extrusión en caliente; sin embargo, una limitación es la geometría de la sección transversal que debe ser la misma a lo largo de toda la

15.51 Suponga que usted es el director técnico de una asociación

parte.

de fabricantes de extrusores y máquinas extrusoras. Prepare un

2) la estructura del grano y las propiedades de resistencia se

folleto técnico para clientes potenciales, donde aparezcan todas las

mejoran con la extrusión en frío o en caliente.

ventajas de la extrusión.

3) son posibles tolerancias muy estrechas, en especial cuando se usa

La extrusión es un proceso de formado por compresión, en el cual el

extrusión en frío.

material de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un

4) en algunas operaciones de extrusión se genera poco o ningún

dado para darle forma a su sección transversal. El proceso puede

material de desperdicio.

parecerse a apretar un tubo de pasta de dientes. Extrusión directa En la extrusión directa, se deposita en un recipiente un lingote en bruto

llamado

tocho,

que

será

comprimido por un pistón. Al ser comprimido, el material se forzará a fluir por el otro extremo adoptando la forma que tenga la geometría del dado. Se pueden distinguir dos tipos principales de extrusión la caliente y

En la extrusión directa se pueden hacer secciones huecas (por

la fría. Otro criterio es la temperatura de trabajo, ya que esta puede

ejemplo, tubos) .La extrusión directa hace posible una infinita

ser en frio, tibio o caliente. Y finalmente el proceso de extrusión

variedad de formas en la sección transversal.

puede ser continuo o discreto. VENTAJAS DE LA EXTRUSION

Extrusión indirecta La extrusión indirecta o inversa consiste en un dado impresor que está montado



directamente sobre el émbolo. La presión ejercida por el émbolo se aplica en sentido contrario al flujo del material. El tocho se coloca en el fondo del dado contenedor. En una extrusión indirecta

Hay una menor tendencia para la

extrusión de resquebrajarse o quebrarse porque no hay calor formado por la fricción. El recubrimiento del contenedor durará más debido al menor uso. La barra es usada más uniformemente tal que los defectos de la extrusión y las zonas periféricas ásperas o granulares son menos probables.

Extrusión en caliente vs frio ventajas

La extrusión en caliente reduce la resistencia y aumenta la ductilidad del metal, permitiendo mayores reducciones de tamaño. y el logro de formas más complejas con este proceso. Las ventajas adicionales incluyen reducción de la fuerza en el pisón, mayor velocidad del mismo y reducción de las características del flujo de grano en el producto final. La extrusión en frío y la extrusión en tibio se usan para producir partes discretas, frecuentemente en forma terminada (o en forma casi terminada). El término extrusión por impacto se usa para indicar una extrusión fría de alta velocidad. Algunas ventajas importantes de la extrusión en frío incluyen mayor resistencia debida al endurecimiento por deformación, tolerancias estrechas, acabados superficiales mejorados, ausencia de capas de óxidos y altas velocidades de producción. La extrusión en frío a temperatura ambiente elimina también la necesidad de calentar el tocho inicial.


PIEZAS QUE SE FABRICAN MEDIANTE EXTRUSION

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15.52 Suponga que falta el resumen de este capítulo. Escriba un resumen de una página, con lo más relevante del proceso de estirado de alambres.

