Procedimiento de Mecanizado

Modulo de Procedimiento de Mecanizado

Mecánica Industrial

Instituto tecnológico superior

´´Carlos Cisneros´´

Dr. Fabián Cevallos B. RIOBAMBA-ECUADOR 2011

Dr. Fabián Cevallos B.

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Presentación La estructura de este documento permite al instructor flexibilidad para su aplicación en su taller y en salón de clases. Con la finalidad de aportar al desarrollo tecnológico y práctico de la educación técnica, se ha preparado este instrumento, el cual está dirigido a profesionales y estudiantes que reciben formación en instituciones técnicas. La programación, el orden y el control sobre las actividades de producción de una institución tienen una gran repercusión en el coste de los artículos fabricados y en los plazos de entrega, es decir, hoy en día son los principales aspectos en los que se basa la competitividad de una empresa. Este Módulo tiene como referencia del sistema productivo la Unidad de Competencia “Determinar los procesos de mecanizado de piezas unitarias. En esta Unidad de Competencia están especificadas las siguientes realizaciones: 

Obtener la información técnica para la fabricación, a partir del plano de la pieza y del de mecanizado.



Establecer el proceso de mecanizado: fases, parámetros de corte, tiempos, etc., a partir de los planos de despiece y de las especificaciones técnicas asegurando que el mecanizado sea factible, consiguiendo la calidad del proceso y optimando los tiempos y costes.



Seleccionar los útiles y herramientas necesarios para el mecanizado según el tipo de pieza y del proceso de mecanizado.



Determinar los utillajes necesarios para la sujeción de piezas y herramientas asegurando que su utilización sea factible, optimando el proceso y cumpliendo los objetivos de coste establecidos.



Elaborar el proceso de fabricación de piezas unitarias a partir de la información técnica suministrada identificando, evaluando y expresando correctamente los datos, magnitudes y resultados con el margen de error establecido. A partir de estas realizaciones se han determinado las capacidades terminales del

Módulo expresadas en la Reforma Educativa. Una vez adquiridas por los alumnos, éstos podrán afrontar las competencias derivadas de su puesto de trabajo. Cada alumno, al superar este Módulo, será capaz de: 1. Analizar la información técnica relativa al producto que se va a mecanizar 2. determinando el material, dimensiones de partida, fases de mecanizado, máquinas y


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medios necesarios. 3. Elaborar el proceso de mecanizado ordenando las operaciones según la secuencia productiva, relacionando cada operación con las máquinas, medios de producción, útiles de control y verificación, parámetros y especificaciones. 4. Determinar el coste de una operación de mecanizado con arreglo al precio de los factores que intervienen en la misma estimando el tiempo necesario para realizarla. Debido a que en cada población existen situaciones educativas diferentes y un contexto socio-laboral también diferente, se ha planteado el currículo con un diseño abierto y con la posibilidad de adaptarlo a cada zona, tipo de alumnos, ubicación del centro escolar, entorno social, etc. De acuerdo con las orientaciones metodológicas del M.E.C. para la elaboración del desarrollo curricular de los Ciclos formativos, en este Módulo se han abordado las siguientes etapas: 1. Se ha elegido el contenido organizador del proceso de aprendizaje. 2. Se han estructurado los contenidos para obtener la relación ordenada de las Unidades de Trabajo. 3. Se han definido los elementos curriculares que componen el desarrollo de cada Unidad de Trabajo: 

Procedimientos (contenido organizador).

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Conceptos (contenido soporte).

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Actividades de enseñanza y aprendizaje.



Criterios de evaluación.

UNIDAD 1 Dr. Fabián Cevallos B.

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MÓDULO: PROCEDIMIENTOS DE MECANIZADO UNIDAD I: INFORMACION TECNICA DE PARTIDA CONTENIDO: 1.- PROPIEDADES DE LOS METALES. 2.- CLASIFICACIÓN DE LOS PRODUCTOS METALÚRGICO 3.- NOMENCLATURA. ESPECIFICACION DE ACEROS, ALEACIONES Y FUNDICIONES 4.- FORMAS COMERCIALES DE LOS MATERIALES, CARACTERÍSTICAS DE LOS DIFERENTES TIPOS DE PERFILES Y SUS DIMENSION 5.- TRATAMIENTOS TERMICOS.

MATERIA: PROCEDIMIENTOS DE MECANIZADO ÀREA: MECÁNICA INDUSTRIAL POR: DR. FABIAN CEVALLOS B.

MOTIVACION UN BUEN LIBRO ES AQUEL QUE SE ABRE CON EXPECTACIÓN Y SE CIERRA CON FRUTO

A.B. Alcott

CONOCIMIENTO DE MATERIALES


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Clasificación y propiedades Los materiales empleados en la técnica se clasifican según su clase, aplicaciones y propiedades. Clasificación de los materiales Los materiales brutos, o primeras materias, tales como minerales, carbón, petróleo y madera recorren diversos escalones de preparación antes de que puedan ser empleados para la fabricación de herramientas, máquinas y aparatos. Se llaman materias auxiliares a aquellos que se emplean en la fabricación y trabajo de los materiales, como, por ejemplo, medios lubricantes y refrigerantes, combus tibles y medios abrasivos. Las primeras materias y los materiales auxiliares pueden clasificarse como indica. GENERALIDADES Los materiales se dividen en varios grupos: Metales ferrosos y no ferrosos. Los metales ferrosos: son los materiales mas importantes. Son fáciles de trabajar, se aplican bien a los usos más diversos y son económicos. La mayor parte de los útiles, maquinas e instalaciones de nuestros talleres son de metales ferrosos. FERROSOS

Los metales no ferrosos: Son todos los demás metales empleados en la técnica. Nos los encontramos en forma de cojinetes, válvulas, canalones o artículos domésticos. En razón de su rareza son más caros que los metales ferrosos y tienen propiedades de las que no dispone los materiales no ferrosos.

NO FERR OS OS


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PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Las piezas de trabajo requieren de los materiales las propiedades más diversas, la estructura determina las propiedades de los materiales PROPIEDADES FISICAS Consideramos en este grupo de materiales las características de los materiales que afectan directa o indirectamente a la apreciación de nuestros sentidos (color, peso, volumen, etc.) Peso especifico Es el peso que tiene la unidad de volumen en un cuerpo. Cuando dos cuerpos tienen distinto peso específico a igual volumen su peso total será diferente y ello puede condicionar su aplicabilidad. Por ejemplo; en la fabricación de un avión se utiliza metales como el aluminio que es liviano y en cambio, en la estructura de un edificio nunca se utiliza este metal sino el acero que aunque pesa mas es mas barato. Den sidad La densidad representa la cantidad de masa que contiene la unidad de volumen de un cuerpo Es sabido que entre pes o y masa exis te una relación. Conductividad calorífica Expresa la mayor o menor facilidad con que los cuerpos transmiten la energía calorífica a través de su propia materia Si se trata de construir un recipiente para calentar líquidos es indispensable utilizar un buen material conductor del calor (cobre por ejemplo) y si s e quiere obtener lo contrario se utilizara madera o materiales plásticos. PROPIEDADES MECANICAS


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Dureza Existen distintas formas de definir la dureza una de las mas antiguas es: Como la resistencia que los cuerpos oponen al dejarse rayar por otros Si el cuerpo A es capaz de rayar al cuerpo B diremos que A es mas duro que B y as í pueden ordenars e los cuerpos de ma yo r a menor dureza (escala Mohs). Desde el punto de vista industrial se utiliza como medida la dureza, la resistencia que un cuerpo opone al ser penetrado por otro cuya forma y dimensiones están normalizadas. Elasticidad Se denomina elasticidad a la capacidad que presentan determinados ma t e r i a l e s d e r e c o b r a r s u f o r m a o r i g i n a l d e s p u é s d e h a b e r s i d o d e f o r mados y una vez que cesa la acción exterior que los deformo. Los metales son todos elásticos aunque en mayor o menor grado. Plasticidad Contrariamente a la elasticidad, la plasticidad se define como la capacidad que tiene los materiales de adquirir deformaciones permanentes. Los metales tienen en general muy buenas propiedades plásticas. Es una característica exclusiva de los metales. Hay que señalar que un metal tiene un doble comportamiento: elástico y plástico. Ductibilidad Es la capacidad que tienen los materiales de adquirir d e f o r m a c i o n e s permanentes como consecuencias de esfuerzos de tracción. También se suele decir que es la amplitud que tienen los materiales para ser deformados en hilos , la razón es que los hilos metálicos suelen fabricarse por estirado. Maleabilidad Es la capacidad que presentan los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes mediante esfuerzo de compresión. Tenacidad Se define la tenacidad como la capacidad que tienen los metales de absorber energía antes de romperse. Si un metal es poco plástico su deformación será pequeña y por tanto absorbe poca energía antes de romperse: es poco tenaz. Si un material es muy plástico, la deformación antes de romperse es grande; absorbe mucha energía: es muy tenaz. Fragilidad Es un material frágil cuando se rompe al rebasar el límite elástico y si apenas deformaciones plásticamente.


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Los materiales frágiles son poco interesantes para la industria. Los metales suelen tener en general, gran tenacidad. PROPIEDADES TECNOLÓGICAS Estas propiedades indican el comportamiento del material al trabajarlo. Colabilidad Se denominan colables a los materiales que se funden y pueden colocars e en moldes a temperaturas rentables por ejemplo: fundición gris, plomo estaño y aleaciones de cobre. Maleabilidad Son maleables los materiales sólidos que por la acción de fuerzas, admiten una variación plástica de la forma conservando su cohesión por ejemplo: el recalcado, la fundición, el prensado, el plegado. Mecanizabilidad S e dicen que s on mecani zabl es por corte o arranque de viruta, a q u e l l o s ma t e r i a l e s e n l o s q u e , a p l i c a n d o f u e r z a s t e c n o l ó g i c a s razonables, puede romperse la cohesión de las partículas. Soldabilidad Soldables son los materiales en los que, por unión de las substancias respectivas (soldadura por fusión o por presión) p uede conseguirse una cohesión local.

La templabilidad Indica que la dureza del material puede modificarse por transposición de partículas. En los procesos químicos se transforman sustancias y se obtiene otras como propiedades distintas. Propiedades de los materiales Tienen carácter decisivo a la hora de elegir un material sus propiedades físicas, tecnológicas y químicas.

Propiedades físicas de los materiales . Estas propiedades son: la conductibilidad térmica y eléctrica, el punto de fusión, la resistencia, la dureza, la elasticidad y la densidad. Estas propiedades determinan las posibilidades de


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aplicación de los materiales. Las propiedades tecnológicas determinan el diferente comportamiento de los distintos materiales; hay materiales fundibles, forjables, soldables y susceptibles de ser trabajados mediante arranque de viruta.

Los materiales fundibles.- permiten ser colados en moldes, por ejemplo, la fundición de hierro, el plomo, las aleaciones de cobre y los materiales sintéticos. L o s m a t e r i a l e s f o r j a b l e s . - pueden recibir forma por laminación doblado y forja, por ejemplo, el acero, el cobre y las aleaciones plásticas de aluminio. Los materiales soldables.- son los que se pueden unir entre sí en estado caliente mediante soldadura de fusión o presión, por ejemplo, el acero los materiales sintéticos y lo s me t a l es n o fe rr os os . Hierro y acero A los materiales hierro y acero se les puede dar las más diversas propiedades según sea la aplicación que hayan de tener, mediante procedimientos varias de fabricación y de trabajo po s t e r i o r , m e d i a n t e l a a d i c i ó n d e o t r o s materiales (alear) y mediante adecuados procesos o tratamientos térmicos. Po r e s t o s m e d i o s s e c o n v i e r t e n e l h i e r r o y e l a c e r o en los materiales más frecuentemente empleados en la técnica. El hierro El hierro se conoce desde los más remotos tiempos habiendo dado el nombre a toda una época de la prehistoria. El hierro no se presenta en la naturaleza en forma pura sino constituyendo minerales.

Minerales de hierro El hierro es de los metales que más abundantemente se encuentra en la naturaleza, constituyendo más del 5% de la corteza terrestre, formando parte de numerosas rocas y combinado principalmente en forma de óxido, de carbono y de sulfuro . Los principales minerales que se utilizan para la obtención del hierro son los siguientes:

OXIDOS Fe


FORMULA

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% de



Óxidos Férricos - hierro oligisto

Fe 2º4

70

- hematites roja

Fe2º3

70

Óxidos férricos hidratados - hematites parda

2 Fe2º3, 3H2º

60

- limonita

2 Fe2º3, 3H2º

60

- hematites olítica

2 Fe2º3, 3H2º

60

Óxidos ferrosos férricos - magnetita

Fe3º4

72.4

Carbonatos - Siderita 48.3

CO3Fe

- esferoidito 48.3

CO3 Fe

Sulfuros - Pirita de hierro 46.6

S2Fe

- calcopirita 30.5

S2FeCu

ALTO HORNO. Los minerales se separan en el alto horno de sus gangas y mediante reducción con carbono se liberan de su oxígeno y se convierte el hierro bruto. El alto horno está constituido por dos cuerpos huecos de forma troncocónica colocados uno sobre otro y construidas de obra de albañilería que mantiene sujeta dentro de una evolvente de acero, sus partes p rincipales son el soporte u obra, el atalaje, el vientre, la cuba y el tajante. Tiene una altura de 30 a 80 metros; su diámetro máximo es de 10 a 14 m. La obra de albañilería está atravesada por canales de refrigeración (refrigeración por agua) y es soportada por un armazón de acero. Por la parte superior termina el alto horno con la pl ataforma de carga y el cierre campaniforme del tragante. Alrededor de la parte más ancha del alto horno va dispuesta la conducción de viento en forma anular de la cual salen las toberas que van al interior del horno.


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Salida de los gases quemados. El alto horno se carga alternativamente con una mezcla de minerales y fundentes, así como con coque. Un montacargas inclinado lleva esos mate riales al tragante .A cada alto horno le están adscritos hasta cuatro ca lentadores del viento que funcionan alternativamente, ya sea para calentamiento de la obra de albañilería mediante la combustión del gas del tragante (colocado a gas),ya sea para calentamiento del viento para el alto horno (colocado a viento).Las adiciones de fundentes (principalmente cal fluidifican los componentes térreos ,difícilmente fusibles, de los minerales y de las cenizas del combustible , convirtiéndolas en escoria. Frecuentemente se carga el alto horno con fundentes molidos y sinterizados, sin más adiciones. Al insuflar el aire caliente por las toberas se quema el coque. El gas caliente producido sube a través de la carga del horno hacia el tragante. En las capas superiores se sustrae a los materiales la humedad, el anhídrido carbónico y en parte también el azufre. Los óxidos de hierro que quedan bajan el hueco que ha quedado libre en la combustión del coque. Esos óxidos de hierro fuertemente calentados se reducen por acción del gas ascendente, que contiene mucho óxido de carbono (CO), y del coque incandescente, es decir que les es sustraído el oxígeno, El hueco que queda libre absorbe ahora carbono, se fluidifica, baja y se deposita en la obra .La escoria fundida flota sobre el hierro por causa de su menor densidad. Al mismo tiempo las escorias absorben una parte importante del azufre del mineral y del coque, que de otro modo se hubiera combinado con el hierro. La escoria fluye generalmente de modo continuado por la reguera de escorias correspondiente. El hierro reunido en la obra, llamado hierro bruto o fundición, se sangra cada 3 a 4 horas por la piquera. El hierro bruto fundido, según sea su composición se encuentra formando lingotes que sirven como materia prima en los talleres de fundición o se hace llegar a calderas en baldes sobre ruedas en los cuales es transportado en estado líquido a las acerías.

La fundición gris tiene una superficie de rotura gris. En este material


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predomina el efecto del silicio. El silicio es causa de que el carbono, al enfriarse, se separe en forma de grafito. La fundición gris es frágil y se cuela fácilmente. Llega a las fundiciones en forma de lingotes y se sigue trabajando en ellas para hacer la fundición de molde (fundición gris para moldeo o, simplemente, fun dición). La fundición blanca tiene una superficie de rotura blanca, de forma radiada. En este material lo que predomina es el efecto del manganeso. El manganeso da lugar a una combinación del carbono con el hierro para dar carburo de hierro. La fundición blanca es el material de partida para la obtención del acero. Llega en estado líquido al mezclador de hierro crudo o de fundición y de éste va a la acerería donde es transformado en acero. Subp roductos del alto horn o La escoria constituye un subproducto. Consta principalmente de silicato cálcico y se emplea en construcción (balasto o macadán, ladrillos de escoria, lana de escoria. cemento Portland de escorias). El gas de tragante o de horno alto es también un subproducto. Contiene aproximadamente un 24% de óxido de carbono y además anhídrido carbónico, hidrógeno y nitrógeno. Este gas de alto horno es combustible y se utiliza para el calentamiento de los recuperadores de calor, calderas de vapor y demás fines calefactores, como carburante gaseoso en motores , de gas y para calentamiento de las cámaras de coque.


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EXPOSICIÓN DEL TEMA Metales más empleados en la industria mecánica. En primer lugar, está el hierro, que en sus distintas formas entra en casi todas las construcciones metálicas. Le sigue, en menor escala, el cobre, empleado sobre todo en la industria eléctrica y en aleaciones, el aluminio, el plomo, estaño, cinc, níquel, etc. CONOCIMIENTO DE MATERIALES ACEROS Y FUNDICIONES. El hierro y

El hierro —símbolo: Fe— es un metal blando, dúctil maleable, cuyo peso específico es de 7,86. Su punto de fusión es de 1 530 <> C, pero si contiene carbono, puede bajar hasta menos de 1 200 OC. Ya antes de fundirse, se reblandece y puede trabajarse fácilmente en caliente. Conduce medianamente bien la electricidad y puede imanarse y desimantarse fácilmente.

