Materiales y procesos de fabricación mecánica

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Materiales y procesos de fabricación mecánica

  1. 1. INSTITUTO TECNOLÓGICO “JUAN XXIII” Especialidad: Mecanizado y Construcciones Metálicas Perfil de ProyectoTEMA:MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACIÓN MECÁNICA INTEGRANTES: 1. Franklin Licuy 2.- Jerson Ortega 3.- José Argoti 4.- Jimmy Erazo 5.- Kenny Silva 6.- Marco Licuy 7.- Fabricio Aguinda Tutor: Ing. Edwin Bonilla 2012 – 2013
  2. 2. MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACIÓN MECÁNICA. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.Para realizar un buen diseño de elementos de máquinas, esesencial el conocimiento y las propiedades de los materiales ysus procesos de fabricación. Las propiedades mecánicas de unmaterial suelen determinarse a través del ensayo destructivode probetas, bajo condiciones deENSAYO DE TRACCIÓN. Es un ensayo destructivo queconsiste, básicamente, en someter a una probeta dedimensiones y condiciones de fabricación normalizadas; a unacarga a tracción progresiva, hasta lograr su colapso o falla.ENSAYO DE COMPRESIÓN.Colapso de materiales dúctiles a compresión.Colapso de materiales frágiles a compresiónEn ingeniería el ensayo de compresión es un ensayotécnico para determinar la resistencia de un material sudeformación ante un esfuerzo de compresión. En la mayoríade los casos se realiza con hormigones metales (sobre todoaceros), aunque puede realizarse sobre cualquier material.ENSAYO DE TORSIÓN. Es un ensayo destructivo queconsiste, básicamente, en someter aúna probeta dedimensiones y condiciones de fabricación normalizadas; aúnacarga a torsión progresiva, hasta lograr su colapso o
  3. 3. ENSAYO DE TORSIÓN. Colapso de materiales dúctilestorsión. Colapso de materiales frágiles a torsión.ENSAYO DE TORSIÓN.DEFINICIONES.CASO ESPECIAL DE SECCIONES CIRCULARESMACIZAS: En general, cuando no existan datos de ensayosde torsión, se puede estimar la resistencia máxima alcortante, como:ENSAYO DE FATIGA. Los materiales se comportan demanera muy distinta frente a cargas estáticas, de como lohacen ante cargas que oscilan en el tiempo. La mayor partede los elementos de máquinas han de diseñarse para soportarcargas variables en el tiempo, por lo que es necesario conocersu resistencia alaPROPIEDADES ELÁSTICAS. Características:-Tiene lasmismas unidades que el esfuerzo.-Su valor es independientede la dureza o resistencia del acero.-Para la mayor parte delos materiales dúctiles, el valor del módulo de elasticidad atracción es el mismo que a compresiónMÓDULO DE ELASTICIDAD (YOUNG): Es una medida dela rigidez del material en su campo elástico.Características:-Tiene las mismas unidades que el esfuerzo.-Su valor es independiente de la dureza o resistencia delacero.-Para la mayor parte de los materiales dúctiles,el valor del módulo de elasticidad a tracción es el mismo quea compresión.PROPIEDADES ELÁSTICAS.RELACIÓN DE POISSON
  4. 4. Es la relación existente entre la deformación lateral y lalongitudinal de una pieza, sometida a una carga.Para la mayor parte de los materiales utilizados en ingenieríavale 0.3  RELACIÓNENTRE CARACTERÍSTICAS ELÁSTICAS PROPIEDADES FÍSICAS.DUCTILIDAD Y FRAGILIDAD: La tendencia de un material a deformarse de manera significativa, antes de fracturarse, da una idea de su ductilidad. La ausencia de una deformación significativa antes de la fracturase conoce como fragilidad. Se definen como materiales dúctiles, aquellos que tras la rotura, sufren un alargamiento superior al 5%.PROPIEDADES FÍSICAS.FLEXIBILIDAD: Capacidad de los materiales de absorberenergía sin deformarse plásticamente.TENACIDAD: Capacidad de un cuerpo para absorber energíasin fracturarse.DUREZA: Resistencia que ofrece un material a ser rayado openetrado. La dureza está relacionada con la resistencia aldesgaste y la resistencia del material. En ausencia deensayos, nos pueden servir como estimación rápida lassiguientes ecuacionesMATERIALES EN DISEÑO DE MÁQUINAS. La elección delos materiales con los cuales vamos a fabricar los elementos
  5. 5. de las máquinas, constituye una de las decisiones másimportantes que debe tomar el ingeniero de diseño; dado queafectará de manera directa al tamaño de las piezas, a suforma, a su proceso de fabricación y en definitiva su precio.Dadas las características concretas de cada elementode máquina, sutilizan materialesmetálicos (aceros,fundiciones),polímeros(poliamidas, teflones, poliuretano, pvc),cerámicos(vidrios, porcelanas....)yCompuestosALEACIONES METÁLICAS EN DISEÑO DE MÁQUINAS.Los materiales más utilizados en fabricación de maquinariason las aleaciones metálicas, principalmente las ferrosas yconcretamente los aceros. Esto se debe principalmente a:Bajo coste relativo.Buenas características mecánicas.Facilidad en su manufactura.Para concretar estos materiales, se agruparán teniendo encuéntalas partes de las máquinas que se diseñan con ellos:Chasis de maquinaria.Elementos de la cadena cinemática, de baja responsabilidadÁrboles y ejes.Poleas y volantes.EngranajesLevas y seguidoresCojinetes.
