PROCESO DE MANUFACTURA PERIODO LECTIVO 2012 - 2013 I PARCIAL 1º SEMANA INTRODUCCIÓN.
Introducción a los Procesos de Fabricación. Áreas de conocimientos y Objetivos. Justificación de la Asignatura. Proyección de la Materia Proceso de Manufactura en la Carrera.
2º SEMANA NORMAS Y NORMALIZACIÓN. NORMALIZACIÓN.
Normalización. Normas y Especificación. Objeto de la Normalización. Principios básicos de la Normalización. Espacio de la Normalización. Principio científico de la Normalización. Aspecto fundamental de la Normalización. Nor malización. Metodología de la Normalización.
3º SEMANA METROLOGÍA.
Tipos de Metrología. Errores en la medición. Clasificación e errores en cuanto a su origen. Medición y registro. Medición con instrumentos básicos.
4º SEMANA METROLOGIA.
Calibradores analógicos y digitales. Medidores de altura. Micrómetros analógicos y digitales. Indicadores de caratulas, electrodigitales. Instrumentos electrodigitales.
5º SEMANA METROLOGIA.
Sensores de posición. Sistema M-SPC. Bloques Patrón.
Medición Angular. Goniómetros, reglas de senos niveles.
6º SEMANA SISTEMAS DE AJUSTES Y TOLERANCIAS.
Definición de tolerancias y ajustes. Forma de expresión de tolerancias.
7º SEMANA SISTEMAS DE AJUSTES Y TOLERANCIAS.
Determinación del tipo de ajuste. Interpretación de límites de tamaño. Normas de referencia.
8º SEMANA TECNICASDE FABRICACION.
Formación de brutos Conformación por fuerza de tracción, compresión y momento flector. Separación por seccionado.
9º SEMANA TECNICAS DE FABRICACION.
Separación por arranque de viruta a mano. Procesos tecnológicos. Nociones generales sobre la producción. p roducción. Documentación tecnológica.
10º SEMANA PROCESOS CON CONSERVACION DE MASA.
Características de los procesos de conservación de masa. Condiciones del proceso. Ejemplos típicos de procesos de conservación de masa. Laminación, Extrusión, Estirado en caliente, Forja, Extracción, Embutido, Conformación, Abocardado, Repujado, Plegado, Conformación por estirado, Doblado con rodillos.
11º SEMANA PROCESOS CON CONSERVACION DE MASA.
Medición Angular. Goniómetros, reglas de senos niveles.
6º SEMANA SISTEMAS DE AJUSTES Y TOLERANCIAS.
Definición de tolerancias y ajustes. Forma de expresión de tolerancias.
7º SEMANA SISTEMAS DE AJUSTES Y TOLERANCIAS.
Determinación del tipo de ajuste. Interpretación de límites de tamaño. Normas de referencia.
8º SEMANA TECNICASDE FABRICACION.
Formación de brutos Conformación por fuerza de tracción, compresión y momento flector. Separación por seccionado.
9º SEMANA TECNICAS DE FABRICACION.
Separación por arranque de viruta a mano. Procesos tecnológicos. Nociones generales sobre la producción. p roducción. Documentación tecnológica.
10º SEMANA PROCESOS CON CONSERVACION DE MASA.
Características de los procesos de conservación de masa. Condiciones del proceso. Ejemplos típicos de procesos de conservación de masa. Laminación, Extrusión, Estirado en caliente, Forja, Extracción, Embutido, Conformación, Abocardado, Repujado, Plegado, Conformación por estirado, Doblado con rodillos.
11º SEMANA PROCESOS CON CONSERVACION DE MASA.
Calculo de esfuerzos. Laminación determinación de las fuerzas de laminación momento y potencia. Extrusión determinación de la presión. Trefilado determinación de la fuerza de estiramiento y reducción máxima de áreas.
12º SEMANA MAQUINAS, EQUIPOS Y LÍNEAS DE PRODUCCIÓN.
Subdivisión de las Máquinas. Requisitos principales para las máquinas y sus partes integrantes.
13º SEMANA MAQUINAS, EQUIPOS Y LINEAS DE PRODUCCION.
Nociones generales. Cargas de las máquinas. Fiabilidad de las máquinas y sus piezas.
14º SEMANA MAQUINAS, EQUIPOS Y LINEAS DE PRODUCCION.
Resistencia de los elementos de máquinas a la vibración. Calentamiento de los elementos de máquinas.
15º SEMANA EXAMEN PRIMER PARCIAL (PRIMERA LLAMADA) 16º SEMANA EXAMEN PRIMER PARCIAL (SEGUNDA LLAMADA)
BIBLIOGRAFIA
Procesos De Manufactura 3ª Ed. EDITORIAL: McGraw-Hill AUTOR: Schey AÑO: 2002
Manual de Mecánica Industrial (4 tomos)
EDITORIAL: Cultural S.A. AUTORES: Juan Carlos Gil Espinoza Enrique Berbos Almera Tomas Herranz Cortez AÑO: 1999
Fundamentos de Manufactura Moderna
EDITORIAL: Mc Graw-Hill AUTOR: Groover AÑO: 2007
Manual del Ingeniero de Planta
EDITORIAL: Mc Graw-Hill AUTOR: Robert C. Rosales AÑO: 1998
Metrología
EDITORIAL: McGraw-Hill AUTORES: Carlos Gonzalez Ramon Zeleny AÑO: 1996
PAGINAS WEB
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PROGRAMA DE PRÁCTICAS DESCRIPCION DE LAS PRÁCTICAS 3º SEMANA A 6º SEMANA DEL PRIMER PARCIAL METROLOGIA
(10HORAS)
Descripción de los instrumentos utilizados en Metrología Funcionamiento Medición con Instrumentos Básicos Medición con Calibradores Analógicos y Digitales Medición con Medidores de Altura Registro de Lecturas Lectura con Micrómetros Analógicos y Digitales Utilización de Micrómetros para aplicaciones especiales Registro de Lectura Indicadores Lectura con indicadores Bloque Patrón Utilización de los Bloques Patrón Medición Angular El transportador y el Goniómetro Utilización del Goniómetro Niveles y Escuadras Registro de Lectura
7º SEMANA DEL PRIMER PARCIAL SISTEMAS DE AJUSTES Y TOLERANCIA (2 HORAS)
Descripción de los Calibres de Dimensión Fija Utilización de los Calibres Registro de Lectura.
4º SEMANA A 10º SEMANA DEL SEGUNDO PARCIAL TECNICAS DE FABRICACION (10 HORAS) Descripción principal de las partes de las máquinas por arranque de Viruta:
Torno
Determinación de la potencia en el Torneado a partir de valores experimentales Análisis de los diagramas V-D, Cálculos. Determinación del Tiempo de maquinado en el cilindrado aplicaciones Determinación del tiempo de maquinado en el refrentado aplicación.
Descripción principal de las partes de la máquina por arranque de Viruta:
Fresadora
Determinación de la potencia en el frenado a partir de valores experimentales Determinación del tiempo de maquinado en el fresado, aplicaciones.
Descripción principal de las partes de la máquina por arranque de viruta:
Taladro
Calculo de potencia en el taladrado a partir de valores experimentales. Tiempo de maquinado en el taladrado
Descripción de las partes principales de la máquina por arranque de viruta:
Limadora
Determinación de la potencia en el Cepillado a partir de valores experimentales Tiempo de maquinado en el Cepillado
Descripción principal de las partes de la máquina por arranque de viruta:
Rectificadora
Determinación de la potencia en el Rectificado a partir de valores experimentales Tiempo de maquinado en el rectificado plano Tiempo de maquinado en el rectificado cilíndrico
SOLDADURA (6 HORAS)
Descripción de las máquinas soldadoras Electrodos Normalización Calculo de Costura Soldada, Aplicaciones
NORMAS Y NORMALIZACIÓN INTRODUCCIÓN La vida civilizada implica una serie de reglamentaciones, costumbres, y leyes que nos permiten vivir en comunidad, con un comportamiento honesto y de respeto hacia nuestros semejantes, y facilitan el orden, la eficiencia y las interrelaciones. Algunos ejemplos son: la hora oficial, la circulación de los vehículos por la derecha, el comportamiento comercial, los sistemas monetarios d cada país, etcétera. Al conjunto de este tipo de recomendaciones se lo puede llamar, en cierta forma, normalización. Sin embargo, lo que en particular nos interesa es la normalización de productos y procesos en la industria. Básicamente, la normalización es comunicación, -entre productor, consumidor o usuario- basada en términos técnicos, definiciones, símbolos, métodos de prueba y procedimientos. Es, además, una disciplina que se basa en resultados ciertos – adquiridos medio de la ciencia, la técnica y la experiencia- y fruto de un balance técnico-económico del momento. La normalización técnica fue considerada, hasta hace algunos años, como efecto de la industrialización y el desarrollo. En la actualidad se dice que es la causa o elemento motor en que se poyan la industrialización y el desarrollo económico. En síntesis, es una actividad primordial en la evolución económica de cualquier país.
NORMALIZACIÓN La normalización es la actividad que fija las bases para el presente y el futuro, esto con el propósito de establecer un orden para el beneficio y con el concurso de todos los interesados. En resumen, la normalización es, el proceso de elaboración y aplicación de normas; son herramientas de organización y dirección. La Asociación Estadounidense para Pruebas de Materiales (ASTM, por sus siglas en inglés) define la normalización como el proceso de formular y aplicar reglas para una aproximación ordenada a una actividad específica para el beneficio y con la cooperación de todos los involucrados.
NORMA La norma es la misma solución que se adopta para resolver un problema repetitivo, es una referencia respecto a la cual se juzgará un producto o una función y, en esencia, es el resultado de una elección colectiva y razonada. Prácticamente, norma es un documento resultado del trabajo de numerosas personas durante mucho tiempo, y normalización es la actividad conducente a la elaboración, aplicación y mejoramiento de las normas.
ESPECIFICACION.Una especificación es una exigencia o requisito que debe cumplir un producto, un proceso o un servicio, ya que siempre el procedimiento por medio del cual pude determinarse si el requisito exigido es satisfactorio. Una especificación puede ser una norma, pero generalmente es parte de una norma, por ejemplo: el contenido de humedad de un producto es una exigencia que es cumplir, pero la norma puede tener más exigencias.
OBJETO DE LA NORMALIZACIÓN.Todo aquello que puede normalizarse o merezca serlo es objeto de la normalización; abarca desde conceptos abstractos hasta cosas materiales, por ejemplo: unidades, símbolos, términos, tornillos, leche, agua, equipos, máquinas telas, procedimientos, funciones, bases para el diseño de estructuras, sistemas para designar tallas y tamaños de ropa, zapatos, listas, dibujo técnico, documentación, etcétera.
PRINCIPIOS BASICOS DE LA NORMALIZACION La normalización técnica, como cualquier actividad razonada, cuenta con principios básicos, los cuales son producto, en parte, de la actividad de la STACO, organismo creado por la Organización Internacional para la Normalización (ISO) que se dedica a estudiar y establecer los principios básicos para la normalización. Parte de sus resultados se resumen aquí. Cuando iniciamos un trabajo de normalización y tenemos que situar a nuestro objeto por normalizar en un contexto general, nos vienen a la mente una serie de relaciones que es necesario definir y catalogar por importancia, de aquí surge el concepto de espacio de la normalización.
ESPACIO DE LA NORMALIZACIÓN El concepto de espacio de la normalización permite primero identificar y después definir a una norma por medio de su calidad funcional y apoyándose en varios atributos a la vez, las cuales están representados por tres ejes: aspectos, niveles y dominio de la normalización Este concepto de espacio tiene como único fin ilustrar tres atributos importantes de la problemática de la normalización. Es pertinente aclarar que este espacio no puede tomarse como un espacio matemático de variables continuas ni discretas. Han sido propuestas varias modificaciones a este espacio, por ejemplo: se agrega la cuarta di mensión relacionada con el tiempo de estudio de la norma y su aplicación. Pero ninguna de estas cuatro dimensiones da una identidad que abarque su funcionalidad.
PRINCIPIOS CIENTIFICOS DE LA NORMALIZACION La normalización, como cualquier disciplina científica y tecnológica, cuenta con sus principios, los cuales tienen como característica principal darle orientación y flexibilidad al proceso normativo para que éste pueda adaptarse a las necesidades del momento y no constituir una traba en el futuro. La experiencia ha permitido establece tres principios, en los cuales coinciden agentes de diferentes lugares y épocas. -
Homogeneidad Equilibrio Cooperación
HOMOGENEIDAD Cuando se va a adoptar una norma, ésta debe integrarse perfectamente a las normas existentes sobre el objeto normalizado, tomando en cuenta la tendencia evolutiva para no obstruir futuras normalizaciones. Es fácil concebir la perfecta homogeneidad entre las normas de una empresa, pero también debe serlo cuando se trata de las normas de diferentes empresas, ya que ninguna industria se basta a sí misma. La interdependencia entre empresas obliga a homogeneizar las normas; así como ninguna empresa vive aislada, ninguna nación puede vivir aislada ni permanecer fuera de los intercambios internacionales, por tanto, es muy conveniente buscar una mayor homogeneidad en el plano internacional. De esta manera el normalizador adquiere una nueva responsabilidad: desarrollar, en todo lo posible, por medio de la normalización, la exportación de los productos de su país o empresa.
EQUILIBRIO La normalización debe ser una tarea eminentemente práctica, y sus resultados, las normas, deben ser instrumentos ágiles de aplicación inmediata; también deben poder modificarse en cualquier momento, cuando el avance técnico, las posibilidades económicas o ambos sí lo aconsejen. La normalización debe lograr un estado de equilibrio entre el avance tecnológico mundial y las posibilidades económicas del país o región. Una norma que establece el estado más avanzado del progreso técnico no servirá si está fuera de las posibilidades económicas de una empresa o país. Las mejores normas son aquellas que aun cuando evidencien la situación económica, y por lo tanto el atraso tecnológico, garanticen un amplio uso del objeto normalizado: esta garantía no debe ser por tiempo indefinido, pues una empresa que se estanca tiende a desaparecer. La norma debe ser un documento realista, pero cuando la realidad es de atraso, esto debe ser un acicate para el progreso, y cuando cambian las condiciones es necesario establecer el nuevo estado de equilibrio.
