Técnicas de Fabricación Industrial PDF

TECNOLOGÍA E INGENIERÍA MATERIALES: TÉCNICAS DE FABRICACIÓN INDUSTRIAL  FABRICACIÓN INDUSTRIAL ÍNDICE 1.- PROCESAMIENTO Y CONFORMACIÓN DE MATERIALES 1.1 CONFORMACIÓN POR MOLDEO 1.2 TÉCNICAS DE DEFORMACIÓN: LAMINACIÓN, EXTRUSIÓN, FORJA Y ESTAMPACIÓ...

TECNOLOGÍA E INGENIERÍA MATERIALES: TÉCNICAS DE FABRICACIÓN INDUSTRIAL  FABRICACIÓN INDUSTRIAL ÍNDICE 1.- PROCESAMIENTO Y CONFORMACIÓN DE MATERIALES 1.1 CONFORMACIÓN POR MOLDEO 1.2 TÉCNICAS DE DEFORMACIÓN: LAMINACIÓN, EXTRUSIÓN, FORJA Y ESTAMPACIÓN. 1.3 CONFORMACIÓN EN PLÁSTICOS: INYECCIÓN, SOPLADO, CONFORMADO AL VACÍO Y MOLDEO POR COMPRESIÓN 1.4 TÉCNICAS DE CONFORMADO EN CHAPAS: DOBLADO Y CURVADO, EMBUTICIÓN, ESTIRADO Y TREFILADO, CORTE Y PUNZONADO 1.5 MECANIZADO DE PIEZAS: TORNEADO, FRESADO Y MEC. ESPECIALES 1.6 TRATAMIENTOS DE MODIFICACIÓN Y MEJORA DE PROPIEDADES: * TRATAMIENTOS TÉRMICOS: RECOCIDO, NORMALIZADO, TEMPLE Y REVENIDO. * TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS: CEMENTACIÓN, NITRURACIÓN, CIANURIZACIÓN Y SULFINIZACIÓN * TRATAMIENTOS CONTRA LA OXIDACIÓN Y LA CORROSIÓN 2.- OPERACIONES DE ENSAMBLAJE: UNIONES PERMANENTES Y ENSAMBLES MECÁNICOS 3.- IMPACTO AMBIENTAL 2 1.1 CONFORMADO POR MOLDEO Procedimiento que consiste en calentar un material hasta su punto de fusión y, una vez fundido, verterlo (colarlo) en un molde de arena, metal u otro material con la forma de la pieza que se desea obtener. Una vez enfriado y solidificado se retira el molde y se saca la pieza. En arena Técnicas de moldeo En coquilla Por inyección A cera *This slide is using Font Awesome perdida 3  1.1 CONFORMADO POR MOLDEO TÉCNICAS DE MOLDEO: 2.- Moldeo en coquilla: Se elabora un modelo de la pieza a fabricar (en madera, metal, plaśtico…), se coloca en una caja de moldeo con una arena especial (sílice, arcilla, agua y material orgánico), que se prensa, se deja secar y se extrae el molde. Este proceso se hace en dos mitades, que se unen una vez se hay secado y extraído el molde, dejando dos conductos:el bebedero para introducir el material fundido (colada) y la mazarota, para asegurarnos del llenado completo y la salida de aire. Se llena el molde de arena con la colada, se enfría y se extrae la pieza. Técnica de un solo uso, pues el molde sirve para una única colada. https://youtu.be/dlQ54WATvzA 4  1.1 CONFORMADO POR MOLDEO TÉCNICAS DE MOLDEO: 2.- Moldeo en coquilla: Se utilizan unos moldes metálicos (coquillas) que pueden reutilizarse muchas veces, aunque son mucho más caros de fabricar que los de moldeo en arena o a cera perdida. Resultan muy útiles cuando se quieren hacer Grandes tiradas. Permiten mayor precisión y mejores acabados. 3.- Moldeo por inyección: El material fundido se inyecta en un molde a gran presión, lo que permite obtener piezas complejas con gran precisión y buen acabado. 5 1.1 CONFORMADO POR MOLDEO Su principal inconveniente es que se trata de una técnica cara. 4.- Moldeo a cera perdida: Técnica de moldeo antigua que suele utilizarse en la fabricación de joyería y objetos decorativos y artísticos de gran complejidad. Consiste en recubrir un modelo de cera con una fina capa de cerámica y, una vez endurecida dicha capa, el modelo se funde mediante calor. A continuación se realiza la colada del metal fundido en la cavidad creada por el modelo y, por último, se destruye la capa cerámica. 