  6. 6. CHASIS DE MAQUINARIA. El chasis de una máquina es elarmazón sobre el cual se sustentan el resto de las piezasy mediante el cual se transmiten las cargas al terreno. En eldiseño y fabricación de chasis de maquinaria, se empleanprincipalmente dos métodos:Chasis de fundición de hierro: Se utiliza en la fabricación demaquinaria de gran tamaño, fabricada en lotes de pocasunidades, generalmente: (chasis de máquinaherramienta: prensas, tornos, fresadoras, chasisde maquinaria naval...)FUNDICIONES PARA CHASIS DE MAQUINARIACHASIS DE MAQUINARIA. Los chasis de una máquina asíobtenidos, poseen las siguientes características:Bajo coste relativo.Superficies de apariencia irregular, con aristas redondeadas.Chasis pesado, debido a que los espesores no puedenexcesivamente delgados, dado los generosos coeficientes deseguridad que hay que emplear y a la tecnología del propioproceso de fabricación.Chasis robustos que absorben bien las vibraciones.Las zonas del chasis que quedan vistas, no es necesario quese recubran con otras piezas como embellecedores.FUNDICIONES PARA CHASIS DE MAQUINARIA. Lasfundiciones de hierro utilizadas en la fabricación demaquinaria son, principalmente las fundiciones grises
  7. 7. ACEROS PARA CHASIS DE MAQUINARIA.Chasis de acero laminado: Hoy día es el método que más seutiliza en la fabricación de chasis de maquinaria en general,especialmente en maquinaria ligera, o maquinaria pesada queprecise cierta flexibilidad, generalmente: (chasis de vehículos,electrodomésticos, maquinaria de elevación: grúas,plataformas elevadoras, puentes grúa...;chasis de maquinarialigera: calzado, textil, envasado...; ordenadores...).Losprocesos de fabricación utilizado en estos casos son: Armazón construido por chapas de acero laminado, cortadasmediante oxicorte, plasma, láser, chorro de agua, guillotina...;y posteriormente ensambladas mediante soldadura o tornillos.Finalmente se mecanizan las superficies que fuerannecesarios. Armazón construido por perfilesestructurales:(IPN,HEB,IPE,UPN,L...) , ensamblados mediantesoldadura, complementados si fuera necesario con piezas dechapa de acero conformado y tubos de aceroACEROS PARA CHASIS DE MAQUINARIA. Los acerosInoxidablesLaminados, utilizados en la fabricación demaquinaria son, principalmenteELEMENTOS DE LA CADENA CINEMÁTICA. La mayoría delos componentes de la cadena cinemática de una máquina,(que no posean requerimientos especiales de resistenciani peso),se fabrican con aceros finos de construcción alcarbono (grupo F-1100). Algunos de estos componentes son:
  8. 8. * Soportes.* Guías y correderas.* Tornillería.* Bulones, pasadores y chavetas.Los motivos fundamentales del uso de estos aceros son:* El bajo coste relativo.* La facilidad de acopio de estos materiales, en una granvariedad de formas y calidades superficiales.* Buena maquinabilidad y soldabilidadACEROS PARA LA CADENA CINEMÁTICA. Los acerosfinos al carbono, utilizados en la fabricación de elementos démaquinaria son, principalmenteÁRBOLES Y EJES. La mayoría de los árboles o ejes de unamáquina,(que no posean requerimientos especiales deresistencia ni peso), se fabrican con aceros finos deconstrucción al carbono (grupo F 1100). Las características de las piezas fabricadas con acerosaleados, serán:*Incremento en el coste del material.*Incremento del coste asociado a los procesos de fabricación.*Mayor grado de confiabilidad.MATERIALES PARA POLEAS Y VOLANTES DE INERCIA.El diseño de poleas, lleva generalmente a utilizar llantas de
  9. 9. diámetros relativamente grandes, a los cuales hay queretirarles importantes volúmenes de material. El alto costeasociado a los procesos de fabricación(mecanizado...),asícomo la dificultad de conseguir materiales laminados degrandes diámetros; hace del moldeo en fundición gris, elprincipal proceso de fabricación de llantas para poleas. Lafabricación de la polea se concluye tras el torneado de loscanales, mandrilado del agujero donde se aloja el árbol y elbrochado del periferia.MATERIALES PARA ENGRANAJES. Los materiales másutilizados en la fabricación de engranajes son los aceros,generalmente endurecidos con un tratamiento térmico decementado, debido a las necesidades de dureza superficial ytenacidad de los dientes. Cuando los diámetros de las ruedasdentadas, superan ciertos valores, éstas se suelen fabricar defundición gris, debido a que es económica, ahorra tiempo demecanizado, posee buena dureza superficial y (debido alasinclusiones de grafito), permiten su auto-lubricacióninterdental y amortiguación acústica.FUNDICIONES PARA ENGRANAJES. Las fundiciones dehierro utilizadas en la fabricación de engranajes, son lasfundiciones grisesTRATAMIENTOS TÉRMICOS EN LOS ACEROS.El acero es una aleación de hierro y carbono. El porcentaje decarbono afecta a la capacidad de la aleación para recibirun tratamiento térmico. Las propiedades físicas de los aceros,se pueden alterar mediante la aplicación de calor, durante
  10. 10. cierto tiempo, y posteriormente enfriando aúna determinadavelocidad. Estos fenómenos se conocen como tratamientostérmicos. Los tratamientos térmicos más comunes en losaceros son:* Templado.* Revenido.* Bonificado.* Recocido.* NormalizadoTRATAMIENTOS TÉRMICOS EN LOSACEROS.TEMPLADO: Endurecimiento del acero (0.3%C0.6%C), mediante un calentamiento por encima de sutemperatura crítica (760ºC), se mantiene cierto tiempo (hastaequilibrar dicha Tª) y posteriormente se enfría rápidamenteen agua, aceite o sales.

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