El proceso de extrusión es cuando una palanquilla es forzada a pasar por una matriz para reducir su sección transversal, se puede producir casi cualquier perfil transversal sólido o hueco y con ella se obtienen piezas esencialmente semiacabadas. Con frecuencia se combina la extrusión con operaciones de forjado, en cuyo caso se suele llamar extrusión en frío. El estirado es una operación en la que se reduce o se cambia la sección transversal de varillas, alambre o tubos jalándolos a través de una matriz o dado. Las variables en la extrusión son el ángulo del dado y la relación de las secciones transversales de la palanquilla entre la del producto extruido, que se llama relación de extrusión, otras variables de la extrusión son la temperatura, la velocidad a la que se mueve el ariete compresor y el tipo de lubricante que se usa. La extrusión se hace a temperaturas elevadas, para reducir las fuerzas requeridas. Como en todas las demás operaciones de trabajo en caliente, la extrusión en caliente tiene sus requisitos especiales. El diseño de los dados requiere mucha experiencia. Las matrices de escuadra son para extruir materiales no ferrosos, en especial aluminio. Producen zonas muertas de metal que, a su vez, forman un ángulo muerto a lo largo del cual fluye el material hacia la zona de deformación. Las zonas muertas de metal producen extrusiones con acabados lustrosos. Los perfiles huecos se pueden extruir con métodos de cámara de soldadura y usando dados conocidos como dados tipo araña, dados de tipo ojo de buey y dados tipo puente La lubricación es importante en la extrusión en caliente, el vidrio es un lubricante excelente para los aceros, aceros inoxidables, y metales y aleaciones para alta temperatura. Para metales con tendencia a pegarse, la palanquilla se puede encerrar en un recipiente de pared delgada hecho de un metal más suave y de menor resistencia. A este proceso se le llama enchaquetado o enlatado. La extrusión en frío es una combinación de operaciones, como extrusión directa e indirecta y forjado. Se pueden lograr mejores propiedades mecánicas, buen control de tolerancias dimensionales y mejor acabado superficial. Hay tres defectos de extrusión principales: agrietamiento de la superficie, esto pasa si la temperatura, la fricción o la velocidad de extrusión son demasiado alta, también puede haber agrietamiento superficial a temperaturas menores; tubo, tiende a jalar óxidos e impurezas superficiales hacia el centro del lingote, casi c omo un embudo; agrietamiento interno. En el estirado o trefilado, la sección transversal de una barra o alambre redondos se reducen o cambian jalándolos a través de un dado o matriz. Las variables principales son: reducción de área transversal, ángulo del dado, fricción a lo largo de la interfase dado-pieza y velocidad.


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Los defectos normales en las varillas y alambres estirados son: el agrietamiento del centro, el traslapes, que son ralladuras o pliegues longitudinales del material. Hay otros defectos superficiales, como rayas y marcas de dado.

15.53 Consulte las publicaciones técnicas y haga una lista detallada de los pasos de manufactura para fabricar agujas hipotérmicas metálicas largas.

Las agujas hipodérmicas fueron un de los mayores avances tecnológicos en el campo de la salud y estas se inventaron en una campaña mundial contra la polio el año 1954 y su desarrollo tanto como la fabricación de esta han ido evolucionando con el tiempo. 1. Primeramente para poder producir una aguja hipodérmica se tiene obtener el material de partida que es una lámina o placa delgada de acero inoxidable. 2. Después mediante un proceso de fresado por el cual pasa el material de partida, esta lamina llega a tener la forma de un tubo que será la forma básica que tendrá el producto final, finalmente se unirán los puntos sueltos mediante un láser. 3. Una vez que el material tenga la forma de un tubo se le da la propiedad de rigidez que es necesaria para esta aguja mediante un proceso que se llama trabajo en frio en el cual se presiona contra una matriz reduciendo el tamaño del tubo para reducir su diámetro. El resultado de este proceso es el mismo tubo pero con las propiedades de dureza y rigidez aumentadas y con un diámetro mucho menor, este proceso de reducción de diámetro puede llegar a tomar hasta días.


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Fig. 9. Proceso de formación del material de partida hasta el tubo con el diámetro requerido. 4. Los tubos, ya con el diámetro requerido y con una longitud mucho más larga de la deseada, pasan por una alfombrilla de goma donde avanzan hacia una cuchilla eléctrica que esta puesta en orientación vertical, y se empujan hacia la cuchilla de manera manual para que esta las corte y así los tubos tengan una longitud de aproximadamente 5cm.