Estos objetivos exigen una labor permanente del normalizador, y podemos agregar que las normas deben estar basadas en los datos más útiles y en los métodos que hayan merecido la consagración de la práctica y la experiencia.
COOPERACIÓN La normalización es un trabajo de conjunto y las normas se deben establecer con el acuerdo y cooperación de todos los factores involucrados, es decir: Interés general Compradores o usuarios Fabricantes
INTERES GENERAL Este sector lo componen los representantes de instituciones científicas y técnicas, de universidades y de todas aquellas entidades que están fuera de los intereses de compra-venta, pero que tienen alguna relación con el objeto por normalizar. El resultado de una normalización hecha sólo por este sector será una norma teórica, que por lo general rebasa las posibilidades económicas, lo que está en contra del principio de equilibrio. Las normas deben tener bases científicas, pero deben ser eminentemente prácticas. COMPRADORES O USUARIOS La normalización llevada a cabo únicamente por este grupo reproduce, con mayor gravedad, los inconvenientes del primero. Los consumidores, que desconocen las posibilidades industriales, estarán tentados a exigir una calidad difícil de alcanzar, y pueden provocar, sin proponérselo, un encarecimiento innecesario de los productos al tratar de imponer exigencias difíciles de cumplir.
FABRICANTES Podemos decir que éste es el grupo más conocedor del producto y, por lo tanto, la opinión más autorizada; sin embargo, se presenta el hecho de que en la normalización en la cual sólo intervienen los fabricantes, éstos asuman la doble tarea de elaborar el producto y juzgarlo. Se corre el peligro de que el fabricante se pueda ver tentado a establecer noveles más bajos de los alcanzables, lo que provocaría perjuicios para el usuario, quien no podría ser el acicate que obligue al fabricante a superarse permanentemente. Este punto es la normalización de empresa corresponde al estudio de mercado, lo que en empresas bien organizadas constituye una práctica común cuando se va a fabricar un nuevo producto. No olvidemos que el producto está destinado al usuario y que no puede negársele a éste el derecho a exponer su opinión, la cual por lo general beneficiará al fabricante. De esto se deducen que la normalización es un trabajo de equipo, en donde deben estar representados todos los interesados: productores, compradores y sector d interés general En algunos países es muy común la adopción de normas, o más bien la copia de normas; el desconocimiento o desprecio de los principios generales es la causa de la inefectividad de una norma, de las violaciones y, por qué no decirlo, de la falta de confianza en estos documentos. En consecuencia, tanto la elaboración como la adopción de una norma deben ser producto del análisis y la crítica basados en la aplicación de estos tres principios: Homogeneidad, equilibrio, cooperación.
ASPECTOS FUNDMENTALES DE LA NORMALIZACIÓN El objetivo fundamental de la normalización es elaborar normas que permitan controlar y obtener un mayor rendimiento de los materiales y de los métodos de producción, contribuyendo así a lograr un nivel de vida mejor. Las normas, producto de esta actividad deben comprender tres aspectos fundamentales:
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La simplificación La unificación La especificación
SIMPLIFICACION Un mismo producto puede hacerse de muchas maneras y, no obstante, ser apto para el uso que se le ha asignado. Siempre es posible suprimir parte de las formas que responden al capricho, la fantasía o a la falta de comunicación entre diseñador y usuario. La selección de un tipo de producto y la supresión de los que se consideran menos adecuados reduce gastos, lo que se traduce en ganancia de tiempo y dinero; menos modelos significan evitar la repetición de estudios y diseños, mayor facilidad en los métodos producción, menos quipo y herramienta, manejo de menor cantidad de materiales e inventarios reducidos. El estudio de los modelos existentes y probables y la eliminación de los que no son indispensables corresponden a la simplificación. Ésta constituye un estudio serio y preciso que consiste en una ordenación racional y sistemática para eliminar todo lo que es fruto de la improvisación, capricho o ignorancia. El tipo o tipos de productos seleccionados deben resistir la confrontación con el uso; un tipo normalizado que no resulte apto ni sea considerado como el mejor debe eliminarse inmediatamente. Normalizar significa simplificar, y simplificar significa seleccionar materiales.
UNIFICACIÓN Otro aspecto fundamental dentro de las normas es el conjunto de medidas necesarias para conseguir la intercambiabilidad y la interconexión y la interconexión de las piezas. La unificación conduce a la identidad de formas y dimensiones en tornillos, tomacorrientes, conexiones, accesorios, tuercas, etcétera. La intercambiabilidad e interconexión en sistemas, equipos aparatos, etcétera, puede asegurarse únicamente con ciertas medidas sin que esto signifique la uniformidad de todo el órgano. La unificación significa definir las tolerancias de fabricación; unificar es definir las características dimensionales. La simplificación y la unificación se refieren de manera directa a las formas y dimensiones, aspectos muy importantes de los materiales, pero que por sí solas no conducen a una calidad integral, ya que no valdría la pena lograr formas y dimensiones o demandas si la resistencia de los materiales no sirve o es de una calidad deficiente.
ESPECIFICACION El complemento de una norma corresponde a la especificación, la cual tiene por objeto definir la calidad de los productos, es decir, establecer las exigencias significativas de calidad y sus métodos de comprobación, por tanto, especificar es definir la calidad por métodos reproducibles y comprobables. Las especificaciones son la parte medular de las normas y deben llenar los requisitos que enseguida se enumeran.
ESPECIFICACIONES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
La especificación debe tener una relación directa con el uso que se le ha asignado al producto o servicio o bien con la fabricación o suministro. Deben especificarse siempre las tolerancias en más, en menos o en más/menos. Deben preferirse las especificaciones cuantitativas a las cualitativas. Las especificaciones deben ser concretas, completas, inequívocas, explícitas. Inteligibles y sistemáticas. Deben omitirse requisitos irreales o contradictorios. Cada especificación debe tener un método de comprobación Deben preferirse los métodos de comprobación a corto plazo, sobre los de larga duración y los métodos no destructivos sobre los destructivos.
Como cualquier disciplina, la normalización cuenta con una metodología. Esta se fundamenta en los tres principios generales ya mencionados y se puede resumir en los pasos enumerados a continuación:
METODOLOGÍA DE LA NORMALIZACIÓN 1. 2. 3.
Investigación bibliográfica e industrial Elaboración de un anteproyecto de norma basándose en los datos obtenidos. Confrontación de este anteproyecto con la opinión de los sectores comprador, productor y de interés general, hasta llegar a un acuerdo. 4. Promulgación de la norma. 5. Confrontación con la práctica.
Si tomamos en cuenta que la normalización es “el proceso de elaboración y aplicación de las normas” y que hemos cumplido con la elaboración, la aplicación corresponde al control de calidad, cuya aplicación ayuda a la mejoría de las normas en un proceso de retroalimentación. En general, la introducción de una norma en cualquier actividad necesita esfuerzos de adaptación, en el orden técnico, económico y administrativo, estos esfuerzos se justifican por las ventajas que a corto y a largo plazo benefician a los productores, los consumidores y la economía nacional.
LA NORMA DE NORMAS Un documento de primordial importancia en los procesos normativos es la existencia de una norma para hacer normas, cuya principal función es homogenizar la producción de normas en cuanto a su contenido y la secuencia de sus capítulos.
METROLOGIA INTRODUCCIÓN La Metrología es ciencia de las mediciones y éstas son una parte permanente e integrada de nuestro diario vivir que a menudo perdemos de vista. En la metrología se entrelazan la tradición y el cambio; los sistemas de medición reflejan las tradiciones de los pueblos pero al mismo tiempo estamos permanentemente buscando nuevos patrones y formas de medir como parte de nuestro progreso y evolución. Es por medio de diferentes aparatos e instrumentos de medición que se realizan pruebas y ensayos que permiten determinar la conformidad con lasnormas existentes de un producto o servicio; en cierta medida, esto permite asegurar la calidad de los productos y servicios que se ofrecen a los consumidores. QUÉ ES METROLOGÍA La metrología (del griego μετρoν, medida y λoγoς, tratado) es la ciencia y técnica que tiene por objeto el estudio de los sistemas de pesos y medidas, y la determinación de las magnitudes físicas.
Históricamente esta disciplina ha pasado por diferentes etapas; inicialmente su máxima preocupación y el objeto de su estudio fue el análisis de los sistemas de pesas y medidas antiguos, cuyo conocimiento se observa necesario para la correcta comprensión de los textos antiguos. Ya desde mediados del siglo XVI, sin embargo, el interés por la determinación de la medida del globo terrestre y los trabajos que al efecto se llevaron a cabo por orden de Luis XIV, pusieron de manifiesto la necesidad de un sistema de pesos y medidas universal, proceso que se vio agudizado durante larevolución industrial y culminó con la creación de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas y la construcción de patrones para el metro y el kilogramo en 1872. Establecidos ya patrones de las unidades de medida fundamentales por la oficina mencionada, la metrología se ocupa hoy día, sin olvidar su vertiente histórica, del proceso de medición en sí, es decir, del estudio de los procesos de medición, incluyendo los instrumentos empleados, así como de su calibración periódica; todo ello con el propósito de servir a los fines tanto industriales como de investigación científica.
IMPORTANCIA Y BENEFICIOS DE LA METROLOGÍA Las mediciones correctas tienen una importancia fundamental para los gobiernos, para las empresas y para la población en general, ayudando a ordenar y facilitar las transacciones comerciales. A menudo las cantidades y las características de un producto son resultado de un contrato entre el cliente(consumidor) y el proveedor (fabricante); las mediciones facilitan este proceso y por ende inciden en la calidad de vida de la población, protegiendo al consumidor, ayudando a preservar el medio ambiente y contribuyendo a usar racionalmente los recursos naturales. Actualmente, con la dinamización del comercio a nivel mundial, la Metrología adquiere mayor importancia y se hace más énfasis en la relación que existe entre ella y la calidad, entre las mediciones y el control de la calidad, la calibración, la acreditación de laboratorios, la trazabilidad y la certificación. La Metrología es el núcleo central básico que permite el ordenamiento de estas funciones y su operación coherente las ordena con el objetivo final de mejorar y garantizar la calidad de productos y servicios. El desarrollo de la metrología proporciona múltiples beneficios al mundo industrial, como veremos a continuación: • Promueve el desarrollo de un sistema armonizado de medidas, análisis ensayos exactos, necesarios para que la industria sea competitiva.
• Facilita a la industria las herramientas de medida necesarias para la investigación y desarrollo de campos determinados y para definir y controlar mejor la calidad de los productos. • Perfecciona los métodos y medios de medición. • Facilita el intercambio de información científica y técnica. • Posibilita una mayor normalización internacional de productos en general, maquinaria, equipos y medios de medición. TIPOS DE METROLOGÍA La metrología tiene varios campos: metrología legal, metrología industrial y metrología científica son divisiones que se ha aceptado en el mundo encargadas en cubrir todos l os aspectos técnicos y prácticos de las mediciones:
La Metrología Legal. Este término está relacionado con los requisitos técnicos obligatorios. Un servicio de metrología legal comprueba estos requisitos con el fin de garantizar medidas correctas en áreas de interés público, como el comercio, la salud, el medio ambiente y la seguridad. El alcance de la metrología legal depende de las reglamentaciones nacionales y puede variar de un país a otro.
La Metrología Industrial Esta disciplina se centra en las medidas aplicadas a la producción y el control de la calidad. Materias típicas son los procedimientos e intervalos de calibración, el control de los procesos de medición y la gestión de los equipos de medida. El término se utiliza frecuentemente para describir las actividades metrológicas que se llevan a cabo en materia industrial, podríamos decir que es la parte de ayuda a la industria. En la Metrología industrial las personas tienen la alternativa de mandar su instrumento y equipo a verificarlo bien sea, en el país o en el exterior. Tiene posibilidades de controlar más este sector, la metrología industrial ayuda a la industria en su producción. La Metrología Científica También conocida como "metrología general". "Es la parte de la Metrología que se ocupa de los problemas comunes a todas las cuestiones metrológicas, independientemente de la magnitud de la medida".
Se ocupa de los problemas teóricos y prácticos relacionados con las unidades de medida, del problema de los errores en la medida; del problema en las propiedades metrológicas de los instrumentos de medidas aplicables independientemente de la magnitud involucrada. Algunas de ellas son las siguientes:
SEGÚN SU AREA DE APLICACIÓN: a) Metrología dimensional. b) Metrología de Masas. c) Metrología de fuerza y presión. d) Metrología de flujo y volumen. e) Metrología electromagnética. f) Metrología de tiempo y frecuencia. g) Termometría. h) Metrología física. - Vibraciones. - Acústica. - Óptica - Radiometría. i) Metrología de Materiales. La metrología dimensionales la ciencia aplicada que se encarga de estudiar las técnicas de medición que determinan correctamente las magnitudes lineales y angulares. La metrología dimensional también se encarga del estudio de otras características físicas, como redondez, paralelismo, concentricidad, coaxialidad, tolerancia geométrica, etc. Razón por la cual esta rama de la metrología también se le denomina metrología geométrica.
LONGITUDES: Exteriores. Interiores. Profundidades. Alturas. ANGULOS: Exteriores. Interiores. ACABADO SUPERFICIAL: Rugosidad. FORMAS: Forma por elementos aislados.
Rectitud. Planitud. Circularidad. Cilindridad. Forma de una línea. Forma de una superficie.
Orientación por elementos asociados.
Paralelismo. Perpendicularidad. Angularidad o inclinación. Posición por elementos asociados
Localización. Concentricidad. Coaxialidad.
