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Manufactura, termodinamica en el corte de los metales
 

Manufactura, termodinamica en el corte de los metales

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trabajo de investigacion proceso de manufactura

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termodinamica en el corte de los metales

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    Manufactura, termodinamica en el corte de los metales Manufactura, termodinamica en el corte de los metales Document Transcript

    • República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior I.U.P “Santiago Mariño” Esc:45 Sección S Termodinámica en el corte de los metales Profesor: Integrantes: Alcidez Cádiz Idrogo Deurelina Torres Darwin Cedeño Yugreidys Puerto Ordaz , noviembre de 2013
    • Indice Introducción -------------------------------------------------------------------------------------- 1 La termodinámica en el Corte de metales, Mediante el uso de herramientas de corte, donde existe desprendimiento de viruta ------------------------------------------ 2 Importancia de las variables de corte, Calor, energía y temperaturas presentes ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de corte de metales ------------------------------------------------------------------------------------------- 7 Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el proceso de manufactura----------------------------------------------------------------------------------------8 Conclusión ---------------------------------------------------------------------------------------10 Bibliografía -------------------------------------------------------------------------------------- 11
    • Introducción El objetivo principal del desarrollo trabajo es estudiar el corte de los metales a través de un proceso de manufactura, usando como herramientas algunos datos termodinámicos que nos permiten saber la relación que tiene la termodinámica con el corte de los metales en un proceso de manufactura. Para desprender viruta se requiere de la acción de la deformación de un material dicha acción requiere de variables de energía, temperatura, calor para poder realizar el desprendimiento de viruta. En muchas procesos de manufactura las variables ya antes mencionadas son de gran importancia, puesto que para completar cualquier proceso se requieren de altas cantidades de energía si deseamos concretar la operación que indique el proceso, bien sea torneado, colados, entre otros. Como en todo proceso industrial, donde se trabajen como cualquier tipos de maquinas la persona estará expuesta si no se toman las precauciones adecuadas, por tal se razón se definieron algunas generalidades de seguridad industrial al momento de trabajar con virutas.
    • La termodinámica en el corte de mátales, mediante el uso de herramientas de corte donde existe desprendimiento de viruta En un proceso de manufactura en el que una herramienta de corte es utilizada para remover el exceso de material de una pieza de forma que el material que quede tenga la forma deseada. La acción principal de corte consiste en aplicar deformación en corte para formar la viruta y exponer la nueva superficie. En el uso de herramientas de cortes se puede describir para qué tipo de material se utilizarían. 1. Metales 2. Madera 3. Plásticos 4. Compuestos 5. Cerámicas La acción de la termodinámica en desprendimiento de virutas, esta relacionado con la acción del calor en los cortes de materiales, y sobre la composición quima que presentan los mismos entre algunos metales se pueden mencionar;: 1. Aceros al alto carbón Los aceros al alto carbón o carbono, se han usado desde hace mucho tiempo y se siguen usando para operaciones de maquinado de baja velocidad o para algunas herramientas de corte para madera y plásticos. Son relativamente baratos y de fácil tratamiento térmico, pero no resisten usos rudos o temperaturas mayores de 350 a 400 °C . Con acero al alto carbono se hacen machuelos, terrajas, rimas de mano y otras herramientas semejantes. Los aceros de esta categoría se endurecen calentándolos arriba de la temperatura crítica, enfriándolos en agua o aceite, y templándolos según se
    • necesite. Cuando se templan a 325 °F la dureza puede llegar hasta 62-65 Rockwell C. Las herramientas de corte de acero al alto carbón se nitruran con frecuencia a temperaturas que van de 930 a 1000 °F (500-540 °C) para aumentar la resistencia al desgaste de las superficies de corte, y reducir su deterioro. Nótese que las herramientas de corte de acero al alto carbón endurecido deben mantenerse frías mientras se afilan. Si aparece un color azul en la parte que se afila, es probable que se haya reblandecido la herramienta y el filo no soporte la fuerza que se genera en el corte. 2. Acero de alta velocidad La adición de grandes cantidades de Tungsteno hasta del 18%, a los aceros al carbono les permite conservar su dureza a mayores temperaturas que los aceros simples al carbón, a estos aceros con aleación de menor del 20% de Tungsteno se les conocen como aceros de alta velocidad. Estas herramientas mantienen su filo a temperaturas hasta de 1000 a 1100 °F (540590°C), lo que permite duplicar, en algunos casos, su velocidad de corte. También aumentan la duración y los tiempos de afilado, con todas estas ventajas se logró el desarrollo de máquinas herramientas más poderosas y rápidas, lo que generó mayor productividad. El acero Básico 1841 (T-1) contiene el 10.5% de tungsteno, 4.1% de cromo, 1.1% de vanadio, de 0.7 a 0.8 % de carbono, 0.3 % de manganeso, 0.3% de silicio y el resto de hierro. Se han desarrollado variantes de esta aleación, las cuales tienen cobalto y de 0.7 a 0.8 % de molibdeno. Al aumentar el contenido de vanadio al 5%, se mejora la resistencia al desgaste. Los aceros de afta velocidad al tungsteno tienen hasta 12%, 10% de cobalto, en ese caso se llaman aceros de super alta velocidad o aceros de alta velocidad al cobalto, porque aumenta la resistencia al calor. Los aceros de alta velocidad al molibdeno contienen tan solo de 1.5 a 6.5 % de tungsteno, pero tienen de 8 a 9 % de molibdeno, 4 % de cromo y 1.1 % de vanadio, junto con 0.3% de silicio e igual cantidad de manganeso, y 0.8%