El hierro empleado en la industria suele contener carbono en mayor o me nor proporción y entonces varían sus propiedades. Los minerales principales son óxidos y carbonatos: oligisto, hematites, magnetita y siderita. P rod u c t o s s id e r ú r g i c o s Se denominan productos siderúrgicos las sustancias férreas que han sufrido un proceso metalúrgico de elaboración (transparencia 16.3). Clasificación de los productos siderúrgicos Los productos siderúrgicos son principalmente: — el Hierro; — las aleaciones de hierro con carbono, a saber: fundición, acero; — ferro aleaciones, o aleaciones con otros elementos y sin carbono. La fundición suele contener de 1,7 a 4 % de carbono y, vista al micros copio, presenta varios cuerpos distintos mezclados entre sí. El


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acero tiene de ordinario menos de 1,7 % de carbono, el cual está combinado completamente con el hierro. Tanto la fundición como el acero pueden contener, además del carbono, otros elementos como el cromo, níquel, manganeso, etc., y, en este caso, se llaman fundiciones y aceros especiales. El hierro como producto siderúrgico Se llama hierro a un producto siderúrgico cuando no contiene más que el elemento químico de este nombre o si, aun conteniendo otros elementos, estos solamente tienen carácter de impurezas. Llamarnos hierro puro cuando la can tidad de impurezas es insignificante. Observaciones importantes: al acero extra suave, no se le denomina hierro, aunque, por su escaso contenido de carbono, prácti camente despreciable, pudiera ser incluido en esta clasificación. Sin embargo, tanto al acero extra suave como al hierro, se les da, aun vulgarmente, el nombre de hierro dulce, denominación que tiende a desaparecer. El hierro solo tiene aplicaciones especiales muy particulares. Fundiciones Se llama fundiciones a las aleaciones de hierro y carbono que contienen de 1,7 a 4 % de carbono. Además pueden contener otros elementos. Sin em bargo, no es la cantidad de carbono lo que caracteriza a las fundiciones, sino la forma en que éste se encuentra, tal como se estudia en cursos superiores de conocimiento de materiales. La propiedad más importante de las fundiciones es ser fácilmente fusibles, hasta el punto de poder obtener piezas, a veces su mamente complicadas, por medio de moldes Clasificación de las fundiciones según el proceso de elaboración Según el proceso de elaboración, la fundición puede ser: de primera fusión, de segunda fusión, maleable y endurecida. — Fundición de primera fusión o arrabio, que es tal como sale de los hornos altos donde se obtiene (transparencias 16.1 y 16.2). Se la em plea en forma de lingotes, para refundir o bien para la fabricación del acero. Rara vez se emplea directamente para la obtención de piezas. - Fundición de segunda fusión. La fundición de segunda fusión, que es la que se obtiene fundiendo de nuevo el lingote de primera fusión, general mente en un horno llamado cubilote es de suma importancia y utilización en el taller mecánico. Se emplea la fundición de segunda fusión en la obtención de numerosísimas piezas de maquinaria, especialmente las que no necesitan propiedades mecánicas en grado muy elevado, pero que son de formas complicadas como las bancadas de las máquinas herramientas, y aun en piezas más delicadas, como engranajes. Fu ndición m aleable. Se llama fundición maleable a una fundición de hierro en la cual se ha conseguido cierta ductilidad y maleabilidad por medio de un tratamiento térmico. En general se emplea en muchas piezas que han de s er tenaces y tener al mis mo tiempo, formas complicadas .


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Fu ndición end urecid a o fund ición tem plada. La fundición templada es la que a través de un enfriamiento rápido, ha adquirido una dureza mayor que la normal. Clasif icación de las fund iciones.- Según su composición y estructura, s e pueden distinguir principalmente los s iguientes tipos de fundiciones: gris , blanca y atruchada. Fu ndición gris . La fundición gris s e caracteriza por el hecho de que la ma yor parte del carbono que contiene s e encuentra en forma de laminillas finas de grafito, apreciables al micros copio, repartidas dentro de la mas a metá lica. Recibe el nombre de gris por el color que pres enta la superficie de rotura. La fundición gris no es mu y dura y es la que se emplea en una segunda fus ión para moldería, o sea, producción de piezas fundidas y también muchas veces para su convers ión en acero —afino—. Fu ndición blanca. En la fundición blanca todo el carbono, o la mayor parte de él, queda dis uelto o combinado con el hierro, de suerte que, vista al microscopio, ya no aparecen laminillas de grafito. S e llama así porque el color de la superficie de rotura es blanco. La fundición blanca es más dura, pero más frágil que la gris . No se suele emplear para hacer piezas de segunda fusión en moldería corriente, s ino para convers ión o afino y para fundir piezas que luego hayan de ser transformadas en fundición maleable. Fu ndición atruchad a . Es intermedia entre la fundición blanca y la gris . ACER O El acero es una aleación de hierro y carbono en la cual la proporción de es te elemento es menor que en la fundición. En el acero nunca se encuentra libre él carbono, s ino combinado completamente. También pueden contener los aceros otros elementos además del carbono. Generalmente s e cons ideran aceros las aleaciones de hierro y carbono que con tienen menos de 1,7 % de carbono, aunque de ordinario no pase del 1 %. En ciertos aceros es peciales puede llegar a alcanzar el 2 %. CLASI FICA CIÓN SEGÚN SU C OMPOSI CIÓN Los aceros se pueden clasificar s egún su composición en: - aceros al carbono; v - aceros es peciales o aleados , Los aceros al carbono son aquéllos que no contienen otros elementos combinados como níquel, cromo, etc. Los aceros aleados son ternarios , cuaternarios, etc., s i contienen 3, 4, etc. elementos , además del hierro y el carbono.


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Los elementos de aleación más frecuentemente utilizados son: níquel, cromo, magnes io, molibdeno, wolframio, vanadio y silicio; pero también se emplean otros como el cobre, el plomo, etc. CLAS IFICACI ÓN SEGÚ N EL MÉTOD O D E OBTENCIÓN Según el método de obtención, se clasifican los aceros en: - aceros comunes ; - aceros finos. Se llam an aceros com unes los obtenidos en el convertidor Bess emer o Thomas y en el horno Siemens bás ico Aceros fin os , los que se obtienen por los otros procedimientos —horno Siemens ácido, horno eléctrico y cris ol. CLASI FICA CIÓN SEGÚN SUS APLI CACI ON ES Atendiendo principalmente a s us aplicaciones , el Instituto del Hierro y del Acero clas ifica los aceros en los s iguientes grupos: F - 100 aceros finos de construcción general; F- 200 aceros finos para usos especiales; F- 300 aceros finos resistentes a la oxidación y a la corrosión; F-500 aceros para herramientas F-600, aceros comunes; F-700 aceros para moldear. La letra F quiere decir producto férreo. A continuación daremos una idea de los principales grupos. Aceros comunes. F-600 Los aceros comunes se destinan a cubrir las necesidades generales de la ingeniería en la construcción de edificios, estructuras, puentes, minas, industria naval, calderas, material fijo de ferrocarriles, —carriles, bridas, etc.—, material móvil de ferrocarriles —vagonetas, ejes, ruedas, etc.— y, en general, para todos aquellos usos que no requieren las altas características que se exigen de los aceros finos. Por lo general, estos aceros son aceros al carbono. Los aceros al carbono son tanto más duros cuanto más carbono tengan. En cambio son más soldables y más resistentes a los choques los que poseen menos carbono. Los de poco carbono —menos del 0,2 %— se denominan aceros suaves y extra suaves. Aceros finos de construcción. F-100 Los aceros finos de construcción se destinan a la fabricación de elementos y piezas que exijan materiales de alta calidad. Pueden ser al carbono o especiales.


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Entre los más utilizados están: el acero semiduro al carbono, que vale para todos los usos en que se necesita un acero de bastante resistencia, pero sin características espe ciales, por ejemplo: ejes, elementos de maquinaria, transmisiones, etc.; — los aceros de gran resistencia, con aleación de cromo y níquel, para piezas de máquinas sometidas a grandes esfuerzos, los aceros para muelles: — los aceros para cementar se utilizan en piezas que deban ser duras por fuera y tenaces por dentro, lo cual se consigue a través de un tratamiento ade cuado, —

Aceros para herramientas. F-500 Los aceros para herramientas se pueden clasificar en tres grupos: Aceros al carbono para herramientas. Son semejantes a los aceros al carbono de construcción, duro o muy duro. Se emplean, en general, para herramientas corrientes que no exijan cuali dades especiales que sólo poseen los aceros aleados. Así, se utilizan en herra mientas para agricultura y herramientas de corte que no hayan de someterse a temperaturas elevadas: alicates, tenazas, etc.; Aceros aleados para herramientas. Entre los aceros aleados para herramientas se incluyen principalmente los aceros indeformables, más emplea dos en matricería, los aceros para trabajo en caliente, como el que efectúan las matrices y punzones de forja, los aceros de muy elevada dureza, los aceros es peciales para limas, etc.; Aceros rápidos. Los aceros rápidos son aceros empleados principal mente para herramientas cortantes de torno, fresa, etc., que trabajan con grandes velocidades de corte —aceros de corte rápido—. Su característica principal es que pueden alcanzar temperaturas de hasta 400 y 600 °C sin perder su dureza, por lo cual conserva el filo en buenas condiciones, aunque se caliente por la rapidez del trabajo. Se clasifican en cuatro grupos distintos según su calidad: Acero moldeado. F-700 Se llama acero moldeado o acero fundido al que ha sido vertido en un molde para obtención directa de piezas en su forma definitiva. Propiamente hablando, los aceros que se emplean para moldeo no son distintos de los aceros de construcción. Así, hay piezas moldeadas con aceros al carbono y con especiales de diversos tipos.


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Forma comercial de la fundición del horno alto. Se presenta en el comercio en forma de lingotes de unos 40 kilos cada uno, que se utiliza en los talleres de fundición para alimentar los cubilotes u hornos de fundir el hierro. Resumen de la obtención de hierro y acero. Un esquema de la fabricación de hierro y acero aparece en el gráfico con que empieza la siguiente página. Ferroaleaciones. Son aleaciones del hierro que se destinan a servir de materias primas en diversos procesos metalúrgicos, por ejemplo en la fabricación de aceros especiales.


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Esquema general de la fabricación del hierro y del acero. Fabricación de la fundición: 1, minas; 2, mineral de hierro; 2a, carbón; 2b, fundente; 3, horno; 3a, separador de polvo; 3c, compresor de aire; 3b y 3d, estufas Cowper. (La 3b está calentándose y la 3d calentando el aire. Cada cierto tiempo se cambian entre sí),- 4, lingotes de primera fusión; 4a, escoria; 5, cubilote; 6, molde para fundición; 7, horno de fundición maleable. Fabricación del acero: 4b, arrabio líquido; 8, mezclador; 9, chatarra; 10, horno Martín-Síemens; 11, convertidor; 12, molde para acero fundido; 13, lingoteras; 14, horno Pitt (para mantener calientes los tochos); 15, laminador. Fabricación de aceros finos: 16, metales de aleación; 17, horno de crisoles; 18, horno eléctrico. PRODUCTOS NO FERRICOS E l c o b re Símbolo del cobre: Cu; peso específico = 8,9 kg/dm3; punto de fusión 1 083 °C; mineral: calcopirita. Propiedades El cobre es un metal rojo, muy dúctil y maleable; de ahí que pueda forjarse y laminarse en frío y en caliente. Puede ser prensado en caliente y adelgazarse mucho en frío. Son ventajas del cobre el ser sumamente flexible y resistir a los agentes


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Atmosféricos y a la mayor parte de los líquidos que se emplean en la industria. Otra propiedad muy importante es que, después de la plata, es el metal que conduce mejor el calor y la electricidad. Aplicaciones El cobre se usa en estado puro en muchas aplicaciones, especialmente para aparatos eléctricos y para la construcción de algunas piezas. Antiguamente se utilizaba mucho para recipientes domésticos, pero cada vez se usa menos para ello por el peligro del cardenillo que se forma cuando se descuida su limpieza y que es sumamente venenoso. En su lugar se emplea cada vez más el aluminio.

A l e a c i o n e s d e c o b re El cobre forma también parte de muchas aleaciones. Las aleaciones del cobre tienen mucha importancia y son muy numerosas. Se dice que es una aleación de cobre cuando en ella entra el cobre con preponderancia sobre los demás elementos que la componen. Las aleaciones del cobre pueden ser las siguientes: latones, bronces y otras aleaciones. Latones Los latones son aleaciones cuyos componentes principales son el cobre y el cinc. Se emplean mucho en barras para tornillería y en otras piezas de maquina ria; en plancha y tubos para quincalla, instrumentos de física y multitud de piezas de electricidad. Bronces Las aleaciones de cobre y estaño en que predomina el cobre se llaman bronces. También se llaman bronces las aleaciones con otros metales, siempre que predomine notablemente el cobre, como bronce de silicio, bronce de magnesio, etc. Se llaman bronces especiales aquéllos que contienen otros metales distintos del estaño. Dentro de esta clasificación hay muchos tipos de bronces, como el bronce de cañones, el bronce de campanas, que es muy duro y sonoro y difícil de trabajar, bronces para objetos artísticos , fácilmente fundibles y que dan super ficies muy limpias, de varias composiciones según los efectos que se desee obtener. Pero los que más nos interesan son los bronces que se utilizan en la construcción de maquinaria. Los tipos de bronces de maquinaria más corrientes son el bronce fosforoso laminado —5 a 10 % de cinc—, el bronce de aluminio —5 a 10 % Al—, el bronce fosforoso para cojinetes —de 15 % de Sn—, el bronce para engranajes, el bronce rojo o azófar, que contiene estaño y cinc, etc.


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PRODUCTOS NO FERRICOS Y SUS ALEACIONES MATALES VARIOS. -

ALUMINIO ESTAÑO PLOMO ALEACIONES DE PLOMO Y ESTAÑO CINC PROTECCIÓN DE METALES CONGLOMERADOS METÁLICOS. ALUMINIO

Símbolo del aluminio: Al; peso específico -- 2,7; punto de fusión = 658 OC, mineral: bauxita. El aluminio es un metal blando, muy dúctil y maleable, muy ligero, casi inalterable al aire y buen conductor de la electricidad. No existe en estado libre, pero combinado abundantemente en la naturaleza, forma parte de muchos minerales y tierras. Propiedades Sus propiedades mecánicas dependen de su pureza. Cuanto más puro es el metal, tanto mayor es su resistencia y su dureza. Puede soldarse por varios procedimientos —por soplete de gas, por resis tencia eléctrica o por arco voltaico—, pero la soldadura del aluminio es difícil por la capa de óxido que se forma. Se trabaja bien con herramientas de corte, a grandes velocidades. Aplicaciones Por su ligereza, unida a suficiente tenacidad y a su inalterabilidad a los para Fig. 3,2 Perfiles para montajes agentes atmosféricos, alcanza el aluminio cada vez mayores aplicaciones. Montajes de


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Perfiles



Aleaciones de aluminio

Sin embargo, excepto para usos eléctricos y de recubrimiento, rara vez se usa el aluminio puro sino que se mejoran sus cualidades en aleaciones apropiadas. Las aplicaciones principales del aluminio y sus aleaciones se encuentran en aviación, construcción naval, ferrocarriles, automóviles, bicicletas, maqui naria, electricidad, aplicaciones domésticas y, en general, siempre que se nece site un metal ligero, inoxidable y de suficiente resistencia. Aleaciones del aluminio Llamadas ordinariamente aleaciones ligeras, se clasifican en aleaciones para fundir —generalmente con cobre—, aleaciones maleables para laminación y forja. Entre estas últimas, la más conocida es el duraluminio, que tiene una gran resistencia, además de ligereza, por cuyo motivo se emplea mucho en aviación.


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ES TAÑ O Símbolo del estaño: Sn; peso específico = 7,3; punto de fusión = 832 OC; mineral: casiterita. Propiedades El estaño puro tiene un color blanco muy brillante. Es medianamente blan do, flexible y maleable en frío, pero agrio y quebradizo en caliente. A la tem peratura ordinaria, es inalterable al aire, pero se oxida fácilmente fundido. Las impurezas le afectan muy desfavorablemente y lo hacen quebradizo. El plomo y el cobre, en cambio aumentan su resistencia. Aplicaciones El estaño se emplea en forma de chapa de poco espesor y en hojas de hasta 0,01 mm de espesor llamadas papel de estaño, que sirven para envolver ali mentos y otras sustancias. Pero las principales aplicaciones del estaño son sus aleaciones, de las que luego hablaremos, y los recubrimientos de otros metales para evitar su corrosión, especialmente del cobre y del hierro. El estaño es ab solutamente indispensable para recubrir los utensilios de cocina de cobre y evitar así la formación del cardenillo, sumamente venenoso. La estañadura del hierro se emplea principalmente en la hojalata, para proteger al hierro contra la oxidación. La hojalata consiste en una chapa muy fina de acero dulce recubierta con una delgada capa de estaño. Tiene muchas aplicaciones, especialmente en tra bajos de embutido y fabricación de latas para conservas. PLOMO Símbolo del plomo: Pb; peso especifico: 11,34; punto de fusión, 327 °C; mineral: galena. Propiedades El plomo es un metal blando grisáceo, brillante cuando está recién cortado, aunque pierde este brillo al oxidarse su superficie. Es muy pesado, muy blando, hasta el punto de dejarse rayar por la uña; flexible, algo dúctil y muy maleable. Es, en cambio, poco resistente y se deforma fácilmente, aun con pequeños esfuerzos. Se funde muy fácilmente. Aplicaciones Por su cualidad de resistir muy bien a los agentes atmosféricos y químicos, se emplea para tuberías de agua y otros líquidos y para


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revestimiento interior de aparatos de Química. El plomo se puede emplear puro --plomo blando— o aleado con 10 % de antimonio —plomo duro—. Los óxidos de plomo —minio, albayalde— se emplean como pinturas pro tectoras para impedir la oxidación de las construcciones metálicas. Aleaciones de plomo y estaño El plomo y el estaño forman parte de numerosas aleaciones en las que a menudo interviene también el antimonio. Los principales tipos de dichas alea ciones son las siguientes: Soldadura blanda La soldadura blanda o soldadura de estaño es una aleación de estaño y plomo, con una proporción de estaño que varía del 25 al 90 % según los usos a que se destine: soldadura de tubería de plomo, de cinc, de la hojalata, de apa ratos eléctricos, etc. Metal antifricción Se llaman así ciertas aleaciones utilizadas para los cojinetes que deben tener:  resistencia suficiente a la carga;  pequeño rozamiento con el metal del eje;  poco desgaste al roce;  poca dilatabilidad;  buena plasticidad para que se adapte pronto a la forma del eje. En estas aleaciones vistas al microscopio se observan cristales de aleación dura sumergidos en una masa de aleación blanda. Se venden en general en el comercio en barras o pequeños lingotes para fundirlas o colocarlas directamente sobre el soporte del cojinete en muchos casos. En general tienen un punto de fusión más bien bajo y, en caso de agarrota miento por falta de engrase, funden antes de estropear los ejes. Metal de imprenta Son aleaciones que se emplean para los tipos de imprenta o las máquinas de componer. Plomo duro El plomo duro, como antes dijimos, es una aleación con un 10 % de anti monio. Se emplea en multitud de objetos: juguetes, imágenes, cubiertos eco nómicos, etc. CINC Símbolo: Zn; peso específico = 7,5; punto de fusión = 419 blenda y calamita.


