Instituto Politécnico Nacional
Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería Y Ciencias Sociales y Administrativas Maquinados Industriales Nombre de la Pieza: Base para prensa Nombre del Taller o Empresa:
Fonseca Pérez Francisco 2014600548 Rojas Rojas Juan Carlos 2014340290
Xavier
Secuencia: 3IV6B Ing. Machuca Mejía Eugenio Santiago
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INDICÉ
PÁG.
Introducción………………………………………………………………………….2 Datos de la Empresa ………………………………………………………………..3 Objetivo General…………………………………………………………………….4 Dibujo de la Pieza ……………………………………………………………………5 Descripción Del Proceso De Fabricación De La Pieza En Estudio. …………..7 Calculo De Potencia Efectiva, Calculo Del Tiempo De Maquinado Tanto En Desbaste Como En Afinado………………………………………………………..9
Características Del Material Empleado ……………………………………………15 Características Del Equipo, Herramientas Y Maquinaria Empleada …………...17 Costo De Fabricación. ………………………………………………………………22 Conclusiones…………………………………………………………………………23 Bibliografía Y Referencias Consultadas …………………………………………..24
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INTRODUCCIÓN En el presente trabajo se hablará sobre la fabricación de una pieza de material de “aluminio” donde se buscará especificar cuáles son los procesos de maquinado por
los que deberá pasar dicha pieza para poder obtener la forma deseada respetando las dimensiones y formas planteadas de acuerdo al dibujo técnico mostrado más adelante, y que posteriormente, será utilizada dicha información para proceder con la fabricación de la pieza usando el equipo visto en clase. La fabricación de la pieza constara de 2 diferentes procesos de maquinado, que serán explicados posteriormente, especificando la maquinaria a utilizar en cad a uno de estos procesos, así como también, las especificaciones técnicas de esa maquinaria, las herramientas de corte que serán utilizadas y sus especificaciones, se dará el tiempo de maquinado que tardara en realizarse ca da una de los procesos mostrando los cálculos empleados para su obtención, entre otras cosas. De forma resumida, los procesos que intervendrán son cepillado a las dimensiones especificadas y calculando el tiempo que tardara en realizarse y dos barrenos con un taladrado. Para conjuntar la información anterior, se mostrará la descripción de cada operación, la maquinaria y herramientas de corte utilizadas en cada una, los parámetros de corte necesario y el esquema que servirá para representar de mejor forma cada operación que se llevara a cabo. Para finalizar, se hablará sobre el costo unitario de fabricación de la pieza, buscando analizar si este sería conveniente para que dentro de una industria se emplee el proceso de fabricación que especificamos anteriormente, así como también comparar el precio con el tiempo total para realizar la pieza.
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DATOS DE LA EMPRESA Nombre: Maquinados Canela Dirección de la empresa: Andador Segunda Canela 625, Granjas México, 08400 Iztacalco, CDMX (México) Razón Social: Taller de manufactura mecánica en producción pequeña (PYME) Teléfono: 55-30-57-64-03 Nombre del responsable: Técnico en sistemas mecánicos industriales Miguel Ángel Juárez Mora Cargo dentro de la PYME: Dueño.
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OBJETIVO GENERAL El objetivo de este trabajo es poder implementar los diferentes conocimientos obtenidos a lo largo del curso y que se vean reflejados o plasmados en una pieza a maquinar con sus respectivos cálculos que sean hecho en cada clase para obtención perfecta con dimensiones exactas y acabados de una muy buena ca lidad para así uniendo esta pieza y la de los compañeros obtener finalmente una prensa.