ERRORES EN LA MEDICIÓN. Al hacer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, aun cuando las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento, el mismo método y en el mismo ambiente (repetitividad). Los errores surgen debido a la imperfección de los sentidos, de los medios, de la observación, de las teorías que se aplican, de los aparatos de medición, de las condiciones ambientales y de otras causas. Medida del error: En una serie de lecturas sobre una misma dimensión constante, la inexactitud o incertidumbre es la diferencia entre los valores máximo y mínimo obtenidos. Incertidumbre = valor máximo - valor mínimo El error absoluto es la diferencia entre el valor leído y el valor convencionalmente verdadero correspondiente. Error absoluto = valor leído - valor convencionalmente verdadero El error absoluto tiene las mismas unidades El error relativo es igual al error absoluto entre el valor convencionalmente verdadero. Error absoluto Error relativo = Valor convencionalmente verdadero Y como el error absoluto es igual a la lectura menos el valor convencionalmente verdadero, entonces: Valor leído -valor convencionalmente verdadero Error relativo = Valor convencionalmente verdadero Con frecuencia, el error relativo se expresa en porcentaje multiplicándolo por cien.
CLASIFICACIÓN DE ERRORES EN CUANTO A SU ORIGEN Errores por el instrumento o equipo de medición Las causas de errores atribuibles al instrumento, pueden deberse a defectos de fabricación (dado que es imposible construir aparatos perfectos). Estos pueden ser deformaciones, falta de linealidad, imperfecciones mecánicas, falta de paralelismo, etcétera. El error instrumental tiene valores máximos permisibles, establecidos en normas o información técnica de fabricantes de instrumentos, y puede determinarse mediante calibración.
Errores del operador por el modo de medición Muchas de las causas del error aleatorio se deben al operador, por ejemplo: falta de agudeza visual, descuido, cansancio, alteraciones emocionales, etcétera. Para reducir este tipo de errores es necesario adiestrar al operador: Error por el uso de instrumentos no calibrados Instrumentos no calibrados o cuya fecha de calibración está vencida, así como instrumentos sospechosos de presentar alguna anormalidad en su funcionamiento no deben utilizarse para realizar mediciones hasta que no sean calibrados y autorizados para su uso. Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones La fuerza ejercida al efectuar mediciones puede provocar deformaciones en la pieza por medir, el instrumento o ambos.
Error por instrumento inadecuado Antes de realizar cualquier medición es necesario determinar cuál es el instrumento o equipo de medición más adecuado para la aplicación de que se trate. Además de la fuerza de medición, deben tenerse presente otros factores tales como: Cantidad de piezas por medir - Tipo de medición (externa, interna, altura, profundidad, etcétera.) - Tamaño de la pieza y exactitud deseada. Se recomienda que la razón de tolerancia de una pieza de trabajo a la resolución, legibilidad o valor de mínima división de un instrumento sea de 10 a 1 para un caso ideal y de 5 a 1 en el peor de los casos. Si no es así la tolerancia se combina con el error de medición y por lo tanto un elemento bueno puede diagnosticarse como defectuoso y viceversa.
Errores por puntos de apoyo Especialmente en los instrumentos de gran longitud la manera como se apoya el instrumento provoca errores de lectura. En estos casos deben utilizarse puntos de apoyo especiales, como los puntos Airy o los puntos Bessel. Errores por método de sujeción del instrumento El método de sujeción del instrumento puede causar errores un indicador de carátula está sujeto a una distancia muy grande del soporte y al hacer la medición, la fuerza ejercida provoca una desviación del brazo. La mayor parte del error se debe a la deflexión del brazo, no del soporte; para minimizarlo se debe colocar siempre el eje de medición lo más cerca posible al eje del soporte. Error por distorsión Gran parte de la inexactitud que causa la distorsión de un instrumentó puede evitarse manteniendo en mente la ley de Abbe: la máxima exactitud de medición es obtenida si el eje de medición es el mismo del eje del instrumento.
Error de paralaje Este error ocurre debido a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medición, la cual está en un plano diferente El error de paralaje es más común de lo que se cree. Este defecto se corrige mirando perpendicularmente el plano de medición a partir del punto de lectura.
Error de posición Este error lo provoca la colocación incorrecta de las caras de medición de los instrumentos, con respecto de las piezas por medir.
Error por desgaste Los instrumentos de medición, como cualquier otro objeto, son susceptibles de desgaste, natural o provocado por el mal uso.
Error por condiciones ambientales Entre las causas de errores se encuentran las condiciones ambientales en que se hace la medición; entre las principales destacan la temperatura, la humedad, el polvo y las vibraciones o interferencias (ru ido) electromagnéticas extrañas. 1. Humedad 2. Polvo 3. Temperatura
MEDICION Y REGISTRO Por lo general cuando se efectúa la medición los valores medidos se registran para mediciones criticas es mejor que dos personas trabajen juntas, ya que una se dedica a medir y la otra se especializa en registrar las mediciones. En este caso las NOTAS DEBEN TOMARSE DE UNA MANERA NORMADA.
INSTRUMENTOS DE MEDICION
En lo que respecta a nuestra materia veremos la metrología dimensional, y específicamente en mediciones lineales y angulares las cuales las podremos realizar con instrumentos para medidas aproximadas y medidas de precisión, tanto con instrumentos analógicos o digitales. Los instrumentos para medidas lineales o angulares aproximadas son aquellos q ue solo tienen una escala graduada, y así tenemos: Para medidas aproximadas
Lineales: Reglas graduadas, metros flexómetros etc.
Flexometro / Cinta métrica : Es el más común, de cinta metálica, muy útil, versátil y que no ocupa espacio porque se enrolla sobre sí mismo. Deberá ser de 5 metros como mínimo, así como ancho y resistente para que no se doble.
Metro plegable: La ventaja de esta herramienta es que no se dobla cuando está desplegada. Es muy
habitual en carpintería.
Escuadra: también muy utilizada, porque aumenta la precisión del trazo y facilita el marcaje. Además, es
perfecta para comprobar el ángulo de los ensamblajes. La idea es que sirva para medir ángulos rectos exactos (90º)
Angulares: Graduadores y goniómetros simples Transportador de ángulos: se utilizan para medir los ángulos en grados.
Falsa escuadra: se trata de una escuadra con distintas reglas que permite medir y trazar ángulos de
distintas dimensiones.
lí nea vertical y la Nivel: Los niveles con una burbuja en el centro, sirven para medir con precisión la línea horizontal: por ejemplo para saber si no tiene más inclinación i nclinación de la debida. Algunos niveles digitales emiten un sonido cuando hemos alcanzado la horizontalidad o verticalidad adecuada, facilitando enormemente el trabajo.
Para medidas de precisión tenemos: CALIBRADOR PIE DE REY O VERNIER Entre los instrumentos de medición que veremos encontramos los Analógicos y Los Digitales VERNIER ANALOGICO El calibrador vernier es uno de los instrumentos mecánicos para medición lineal de exteriores, medición de interiores y de profundidades más ampliamente utilizados. Se creé que la l a escala vernier fue inventado por un portugués llamado Petrus Nonius. El calibrador vernier actual fue desarrollado después, en 1631 por Pierre Vernier. El vernier o nonio que poseen los calibradores actuales permiten realizar lecturas con precisiones de 0,1mm (decimales) 0.05 (vigesimales) o 0.02mm. (Quincuagecimales) (Quincuagecimales) y de 0.001" o 1/128" dependiendo del sistema de graduación a utilizar (métrico o inglés).
VERNIER DIGITAL El Calibrador digital utiliza un sistema de detección de desplazamiento tipo capacitancia, y es casi del mismo tamaño y peso que el calibrador vernier convencional del mismo rango de medición. Estos calibradores se utilizan en la actualidad muy extensamente debido a sus ventajas como son FACIL LECTURA Y OPERACIÓN QUE SE LOGRARON GRACIAS AL SISTEMA DIGITAL.
APLICACIONES Las principales aplicaciones en el uso del vernier son comúnmente: medición de exteriores, de interiores, de profundidades y en algunos calibradores dependiendo del diseño medición de escalonamiento Existiendo dos tipos de vernier que son los Estándares y los de Nonio Largo, los cuales se diferencian por la longitud del nonio. La exactitud de un calibrador vernier se debe principalmente a la exactitud de la graduación de sus escalas, el diseño de las guías del cursor, cursor , el paralelismo y perpendicularidad de sus palpadores, la mano de obra y la tecnología en su proceso de fabricación. Normalmente los calibradores vernier tienen un acabado en cromo satinado el cual elimina los reflejos, se construyen en acero inoxidable con lo que se reduce la corrosión o bien en acero al carbono, la dureza de las superficies de los palpadores oscila entre 550 y 700 Vickers dependiendo d ependiendo del material usado y de lo que establezcan las normas. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Una escala nonio tiene cuatro características que la definen: N: El numero de divisiones del nonio P: La precisión, (medida más pequeña que puede representar). K: Constante de extensión, que determinará la longitud del nonio para una misma precisión (Standart o Nonio Largo)
L: Su longitud en las mismas unidades de la regla De estas variables solo n y k son independientes y P y L dependen de las primeras del siguiente modo la precisión es:
Y la longitud del nonio es:
Donde k es un número entero mayor o igual que 1, normalmente 1 en el Standart o 2 en el nonio largo cuando se quiere facilitar la lectura. VERNIER DECIMAL (NONIO DE 10 DIVISIONES)
P = 0.1 En este caso k = 1, por tanto:
En el caso de que k = 2, nonio largo tendríamos:
Un nonio de 19 mm de longitud y 10 divisiones tendría la misma precisión, en el doble de longitud, con lo que se facilita su lectura, al estar sus divisiones mas separadas.
LECTURA DEL VERNIER DECIMAL En el caso de la lectura del vernier decimal se presentan dos casos: 1.- Cuando el cero del nonio coincide con una raya de la regla principal en este caso se lee la cantidad entera en milímetros, es decir contamos las divisiones que existen desde el cero de la regla hasta el cero del nonio.
0,0 mm
1,0 mm
2.- Cuando el cero del nonio se encuentra entre dos rayas de la regla, entonces leemos pri mero la cantidad en milímetros (contamos las divisiones que hay desde el cero de la regla hasta el cero del nonio) y luego se le añade la fracción en décimas correspondiente esto es (la raya del nonio que coincida con una raya de la regla)
0,6 mm
1,3 mm
VERNIER VIGESIMAL (NONIO DE 20 DIVISIONES)
Podemos ver otro ejemplo, que junto con el anterior, son los más utilizados en el sistema decimal. Con un nonio de 19 de longitud y 20 divisiones, con lo que tendríamos una apreciación:
Que en este caso, seria:
En el caso normal con k = 1, (nonio Standard) por tanto:
LECTURA DEL VERNIER VIGESIMAL En el caso de la lectura del vernier Vigesimal se presentan dos casos: 1.- Cuando el cero del nonio coincide con una raya de la regla principal en este caso se lee la cantidad entera en milímetros, es decir contamos las divisiones que existen desde el cero de la regla hasta el cero del nonio.
6,00 mm
2.- Cuando el cero del nonio se encuentra entre dos rayas de la regla, entonces leemos pri mero la cantidad en milímetros (contamos las divisiones que hay desde el cero de la regla hasta el cero del nonio) y luego se le añade la fracción en centésimas correspondiente esto es ( la raya del nonio que coincida con una raya de la regla)
3,45 mm VERNIER QUINCUAGECIMAL (Nonio de 50 divisiones)
La apreciación de este calibre como en los casos anteriores, corresponde a la expresión:
Que sustituyendo los valores, tenemos:
Operando, da como resultado:
Esta apreciación esta grabada en la parte superior del calibre como se puede ver. Su longitud con k = 1, es:
La apreciación del instrumento, una división del nonio, equivale a 0,02, cada cinco divisiones son 0,02 x 5 = 0,1. En el nonio o escala vernier, se puede ver que cada cinco divisiones están marcadas con un numero desde el 0, para indicar el fiel y comienzo de la escala, y correlativamente del 1 al 10 indicando las décimas de milímetro. LECTURA DEL VERNIER QUINCUAGESIMAL En el caso de la lectura del vernier Quincuagesimal se presentan dos casos: 1.- Cuando el cero del nonio coincide con una raya de la regla principal en este caso se lee la cantidad entera en milímetros, es decir contamos las divisiones que existen desde el cero de la regla hasta el cero del nonio.
5,00 mm 2.- Cuando el cero del nonio se encuentra entre dos rayas de la regla, entonces leemos pri mero la cantidad en milímetros (contamos las divisiones que hay desde el cero de la regla hasta el cero del nonio) y luego se le añade la fracción en centésimas correspondiente esto es ( la raya del nonio que coincida con una raya de la regla)
43,18 mm
cont. INSTRUMENTOS DE MEDICION VERNIER MEDIDAS EN PULGADAS (1/128)
El nonio que nos permite la precisión de 1/128”: Tiene una longitud de 7/16” (LER) y está dividido en 8 partes iguales. Por lo tanto cada parte mide: (7/16) / 8 = 7/128” (LEN) Cada división de la escala mide 1/16 = 8/128. Resulta que cada división del nonio es 1/128 menor que la división de la escala. Como habíamos indicado anteriormente en todo instrumento de precisión con nonio la precisión es igual a; P = LER - LEN P = 1/16 – 7/128 P = 1/128 LECTURA DEL VERNIER EN PULGADAS En el caso de la lectura del vernier en pulgadas se presentan dos casos: 1.- Cuando el cero del nonio coincide con una raya de la regla principal en este caso se lee la cantidad entera en 16 avos, es decir contamos las divisiones que existen desde el cero de la regla hasta el cero del nonio.