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O

C; minerales:



Propiedades El cinc o zinc es un metal blanco azulado, aunque se cubre pronto de una pátina gris que lo protege contra el ataque de los agentes atmosféricos. Fundido y frío, es frágil y poco resistente y no es maleable. En cambio, en caliente —entre 120 y 150 o C— se puede laminar y así, además de poderle dar la forma conveniente, adquiere mayor resistencia. Es un metal más bien blando. Aplicaciones El cinc se emplea para la fabricación de muchas aleaciones de otros me tales — latón, tumbaga, azófar, etc, y para proteger otros metales. Como metal puro fundido, rara vez se emplea, por su poca resistencia. Tiene, en cambio, grandísima aplicación el cinc laminado en forma de chapa —lisa u ondulada—, para recubrimiento de tejados, canalones, tubos, etc. El hierro recubierto de cinc se llama hierro galvanizado. Las chapas y alambres de hierro galvanizado resisten muy bien la oxidación producida por los agentes atmosféricos. C o n g l o m e r a d os m et á l i c o s Los metales además de emplearse fundidos o laminados, puros o en alea ciones, se usan hoy día sinterizados o conglomerados. La sinterización de los metales consiste en preparar masas sólidas a partir del polvo de dichos metales. Esto se hace generalmente por medio de un tratamiento a altas temperaturas precedido de una compresión en moldes de acero, sin alcanzar la temperatura de fusión de todos los materiales. Aplicaciones Se emplea este procedimiento principalmente en estos casos: a) cuando se desee obtener metales o aleaciones porosas; b) cuando los metales tengan un alto punto de fusión; c) cuando no sean aleables los cuerpos que se desee unir; d) cuando interese unir dos o más metales pero sin que formen aleaciones. Entre las aplicaciones más importantes de los conglomerados metálicos se encuentran: — cojinetes porosos: en estos cojinetes el aceite pasa a través de los poros, o bien, queda impregnándolos y lo van cediendo a medida que hace falta — cojinetes auto lubricados—; metales duros: las herramientas de torno y otras máquinas están a veces dotadas de una pastilla de carburo de tungsteno y otros materiales muy duros, que se preparan con frecuencia conglomerando el polvo de dichos materiales con cobalto u otros metales: — filamentos de lámparas eléctricas; — obtención de herramientas de diamante, conglomerando el polvo de diamante con metales o carburos metálicos.


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PROTECCIÓN DE METALES Los metales expuestos a los agentes atmosféricos y en muchos casos a los agentes químicos sufren los efectos de la corrosión. Por la corrosión, los metales se van combinando con el oxígeno con pérdida, por tanto, de peso y resistencia, y deterioro de su superficie. No todos los metales sufren de igual modo la corrosión, ya que mientras los hay prácticamente inoxidables, como el oro, otros, en cambio, se oxidan con gran facilidad, como el manganeso. De las aleaciones cabe decir otro tanto. Sin embargo hay metales, que se oxidan sólo superficialmente, porque el óxido formado produce una capa compacta que preserva de la oxidación al resto del metal, como sucede con el plomo, el cobre y el aluminio. Se presenta muchas veces el problema de proteger la superficie de un me tal contra la corrosión. Esto se puede conseguir de varias maneras: Por recubrimiento metálico Se emplea principalmente para proteger los demás metales, el cinc, el estaño, el cadmio, el cobre, el aluminio, el níquel, el plomo, el cobalto y el cromo. Para aplicar la capa de metal se pueden emplear varios procedimientos, tales como: recubrimiento con chapa y hojas del metal inoxidable; galvanizando por inmersión en metal fundido, pulverización del metal fundido con aire com primido, etc. Sobre la técnica a aplicar, consúltense los tratados especializados; sólo indicaremos aquí que el éxito de la operación depende principalmente de la preparación de la superficie que hay que recubrir. Modificando químicamente la superficie que se ha de proteger Para ello se ataca la superficie del metal —con diversas sustancias según el procedimiento— para formar óxidos o sales que la recubran y la preserven de la ulterior oxidación. Así se hace, por ejemplo, con el pavonado y la parkeri zación. En el pavonado, se produce sobre el hierro, por el calor, una delgada capa de óxido que luego se frota con aceite. También se emplean las aleaciones superficiales que consisten en atacar químicamente la superficie de un metal con otro metal distinto para que se forme una aleación de poco espesor que proteja el resto de la masa. Los metales más empleados para esto son el cinc —procedimiento de sherardización— y el aluminio, procedimiento de calorización.


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Por recubrimientos no metálicos En primer lugar, se emplean las pinturas —al aceite, lacas, bituminosos, etcétera—. Es preciso que las partes que se pinten estén completamente libres de óxido y de cascarilla, para lo cual hay que limpiarlas con cepillos de alambre o chorro de arena. Después se aplica la pintura a propósito. Son muy conocidas las pinturas a base de minio: pero se expenden en el comercio pinturas de muchos tipos y marcas, según las condiciones de las pie zas metálicas que se desee proteger. Para proteger durante corto tiempo los objetos de hierro contra la oxidación, se emplean las grasas protectoras; grasa vegetal, sebo, o mejor grasas minerales —vaselina o grasas consistentes—. Las grasas que se emplean han de ser neutras; ya que si fuesen ácidas, a la larga sería contraproducente. Aleaciones inoxidables En vez de proteger la superficie del metal, lo que muchas veces se hace es no emplear el metal puro, sino algunas de sus aleaciones resistentes a la corrosión. Este es el caso de los aceros inoxidables,

CODIFICACIÓN ACERO.

DE

LAS

DESIGANCIONES

NORMALIZADAS

- LAS LETRAS INDICAN EL GRADO DE DESOXIDACIÓN. U = Acero colado R = Acero colado calmado RR = acero colado especialmente calmado. Ejemplo: USt 37 – 2 RSt 37 – 2 ACERO DE CONSTRUCCIÓN EN GENERAL. Adecuado para estirado brillante RZ St = Acero de construcción en general 44 = Resistencia a la tracción (410…540 N/mm2) -2 = Grupo de calidad 2 2.- ACERO DE CONSTRUCCIÓN ALEADO 3.- ACERO FINO DE BAJA ALEACIÓN. 4.- ACERO FINO DE ALTA ALEACIÓN


30

DEL



PARTE DE COMPOSICIÓN  El nombre abreviado se compone de las letras del índice de la clase y de la cifra del grupo de calidad o de los símbolos e índice de los elementos químicos. También las letras características que indican propiedades de utilización especiales: Q = Adecuado para conformación en frío Ejemplo: Z = adecuado para estirado brillante R Q S t 37 - 2 P = Adecuado para estampación R Z S t 37 - 2 K = adecuada laminación de perfiles R P S t 37 - 2 Ro = Adecuada para fabricación de tubos soldados R K St 37 - 2 S = Adecuado especialmente para soldar Tt = Acero con gran tenacidad. W = Acero resistentes al calor. CONTENIDO DE CARBURO. NO HACE FALTA EL SÍMBOLO DE C. Ejemplo: Acero de cementación Aleado: 20 Mn Cr5  El índice de C es 20  El acero contiene 20/100 = 0,2% de carbono.

ELEMENTOS ALEADOS: No son los mismos los multiplicadores para los elementos aleados. Ejemplo: Multiplicador 4 Multiplicador 10 Cr Al Co Mo Mn Ti Ni U Si W Ejemplo: Acero de cementación 20 Mn Cr5  

Multiplicador 100 C P fósforo S Azufre N

los elementos de aleación son el manganeso y el cromo Porcentaje 5/4 – 1,25%


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FORMAS COMERCIALES DE LOS ACEROS

Tenemos las bandas y chapas laminadas en frío. Según la DIN 1623 de espesor inferior a 3mm. Fabricados con aceros dulces no aleados.  POR BANDAS.- Se entiende un producto plano que inmediatamente desde la laminación se enrolla directamente. POR CHAPA.- Se entiende producto plano que se suministra generalmente en planchas planas de forma cuadrada o rectangular 

FORMAS COMERCIALES DE LOS ACEROS. Definición.- Es una varilla de acero de sec ción circular, con resaltes trans versales con inclinación mayor a 70 1 , laminadas en caliente, sol-dables y termotratadas que garantizan mayor flexibilidad que DIÁMETRO el acero común. Vienen en 6m 9m 12m NOMINAL longitudes de 6m, 9m, 12m, mm kg/m kg kg kg Especiales bajo pedido. 8 0,395 2,370 3,555 4,740 10 0,617 3,702 5,553 7,404 12 0,888 5,328 7,992 10,656 14 1,208 7,248 10,872 14,496 16 1,578 9,468 14,202 18,936 18 1,998 11, 988 17,982 23,976 20 2,466 14,796 22,194 29,592 22 2,984 17,904 26,856 35,808 25 3,853 23,118 34,677 46,236 28 4,834 29,004 43,506 58,008 32 6,313 37,878 56,817 75,756 36 7,990 47,940 71,910 95,880 40 9,865 59,190 88,785 118,380

Aplicaciones.- Principalmente en estructuras de hormigón armado.


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Normas Técnicas .- Fabricada a partir de palanquilla por el proceso de laminación en caliente, termotratadas, en conformidad con la norma NTE INEN 2 167. Control de calidad.- En nuestro laboratorio, se efectúan ensayos de calidad para verificar las propiedades mecánicas y físicas del producto terminado. A solicitud del cliente se ex-pide un certificado garantizando la calidad del producto. Especificaciones Mecánicas ------------------------------------------------------------------------------daN/mm2 kgf / mm2 ---------------------------------------------------------------------------------Limite de fluencia mínimo 41,2 42 Límite de fluencia máximo 53,9 55 Resistencia a la tracción minima 54,9 56 ----------------------------------------------------------------------------------Alargamiento ( % ) mínimo con probeta Lo = 200mm ----------------------------------------------------------------------------------Diámetro nominal (mm) % ----------------------------------------------------------------------------------8 – 20 14 22 - 36 12 40 10 ----------------------------------------------------------------------------------VARILLA TREFILADA

DEFINICION


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Es una varilla de acero de sección circular con superficie lisa o corrugada (con resaltes) APLICACIONES Su uso estructural es en: estribos para construcción, vigas y columnas. Para la industria en paneles de refrigeradoras, parrillas y grils. Artesanalmente para baldes, juguetería, cerrajería, cerramientos y adornos NORMAS TÉCNICAS 

NTE INEN 1 510 Alambre Liso Trefilado en frío para hormigón armado. - NTE INEN 1 511 Alambre conformado en frío para hormigón armado. Dimensiones

ESTANDAR mm LONGITUD 6 m ESTÁNDAR (B.W.G.) LONGITUD 6 m Varilla varilla lisa Varilla lisa Corrugada NTE INEN NTE NTE INEN 1510 1511 INEN1510 CALIBR 0 kg/m 0 kg/m o [mm] kg/m E 3,0 0,055 14 2,11 0,027 3,5

0,076

13

2,41 0,036

4,0

0,099

12

2,77 0,047

4,2

0,109

4,2 0,109

11

3,05 0,057

4,5

0,125

4,5 0,125

10

3,40 0,071

4,8

0,142

4,8 0,142

9

3,76 0,087

5,0

0,154

5,0 0,154

8

4,19 0,108

5,5

0,187

5,5 0.187

7

4,57 0,129

6,0

0,222

6,0 0,222

6

5,16 0,164

7,0

0,302

7,0 0,302

5

5,59 0,193

8,0

0,395

8,0 0,395

4

6,05 0,226

9,0

0,499

9,0 0,499

3

6,58 0,267

10,0 0,617

10,0 0,617

2

12,0 0,888

12,0 0,888

1

7,62 0,358

1/0

8,64 0,460

2/0

9,65 0,574


7,21

34

0,320


Dimensiones para


3/0

10,80 0,719

4/0

11,53 0,820

5/0

12,70 0,994

fabricación a pedido DIÁMETR O entre 2,11 y Lisos (mm) 13,5 Corrugados entre 4,2 y 12 [mm) LISOS entre 14 y 5/0 (B.W.G) TIPO

TOLERANCIA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN S Según necesidad del cliente entre 4 000 y 8 Especificada 000 kg/cm2 por el min. 5 970 kg/cm2 cliente

min. 5 970 kg/cm2

LONGITUD Hasta 7 mm de diámetro la varilla puede ser de hasta 8 m de longitud. De 8 mm en adelante la varilla puede ser de hasta 12 m de longitud.

ÁNGULOS DE ALAS IGUALES

DEFINICIÓN Ángulos de alas iguales, en acero de baja aleación, laminados en caliente, en largo estándar de 6 metros. APLICACIONES Construcción de estructuras espaciales, celosías, vigas, columnas, arcos, diafragmas, serchas. Metal-mecánica: industria de muebles, carrocerías para vehículos. Puertas, ventanas. Elementos ornamentales, verjas y cerramientos. Herramientas manuales. Refuerzo para anclaje de maquinaria.

Normas Técnicas LÍMITE DE FLUENCIA MÍNIMO Fy = 2 400 kg / Cm2


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Dimensiones y Valores estáticos CALIBR a S r1 E mm mm mm mm 20 x 3 20 3 3,50 25 x 3 25 3 3,50 25 x 4 25 4 3,50 30 x 3 30 3 5,00 30 x 4 30 4 5,00 40 x 4 40 4 6,00 40 x 6 40 6 6,00 50 x 4 50 4 7,00 50 x 6 50 6 7,00

r2

ÁREA

mm 2,00 2,00 2,00 2,50 2,50 3,00 3,00 3,50 3,50

mm2 112 770 142 770 185 770 175 024 228 024 309 724 449 724 391 887 571 887

MASA NOMI 6 m kg/m kg 0,885 5,311 1,121 6,724 1,458 8,750 1,374 8,244 1,790 10,740 2,432 14,591 3,531 21,185 3,076 18,458 4,489 26,936

VALORES Ix Wx Lx cm Cm4 cm3 cm 0,60 0,39 0,28 0,59 0,73 0,79 0,45 0,75 0,76 1,01 0,58 0,74 0,84 1,41 0,65 0,90 0,89 1,81 0,86 0,89 1,12 4,48 1,55 1,21 1,22 6,45 2,32 1,19 1,39 9,26 2,57 1,54 1,45 12,80 3,61 1,50 e

Ejes:- X - X'= Y - Y' CUADRADOS

DEFINICION. Cuadrados en acero de baja aleación, laminados en caliente; fabricados en largos estándar de 6 m, de dimensiones y características mecánicas según tabla subsiguiente. APLICACIONES Se utilizan principalmente en el sector metal-mecánico para


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múltiples propósitos tales como manufactura de muebles, cerrajería ornamental, rejas, puertas, ventanas, carrocerías vehiculares y trabajos de carpintería metálica en general. N o rm as Té c n i c a s LÍMITE DE FLUENCIA MNIMO Fy = 2 400 Kg/Cm2

DIMENSIONES

CALIBRE NOMINA L mm 9 11 15 18 Ejes: X - X'= Y -

a m 9 11 15 18


ÁRE A M M R9/1n 81 121 225 324

MASA NOMINAL kg 0,636 3,815 0.950 5,699 1,766 10,598 2,543 15,260

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VALORES ESTÁTICOS Ex Cm4 0,054 0,122 0,421 0,874

Wx Cm3 0,121 0,221 0,562 0,972



PLETINAS

Definición Pletinas en acero de baja aleación laminadas en caliente, fabricadas en largo estándar de 6 metros. Aplicaciones Se utlizan para múltiples propósitos dentro del sector metal-mecánico, cerrajería ornamental, manufactura de muebles, carrocerías vehiculares, herramientas manuales y trabajos de carpintería metálica en general. Normas Técnicas LÍMITE DE FLUENCIA MÍNIMO Fy = 2 400 Kg/cm2


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Dimensiones y valores estáticos CALIBRE NOMINA L Mm

b ÁREA m m

VALORES ESTÁTICOS*

MASA

NOMINA L mm2 kg/m

6m kg

Ix cm4

Wx cm3

Lx cm

Iy

Wv

Ly

cm4

cm3

cm

25x3

25 3

75 0,589

3,534

0,006

0,037

0,087

0,391

25 x 4

25 4

100 0,785

4,710

0,013

0,067

0,115

0,521

0.417 0,722

25 x 6

25 6

150 1,178

7,065

0,045

0,150

0,173

0,781

0!625 0,722

30 x 3

30 3

90 0,707

4,242

0,007

0,045

0,087

0,675

0,450

0,866

30x4

30 4

120 0,942

5,652

0,016

0,080

0,115

0,900

0,600

0,866

30 x 6

30 6

180 1,413

8,478

0,054

0,180

0,173

38x3

38 3

114 0,895

5,370

0,009

0,057

0,087

1,372

0,722

1,097

38 x 4

38 4

152 1,193

7,159

0,020

0, iOl 0,115

1,829

0,963

1,097

38 x 6

38 6

228 1,789

10,734

0,068

2,744

1,444

1,097

50 x 3

50 3

150 1,178

7,068

3.125 1,250

1,443

50 x 4

50 4

200 1,570

9,420

0,026

0,133

0,114

4,166

1,666

1,443

50 x 6

50 6

300 2,355

14,130

0,090

0,300

0,173

6,250

2,500

1,443

75 x 6

75 6

450 3,532

21,192

0,135

0,450

0,173

21,094

5,625

2,165

0,228

0,173

0.011 0,075

0,087

Ejes: X-X' =Y~Y'


39

1.350

0,312

0,722

0.900 0,866



TESS

Dimensiones y valores estáticos CALI BRE NOMI mm 20 x 3 25 x 3 30 x 3

r, mm mm2 3 3,5 4

CALI BRE NOMI mm 20 x 3 6,08 25 x 3 7,35 30 x 3 8,61 * Ejes: X-X'=Y-Y'

r2 mm Kg/m 1,5 2 2 e

B

r3 mm 1 1 1

mm 13,92 17,65 21,39

mm 20 25 30

e1

H mm

20 25 30

3 3 3

h

Ix

mm Cm4 Cm3 17 0,38 0,27 22 0,82 0,46 27 1,46 0,68

3 3 3 Wx

Masa t S NOMINAL 6 Sección mm mm m kg 112 0,879 5,274 164 1,287 7,722 171 1,342 8,054 Lx

ly

Wy Ly* cm um4 Cm3 cm 0,58 0,20 0,20 0,42 W 2 0,40 10,32 0,49 0,92 0,68 0,45 0,63

DEFINICIÓN Tees de alas iguales, en acero de baja aleación, laminadas en caliente, fabricadas en largos estándar de 6 metros.