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DIBUJO DE LA PIEZA (ISOMÉTRICO)
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PLANO DE LA PIEZA
Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria De Ingeniería Y Ciencias Sociales Administrativas Materia: Maquinados Industriales Profesor: Machuca Mejía Eugenio Santiago Nombre: Fonseca Pérez Fco. Nombre De La Pieza: Base de prensa Xavier Escala 1:1 Acotaciones: Fecha de elaboración de Rojas Rojas Juan Carlos Milímetros. Pieza: Seccuencia:3IV6B 21 De Nov Del 2017 6
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA PIEZA EN ESTUDIÓ 1. El primer paso dentro del proceso de fabricación fue la alineación de la pieza, darle las dimensiones deseadas a la pieza 2. Ajustar el cepillo para el primer maquinado 3. Sujetar la pieza con el banco de la maquina 4. Ajustar la máquina para realizar el primer maquinado 5. Verificar que las dimensiones del maquinado hayan sido las correctas 6. Reajustar la pieza a la nueva posición de trabajo 7. Designar los parámetros de medida para el maquinado 8. Realizar el corte 9. Verificar que las dimensiones de la pieza hayan sido las correctas 10. Limar la pieza 11. Ajustar la pieza para el siguiente proceso 12. Marcar los puntos de trabajo 13. Realizar un pequeño barreno para poder colocar la herramienta de corte 14. Ajustar la pieza dentro del banco 15. Ajustar la herramienta de corte 16. Realizar el maquinado 17. Verificar las medidas 18. Ajustar la pieza 19. Realizar nuevamente el proceso anterior ya que son dos cortes del mismo tipo 20. Nuevamente realizar un barreno para poder insertar la herramienta de corte 21. Ajustar herramienta de corte 22. Iniciar el proceso de maquinado 23. Verificar que las dimensiones del maquinado sean las correctas 24. Limar la pieza 25. Posteriormente para el proceso de taladrado en primer punto será designar las dimensiones y posición donde se realizaran los bárrennos 26. Asignar las brocas necesarias para el proceso 27. Ajustar la pieza en la mesa de trabajo 28. Ajustar la herramienta de corte 29. Realizar el primer barreno 30. Los barrenos son 4 entonces se repetirá el proceso para los 4 orificios 31. El barreno debe tener una profundidad de 5.5mm 7
32. El segundo tipo de barreno se realizó de la misma manera solo que este si perforo la zona restante de material con una profundidad de 1.5mm 33. Verificar las medidas de la pieza 34. Dar el acabado final
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CALCULO DE POTENCIA EFECTIVA POR CADA MAQUINADO PRIMER MAQUINADO
Resistencia del material R1=110H8
O R1=38kg/
Resistencia al corte S=3R1=114kg/
Se cortara 2mm de espesor
Se tomaran 1.8mm de desbaste y 0.2 de afinado Datos de corte
Va= velocidad de corte
Vr= velocidad de corte cuando regresa el material=2va=
S= avance de la mesa de trabajo=3mm mm/cd
t= profundidad de corte en una pasada=0.5-5mm
m= numero de pasadas
q= sección de viruta Datos
Desbaste
Afinado
md=1.8/0.6=3 pasadas
ma=0.2/0.1=2 pasadas
va=10m/mm
va=40m=mm
vr=20m/mm
vr=80m7mm
s=3mm mm/cd
s=0.2mm/cd
t=0.6mm
t=0.1mm
m=3pasadas
m=2 pasadas
q=SxE=(3mm/cd)(0.6mm)=1.8mm2
q=SxE=(2mm/cd)(0.1mm)=0.2mm2
Md=1.8/0.6= 3
Ma= 0.2/0.1= 2
Calculo de la potencia
Va= 10 mm/min
Q= 1.8mm2
δ=114 kg/mm2
1.11 . w=300kg
f=.65
= (+) 4500ƞ
= 1.82 + 300 .65 = 9
ƞ=80%
Calculo del tiempo de maquinado
L= longitud de maquinado
Le= longitud de entrada
Ls = longitud de salida
Lp = longitud de la pieza
M= pasadas
C= carreras dobles
B= ancho total de maquinado
S= avance
= +
M=3
L=Le+Lp+Ls
Le=15
Ls=5
Lp=110