5/16 “
2.- Cuando el cero del nonio se encuentra entre dos rayas de la regla, entonces leemos pri mero la cantidad en 16 avos (contamos las divisiones que hay desde el cero de la regla hasta el cero del nonio) y luego se le añade la fracción en 128 avos correspondiente esto es ( la raya del nonio que coincida con una raya de la regla)
9/16 + 3/128 = 75/128
TORNILLO MICROMETRICO O PALMER MICROMETRO ANALOGICO
MICROMETRO DIGITAL
Es un instrumento de medición longitudinal capaz de valorar dimensiones de centésimas de milímetro
y milésimas de pulgadas cuando el micrómetro no tiene nonio y en milésimas de milímetro y diez milésimas de pulgadas cuando tiene nonio en una sola operación. El tornillo micrométrico se usa para longitudes menores a las que puede medir el calibrador o vernier. El tornillo micrométrico consta de una escala fija y una móvil que se desplaza por rotación. La distancia que avanza el tornillo al dar una vuelta completa se denomina paso de rosca. Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. La máxima longitud de medida del micrómetro de exteriores es de 25 mm, por lo que es necesario disponer de un micrómetro para cada campo de medidas que se quieran tomar (0-25 mm), (25-50 mm), (50-75 mm), etc. Todos los tornillos micrométricos empleados en el sistema métrico decimal tienen una longitud de 25 mm, donde está construida una rosca de 50 hilos por lo tanto el paso de la rosca es de 0,5 mm, de modo que girando el tambor una vuelta completa el palpador avanza o retrocede 0,5 mm. El micrómetro tiene una escala longitudinal, línea longitudinal que sirve de fiel, que en su parte superior presenta las divisiones de milímetros enteros y en la inferior las de los medios milímetros, cuando el tambor gira deja ver estas divisiones. En la superficie del tambor tiene grabado en toda su circunferencia 50 divisiones iguales, La precisión del tornillo está dada por: P = paso de rosca / No. de divisiones de la escala móvil P = 0,5 / 50 P = 0,01 Si en un tornillo micrométrico la escala fija esta graduada en medios milímetros, o sea el paso de la rosca es esa distancia, y la móvil tiene 50 divisiones, la precisión con que se puede medir una longitud será de 0,01 milímetro. En el caso del micrómetro en pulgadas todos los tornillos micrométricos empleados tienen una longitud de 1 pulgada, donde está construida una rosca de 40 hilos por lo tanto el paso de la rosca es de 0,025 pulg. de modo que girando el tambor una vuelta completa el palpador avanza o retrocede 0,025 pulg. El micrómetro tiene una escala longitudinal, línea longitudinal que sirve de fiel, que en su parte superior presenta las divisiones de 0.100 de pulg. Y en la inferior las de 0.025. 0.050, 0.075 de pulg., estas cantidades se observan cuando el tambor gira y deja ver estas divisiones. La precisión del tornillo está dada por: P = paso de rosca / No. de divisiones de la escala móvil P = 0,025 / 25 P = 0,001 pulg. TIPOS DE MICROMETROS MICROMETROS PARA APLICACIÓN ESPECIAL: Micrómetros para tubo: este tipo de micrómetro está diseñado para medir el espesor de la pare3d de partes tubulares, tales como cilindros o collares. Existen tres tipos los cuales son: 1.- Tope fijo esférico 2.- Tope fijo y del husillo esférico 3.- Tope fijo tipo cilíndrico MICROMETRO PARA RANURAS: En este micrómetro ambos topes tiene un pequeño diámetro con el objeto de medir pernos ranurados, cuñeros, ranuras, etc., el tamaño estándar de la porción de medición es de 3 mm de diámetro y 10 mm de longitud. MICROMETRO DE PUNTAS: Estos micrómetros tienen ambos topes en forma de punta. Se utiliza para medir el espesor del alma de brocas, el diámetro de raíz de roscas externas, r anuras pequeñas y otras porciones difíciles de alcanzar. El ángulo de los puntos puede ser de 15, 30, 45, o 60 grados. Las puntas de medición normalmente tiene un radio de curvatura de 0, 3 mm, ya que ambas puntas pueden no
tocarse; un bloque patrón se utiliza para ajustar el punto cero. Con el objeto de `proteger las puntas, la fuerza de medición en el trinquete es menor que la del micrómetro estándar de exteriores. MICROMETRO PARA CEJA DE LATAS: Este micrómetro esta especialmente diseñado para medir los anchos y alturas de cejas de latas. MICROMETRO INDICATIVO: Este micrómetro cuenta con un indicador de carátula. El tope del arco `puede moverse una pequeña distancia en dirección axial en su desplazamiento lo muestra el indicador. Este mecanismo permite aplicar una fuerza de medición uniforme a las piezas. MICROMETRO DE EXTERIORES CON HUSILLO NO GIRATORIO: En los micrómetros normales el husillo gira con el tambor cuando este se desplaza en dirección axial. A su vez, en este micrómetro el husillo no gira cuando es desplazado. Debido a que el husillo no giratorio no produce torsión radial sobre las caras de medición, el desgaste de las mismas se reduce notablemente. Este micrómetro es adecuado para medir superficies con recubrimiento, piezas frágiles y características de partes que requieren una posición angular específica de la cara de medición del husillo. MICROMETRO CON DOBLE TAMBOR: Una de las características del tipo no giratorio con doble tambor, es que la superficie graduada del tambor esta al ras con la superficie del cilindro en que están grabadas la línea índice y la escala vernier, lo cual permite lecturas libres de error d e paralaje. MICROMETRO TIPO DISCOS PARA ESPESOR DE PAPEL: Este tipo es similar al micrómetro tipo discos de diente de engrane, pero utiliza un husillo no giratorio con el objeto de eliminar torsión sobre la superficie de la pieza, lo que hace adecuado para medir papel o `piezas delgadas. MICROMETRO DE CUCHILLAS: En este tipo los topes son cuchillas por lo que ranuras angostas cuñeros, y otras porciones difíciles de alcanzar pueden medirse. MICROMETROS PARA ESPESOR DE LÁMINAS: Este tipo de micrómetros tiene un arco alargado capaz de medir espesores de láminas en porciones alejadas del borde de estas. La pr ofundidad del arco va de 100 a 600 mm. MICROMETRO PARA DIENTES DE ENGRANE: El engrane es uno de los elementos más importantes de una maquina, por lo que su medición con frecuencia requerida para asegurar las características deseadas de una maquina. Para que los engranes ensamblados funcionen correctamente, sus dientes deben engranar adecuadamente entre ellos sin cambiar su distancia entre los dos centros de rotación. MICROMETROS PARA DIMENSIONES MAYORES A 25 MM: Para medir dimensiones exteriores mayores a 25 mm (1 pulg) se tienen 2 opciones. La primera consiste en utilizar una serie de micrómetros para mediciones de 25 a 50 mm (de 1 a 2 pulg.), 50 a 75 mm (2 a 3 pulg), etc. La segunda consiste en utilizar un micrómetro con rango de medición de 25 mm y arco grande con tope de medición intercambiable. MICROMETROS DE INTERIORES: Al igual que los micrómetros de exteriores los de interiores están diversificados en muchos tipos para aplicaciones específicas y pueden clasificarse en los siguientes tipos: Tubular Calibrador 3 puntos de contacto. La lectura del micrómetro debe hacerse utilizando fuerza constante en la calibración a cero y en las lecturas de mediciones, para lograr esto, la mayor parte de los micrómetros tienen adaptado un dispositivo de fuerza constante (trinquete), concéntrico al tambor, que transmite una fuerza regulada constante al tambor-husillo. Lectura del micrómetro en milímetros Cuando los topes del yunque y del husillo están en contacto, la división 0 (cero) del tambor coincide con el cero (0) de la escala; al irse separando los topes se va descubriendo la escala y la distancia entre ellos es igual a la medida descubierta de la escala (milímetros y medios milímetros) más el número de centésimas indicado por la división de la escala del tambor que se encuentre en coincidencia con la línea horizontal de la escala fija. Por ejemplo, en la figura (a) se ve la posición del tambor para una separación de los topes de 7.25 mm, y en la figura (b) para una medida de 7.84 mm; en este último caso el tambor indica 34 centésimas, pero, como en la escala fija hay descubiertos 7.5 mm (7 rayas superiores completas, más una raya inferior), la medida indicada es de 7.50 + 0.34 = 7.84 mm.
LECTURA 7,25 mm
LECTURA 7,84 mm
Dada la gran precisión de los micrómetros, una presión excesiva de los topes sobre la pieza que se mide, puede falsear el resultado de la medición, además de ocasionar daño en el micrómetro con la pérdida permanente de la precisión. Lectura del micrómetro en pulgadas Cuando los topes del yunque y del husillo están en contacto, la división 0 (cero) del tambor coincide con el cero (0) de la escala; al irse separando los topes se va descubriendo la escala y la distancia entre ellos es igual a la medida descubierta de la escala (0,025, 0,050, 0,075 y 0.100 milésimas de pulgada) más el número de milésimas indicado por la división de la escala del tambor que se encuentre en coincidencia con la línea horizontal de la escala fija. El que se muestra es un micrómetro para medidas entre el rango de 2 a 3 pulgadas.
Guía tubular 2,350” Tambor 0,012” LECTURA 2,362” La línea de revolución sobre la escala está graduada en .025 de pulgada. En consecuencia, los dígitos 1, 2 y 3 sobre la línea de revolución representan 0,100, 0200, y 0,300 pulgadas respectivamente. Por ejemplo, en la figura anterior se ve la posición del tambor para una separación de los topes de 2,362 pulg. en este caso el tambor indica 0,012 pulg. Pero, como en la escala fija hay descubiertos 2.350 pulg. , la medida indicada es de 2.350 + 0.012 = 2.362 pulg.
Guía tubular
11,00
Tambor 0,36 LECTURA 11,36 mm
Guía tubular 0,225” Tambor 0,018” LECTURA 0,243” LECTURA DEL MICROMETRO MILIMETRICO CON NONIO En el caso del micrómetro con nonio este tiene en la parte superior de la guía tubular un nonio, el cual tiene 10 divisiones iguales, cada división del nonio equivale a 0,001mm. La lectura se la realiza igual que si se tratara del micrómetro estándar pero se tendrá que añadir la lectura del nonio.
LECTURA DEL MICROMETRO EN PULGADAS CON NONIO En el caso del micrómetro con nonio este tiene en la parte superior de la guía tubular un nonio, el cual tiene 10 divisiones iguales, cada división del nonio equivale a 0,0001”
La lectura se la realiza igual que si se tratara del micrómetro estándar pero se tendrá que añadir la lectura del nonio.
Guía tubular Tambor Nonio LECTURA
0,300 0,014 0,0002
0,3142”
INDICADOR DE CARATULA Los indicadores de carátula son instrumentos de precisión utilizados para medir la diferencia en tamaño o localización que existe entre una pieza de trabajo y una norma de referencia. Aunque son capaces de proporcionar mediciones lineales, los indicadores de carátula se usan por lo general para efectuar mediciones por comparación, tales como la verificación del alineamiento y la concentricidad de una pieza de trabajo en un torno. En este caso la comparación se hace entre el eje del torno y el eje de la pieza. Los indicadores de carátula también se utilizan para alinear las prensas de tornillo en fresadoras comparando la localización de la mordaza del eje en cada uno de sus extremos. Para efectuar una inspección, el indicador de carátula se ajusta a un valor de norma y a continuación, utilizando el indicador, cada pieza de trabajo se va comparando con la norma. Cualquier variación con respecto a la dimensión prefijada se puede detectar con facilidad mediante la lectura de las graduaciones de la carátula.
METROLOGIA ANGULAR BLOQUES PATRON En los Albores del siglo XVIII el científico sueco Cristopher Polhen elaboro una barra que contaba con diferentes espesores. En 1980 Hjalmer Ellstron, fabricante sueco de armas, diseño un boque patrón con dos superficie paralelas para inspeccionar rifles. En 1910 Carl Edward Johansson descubrió que cualquier longitud podía obtenerse combinando un conjunto de pequeños bloques patrón con diferentes tamaños basándose en este principio construyo un juego de bloque patrón compuesto de 111 piezas. En 1918 William E. Hoke, del instituto National Bureau of Standart (NBS) de Estados Unidos actualmente NIST; diseño un bloque patrón con una sección transversal cuadrada y un agujero en el centro. REQUERIMIENTO PARA LOS BLOQUES PATRONES 1. Exactitud dimensional y geométrica. Longitud, paralelismo, Planitud. 2. Capacidad de adherencia con otros bloques. Buen Acabado superficial. 3. Estabilidad dimensional a través de tiempo. 4. Duros y resistente al desgaste. 5. Coeficiente de expansión térmica cercano al de los metales comunes. 6. Resistencia a la corrosión. Exactitud de los bloques patrones: Los bloques patrones se clasifican en términos de exactitud según la siguiente tabla la cual muestra guías para seleccionar el grado adecuado y satisfacer diferentes necesidades: según la siguiente tabla la cual muestra guías para seleccionar el grado adecuado y satisfacer diferentes necesidades: CLASIFICACION Referencia
USO Investigación tecnología y científica.
Calibración
Calibración de instrumentos de medición. Calibración de bloques patrones.
Inspección
Inspección de partes, maquinas, herramientas. Calibración de instrumentos.
GRADO 00(k) 0 y 00(k)
1y2
Taller
Montaje de herramientas de cortes. Fabricación de dispositivos.
2y1
En el método de medición comparativa, el tamaño de un bloque patrona se mide comparándolo con un patrón de referencia de longitud conocida (medido por interferómetro). Para realizar menciones comparativa puede utilizarse un instrumento de medición analógico con valor de división de 0,2μm o un instrumento de medición digital con una resolución de 0,01μm. El punto de medición de un bloque patrón es el centro de la superficie de medición porque la longitud del bloque se define como la dimensión central. Los bloques patrón cuadrados tienen un agujero en el centro.