6  1.2 TÉCNICAS DE DEFORMACIÓN Web con información sobre técnicas de deformación en chapas Incluye explicación detallada de los procesos y vídeos Conjunto de técnicas que permiten la fabricación de elementos a través de una deformación de los materiales (metales y plásticos) que provoca una modificación de las propiedades físicas y mecánicas del material. Técnicas más empleadas en los materiales metálicos: laminación, extrusión, forja y estampación LAMINACIÓN: Se hace pasar la pieza por una serie de rodillos (laminadores) que la comprimen, disminuyendo su grosor y aumentando su longitud. Suele hacerse en caliente, aunque también es posible la laminación en frío. 7  1.2 TÉCNICAS DE DEFORMACIÓN EXTRUSIÓN: Técnica utilizada con materiales termoplásticos * y metales para obtener piezas de gran longitud (tubos, perfiles…) Tornillo sin fin Refrigeración Resistencias El material se vierte en la tolva, cae en un tornillo sin fin giratorio, que lo empuja a través de un tubo en el que unas resistencias calientan y funden el material, saliendo posteriormente al exterior por una boquilla extrusora, donde el producto obtenido se refrigera. En el caso de los metales se calienta un tocho a una temperatura próxima a la de fusión y se hace pasar a presión a través de una boquilla con el perfil que se desea obtener 8  1.2 TÉCNICAS DE DEFORMACIÓN *Termoplásticos: Polímeros formados por largas cadenas de moléculas unidas débilmente entre sí. Comportamiento frente al calor: se funde a altas temperaturas permitiendo darle distintas formas. Proceso que puede repetirse de forma indefinida *Termoestables: Cadenas de moléculas unidas fuertemente entre sí Comportamiento frente al calor: pueden calentarse y moldearse una sola vez. Si vuelven a calentarse se queman. *Elastómeros: Polímero elástico y viscosos con cadenas helicoidales capaces de estirarse y recuperar su forma original. Ej.: caucho Curso 2020/2021 Tecnología Industrial II 9  1.2 TÉCNICAS DE DEFORMACIÓN FORJA O FORJADO: Procedimiento de conformación por deformación plástica. Consiste en trabajar el material hasta obtener la forma deseada por medio de golpes o presión, normalmente en caliente, para conseguir mayor plasticidad del material, de modo que se deforme sin riesgo de rotura (acritud). ➔ Antiguamente se realizaba a mano (uno de los más antiguos que existen), pero desde la Revolución Industrial se sustituyó por el forjado mecánico (utilizan martillos mecánicos o prensas de accionamiento hidráulico o mecánico). Las piezas obtenidas mediante forja tienen una elevada resistencia, pues las fibras deformadas no se rompen, sino que están orientadas en la dirección de la forja. Además el material es más homogéneo, pues desaparecen los defectos internos generados por los poros del material. https://areamecanica.wordpress.com/2012/02/11/ingenieria-mecanica-forjado-e n-caliente/ 10  1.2 TÉCNICAS DE DEFORMACIÓN ESTAMPACIÓN: Proceso de forja mecánica en el que se comprime el material entre dos moldes. La materia prima se introduce en un molde llamado estampa y, a través de choque o presión, adquiere su forma. ➔ Puede realizarse en caliente o frío ➔ Procedimiento económico que permite obtener piezas e muy buen calidad mecánica. 11  1.2 TÉCNICAS DE DEFORMACIÓN La estampación se emplea para fabricar monedas, carrocerías de coche, matrículas etc. Procedimiento usado también en los plásticos termoestables: El plástico se sitúa en un molde y un contramolde. Por presión y calor el plástico se funde y adquiere la forma deseada. (También se conoce como modelo por compresión) Método usado para conformar piezas pequeñas, como clavijas o enchufes. 12 1.3 CONFORMADO EN PLÁSTICOS: INYECCIÓN, SOPLADO, CONFORMACIÓN AL VACÍO Y MOLDEO POR COMPRESIÓN Moldeo por inyección: El plástico fundido (termoplástico)se inyecta en un molde frío, donde solidifica. Una vez enfriado, se abre el molde y se extrae el objeto. Se utiliza para hacer carcasas de electrodomésticos, juguetes, cubos, cuencos de cocina... Soplado: Se parte de un tubo de material termoplástico conformado por extrusión y se insufla aire en su interior hasta que se dilata y toma la forma del molde. Mediante soplado se conforman botellas, juguetes y objetos huecos. 