APLICACIONES Construcción de estructuras espaciales; celosías, serchas, arco s , b óv ed as , et c. ;


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me t a l- mecánica: puertas, ventanas, muebles, carrocerías para vehículos, elementos ornamentales, verjas y cerramientos-, herramientas manuales, maquinarias, etc.

Normas Técnicas LÍMITE DE FLUENCIA MÍNIMO Fy = 2 400 Kg/cm2 VARILLA LISA Definición Varillas de sección circular, lisas, laminadas en caliente, fabricadas en largos estándar de 6 metros. Aplicaciones Se utilizan principalmente en el sector metal-mecánico; en la fabricación de muebles, cerrajería ornamental, verjas y cerramientos, elaboración de herramientas manuales, agrícolas y de múltiples usos, ejes industriales, pernos especiales, etc. Normas Técnicas LÍMITE DE FLUENCIA MINIMO Fy = 2 400 Kg/cm2 Dimensiones y Valores estáticos CALIBR E 0 mm 12 15 18 20

r

ÁREA

mm 6 7,5 9 10

MM2 113,097 176,715 254,469 314,159


MASA NOMIN B m Kglm kg 0,888 5,327 1,387 8,323 1,998 11,985 2,466 14,797

41

lx Cm4 0,102 0,248 0,515 0,785

VALORES ESTÁTICOS Wx Cm3 0,169 0,331 0,572 0,785

Lx cm 0,300 0,375 0,450 0,500


22 24,5

11 380,133 12,25 471,435

2,984 3,701


17,904 22,205

1,150 1,768

1,045 1,444

0,550 0,613

Ejes: X-X' =Y-Y’

CUESTIONARIO PARA EL ESTUDIANTE 1.- EXPLIQUE LA DIFERENCIA ENTRE FUNDICIÓN Y ACERO. ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… 2.- DIFERENCIA ENTRE ACEROS AL CARBONO Y ACEROS ALEADOS. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………… 3.- ESQUEMA DE UN ALTO HORNO. 4.- PUEDE UTILIZARSE EL ACEROS FINOS PARA CONSTRUIR HERRAMIENTAS. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………… 5.- PORQUE RAZÓN NO SE EMPLEAN ACEROS DE GRAN CALIDAD, POR EJEMPLO: PARA LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………... . 6.- QUE ES UN LINGOTE DE ACERO. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… 7.- QUE NOMBRE RECIBEN LOS SIGUIENTES ACEROF112, F610, F125 …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………… 8.- QUE FORMAS COMERCIALES TIENE LA FUNDICIÓN. …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………… 9.- A QUE LLAMAMOS PRODUCTOS SIDERÚRGICOS. …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………


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……………………………………………………………

UNIDAD 2 MÓDULO: PROCEDIMIENTOS DE MECANIZADO UNIDAD I: DETERMINACION DE LOS EQUIPOS DE TRABAJO CONTENIDO: 1.- PROPIEDADES DE LOS METALES. 2.- CLASIFICACIÓN DE LOS PRODUCTOS METALÚRGICO 3.- NOMENCLATURA. ESPECIFICACION DE ACEROS, ALEACIONES Y FUNDICIONES 4.- FORMAS COMERCIALES DE LOS MATERIALES, CARACTERÍSTICAS DE LOS DIFERENTES TIPOS DE PERFILES Y SUS DIMENSION 5.- TRATAMIENTOS TERMICOS.

MATERIA: PROCEDIMIENTOS DE MECANIZADO ÀREA: MECÁNICA INDUSTRIAL POR: DR. FABIAN CEVALLOS B.MOTIVACION

UN BUEN LIBRO ES AQUEL QUE SE ABRE CON EXPECTACIÓN Y SE CIERRA


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CON FRUTO


A.B. Alcott

TRATAMIENTOS TÉRMICOS OBJETIVOS

n Seleccionar el material idóneo v diseñar la tecnología de tratamiento térmico que

se va emplear , según listado de materiales ferrosos y una clara definición de los parámetros de trabajo de los elementos de maquinas o piezas que se desee fabricar,

n Seleccionar los equipos e instrumentos adecuados para llevar a cabo un

determinado proceso y discriminar entre los distintos medios de enfriamiento

n Diseñar los dispositivos necesarios para un tratamiento térmico y hacer

una evaluación técnico económica de este

n Encontrar errores o defectos del proceso y darle solución adecuada

n Adaptar procesos determinados a las realidades de nuestra industria. sin

desconocer las técnicas mas avanzadas

n Definir los componentes del dia g rama hierro carbono y analizar sus propiedades

y características C las ificar los ele mentos de aleación s obre la bas e de s u influencia en las propiedades físicas y mecánicas de las aleaciones hierro carbono, DEFINICIÓN DEL ACERO De acuerdo con la norma Euro norma 20 . el termino acero se utiliza para materiales ferrosos que generalmente son aptos para conformación en caliente y que contiene con excepción de algunas calidades de alto cromo carbono en una cantidad máximo de 2% Según la composición química se distingue entre:


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n Aceros aleados (aceros al carbono) y n Aceros áleados Dependiendo de sus propiedades, estos últimos pueden seguir siendo agrupados en. Zr n Aceros base n Aceros de calidad n Aceros aleados

EL CARBONO.

CARACTERISTICAS El carbono es un elemento que presenta características de metal y de metaloide, aparece en estado natural con diferentes variantes cristalinas que le

hacen cambiar de nombre. De todas estas variantes la mas importante para nosotros es el g rafito que presenta una estructura hexagonal. Los átomos de carbono en el grafito se distribuyen en los ángulos de la base de un prisma hexagonal formando capas. En cada capa los átomos guardan una distancia de 1,42 A, sin embargo entre las capas la distancia es mucho mayor (3,4 A). El grafito aparece en los hierros fundidos bajo diferentes formas, laminas. Módulos y rosetas. El carbono, además aparece aleado con el hierro y otros metales. Con el hierro forman soluciones sólidas de inserción y compuestos químicos como el carburo de hierro o cementita (Fe3C). Con otros metales forma diferentes carburos simples. EL DIAGRAMA DE EQUILIBRIO HIERRO CARBONO Este dia g rama muestra las fases presentes bajo condiciones de equilibrio. por ejemplo, después de calentamiento o enfriamiento muy lento , para diferentes temperaturas y contenidos de carbono (liquido. Solución sólida y cementita ). Dependiendo del tiempo de formación, la fase de la cementita es denominada cementita primaria o secundaria. Ciertas configuraciones y ordenamientos de fase conducen a estructuras con nombres específicos (perlita = ferrita + cementita, ledeburita = solución sólida a + cementita.


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DIAGRAMA HIERRO CARBONO Fracción molar de carbono en % ºC o 5.0 10.0

15.0

20.0

25.0

La sección del diagrama hierro – carburo de hierro que es de importancia para el enfriamiento térmico de los aceros, se describe brevemente a continuación A temperaturas por encima de la línea GOSE, se encuentran las soluciones sólidas Gamma = austerita en donde se puede encontrar hasta un 2% de C. disuelto. En los aceros hipoeutectoides (contenido de carbono inferior a 0.8%). las soluciones alfa= ferrita con una solubilidad máxima de 0,2 %, se precipitan durante el enfriamiento por debajo. de la línea G.O.S. En los aceros hipereutectoides (contenido de carbono superior a 0,8 %), la combinación del compuesto hierro carbono Fe3C cementita se forma por debajo de SE.


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Por debajo de PSK, la austerita se descompone en una mezcla heterogénea de ferrita y cementita (en su ordenamiento laminar) denominada perlita. En caso de un enfriamiento más rápido, por ejemplo, con un superenfriamento creciente de la austenita, la estructura perlitica se vuelve mas fina. A temperatura ambiente. la estructura del hierro técnicamente es puro es ferrita . La participación de la perlita crece con el aumento en el contenido de carbono hasta que a un 0,8 % de carbono la estructura se compone de granos perliticos rodeados por una más o menos pronunciada red cris talina de carburos (cemen tit a s ecundaria), dependiendo del contenido de carbono Haciendo un recalentamiento a temperaturas dentro del rango PSK ( por ejemplo un recocido suave , se obtiene una distribución uniforme de los carburos de la cementita contenida en la perlita y de la cementita secundaria en forma de carburos esféricos cementita granular.

INFLUENCIA DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LAS CONDICIONES DEL TRATAMIENTO TERMICO DE LOS ACEROS

Los elementos de aleación influ y en notablemente en la conductividad térmica de los aceros. En la temperatura de los cambios alotrópicos del hierro y en la velocidad de los procesos de difusión, por ello los tratamientos técnico de los aceros aleados presentan regímenes totalmente diferentes a los de los aceros al carbono . La velocidad de calentamiento deberá ser mucho menor mientras mayor sea el estado aleatorio del acero. Con esto se evita la aparición de g rietas y deformaciones al producirse tensiones internas por regimenes térmicos diferentes en distintos puntos del elemento tratado. La velocidad de enfriamiento para los aceros aleados en las diferentes formas de tratamiento térmico, estará en dependencia de la composición química de estos aceros. Por ejemplo, si hay , presentes elementos de aleación que retarden la transformación de la austerita, la velocidad de enfriamiento debe ser lenta para propiciar este fenómeno. En los aceros al carbono la velocidad de enfriamiento en el revenido no ejerce gran influencia en las propiedades mecánicas del acero. sin embar g o en los aceros aleados esto tiene gran importancia. En los tiramientos es de gran importancia la presencia de elementos de aleación, ya que ejercen gran influencia en la velocidad de difusión del carbono en una cementación, o el nitrógeno en una nitruración. Los elementos de aleación ejercen g ran influencia también en la descarburización de los aceros durante el calentamiento de estos. Al g unos elementos (silicio, aluminio) favorecen la descarburación v otros (cromo. manganeso) la evitan


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TRANSFORMACIÓN DE AUSTENITA EN MARTENSITA. A medida que la velocidad de enfriamiento v por tanto el grado de subenfriamiento aumenta, habrá una mayor diferencia en la energía libre de las dos fases. pero a su vez esto va acompañado por una disminución casi total de la velocidad de difusión. Llega un momento en la velocidad de difusión se hace prácticamente cero, por ello la transformación de austerita en la mezcla mecánica de ferrita y cementita no puede ocurrir. Por otra parte, sin embar g o. la estructura austenitica no es estable a esta temperatura. y la estructura tiene que cambiar. en su red, de cúbica de cara centrada cúbica de cuerpo centrado. El cambio se origina pero los átomos de carbono no precipitan de la red y quedan retenidos en ella. E 1 mecanismo de transformación en este caso se lleva a cabo sin difusión alguna, y la solución sólida alfa obtenida queda sobresaturada por la retención de los átomos de carbono antes explicada .Esto provoca una información de la red y ocasiona que esta, según planos perpendiculares , se deslice en una parte con respecto a la otra . E 1 resultado es una red tetra g onal en que los átomos de carbono no se han movido de sus respectivos puestos, habiéndose reorganizado, sin embargo, la red, lo cual da a lugar a una estructura inestable con grandes tenciones internas. En ocasiones y prácticamente en la mayoría de los casos, toda la estructura no puede reorganizarse, y queda una cierta permanencia de la fase original retenida dentro de la nueva estructura .Esta fase es por su puesto. austerita y se llama austerita retenida residual La proporción de austerita retenida residual a medida que sea mayor el subenfriamiento, el porcentaje de carbono y la cantidad de elementos de aleación, factores todos tendientes a disminuir la velocidad de difusión v. por tanto, a dificultar al reordenamiento de la red. Este mecanismo de transformaciones diferencia sustancialmente de las anteriormente estudiadas, en que se lleva a cabo sin difusión. y la reorganización de la red ocurre c o mo c o n s e c u e n c i a d e l o s d e s l i z a mi e n t o s d e n t r o d e e l l a . E s t o e s a p r e c i a b l e superficialmente en ciertos materiales, y a la vez es posible obtener, mediante deformaciones plásticas, transformaciones martensiticas se estudian en los aceros, son susceptibles de producirse en todo una amplia gama de aleaciones metálicas que presenten diferentes estados alotrópicos. La estructura martensítica presenta una micro estructura acicular, cuyas agujas son más finas a medida que el grado de subenfriamiento aumenta, y presenta altas propiedades mecánicas y dureza como consecuencia de las deformaciones introducidas.

TRATAMIENTO TÉRMICO DEFINICIONES GENERALES.El término describe un proceso en el cual una herramienta se somete intencionalmente a una secuencia especifica de tiempo – temperatura. En algunos


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casos, la pieza puede ser sometida adicionalmente a otras influencias químicas y / o físicas El objetivo del tratamiento térmico puede provocar transformaciones de los constituyentes estructurales sin modificar la composición química promedio del material. Al final del tratamiento térmico, los componentes estructurales pueden estar en equilibrio (por ejemplo ferrita + carburos después del recocido) o no (por ejemplo martensita después del temple). El tratamiento térmico también puede causar cambios en el tamaño, forma o distribución de los componentes estructurales sin cambiar el tipo de constituyente (por ejemplo en el recocido). También es posible cambiar el contenido de ciertos elementos constituyentes estructurales en la zona superficial (por ejemplo cementación),o cambiar la intensidad y distribución de las tenciones internas (por ejemplo distencionado). Al escoger una tecnología de tratamiento térmico apropiada, no solamente es importante considerar las propiedades del material sino también el tamaño y formas de las piezas, la duración de ciertas partes de la secuencia tiempo - temperatura y el modo de calentamiento y enfriamiento, ya que todos estos factores tienen una significante influencia sobre el resultado. Cada proceso de tratamiento térmico en los siguientes pasos individuales. CALENTAMIENTO. Elevar la temperatura de su pieza PRECALENTAMIENTO. Calentamiento seguido de un mantenimiento a una o más temperaturas (precalcalentamiento de múltiples etapas) por debajo de la temperatura máxima seleccionada. El objetivo del precalentamiento es reducir las tensiones que pueden conducir a distorsiones y e v itar la formación de fisuras ocasionadas por tendones térmicas.

CALENTAMIENTO SUPERFICIAL. Consiste en un calentamiento hasta que la zona superficial de la pieza obtiene una temperatura específica. IGUALACIÓN DE LA TEMPERATURA Consiste en seguir calentando después de haber alcanzado una temperatura superficial específica hasta que esta temperatura se obtiene sobre toda la sección transversal (por ejemplo,. también en el núcleo) CALENTAMIENTO A FONDO Calentamiento superficial +igualación de la temperatura MANTENIMIENTO Consiste en mantener una cierta temperatura sobre toda la sección ENFRIAMIENTO Consiste en disminuir la temperatura de una pieza. Todo enfriamiento que


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sucede más rápidamente que aquel que se presenta al aire quieto. Es denominado temple. (Cuando se enfrían aceros autentico a partir de elevadas temperaturas para obtener una estructura austenitica con buenas propiedades de tenacidad, el enfriamiento en aire también es denominado temple). El tiempo de exposición (antiguamente llamado tiempo de inmersión. en caso del temple en baño de sales), por ejemplo el periodo de tiempo transcurrido entre la inducción de la pieza en el horno y su retiro, comprende el tiempo de calentamiento a fondo y el tiempo de mantenimiento Los factores a tener en cuenta fundamentalmente son:

- El control adecuado de la temperatura de mantenimiento - El control de la velocidad de calentamiento para diferentes periodos en dependencia del material trabajado - El control del tiempo de mantenimiento, garantizando las transformaciones o procesos estructurales buscados - El control de la velocidad de enfriamiento Los tratamientos térmicos utilizados en la práctica industrial pueden clasificarse en lo fundamental, atendiendo a dos aspectos - La temperatura final de calentamiento y, por, tanto el mantenimiento de ella - La velocidad de enfriamiento Atendiendo a la temperatura final de calentamiento. Los tratamientos térmicos pueden dividirse en: - Tratamientos térmicos en que no se produzcan transformaciones de fase estables en el material por la temperatura alcanzada - Tratamientos térmicos en que se produzcan transformaciones de fase estable en el material. INFLUENCIA DE U POSICION DE PIEZAS DE DIFERENTES FORMAS DENTRO DE UN HORNO, EN EL TIEMPO RELATIVO DE CALENTAMIENTO DURANTE EL TRATAMIENTO.