GONIOMETRO UNIVERSAL
Este aparato tiene el mismo funcionamiento que el transportador simple, pero está más perfeccionado, ya que permite un campo de aplicaciones más amplio, a la vez, que mayor apreciación en las lecturas, por cuanto consta además de la regla principal de un nonio, que es el que nos da la precisión. Con el goniómetro universal pueden realizarse mediciones con una precisión de 5 minutos. El goniómetro universal se compone de una regla fija llamada Limbo, y de otro móvil llamado nonio. La escala circular principal está subdividida en 4 veces 90º y sirve para leer ángulos enteros, El nonio se compone de un arco de 23º, el mismo que está dividido en 12 partes iguales. Cada subdivisión de la escala del nonio vale: LEN = 23º/12
LEN = 1º 55’ Como longitud de la escala de la regla hemos tomado 2º LER = 2º Entre ambas divisiones existe por lo tanto una diferencia de: P = LER – LEN P = 2º - 23º/12 P = 5 minutos
LECTURA DEL GONIOMETRO En el caso de la lectura del goniómetro se presentan dos casos: 1.- Cuando el cero del nonio coincide con una raya de la regla principal (limbo) en este caso se lee la cantidad entera en grados, es decir contamos las divisiones que existen desde el cero de la regla (limbo) hasta el cero del nonio.
Lectura: 28º 2.- Cuando el cero del nonio se encuentra entre dos rayas de la regla, entonces leemos pri mero la cantidad en grados {contamos las divisiones que hay desde el cero de la regla (limbo) hasta el cero del nonio} y luego se le añade la fracción en minutos correspondiente esto es (la raya del nonio que coincida con una raya de la regla)
Lectura: 50º 10’
Lectura: 15º 20’ REGLA DE SENOS A fin de facilitar la medición de ángulos, lo que se hace dificultoso en la técnica en algunos casos realizarlos con transportador o goniómetro, se utiliza la regla o barra de senos que permite medir un ángulo cualquiera utilizando resoluciones trigonométricas con error menor a 5 minutos. Se utiliza este instrumento para la construcción de útiles, herramientas, en trazados, para efectuar ajustes,
comprobaciones y otras operaciones que requieran gran exactitud en la medición u obtención de piezas angulares.
La regla de senos está constituida por una barra de acero (F) de alta resistencia al desgaste, cuidadosamente rectificada, de gran robustez, con agujeros (o) en su cuerpo para hacerla más liviana. Sus dos extremos están rebajados y en cada uno de ellos se encuentra dispuesto, haciendo contacto con las superficies de los rebajes de la barra, un cilindro (d) de acero especial templado, cementado y rectificado. Por lo tanto la regla posee dos de estos cilindros los cuales tienen igual diámetro y longitud y hacen contacto con las superficies de rebajes por dos de sus generatrices a 90º, estando atornillados. Los centros de los cilindros se encuentran sobre una línea (A-B) exactamente paralela al eje de la barra y a sus superficies superior e inferior. La regla apoya sobre una mesa (m) de máquina herramienta o mármol de ajuste, por medio de la parte inferior de los cilindros siendo la precisión del paralelismo de las superficies de la regla y de la base de apoyo de ±0,001mm. La excentricidad de los cilindros no debe exceder de 0,00075mm por cada 25,4mm de diámetro (en pulgadas: 0,00003" por cada pulgada de diámetro). Para efectuar la medición, la regla viene provista de un sistema de bloques calibrados pat rones, denominados blocs, galgas, calzas o escantillones, que se encuentran construidos de material especial de óptima calidad, templado, perfectamente rectificados, rasqueteados y lapidadas sus superficies, con dos caras opuestas paralelas y planas, siendo su precisión de fabricación función de sus dimensiones, que van desde 1/10000mm para los de 10mm hasta 1/1000mm para una galga de 100mm. Es tal el grado de perfección y calidad de estas galgas que presentan las características distintivas de adherirse unas a otras cuando se unen por sus caras y no separándose sin un esfuerzo considerable, pudiendo mantenérselas suspendidas como una barra sin que ellas se separen. La medición de un ángulo con la regla de senos se efectúa de la manera siguiente: se apoya sobre la base (mármol E) uno de los cilindros de la regla y debajo del otro se agregan las galgas de control, hasta una altura H para lograr el ángulo a deseado; teniendo en cuenta que la distancia entre los centros de los cilindros es una constante C, que puede ser de C = 100mm y C = 200mm o C = 5" y C = 10", si es H la altura de los bloques y a el ángulo que forman las superficies de la regla con la base, se tendrá:
Siendo C la constante del aparato. Se desea obtener un ángulo de 26º16', por lo tanto se debe obtener con las galgas, para C = 100mm:
H = C.sen a = 100mm × sen a 26º16' = 44,254956mm Es decir que con las galgas se debe lograr una altura de 44,254956mm. Las galgas o escantillones se fabrican desde 0,25mm hasta 100mm, pudiendo estar en centímetros, milímetros, pulgadas o múltiplos y submúltiplos de éstos. Para ángulos muy pequeños, el valor de H es tan reducido que no se pueden efectuar las c ombinaciones necesarias.
NIVELES Los niveles de burbuja son los instrumentos más comúnmente utilizados para inspeccionar la posición horizontal de superficies y evaluar la dirección y magnitud de desviaciones menores de esa condición nominal La sensibilidad depende de la curvatura del tubo de vidrio. Los de niveles económicos tienen un tubo flexionado. Los de mejor sensibilidad tienen tubos rectos cuyo interior ha sido esmerilado al radio deseado. De acuerdo con las normas Internacionales la sensibilidad de un nivel significa la inclinación necesaria para desplazar la burbuja dentro del tubo una marca de la escala. Esta inclinación puede expresarse mediante altura relativa a un metro del lado de la base o mediante ángulo en segundos. Las clases de niveles serán 1, 2 y 3 de acuerdo con la sensibilidad de la burbuja, mientras que los grados A y B los determinan la estructura y característica del tubo
Los niveles en el sistema inglés tienen una sensibilidad de 2, 5, 10, 20, 30, 60 y 3600 segundos, es decir, corresponden a una elevación de 0,0001; 0,00025; 0,001:0,0015; 0,003 y 0,180 pulgadas por pie por división. Los niveles deben estar marcados con los siguientes datos sobre el cuerpo: a) Sensibilidad b) Grado c) Nombre o marca del fabricante. La escala sobre el tubo principal debe, preferentemente, estar graduada en intervalos iguales de aproximadamente 2 mm, como se muestra en la figura.
Aunque los niveles vienen ajustados después de un tiempo de uso tal vez se requiera ajustarlos, por lo que debe buscarse que al girar el nivel 180º la posición de la burbuja no cambie.
ISTEMA DE AJUSTES Y TOLERANCIAS SISTEMAS DE AJUSTES Y TOLERANCIAS En la actualidad, las crecientes necesidades de intercambiabilidad y producción de grandes volúmenes imponen un análisis cuidadoso para lograr la eliminación de problemas de ensamble. Cuando se fabrica una pieza no es posible fijarse la obtención de una dimensión exacta. Es, por consiguiente, necesario establecer dos medidas dentro de las cuales puede estar comprendida la dimensión obtenida. Estas medidas reciben el nombre de dimensiones límites, la dimensión máxima (Dmáx), es el límite superior, y el límite inferior, es la dimensión mínima (Dmín). La cantidad total que le es permitida variar a una dimensión especificada se denomina tolerancia (T), y es la diferencia entre la medida máxima y la mínima. Según la dirección en la cual la variación es permitida, y en relación con la dimensión básica, las tolerancias se clasifican en unilaterales y bilaterales. +0,03 20 0 +0,002 25 -
0 50 -0,04 +0,02 37,5 _0,01
La dimensión nominal (Dnom), es la cota del dibujo, es decir la medida que se quiere obtener. Al ensamblar piezas hay un ajuste, el cual es la cantidad de juego o interferencia resultante de tal ensamble. Por ajuste se entiende la relación de dependencia existente entre dos piezas en lo que respecta a juego o interferencia. Los ajustes pueden clasificarse como: • Con juego • Indeterminado • Con interferencia Se denomina juego, a la diferencia entre los diámetros del agujero y el eje. Existe juego cuando el diámetro del agujero es mayor que el diámetro del eje; puede decirse también cuando la diferencia es positiva. Se denomina interferencia o aprieto, a la diferencia entre los diámetros del agujero y el eje. Existe aprieto cuando el diámetro del eje es mayor que el del agujero; puede decirse también cuando la diferencia es negativa. Construyendo los ejes y agujeros dentro del sistema de dimensiones límites, existen posibilidad para los juegos y aprietos que se presente los valores máximos o mínimos en cada caso. Ajuste.- Es la relación mecánica existente entre dos piezas que pertenecen a un mecanismo, maquina o equipo industrial, cuando una de ellas encaja o se acopla en la otra. Eje.- Cualquier pieza que deba acoplarse dentro de otra. Agujero.- Alojamiento donde se introduce el eje. Se denomina juego máximo a la diferencia entre la dimensión máxima del agujero y la mínima del eje. Jmáx = Dmáx(a) – Dmín (e) Se denomina juego mínimo a la diferencia entre la dimensión mínima del agujero y la máxima del eje.
Jmín = Dmín(a) – Dmáx (e) Se denomina aprieto máximo a la diferencia entre la dimensión mínima del agujero y la máxima del eje. Amáx = Dmín(a) – Dmáx (e) Se denomina aprieto mínimo a la diferencia entre la dimensión máxima del agujero y la mínima del eje. Amín = Dmáx(a) – Dmín (e) SISTEMAS DE AJUSTES En la ejecución de piezas mecánicas que tienen que ajustarse una con la otra, debe tenerse en cuenta los siguientes conceptos:
• Dimensión nominal • Tolerancia • Juego o Interferencia Se designa con la denominación de sistemas de ajustes a una serie de asientos con juego o aprieto, que responden a un determinado ordenamiento. Cuando se trata de la fabricación de ejes y agujeros, los cuales deber girar con mayor o menor facilidad, o bien permanecer fijos respondiendo a mayor o menor aprieto, puede resolverse el problema con dos sistemas de ajuste; dicho sistemas nacen del hecho de considerar cuál de los dos elementos del par de piezas a fabricar pueden asumir la característica de normal o básico, y cuál permanece como elemento variable. Sistema de Agujero Único SAU Tiene la característica de que el agujero se construye de una dimensión uniforme, siendo común para todos los asientos de igual calidad; y los ejes en cambio, se construyen permitiendo la variación de la tolerancia de ajuste de modo de obtener el juego o la interferencia. Para este sistema de ajuste, la medida nominal constituye la dimensión mínima, es decir la medida límite inferior del agujero. Sistema de Eje Único SEU Tiene la característica de que el eje es el que se mantiene a un diámetro constante, variando el diámetro del agujero para obtener el ajuste deseado. En este caso, la medida nominal constituye la dimensión máxima, es decir la medida límite superior del eje. En estos dos sistemas, la línea que corresponde a la medida nominal, se denomina también línea de cero. Como conclusión, podemos señalar que la dimensión nominal que constituye también la cota del dibujo, fija siempre la línea de cero e identifica el sistema según corresponda a eje o agujero único. Grados de Calidad En este sistema de ajuste, los grados de calidad admitidos son los siguientes: • Calidad Perfecta • Calidad Precisa • Calidad Ordinaria • Calidad Basta Sistema de Ajuste Internacional ISO En el sistema ISO se utilizan letras mayúsculas para características internas y minúsculas para características externas, que indican la posición de la zona de tolerancia con respecto a la línea de cero. Los números que le siguen a las letras se conocen como grados de tolerancia y son grupos de tolerancias correspondientes al mismo nivel de exactitud. Para todas las dimensiones especificadas existen 18 grados diferentes que son el 01 y del 0 al 16; el de mayor exactitud es el 01 y el de menor el 16. La tolerancia también depende de la dimensión, entre mayor sea la dimensión mayor será la tolerancia. Asimismo, la desviación mostrada en la siguiente figura depende de la dimensión (línea de cero).
TOLERANCIA
AJUSTE
AJUSTE CON HOLGURA
EJEMPLO DE APLICACIÓN Una chaveta de dimensiones 10h9 x 6h11 la queremos montar en el chavetero 10E9 del eje formando un ajuste de gran juego ¿Qué tipo de ajuste adoptamos? Y Calcular el juego máximo y mínimo que se pueden obtener. 10E9h9 +0,061
10E9
+0,025
-0,036
10h9
0
Juego máximo = Dmáx (a) – Dmín(e) Dmáx (a) = 10 + 0,061 = 10,061 Dmín (e) = 10 – 0,036 = 9,964 Juego máximo = 10,061 – 9,964 Juego máximo = 0,097 Juego mínimo = Dmín (a) – Dmáx (e) Dmín (a) = 10 + 0,025 = 10,025 Dmáx (e) = 10 + 0 = 10 Juego mínimo = 10,025 – 10 = 0,025 Juego mínimo = 0,025
cont. SISTEMA DE AJUSTE S Y TOLERANCIAS
TECNICAS DE FABRICACION TECNICAS DE FABRICACION La fabricación de una pieza consiste en modificar una pieza en bruto, haciéndola gradualmente desde su estado primitivo al de acabado cambiando su forma o las propiedades del material que la compone. Cuando ya no hay que modificar nada más en la pieza, se la denomina pieza acabada. La subdivisión de los procedimientos de fabricación se deduce a los conceptos de cohesión, de las partículas del material y de unión entre los elementos componentes. OBTENCIÓN DE LA COHESIÓN Formación de brutos La formación de brutos consiste en obtener un cuerpo solido a partir de un material amorfo estableciendo su cohesión. Comprende, entre otras cosas, el moldeo de metales, masas cerámicas y plásticos, el prensado de polvos metálicos (sinterizado) el prensado de resinas sintéticas el dar forma a las piezas por medio de depósitos electrolíticos. CONSERVACION DE LA COHESION Conformación Conformar es fabricar mediante la modificación por ductilidad de la forma de un cuerpo solido, comprende entre otras cosas la conformación por presión (extrusión, forja, laminado) la conformación por compresión tracción (embutición, trefilado) la conformación por tracción (estirado) y la conformación por plegado REDUCCION DE LA COHESION Separación por seccionado Separar es fabricar modificando la forma de un cuerpo solido, en el cual se elimina la cohesión en el l ugar de la separación. Seccionado.- Podemos decir que seccionar es separar distintas partes de la pieza a trabajar sin producir virutas, como ejemplos tenemos el cincelado, corte con tijeras o cizalla. Arranque de viruta.- Es separar por medios mecánicos (cepillado, limado) pequeñas partes de material con herramientas cuya forma de corte esta exactamente determinada, o bien con herramientas cuyos cortes no tienen forma determinada (amolado) FORMACION DE BRUTOS Se denomina fundición al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica. El proceso tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, típicamente aleaciones de hierro, acero, bronce, latón y otros, en un molde de arena, dejarlo solidificar y posteriormente romper el molde para extraer la pieza fundida. Para la fundición con metales como el hierro o el plomo, que son significativamente más pesados que el molde de arena, la caja de moldeo es a menudo cubierta con una chapa gruesa para prevenir un problema conocido como " flotación del molde", que ocurre cuando la presión del metal empuja la arena por encima
de la cavidad del molde, causando que el proceso no se lleve a cabo de forma satisfactoria.
