Procesos de Fabricación

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3.1 CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS HERRAMIENTA.
Las máquinas-herramientas tienen la misión fundamental de dar forma a las piezas
por arranque de material.
Según sea la naturaleza del movimiento de corte, las máquinas-herramientas se
clasifican en:
3.1.1 MÁQUINAS HERRAMIENTA CON ARRANQUE DE MATERIAL
3.1.1.1 Arranque de grandes porciones de material
3.1.1.1.1 Cizalla
Se denomina cizalla a una herramienta que se utiliza para cortar materiales de poco
espesor. Cuando el grosor de la chapa a cortar es muy grueso se utilizan cizallas
activadas por un motor eléctrico.
Los filos de ambas cuchillas de la cizalla se enfrentan presionando sobre la superficie
a cortar hasta que vencen la resistencia de la superficie a la tracción rompiéndola y
separándola en dos.
La presión necesaria para realizar el corte se obtiene ejerciendo palanca entre un
brazo fijo que se coloca en la parte inferior y otro que es el encargado de subir y bajar
ejerciendo la presión.

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Figura 3.1 Cizalla Industrial
3.1.1.2 Arranque de pequeñas porciones de material
3.1.1.2.1 Torno
En esta máquina, el arranque de viruta se produce al acercar la herramienta a la pieza
en rotación, mediante el movimiento de ajuste. Al terminar una revolución completa, si
no hubiera otros movimientos, debería interrumpirse la formación de viruta; pero como
el mecanizado se ha de realizar, además de en profundidad, la herramienta deberá
llevar un movimiento de avance. Según sea éste paralelo o no al eje de giro se
obtendrán superficies cilíndricas o cónicas respectivamente. Se deduce de aquí que
las partes esenciales del torno serán, aparte de la bancada, las que proporcionen los
tres movimientos, de ajuste, avance y corte.
El torno más común es el llamado torno paralelo; los otros se consideran como
especiales. Los trabajos característicos que se hacen en el torno paralelo son:

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- Cilindrado exterior e interior.
Es una operación para dar forma y dimensiones a la superficie lateral de un cilindro
recto de revolución. Se emplea siempre la herramienta adecuada, recta o curvada, de
acuerdo con la operación de desbaste o de acabado. La posición debe ser correcta
para que se pueda realizar toda la longitud de la pasada sin interrupciones. Hay que
asegurarse de que no estorban: el perro, las garras del plato, la contrapunta, las
lunetas, etc.
- Refrentado.
Se llama así a la realización de superficies planas en el torno. El refrentado puede ser
completo, en toda la superficie libre, o parcial, en superficies limitadas. También existe
el refrentado interior.
- Torneado de conos exteriores.
En líneas generales, es muy parecido al torneado de cilindros. Pero presenta algunas
peculiaridades. El torneado de conos puede hacerse de varias maneras:
- Con inclinación del carro orientable,
- Con aparato copiador,
- Entre puntos con desplazamiento del cabezal.
- Troceado y ranurado.
Consiste en cortar una pieza en partes. Es una operación delicada que requiere gran
seguridad y experiencia, pero resultará más fácil si se tiene en cuenta las causas de
la dificultad. El peligro principal está en los inconvenientes que encuentra la viruta para
salir de la ranura, particularmente cuando el canal tiene cierta profundidad.

