Conformación de piezas

CONFORMACIÓN DE
PIEZAS
Tipos de conformación
de piezas
Sin arranque de viruta
Con arranque de viruta
y
otros procedimientos
1. Conformación de piezas sin
arranque de viruta
Dentro de la conformación sin arranque de viruta existen
varios métodos:
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Unión
Fusión
Laminación
Forja
Fabricación mediante corte
Además de los métodos de conformación también hay que tener en
cuenta el control de fabricación :
1.6 Control del proceso de fabricación y calidad de la obra
1.7 Impacto ambiental de los procedimientos de fabricación
1.1 Unión
los procedimientos mas importantes son:
-
SINTERIZADO:
Tiene como objetivo la obtención de piezas de gran precisión a partir
de polvos de materiales. Consta de 4 pasos:
1.
2.
3.
4.
Obtención de los polvos
Prensado
Sintetizado
Acabado de la pieza
Disco de freno obtenido por sinterizado
-
ENSAMBLADO:
Unión de dos o mas piezas sin emplear otro material intermedio. Se
suele utilizar en la madera.
-
TEJIDO:
Los tejidos son los productos finales obtenidos a través de un
conjunto de operaciones, realizadas en un telar y llamadas texturas.
Para conseguir estos tejidos se emplean dos hilos, la urdimbre que
son los hilos longitudinales y la trama que son los transversales. Los
tejidos mas utilizados son:
Tafetán
Sarga
Video de utilización
de un telar
Raso o Satén
1.2 Fusión
Consiste en calentar el material hasta su temperatura de fusión para
transfórmalo en liquido y posteriormente verterlo en el interior de un
molde. Se distinguen 5 procedimientos:
-
Coladas por gravedad sobre moldes de arena
Colada por gravedad sobre moldes permanentes
Colada a la cera perdida
Colada en molde que gira
Colada por inyección
- COLADA POR GRAVEDAD SOBRE MOLDES DE ARENA
La preparación de la arena de moldeo consiste en mezclar arena de sílice
(75%) y arcilla (20%) con agua (5%). Esa arena se echa en un recipiente
y se pone encima el objeto deseado, de forma que, la arena coge la forma
del molde. Una vez seca la arena se extrae el objeto y se cierra dejando
un agujero para introducir el metal fundido. Este tipo de colada es
bastante barato, pero el molde solo sirve una vez.
-
COLADA POR GRAVEDAD SOBRE MOLDES PERMANENTES
Se utiliza un molde previamente fabricado que suelen ser de acero o
fundición gris. Este tipo de colada tiene la ventaja de que con un molde
puedes hacer muchas figuras pero también es mas caro que la colada
sobre moldes de arena. Los moldes reciben el nombre de coquillas.
- COLADA A LA CERA PERDIDA
Es un método que se utiliza sobretodo para la fabricación de
elementos decorativos en los que el modelo a crear es muy
complicado y por lo tanto en otros métodos seria muy difícil su
extracción.
El proceso de fabricación del molde consta de 3 pasos:
1. Crear el molde en cera
2. Verter yeso o arena cerámica en el molde
3. Derretir la cera de forma que queda la pieza. Esa
cera de puede reutilizar.
Video de la fabricación de piezas a la cera
perdida
- COLADA EN MOLDE QUE GIRA
Es un método muy apropiado para la fabricación de tubos o piezas
huecas de forma redonda.
Consiste en verte el material fundido en el interior de una pieza
cilíndrica hueca y gracias a la fuerza centrifuga el material fundido
se pega a los laterales y se seca.
- COLADA POR INYECCION
Consiste en introducir a gran presión el material fundido dentro del
molde. Para esto se necesitan moldes permanentes sujetos por
unas prensas para evitar que se abra debido a la presión que se
ejerce.
Este método se utiliza sobretodo en aleaciones ligeras y siempre
cuando halla que hacer muchas piezas porque los moldes son
caros.
1.3 Laminación
Consiste en hacer pasar un lingote de metal entre 2 o mas rodillos. Tras
varias pasadas el metal reduce su espesor y y se adapta su forma para
obtener la forma deseada.