S= 3mm
B=42
= + + = 15 + 110 + 5 = 130 = = = 14 = = . = 210 Desbaste
. 1 10 = 14 .110 + 10 20 3 = 0.693 Afinado
. 1 10 = 210 .110 + 40 80 2 = 1.73 Tiempo total= Tmd+Tma=2.423
10
Segundo maquinado
= = = 20 = = . = 300 . 1 10 = 20 .110 + 10 20 3 = 0.99 Desbaste
Afinado
Desbaste
Afinado
. 110 = 300.110 + 40 80 2 = 2.475 Tiempo total= Tmd+Tma=3.465
Tercer maquinado
Va= 10m/mm
Vr=20m/min
S=1mm
t=.8mm
m
q
= . = 10 = = .8 = 2.7 Potencia efectiva
= (+) 4500ƞ = 102.72 114 2 +300 .65 = 1.357 . 11
Tiempo de maquinado
= +
M=3
L=Le+Lp+Ls
Le=15
B=8mm
S=1mm
L=37mm
= = . = 40
. 0 37 = 14 .037 + 10 20 10 = 2.22 Tiempo total = 2Tmd=2(2.22min)=4.44min
Cuarto maquinado
Va= 10m/mm
Vr=20m/min
S=1mm
t=..6mm
m=10
q = 1.8mm2
= . = 10 = = .6 = 1.8 Potencia efectiva
= (+) 4500ƞ = 101.82 114 2 + 300 .65 = 1.26 . 12
Tiempo de maquinado
= +
M=3
L=Le+Lp+Ls
Le=74mm
B=32mm
S=1mm
L=37mm
= = . = 40
. 0 74 = 32 .074 + 10 20 10 = 3.552 TALADRADO
Va= velocidad de avance
n= velocidad angular de la herramienta
s= avance de la herramienta
l= profundidad del corte
i= numero de barrenos iguales
Calculo para barreno de 10mm de diámetro
Va=60.9m/mm
n=1938.507
s=.15mm
l=.20mm
i=4 barrenos
. = 1938.507 = = Caculo de la potencia
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= 716 5 07 = .2851938. = .964 . 716. 8 0 2 0 = 8 = 11410. 8 = 285 Tiempo de maquinado Longitud 5.5
5154 = 0.0756 = = 1938. 55.. 5154 = 0.0756 = = 1938. 51.. Longitud 1.5
Tiempo total= 13.9762 Minutos
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CARACTERISTICAS DEL MATERIAL EMPLEADO. El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferromagnético. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8 % de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales.1 En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis. Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería de materiales, tales como su baja densidad (2700 kg/m³) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX2 el metal que más se utiliza después del acero. Características físicas El aluminio es un elemento muy abundante en la naturaleza, solo aventajado por el oxígeno y el silicio. Se trata de un metal ligero, con una densidad de 2700 kg/m³, y con un bajo punto de fusión (660 °C). Su color es blanco y refleja bien la radiación electromagnética del espectro visible y el térmico. Es buen conductor eléctrico (entre 35 y 38 m/(Ω mm²)) y térmico (80 a 230 W/(m ·K)). Características mecánicas Es un material blando (escala de Mohs: 2-3-4) y maleable. En estado puro tiene un límite de resistencia en tracción de 160-200 N/mm² (160-200 MPa). Todo ello le hace adecuado para la fabricación de cables eléctricos y láminas delgadas, pero no como elemento estructural. Para mejorar estas propiedades se alea con otros metales, lo que permite realizar sobre él operaciones de fundición y forja, así como la extrusión del material. También de esta forma se utiliza como soldadura. Características químicas La capa de valencia del aluminio está poblada por tres electrones, por lo que su estado normal de oxidación es III. Esto hace que reaccione con el oxígeno de la atmósfera formando con rapidez una fina capa gris mate de alúmina Al2O3, que recubre el material, aislándolo de ulteriores corrosiones. Esta capa puede disolverse con ácido cítrico. A pesar de ello es tan estable que se usa con frecuencia para extraer otros metales de sus óxidos. Por lo demás, el aluminio se disuelve en ácidos y bases. Reaccionan con facilidad con el ácido clorhídrico y el hidróxido sódico.
