UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN
FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS
PROCESO DE MANUFACTURA DE CLAVOS, PERNOS, TUERCAS Y TORNILLOS PARTE: CLAVOS
ESCUELA PROFESIONAL: INGENIERÍA METALÚRGICA
Ing. Esquicha Alumna: Katherine Liz Pinto Huisacayna
Arequipa-2017
PROCESO DE MANUFACTURA DE CLAVOS
“Aunque aparentemente pequeños y básicos, los clavos tienen en las industrias una función vital. Son el módulo de fijación más antiguo y popular que se conoce y prácticamente no existe otro más sencillo y rápido de utilizar. Actualmente, el mercado los ofrece en una gran variedad de formas, tamaños y materiales, según las necesidades específicas del sector.”
1.- INTRODUCCION. Actualmente la demanda existente de clavos y en la amplia gama en el sector dela construcción, no abastece alrededor del Perú, ya que nuestro país cuenta con pocas fábricas en este sector de industria Metalúrgica con una visión que está en los mercados departamentales, tal que las distribuidoras que se encuentran en nuestro país no responde con los pedidos que levantan empresas, mini empresas y obras en general. 2.- OBJETIVOS. 2.1 OBJETIVO GENERAL. Conocer y desarrollar el proceso de manufactura de clavos. 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS. Profundizar las diferentes etapas en el proceso de fabricación de clavos. Conocer las industrias que requieren este producto. Conocer el material que se va a utilizar así como los costos de producción. 3.- MARCO TEORICO. 3.1 CLAVOS. El clavo, elemento de fijación diseñado para sujetar y unir objetos es, desde la antigüedad, uno de los dispositivos para carpintería, ebanistería y arquitectura de mayor uso y tradición, pues desde antes de la invención de la soldadura, las láminas de cobre que revestían los templos, las puertas de algunos edificios e incluso, las estatuas mismas se sujetaban con clavos de bronce, que incluso también sirvieron como adorno, gracias a la forma de sus cabezas. Ya, con el paso del tiempo, éstos fueron fabricados mediante la forja de una varilla de hierro, de hecho existían herreros llamados de clavazón- especializados en todo tipo de clavos para la industria de la
madera, adelantando un proceso básicamente artesanal: empezaban por determinar el grosor o calibre que necesitarían y de éste modo escogían la varilla, luego la estiraban hacía adelante hasta dar con el calibre deseado y la cortaban, finalmente le daban forma a la cabeza introduciéndola en un molde. Hoy por hoy el clavo, fabricado de alambre y cuyo cuerpo recto se conoce como vástago, ha sido y sigue siendo uno de los elementos de fijación más usados en la industria la madera y el mueble gracias a su diseño y versatilidad que permite hacer uniones y fijaciones precisas de gran resistencia.
*Clavos en industria maderera* 3.2 DIVISION DE CLAVOS. Hoy existe un amplio surtido de clavos desarrollados para distintos tipos de trabajo muy puntuales, surtido que puede clasificarse en tres grupos básicos de acuerdo a su diámetro, al diseño del vástago y al terminado. Para el caso del diámetro, éste varía regularmente entre 2.0 y 3.2 milímetros de acuerdo a la longitud, resistencia y aplicación que se le dará (ver cuadro 1), aunque también existen clavos de hasta 5 milímetros, poco conocidos y usados en la industria nacional de la madera y el mueble. En el caso del diseño del vástago el mercado ofrece clavos anillados, aquellos provistos de una secuencia de anillos alrededor del vástago que aseguran una mayor resistencia y agarre luego de ser clavados y que, por esta misma razón, reducen las posibilidades de que el elemento ceda a las presiones que soportará, sobre todo si se clava en maderas muy blandas. También se encuentran los clavos helicoidales que tienen un pronunciado entramado o grabado en bajo relieve y en forma de hélice alrededor de todo el vástago, característica que facilita la penetración del elemento en la superficie a trabajar y
aumenta el agarre. Por último están los clavos lisos cuyo vástago, como su nombre lo indica, carece totalmente de grabados y favorece una penetración suave, sin obstáculos, en especial si se trabajan maderas extremadamente duras.