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1,8 1,3

EFECTOS DE LOS ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LAS PROPIEDADES DEL ACERO.


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TEMPLE El temple consiste de tres operaciones:

CALENTAMIENTO  Precalentamiento  Calentamiento final  Tiempo o temperatura

ENFRIAMIENTO O TEMPLE Sumergiendo la herramienta a temperatura de temple en un líquido ( aceite, agua, sal fundida) o enfriamiento en un gas (aire)

REVENIDO Recalentando la herramienta templada a una temperatura más baja (150-600ºC) una o varias veces.

¿Qué pasa con los elementos de aleación durante el temple? El temple es el tratamiento térmico más común realizado en fábricas y talleres de herramientas, por lo que será tratado lo más extensamente posible. El temple consiste de tres operaciones, calentamiento, enfriamiento y revenido La razón para el calentamiento es el de disolver los carburos compuestos de carbono, elementos de aleación dentro de la matriz (el material base en el cual los carburos están precipitados). Esta disolución enriquece a la matriz del carbono y elementos de aleación. La dureza final depende principalmente de la cantidad de carbono disponible, y de cuanto de este carbono fue disuelto. Los elementos de aleación determinan principalmente la velocidad a la cual debe ser enfriado el acero y la profundidad de la dureza en el acero templado. TEMPLE Después de que la herramienta se ha mantenido a la temperatura de temple durante el tiempo adecuado, tiene que ser sacada para el temple. Maneje la herramienta con mucho cuidado ya que la resistencia del acero es muy baja a esta temperatura. Dos cosas sucederán durante el temple: a.- el acero se contraerá durante la primera parte del temple (contracción térmica normal) b.- el acero se expandirá al final del proceso de temple cuando empiece a transformarse en martensita,


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Estos procesos no ocurren simultáneamente en toda la herramienta – la superficie puede alcanzar la temperatura de transformación y empezar a expandirse mientras que el núcleo aún se está contrayendo. DUREZA OBTENIDA DESPUES DEL ENFRIAMIENTO Esto dependerá de: a.- la calidad de hierro usado (especialmente el contenido de carbono disponible y disuelto en la ausentita) b.- la temperatura del temple usada c.- el tiempo de mantenimiento a temperatura de temple. d.- el método de enfriamiento usado. La dureza después del temple puede verse en los diagramas de revenido de los fabricantes de acero en los que están establecidas las temperaturas típicas de temple. CAUSAS COMUNES DE BAJA DUREZA DESPUES DEL TEMPLE . Al checar la dureza recuerde esmerilar un poco la superficie para quitar cualquier posible descarburización. Esto asegurará los verdaderos resultados de las pruebas. Si la dureza después del temple está a 2-3 unidades Rockwell por debajo de la dureza indicada en el comienzo de la curva de revenido, habrá ocurrido una o más de las siguientes fallas. Temperatura de temple muy baja El horno puede tener una temperatura más baja que la indicada por el instrumento. Estos deberán chocarse regularmente. 

Tiempo muy corto de mantenimiento a temperatura . La herramienta ha sido sacada muy pronto para el templad, así que ha faltado tiempo para una solución correcta de carburos en la austerita – quiza está no alcanzado la temperatura de temple. 

Temperatura muy alta o tiempo muy largo de mantenimiento a temperatura . Una temperatura de temple muy alta o de un tiempo demasiado largo de mantenimiento a temperatura (o una combinación de ambos) producirá una gran cantidad de austenita retenida. Otro resultado puede ser el formar granos alargados ocasionando una tenacidad muy pobre. 

Descarburización. Resultado baja dureza superficial.



Baja velocidad de enfriamiento . Esto ocasiona baja dureza debido a la formación de productos de transformación no deseados, conocidos como perlita o bainita que son más suaves que la martensita, cuyo temple se intenta producir. Esto puede deberse a 


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un medio de enfriamiento inadecuado, enfriamiento o agitación insuficiente.

contaminación

del

medio

de

Identificación errónea del acero. En talleres con una organización pobre es frecuente que los aceros se mezclen. Recuerde que cada calidad de acero tiene su propia temperatura de temple y velocidad de enfriamiento para un tratamiento térmico exitoso. 

CAUSAS COMUNES DE RUPTURAS DURANTE EL ENFRIAMIENTO.

DE

LAS

HERRAMIENTAS

Enfriamiento muy drástico .- un enfriamiento brusco o un medio a temperatura muy baja, son causas frecuentes de agrietamientos. 

Retraso en el enfriamiento.- La herramienta pudo haberse dejado demasiado tiempo en el medio de enfriamiento o no fue revenida inmediatamente después de enfriar a 50-80ºC. Este retraso provoca mayor expansión del núcleo contra una superficie rígida. 

Aceite contaminado. El aceite puede estar contaminado con agua, lo cual cambia las propiedades del enfriamiento. El agua contaminada con aceite enfría más despacio en el paso inicial cuando se requiere un enfriamiento más rápido; y enfría rápidamente en el paso final cuando un enfriamiento más lento es 



“primordial” para la herramienta. Además de la ruptura este enfriamiento puede producir perlita o bainita de baja dureza en vez de la martensita dura. 

Mala selección del acero. - Debe seleccionarse la calidad de acero apropiada para un diseño específico. Para diseños intrincados escoja un acero de temple al aire. 

Diseño inadecuado.- De ser posible debe evitarse las esquinas filosas y los espesores irregulares. 

REVENIDO El revenido tiene tres funciones principales: El reducir los esfuerzos creados durante el enfriamiento. El aumentar la importante propiedad de la tenacidad.  En aceros para trabajos en caliente y de alta velocidad, puede incrementar su dureza.  

El revenido consiste en calentar la herramienta a una temperatura establecida entre 160 y 650ºC, ya sea en un horno especial de revenido, en


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un horno sellado de convención con un ventilador de circulación o en un horno de mufla o baño de sal. La herramienta se mantiene a la temperatura por un tiempo establecido. Como ya se mencionó, las herramientas deben ser revenidas tan pronto como hayan sido enfriadas entre 50 80ºC, y no debe permitírseles a la temperatura ambiente. También las herramientas hechas de acero aleado para herramientas deben ser revenidas dos veces, los aceros altamente aleados tal como los aceros de alta velocidad aleados con cobalto deben ser revenidos tres veces. Consulte las instrucciones de tratamiento térmico del fabricante de aceros. El revenido de las propiedades finales de acero, en primer lugar la dureza y la resistencia al desgaste. Sin embargo otras propiedades a parte de la dureza y la resistencia al desgaste pueden ser decisivas. EL RECOCIDO DEL ACERO PRINCIPIO DEL RECOCIDO.- El recocido tiene por objeto hacer desaparecer la dureza y las tensiones internas del metal por medio de un calentamiento a una temperatura determinada seguida de un enfriamiento lento. Se distinguen tres procedimientos de recocido: El recocido de estabilización (recocido para eliminar las tensiones internas)  El recocido de ablandamiento y  El recocido de normalización. 

1.- Recocido de estabilización .- Hace desaparecer las tensiones internas producidas por la comprensión y deformación de la estructura a causa del martillado, embutido, repujado, plegado y forjado del material. Estas tensiones, que podrían producir grietas o deformaciones en el trabajo anterior, se eliminan sin modificar la estructura del acero. Para ello basta calentar el metal a temperaturas de recocido de unos 450º a 600ºC y dejarlo enfriar al aire. 2.- Recocido de ablandamiento .- Tiene por objeto permitir al material conservar su mayor blandura, después de calentarlo con el fin de poderlo trabajar fácilmente por plegado o doblado, embutido, taladrado, etc. Para lo que es necesario un cambio de estructura del material, lo que no podría hacerse si estuviera templado. El acero se Recuece a temperaturas que varían entre 740º y 800ºC, según el contenido de carbono. Dejando enfriarlo el material lo más lentamente posible entre ceniza


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o entre arena, se obtiene un retorno total de la estructura a su estado inicial y al mismo tiempo se consigue un reblandecimiento grande del acero. 3.- Recocido de normalización.- hace más fina una estructura muy basta, consecuencia de un calentamiento excesivo o muy prolongado durante el trabajo de forja. Para este recocido, las temperaturas apenas sobrepasan aproximadamente 30º a 40ºC las de recocido de ablandamiento (760 a 820ºC). por enfriamiento lento en el horno de recocido se obtienen mejores características de resistencia gracias a las estructuras más finas. El calentamiento del metal se hace en la fragua o en el horno de recocido. Recocido isotérmico.- Se emplea herramientas de acero de alta aleación

este

recocido

principalmente

para

1.- Se calienta y se mantiene la herramienta por encima de la temperatura crítica superior. 2.- Se enfría rápidamente por debajo de la crítica inferior y próxima a ella. 3.- Se mantiene a esa temperatura hasta terminar la transformación. 4.- Y se deja enfriar hasta alcanzar la temperatura ambiente. Tratamientos térmicos .- A este método pertenecen los tratamientos de cementación- nitruración y cianuración. La finalidad de todos ellos es la de obtener una capa exterior muy dura y resistente mientras el núcleo de la pieza queda con menor dureza aunque con mayor resistencia. Cementación. - Consta este procedimiento de dos fases fundamentales: 1.- Enriquecimiento superficial de carbono, se logra calentando el acero a unos 900ºC en presencia de sustancias ricas en carbono y capaces para unirse al hierro y formar carburo de hierro. La mayor o menor penetración desde algunas décimas hasta 2 o 3 mm. De este enriquecimiento, depende de la duración de la operación de la energía de las sustancias y de la temperatura alcanzada. La duración puede ser de pocos minutos hasta varias horas. Las sustancias cementantes pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas.

DISEÑO DE HERRAMIENTAS


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TRAZADO Y DESARROLLO . Elementos generales: El trazado es una operación que consiste en efectuar sobre el material a elaborar el diseño de la pieza con las medidas reales señalando con instrumentos adecuados los puntos de referencia y las líneas a lo largo de la cuales debe ser trabajado el material. En la preparación del material, la operación de trazado es normalmente preliminar a las fases del limado, corte y taladrado. Su importancia es máxima ya que indica los puntos de encuentro entre los ejes, la distancia entre taladros. Centros de agujeros, rectas paralelas y perpendiculares, perfiles etc. La precisión que se puede obtener depende del equipo empleado y las exigencias productivas, pero difícilmente se superan los 0,2 mm en el mejor de los casos. El error admitido es de 0,1 mm con puntas de señalar muy afilados y cuando el operario es muy experto, sobre superficies pulidas o lisas. Después de la operación de trazado, hay que contrapunzonar las partes trazadas mediante un instrumento denominado punzón. Un trabajo completo de trazado comprende tres fases principales, preparación de material, coloreado y trazado. Las operaciones de trazado se ejecutan casi siempre a mano, según diversos procedimientos y con el auxilio de instrumentos particulares. Se puede distinguir tres procedimientos para la ejecución del trazado. 1) Ejecución directa a mano mediante simples aparatos de trazado (reglas, escuadras, compás). 2) Ejecución mediante planillas, flejes metálicos que reproducen contornos y referencias de trazado directamente sobre el material. 3) Ejecución con el auxilio de un proyector que aumenta y proyecta sobre el material de los planos previamente ejecutados, facilitándose así a la operación de trazado. Este procedimiento es utilizado con mucha frecuencia en la construcción naval.

TIPOS DE TRAZADO. Los sistemas que existen para el trazado son:


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

Trazado en plano.- Se efectúa el trazado en plano cuando hay que llevar el plano sobre la chapa o sobre una pieza de espesor limitado. De modo que el trazado se efectúa sobre la superficie plana de la pieza.



Trazado en el espacio.- El trazado en el espacio consiste en trazar una pieza que tiene tres dimensiones, o sea, longitud, anchura y altura. Hay quien imaginar la pieza a trazar para determinar en que cara hemos de efectuar el trazado, los planos, las líneas y los ejes de referencia para las elaboraciones sucesivas. La figura 58 muestra un ejemplo de trazado sobre un cilindro en el que se marcan los centros (o) y (o1) para efectuar el torneado de dos trozos excéntricos.

LOS PUNZONES.- Sirven para marcar líneas de contorno o puntos de referencia; por ejemplo los centros de circunferencias y los vértices de los ángulos. Los punzones se fabrican de acero templado. Están formados por una cabeza, una parte cilíndrica para la empuñadura y una punta para marcar sobre la chapa. Cuando la punta se encuentra bien fija sobre el punto de referencia y perfectamente perpendicular al plano de la chapa, se opera con un golpe preciso de martillo aplicando sobre la cabeza de la herramienta. EL COMPAS DE PUNTAS.- Son de acero templado y sirve para trazar arcos y circunferencias, así como para situar distancias entre dos puntos. Está formado por dos patas unidas en un extrema. En el extremo opuesto, las dos patas terminan en punta. Durante su funcionamiento una punta hace de perno en el centro de la circunferencia a trazar mientras que la otra marca directamente al círculo sobre la chapa. Los compases más precisos tienen un tornillo de regulación que mantiene fija la distancia entre las dos puntas, o sea, el radio de la circunferencia a trazar, La longitud de las patas del compás varía de 100 a 300mm para los compases normales; los de tornillo de regulación son de 120 a 160mm.


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EL COMPAS DE BASTÓN.- Se usa para trazar circunferencias de diámetro superior al que permiten los compases de punta. Está formado por dos puntas deslizables sobre una barra metálica de longitud determinada. Las puntas del compás tienen las características de la punta de trazar, el resto del equipo que se emplea en el trazado lo forman el mármol, las reglas, los gramiles, las escuadras y los goniómetros, explicados en los capítulos de metrología. UTILES PARA LA POSICIÓN DE LA PIEZA. La posición es el espacio de la pieza a trazar se requiere el empleo de útiles especiales dotados de referencias. Los útiles más usados para situar y fijar el material en la posición más adecuada para conseguir el trazado son las escuadras de fijación, los prismas en V y las torres de regulación de altura. LAS ESCUADRAS DE FIJACIÓN.- Normalmente son de fundición y con posterioridad se mecanizan para dejar las caras perfectamente a 90º. También se fabrican de acero. Permiten la fijación de piezas irregulares, ya que disponen de ranuras; las piezas se fijan en ellas por medio de tornillos. Sus dimensiones son variables, desde 150 X 150 X 100 hasta X 350 X 350 X 300.

TRAZADO DEL CENTRO DE LA BASE DE UN CILINDRO. Para efectuar el centro del círculo de la base de un cilindro se puede emplear varios útiles y sistemas.


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CUESTIONARIO PARA EL ESTUDIANTE 1.- EXPLIQUE LA DIFERENCIA ENTRE EL TEMPLE REVENIDO, RECOCIDO

2.- REALICE UN CUADRO DE COLORES DEL REVENIDOCON SUS TEMPERATURAS. PARA ACEROS EN FRIO

3.- INDIQUE LOS TRES PROCEDIMIENTOS DEL RECOCIDO

4.- EXPLIQUE EL DIAGRAMA HIERRO CARBONO

5.- ANALICE LOS TRATAMIENTOS TERMO QUÍMICOS

6.- ANALICE PARA QUE SIRVE EL RECOCIDO

7.- QUE ES EL TRAZADO

8.- INDIQUE LAS FASES PARA EL TRAZADO

9.- ANALICE EL TRAZADO PLANO Y AL ESPACIO.

10.- ENUMERE LAS HERRAMIENTAS UTILIZADAS PARA EL TRAZADO Y EXPLIQUE CADA UN DE ELLAS.


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UNIDAD 3

MOTIVACION


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PROCESOS DE MECANIZADO OBJETIVOS  

Introducir al alumno en el estudio de los procesos de mecanizado, familiarizándole con la terminología; técnica en ellos usada, estimulando su capacidad de análisis, reflexión, crítica y espíritu creativo. Contribuir a dotarle de una metodología de trabajo, que le permita resolver problemas complejos por descomposición en partes más sencillas.

GENERALIDADES El estudio sistemático de los procesos de mecanizado se apoya sobre unos principios muy sencillos, enunciados por F. W. Taylor, que pueden reducirse a: 1. 2. 3. 4.

Eliminar los métodos empíricos (golpe de vista, siempre se ha hecho así) y sustituirlos por técnicas racionales. Adoptar métodos que puedan ser repetidos con facilidad y enseñados a otros operarios. Separar las funciones de ejecución y preparación del trabajo. Formar especialistas en dichas funciones.