Figura 10. Proceso de fabricación de las agujas. 5. Una vez que son almacenados y juntados los tubos cortados estos son rociados con oxido de aluminio (Al2O3) para facilitar el desbaste y que el trabajo en la superficie sea menos arduo. 6. Los tubos se colocan en una línea y se los fija para que pase un refrigerante sobre las puntas y luego una rueda de afilado para que estos lleguen a tener una primera punta que es áspera. Siendo este el primer proceso de afilado. 7. Se cambia el ángulo del encaje donde están puestos para poder realizar el segundo filo.


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Fig. 11. Aplicación del refrigerante mientras se realiza el afilado de la punta. 8. Finalmente son puestos sobre los conos para que puedan ya ser envasados en plástico y almacenados como producto terminado, donde están las agujas ya con el diámetro y longitud requerida ensamblado al cono metálico para poder ajustarlo a cualquier jeringa.

Fig. 12. Inserción de las agujas a los codos, Proceso final del producto.

15.54 La fig. 15.2 muestra tres ejemplos de productos que se obtienen cortando las secciones extruidas en tramos pequeños. Cite otros productos que se puedan hacer en forma parecida.


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Otros productos semicontinuos que se pueden obtener mediante el proceso de extrusión son los pistones automotores, los anillos metálicos, los extintores, los soportes, los engranajes, las perchas, las grampas, las bisagras, los ventiladores y las tuberías. Otros productos no metálicos pueden ser fabricados por el mismo método como ser los ladrillos, los snacks, las pastas y otros. Algunos otros productos discretos fabricados a través del proceso de extrusión pueden ser apreciados en la figura 13.

Figura 13. Piezas discretas fabricadas mediante el proceso de extrusión.

15.55 Describa las semejanzas y las diferencias entre extrusión y estirado, y cite algunos productos

específicos que se puedan fabricar por uno de esos procesos, o por los procesos de forjado descritos en el capítulo 14. La extrusión de metales es un proceso de trabajo metálico donde a través de fuerzas de compresión y cizallamiento se pueden obtener piezas metálicas transversales y definidas, las cuales pueden variar tanto en longitud como en la complejidad de estas. Las principales ventajas de este proceso es que este puede alcanzar un grado muy alto en la complejidad de las piezas que se pueden producir y también la amplia variedad de materiales que se pueden trabajar mediante este proceso. El proceso de estirado tiene muchas similitudes con el proceso de extrusión, ya que comparten muchas de las variables ambos procesos, como la utilización de dados o también la reducción del área transversal del metal, la modificación de las propiedades y endurecimiento del metal o incluso la velocidad de estirado, también que hay algunas semejanzas en los productos que ambos realizan productos transversales como rieles, alambres y tubos, pero el estirado se limita a solamente estos ya que solo utiliza una fuerza que va alargando el metal y dándole una forma equitativa a lo largo de la pieza. En las siguientes imágenes se puede comparar como son estos procesos, tanto en las fuerzas implicadas como en la variedad de herramientas utilizadas y en el t rabajo final.

Extrusión


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Figura 14. Proceso de extrusión.

Estiramiento

Figura 15. Proceso de estiramiento

Dependiendo del tipo de material se pueden hacer varios productos, tanto continuos como discretos en ambos procesos, extrusión y estiramiento, los más utilizados y los de mayor relevancia en nuestro entorno podrían ser considerados los siguientes. Para el aluminio por impacto se puede hacer contenedores de alimentos o latas de gran variedad, hojas de ventiladores, marcos para cuadros, alambres, cableado eléctr ico, anillos metálicos, etc. Con acero se puede realizar los productos continuos como las rieles de los trenes o partes automovilísticas como pistones y cilindros, también como elementos del motor. En alimentos igual se pueden elementos con una forma definida mediante extrusión como todo tipo de pastas y fideos.

15.56 Haga una lista extensa de productos que se fabriquen o que tengan uno o más componentes

fabricados con a) alambre y b) varillas, de diversas secciones tr ansversales.