*Cuadro 1* Otra clasificación hace referencia a la presentación de las puntas y en ésta puede encontrarse tres tipos: los clavos sin punta que son utilizados especialmente para maderas muy blandas dado que al penetrar, cortan fácilmente las fibras de la madera sin astillarla; los de punta cincel, ideales para maderas medianamente duras gracias a que su diseño permite cortar una parte de la fibra, separándola para abrirse camino. El tercer grupo corresponde a los clavos Punta Diamante, segmento que ofrece dos opciones: con un ángulo a 40° o a 60°, y están diseñados para el trabajo con maderas duras ya que su forma no corta las fibras y penetra más fácil al abrirse camino entre ellas. Es importante anotar que las cabezas de los clavos tienen un estándar en su tamaño de acuerdo al diámetro del vástago, y que parte desde los 2 milí- metros de diámetro para una cabeza de 5 milímetros de diámetro, de 2.5 mm para una cabeza de 6.3 milímetros de diámetro y de 2.8 mm., 3.1 mm. y 3.2 mm de diámetro para una cabeza de 6.8 milímetros.
*Cuadro 2*
En este sentido también se ofrecen otros tipos de clavos como los sin cabeza -una de las líneas más comunes ideales para trabajos en la que el vástago debe esconderse o para diseños que exijan el menor número de marcas o señales de introducción. A nivel de sistemas de fijación el industrial del sector madera y mueble cuenta, dentro de la amplia variedad, con los tradicionales clavos a granel utilizados manualmente, con martillo, y que se han reservado para la realización de piezas con acabados finos y terminaciones especiales, o para industrias pequeñas con bajo volumen de producción y/o tecnificación.
Otros son los clavos electrosoldados utilizados por las grandes industrias dada la versatilidad y velocidad que ofrecen al momento de ser aplicados, pues se fijan con máquinas neumáticas clavadoras que utilizan rollos de hasta 300 clavos, cada uno. Este sistema consiste en clavos unidos por dos líneas de alambre maleable, poco quebradizo y fácil de manipular que evita que las piezas que se desprendan se conviertan en desperdicio. También existen clavos unidos por cintas y plástico que se ofrecen en presentación de tiras y contienen entre 50 y 120 clavos por línea, dependiendo de la capacidad de la máquina utilizada. 4.- PROCEDIMIENTO. La materia prima de los clavos es el alambrón de acero, que varía en sus propiedades y cualidades según las diferentes aleaciones. Entre ellas se encuentran los aceros con alto porcentaje de carbono, usados principalmente para penetrar concreto dada la alta dureza que les proporciona el tratamiento térmico al que se someten, y los de bajo carbono que son menos duros y los más utilizados para la industria de la madera. Otros son los clavos de acero inoxidable, aluminio, bronce y cobre cuyas aplicaciones son realmente especiales y reducidas, pues algunos como los de cobre se utilizan
básicamente para decoración. En el caso de los clavos a granel, el proceso de fabricación es relativamente corto y sencillo ya que sólo pasan por la trefiliación (proceso de adelgazamiento del alambre) y la posterior formación del clavo otorgándole la longitud y el tamaño de la cabeza correspondiente.