13  1.3 INYECCIÓN, SOPLADO Y CONFORMACIÓN AL VACÍO EN PLAŚTICOS Moldeo por soplado: Conformado al vacío: Una lámina de termoplástico se calienta y deposita sobre un molde. A continuación se hace el vacío y se obliga a la lámina a adoptar la forma del molde. Se emplea para fabricar envases de yogur, hueveras, bandejas para bombones etc. 14  1.3 INYECCIÓN, SOPLADO Y CONFORMACIÓN AL VACÍO EN PLAŚTICOS Moldeo por compresión: se introduce el material, en forma de gránulos o polvo, en un molde, el cual se comprime mediante un contramolde a la vez que se aporta calor para reblandecer el plástico. Los polímeros termoestables tienen la propiedad de endurecerse bajo ciertas condiciones de presión y temperatura. Una vez aplicada esta técnica ya no se le podrá volver a dar forma por calor y presión al material termoestable. 15  1.4 TÉCNICAS DE CONFORMADO EN CHAPAS Web con información sobre conformado de chapas Incluye explicación detallada de los procesos y vídeos Existen numerosas técnicas para trabajar la chapa, las más utilizadas son: Doblado y curvado: La chapa o lámina metálica se prensa sometiéndola a deformación plástica para convertirla en una pieza con forma diferente a la origina, pero sin variar su espesor. Si el ángulo de curvatura de la deformación es pequeño se llama doblado y si es grande curvado. 16  1.4 TÉCNICAS DE CONFORMADO EN CHAPAS Embutición: proceso de conformado en chapas que puede realizarse en frío o en caliente y que consiste en transformar una chapa plana en un cuerpo hueco adaptándola a una forma de una matriz definida mediante golpes sucesivos o presión. Se utiliza en la fabricación de tapas, sartenes, envases, fregaderos, bombonas etc... Youtube: Embutición de bombonas 17  1.4 TÉCNICAS DE CONFORMADO EN CHAPAS Estirado y trefilado: En el estirado se hace pasar el material a través de unos orificios calibrados, llamados hileras, para reducir la sección de dicho material (ej.: varillas gruesas para obtener varillas más finas) El trefilado se utiliza para reducir la sección de alambres o varillas, haciéndolas más finas. Similar al estirado, ya que se hace pasar el material por diferentes hileras que reducen las sección progresivamente. Estirado Máquina trefiladora 18  1.4 TÉCNICAS DE CONFORMADO EN CHAPAS Corte y punzonado: El corte de chapas consiste en dividir la pieza en trozos de tamaño prefijado, mientras que el punzonado consiste en practicar agujeros en la pieza. Para el corte se suele utilizar una cizalladora o una prensa. En el punzonado la chapa se coloca sobre una matriz y, mediante presión del punzón, la chapa pasa por las fases de deformación, penetración y fractura. 19  1.5 MECANIZADO DE PIEZAS Torneado: Proceso mediante el que se crean piezas de forma cilíndrica (superficies de revolución) a partir del arranque de virutas. La pieza se fija sobre una herramienta que la hace girar, permitiendo a la pieza de corte darle la forma deseada a través de la realización de movimientos de avance y penetración que dan lugar a un corte continuo. Puede realizarse el torneado exterior de la pieza o el interior. 