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Riel

de

Cortina

Pletinas planas y rayadas

Barras Tubos de metal liviano

Bordes

de

cortinas

para

caravanas

y

Bordes

Bordes

casas

rodantes decorativos

antilluvia


y

cableado

eléctrico

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Perfiles

Envolturas

de

iniciales

y

finales

guarniciones

para

distintos

tipos

de

bordes

Perfiles de bastidores

Perfiles

de

barras


de

sujeción

31


Perfiles

Bordes

de

de

protección

bisagras

y

cojinete

15.57 Consulte las publicaciones técnicas y explique cómo se pueden aplicar vibraciones externas al estirado de alambres para reducir la fricción. También comente las direcciones posibles de vibración, por ejemplo, longitudinal o de torsión.

La utilización de vibraciones externas al momento de estirado de alambres se llama vibración ultrasónica de dados y mandriles. Esta técnica se ha usado con éxito para reducir la fricción al estirar secciones solidas o huecas, así como entre otros procesos de trabajo con metales. Cuando se hace estirar secciones solidas o huecas, así como en otros procesos de trabajo con metales. Cuando se hace bien, las vibraciones reducen las fuerzas, mejoran el acabado superficial y la vida del dado y permiten mayores reducciones por pase, sin fallas. Este método sirve como lubricante al momento de realizar el estirado de las piezas, ya sean alambres o tubos. Consideramos que la vibración debe ser realizada en forma longitudinal para que se tenga una mayor control de la intensidad que se tiene y porque consideramos que se debe tener una mejor lubricación en ese sentido, permitiendo que los productos que se fabriquen tengan menores defectos y que la fricción que normalmente se tiene al momento de estirado sea menor y por tanto se obtengan piezas más uniformes y con un menor riego de imperfecciones.

15.58 Describa los productos que se pueden fabricar con el proceso de extrusión lateral de la fig. 15.3c.


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A través extrusión lateral se usa para forrar alambres y recubrir los conductores eléctricos con plástico.

Figura 16. Cables y alambres recubiertos en plástico Los aislamientos/revestimientos para alambres y cables comúnmente se mezclan con dos o más componentes en la entrada de la extrusora monohusillo o de husillo doble. El material de aislamiento o recubrimiento se aplica mediante un cabezal transversal. Así se introduce el núcleo de cable o el cable en una tubería especial. El polímero se introduce por un lado de esta tubería y cubre el núcleo de cable en un área de distribución. Después de la extrusión, el alambre aislado o el cable revestido se enfría con aire, aspersión o baño de agua y luego se manda a una estación de arrastre y corte antes de ser embobinado. Para recubrimientos multicapas, por ejemplo para la fabricación de cables coaxiales, hay que recurrir a un proceso multifásico. Primero el núcleo de cable debe ser aislado, enfriado y luego enviado a una estación de bobinado especial en la que el hilo de tierra y el protector se enrollan alrededor del aislamiento. El producto se recubre con un aislamiento flexible y permanente en otra fase de la extrusión. Cuando no hace falta una fase intermediaria, por ejemplo cables de tierra trenzados alrededor de cables coaxiales, se pueden coextrusionar capas múltiples de forma simultánea. Se pueden realizar líneas del código de colores de cableado eléctrico utilizando un instrumento especial durante la coextrusión.

Figura 17. Layout del sistema de revestimiento de cables a alambres Primer Parcial de Procesos de Manufactura I Valeria Cossio, Rolando López y Valeria Revollo

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15.59 Consulte las publicaciones técnicas y escriba un ensayo breve sobre la tecnología de la lubricación con vidrio, en la extrusión caliente.