PROCESO DE PRODUCCION DEL ALAMBRON DE ACERO El proceso de producción del acero se inicia con el Proceso de Reducción Directa y el Proceso de Fragmentación de Metálicos. Mediante el Proceso de Reducción Directa se extrae el oxígeno del mineral de hierro, obteniéndose como resultado el hierro esponja, insumo de la más alta calidad para la fabricación de nuestro acero. Asimismo, mediante el Proceso de Fragmentación de Metálicos, se procesa el acero en desuso reciclado, obteniéndose el acero reciclado fragmentado, otro de los insumos para la fabricación del acero. Ambos insumos, el hierro esponja y el acero reciclado fragmentado, pasan luego a través del Proceso de Acería, donde se realiza la fusión de éstos a grandes temperaturas en nuestro horno eléctrico. Luego de 35 minutos de fusión se obtiene el acero líquido, el cual pasa luego por una etapa de "afino", en el horno cuchara, que permite que el acero alcance un mayor grado de homogeneidad y mayor calidad al momento de ajustar su composición química. Posteriormente, mediante la buza u orificio ubicado en la base de la cuchara, el acero pasa a la colada continua, formada por 4 líneas de colada, en los que se le brinda al acero refrigeración para solidificarlo superficialmente. Estas barras solidificadas son cortadas obteniéndose así las palanquillas, el producto final de la acería y la materia prima para la laminación. Las palanquillas, luego atraviesan el Proceso de Laminación en nuestra Planta de Pisco, donde primero son recalentadas, para luego Para los clavos electrosoldados el proceso es el mismo realizándoles, claro, un pasar a través de los rodillos de desbaste y acabado para formar los diversos productos enroscado o anillado según el diseño. Adicionalmente se les aplica una laca que los terminados.
protege contra la corrosión, lubrica y facilita la entrada del clavo en el material y que una vez seca, ayuda como un fijador adicional pues al momento de penetrar se calienta, se derrite por unos segundos y una vez el clavo está dentro de la madera y termina la fricción se enfría dejando mayor adhesión entre el clavo y la madera. En general, el proceso de fabricación de los clavos es el siguiente: El proceso para obtener alambre comienza con la llegada del Alambrón (1) a la planta, el alambrón es una barra de acero de forma circular que se utiliza como materia prima en la fabricación del alambre, puede venir en distintos diámetros, pesos, calidades químicas y diferentes características físico mecánicas. Luego, el alambrón es sometido a un proceso de limpieza que permite eliminar los óxidos e impurezas de la superficie, favoreciendo su procesamiento y, además, la adherencia de algún revestimiento posterior. La limpieza puede cumplirse adecuadamente a través de dos formas: por Decapado Mecánico o Decalaminado, o por Decapado Químico (2).
El decapado es un tratamiento superficial de metales que se utiliza para eliminar impurezas, tales como manchas, contaminantes inorgánicos, herrumbre o escoria, de aleaciones de metales ferrosos, cobre, y aluminio. Se utiliza una solución denominada licor de pasivado, que contiene ácidos fuertes, para remover impurezas superficiales. Por lo general es utilizado para quitar escorias o limpiar aceros en varios procesos de fabricación de componentes mecánicos, antes de realizar otras operaciones tales como extrusión, soldadura, pintura, plateado.
Después de la limpieza comienza la etapa principal en la elaboración del alambre: la Trefilación (3), este proceso provoca un cambio de estructura y modifica las propiedades mecánicas del alambre.
Se entiende por trefilar a la operación de conformación en la reducción de sección de un alambre o varilla haciéndolo pasar a través de un orificio cónico practicado en unaherramienta llamada hilera o dado. Los materiales más empleados para su conformación mediante trefilado son el acero, el cobre, el aluminio y los latones, aunque puede aplicarse a cualquier metal o aleación dúctil.
Una vez trefilado, el alambre puede ser utilizado para la fabricación de diferentes tipos de Clavos (4) o venderse como Producto Final (5). Para poder conseguir diámetros muy delgados es necesario someterlo a diferentes tratamientos térmicos, el Recocido (6) y Patentado (7).
El recocido es un tratamiento térmico cuya finalidad es el ablandamiento, la recuperación de la estructura o la eliminación de tensiones internas generalmente en metales. Recocido consiste en calentar el metal hasta una determinada temperatura para después dejar que se enfríe lentamente, habitualmente, apagando el horno y dejando el metal en su interior para que su temperatura disminuya de forma progresiva. El proceso finaliza cuando el metal alcanza la temperatura ambiente.