20  1.5 MECANIZADO DE PIEZAS Fresado: Procedimiento de mecanizado en el que se arranca la viruta utilizando una herramienta con múltiples filos llamada fresa. Se utiliza una fresadora, máquina provista de fresas, que permite fabricar piezas más variadas y de mayor complejidad. Se puede llevar a cabo distintos tipos de fresado: 21  1.5 MECANIZADO DE PIEZAS Mecanizados especiales: Además de las técnicas vistas, en la industria moderna van surgiendo nuevas técnicas de conformado a partir de tecnologías existentes, que permiten obtener mejores acabados de las piezas. Entre ellas cabe destacar: Mecanizado por láser: permite obtener mecanizados de formas complejas y de pequeño tamaño de cualquier tipo de material (aceros, cerámicas, silicio, metales de elevada dureza…), sin producir desgastes, roturas ni colisiones de la herramienta de corte. Mecanizado por ultrasonido: interacción de una herramienta que vibra a frecuencias muy elevadas (rango del ultrasonido) y unos abrasivos sueltos. La vibración arrastra los abrasivos hacia el elemento que queremos modificar. 22  1.5 MECANIZADO DE PIEZAS Mecanizado por plasma: se utiliza una boquilla por la que circula un gas ionizado (conductor de corriente) a alta temperatura (plasma) empleado para cortar secciones de metales conductores de la electricidad. Chorro de agua a alta presión: proceso de corte en frío que corta mediante un flujo supersónico de agua pura o agua con abrasivos. Permite cortar gran variedad de materiales, incluido metales como el titanio o el acero inoxidable. Mecanizado por arcos eléctricos (electroerosión): consiste en un mecanizado por descarga eléctrica. Se emplea en fabricación de piezas de alta complejidad en la industria aeronáutica y aeroespacial. 23  1.6 TRATAMIENTOS DE MODIFICACIÓN Y MEJORA DE PROPIEDADES Se trata de tratamientos para mejorar o modificar algunas de las propiedades de los materiales, bien sea actuando sobre su estructura cristalina o su superficie. TRATAMIENTOS TÉRMICOS: Usados principalmente con aceros. Consisten en calentar el acero y después enfriarlo a una temperatura determinada. De esta manera se consigue modificar la estructura cristalina del metal. Recocido: Calentar las piezas de acero hasta una temperatura dada y posteriormente dejarlas enfriar lentamente en el interior de un horno apagado. Según la temperatura alcanzada, el recocido permite eliminar las tensiones internas, homogeneizar la estructura interna del metal, facilitar el mecanizado de los aceros, aumentar la plasticidad y la tenacidad y/o disminuir la tensión de rotura. 24  1.6 TRATAMIENTOS DE MODIFICACIÓN Y MEJORA DE PROPIEDADES Normalizado: Proceso similar al recocido, pero dejando la pieza enfriar al aire. Se utiliza para devolver el acero a su estado normal, es decir, subsanar defectos producidos por el trabajo en caliente, el forjado, el laminado etc. Temple: Las piezas de acero ya conformadas se calientan a una temperatura mayor de la austenización y después se enfrían rápidamente sumergiendo la pieza en agua, aceite o aire frío. Se obtienen piezas de acero de mayor dureza y resistencia a esfuerzos. * Temperatura de austenización: temperatura a la que el acero cambia su estructura cristalina a una fase llamada austenita (estructura cristalina cúbica centrada en las caras fcc distinta de la estructura original) en la que aumenta la dureza, la resistencia y la tenacidad del acero. 25  1.6 TRATAMIENTOS DE MODIFICACIÓN Y MEJORA DE PROPIEDADES Revenido: Generalmente, en las piezas de acero sometidas a temple suelen aparecer grietas superficiales como consecuencia de las tensiones internas a las que ha sido sometido, haciéndolo más frágil. Para eliminar estas grietas y disminuir la fragilidad de la pieza, se suele someter a la pieza, después del temple, a un calentamiento a una temperatura inferior a la de austenización, mantenerlo un tiempo determinado y enfriarlo al aire. 26  1.6 TRATAMIENTOS DE MODIFICACIÓN Y MEJORA DE PROPIEDADES TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS: tratamientos que permiten modificar la composición química superficial de un material, generalmente metálico. El proceso consiste en calentar el metal y añadirle productos químicos, permitir la difusión de estos productos en la superficie del metal y posteriormente enfriarlo. Nitruración de los aceros: calentar el acero junto con nitrógeno → Aumenta la dureza superficial de los aceros que se utilizan para conformar piezas sometidas a choques y rozamientos intensos. Cementación: utilizan carbono Ciaunización: utilizan cianuro Sulfinización: utilizan azufre Estos otros tratamientos permiten obtener piezas duras y resistentes a la corrosión. 