Video de obtención
de una lamina metálica
por laminación
1.4 Forja
Consiste en golpear un metal con un partillo o prensa con objeto de darle
la forma deseada. Normalmente se calienta el metal para que la
elasticidad del metal sea mayor. Hay varias técnicas de forjado:
-Estirado
-Recalcado
-Estampado
-Extrusión
-Doblado/Curvado
-Embutición
-Trefilado
Video de
forja artística
1.5 Fabricación mediante corte
Existen 3 métodos de corte:
-Corte:
Se realiza sobre materiales blandos y de pequeño espesor.
-Cizalladura:
Consiste en dos cuchillas que se desplazan en la dirección
contraria quedando el material entre ambas y cortándolo.
-Troquelado:
También se llama punzado y consiste en separar la forma
deseada mediante un golpe de prensa.
Corte
Troquelado
Cizalladura
1.6 Control del proceso de
fabricación y calidad de la obra
Durante el proceso de fabricación se tienen que llevar a cabo controles de
calidad permanentemente. Para saber si se esta haciendo bien hay que
tener en cuenta una serie de criterios:
- Concepto de tolerancia:
Pese a la gran precisión de las maquinas es imposible
construir una pieza perfecta así que dependiendo de la
función de la pieza y la importancia se establece la
tolerancia de fabricación.
- Posición de tolerancia:
Una vez se define el valor de la tolerancia hay que
determinar el lugar donde se aplica esa tolerancia.
- Tipos de ajuste
En los productos en los que halla que acoplar piezas
dependiendo de las medidas de ambas tendremos que
hacer 2 tipos de ajustes:
· Ajuste libre o móvil: cuando la medida del eje
es menor que la del agujero
· Ajuste forzado o fijo: cuando la medida del eje
es mayor que la del agujero
- Instrumentos de medida:
Según método de medición los instrumentos pueden
ser de dos formas:
- Directos (Calibrador, Micrómetro, y Reloj comparador)
- Indirectos ( Existen muchos métodos de medida
indirecta, dependen del trabajo que se haga)
- Impacto medioambiental de los procedimientos
de fabricación:
Cada un de los métodos de fabricación expuestos lleva
consigo un impacto ambiental que será mayor o menor
dependiendo del método.
1.7 Impacto ambiental de los
procedimientos de fabricación
2- Fabricación de piezas por arranque
de viruta y otros procedimientos.
Existen varios métodos de fabricación por arranque de viruta:
-
Aserrado.
Limado.
Machos y cojinetes de roscar.
Mecanizado de piezas mediante maquinas herramienta
Fabricación mediante separación con calor.
Fabricación totalmente automatizada por CNC
También es importante tener en cuenta:
- Mejoras técnicas en productos acabados
- Normas de seguridad y salud
- Impacto medioambiental de los procedimientos
2.1 Aserrado
Consiste en cortar un material utilizando una herramienta denominada
sierra. Las características que definen son el paso que es la distancia en
dos dientes consecutivos y el triscado que es la inclinación que tienen los
dientes. Las sierras manuales mas importantes son:
Para materiales
blandos:
Sierra de costilla
Segueta
Para materiales
duros:
Serrucho ordinario
Sierra de arco
2.2 Limado
Es una operación que consiste en arrancar pequeñas virutas de un material
mediante herramientas denominadas limas o escofinas. Las características
que definen a las limas son:
- Picado: Es la forma de los dientes.
- Paso: Es la distancia entre dos picados.
- Longitud de la lima: Se indica en pulgadas.
- Forma de la lima: Corresponde a la sección transversal del
cuerpo de la lima.
Hay una serie de cosas que hay que tener en cuenta a la hora de limar:
1. Fijar la pieza en un banco o segmento.
2. Se sujeta la lima por el mango con la mano derecha y la
punta con la izquierda.
3. Para que la zona limada quede plana la lima se ha de
desplazar formando 45º con la pieza a limar.