La empresa industrial es una organización que empleando materias primas las transforma en un producto para venderlo, obtener un beneficio y prestar un servicio a la sociedad. El precio del producto es igual al gasto que le origina a la empresa fabricarlo, más lo que invierte para venderlo, más el propio beneficio. Dada la índole de este libro, lo que aquí interesa es tener unas ideas claras de como se determina el precio de fabricación o coste industrial del producto. PROCESO DE MECANIZADO Es la sucesión ordenada de operaciones, previamente determinadas, que permite obtener un producto elaborado, con el mínimo costo posible y en las condiciones exigidas. En una palabra, con el estudio de los procesos se pretende lograr la mayor productividad, evitando improvisaciones y utilizando racionalmente las herramientas, útiles y maquinaria. En contrapartida, el sistema tiende a reducir el papel del operario, recortando su iniciativa y dificultando su promoción profesional. Por la extensión y complejidad del análisis de procesos de mecanizado, en este tema se pretende dar únicamente una visión de los principios básicos y tratar de aplicaciones prácticas en el torno. Se deja, para cursos superiores, el estudio de procesos en otras máquinas, así como su empleo combinado, el estudio de tiempos, etc. PRINCIPIOS GENERALES DE ANÁLISIS DE LOS PROCESOS Estos principios, válidos para el estudio de cualquier proceso, se agrupan en tres apartados, a saber: estudio del plano de la pieza o elemento, análisis del trabajo a realizar y, por último, redacción del proceso.


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ESTUDIO DEL PLANO DE LA PIEZA O ELEMENTO El punto de partida del análisis del proceso es siempre el plano de ejecución de la pieza a fabricar. Teniendo en cuenta todas las exigencias establecidas por la Oficina de Métodos, el analista estudiará: Material. Las propiedades mecánicas del mismo influirán sobre las herramientas y sus ángulos. Estado, dimensiones y peso Con todo ello podrá determinar la forma de fijación, utillaje y máquinas a emplear. Tratamientos térmicos Si son necesarios tratamientos térmicos, el proceso suele presentar la forma resumida de desbaste-tratamiento-acabado.

Sobre medidas, tolerancias y signos de mecanizado Con ello podrá definir las pasadas, avances, número de revoluciones, herramientas, utillaje, instrumentos de verificación y maquinaria más convenientes. Posiciones relativas Son muy importantes, porque van ligadas a la función de la pieza o elemento. Por ejemplo, un soporte de un árbol exige que el mandrinado principal sea paralelo a la base del mismo; es lógico, pues, que dicha operación se efectúe con el soporte apoyado en su base, previamente mecanizada. Cantidad de piezas a fabricar Con frecuencia este factor es definitivo. No es lo mismo producir series cortas que grandes series. En este caso, el ahorro de tiempo puede compensar costosas inversiones en maquinaria y utillaje. ANÁLISIS DEL TRABAJO A REALIZAR Se suele dividir la pieza en superficies elementales numeradas para evitar confusiones. Después se toman las superficies de referencia, que serán las que permitan tener unas bases fiables para mecanizar todas las demás, eliminando en lo posible errores acumulativos. Se procura asociar las superficies elementales. Por ejemplo, un orificio que debe mandrinarse y el plano frontal a él, suelen mecanizarse sin mover la pieza; es decir, el taladro y el plano frontal son superficies asociadas. Finalmente, se agrupan las operaciones en fases que, a su vez, se pueden dividir en subfases. REDACCIÓN DEL PROCESO DE MECANIZADO Los procesos esbozados se escriben en hojas a propósito, anotando las fases, subfases, operaciones, máquinas, herramientas, utillajes, etc., e, incluso, croquis explicativos y tiempos orientativos previstos. Después de un estudio comparativo, se escoge el mejor. Una vez definido el método de trabajo, el crono analista procederá a la toma de tiempos, con lo cual el proceso quedará perfectamente determinado.


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DEFINICIÓN DE CONCEPTOS BÁSICOS Antes de seguir adelante, conviene precisar unos cuantos conceptos, que se van a manejar continuamente: Operación Trabajo efectuado con intervención de uno solo de los medios de que dispone una máquina o puesto de trabajo. Fase Trabajo efectuado por uno o varios operarios en una máquina o puesto de trabajo. Se compone de varias operaciones y subfases. Subfase Fracción de una fase. Se emplea dentro de una fase cuando interesa agrupar una serie de operaciones; por ejemplo, cuando se desmonta la pieza para darle la vuelta. Gama o proceso Sucesión lógica de las fases de mecanizado o manipulación de una pieza hasta concluir su fabricación. Ruta Camino recorrido por una pieza a través del taller de producción, determinado por los puestos de trabajo donde se ejecutan las distintas fases. PROCESO DE MECANIZADO DE DIVERSAS PIEZAS A modo de aclaración, se incluyen a continuación unos ejemplos de proceso de mecanizado de piezas sencillas, una comparación entre pieza unitaria y serie de piezas y, por último, un ejemplo de proceso industrial de una pieza. No hace falta señalar que la finalidad de los mismos es puramente didáctica y no deben efectuarse comparaciones entre los procedimientos industriales y los que están al alcance de las Escuelas Profesionales, aquí descritos. Las hojas de proceso presentan distintas distribuciones y tamaños, según los autores. Aquí se ha elegido una hoja en formato DIN A4, con una distribución adecuada a los propósitos antes explicados.

PROCESO DE MECANIZADO DE UN EJE Considerando el croquis acotado de dicho eje, se deduce fácilmente que se puede mecanizar en un torno convencional, tanto por sus dimensiones y tolerancias, como por no precisar ninguna operación de acabado. No se exige tratamiento térmico. En este caso existe una sola fase (torneado) que se dividirá, según se verá, en varias subfases y operaciones. En primer lugar, se deben numerar las superficies elementales para nombrarlas con mayor facilidad. Se divide el proceso en cuatro subfases, que corresponden a otras tantas manipulaciones de la pieza, dándoles los números 1, 2, 3 y 4. La subfase 1 se divide, a su vez, en tres operaciones, que se designan con los números 11, 12 y 13. La operación 11 consiste en sujetar con el plato universal el trozo de acero en bruto, previamente cortado, con excedente de 3 mm. Seguidamente (op. 12), se


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refrenda la cara 1 y se mecaniza un punto de centrado (op. 13), ya que la pieza será trabajada entre puntos. La subfase 2 empieza con el giro de la pieza, con objeto de que pueda ser realizado el refrentado de la cara frontal opuesta (op. 21). Dicho refrentado (op. 22) determina la longitud total correcta y permite ejecutar el otro punto de centrado 9 (op. 23). La comprobación de la longitud total se efectúa con el pie de rey. La subfase 3 tiene cinco operaciones. Primeramente, se sitúa la pieza entre puntos (op. 31). Seguidamente, se tornea el diámetro que ha de grafilarse, de una sola pasada y teniendo en cuenta que el muleteado produce un aumento de medida (op. 32). Después del muleteado (op. 33), se efectúa el chaflán 7 (op. 34) y el ranurado 5 (op. 35), tomando medidas con el pie de rey. La última subfase comprende tres operaciones. Se da la vuelta a la pieza y se la sitúa otra vez entre puntos, vigilando no dañar el moleteado con el perro de arrastre; se tornea el vástago en dos pasadas, desbaste y acabado, dejándolo a medida (op. 42). Finalmente, se realiza el chaflán 3 (op. 43). Los datos de velocidad de corte, revoluciones, avances y profundidad de pasada son meramente orientativos; las posibilidades del torno y las herramientas disponibles las harían variar notablemente en cada caso. PROCESO DE MECANIZADO DE UN ANILLO Se supone que hay que construir cinco anillos de separación, a partir de tubo sin soldadura de 63,5 x 40; las dimensiones aparecen en el croquis. Las piezas no deben sufrir ningún tratamiento, ni se exige precisión especial de medidas, siendo de aplicación los valores de la misma hoja para cotas sin tolerancia. La rugosidad general a obtener es N8 Las operaciones del proceso se agrupan en tres subfases; solamente existe una fase, porque las piezas se mecanizan íntegramente en el torno. La operación 11 de la primera subfase consiste en situar el extremo del tubo disponible a una distancia, que haga posible trabajar cómodamente y fijarlo con el plato universal. A continuación, se desbasta el diámetro exterior (op. 12) y luego se acaba dicho diámetro, controlando la cota con el pie de rey (op. 13). Una vez concluida la operación anterior, se cortan los cinco anillos con la cuchilla de tronzar (op. 14).Para facilitar la ejecución de las otras subfases se ha preparado una pinza, que actúa al cerrar o abrir las mordazas del plato. Antes de seguir adelante, se comprueba la excentricidad del utillaje y se fija la posición más favorable. Seguidamente, se introduce la primera pieza y se realiza el refrentado 1, el mandrinado 6 y los chaflanes 2 y 7 (ops. 22, 23 y 24). Para dejar la pieza terminada, se le da la vuelta, se refrenta la cara 5 al grosor pedido y, finalmente, se ejecuta el chaflán 4 (ops. 31, 32 y 33).


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PROCESO DE MECANIZADO DE UNA CRUCETA Como ejemplo de mecanizado de piezas semielaboradas de fundición, se presenta una cruceta de una supuesta junta Cardan, simplificada a propósito, con objeto de que pueda acabarse en el torno Por tanto, según lo dicho en apartados anteriores, su proceso de mecanizado constará de una sola fase (torno). Esta fase se divide en seis subfases, cada una con sus correspondientes operaciones. La cruceta va totalmente mecanizada y sus elementos más importantes son el taladro central de referencia (1) y los tetones o gorrones (5) a 0 18 h 6. Utilizando el plato universal de cuatro garras se efectúa el refrentado de la cara 2 (op. 12), eliminando la mitad del material excedente; luego, se realiza el taladro central 1. Con esta referencia, se monta la cruceta en el mandril extensible (op. 22) y se refrenta la cara 3, dejándola al grosor necesario (op. 23). Seguidamente, se prescinde del plato de cuatro garras y se monta en su lugar el plato fijo con un utillaje tipo escuadra, dotado de un pivote que se ajusta a la cruceta por su orificio central. Una vez mecanizado uno de los cuatro tetones, se gira la pieza 90°, a tope contra un pasador situado en el utillaje, que garantiza la perfecta alineación de la misma. El método de mecanización es idéntico para los cuatro tetones, como fácilmente se puede ver. Es conveniente colocar un contrapeso, que equilibre la carga excéntrica que representa el utillaje y la cruceta. COMPARACIÓN ENTRE UN PROCESO UNITARIO Y OTRO EN SERIE Con ello se pretende hacer reflexionar al estudiante sobre las importantes diferencias que existen entre el proceso unitario y el mecanizado en serie. La pieza única o la serie muy corta (tres o cuatro unidades) no es frecuente en el taller mecánico a menos que se trate de utillaje, prototipos o reparaciones; son habituales las series (cortas, medias o grandes). Las grandes series, póngase por caso, permiten realizar cuantiosas inversiones en utillaje y maquinaria e, incluso, se llega a disponer de máquinas o líneas transfer totalmente especializadas. Está descrito el proceso de fabricación de un bulón de acero, en un torno paralelo convencional y en un torno semiautomático. Las ventajas conseguidas son:     

Alimentación facilitada por alimentador automático y tope de barra. Evita manipulación repetida de herramientas; todas están dispuestas para entrar en acción cuando se requiera. Se eliminan tanteos con los topes de las herramientas. Aumenta la seguridad y la rapidez de las operaciones. Se efectúan operaciones simultáneas. Las velocidades y avances pueden seleccionarse con antelación. Reducción de tiempos muertos.


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- Proceso de fabricación de un bulón.


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TECNOLOGIAS DEL MECANIZADO . Las operaciones de mecanizado se pueden subdividir en dos grandes grupos: 1. Mecanizado sin arranque de viruta. 2. Mecanizado con arranque de viruta. Algunos ejemplos de estas operaciones se enuncian a continuación: Mecanizado sin arranque de viruta: .Sinterización. .Laminación. .Estampado. .Trefilado. .Fundición. .Extrusión. .Forja. .Doblado. .Embutido. Mecanizado con arranque de viruta: .Torneado. .Taladrado. .Escariado. .Mandrinado. .Limado. .Cepillado. .Fresado. .Aserrado. .Rectificado. .Bruñido. .Electroerosión. Existen tres factores primarios que deben ser definidos en cualquier operación básica de mecanizado, éstos son: velocidad, avance y profundidad de corte. Otros factores como el tipo de material y el tipo de herramienta tienen bastante importancia, pero los tres primeros son los que el operador puede ajustar independientemente de los demás. Velocidad: se refiere a la velocidad de rotación del husillo de la máquina para el mecanizado. Está expresada en revoluciones por unidad de tiempo. Cada diámetro de trabajo nos entregará una velocidad de corte distinta, aunque la velocidad de rotación permanezca constante, y es por esto que debe tenerse especial precaución al decidirla. Avance: se refiere a la herramienta de corte, y se expresa como la razón de la distancia longitudinal recorrida por la herramienta por revolución del husillo (mm/rev). Profundidad de Corte: llamado también encaje axial, se refiere al espesor, .diámetro o .radio (según esté convenido) que es removido en la operación de mecanizado. Esta es una magnitud transversal, por lo que se expresará en milímetros o en otra unidad de longitud. Operaciones con herramienta monofilo


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A continuación se enuncian una serie de procesos de mecanizado con herramientas monofilo, éstos se desarrollan básicamente en un Torno. En cada caso se hará un análisis de los tiempos de mecanizado necesarios, potencia necesaria para cada proceso, entre otros.

OPERACIONES EN EL TORNO La figura muestra un torno horizontal convencional.

Las operaciones de mecanizado en un torno se realizan principalmente con las herramientas enumeradas a continuación. En la siguiente figura se muestran distintas herramientas monofilo, siendo todas del tipo pastilla.


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Para fijar la herramienta al torno se utiliza un porta-herramientas, éste varía según la operación a realizar, pero es común ver porta-herramientas que con pequeñas variantes logren distintas operaciones. Distintos porta-herramientas se muestran en la figura.

Cilindrado. Tal como su nombre lo indica, ésta es una operación de mecanizado que produce partes cilíndricas. Tiene por objeto lograr una superficie cilíndrica de menor diámetro que la original. En forma básica, esta operación puede ser definida como el mecanizado de una superficie externa, que se realiza con la pieza rotando, con una herramienta de corte monofilo y con la herramienta de corte paralela al eje de la pieza y a una distancia que removerá la superficie externa de la pieza. Todo esto se ilustra en la figura siguiente:


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Como se muestra en esta figura, en todo proceso de mecanizado podemos identificar tres superficies: - Superficie de trabajo, es la superficie que va a ser removida en el mecanizado. - Superficie mecaniza, es la superficie producida por la herramienta. - Superficie de transición, es la parte de la superficie formada en la pieza por el filo y que será removida en la siguiente carrera o revolución. Para el cilindrado exterior, los cálculos teóricos del mecanizado son los siguientes: El encaje axial se define como:

dw es el diámetro de trabajo y dm es el diámetro de mecanizado. La velocidad de corte de la punta de la herramienta está dada por:

nw es la velocidad de rotación del husillo. El material removido por unidad de tiempo es el producto de la velocidad de corte y la sección (área) de la viruta sin cortar,

Ac es el área de la superficie sacada, y se calcula como la multiplicación del avance f, medido en milímetros por revolución, y el encaje axial: Ac = f * ap Por lo tanto,


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Este cálculo se puede visualizar en la siguiente figura:

El tiempo de mecanizado es:

Lw es el largo de mecanizado. Conociendo esto podemos conocer la cantidad de material total removida en la operación de mecanizado la cual es:

Todo lo anteriormente descrito corresponde a un cilindrado exterior, pero se puede extender en forma análoga a cilindrados interiores, ver figura siguiente al gráfico. Éstos consisten e mecanizar el agujero interior de una pieza cilíndrica mediante procesos similares a los descritos en el cilindrado exterior. Se utiliza, sin embargo, una herramienta y un portaherramientas distinto.


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Refrentado. Este proceso consiste en mecanizar una de las caras de la pieza cilíndrica para dejarla perfectamente plana. Esto se realiza moviendo la herramienta en dirección normal al eje de rotación de la pieza. Con respecto a la herramienta de corte, cabe hacer mención que en este proceso se coloca con un cierto ángulo con respecto al eje de la pieza, ocupándose la misma herramienta usada para el cilindrado. Debe tenerse precaución para evitar romper la herramienta en caso de pasarse del centro del diámetro del cilindro, puesto que en esa mitad el cilindro gira en sentido contrario y puede agarrar la herramienta por detrás, causándole un daño irreparable.

Para el proceso de refrentado, la velocidad de corte con que se realizan los cálculos numéricos se determina respecto al diámetro inicial de la pieza a mecanizar, ya que el diámetro de trabajo varía en cada instante. El tiempo de mecanizado en el refrentado es:

En la figura siguiente se muestra una operación de refrentado.

Tronzado. Este proceso consiste en hacer un canal en un cilindro, el cual puede llegar a cortar la pieza de trabajo en dos partes, ver figura siguiente. Este proceso se realiza con una herramienta más delgada y débil que la que se usa para el cilindrado, por lo que su manipulación requiere de especial cuidado. En los tornos convencionales este proceso se realiza manualmente, por lo que variables como el tiempo de mecanizado no son calculables en forma directa


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Roscado. Este es un proceso en el cual se le da forma de rosca a una pieza cilíndrica. Existen muchos métodos para producir roscas, pero el torno fue el primero en implementarlo, y sigue siendo el más versátil y simple, ver figura.