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3.1.1.2.1.1 Tipos de torno
3.1.1.2.1.1.1 Torno Revolver
Se distinguen de los cilíndricos en que no llevan contrapunto y el cabezal móvil se
sustituye por una torre giratoria alrededor de un árbol horizontal o vertical. La torre
lleva diversos portaherramientas, lo cual permite ejecutar mecanizados consecutivos
son sólo girar la torreta.
3.1.1.2.1.1.2 Tornos al aire
Se utilizan para el mecanizado de piezas de gran plato, en el eje principal. El avance
lo proporciona una cadena que es difícil de fijar en dos puntos. Entonces se fija la pieza
sobre un gran plato en el eje principal. El avance lo proporciona una cadena que
transmite, por un mecanismo de trinquete, el movimiento al husillo, el cual hace
avanzar al portaherramientas.
3.1.1.2.1.1.3 Tornos Verticales
Los inconvenientes apuntados para los tornos al aire se evitan haciendo que el eje de
giro sea vertical. La pieza se coloca sobre el plato horizontal, que soporta directamente
el peso de aquella. Las herramientas van sobre carros que pueden desplazarse vertical
y transversalmente.
3.1.1.2.1.1.4 Tornos Automáticos
Son tornos revolver en que pueden realizarse automáticamente los movimientos de la
torreta así como el avance de la barra. Suelen usarse para la fabricación en serie de
pequeñas piezas.

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3.1.1.2.2 Fresadoras
3.1.1.2.2.1 Tipos de fresadoras
3.1.1.2.2.1.1 Fresadora horizontal
Esencialmente consta de una bancada vertical, llamada cuerpo de la fresadora, a lo
largo de una de cuyas caras se desliza una escuadra llamada ménsula, o consola,
sobre la cual, a su vez, se mueve un carro porta-mesa que soporta la mesa de trabajo,
en la que se fija la pieza que se ha de fresar. En la parte superior de la bancada están
alojados los cojinetes, sobre los que gira el árbol o eje principal, que puede ir
prolongado por un eje porta-fresas.
Esta fresadora se llama universal cuando la mesa de trabajo puede girar alrededor de
un eje vertical y recibir movimiento automático en sentido vertical, longitudinal y
transversal, o al menos en sentido longitudinal.
3.1.1.2.2.1.2 Fresadora vertical
Así se llama la fresadora cuyo eje porta-fresas es vertical. En general es mono-polea
y tiene la mesa con movimiento automático en sentido vertical, longitudinal y
transversal.
3.1.1.2.2.1.3 Fresadora mixta
En esta fresadora el husillo porta-fresas es orientable en cualquier sentido; su posición
se determina por medio de dos círculos graduados.

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3.1.1.2.2.1.4 Fresadora universal
El movimiento del árbol se obtiene por caja de engranajes. La mesa de árbol tiene
generalmente tres ranuras en T, para sujetar las piezas, y dos o más canales, para
recoger el lubricante de las herramientas. Puede inclinarse, en general, 45º en ambos
sentidos; hay, no obstante, modelos en los que puede girar una vuelta entera,
permitiendo así fresar las piezas por ambos lados, sin volver a sujetarlas.
Los tres movimientos de la mesa en sentido vertical, longitudi­nal
y transversal se
pueden efectuar a mano y automáticamente, en ambos sentidos. Topes regulables
limitan automáticamente la marcha en el punto deseado. En las manivelas, que sirven
para mover la mesa, hay tambores graduados, que permiten ajustes finos. Los
movimientos automáticos pueden obtenerse de dos maneras: unas veces, se reciban
del árbol de trabajo, mediante poleas escalonadas o caja de velocidades; otras, el
avance lo recibe independientemente del movimiento del árbol de trabajo.
3.1.1.2.2.2 Partes de una fresadora
3.1.1.2.2.2.1 Cuerpo
La fresadora universal debe tener la forma y dimensiones necesarias para alcanzar la
máxima rigidez. Su cuerpo va apoyado en una base, que también ha de ser
suficientemente rígida. En él se encuentran, normalmente, el motor de acciona­miento
y la mayoría de mecanismos y sistemas de engrase y refrigeración.
3.1.1.2.2.2.2 Puente
Llamado vulgarmente en algunos lugares carnero, es simplemente un elemento de
soporte, que suele correr sobre el cuerpo, por unas guías cilíndricas o en forma de
cola de milano, que se pueden bloquear fuertemente. En el puente van los soportes