FUNDICION EN MOLDES El procedimiento de fusión en cámara caliente se realiza cuando un cilindro es sumergido en el metal derretido y con un pistón se empuja el metal hacia una salida la que descarga a la matriz. Las aleaciones más utilizadas en este método son las de bajo punto de fusión como las de zinc, estaño y plomo. Las piezas que se producen son de 20 a 40 kg y se llegan a manejar presiones superiores a los 35 Mpa. Es un proceso rápido que se puede fácilmente mecanizar.
MAQUINA DE CAMARA CALIENTE MOLDEO DE PLASTICO El moldeo de los plásticos consiste en dar las formas y medidas deseadas a un plástico por medio de un molde. El molde es una pieza hueca en la que se vierte el plástico fundido para que adquiera su forma. Para ello los plásticos se introducen a presión en los moldes, estos se realizan mediante máquinas hidráulicas que ejercen la presión suficiente para el moldeado de las piezas. Básicamente existen tres tipos: compresión, inyección y extrusión.
SINTERIZADO Es el tratamiento térmico de un polvo o compactado metálico o cerámico a una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla, para incrementar la fuerza y la resistencia de la pieza creando enlaces fuertes entre las partículas.
CONSERVACION DE LA COHESION Forjado Es un método de manufactura de piezas metálicas, que consisten en la deformación plástica de un metal, ocasionada por esfuerzos impuestos sobre él, ya sea por impacto o por presión. En el proceso, el metal fluye en la dirección de menor resistencia, así que generalmente ocurrirá un alargamiento lateral al menos que se le contenga. El grupo de metales más importantes lo constituyen el acero y sus aleaciones, ciertos materiales no ferrosos, como el aluminio y sus aleaciones. El forjado fue el primero de los procesos del tipo de compresión indirecta y es probablemente el método más antiguo de formado de metales. Involucra la aplicación de esfuerzos de compresión que exceden el esfuerzo de fluencia del metal. El esfuerzo puede ser aplicado rápida o lentamente. El proceso puede realizarse en frío o en caliente, la selección de temperatura es decidida por factores como la facilidad y costo que involucre la deformación, la producción de piezas con ciertas características mecánicas o de acabado superficial es un factor de menor importancia. Existen dos clases de procedimientos de forjado: forjado por impacto y forjado por presión. En el primero, la carga es aplicada por impacto y la deformación tiene lugar en un corto tiempo. Por otra parte, en el forjado por presión, se involucra la aplicación gradual de presión para lograr la cedencia del metal. El tiempo de aplicación es relativamente largo. Más del 90% de los procesos de forjado son en caliente.
El forjado por impacto a su vez puede ser dividido en tres tipos: a) Forjado de herrero. b) Forjado con martinete. c) Forjado por recalcado. Forjado de herrero Este es indudablemente el más antiguo tipo de forjado, pero en la actualidad es relativamente poco común. La fuerza de impacto para la deformación es aplicada manualmente por el herrero por medio de un martillo. Forjado con Martinete Este es el equivalente moderno del forjado de herrero en donde la fuerza limitada del herrero ha sido remplazada por un martillo mecánico o de vapor. El proceso puede llevarse a cabo en forjado abierto donde el martillo es remplazado por un mazo y el metal es manipulado manualmente sobre un yunque.
MARTILLO PARA FORJA POR CAÍDA LIBRE Forjado por Recalcado Este proceso fue desarrollado originalmente para colectar o recalcar metal para formar las cabezas de tornillos. Actualmente el propósito de esta máquina ha sido ampliado para incluir una vasta variedad de forjas.
PRENSA PARA FORJA LAMINACION La laminación es un método de conformado o deformación utilizado para producir productos metálicos alargados de sección transversal constante. Este proceso metalúrgico se puede realizar con varios tipos de máquinas. La elección de la máquina más adecuada va en función del tipo de lámina que se desea obtener (espesor y longitud) y de la naturaleza y características del metal. Este es un proceso en el cual se reduce el espesor del material pasándolo entre un par de rodillos rotatorios. Los rodillos son generalmente cilíndricos y producen productos planos tales co mo láminas o cintas. También pueden estar ranurados o grabados sobre una superficie a fin d e cambiar el perfil, así como estampar patrones en relieve. Este proceso de deformación puede llevarse a cabo, ya sea en caliente o en frío.
Cuando el sistema de laminación es continuo se usan los trenes de laminación, que constan de una sucesión de cajas de trabajo con calibrado y velocidad de giro diferente cada una de ellas.
Esquema de acción de los laminadores: a. b. c. d.
Laminador dúo Laminador reversible Laminador tría Laminador doble dúo
LAMINADO PERFILADO Y COMERCIAL 1.- Angular 2.- En T 3.- Doble T 4.- En U 5.- En Z 6.- Rail 7.- Redondo 8.- Cuadrado 9.- Hexagonal
ESTIRADO Proceso de deformación en frío para obtener material de elevada resistencia a la tracción. Para redondos inferiores a 6 mm. Se usa el proceso de trefilado, que consiste en pasar la pieza bruta a través de un orificio de menor sección. También se usa para calibrar secciones de redondos mayores
Esquema de estirado: Alambre a estirar 2. Hileras 3. Cabezales de agujero 4. Alambre estirado.
EXTRUSIÓN Este procedimiento nos permite obtener redondos, tubos y perfiles de alta complejidad. Es de mucha precisión, pero produce material de desecho. Se lleva el material a estado plástico, pastoso, y se le hace fluir a través de una boquilla que le otorga la forma. Esquema de extrusión:
ESTIRADO Y TREFILADO El estirado y el trefilado son dos procedimientos de conformación de materiales dúctiles que se realizan estirándolos a través de orificios calibrados, denominados hileras. La operación consiste en deformar el metal mediante la aplicación de una fuerza delantera que obliga al metal a pasar por la abertura de la matriz, que controla la geometría, y el tamaño de la sección de salida.
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DIFERENCIAS ENTRE YTREFILADO Y ESTIRADO Aunque el procedimiento es fundamentalmente el mismo, se distingue el estirado del trefilado en tres aspectos principales: En la clase de material que se aplica. El estirado se aplica a barras de 4 a 6 metros de longitud y diámetro superior a 10mm, y también a tubos. El trefilado se aplica a redondos de secciones pequeñas de 5 a 8mm de diámetro, o secciones grandes, para las cuales se utiliza equipos voluminosos de trefilado. En el objeto de la operación El objeto del estirado es principalmente calibrar, endurecer con la deformación o dar for ma determinada a la barra, siendo en este procedimiento el adelgazamiento del material más que el fin en el medio para conseguir los fines expuestos. Además en los aceros estirados mejoran de maquinabilidad, sobre todo los denominados aceros de fácil mecanización, como los aceros al plomo y los aceros al azufre. En cambio en el trefilado se pretende casi exclusivamente adelgazar el material, siendo su endurecimiento y calibrado objetivos secundarios. En la realización de la operación En el estirado, la operación se realiza en una sola pasada, mientras que en el tr efilado se adelgaza el material en varias pasadas.
DOBLADO Consiste en conseguir una pieza de forma, partiendo de una pieza plana.
P= Punzón
M= Matriz
SEPARACION POR SECCIONADO Separar es fabricar modificando la forma de un cuerpo solido, en el cual se elimina la cohesión en el l ugar de la separación, sin producir virutas. De ahí que todo proceso de separación con herramientas de filo cortante se compone de entallado y rotura. Cortar con cuña es seccionar piezas con uno o dos filos en forma de cuña, con lo cual se fuerza a la pieza a separarse. En el corte con cuña y en todos los demás procedimientos de separación con cuñas de corte están condicionados los tamaños del ángulo de cuña y la fuerza así como las características de los materiales de la herramienta y de la pieza a trabajar Los materiales duros y consistentes necesitan un gran ángulo de cuña y grandes fuerzas. Los blandos y menos consistentes admiten un ángulo de cuña pequeño y fuerzas reducidas. El material del filo de la cuña debe ser siempre más duro que el de la pieza a trabajar.
CIZALLADO Cizallar es cortar un material por medio de una herramienta de corte de dos filos, la cizalla, en la cual los filos se mueven el uno hacia el otro. Mientras que el cincel de un solo filo penetra en el material, en las cizallas trabajan enfrentadas dos cuñas. Los filos en forma de cuña, aquí llamados cuchilla superior y cuchilla inferior se deslizan una junto a otra. El material es primeramente entallado por ambos lados por los bordes cortantes. La presión de las cuñas provoca el endurecimiento del material por trabajo en frio, con lo que aumenta en resistencia, de manera que la cuchilla solo penetra hasta cierta profundidad. Con el subsiguiente aumento de la presión, se vence la resistencia a la tracción del material, la estructura se separa (se rompe) y ambas superficies de rotura se deslizan entre si. La superficie de separación de una pieza presenta debido al proceso de cizallado, una forma irregular. Las zonas externas son lisas, las internas son bastas y con arranque.
SEPARACION POR ARRANQUE DE VIRUTA A MANO CORTE MECÁNICO CON DESPRENDIMIENTO DE VIRUTA Este tiene la ventaja sobre el corte por desgarramiento de que se puede aplicar a espesores muchos mayores y, además, da un trabajo mucho más limpio. El procedimiento u operación típica del corte mecánico con desprendimiento de viruta es el aserrado.
ASERRADO Se puede definir el aserrado como: Una operación de corte con desprendimiento de viruta, empleando una herramienta manual de múltiples filos El aserrado en el taller mecánico, se realiza con una sierra de mano. Esta herramienta es de uso corriente en la mayoría de los trabajos realizados de ajuste mecánico. El aserrado nos permite separa secciones grandes de materia, pero también, realizar cortes lo más próximos a las líneas de trazado, permitiendo así, ahorrar tiempo y esfuerzo para terminar una pieza mecánica. Herramientas de corte a mano
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La Sierra Las sierras de arco de mano se utilizan para cortar metales; en forma general constan de las siguientes partes Mango
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Marco o bastidor
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Tornillos y Tuercas de ajuste Puntas Receptoras de las hojas La Hoja.
Los Mangos: se encuentran o se fabrican en diferentes formas. Los Marcos o Bastidores: pueden ser fijos o extensibles y su longitud puede variar para aceptar hojas de 8 a 12 pulgadas. Los marcos se fabrican en materiales sólidos (planos) o tubulares. Las Puntas Receptoras: los receptores de las hojas pueden ser de pin o de tornillo. Tornillo de Ajuste: este solamente es un tornillo de tuerca de mariposa. La cabeza del tornillo, se ha hecho en forma plana y se le ha colocado un pin para soportar la hoja de sierra.
Hoja de Sierra. La mayoría de las hojas de sierra manual se fabrican de acero de alta velocidad, y con longitudes de 8, 10 y 12 pulgadas. La longitud de la hoja es la distancia entre los centros de los agujeros que lleva en sus extremos. Las hojas de sierra manual miden por lo general 0.5 pulg. De ancho y 0.025 pulg. de espesor. La ranura o corte producido por la sierra manual es más ancha que el espesor de la hoja, esto se debe al triscado de la hoja. El triscado de la hoja es de dos clases. El primero es el Triscado Alterno y lleva un diente doblado hacia la derecha y el siguiente, doblado hacia la izquierda en toda la longitud de la hoja. La segunda clase de triscado es el Ondulado, en el cual se dobla cierto número de dientes gradualmente hacia la derecha y luego hacia la izquierda. A la separación de los dientes en una hoja de sierra de mano se le llama Paso y se expresa en dientes por pulgada de longitud. Los pasos normales son 14, 18, 24 y 32 dientes por pulgada. La dureza y el tamaño o espesor de una pieza de trabajo determina en gran parte el paso de la hoja a usar. Como regla debe usarse una hoja de dientes gruesos en materiales blandos, para tener suficiente espacio para las rebabas, y una hoja de dientes finos en los materiales más duros. Pero también debe, haber por lo menos tres dientes cortando en cualquier momento dado, lo cual puede requerir una hoja de dientes finos en materiales blandos de sección transversal delgada.
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Operación del aserrado En toda operación de aserrado hay que tener presentes dos conceptos fundamentales: Trazado del corte en la pieza a serrar. Preparación correcta del arco de sierra: en este aspecto conviene tener presente las reglas prácticas siguientes: Elegir correctamente la hoja de sierra, teniendo en cuenta el material a aserrar y su espesor. Sujetar bien la hoja en el arco y poner los dientes en dirección de avance. Fijar la pieza al tornillo de banco, procurando que se vea la línea de trazado. Situar la pieza lo más baja posible en el tornillo de banco. Dirigir correctamente la hoja de sierra al comienzo del corte. Inclinar ligeramente la hoja de sierra, para lograr que los dientes no se rompan al comienzo del corte. Utilizar la hoja en toda su longitud, para que se desgaste por igual. Manejar la sierra apoyando el centro de la palma de la mano en el mango y tomando el extremo opuesto con la mano izquierda. Para cortar perfiles delgados, el paso de la hoja de sierra tiene que ser fino. Cuando el corte es muy profundo, hay que cambiar la posición de la hoja de sierra, poniéndola perpendicularmente al plano del soporte. La presión ejercida por los brazos tiene que ser uniforme, procurando no apretar en el retroceso.