2.3 Machos y cojinetes de roscar
Se denomina roscado a la operación de elaborar una hélice sobre un
cilindro para obtener un tornillo o una tuerca. Las características que
definen una rosca son:
- Paso (Distancia entre dos filetes)
- Avance (Es la distancia que avanza una tuerca dando una
vuelta)
- Perfil (Es la forma de la sección transversal del filete)
- Sentido de la hélice (Es la dirección hacia la que gira la
tuerca)
- Diámetro nominal (Es el diámetro con el que se designa
una rosca)
Para identificar las rosca y los tornillos se pueden analizar el diámetro o el
paso:
- Rosca : Determinación del diámetro nominal con un
calibrador
- Tornillos : Se pueden emplear tres método, utilizar un
peine de roscas hasta encontrar el que encaja, utilizar
el calibrador o ir probando tuercas conocidas.
Antes se empleaban machos de roscar que son una especie de tronillos de
acero templado para la fabricación de las tuercas y cojinetes para la
fabricación de tornillos pero actualmente no se utiliza ese sistema manual
sino que todo esta hecho en una cadena de montaje.
Macho de roscar
Video de la fabricación
de tuercas y tornillos
de forma mecánica
Cojinete
2.4 Mecanizado de piezas
mediante maquinas herramientas
Las maquinas mas importantes son:
- Taladradora
- Torno
- Cepilladora y lijadora
- Fresadora
- Limadora
- Rectificadora
- Taladradora
Es una maquina que permite la realización de agujeros redondos en todo tipo
de materiales. Para esto se utiliza una broca. Antes de proceder a taladrar la
pieza hay que tener varias cosas en cuenta:
· Hay que fijar bien la pieza a taladrar con calzos, entenallas o con
bridas y bajo ningún concepto sujetarlo con la mano.
· Hay que determinar el numero de rpm. Para elegir bien las rpm
hay que tener en cuenta la velocidad de corte ( que depende del
material de la broca y del material a taladrar) y del diámetro de la
broca que se define en la siguiente formula:
N=
Vc · 1000
siendo:
π·D
Vc = Velocidad
D = Diámetro de la broca
N = Rpm
- Torno
Es una maquina que permite fabricar piezas cuya sección transversal es
circula. Esta maquina se basa en hacer girar la pieza a fabricar sobre un
eje de rotación y mientras gira la cuchilla avanza longitudinal y
transversalmente. Este método tiene la ventaja de que las piezas que
se pueden conseguir son muy diversas. Es muy importante calcular las
rpm a las que tienen que ir las cuchillas ya que si la velocidad es muy
elevada la cuchilla se desgasta y si va muy lento tarda mucho en
tornear la pieza.
- Cepilladora y lijadora
Se emplean para la obtención de superficies planas en materiales blandas.
Aunque buscan lo mismo tienen diferente funcionamiento:
· Cepilladora: Dispone de un cilindro con una serie de
cuchillas conectadas que al girar arrancan pequeñas
virutas.
· Lijadora: Se basa en frotar una lija ( papel con una cara
abrasiva) contra la pieza hasta desgastar la superficie
deseada.
Cepilladora
Lijadora
- Fresadora
Se le conoce también como maquina herramienta universal ya que con
ella se pueden realizar casi la totalidad de las operaciones de
mecanizado. Dispone de una seri de herramientas llamadas fresas que
se ponen en la maquina dependiendo de lo que queramos hacer. El
desgaste deseado se consigue debido a la rotación de la fresa cuyos
dientes forman una circunferencia. Con este método se pueden
obtener muchas formas lo que la hace una maquina muy versátil e
importante. Las mas importantes son:
- Limadora
Se utiliza para el desbaste y acabado de superficies planas con formas
diferentes, la maquina solo arranca viruta en la carrera de avance.
- Rectificadora
Es una maquina herramienta que se emplea para los acabados finales de
las piezas. Consta de un disco rotativo de un material abrasivos. Hay dos
tipos de rectificadoras.
· Rectificadora para piezas cilíndricas: La herramienta y la
pieza efectúan el movimiento de giro simultáneamente en
la misma dirección. Se consiguen tolerancias de 0.03 mm y
0,0025 mm.
· Rectificadora para piezas planas: Se emplean solo para
piezas planas. El eje de sujeción de del disco puede ser
vertical o horizontal.