7. del eje porta-fresas provistos de cojinetes de bronce ajustables y con un sistema de
engrase conveniente.
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3.1.1.2.2.2.3 Conjunto de la mesa
Consta de mesa, carro porta-mesa y ménsula. Sobre la bancada, por unas guías
verticales con regletas de ajuste, corre un bastidor llamado ménsula. Sobre la ménsula,
en dirección perpendicular al plano de las guías de la ménsula, y horizontalmente,
corre un carro porta-mesa, también sobre unas guías ajustables y, por último, sobre
dicho carro, en dirección transversal, corre la mesa propiamente dicha. Si la fresadora
es universal, existe entre el carro porta-mesa y la mesa un soporte giratorio para
permitir las diversas posiciones.
3.1.1.2.2.3 Tipos de fresado
3.1.1.2.2.3.1 Fresado plano o planeado
Es la operación por la cual se hace plana la superficie de una pieza por medio de una
fresa. Se realiza con una fresa cilíndrica, preferiblemente con dientes helicoidales
interrumpidos, o bien con fresa frontal. Cuando la superficie se estrecha, hasta ser
menor que el ancho de la fresa, da buen resultado la fresa cilíndrica.
Para que el trabajo sea satisfactorio es necesario que la fresa esté perfectamente
afilada y tenga diámetro uniforme en toda la longitud. De no ser así, la superficie podrá
quedar plana, pero no horizontal. También es necesario que el eje principal esté exento
de juego radial y axial, y que la fresa se fije en el lugar y sentido más apropiado, para
evitar deformaciones y vibraciones. Con las fresas de plato o frontales se pueden
planear grandes superficies en sucesivas pasadas.

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3.1.1.2.2.3.2 Ranurado
3.1.1.2.2.3.2.1 Ranurado simple o fresado de ranuras
abiertas
Para el ranurado se emplean fresas de tres cortes. El ancho de la ranura simple
resultará algo mayor que el de la fresa empleada, debido al cabeceo o
descentramiento lateral. Por tanto, en los trabajos de precisión se cuidará mucho el
centrado de la fresa.
3.1.1.2.2.3.2.2 Fresado de ranuras T
De acuerdo con el número de piezas a construir pueden ser varios los métodos
empleados para realizar esta clase de ranuras:
• Con aparato vertical: Se fresa la parte recta de la ranura, con fresa cilíndrica de
mango; después, con fresa especial, la parte ancha de la misma sin mover la pieza.
• Sin aparato vertical: Se fresa la ranura recta, con fresa de tres cortes; luego se coloca
la pieza a 90º y se elabora la T con la fresa correspondiente, ajustada directamente
sobre el husillo de la fresadora.
• Método mixto: Se hace la ranura inicial, como en el caso anterior, con la fresa de tres
cortes y eje normal. Se desmonta la fresa y se coloca el aparato vertical, con la fresa
especial para la ranura de T.
3.1.1.2.2.3.2.3 Ranurado equidistante
Este ranurado puede darse en piezas planas o en piezas redondas. Para las primeras,
se emplean divisores lineales o los tambores de la mesa; para las segundas, los
divisores circulares.

9. - Ranurado equidistante en piezas planas: Cuando la serie de ranuras o la longitud de
la pieza lo permiten, éstas se pueden hacer con una fresa apropiada a la forma,
montada sobre un eje normal. El desplazamiento de una ranura a otra se realiza con
el tambor del carro transversal. Y, si se desea mayor precisión, es conveniente emplear
un comparador de reloj.
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3.1.1.2.2.3.2.4 Ranurado equidistante en piezas circulares
El montaje de la pieza se hace al aire o entre puntos. Antes de empezar la primera
ranura, conviene hacer girar el divisor en el sentido que se va a emplear para pasar de
una ranura a otra, a fin de quitar el juego entre el sinfín y la rueda helicoidal del aparato.
Si durante la maniobra se sobrepasase el punto justo, aunque no fuere más que en
una pequeña magnitud, hay que girar hacia atrás un espacio suficientemente grande,
a fin de eliminar el juego.
3.1.1.2.2.3.3 Corte con sierra circular
Se puede considerar como un ranurado de gran profundidad y pequeña anchura. Las
fresas sierras de disco son herramientas delicadas. Por ello debe tenerse en cuenta:
- Que giren bien centradas y montadas entre dos platos de igual diámetro.
- Que se afilen con frecuencia.
- Que se utilicen las del número apropiado de dientes (dientes finos para materiales
duros).
- Que la pieza esté bien sujeta.
- Una causa frecuente de rotura es el exceso de profundidad de pasada, con las fresas
de pequeños dientes, debido a que la viruta, al no tener salida, tiene que acumularse