    • de carbón. Los aceros de alta velocidad al molibdeno - tungsteno, que también se conocen como aceros 55-2, 86-3 y 66-4, contienen aproximadamente 6 % de molibdeno, 6 % de tungsteno y vanadio en proporciones que van del 2 al 4 %, aproximadamente. Los aceros de alta velocidad se usan para herramientas de corte de aplicación a materiales tanto metálicos como no metálicos. Importancia de la variables de corte, calor energía y temperatura en el proceso de manufactura Durante el proceso normal de mecanizado la mayor parte de trabajo se consume en la formación de viruta en el corte de plano, la temperatura y el calor dependen de la fuerza de corte la energía mecánica introducida en el sistema produce un aumento de temperatura. Algunas características importantes son: 1. Una temperatura excesiva afecta adversamente a la resistencia y dureza. 2. El calor puede inducir daños térmicos a las superficies de la maquina y está causando daño al material. 3. La energía térmica es trasmitida parcialmente a la viruta y la pieza. 4. El calor se propaga desde la zona de origen hasta la herramienta a través de la conducción. Si bien cierto los procesos de manufactura se puede definir como la forma en que transformar la materia prima que hallamos, para darle un uso práctico en nuestra sociedad y así disfrutar la vida con mayor comodidad. La manufactura es el proceso de coordinación de personal, herramientas y máquinas para convertir materia prima en productos útiles.
    • Ahora para convertir materia prima en diferentes productos se requiere de variables que ayuden y la finalización de proceso que se estéradicalizando. Calor :El calor está definido como la forma de energía que se transfiere entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía el calor dentro de un proceso de manufactura es de gran importancia, puesto que se requieren para realizar diferentes procesos por ejemplo si tenemos piezas metálicas , o termoplásticas que puedan soldarse para construir una estructura mediante la unión de piezas, se aplica calor en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un material de relleno fundido (metal o plástico), para conseguir un baño de material fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija. Existe otro proceso muy común en las áreas de producción donde se usa trasferencia de calor, este proceso seconoce como radiación, que consiste en la trasferencia de calor a través de las ondas electromagnéticas, y se aplican en la iniciación de productos quimios. Otro proceso de manufactura que se define como el arte de elaborar productos comerciales a partir de polvos metálicos se conoce como pulvimetalurgia En este proceso no siempre se utiliza el calor, pero cuando se utiliza este debe mantenerse debajo de la temperatura de fusión de los metales a trabajar. Cuando se aplica calor en el proceso subsecuente de la metalurgia de los polvos se le conoce como sinterizado, este proceso genera la unión de partículas finas con lo que se mejora la resistencia de los productos y otras de sus propiedades. Las piezas metálicas producto de los procesos de la metalurgia de los polvos son producto de la mezcla de diversos polvos de metales que se complementan en sus características. Así se pueden obtener metales con cobalto, tungsteno o grafito según para qué va a ser utilizado el material que se fabrica.
    • El metal en forma de polvo es más caro que en forma sólida y el proceso es sólo recomendable para la producción en masa de los productos, en general el costo de producción de piezas producto de polvo metálico es más alto que el de la fundición, sin embargo es justificable y rentable por las propiedades excepcionales que se obtienen con este procedimiento. Existen productos que no pueden ser fabricados y otros no compiten por las tolerancias que se logran con este método de fabricación. Al estudiar este los diferentes procesos de manufactura donde se usa calor podemos decir que esta variable proporciona una utilidad para poder completar el proceso que se está realizando Corte: Durante el proceso de maquinado se genera fricción y con ello calor, lo que puede dañar a los materiales de las herramientas de corte por lo que es recomendable utilizar fluidos que disminuyan la temperatura de las herramientas. Con la aplicación adecuada de los fluidos de corte se disminuye la fricción y la temperatura de corte con lo que se logran las siguientes: Ventajas económicas 1. Reducción de costos 2. Aumento de velocidad de producción 3. Reducción de costos de mano de obra 4. Reducción de costos de potencia y energía 5. Aumento en la calidad de acabado de las piezas producidas Características de los líquidos para corte 1. Buena capacidad de enfriamiento 2. Buena capacidad lubricante 3. Resistencia a la herrumbre 4. Estabilidad (larga duración sin descomponerse) 5. Resistencia al enranciamiento 6. No tóxico