Fresado. Este proceso consiste en arrancar material de una pieza haciéndola pasar por una herramienta multi-filo (varios dientes). A diferencia del mecanizado en un torno, en la fresa se mueve la pieza a mecanizar (en el torno la herramienta) y la herramienta permanece fija rotando. Toda herramienta para fresado queda definida por tres parámetros, según la nomenclatura A, B y C, donde A es el diámetro, B es el ancho y C es el número de dientes. En la figura se muestran algunas herramientas para el mecanizado en una fresa:


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El fresado se puede clasificar según la posición de la herramienta respecto del material de trabajo en: a) Fresado horizontal: la superficie fresada es generada por los dientes localizados en la periferia del cuerpo cortante (herramienta). El eje de rotación de la herramienta está en un plano paralelo al de la superficie de la pieza de trabajo. b) Fresado vertical: la herramienta es montada en un husillo, cuyo eje es perpendicular a la superficie de la pieza de trabajo. Aquí la herramienta corta solo con una parte de sus dientes.

c) Fresado superficial: es confundible con el fresado vertical, pero se diferencia en que la superficie de la herramienta en contacto con el material no es plana (fresado vertical), sino que tiene filo con formas diversas. Todos estos procesos se muestran en la siguiente figura:


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FRESADO HORIZONTAL. Este proceso será en el que más profundizaremos en fresado, considerando que los otros tipos de fresado se analizan en forma análoga. Así, los resultados obtenidos en el fresado horizontal serán ilustrativos del fresado vertical y superficial. Todo proceso de fresado puede clasificarse según el sentido de rotación de la herramienta respecto del avance de la pieza a mecanizar.

En el caso de rotación a favor del avance se obtiene una mejor calidad superficial, pero la herramienta suele montarse sobre la pieza, con lo que se rompe. Además, se requiere menor


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potencia y existe mayor rigidez. En la rotación en contra se obtiene una superficie de menor calidad, pero la herramienta asegura una mayor duración. El sentido de rotación dependerá de las características del material a mecanizar. En el caso de un material blando, a favor del avance, y si es un material duro, en contra del avance. En la práctica se usa principalmente el sentido de rotación en contra del avance. Algunas operaciones de fresado horizontal se muestran a continuación en la figura.

Para el fresado horizontal, el avance está dado por:

Vf .es la velocidad de avance de la pieza. El encaje de avance se define como el avance por diente de la fresa:

N igual al número de dientes de la herramienta. Muelas abrasivas. Las muelas abrasivas se usan en máquinas llamadas rectificadoras, las cuales generalmente son usadas para terminación, en rectificados planos o cilíndricos. Un ejemplo conocido es el llamado esmeril. Todas las muelas abrasivas poseen un husillo, que gira a gran velocidad, en donde se monta la muela. Esta muela abrasiva generalmente tiene forma cilíndrica, y está compuesta por material cortante (granos) y un aglutinante. El material de corte puede ser óxido de aluminio (Al2O3), carburo de silicio (SiC), carburo de titanio o nitrato cúbico de boro, y como aglutinantes se pueden usar resinas sintéticas, gomas o aglutinantes vitrificados. El tamaño de los granos varía entre los 0,00025 y 0,025 mm, es por esto que el encaje axial es muy difícil de calcular, pues se saca muy poco material. Las muelas se van desgastando con el tiempo, ya que el aglutinante deja que los granos se desprendan y así la muela no se alise, entregando una pieza bien mecanizada (acabada superficialmente). La superficie de la pieza se considera terminada cuando no salen mas chispas del contacto muela-pieza, lo cual demora. En una rectificadora la pieza tiene dos movimientos, uno de avance longitudinal y otro lateral intermitente. Esto se observa en la figura.


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El tiempo de mecanizado está dado por:

Donde, ts es el tiempo que transcurre hasta que deja de chisporrotear, nw es la frecuencia de Alteración y f es el avance lateral por carrera.

En todo proceso de manufactura tiene que haber un equilibrio entre el volumen de producción y los costos de producción Es por esto que un tema de mucha importancia es el desgaste y duración de la herramienta bajo las distintas condiciones de trabajo. Desgaste de la herramienta La vida de la herramienta de corte puede terminar por varias causas, pero éstas pueden Separarse en dos grupos principales: 1. El desgaste progresivo de la herramienta. 2. Fallas mecánicas que lleven a la herramienta a un final prematuro. El desgaste progresivo de la herramienta.- se puede producir de tres maneras distintas: Desgaste por abrasión: ocurre cuando materiales más duros que la herramienta toman contacto con ésta rayándola y desgastándola. Desgaste por adhesión: como en la zona de corte existe una alta temperatura, el material de corte y la herramienta se sueldan y, al separarse, parte de la herramienta se desprende.


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Desgaste por difusión: se produce a partir del aumento de temperatura de la herramienta, con lo que se produce una difusión entre las redes cristalinas de la pieza y la herramienta, debilitando la superficie de la herramienta. El desgaste se puede observar en dos regiones de la herramienta, la cara y el flanco. El desgaste en la cara se presenta como un cráter, lo que es un resultado del paso de viruta caliente al fluir a lo largo de la cara. Por otro lado, el desgaste del flanco es plano y es causado por el roce entre la pieza y la herramienta; en este caso se pueden distinguir tres períodos de desgaste en la vida de una herramienta: Fractura inicial, el filo agudo se desportilla rápidamente. Desgaste progresivo uniforme. Fractura rápida, el desgaste progresa a una tasa creciente. Estos tres períodos se muestran en la siguiente figura:

La figura ilustra el desgaste en la cara y el flanco de una herramienta en una operación de mecanizado.

Las fallas mecánicas se pueden producir en cualquier momento, debe existir por lo tanto precaución ante el hecho de usar inadecuadamente un avance o encaje demasiado grande, pues, al ocurrir una falla de este tipo, la herramienta será inútil inmediatamente, y su costo no es nada de despreciable.


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Criterios de duración de una herramienta El criterio de duración de una herramienta permite obtener un valor mínimo de tiempo de vida para la herramienta antes de que se desgaste. Como en las operaciones de mecanizado el desgaste del cráter y del flanco no son uniformes a lo largo del filo principal, se debe especificar la locación y el grado de desgaste permisible para cada caso. En la figura se muestra una herramienta ya desgastada. La profundidad del cráter (KT) es medida desde el punto más profundo de éste. También puede apreciarse que el desgaste del flanco es mayor en los extremos del filo principal. Como el desgaste no es uniforme en las zonas C, B y N, se considera un ancho promedio para la zona central, cuyo valor se estima igual al ancho que existe en la parte más uniforme del desgaste y se denomina VB.

Criterios para reemplazar una herramienta Los criterios recomendados por la ISO para definir la duración efectiva de una herramienta son: Para herramientas de acero rápido o cerámica: - Por rotura - Cuando VB promedio = 0,3 mm - Cuando VBmáx = 0,6 mm Para herramientas de carburo cementado: - Por rotura - Cuando VB promedio = 0,3 mm - Cuando VBmáx = 0,6 mm - Cuando KT = 0,06 + 0,3 * f, donde f es el avance Duración de la herramienta


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La duración de la herramienta se define como el tiempo de corte requerido para alcanzar un criterio de duración de la herramienta. La velocidad de corte es el factor más significativo que afecta la duración de una herramienta. Ésta, junto con el material de trabajo, el material y la forma de la herramienta son claves en la estimación de la vida de esta última. La relación entre el tiempo de vida y la velocidad de corte de una herramienta está dada por la siguiente ecuación, llamada, en honor a su creador, ecuación de Taylor.

n = constante que depende del material de la herramienta V = velocidad de corte Vr = velocidad de corte de referencia tr = duración de referencia de la herramienta a velocidad de corte Vr t = vida (duración) de la herramienta a velocidad de corte V En el gráfico se muestran los valores de Vr, según el material de la herramienta y la dureza del material de la pieza a mecanizar, para el uso de la ecuación de Taylor. Para utilizar esta tabla debe usarse ya sea la dureza Brinnel o la resistencia a la tracción del material a mecanizar, así como el material de la herramienta. Con estos datos se puede ver un pequeño rango de valores para Vr, teniendo en cuenta que en este caso tr es de 60 segundos.


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Por otro lado, y como ya se dijo, n es una constante que depende del material de la herramienta. El rango de valores recomendados para n se muestra en el cuadro.

Finalmente, en la figura se muestra como varía la vida de la herramienta para distintas velocidades de corte. Podemos ver que a medida que aumentamos la velocidad disminuye la vida de la herramienta, y viceversa. Esto debe tomarse en cuenta a la hora de la selección de la velocidad de corte, ya que con una mayor velocidad aumentaríamos la productividad, pero al mismo tiempo “consumiríamos” más herramientas, incrementando los costos.


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PRESUPUESTO

-Croquis operativo correspondiente a la fase

En sentido amplio presupuesto es la previsión de gastos y de ingresos. En términos más restringidos se llama presupuesto de un proyecto a la relación detallada de los gastos que originará la ejecución del mismo. Es uno de los documentos importantes de todo proyecto. Para nosotros presupuesto es el precio que se da a un cliente cuando encarga la ejecución de un trabajo o también cuando pide un servicio. La realización del proyecto o del encargo del cliente suele estar supeditada a la aceptación del presupuesto y de las condiciones que se establezcan. De lo dicho se desprende la importancia que tiene el determinar con la mayor exactitud el presupuesto. Si su determinación se hace a la ligera se puede caer en dos extremos igualmente lamentables: 1° Que para no pillarse los dedos se aumente el coste. Con ello puede suceder que el cliente no acepte la oferta y por esta causa se pierda el encargo del trabajo, o que si lo acepta se cobre más de lo debido, faltando entonces a la justicia y a la ética profesional. 2° Que para no perder el cliente se dé un precio peligrosamente bajo, con lo cual la empresa perderá dinero pudiendo ir a la quiebra. Claro está que en un diálogo con el cliente se pueden hacer correcciones y llegar a un acuerdo, pero ello irá en merma del prestigio de la empresa, lo que puede llevar, a la corta o a la larga, a perder igualmente el cliente. Según la empresa existen varios departamentos o funciones técnicas con diversos objetivos. El objetivo de la contabilidad analítica o interna es precisamente determinar los costes y llevar control de los mismos, para saber la influencia de cada partida o actividad de la empresa en ese coste. FACTORES DEL COSTE INDUSTRIAL Tradicionalmente se ha considerado el precio de un producto, o simplemente el coste, como la suma de estos elementos:


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 Materia prima.  Mano de obra directa.  Gastos generales. A continuación se estudia brevemente estos conceptos. MATERIA PRIMA. SU COSTE Se llama materia prima a aquellas sustancias o materiales que se utilizan para obtener el producto, y que una vez transformadas permanecen incorporados a él. También se incluye como materia prima aquellos elementos que no han recibido ninguna transformación pero que quedan incorporados al producto: como por ejemplo los elementos normalizados que se adquieren directamente del comercio. El coste de la materia prima no es sólo el precio de compra o de factura, sino que habrá que incluir en su precio otros conceptos que pueden modificarlo en más o en menos. Habrá que añadir también el precio del transporte, los aranceles, las comisiones, etc. y todos los gastos que suponga su adquisición hasta tenerlo disponible en el almacén. Si el producto sufre mermas habrá que calcular el incremento que supone para el material útil. Para realizar el control de la materia prima se tendrá que llevar en el almacén una ficha, o fichas, en la cual aparezcan todos los datos interesantes para el control. Para retirar el material del almacén se utilizan los vales de almacén. En éstos debe figurar: la firma del peticionario; la firma del que entrega el material; el número o contraseña del trabajo al cual se destina, la cantidad entregada; y las características o referencia adecuada del material. Con este vale, contabilidad cargará el precio o coste de la materia prima al trabajo correspondiente. Si los desperdicios propios del proceso: Viruta, recorte, etc., son aprovechables y se pueden vender, se tendrá en cuenta para restar el importe del precio de compra. Para confeccionar el precio de las materias primas: 1. Se hace una lista completa de los productos empleados, con cantidades y precios unitarios (los vales de almacén y las listas de piezas de planos proporcionan la información suficiente). 2. Se hace la suma de todos los productos de la cual resultará el precio de coste de las materias primas Cm. i m

Cm =  Qi  pi  ptas  i 1

m = número de materias primas Q¡ = cantidad de cada materia prima p¡ = precio unitario de cada materia prima MANO DE OBRA DIRECTA Se entiende por mano de obra directa la cantidad que la empresa gasta en concepto de salarios, en los operarios que se han dedicado exclusivamente a ese producto. El tiempo que cada operario dedica a un trabajo lo controla el encargado de cada sección y en algunos casos el propio operario en los partes de trabajo. En estos partes de tiempos debe aparecer el nombre y número del operario, el número u orden del trabajo y las horas que ha empleado. Si se trata de piezas también debe figurar el número de piezas realizadas.


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Con estos partes la sección de Contabilidad anota en la hoja del trabajo correspondiente el número de horas, el precio unitario (precio de la hora) y por último el precio total. Así, con la suma de estos valores de todos y cada uno de los operarios se tiene el coste de la mano de obra directa. im

Co   Hi  pi  ptas  i 1

Co = Coste de mano de obra m = Número de operarios que contribuyen en el trabajo Hi = horas de cada uno de los operarios pi = Precio de la hora de trabajo que gasta la empresa en cada operario, en pesetas. Como se comprende, este precio?/ no es el salario que recibe el operario, ya que hay que tener en cuenta, además, las cargas sociales de la empresa, las pagas de domingos y fiestas no recuperables, vacaciones, etc. Si existen otros conceptos, como pluses por antigüedad, puntos por hijos, etc., no se contabilizan en este apartado, ya que el producto quedaría afectado por las circunstancias del operario; el trabajo debe valer lo mismo lo haga un joven o un operario antiguo, un soltero que un casado. Estos pluses se tendrán en cuenta en gastos generales. Dígase lo mismo de las horas extraordinarias. GASTOS GENERALES Los otros gastos que ocasiona la fabricación y que no pueden identificarse en ninguna de las dos partidas anteriores, reciben el nombre de gastos generales o gastos de fabricación. Examinadas las diversas partidas que los constituyen, se advierte que algunos no varían, sea mucha o poca la producción obtenida para una determinada organización de la empresa; otras partidas son variables según la producción. A las primeras se las llaman gastos generales fijos y a las otras gastos generales variables. Gastos generales fijos Estos son: 1. 2.

Mano de otra indirecta: es decir, todo lo que la empresa gasta en concepto de sueldos que no sea mano de obra directa; se incluyen los pluses, gratificaciones, cargas sociales a cargo de la empresa, etc. Alquileres de locales o amortizaciones si son propios.

3.

Amortización del equipo industrial. La amortización de la maquinaria, y en general del equipo industrial, consiste en tener en cuenta el gasto anual que supone el desgaste por la utilización del equipo, o la pérdida de valor de ese equipo. El cálculo de la amortización puede hacerse de varias maneras, como se estudia en organización industrial. Lo más sencillo es determinar el número de años de vida para la máquina y dividir su precio de compra por ese número de años, con ello se obtiene lo que se llama la anualidad de amortización.


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Si se prevé que al final de su utilización quedará un valor residual, se reduce este valor estimado del precio de compra. Si el coste de compra o cantidad a amortizar es M ptas., la anualidad de amortización será: A

M  ptas  n

A = anualidad de amortización en ptas. M = coste de la máquina a amortizar en ptas. n = número de años de vida de la máquina. Este número de años habrá que estudiarlo muy bien, pensar no sólo en la vida física, sino en la obsolescencia, es decir, puede estar en buen estado pero ya resultar anticuada. El total de las amortizaciones se logra sumando las amortizaciones de todos los elementos de producción. CA 

I M

Mi  n  ptas  I 1

i

Ca = total de dinero a incluir en los gastos generales fijos por concepto de amortización M¡ = cantidad a amortizar de cada una de las máquinas y elementos de producción n¡ = número de años de vida de la máquina o elemento 4.

Alumbrado y calefacción, aunque no son utilizadas en igual cuantía cada día del año ni en todas las horas del día, se calcula un promedio anual. 5. Contribuciones y tributos a cargo de la fábrica. 6. Seguros de incendios. 7. Gastos varios. En este apartado se incluyen aquellos que sin poderse cargar en ningún otro apartado resultan esporádicos. No confundir este apartado con un cajón de sastres donde se echa de todo; además, deben estar bien especificadas las partidas para poder controlarlas. 8. Mantenimiento. Si el mantenimiento se realiza con personal de la empresa, los sueldos se deben incluir en mano de obra indirecta. Algunos gastos de la sección de mantenimiento pueden depender de la actividad y producción que tenga la empresa y en ese caso deberían considerarse en el apartado siguiente. Gastos generales variables En este apartado cabe reseñar: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Energía eléctrica motriz. Materiales indirectos. Lubricantes. Gastos de fabricación varios. Impuestos que gravan los productos. Gastos de mantenimiento proporcionales a la producción.

CASOS QUE PUEDEN PRESENTARSE EN EL CÁLCULO DE COSTES


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La empresa puede dedicarse a la producción de un solo producto o bien de varios. Teniendo en cuenta estas variantes se pueden emplear distintos sistemas de cálculo y control de los costes. SISTEMAS DE CÁLCULO PARA PRODUCTO ÚNICO Es el caso más fácil, ya que todo el gasto recae en el mismo producto; se determinan todos los gastos y se dividen por la cantidad del producto obtenido. Pueden presentarse dos casos: que el producto se logre en una única fase de trabajo o que se realice en varias fases o secciones. En el primer caso se emplea el llamado coste global y en el segundo, coste por fases. Coste global Se emplea para aquel producto único fabricado de forma continua o en masa: fábricas de cementos, de harina, de azúcar, siderurgias, etc. 1. 2. 3. 4. 5.