10. en el hueco del diente. Si el volumen arrancado en cada pasada es mayor que el
hueco, se producirá la rotura. La acumulación de la viruta, de sucesivas pasadas,
puede dar lugar a igual resultado si queda adherida a la sierra. Para evitar estas
roturas, no hay más remedio que reducir la pasada y emplear lubricante no pegajoso,
con un chorro abundante y fuerte, para lograr una limpieza completa.
- La fijación de la pieza también es importante. Al ir llegando al final del corte, las partes
separadas no deben tender a cerrarse contra la fresa, aprisionándola.
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3.1.1.2.2.3.4 Fresado de perfiles
El fresado de un perfil especial se puede conseguir: a) con una combinación apropiada
de fresas sobre el mismo eje y b) con una sola fresa de forma conveniente y dientes
destalonados. La primera solución se utiliza para perfiles quebrados y la segunda para
perfiles curvos.
3.1.1.2.3 Mandriladoras
Máquina-herramienta para el mecanizado, mediante el arranque de viruta de la pared
o el borde de un agujero ya perforado.
Una mandriladora está compuesta especialmente por una herramienta giratoria y una
mesa sobre la cual se fija la pieza que debe ser mecanizada; estos dos elementos
pueden desplazarse el uno con respecto al otro, sea para realizar los ajustes previos,
sea para el mecanizado propiamente dicho. Según las máquinas, su eje de trabajo es
horizontal o vertical.
3.1.1.2.4 Taladros

11. El taladrado es la operación de mecanizado, destinada a producir agujeros cilíndricos,
pasantes o ciegos, generalmente en medio del material, la operación del taladrado
puede llevarse a cabo, igualmente en tornos, fresadoras o mandriladoras. La
herramienta utilizada, llamada broca o taladro, presenta, generalmente, dos líneas de
corte en hélice. Esta herramienta se fija en el husillo de la taladradora de manera que
su eje coincida exactamente con el eje de rotación del propio husillo. Arrastrado por
esté, el útil gira sobre sí mismo alrededor de su eje longitudinal (movimiento de corte)
y avanza axialmente dentro de la pieza a taladrar (movimiento de avance). La
velocidad de la rotación de la broca debe ser tal que la velocidad lineal del punto de la
arista más alejado del eje sea compatible con la velocidad de corte del material
mecanizado.
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3.1.1.2.5 Cepilladoras
Esta es la mayor de las máquinas herramientas de vaivén. Al contrario que en las
perfiladoras, donde el útil se mueve sobre una pieza fija, la cepilladora mueve la pieza
sobre un útil fijo. Después de cada vaivén, la pieza se mueve lateralmente para utilizar
otra parte de la herramienta. Al igual que la perfiladora, la cepilladora permite hacer
cortes verticales, horizontales o diagonales. También puede utilizar varios útiles a la
vez para hacer varios cortes simultáneos.
3.1.1.3 Arranque de finas porciones de material
3.1.1.3.1 Rectificadoras
Máquina-herramienta provista de una muela para efectuar trabajo de rectificado
de piezas. Una rectificadora está formada por una estructura rígida provista, por
una parte de una mesa por la que se fija la pieza que se debe rectificar, o la