    • 7. Transparente (permite al operario ver lo que está haciendo) 8. Viscosidad relativa baja (permite que los cuerpos extraños la sedimentación) 9. No inflamable Temperatura y energía: estas variables se pueden relaciónar de manera muy significativa puesto que la temperatura es considerada como una fuente de energía en diferentes procesos de manufactura, esta se emplea en las acerías donde se requiere de una fuerte concentración de energía calórica que permita realizar diferentes tipos de aleaciones, y la temperatura aplicada será conforma a las característica de los materiales que se requiera fundir. Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de corte de metales. Las características de cualquier material pueden ser de naturaleza muy variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Las cuales se realizan en el ámbito de la industria Es difícil establecer relaciones que definan cuantitativamente la maquinabilidad de un material, pues las operaciones de mecanizado tienen una naturaleza compleja. Una operación de proceso utiliza energía para alterar la forma, propiedades físicas o el aspecto de una pieza de trabajo y agregar valor al material. Se distinguen 3 categorías de operaciones de proceso; Formado, para mejorar propiedades y de tratamiento de superficies. A veces, sobre todo para los no metales, estos factores auxiliares son más importantes. Por ejemplo, los materiales blandos como los plásticos pueden ser difíciles de mecanizar a causa de su mala conductividad térmica.
    • Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el proceso de manufactura Es todo aquel conjunto de normas, reglamentos, principios, legislación que se establecen a objeto de evitar los accidentes laborales y enfermedades profesionales en un ambiente de trabajo. Por ende en todo proceso de manufactura donde exista desprendimiento de viruta no se esta exento de sufrir algún accidente ocupacional. Uno de los equipos comunes en los procesos de manufactura es el torno y al este ser utilizados se debe tomar en cuenta las siguientes generalidades. 1. Los interruptores y las palancas de embrague de los tornos, se han de asegurar para que no sean accionados involuntariamente; las arrancadas involuntarias han producido muchos accidentes. 2. Las ruedas dentadas, correas de transmisión, acoplamientos, e incluso los ejes lisos, deben ser protegidos por cubiertas. 3. El circuito eléctrico del torno debe estar conectado a tierra. El cuadro eléctrico al que esté conectado el torno debe estar provisto de un interruptor diferencial de sensibilidad adecuada. Es conveniente que las carcasas de protección de los engranes y transmisiones vayan provistas de interruptores instalados en serie, que impidan la puesta en marcha del torno cuando las protecciones no están cerradas. 4. Las comprobaciones, mediciones, correcciones, sustitución de piezas, herramientas, etc. deben ser realizadas con el torno completamente parado. Protección personal 1. Para el torneado se utilizarán gafas de protección contra impactos, sobre todo cuando se mecanizan metales duros, frágiles o quebradizos. 2. Asimismo, para realizar operaciones de afilado de cuchillas se deberá utilizar protección ocular. Para evitar en contacto con la virtua
    • 4. Las virutas producidas durante el mecanizado, nunca deben retirarse con la mano. 5. Para retirar las virutas largas se utilizará un gancho provisto de una cazoleta que proteja la mano. Las cuchillas con rompe virutas impiden formación de virutas largas y peligrosas, y facilita el trabajo de retirarlas. 6. Las virutas menudas se retirarán con un cepillo o rastrillo adecuado. 7. La persona que vaya a tornear deberá llevar ropa bien ajustada, sin bolsillos en el pecho y sin cinturón. Las mangas deben ceñirse a las muñecas, con elásticos en vez de botones, o llevarse arremangadas hacia adentro. 8. Se usará calzado de seguridad que proteja contra los pinchazos y cortes por virutas y contra la caída de piezas pesadas. 9. Es muy peligroso trabajar en el torno con anillos, relojes, pulseras, cadenas al cuello, corbatas, bufandas o cualquier prenda que cuelgue. 10. Asimismo es peligroso llevar cabellos largos y sueltos, que deben recogerse bajo un gorro o prenda similar. Lo mismo puede decirse de la barba larga, que debe recogerse con una redecilla.
    • Conclusión El corte de metales es un proceso termo-mecánico durante el cual la generación de calor ocurre como resultado de la deformación plástica y la fricción a través de las herramienta-viruta y herramienta-material de trabajo, es decir poder trasformar algún material, este primero deberá pasar por el un proceso térmico , para poder deformarlo obteniendo asa el resultado del proceso. En la ingeniería de los diferentes procesos de manufactura se basan en las trasformación de los materiales para obtener otro con las mismas o diferentes características de fabricación. Al usar un proceso térmico- mecánico para los cortes de metales se logra: Reducir los costó de fabricación puesto que el proceso será continuo y la maquinaria es la misma. Al usar calor, como fuente de energía para la deformación la producción de proceso aumenta
    • Bibliografía Wed: www.uji.es/bin/serveis/prev/docum/notas/torns.pdf http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2_III_2.html www.metalurgia.uda.cl/Academicos/chamorro/Termodinamica