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IMAGEN DEL MATERIAL UTILIZADO
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CARACTERISTICAS DEL EQUIPO, HERRAMIENTAS Y MAQUINARIA EMPLEADA. CEPILLO Los cepillos de codo son también conocidos como máquinas mortajadoras horizontales, pueden trabajar piezas de hasta 800mm de longitud y generan acabados de desbaste o de afinado . La cepilladoras para metales se creó con la finalidad de remover metal para producir superficies planas horizontales, verticales o inclinadas, dónde la pieza de trabajo se sujeta a una prensa de tornillo o directamente en la mesa. Las cepilladoras tienen un sólo tipo de movimiento de su brazo o carro éste es de vaivén, mientras que los movimientos para dar la profundidad del corte y avance se dan por medio de la mesa de trabajo. Los cepillos emplean una herramienta de corte de punta, semejante a la del torno. Ésta herramienta se fija a un poste, fijado a su vez a una corredera o carro, como ya se mencionó, esta tiene movimiento de vaivén, empujando la herramienta de corte de un lado a otro de la pieza. La carrera de la corredera hacia adelante es la carrera de corte. Con la carrera de regreso, la herramienta regresa a la posición inicial. Cuando regresa, la mesa y la pieza avanzan la cantidad deseada para el siguiente corte, es decir, un arete (carro) impulsa la herramienta de corte en ambas direcciones en un plano horizontal, con un movimiento alterno. Éste movimiento rectilíneo alternativo comprende una carrera activa de ida, durante la cual tiene lu gar el arranque de viruta, la carrera de retorno pasiva en vacío.
Mecanismo de transmisión del cepillo. Para el vaivén del carro se usa una corredera oscilante con un mecanismo de retorno rápido. El balancín pivotado que está conectado al carro, oscila alrededor de su pivote por un perno de cigüeñal, que describe un movimiento rotatorio unido al engranaje principal. La conexión entre el perno de cigüeñal y el balancín se hace a través de un dado que se desliza en una ranura en el balancín y está movido por el perno del cigüeñal. De ésta manera, la rotación del engrana je principal de giro mueve el perno con un movimiento circular y hace oscilar al balancín. El perno está montado sobre un tornillo acoplado al engranaje principal de giro, lo que permite cambiar su radio de rotación y de ésta forma variar la longitud del recorrido del carro porta herramienta. El recorrido hacia adelante o recorrido cortante, requiere una rotación de unos 220º del engranaje principal de giro, mientras que el recorrido de vuelta requiere solamente 140º de rotación. En consecuencia la relación de tiempos de 17
recorrido cortante a recorrido de retorno es del orden de 1.6 a 1. Para poder usar varias velocidades de corte, existen engranajes apropiados de transmisión y una caja de cambio
Herramientas de corte para cepillos de codo. Las herramientas de corte que se usan en los cepillos son semejantes a las que se usan en los tornos. La figura muestra herramientas de corte para diversas operaciones de maquinado que se llevan a cabo con el cepillo. La mayor parte de las herramientas de corte para cepillos sólo necesitan una pequeña cantidad de desahogo; por lo general de 3 a 5º para desahogo frontal y lateral. Los ángulos de inclinación laterales varían según el material que se esté maquinando. Para el acero se usa por lo general de 10 a 15º. El fierro colado necesita de 5 a 10º y el aluminio de 20 a 30º de inclinación lateral. Los portaherramientas que usan los cepillos de codo también se asemejan a los de los tornos. Sin embargo, el agujero cuadrado por el que pasa la herramienta es paralelo a la base en los portaherramientas para cepillo. Con frecuencia se usa el portaherramientas universal o de base giratoria. Como se ve en la figura el portaherramientas universal se puede girar para cinco tipos distintos de cortes. En los cepillos se usan varios tipos de sujetadores de piezas. En cada tipo se necesita prensar la pieza en forma rígida. Si la pieza se mueve durante una ope ración, puede dañar seriamente al cepillo, o al operador. La mayor parte de las piezas por maquinar en el cepillo se pueden sujetar en una prensa. Las barras paralelas se usan para soportar a la pieza sobre las quijadas de la prensa, en sentido paralelo a la mesa y parte inferior de la prensa. También se utilizan las bridas y los tornillos en T para fijar a las piezas o a las prensas sobre la mesa de trabajo.