Para prevenir que los alambres se oxiden se les puede recubrir con una película de Zinc a través del proceso de Galvanizado (8). Otra forma es sumergir el alambre en una solución de cobre, proceso que se conoce como Cobrizado, y por último está el proceso de Plastificado, el cual consiste en recubrir el alambre galvanizado con plástico (PVC) que no sólo lo protege contra la oxidación, sino que además le da un bonito aspecto.
La galvanización en caliente es un proceso mediante el que se obtiene un recubrimiento de zinc sobre hierro o acero, por inmersión en un baño de zinc fundido, a una temperatura aproximada de 450º C. A esta operación se la conoce también como galvanización por inmersión o galvanización al fuego. El proceso de galvanizado tiene como principal objetivo evitar la oxidación y corrosión que la humedad y la contaminación ambiental pueden ocasionar sobre el hierro. Le da mayor vida útil, sin costo de mantenimiento y garantía de recubrimiento.
El cobrizado es un acabado que se aplica directamente sobre fierro para recubrirlo con una capa de cobre y así abaratar costos ya que por sus propiedades, el cobre, es un excelente conductor de electricidad y calor; por esta razón cobrizar el acero reduce el costo en comparación con la fabricación de la misma pieza sobre cobre puro.
Luego de ser sometido a los diferentes tratamientos térmicos o a los recubrimientos contra la oxidación, el alambre puede tener varios usos. Puede ser vendido como Producto Terminado (9): alambre galvanizado, recocido, plastificado, o cobrizado; o ser utilizado para la fabricación de productos tales como: resortes, malla cuadrada galvanizada/plastificada, malla hexagonal, cerca ursus, alambre de púas, entre otros.
Una vez fabricados los productos son embalados y almacenados en Bodegas (10) esperando el momento de ser despachados a cualquier punto del país. Sin embargo, y a pesar de la alta tecnología en la materia, también son frecuentes algunas inquietudes por parte de los usuarios a las empresas fabricantes, relacionadas por ejemplo, con clavos que son usados en aplicaciones que no corresponden, o al uso errado de las herramientas de aplicación. Estos son algunos ejemplos… Utilizando martillo • La cabeza se parte al momento de clavar: Ocurre cuando la fuerza no es aplicada uniformemente sobre la cabeza del clavo, llegando a partirla o doblar el vástago.
• El clavo se dobla: de acuerdo al tipo de madera o materiales se escoge la punta, al no usar la indicada las probabilidades de que se doble son muy altas. Utilizando máquina clavadora • Atascamiento del Clavo: Al ubicar el rollo de clavos en la clavadora, éste se debe colocar a la altura indicada -dependiendo del largo del clavo- para luego ajustar el carril del rollo a la medida, de esta forma se evitan tensiones y que el clavo se atasque en la máquina. • El clavo se dobla: Ocurre por falta de mantenimiento en las máquinas clavadoras; lo que significa el desgaste de algunas de sus partes vitales. Este es el caso de la lengüeta que empuja el clavo se desgasta desigualmente y empuja disparejamente el clavo provocando que se doble. 5.- RECOMENDACIONES. Disponer de varilla de acero al carbono recubierta con una capa metálica protectora, que tiene propiedades de resistencia a la corrosión. Fabricar clavos a partir de la citada varilla, de modo que cada clavo está formado por un cuerpo y una cabeza con una zona en la cabeza en la que la capa metálica protectora es discontinua. Restituir las propiedades de resistencia a la corrosión de los clavos, recubriendo al menos la cabeza de cada clavo con una capa polimérica protectora que cubre la zona de la cabeza de dicho clavo en la que la capa metálica es discontinua. 6.- BIBLIOGRAFIA. http://www.espatentes.com/pdf/2067153_t3.pdf http://acerobsv.com/clavos.html