Se determina el número, cantidad y coste de cada una-de las materias primas. Se determina el precio de la mano de obra directa. Estos dos conceptos pueden obtenerse para un período relativamente corto; un mes por ejemplo. Se determinan los gastos generales durante un año y se halla el promedio correspondiente al mismo período que los anteriores. Se determinan las piezas o cantidad de producto obtenido en ese período. Dividida la suma de gastos por la cantidad de producto se tiene el precio por unidad de producto. CU 

Cm  Co  Cg  ptas. N

Cu = coste unitario Cm = coste materia prima Co = coste mano obra directa Gg = gastos generales N = cantidad de producto obtenido Coste por fases Cuando el producto se logra en fases perfectamente separables, se puede considerar cada sección o puesto de trabajo como independientes. El coste de cada fase se calcula considerando como precio de materia prima el coste del producto al salir de la fase anterior. Este sistema tiene la ventaja que a la hora de hallar los rendimientos de cada departamento o sección el elemento de producción resulta más sencillo y por consiguiente se puede poner remedio con más facilidad en caso de hallar algún fallo o bajo rendimiento. SISTEMAS EFE CÁLCULO DEL COSTE CUANDO SE FABRICAN VARIOS PRODUCTOS


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Cuando son varios los productos fabricados el cálculo del coste resulta problemático, porque si bien no es difícil determinar cuánto corresponde a cada producto de materias primas y mano de obra directa, no sucede lo mismo con la suma de los gastos generales. Dos son las maneras que suelen emplearse para repartir estos costes: el llamado sistema de costes especiales y el llamado coste margina. Para cualquiera de los dos, el precio de la mano de obra y de la materia prima se hace fácilmente si se emplea el método indicado en los apartados de matera prima y mano de obra directa. CÁLCULO POR EL SISTEMA DE LOS COSTES ESPECIALES Los gastos generales se reparten entre los diversos productos, calculándolos en función de algunos de estos conceptos:    

En función del precio de la materia prima. En función del precio de la mano de obra directa. En función de las horas trabajadas. Otros: kilovatios gastados, horas-hombre, horas-máquina, etc.

Para ello se emplean unos coeficientes que llamamos: r m, ro, rh, que multiplicados por el concepto respectivo dará el costo de gastos generales de ese producto. ay dos maneras de hacer el reparto de los gastos generales y, por tanto, de calcular los coeficientes. 1. 2.

Tomando los gastos generales en conjunto o forma sintética. Repartiendo cada uno de los conceptos que componen los gastos generales entre cada una de las secciones que las han gastado, y en la proporción en que lo han hecho. Esta forma se llama analítica.

Forma sintética Se parte del monto total de los gastos generales. Como éstos no pueden saberse hasta finalizar el año, habrá que calcularlos con los datos de los años anteriores aplicando las correcciones del caso. Con estos gastos generales totales y el coste de alguno de los conceptos o factores que componen el coste total se determinan los coeficientes, sea Cm, el coste de las materias primas; Co, el coste de la mano de obra directa; H, el número total de horas de trabajo directo. Los coeficientes respectivos son: Se pueden emplear coeficientes referidos a dos o más factores, por Ejemplo:

Gg ; [Fig.18.6.A] Cm Gg ro  ; [Fig.18.6.B] Co Gg rh  [Fig.18.6.C] H

rm , o 

rm 

Gg [Fig.18.6. D] Cm  Co

Cgm  rm . Cmi; [18.8.A] Cgo  ro . Coi; [18.8.B] Cgh  rh . Hi Etc. [18.8.C]


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Coeficiente para los conceptos de materias primas y mano de obra directa. Naturalmente, al calcular estos coeficientes se debe hacer tomando el gasto de cada concepto y el de los generales, para el mismo período de tiempo. Cada empresa, de acuerdo con su organización o tipo de producción, emplea uno u otro coeficiente, pero siempre el mismo. Para determinar la parte alícuota de los gastos generales imputables a un producto determinado, bastará multiplicar el coste directo del concepto empleado por su coeficiente respectivo. Así, se tendrá: Ejemplo En el ejercicio anual de una pequeña industria, los gastos se han desglosado en la siguiente forma: Mano de obra directa (Co) Materias primas (Cm) Gastos Generales (Gg) Coste Industrial total ( C )

6.480.000 ptas. 18.348.000 ptas. 1.975.000 26.803.000 ptas.

ptas.

Problema Con estos datos calcular el coste correspondiente a los gastos generales de una pieza cuya materia prima vale; Cmi = 2.800 ptas. Solución: 1.

El coeficiente rm, según la fórmula [18.6.A] vale:

rm 

2.

Gg 1.975.000   0.107  0.11  11% sobre la materia prima C m 18.348.000

El coste correspondiente a los gastos generales son, según la fórmula (18.8 A ) Cgm = rm . Cmi 0.11 X 2800 = 308 ptas.

Forma analítica Se parte de los gastos generales del año pero desglosados en sus distintos factores. Se reparte cada una de estas partidas entre las diversas secciones o servicios,) atribuyendo a cada una de ellas lo que directamente ha gastado. Este reparto se procura sea lo más exacto posible. Por ejemplo, los gastos de mano de obra indirecta se repartirán proporcionalmente al número de horas que se dedica a cada sección.


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Los costes de alquiler o amortización en proporción a los m 2 de superficie de cada sección. Los materiales indirectos se reparten entre las secciones que los han gastado y aquellos que son de uso más común se reparten proporcionalmente a su gasto en cada sección. Un ejemplo aclarará el proceso. 1. Es una pequeña empresa los diversos gastos referidos al ejercicio anual quedan resumidos en las siguiente tabla XLI. Para mayor sencillez se ha simplificado la estructura de la empresa. Coste total de M.O. en el año n , de horas total trabajadas en el año

Coh mont. 

=

66.403.000 80000

= 830.03 ptas./h mont en donde; Co

2.

= Coh mec . hmec + Coh mont . hmont = 685,87 x 15 + 830.03 x 7 = 10 288.05 + 5.810.21 = 16.098.26 ptas. Cálculo de la materia prima: Cm

= Cm mec + Cm mont = 885 + 439 = 1.324.00

3.

Cálculo de los gastos generales con respecto a las horas trabajadas son: Gg mec = rh mec.h mec Gg mont = rh mont . hmont = 478 x 15 = 50 x 7 = 7.170 ptas. = 350 ptas. De donde: Gg = Gg mec + Gg mont = 7.170 + 350 = 7.520 ptas. Valores que sustituidos en (18,7), se tiene: C = C o + Cm + G g = 16.098,26 + 1.324 + 7.520 = 24.942,26 ptas.

Se podría también haber dispuesto las cantidades de esta manera: Mano de obra directa = 10.288.05 + 5.810.21 = 16.098.26 ptas. Materia prima = 885 + 439 = 1.324 ptas. Gastos generales de las 15 horas de mecanizado = 478 x 15 = 7.170 = 7.170 ptas. Gastos generales de las 7 horas de montaje = 50 x 7 = 350 ptas. Coste total industrial = 24.942.26 ptas.


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De manera similar se halla su precio en función de otros elementos y, por tanto, de otros coeficientes, por ejemplo en función de la mano de obra, es decir, de los coeficientes ro mec y ro mont.. A partir de esos datos calcular los coeficientes r h y ro. Para el cálculo de rh es necesario saber el número de horas totales trabajadas en cada sección; sean éstas 8.000 horas en la sección de mecanizado y 80.000 horas en el montaje. Las horas totales se obtienen multiplicando el número de días trabajados por el número de horas diarias y por el número de operarios). Factores de coste

Costes parciales según las secciones Mecanizado Montaje Tratami. Co+Cm Gg mec Co + C m Gg mont Gg trat. Mano de obra directa 5.487.000 66.403.000 Materia Prima 8.855.000 4.392.000 Gastos Generales fijos 1.328.00 837.000 125.000 Materiales Auxiliares 250.000 440.000 325.000 Mano de obra indirecta 531.300 1.700.000 600.000 Parte proporcional de 147.342.000 2.109.300 70.795.000 2.977.000 1.050.000 tratamiento 525.000 525.000 1.192.800 511.200 3.827.100 4.013.200 Tabla XLI Resumen de gastos de una pequeña empresa

rh mec =

rh mont =

Gg mec 3.827.100 = = 478,38 Hmec 8.000

Gg H mec



Manteni. Gg mant 448.000 350.000 906.000 1.704.000

478 ptas /h mec

4.013.200  50.16  50 ptas. / h mont 80.000

Respecto a la mano de obra directa los coeficientes son: ro mec = ro mont =

G gmec C omec G gmont C omont



3.827.100  0.69  0,70% de Co mec 5.487.000



4.013200  0.06  6% de Co mont 66.403.000

Ejemplo Calcular el precio de un producto realizado en la empresa arriba considerada en la cual se emplean 15 horas en la sección de mecanizado y 7 horas en la de montaje, siendo el valor de las materias primas empleadas en ellas de 885 y 439 ptas, respectivamente.


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Solución El coste total de fabricación o industrial sera: C = Co + Cm + G g

[ 18.7]

En la cual: C = Coste de la pieza Co = Coste de la mano de obra directa Cm = Coste de las materias primas Gg = Gastos generales en las dos secciones. El valor de cada uno de estos términos será: 1. Cálculo de la mano de obra, en cada sección. Para ello habrá de calcular previamente el precio de una hora de mano de obra en cada sección a partir de los datos del cuadro. Coste total de M.O en el año n . de horas total trabajadas en el año 5.487.000  8.000  685.87 ptas/ mec

Coh mec 

Mano de obra directa = 10.288,05 + 5.810,21 = 16.098,26 ptas. Materia prima = 885 + 439 =1.324 ptas Gg mecanizado: ro mec . Co mec = 0.70 x 10.288.05 =7.201.63 ptas Gg montaje: ro mont . Co mont = 0.06 x 5.0810.21 =348.61 ptas Coste total industrial 24.972.50 ptas. Coste de la hora de máquina El coste de una hora de trabajo en una máquina determinada se calcula empleando el sistema analítico, es decir: descomponiendo los gastos generales en sus diversos elementos y asignando a la máquina su parte correspondiente. El coste de la mano de obra directa se estima no el que percibe la persona real que maneja la máquina, si no el gasto real que corresponde a ese puesto de trabajo, es decir, que no deben tenerse presentes los pluses debidos a la persona concreta. Calculados los gastos generales para un período determinado, por ejemplo un año o un mes, se determina el precio horario dividiendo los costes por el número de horas. Si el operario solo atiende al puesto cuando la máquina trabaja, habría que quitar el gasto de mano de obra directa previsto en el caso anterior y añadir a los gastos generales al gasto de la hora de mano de obra directa. Ejemplo:


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Si el operario que atiende a una máquina cuesta a la empresa 1.108.000 ptas. Y los gastos generales imputables a dicha máquina son de 100.000 ptas., si la máquina trabaja al año 1.300 horas ¿Cuánto habrá que cobrar la hora de máquina?

Solución: 1°. Si el operario sólo se dedica a esta máquina, el precio de hora será 1.108.600  10.000  929.7 ptas./h 1.300

Si el operario se dedica a otras aplicaciones cuando no trabaja la máquina y suponiendo que las horas de trabajo al año de dicho operario son de 1.600 horas, el precio de la hora de máquina será : 1.108.600  692.8 ptas del operario a mano de obra directa. h 1600

Los gastos generales son: 100.000  76.9 ptas. / h 1.300

el precio sería entonces de: 692,8 + 76,9 = 769,7 ptas./h CÁLCULO DE LOS COSTES MARGINALES Dada la complicación que trae el cálculo de los costes cuando se fabrican distintos productos y más aún, al ver cómo el reparto de los gastos generales, sea cual sea el sistema de cálculo, es muy relativo, se emplea otro sistema consistente en atribuir al producto sólo los gastos directos que proporciona, tanto en la fabricación como en su venta, y añadir un margen final que compensa los gastos generales y los beneficios. Así el precio de venta de un producto será: Pv = materias primas directas + mano de obra directa + coste de venta + margen comercial El beneficio real será igual a la suma de los márgenes menos los gastos generales de la empresa. Se quiere con ello evitar la arbitrariedad en el reparto de los gastos generales a cada producto, pero este sistema, si bien palia las dificultades del sistema, no arregla tampoco la subjetividad al determinar los márgenes. COSTE PREESTABLECIDO (coste estándar) Se llama así a los costes calculados o establecidos antes de realizar el trabajo. Si está bien realizado sirve para controlar los costes reales. La comparación entre los costes reales determinados por la función contable y los preestablecidos determinan las desviaciones producidas.


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El coste estándar es el auténtico coste; si difiere del real habrá que buscar dónde están las desviaciones: ¿Se han aprovechado bien las materias primas y las auxiliares?; ¿se han comprado al precio previsto?; los procesos empleados y los medios de trabajo empleados, incluidos los operarios, ¿han sido los adecuados?; los gastos generales, ¿se han mantenido en su justo punto?; las respuestas señalarán dónde se debe actuar para evitar en sucesivos trabajos esas desviaciones. Todo esto supone que el presupuesto o coste previamente calculado sea correcto. PRECIO DE VENTA Y UMBRAL DE RENTABILIDAD

A.-Determinación gráfica del umbral de rentabilidad.

Ya se ha dicho repetidas veces que el precio de venta de un producto es igual al coste industrial más el costo de venta (que no se estudia) más los beneficios. Los beneficios son estimados por la empresa, pero hay que saber jugar con ellos de manera inteligente para no ir a la quiebra. En tiempos normales la competencia y el mercado determinan los beneficios máximos posible. Llamando umbral de rentabilidad, o punto muerto, a la cifra mínima de negocio para cubrir gastos, es decir, para lograr que los ingresos sean iguales a los gastos; resulta que con una actividad inferior a este umbral en vez de ganancias se producen pérdidas. En el gráfico A queda reflejado este punto muerto. El aumento de la producción supone una disminución en el precio unitario, o unos mayores beneficios, debido a que parte de los gastos generales no varían (gastos generales fijos).


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Si las condiciones del mercado o coyunturales obligasen a vender en el umbral de rentabilidad, ¿habrá que parar la fabricación al no tener ganancias?. No parece prudente esta determinación, ni aún desde el punto de vista estrictamente económico, ya que al proceder así tendrán lugar las siguientes pérdidas:

1.

Gastos de entretenimiento (si se quiere mantener a punto los medios de producción). 2. La amortización de los elementos de producción que se van devaluando con sólo el transcurso del tiempo. 3. El personal, clientes, créditos, etc., que serán difíciles de recuperar si se vuelve a trabajar. 4. Las ventajas que tal vez se tenían con los proveedores, etc. Por el contrario, si se prosigue la fabricación sin beneficios, al menos no se tendrán estas pérdidas. Además, un estudio más a fondo de la situación puede sugerir sobre la marcha una nueva estructuración, con lo que se podría mejorar la productividad, los métodos y, en definitiva, la utilidad total de la empresa.

CUESTIONARIO PARA EL ESTUDIANTE 1.- Explicar algunas causas que han determinado la división del trabajo y la especialización. 2.- Comparar el trabajo en serie y la producción artesana. 3.- ¿Qué hay que considerar en el análisis de un proceso de mecanizado? 4.- Definir los siguientes conceptos: Fase, operación, gama o proceso. 5.- Imaginar un proceso de trabajo sencillo (fregar una habitación, subir paquetes a un almacén situado a un nivel superior, envasar un producto, etc.). Describirlo exactamente, fraccionado en operaciones, fases o subfases, según los casos. Incluir croquis ilustrativo. 6.- Partiendo de un proceso de carga de camiones realizado por tres operarios realizar un estudio para mejorar el procedimiento en vigor. Es decir, se trata de mejorar la distribución, cambiar el peso de los sacos, usar carretilla de mayor capacidad, comprar cinta transportadora o una carretilla elevadora, reducir


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7.- personal, etc., combinando, en suma, todos o parte de estos factores u otros, válidos a juicio del alumno, para aumentar la seguridad, comodidad y economía del proceso. Consultar catálogos comerciales. Otras dimensiones o datos, a criterio libre. 8.- Establecer el proceso de fabricación de la pieza, Determinar el proceso de trabajo en torno paralelo para 2 unidades y también para 100 unidades. Escoger las herramientas, utillajes, velocidades y avances, etc. Apoyarse en datos lo más reales posible. Consultar catálogos de firmas constructoras de accesorios para torno (pinzas, tórrela de cambio rápido, etc.). Se recomienda la verificación práctica en el taller de algunos de los datos establecidos, así como la redacción de una memoria. 9.- ¿Qué se entiende por presupuesto? 10.- ¿Cuáles son los elementos integrantes del coste de un producto? 11.- Concepto de mano de obra indirecta. 12.- ¿Qué es un gasto fijo? 13.- ¿Qué papel juega la obsolescencia en la determinación de la anualidad de amortización? 14.- Buscar ejemplos en que la obsolescencia cobra especial relieve. 15.- ¿En qué partida del coste se deben incluir los lubricantes? 16.- ¿Qué se entiende por coste estándar? 17.- ¿En qué partida del coste influiría el I.T.E.?

GLOSARIO

SIDERURGICO: Significa el hierro se obtiene por reducción de minerales, que lo contienen en forma de oxido (magnetita - siderita), para la cual se utiliza carbón o un gas reductor. ALEACION: Mezcla de un metal con otro u otros y con elementos no metálicos.

FERROALIACIONES: Son aleaciones de hierro.


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BIBLIOGRAFIA

E. P. S. TECNOLOGIA MECANICA, LIBRERÍA SALECIANA BARCELONA 1965 - APRAIZ BARREIRO J. ACEROS ESPECIALES. - APRAIZ BARREIRO J. FUNDICIONES WIECZOREK – LEBEN, TERCNOLOGÍA FUNDAMENTAL PARA EL TRABAJO DE LOS METALES.

Contenido PROCESOS DE MECANIZADO..........................................................................................66 Forma sintética........................................................................................................................93 Ejemplo...........................................................................................................................94 Problema.................................................................................................................................94 Forma analítica........................................................................................................................95 Ejemplo...........................................................................................................................97 Solución...........................................................................................................................97 Coste de la hora de máquina..........................................................................................98


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Procedimiento de Mecanizado

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