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TALADRADO El taladrado es la operación que tiene por objeto hacer agujeros por arranque de viruta, con una herramienta llamada broca, sobre diferentes tipos de material, cuya posición, diámetro y profundidad han sido determinados previamente. En este tipo de proceso, la herramienta de corte que se utiliza es cilíndrica rotatoria, conocida como broca. Una broca es una herramienta de corte giratoria la cual tiene uno o más bordes de corte con sus correspondientes ranuras las cuales se extienden a lo largo del cuerpo de la broca. En el proceso de taladrado se realizan dos movimientos: el movimiento de corte y el de avance. Estos dos movimientos siempre se realizan, salvo en algunas máquinas de taladrado profundo, en las cuales no hay movimiento de corte ya que la pieza se hace girar en sentido contrario a la broca.
PROCESOS Escariado: Se usa para agrandar ligeramente un agujero, suministrar una mejor tolerancia en su diámetro y mejor su acabado superficial. Roscado Interno: Esta operación se realiza por medio de un machuelo y se usa para cortar una rosca interior en un agujero existente. Coscado Interno: Esta operación se realiza por medio de un machuelo y se usa para cortar una rosca interior en un agujero existente. Abocardado: se produce un agujero escalonado en el cual un diámetro más grande sigue a un diámetro más pequeño parcialmente dentro del agujero. Avellanado: Es una operación similar al abocardado salvo que el escalón en el agujero tiene forma de cono para tornillos y pernos de cabeza plana. Centrado: También llamado taladrado central, esta operación taladra un agujero inicial para establecer con precisión el lugar donde se taladrará e l siguiente agujero BROCAS: La broca es una barra de acero templado, de tal forma afilada por un extremo, que al girar pueda penetrar en un cuerpo y cortar pequeñas porciones llamadas virutas. 19
Hoy día las brocas más generalizadas son las llamadas helicoidales. Las demás pueden considerarse brocas especiales.
Tipos de taladro Taladros de banco: Es el más sencillo y común, el dispositivo del avance manual de la herramienta es el que permite al operario sentir el efecto del corte en la pieza a trabajar. Taladros de pedestal: Se diferencia del taladro de banco en que se utiliza para trabajo pesado, permite hacer agujeros más grandes y colocar piezas más grandes en su mesa. Taladro con husillos múltiples: Este taladro está equipado con una cabeza taladradora. Esta tiene varios husillos que se pueden ubicar para taladrar cierto número de agujeros en un lugar preciso de la pieza y al mismo tiempo. Taladro múltiple: Es una serie de husillos colocados en una mesa larga y común. Esta dedicada a la producción en serie y realiza operaciones secuenciales sobre una pieza ya que va avanzando de operación en operación a través de todos los husillos. En cada uno de estos husillos se hace una operación diferente, pero sobre la misma pieza. Taladro radial: el taladro radial tiene la mesa de trabajo en la parte inferior, ya que está diseñada para acomodar piezas grandes. Es una máquina de gran tamaño que mueve su cabezal, su mesa de trabajo y el husillo principal con motores independieres. El husillo se puede colocar para taladrar en cualquier lugar dentro del alcance de la máquina por medio de los movimientos proporcionados por la cabeza, el brazo y la rotación del brazo alrededor de la columna. Mandriladora: Taladro tipo pedestal de alta precisión en el cual la pieza se puede colocar, gracia a la mesa de coordenadas, en cualquier posición debajo del husillo. De esta forma se pueden ejecutar huecos en cualquier posición sobre la pieza y de diámetros adecuados, cuando se utiliza un alisador en vez de una broca. Taladro Manual: Es una evolución del berbiquí y cuenta con un engranaje que multiplica la velocidad de giro de la broca al dar vueltas a la manivela Taladro Eléctrico: Es la evolución del anterior que surgió al acoplarle un motor eléctrico para facilitar el taladrado. Es una herramienta imprescindible para cualquier bricolador. Su versatilidad le permite no solo taladrar, sino otras muchas funciones (atornillar, lijar, pulir, desoxidar, limpiar, etc.) acoplándole los accesorios necesarios.