27  1.6 TRATAMIENTOS DE MODIFICACIÓN Y MEJORA DE PROPIEDADES TRATAMIENTOS CONTRA LA CORROSIÓN Y LA OXIDACIÓN. El principal problema de los materiales metálicos es la oxidación, producida generalmente por una reacción química entre los metales y el oxígeno del aire (sustancias como el cloro, el hidrógeno o los óxidos de azufre también pueden ocasionarla). El metal se oxida, cede electrones y estos se combinan con otros elementos, que los aceptan y forman óxidos, carbonatos o sulfatos, que quedan adheridos a su superficie En algunas ocasiones, y para espesores pequeños de la capa de óxido, los compuestos producidos en la oxidación actúan como película protectora sobre el propio metal, protegiéndolo de la humedad. Este fenómeno se conoce como pasivación. Sin embargo, en la mayoría de las ocasiones, la capa de óxido puede avanzar hacia el interior del material. 28  1.6 TRATAMIENTOS DE MODIFICACIÓN Y MEJORA DE PROPIEDADES Cuando la oxidación se produce en un ambiente húmedo o es debida a sustancias agresivas, se denomina corrosión. Tratamientos utilizados para evitar estos dos fenómenos: Recubrimientos de pinturas, barnices o lacas. Estas sustancias protegen al metal de los agentes atmosféricos y corrosivos. Recubrimientos metálicos. Se protege el metal recubriéndolo con una capa compacta de otro metal, que se oxida en su lugar. Ej.: Las latas de conserva se recubren de hojalata (aleación de estaño y acero), que al oxidarse evita la oxidación del acero y además sus sales no son tóxicas. 29  1.6 TRATAMIENTOS DE MODIFICACIÓN Y MEJORA DE PROPIEDADES Otros ejemplos similares son el galvanizado (recubrimiento del metal, generalmente acero, con una capa de zinc), el cromado (recubrimiento del metal con una capa de cromo) o el pavonado (recubrimiento del metal, generalmente acero, con una capa de óxido abrillantado denominado pavón) Láminas de acero galvanizado que evitan la corrosión del material. Impregnando los metales con elementos pasivadores como el minio (óxido de plomo) o el cromato de zinc. 30  2.- OPERACIONES DE ENSAMBLAJE Las operaciones de ensamblaje permiten formar piezas nuevas mediante la unión de dos o más piezas existentes. UNIONES FIJAS: Se utilizan cuando no va a ser necesario cambiar o reponer elementos o piezas de la máquina o cuando, por motivos de seguridad, en necesaria una gran estabilidad. Uniones fijas en elementos de máquinas: pegamentos, soldaduras o remaches. Unión entre elementos de poco espesor: pegado y remachado Unión entre elementos o piezas de poco espesor: remaches. ENSAMBLES MECÁNICOS: Permiten la separación de los elementos. Se usan cuando será necesario reponer o limpiar regularmente los componentes de las máquinas. Elementos más utilizados: tornillos y tuercas con o sin arandelas, pernos o burlones y pasadores. 31  2.- OPERACIONES DE ENSAMBLAJE Pernos o burlones. De mayor tamaño que ERACIONES DE ENSAMBLAJE los tornillos. Sin punta, por lo que necesitan una tuerca para realizar la unión entre piezas. Tornillos, tuercas y Su cabeza es generalmente arandelas. hexagonal, por lo que requieren de llaves fijas para apretarlos. Pasadores. Se introducen en un orificio común de las piezas que van a unir. 32 3.- IMPACTO AMBIENTAL 33