La extrusión en caliente es uno de los procesos de formado de piezas metálicas más utilizado en la actualidad, este permite formar gran cantidad de piezas con una capacidad productiva eficiente, ya sea rieles o cables, materiales automovilísticos o partes para cualquier artefacto ingenieril, es necesario que se cuente con los estándares de la más alta calidad para asegurar un buen producto al consumidor, por lo cual las organizaciones tienen que mejorar continuamente sus procesos y las técnicas y tecnologías utilizadas en estos. La lubricación durante el trabajo con metal y el uso de los lubricantes y refrigerantes adecuados es un elemento clave para una producción eficiente y rentable, así como para evitar costos en mantenimiento de metal o desperdicios en producto no conforme. Los avances tecnológicos en este tema en particular han llegado a la conclusión de que para el trabajo de extrusión en caliente el vidrio en estado de alta temperatura (aproximadamente 800C) el vidrio llega a ser el mejor candidato a ser usado como lubricante debido a su alta viscosidad (Su rango es preferentemente de 100 a 500 poises), que llega a ser esta una variable muy ventajosa para facilitar el proceso de extrusión. Además este se diferencia de los orgánicos con la ventaja de que a altas temperaturas llega a tener básicamente las mismas propiedades, pero sin el grado de descomposición u oxidación que los lubricantes orgánicos llegan a sufrir en las mismas situaciones.

15.60 Un juguete frecuente en los niños es una prensa de extrusión en miniatura que se usa con pasta o plastilina suave, para hacer varias formas. Compre ese juguete y demuestre los defectos superficiales que se pueden desarrollar.

Primero lo que más pudimos observar como un defecto al momento de extruir la plastilina es el agrietamiento de la misma, en la superficie vemos como pequeñas rajaduras o grietas más que nada a los bordes y pensamos que se puede deber a que la plastilina está a una temperatura inadecuada o que al momento de extruir la plastilina no se compactó de manera adecuada causando la ausencia de material en algunas partes. Algo que también consideramos que puede afectar es la inadecuada limpieza del juguete haciendo que se endure plastilina en el orificio de salida del material y este no tenga una superficie lisa. Otro defecto que también tiene que ver con la inadecuada limpieza del material es que los residuos que se quedan en el juguete se incorporan a la plastilina que se está usando y las impurezas se acoplan a esta y para sacarlas se tiene que remover dejando huecos en o imperfecciones en las plastilina. Primer Parcial de Procesos de Manufactura I Valeria Cossio, Rolando López y Valeria Revollo

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En el aspecto de agrietamiento interno no se observó ninguno, pero consideramos que puede llegar a ocurrir posteriormente ya sea por el endurecimiento de la plastilina o por algún defecto que pueda tener el juguete por el tiempo y el uso de este.

Figura 16. Juguete play doh de extrusión.

15.61 Aunque los productos extruidos suelen ser rectos, es posible diseñar matrices para que el producto desarrolle una curvatura constante al salir de ellas. a) Describa sus ideas acerca de cómo se puede lograr eso. b) ¿Qué aplicaciones tendrían las extrusiones curvadas?

Algunas formas para poder doblar piezas para que adquieran una curvatura constante es hacerlas avanzar hacia un cilindro que gire de manera constante y que esta pieza este limitada a la vez en el otro extremo por un rodillo que gire en una dirección contraria y empuje el material para que este adquiera la forma deseada, pero para el caso de la extrusión una matriz que haría esto posible tendría que tener las siguientes cualidades: La matriz deseada es muy similar a una matriz regular de extrusión en frio, solo que al final del contenedor, donde suele salir el metal con la forma impuesta, se incluye un extremo que tiene la forma de un arco donde la longitud del arco interno del cual se espera hacer la curvatura constante es 0 y la longitud externa va a variar dependiendo del diámetro helicoidal deseado, mientras menor sea el ángulo (>0) esta curvatura se rá mas pronunciada. Este proceso tiene limitaciones ya que principalmente solo se podría realizar con materiales que tengan una ductilidad lo suficientemente elevada para soportar una extrusión en frio, y es estrictamente necesario que sea en frio ya que a temperatura ambiente es la una situación en la cual el metal no podría sufrir de deformaciones significativas después de la extrusión inmediata.


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Manu I Cossio, Lopez y Revollo

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