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COSTO DE FABRICACIÓN Consideraciones iniciales Tiempo de Maquinado: 13.6792 min Precio de la Materia prima: $150 (metales Díaz) aluminio Sueldo de trabajador por día: $200
Costos Directos Operario $200/día $200/pza Materia prima $150/pza
Costos indirectos $218.75/día $82.13/pza
Luz Impuesto predial Refrigerante Depreciación
$79.92/día $44/día
$27/pza $30/pza $16.5/pza
Costo total por pieza = $ 505.63
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CONCLUSIONES. Gracias a la realización de esta práctica, nos fue posible llevar a la práctica los conocimientos adquiridos de la materia, esto mediante la fabricación de una pieza que se realizaría por varios de los procesos industriales vistos en clase, y que también pueden ser usados dentro de cualquier industria. Donde, primeramente, se recurre al diseño de la pieza misma, que en base a la función que tendrá la pieza, es elegida la forma y dimensiones que tendrá la misma. Después, se recurrió a determinar cada uno de los procesos necesarios para la fabricación de la pieza, en los que se debe tener en cuenta características como el tipo de material con el que se espera trabajar o la forma específica que se le quiere dar a la pieza, esto con el fin de poder realizar todos los cálculos pertinentes y necesarios para que un operario pueda fabricar la pieza sin problemas. La pieza que se nos proporcionó ya tenía un diseño y dimensiones, y lo que nosotros hicimos fue determinar qué procesos de maquinado se le aplicarían para obtener la pieza con su forma y dimensiones. Nos fue posible hacernos de experiencia gracias a la realización de esta práctica, pues pudimos ver aplicada parte de la teoría sobre los procesos de maquinados vistos en clase, ayudándonos a darnos una idea de todo con lo que posiblemente nos encontremos una vez comencemos a trabajar como ingenieros industriales, de igual manera, se trataron los temas de los costos que genera realizar la pieza. Y, nos dimos cuenta de la importancia que tiene saber manejar todos los conocimientos que se nos proporcionaron, pues dentro de la industria siempre son utilizados, y nuestra labor será proporcionar toda la planeación y cálculos necesarios para hacer cualquier producto o pieza. Por ello, es importante que no dejemos de lado todo lo aprendido, y tratemos de mejorarlo y pulir el conocimiento, pues nos dará ventaja y nos permitirá desenvolvernos en trabajos que requieran de todo lo hablado anteriormente.
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BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS CONSULTADAS. https://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio https://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_Profesional_Interdisciplinaria_de_I ngenier%C3%ADa_y_Ciencias_Sociales_y_Administrativas https://www.google.com.mx/search?q=aluminio&source=lnms&tbm=isc h&sa=X&ved=0ahUKEwimlsjDtIvUAhXnzVQKHZ2CAxQQ_AUIBigB&bi w=1366&bih=662#imgrc=4Q2FwFieS952jM: https://books.google.com.mx/books?id=RBpbPrcvkLoC&pg=PA47&lpg =PA47&dq=esfuerzo+al+corte+de+aluminio+en+torno&source=bl&ots =FaiIibmIT7&sig=2PGxwqJA1Bqb6_lkU19iFiDRbgM&hl=es&sa=X&ve d=0ahUKEwjPj7KXgp3UAhXH5oMKHeBfBAQQ6AEIKDAA#v=onepag e&q&f=false
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