Rectificadora de cilindros
Rectificadora plana
2.4 Fabricación de piezas mediante
separación con calor
Agrupa una serio de métodos de fabricación en los que las piezas se
realizan a través de aportaciones de calor. Los mas importantes son:
-
Oxicorte o corte mediante soplete
Cortador de hilo caliente
Corte por plasma de arco
Corte mediante láser
- Oxicorte o corte mediante soplete
El oxicorte permite cortar cualquier tipo de metal basándose el la
propiedad de los metales de que arden rápidamente en presencia del
oxigeno. Siempre se tiene que empezar a cortar por los extremos
porque sino podrían saltar gotas y producir graves quemaduras.
- Cortador por hilo caliente
Consiste en un hilo metálico que ofrece gran resistencia al paso de la
corriente calentándose a grandes temperaturas. Se utiliza para realizar
cortes finos, rápidos y precisos en materiales termoplásticos.
- Corte por plasma de arco
El chorro de plasma se obtiene cuando un gas ( argón, nitrógeno o
hidrogeno) es calentado por un arco volcánico hasta temperaturas
cercanas a los 30000 ºC. Este plasma funde las piezas metálicas por la
zona deseada. La cortadura de plasma es muy preciso.
- Corte mediante láser
Consiste en producir un rayo de luz concentrado. El rayo produce una
intensa energía en forma de calor. Se emplean dos tipos de rayos de láser:
Tipo de láser
Láser de Gas
Láser sólido
Medio de
ampliación
Forma de
producirlo
Uso
CO2
Mezcla de
gases por los
que pasa una
descarga
eléctrica.
Mecanizado de
materiales
diversos
Cristales
ionizados por
óptica
De forma
óptica con
lámparas
estimuladoras
Mecanizado de
materiales
diversos
2.5 Fabricación totalmente
automatizada mediante CNC
Para hacer figuras sencillas las maquinas nombradas anteriormente son
suficiente. Pero cuando las figuras son mas complicadas existen varios
problemas como la perdida de tiempo al tener que mover las piezas o el
posible fallo del operario. Para que esto no sucediese se invento el CNC (
Control numérico computarizado). Consiste en darle toda la
responsabilidad a la maquina, es decir, consiste en programar a la
maquina con unos parámetros para que sea ella la que se mueva y haga
la pieza. Se utilizo por primera vez a mediados del siglo XX y desde
entonces es el método mas utilizado en las cadenas de montaje. Se puede
programar de 3 formas:
· Programación manual: EL operario introduce todos los parámetros.
· Programación asistida: El operario elige la operación deseada y la
maquina le pide los parámetros.
· Programación automatizada: Se emplean programas informáticos
para reducir los errores y agilizar la producción.
2.6 Mejoras técnicas en productos
acabados
Una vez se a acabado una pieza es importante mejorar su superficie o
acabado para protegerla de las inclemencias meteorológicas, del desgaste
etc. Algunas de estas técnicas son:
- PVD: Se introduce la pieza en una cámara de vacío junto a el
elemento de protección en forma gaseosa. Se suelen utilizar
Carburo de titanio o nitruro de cromo ( ideal para recubrir piezas
metálicas que vana a estar a altas temperaturas y desgaste ) y
Disulfuro del molibdeno ( ideal para reducir la fricción). El tamaño
de la pieza varia de 0,01 a ,001 mm.
- CVD: Se aplica a la pieza medios químicos en fase de vapor que
reaccionan con la superficie de la pieza. El tamaño de la pieza varia
de 0,1 a 0,01 mm.
- Bombardeo iónico: Consiste en bombardear iones para provocar
cambios en la composición estructural, aumentar la resistencia o
reducir el coeficiente de rozamiento.
2.7 Normas de seguridad y salud
Según la ley de Prevención de Riesgos Laborales para evaluar y detectar los
riesgos en el trabajo hay que analizar tres aspectos
- La forma de realizar el trabajo
- Riesgo de los equipos
- Condición del entorno
Una vez analizados estos aspectos hay que reaccionar, y se puede hacer de
dos formas:
- Prevención pasiva ( evitar que cuando ocurra sea muy
dañino)
- Prevención activa ( evitar que ocurran)
2.8 Impacto ambiental de los
procedimientos