12. muela reguladora, caso de una rectificadora sin puntos y por otra, la broca de la
muela rectificadora.
Un mecanismo de mando hidráulico efectúa el movimiento de avance del
mecanismo, es decir, la translación alternativa de la pieza en relación con la
muela, y el movimiento de penetración, perpendicular al anterior.
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3.1.1.3.2 Pulidoras
El pulido es la eliminación de metal con un disco abrasivo giratorio que trabaja como
una fresadora de corte. El disco está compuesto por un gran número de granos de
material abrasivo conglomerado, en que cada grano actúa como un útil de corte
minúsculo.
Con este proceso se consiguen superficies muy suaves y precisas. Dado que sólo se
elimina una parte pequeña del material con cada pasada del disco, las pulidoras
requieren una regulación muy precisa. La presión del disco sobre la pieza se
selecciona con mucha exactitud, por lo que pueden tratarse de esta forma materiales
frágiles que no pueden procesarse con otros dispositivos convencionales.
3.2 VELOCIDADES, HERRAMIENTAS Y PROFUNDIADES DE
CORTE.
3.2.1 Velocidad de rotación.
La velocidad de rotación del husillo portaherramientas o porta piezas, se expresa
habitualmente en revoluciones por minuto (rpm).

13. En las maquina herramientas por arranque de viruta hay una gama limitada de
velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor principal y del número de
velocidades de la caja de cambios de la máquina.
Se llama velocidad de corte a la velocidad expresada en metros por minutos, de un
punto de la superficie que se mecaniza si es ésta quien lleva el movimiento de corte,
o de un punto de la arista de corte se es la herramienta quien posee el movimiento de
corte.
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3.2.2 Velocidad de corte.
Tabla 3.2.1 Tabla de velocidad de corte
3.2.3 Velocidad de avance.
El avance o velocidad de avance, es la velocidad relativa entre la pieza y la
herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El avance y la punta
de la herramienta de corte son los dos factores más importantes de los cuales depende
la rugosidad de la superficie obtenida.

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Tabla 3.2.2 Tabla de velocidad de avance
 La velocidad de avance excesiva da lugar a:
 Buen control de viruta
 Menor tiempo de corte
 Menor desgaste de la herramienta
 Riesgo más alto de rotura de la herramienta
 Elevada rugosidad superficial del mecanizado.
 La velocidad de avance baja da lugar a:
 Viruta más larga
 Mejora de la calidad del mecanizado
 Desgaste acelerado de la herramienta
 Mayor duración del tiempo de mecanizado

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 Mayor coste del mecanizado
3.2.4 Profundidad de corte
La profundidad de corte o profundidad de pasada (p) es la profundidad de la capa
arrancada de la superficie de la pieza en una pasada de la herramienta.
La longitud de corte efectiva (la), cuyo valor máximo está directamente relacionado
con la longitud de la arista del filo de corte, depende de la profundidad de pasada (p)
y del ángulo de posición (κr).
3.2.5 Fuerza de corte
La fuerza de corte (Fc) es un parámetro necesario a tener en cuenta para evitar roturas
y deformaciones en la herramienta y en la pieza; y para poder calcular la potencia
necesaria para efectuar un determinado mecanizado.
Este parámetro está en función del avance de la herramienta, de la velocidad de corte,
de la maquinabilidad del material, de la dureza del material, de las características de
la herramienta y del espesor medio de la viruta.
3.2.6 Potencia de corte
La potencia de corte (Pc) necesaria para efectuar un determinado mecanizado se
calcula a partir del valor del volumen de arranque de viruta, la fuerza específica de
corte y del rendimiento que tenga la máquina.

16. Esta fuerza específica de corte (fc), es una constante que se determina por el tipo de
material que se está mecanizando, geometría de la herramienta, espesor de viruta,
etc.
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Tabla 3.2.3 Tabla de revoluciones por minuto en brocas

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3.3 FORMACION Y TIPOS DE VIRUTA
3.3.1 Características de la herramienta elemental
Está principalmente conformada por dos caras planas que se cortan en una arista o
filo de corte, las caras laterales no tiene relación directa con el corte, pero sirven para
definir el tipo de herramienta.
La cara A es la cara de corte anterior o de desprendimiento; sobre esta se desliza la
viruta separada de la pieza. La cara A con la normal forma el ángulo γ de despulla
frontal o ángulo de desprendimiento
La cara B es la cara dorsal o de incidencia; Está siempre frente a la superfi cie
mecanizada, la cara B con la tangente a la superficie el ángulo α de despulla dorsal o
incidencia
Ente las dos caras queda delimitado el ángulo β de aguzado (ángulo de sólido de útil
o ángulo de corte).