LIMADO Es la operación que tiene por fin rebajar, pulir o retocar piezas metálicas y arrancar, así, pequeñas porciones de material, en forma de virutas o limaduras. Consiste en trabajar caras planas o curvas, interiores o exteriores, por medio de las limas, para obtener: la Planitud, las medidas fijadas, la calidad superficial. Para realizar esta operación nos servimos de una lima. Ésta es una herramienta manual, de acero templado; sus caras van provistas de dientes, que al penetrar en la superficie metálica de la pieza, arrancan limaduras. Las partes de una lima son:
PUNTA o extremo. CUERPO : que es la parte central o zona estriada. ESPIGA : que es de sección poligonal y sirve para fijar el mango. Las características de una lima están determinadas por su: Forma: Figura geométrica de la sección transversal. Tamaño: El tamaño de una lima lo da su longitud comercial, es decir, la distancia entre el extremo y el talón. Picado: Así se llama a la rugosidad que presentan las limas en sus caras talladas. El picado puede ser:
Sencillo: Producido por una serie de entallas o ranuras paralelas. Se emplea para trabajar metales blandos como plomo, cobre, aluminio, etc. Sencillo recto: la lima está embotada y la viruta no cae. Se emplea para el limado de materiales blandos. Sencillo inclinado: expulsa la viruta por el costado. También se emplea para el limado de materiales blandos (estaño, plomo, zinc, aluminio). Sencillo curvo: la expulsión de la viruta se produce a ambos lados. Se debe hacer gran esfuerzo sobre la lima. También, como en los anteriores, se utiliza en el limado de materiales blandos (estaño, plomo, zinc, aluminio). Sencillo curvo con entellas: la expulsión de la viruta se hace por ambos lados. No se necesita tanto esfuerzo como en el caso anterior. Y el empleo más usual es en el limado de madera, cuero, plástico. Doble o cruzado: Aquél, en el cual, encima de un picado sencillo, se hace otro de menor profundidad y transversal al primero. Las limas con picado doble son las más adecuadas para el trabajo de ajuste. GRADO DE CORTE: es la separación de las entallas en el picado, es decir, el número de dientes que entran en un centímetro de superficie picada. Según el grado de corte se clasifican en: Basta: cuando tiene de 8 a 10 dientes/cm2 Semifina o entrefina: de 12 a 18 dientes/cm2 Fina: si tiene de 20 a 30 dientes/cm2 Extrafina: cuando tiene más de 30 dientes/cm2 Por otro lado, la espiga de la lima lleva un mango, generalmente de madera dura o de plástico, que evita accidentes.
OPERACIÓN DEL LIMADO Es una operación de acabado, aunque cada día es menos empleada, gracias a la precisión con que trabajan las máquinas. El limado es una operación que sólo se llega a dominar mediante la práctica de un ejercicio continuado. El tronco puede moverse ligeramente, al movimiento de vaivén de la lima, en los trabajos de desbaste; más, por el contrario, en los trabajos de afinado o en los que se realizan con limas pequeñas, el tronco debe permanecer inmóvil. La lima se agarra con la mano derecha, haciendo que el mango se apoye en el cetro de la mano; el dedo pulgar se sitúa por encima y los otros dedos rodean al mango por debajo. La mano izquierda se apoya en el extremo de la lima. Pero hay que tener en cuenta que la presión ejercida por los brazos será menor al aumenta el brazo de palanca, para evitar el balanceo y que la superficie de la pieza quede convexa.
LIMADO DE SUPERFICIES Superficies Planas En este caso es preciso trabajar cruzando los trazos o ralladuras, impresas por los dientes de la lima. Así se consigue: observar en todo momento la zona limada; y limar dos veces por la parte central de la superficie y una sola vez por las esquinas. Además, para la planitud de una superficie se recomienda utilizar la cara convexa o abombada de la lima. Superficies Cóncavas Para limar superficies cóncavas, es necesario elegir la lima de media caña, logrando que su cara redondeada se adapte, lo más posible, a la superficie interior a limar.
Superficies Convexas Las caras redondeadas se liman siguiendo el trazado, perpendicularmente a la pieza. Para obtener la cara alisada y su forma, se describen movimientos circulares con la lima plana fina. Reglas para un buen limado · · · · ·
Elegir el tamaño de la lima adecuada para la superficie a limar. Observar el plano, viendo si es posible simplificar el trabajo de limado. Utilizar limas bastas para rebajes de material superiores a los 0,2 mm. Utilizar las limas en toda su longitud. No tocar, con la mano, la superficie limada ni la lima, para evitar que se resbale.
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Antes de limar, hay que observar si el mango de la lima tiene su anillo y si la espiga está bien sujeta al mango, para evitar accidentes. El limado en una sola dirección no da un control visual claro del resultado ya que los dientes pasan siempre por las mismas señales. Por tanto, lo más conveniente es realizar un limado en cruz a las señales de la primera dirección y así se eliminan las ondulaciones producidas. La dureza de la lima debe ser superior a la del material en cuestión.
ORGANIZACIÓN DEL PROCESO PRODUCTIVO Se entiende por proceso productivo o proceso de trabajo la sucesión ordenada de operaciones necesarias para obtener una pieza, elementó o conjunto acabado según los requisitos especificados por el cliente y expresados en el plano. Para poder establecer dicha sucesión, Es necesario Tener en cuenta diferentes factores. Medio disponibles para la fabricación. Características de la pieza, elemento o conjunto,
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Factores técnico económicos. Normativa y reglamentación a la que la fabricación está sujeta.
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FINALIDAD El proceso de trabajo pretende organizar los distintos factores que intervienen en la fabricación para preverlos y poder optimizar la producción, y ha de atender entre otras a las siguientes circunstancias: Selección del material, con los correspondientes ensayos y requisitos exigibles al proveedor. Determinación de máquinas y utillaje necesarios para abordar la fabricación. Determinación del orden de operaciones más adecuado a fin de evitar pérdidas de tiempo; y optimizar los recursos disponibles. Cálculo de tiempos de cada fase, a fin de rentabilizar al máximo máquinas y utillaje y calcular el precio de coste. Estimación de los elementos auxiliares necesarios para llevar a cabo el proceso. · Diseño de los controles metrológicos a aplicar durante el mismo. Selección de los instrumentos y equipos de medida que intervendrán en el. Diseño de las verificaciones, clasificaciones e inspecciones metrológicas a aplicar una vez realizada la fabricación. OPERACIONES NECESARIAS Entre las operaciones que podemos citar como fundamentales en un proceso de trabajo, cabe referir las siguientes ESTUDIO DEL PLANO ANALISIS DEL TRABAJO ELECCION DE LOS MEDIOS ELABORACION DE LA HOJA DE PROCESO
Estudio del plano: De este estudio se parte para determinar el material de la pieza, su forma y dimensiones, su precisión, grados de acabado requeridos y tratamientos especiales si los hubiera. Es preciso comprender que del material empleado dependen los tipos y ángulos de las herramientas a emplear, la profundidad de pasada, etc. De la forma y dimensiones dependerán las características dimensionales de maquinas y Utillaje , la forma de sujeción de las piezas etc.
De la precisión y grado de acabado dependerán los instrumentos de medida, las maquinas herramientas el utillaje, etc. Análisis del trabajo: De este estudio se deducen las superficies de referencia, las operaciones necesarias y las posibles agrupaciones por fases. etc.
Elección de los medios: A partir de los datos obtenidos del análisis del trabajo será preciso elegir los medios más adecuados; para llevarlo a cabo. Elaboración de la hoja de proceso: Los estudios realizados se llevan a las denominadas hojas de proceso, la cual debe contener la siguiente información para cada fase u operación. PARTES DE UNA HOJA DE PROCESO ·
Esquema o croquis, que muestre el aspecto de la pieza, elemento o conjunto en cada fase.
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Una descripción en leyenda que explique en qué consiste la operación en concreto.
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Indicación de las herramientas que internen en cada operación. implicada; en cada fase. las máquinas
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Indicación de
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Operarios que son necesarios, en cada una.
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Tiempos que implica cada una de las operaciones (habiendo considerado como tiempo la suma de los siguientes: tiempo de máquina + tiempo de operación + tiempo de espera). Útiles de control a emplear.
TECNOLOGIA PARA EL TRABAJO DE LOS METALES El trabajo de los metales consiste en modificar una pieza en bruto, haciéndola gradualmente desde su estado primitivo al de acabado, cambiando su forma o las propiedades del material que la compone. Cuando ya no hay que modificar nada más en la pieza, se la denomina pieza acabada. Los procedimientos de fabricación lo podemos resumir en cohesión de las partículas del material y de unión entre los elementos componentes.
CONFORMACIÓN Conformación por fuerzas de tracción y compresión.- Conformar es fabricar modificando plásticamente la forma de un cuerpo sólido, esto puede hacerse por tracción, compresión y flexión ya sea en caliente o en frío Conformación por Compresión.- En el laminado, la pieza se conforma de modo continuo o por fases, aplicándole una compresión por medio de herramientas giratorias. Para la fabricación de productos laminados se utiliza el acero que se funde en molde para lingotes (fundición en Moldes Permanentes) estos entran a los hornos de Foso donde se calientan a unos ≈ 1200° C y luego se llevan al tren de laminación, para formar chapas, perfiles laminados etc. Conformación sin estampa (forja).- La forja es un procedimiento de fabricación en la que la pieza, generalmente caliente, se conforma por medio de esfuerzos de comprensión. Los métodos de Forja sin estampa son (forja a golpe de martillo). ESTIRADO, PLANEADO, ESCALONADO, RECALCADO, REPUJADO, ABOMBADO. Estirar.- Es forjar a golpe de martillo con lo que la sección transversal o el espesor de la pieza se va reduciendo gradualmente y la pieza se ve forzada a estirarse en dirección longitudinal (preferentemente)
Planear.- Es estirar con poca reducción de sección para conseguir superficies lisas. Escalonar.- Es estirar para conseguir un cambio brusco de sección. Recalcado.- Es forjar a golpe de martillo reduciendo una de las dimensiones de la pieza. Repujado.- Es forjar a golpe de martillo para producir cuerpos de chapa planos o huecos por medio de un estirado local. Abombar.- Es forjar a martillo una chapa mediante un estirado gradual localizado, para curvarla el espesor de la chapa se reduce. Abocardado.- Consiste en ensanchar una pieza hueca por medio de otra pieza encajada en su interior, de modo que queda unida con cierre de fuerza o de forma a la pieza exterior, este procedimiento se realiza por medio de una herramienta llamada abocardador. CONFORMACIÓN POR EXTRUSIÓN En este tipo de operación se obliga a pasar la pieza total o parcialmente, por una abertura de la herramienta. La conformación se produce por deformación plástica con reducción de la sección o del diámetro. Utilizando para este fin dos tipos de prensas. Prensa de Extrusión Prensa de embutición En las prensas de extrusión el material caldeado se comprime mediante un émbolo contra una boquilla y sale con la forma de ésta, bien sea macizo o cubriendo otras piezas. Las prensas de embutición con ellas se fabrican cuerpos huecos de paredes delgadas, aquí es aprovechada la capacidad de fluencia de determinados materiales, los más apropiados son el plomo, el zinc, el cobre, el aluminio y las aleaciones de aluminio. ESTIRADO.- Para lograr el estado plástico de un cuerpo para la conformación este debe ser sometido a fuerzas combinadas de tracción y comprensión. Al estirar la pieza se hace pasar por una estrecha abertura de la herramienta. Existiendo dos tipos de estirado. El estirado por deslizamiento y El estirado por laminación
En el estirado por deslizamiento.- La pieza se hace pasar, a tracción, por una herramienta de trefilado fija (hilera o anillo estirador). En el estirado por laminación.- La abertura está formada por cilindros. La pieza puede ser maciza o hueca. Por medio del estirado por deslizamiento de cuerpos macizos. Se obtienen alambres y varillas. En el estirado de alambres hasta 5mm. de Ø estas se las realiza en máquinas de estirar o (TREFILADORAS) el alambre se hace pasar tirando de el por un anillo estirador con cabezal en forma de cono. CONFORMACIÓN POR MOMENTO FLECTOR Este tipo de operación conocido como plegado, donde un cuerpo sólido se conforma plásticamente por fuerzas de flexión. En el Plegado la pieza opone resistencia a las fuerzas de flexión, las mismas que dependen de la temperatura del material, de las dimensiones de la sección y de su posición con respecto al ej e de curvatura ya que esta resistencia crece proporcionalmente a la anchura de la pieza. De ahí que el radio de curvatura depende de la ductilidad del material, de su espesor de la forma de su sección, del sentido de laminación y del calentamiento de la pieza. Cuanto mayor sea el radio de curvatura menor será el peligro de rotura. Al doblar una pieza, no todos los cristales de la zona curvada traspasan el límite de elasticidad. Cuando ya no actúan las fuerzas de flexión, estos cristales vuelven a su posición inicial y el material se recupera algo elásticamente. Existiendo diferentes formas de plegado como son: Plegado libre; Plegado con bigornia y Plegado a Tracción. En el Plegado libre.- La forma de la pieza se da libremente, por ejemplo, plegado a mano o en el tornillo de banco.