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3.3.2 Tipos de viruta
3.3.2.1 Discontinua
Periódicamente se producen fracturas en el filo de corte y se propagan
rápidamente, se produce a partir de materiales duros y poco dúctiles o con
puntos de concentración de esfuerzos.
3.3.2.2 Segmentada parcialmente
Son semi continuas, con zonas de alta o baja deformación por cortante. Los metales
de baja conductividad térmica y resistencia que disminuye rápidamente con la
temperatura, como el titanio, muestran ese comportamiento. Las virutas tienen un
aspecto de diente de sierra por la parte superior.
3.3.2.3 Continua
Se suele formar con materiales dúctiles a grandes velocidades de corte y/o con
grandes ángulos de ataque (entre 10° y 30°). La deformación del material se efectúa
a lo largo de una zona de cizallamiento angosta, llamada primera zona de corte. Las
virutas continuas pueden, por la fricción, desarrollar una zona secundaria de corte en
la interface entre herramienta y viruta. Dicha zona secundaria se vuelve más gruesa a
medida que aumenta la fricción entre la herramienta y la viruta.

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3.3.2.4 De borde acumulado
Consiste en capas del material de la pieza maquinada, que se depositan en
forma gradual sobre la herramienta. Al agrandarse, esta viruta pierde estabilidad
y termina por romperse. Parte del material de la viruta es arrastrado por su lado
que ve a la herramienta y el resto se deposita al azar sobre la superficie de la
pieza. A medida que aumenta la velocidad de corte, disminuye el tamaño del
borde acumulado. La tendencia de formación del borde acumulado se reduce
disminuyendo la velocidad de corte, aumentando el ángulo de ataque, utilizando
una herramienta aguda con un buen fluido de corte.
3.3.2.5 En forma de rizos
Se obtiene al trabajar aceros blandos, cobre, plomo, estaño y algunos
materiales plásticos con altas velocidades de corte. Todas las virutas
desarrollan una curvatura al salir de la superficie de la pieza. Entre los posibles
factores que contribuyen al fenómeno están la distribución de esfuerzos en las
zonas primaria y secundaria de corte, los efectos térmicos, las características
del endurecimiento por trabajo por material de la pieza y la geometría de la cara
de ataque de la herramienta de corte. También, las variables del proceso y las
propiedades del material afectan al formado de rizos de la viruta.
En general, el radio de curvatura baja (la viruta se enrosca más) a medida que
disminuye la profundidad de corte; esto aumenta el ángulo de ataque y
disminuye la fricción entre herramienta y viruta. Además, el uso de fluidos de
corte y de diversos aditivos en el material de la pieza influye en el formado de
rizos.

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FUENTES DE CONSULTA
 Amstaed, B.H., Ostuan, M. Begenan. Procesos de
manufactura S.I. Editorial C.E.C.S.A.
 Anver. Intoduccion a la metalurgia física, Editorial Mc Graw
Hill. Editorial. Díaz de los Santos S.A.
 John A. Schey. Procesos de Manufactura. McGraw Hill 3ra
edición 2000.
 9. Simon y Shuster Company. Procesos y sistemas, Editorial
A.
 10. Ramos Carpio, M.H. Ruiz, M.R. de Maria. Ingenieria de
materiales plásticos.
 11. Serope Kalpajian. Manufactura, Ingeniería y Tecnología.
Editorial Prentice may 4ª edición.
 12. Thurnton, Peter., Colangelo, Vito. Ciencia de materiales
para ingeniería.