En el Plegado con bigornia.- La pieza se dobla hasta que se apoye entre el troquel o punzón de plegado debido a la recuperación elástica la pieza debe comprimirse contra la bigornia. En el Plegado a tracción.- Las tiras de chapa o los flejes se hacen pasar a tracción por una herramienta de conformación, por ejemplo una boquilla de trefilar, con lo que se doblan tomando la forma deseada. PROCESO DE CONFORMACIÓN POR APLANADO Y ENDEREZADA Por aplanar se entiende la supresión de conformaciones no deseadas en chapas, alambres, barras, etc., por medio de procedimientos de conformación especiales. Las deformaciones de los materiales son debido a diferentes causas como son: Las tensiones internas, el calentamiento o enfriamiento unilateral, lo choques, los golpes, existiendo los siguientes tipos de enderezado como son: .- Enderezado por flexión .- Aplanado por rodillos .- Enderezado por estirado .- Enderezado por calentamiento. En el enderezado por flexión.- La pieza se lleva libremente a su forma golpeándola con (martillo) o por presión (punzón), dependiendo del espesor del material este se lo realiza en frío o en caliente. En el aplanado con rodillos.- Estas se conforman haciéndolas pasar a través de unos cilindros. En el enderezado por estirado.- Se obliga a que el material se desplace en dirección longitudinal. Hay que tener en cuenta que en la conformación en frío aparece como fenómeno secundario el aumento de la dureza del material. En el enderezado por caliente.- Se calienta la parte convexa de la pieza la presión interior por el calentamiento produce un encogimiento (aplastamiento del lado demasiado largo (convexo) al enfriarse las partes aplastadas se contraen por lo que la pieza se endereza por sí misma. Doblado y formados con rodillos El doblado con rodillos es una operación en la cual generalmente se forman partes grandes de lamina metálica en secciones curvas por medios de rodillos. Cuando la lamina pasa entre los rodillos, estos se colocan uno junto al otro en una configuración que forma el radio de curvatura deseado en el trabajo.
CONSERVACION DE MASA PROCESO DE CONSERVACION DE MASA
LAMINACION
El laminado plano Involucra el laminado de planchas, tiras, láminas y placas, partes de trabajo de sección transversal rectangular con un ancho mayor que el espesor. En el laminado plano, se presiona el material de trabajo entre dos rodillos de manera que su espesor se reduce. d = to – tf Donde: d = diferencia, (mm); to = espesor inicial, (mm) tf = espesor final, (mm) Algunas veces se expresa la diferencia d como una fracción del espesor inicial to llamada reducción r
Cuando se usa una serie de operaciones de laminado la reducción se toma como la suma de los adelgazamientos dividida entre el espesor original. Además de reducir el espesor, el laminado incrementa usualmente el ancho del material de trabajo. Esto se llama esparcidoy tiende a ser más pronunciado con bajas relaciones entre espesor y ancho, así como con bajos coeficientes de fricción. Existe la conservación del material, de tal manera que el volumen de metal que sale de los rodillos es igual al volumen que entra a los rodillos.
towolo=tf wf lf Donde: wo, loson ancho y largo iniciales de trabajo (mm), wf , lf son ancho y largo finales de trabajo (mm).
De igual forma, la velocidad volumétrica del material antes y después debe ser la misma, así que las velocidades pueden relacionarse antes y después de la siguiente manera:
towovo= tf wf vf Donde voy vf son las velocidades de entrada y salida del material de trabajo. Los rodillos entran en contacto con el material de trabajo, a lo largo de un arco de contacto definido por el ángulo θ. Cada rodillo tiene un radio Ry su velocidad de rotación, tiene una velocidad superficial vr. Esta velocidad es mayor que la velocidad de trabajo voy menor que la velocidad de salida v f . Como el flujo de metal es continuo, hay un cambio gradual en la velocidad del material de trabajo entre los rodillos, Sin embargo, existe un punto a lo largo del arco donde la velocidad de trabajo se iguala la velocidad del rodillo. Este punto se llama punto de no deslizamiento, también conocido como punto neutro. A cualquier lado de este punto, ocurren deslizamientos con fricción entre el rodillo y el material de trabajo. La cantidad de deslizamiento entre los rodillos y el material de trabajo puede medirse por medio del deslizamiento hacia adelante, este término se usa en laminado y se define como:
Donde s = deslizamiento hacia adelante, vf = velocidad final del trabajo (salida), (m/seg) vr= velocidad del rodillo (m/seg) La deformación real, experimentada por el material de trabajo, se basa en el espesor del material antes y después del laminado. En forma de ecuación
Se puede usar la deformación real para determinar el esfuerzo de fluencia promedio Yf aplicado al material de trabajo en el laminado plano.
La fricción se presenta en el laminado con un cierto coeficiente de fricción, la fuerza de compresión de los rodillos, multiplicada por este coeficiente de fricción da por resultado una fuerza de fricción entre los rodillos y el material de trabajo. En el lado de la entrada, fuerza de fricción tiene una dirección; en el otro lado, tiene la dirección opuesta. Sin embargo, las dos fuerzas no son iguales. La fuerza de fricción es mayor en la entrada, de manera que la fuerza neta que jala el material de trabajo a través de los rodillos. El laminado no sería posible sin estas diferencias. Hay un límite para el máximo dposible que puede alcanzar el laminado plano con un coeficiente de fricción, dado por
dmax= μ2R Donde dmax = diferencia máxima, (mm) μ = coeficiente de fricción R= radio del rodillo, (mm). La ecuación indica que si la fricción fuera cero, el adelgazamiento podría ser cero y esto haría imposible la operación de laminado. El coeficiente de fricción en el laminado depende de varios factores como lubricación, material de trabajo y temperatura de laminado, en la tabla siguiente se dan algunos valores típicos de coeficientes de fricción según el tipo de laminado.
Valores típicos de coeficientes de fricción
El laminado en caliente se caracteriza frecuentemente por una condición llamada adherencia en la cual la superficie caliente del material de trabajo se pega a los rodillos sobre el arco de contacto. Esta condición ocurre frecuentemente en el laminado de aceros y aleaciones para alta temperatura. Cuando ocurre la adherencia, el coeficiente de fricción puede ser tan alto como 0.7. La consecuencia de la adherencia es que las capas superficiales del material de trabajo no se pueden mover a la misma velocidad que la velocidad del rodillo vry debajo de la superficie la deformación es más severa a fin de permitir el paso de la pieza a través de la abertura entre los rodillos. Dado un coeficiente de fricción suficiente para realizar el laminado, la fuerza F requerida para mantener la separación entre los dos rodillos se puede calcular integrando la presión unitaria de laminado sobre el área de contacto rodillo-material de trabajo. Esto se puede expresar como sigue: L
F = w∫0pdL Donde F= fuerza de laminado (N) w= ancho del material de trabajo que se está laminando, (mm) p= presión de laminado, (MPa) L = longitud de contacto entre el rodillo y el material de trabajo, (mm). Se puede calcular una aproximación de los resultados obtenidos por la ecuación anterior, con base en el esfuerzo de fluencia promedio que experimenta el material durante el proceso de laminado. Esto es
F= Yf wL Donde
Yf = esfuerzo de fluencia promedio de la ecuación, (MPa); wL= es el área de contacto rodillo-material de trabajo, (m 2) La longitud de contacto se puede aproximar mediante:
L= √R (to- tf ) El momento de torsión en laminado se puede estimar suponiendo que la fuerza ejercida por los rodillos se centra en el material de trabajo, conforme pasa entre ellos y actúa con un brazo de palanca de la mitad de la longitud de contacto L. Entonces, el momento de torsión para cada rodillo es:
T = 0.5FL La potencia requerida para mover cada rodillo es el producto del momento de torsión y la velocidad angular. La velocidad angular es π N / 30 Donde N = velocidad de rotación del rodillo en (rev/min). Así, la potencia para
cada
rodillo
es
Al sustituir la ecuación
T = 0.5FL En la expresión anterior para la potencia de un rodillo, y al duplicar el valor, ya que un molino de laminado posee dos rodillos, obtenemos la siguiente expresión.
Donde
P= potencia (W); N= velocidad de rotación (rev/min); F= fuerza de laminado, (N); L= longitud de contacto, (m). EJEMPLO Una tira con un ancho de 300 mm y 25 mm de espesor se alimenta a través de un molino laminador de dos rodillos de 250 mm de radio cada uno. El espesor de material de trabajo se reduce a 22 mm en un paso, a una velocidad de 5 rad/seg. El material de trabajo tiene una curva de fluencia definida por K = 276 MPa y n = 0.15, se asume que el coeficiente de fricción entre los rodillos y el trabajo es 0.12. Determine si la fricción es suficiente para realizar la operación de laminado. Si es así, calcule la fuerza de laminado, el momento de torsión y la potencia en caballos de fuerza.
La reducción del espesor d que se intenta en esta operación de laminado es: d = to – tf
d= 25 - 22 = 3mm dmax posible para el coeficiente de fricción dado es:
dmax= μ2R dmax= 0,122. 250 dmax =3,6 mm Como el adelgazamiento permisible máximo excede la reducción que se pretende, es posible la operación de laminado. Para calcular la fuerza de laminado necesitamos la longitud de contacto L y el esfuerzo de fluencia promedio Yf . La longitud de contacto está dada por
L= √R (to- tf ) L= √ 250(25- 22) L= 27, 37 x 10 -3 Yf se determina previo cálculo de la deformación real:
Yf = 176316411 Pa La fuerza de laminado se determina
F= Yf wL F= 176316411 . 0,3 . 27,37x10-3 F= 1447734 N El momento de torsión requerido para mover cada rodillo está dado
T = 0.5FL T =0.5 . 1447734 . 27,37x10-3 T = 19812 Nm Y la potencia se obtiene
P = 207473 W P = 278 Hp
MAQUINAS EQUIPOS Y LINEAS DE PRODUCCION MAQUINAS, EQUIPOS Y LINEAS DE PRODUCCION SUBDIVISION DE LAS MAQUINAS Las maquinas facilitan el trabajo al hombre y mejoran la rentabilidad de la producción. Las máquinas motrices realizan la transformación de la energía de una a otra forma, como por ejemplo, de la energía térmica o eléctrica a mecánica, se distinguen entre maquinas térmicas hidráulicas y eléctricas. Las maquinas productoras están accionadas por maquinas motrices y se utilizan para la fabricación. Otras maquinas realizan el transporte de las materias primas y elementos de producción y se dividen en: · ·
Maquinaria en general Grúas, Excavadoras, bombas, maquinaria textil, maquinaria agrícola, maquinaria para envasado etc. Maquinaria para Moldeo Moldeadoras, Maquinas de fundición.
·
Maquinas herramientas de deformación Martillos de forja, Prensas, Laminadores.
·
Maquinas Herramientas por arranque de viruta y separación Limadoras, Cizallas, Tornos, Taladros, Cepilladora, Mortajadora, Fresadora, Rectificadoras, Sierras, Brochadoras, Maquinas de Electroerosión.
·
Maquinas para ensamblar Soldadoras, Roblonadoras
·
Máquina para Variar las características del Material. Maquinas de Temple
REQUISITOS PRINCIPALES PARA LAS MAQUINAS Y SUS PARTES INTEGRANTES Según la tecnología a la que cada uno de estos elementos puede formar parte, podemos distinguir: Mecánicos: son las piezas de metal o de otros materiales que constituyen los elementos de la maquina, podemos diferenciar: Elementos mecánicos constitutivos: son los elementos que forman la estructura y forma de la maquina: Bancada Bastidor Soportes Carros móviles Elementos de unión: son los que unen los distintos elementos de la maquina: Elementos de unión fija: dan lugar a una unión que una vez realizada no puede ser deshecha: Remache Soldadura Elementos de unión desmontable: dan lugar a uniones que pueden ser desmontadas en un momento dado : Tornillo Pasador Grapa Presilla Elementos de transmisión: son los que trasmiten el movimiento y lo regulan o modifican según el caso: Árboles de transmisión Engranaje Husillo Cadenas y correas de transmisión Balancín Elementos de pivotar y rodadura: son los elementos que permiten el giro deslizamiento o pivotaje de los elementos móviles, sin demasiado desgaste ni producción de calor: Cojinete Rodamiento Resbaladera
Neumáticos Los elementos de Neumática que forman parte de las maquinas son los que funcionan o hacen funcionar o regulan por aire comprimido: Válvulas
Cilindros neumáticos Turbinas neumáticas
Hidráulicos Los elementos de Hidráulica en maquinas son los que funcionan hacen funcionar o regulas la circulación de un liquido, normalmente aceite hidráulico. Válvulas hidráulicas Cilindro hidráulico
Eléctricos Eléctricos: son los elementos que se basan en la tecnología eléctrica, y que podríamos dividir: Generadores de movimiento: son los que alimentándose por una corriente eléctrica dan lugar a un movimiento mecánico:
Motores: que dan lugar a un movimiento giratorio Solenoides: que dan lugar a un movimiento lineal, de longitud limitada
De control y maniobra, que permiten la regulación de otros elementos eléctricos:
Pulsador Interruptor Conmutador Relé Contactor
Electrónicos Dependiendo de la potencia de la maquina, los controles desde la perspectiva de la electrónica pueden ser PLC, DCL, Y PICs, todos estos son sistemas programables en lo que con una configuración llamada SCADDA, es posible observar y controlar el rendimiento de dicha maquina a través de una PC equipada con los periféricos de entrada adecuados. REQUISITOS PARA LAS MAQUINAS HERRAMIENTA Debe generar la forma que se requiere y para la cual ha sido diseñada · ·
La forma así generada debe estar dentro de las medidas de tolerancia especificadas El acabado superficial debe encontrarse asimismo dentro de límites prescritos, aun cuando este factor está en buena medida controlado por la cantidad de herramienta y la colocación del mismo
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El metal debe ser eliminado a un ritmo económico
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La maquina debe ser segura, fácil de operar y preparar
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El mantenimiento debe ser mínimo, pero fácil de realizar
VIBRACIONES Se pueden considerar como vibraciones a las variaciones periódicas temporales de diferentes magnitudes de movimiento. Específicamente, una vibración mecánica es el movimiento de una película o de un cuerpo que oscila alrededor de una posición de equilibrio. Al intervalo de tiempo necesario para que el sistema efectúe un ciclo completo de movimiento se le llama período de la vibración. El número de ciclos por unidad de tiempo define la frecuencia del movimiento y el desplazamiento máximo del sistema desde su posición de equilibrio se llama amplitud de la vibración.
Causas de las vibraciones mecánicas:
