INSTITUTO TECNOLÓGICO DEINSTITUTO TECNOLÓGICO DECD. JUÁREZCD. JUÁREZ

COMPENDIO COMPENDIO

PROCESOS DE FABRICACIPROCESOS DE FABRICACIÓÓNN

ALUMNO:ALUMNO:Alma Bustamentes OntiverosAlma Bustamentes Ontiveros

Cristina Amador RamírezCristina Amador RamírezKarina Cueto Ambrosio Karina Cueto Ambrosio

Ma. Isabel Flores JiménezMa. Isabel Flores JiménezJoanna Payan BarragánJoanna Payan Barragán

Ángel Gómez VillaÁngel Gómez Villa

TITULAR:TITULAR:Ing. Edgar Frías OrtaIng. Edgar Frías Orta

CARRERA:CARRERA:ING. INDUSTRIALING. INDUSTRIAL

CD. JUÁREZ, CHIH. A 25 DE NOVIEMBRE DEL 2010

INDICEITEMAS PAG.

INDICE 2i. OBJETIVO 4i.i INTRODUCCION 5

UNIDAD I 6 PROCESOS DE OBTENCION DEL HIERRO Y DEL ACERO.

1.1 PROCEDIMIENTO PARA TRANFORMAR 11 EL ARRABIO EN HIERRO DULCE O ACERO

1.2 FABRICACION DEL HIERRO DULCE POR 11 PUDELADO.

1.3 PROCEDIMIENTO DEL CONVERTIDOR 13

1.4 METODO CONVERTIDOR THOMAS 13

1.5 PROCEDIMIENTO MARTIN SIMMENS 13

1.6 PROCESO DE HORNO ELECTRICO 15

1.7 CLASIFICACION DEL HIERRO 16

1.8 CLASIFICACION INTEGRAL DE LOS 17 HORNOS Y FUNDICOINES

UNIDAD II 18TRATAMIENTO TERMICO DEL ACERO

2.1 GENERALIDADES 21

2.2 CLASIFICACION DE LOS TRATAMIENTOS 22 TERMICOS

2.3 RECOCIDO 23

2.4 TEMPLE 24

2.5 REVENIDO 25

2.6 TRATAMIENTO TERMOQUIMICO 29

2

2.7 CEMENTADO 30

2.8 NITRURACION 32

UNIDAD IIIPROCESO DE CAMBIO DE FORMA

3.1 FUNDICION Y COLADO 35

3.2 FORMADO MECANICO37

3.2.1, CORTE Y FORMADO DE METALESEN FRIO 37

3.3 MAQUINADO 42

UNIDAD IVPROCESO DE ENSAMBLE

4.1 PROCESO DE ENSAMBLE 47

4.2 TIPOS DE SOLDADURA 47

4.3 TIPOS DE ADHESIVOS 57

UNIDAD VOTROS PROCESOS INDUSTRIALES, PLASTICOSTERMICOS PLATICOS COMPUESTOS, TERMOFRAGUANTES. 59

5.1 GENERALIDADES 60

5.2 TIPOS DE PLATICOS 60

5.3 MATERIAS PRIMAS PLASTICOS 77

5.4 COMPUESTOS TERMOFRAGUANTES 78

5.5 CELULOSAS, POLIESTIRRENOS 81

5.6 MAQUINADO CHORRO ABRASIVO 85

5.7 MAQUINADO CON CHORRO DE AGUA 89

CONCLUSIONES 93BIBLIOGRAFIA 94

3

I. OBJETIVO

Solucionar problemas relativos a la producción de bienes y servicios, Identificando su

proceso de fabricación en sus distintas fases, hasta la obtención de un producto final.

- Conocer y analizar la información de entrada a un sistema de fabricación de

productos.

- Proporcionar los conocimientos básicos acerca de los procesos de fabricación:

clasificación y caracterización en función de su aptitud para la obtención de

determinados productos.

- Proporcionar metodologías de estudio de los procesos de fabricación: análisis

científico y tecnológico.

- Proporcionar conocimientos específicos en los procesos de mecanizado convencional.

- Proporcionar conocimientos para optimizar los procesos de fabricación con criterios

económicos.

I.I INTRODUCCIÓN

4

Bueno primero que nada debemos de entender que un proceso de fabricación es el

conjunto de operaciones necesarias para modificar las características de las materias

primas. Dichas características pueden ser de naturaleza muy variada tales como la

forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética. Se realizan en el ámbito de la

industria.

Concepto de proceso en la Ingeniería Industrial

"Proceso es el conjunto de actividades relacionadas y ordenadas con las que se

consigue un objetivo determinado"

En la ingeniería industrial el concepto de proceso adquiere gran importancia, debido la

práctica en esta carrera, requiere:

Planear, integrar, organizar, dirigir y controlar

Estas actividades permiten a los Ingenieros Industriales lograr sus objetivos en el

ejercicio de su profesión.

El ingeniero industrial debe considerar a los procesos de producción como una

herramienta para:

• El diseño y definición de planes, programas y proyectos

• El diseño, integración, organización, dirección y control de sistemas

• La optimización del trabajo

• La evaluación de resultados

• Establecimiento de normas de calidad

• El aumento y control de la eficiencia

• Etc.

Para la obtención de un determinado producto serán necesarias multitud de

operaciones individuales de modo que, dependiendo de la escala de observación,

5

puede denominarse proceso tanto al conjunto de operaciones desde la extracción de

los recursos naturales necesarios hasta la venta del producto como a las realizadas en

un puesto de trabajo con una determinada máquina-herramienta.

Existen diversos tipos de procesos aquí les mencionamos algunos de ellos, y que en

este trabajo les mostraremos mas a detalle.

Procesos diversos

Procesos de tratamiento térmico

Procesos de limpieza

Procesos de revestimiento

Procesos de sujeción mecánica

Procesos de unión con adhesivos

Procesos de soldadura

Procesos de remoción de materiales

Procesos de formado

Procesos de fundición y colado

Procesos de acabado

Procesos de ensamble

Procesos de conformado

6

UNIDAD I

“PROCESOS DE OBTENCION DEL HIERRO Y DEL ACERO”

7

“INTRODUCCION”

Manofactura.- hacer artículos y objetos mediante procesos industriales. De acuerdo al

desarrollo de los pueblos de igual manera en el segmento de su manufactura

(industria). Hacer algo a mano.

Manufactura.- procesos de fabricación y la maquinaria.

Producción del hierro y el acero:

Mena principal: -hematita (fe2O3)

-magnetita (fe3O4)

a) MENAS DE HIERRO -siderita (feCo3)

-limonita (fe2O3-1.5H2O)

b) OTROS MATERIALES

A parte se pone cogue y piedra caliza.

Cogue.- es un combustible de alto carbón que se produce por el calentamiento del

carbón bituminoso en una atmosfera de bajo contenido de oxigeno (durante varias

horas).

Piedra caliza.- es una roca que contiene altas proporciones de carbón de calicó

(CaCo3) y se utilice como un fundente que reacciona con las impurezas presentes y las

remueve del hierro fundido como escoria.

El hierro sangrado.- (hierro vaciado) de la base del alto horno se llama arrabio.

1) Es un combustible que da calor

DOS FUNCIONES para su reacción química

QUE REALIZA EL

COQUE EN EL 2) Produce monóxido de carbono

PROCESO (Co) para reducir las menas de hierro

Su altura es de 20 a 40 metros y su diámetro es de 6 a10 metros 1650°C.

8

Alto horno: es donde se desarrolla el proceso de transformación del mineral ferroso

(menas), en un producto llamado arrabio (hierro sangrado o hierro vaciado), es un

proceso sencillo.

ESQUEMA DE LA OBTENCION DEL HIERRO Y EL ACERO POR MEDIO DEL ALTO

HORNO

Procedimiento directo

OBTENIDO EN

Indirecto ESTADO

PASTOSO

Procedimiento

Pudelado

ALTO

OBTENIDO

HORNO POR FUSION

CONTENIDO (EXTRA)

4% DE CARBONO

0.3 a 1.3% impurezas

0.5 2.0% MN

0.1 a 1% P

0.02 a 0.08 S

Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicos del acero, debido a

que estas varían con los ajustes de su composición y los diversos tratamientos

térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con

combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden

citar algunas propiedades genéricas:

9

MINERALFe3 03

ARRABIO

HIERRO DULCE COMERCIAL

ACEROORDINARIO

ACERO FINO

HIERRO FUNDIDOMOLDEAD0

a) Su densidad media es de 7850 Kg/m3

b) El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de

elementos aleantes.

c) Su punto de ebullición es de alrededor de 3000°C

d) Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas

para fabricar herramientas.

e) Es malleable.

Se puede decir de una manera general que bajo la denominación de acero se agrupan

todas las aleaciones de hierro forjables.

1.1 PROCEDIMIENTO PARA TRANSFORMAR EL ARRABIO EN HIERRO DULCE O

ACERO

Es necesario quitarle la cantidad de carbón correspondiente y al mismo tiempo debe

eliminarse también el exceso de silicio y manganeso y la mayor cantidad de azufre y

fosforo.

La operación para eliminar el carbono el cual se le llama afino; este procedimiento

consiste siempre en oxidar el arrabio, ya que los cuerpos oxidantes dan oxigeno y en

determinadas ocasiones roban carbón.

Desarrollo del proceso

1) Al arder el coque en la parte inferior del horno, con la ayuda del aire caliente

inyectado (en la cantidad conveniente) se forma el oxido de carbón (es reductor)

Carbón + oxigeno= dióxido de carbón

C + O = CO

2) Este gas al encontrarse con el mineral de hierro lo reduce quedando libre en

estado liquido esto por las altas temperaturas del horno

10

3CO + FeO3=2Fe + 3CO2

Por otro lado el fundente se combina con la sílice (arena) formando silicato de cal el

cual es muy fusible y sale como escoria (de aspecto vitriolo por estar formado de

silicatos).

En todos los procedimientos consiste la oxidación (común denominador) siendo lo

que puede variar.

1ro. Es el cuerpo oxidante empleado (aire, oxido de hierro, etc)

2do La forma de obtenerlo por temperatura necesaria.

Para reducir el mineral de hierro se emplean dos procedimientos necesarios:

-El directo (baja temperatura).- hierro en estado pastoso

-El indirecto (temperatura elevada).- hierro por fusión.

También para transformar arrabio en hierro dulce o acero, también se emplean dos

procedimientos:

ESTADO PROCEDIMIENTO

Pastoso hierro dulce Budelado en hornos de revervedero

Comercial

Convertidor Bessemer y Thomas

ACERO

ORDINARIO procedimiento Martin Siemmens

ACERO acero Crisol

FINO

Horno eléctrico

1.2 FABRICACION DEL HIERRO DULCE POR PUDELADO

11

El afino del arrabio para obtener el estado pastoso en hierro dulce comercial es el

llamado pudelado en hornos de reverbedero.

HORNO DE PUDELADO

Se consideran 4 fases:

FUSION: se funde el arrabio, por que su temperatura de fusión es relativamente baja

(1100°C)

EBULLICION: ya que el arrabio fundido parece que hierve debido a la oxidación rápida

del carbón y el consecuente desprendimiento del oxido y el anhídrido carbónico.

AFINO: en donde se termina de oxidar el carbón y los demás elementos a medida que

se va afinando el arrabio ya que su temperatura de fusión va aumentando (1500°C) y el

hierro obtenido se va haciendo pastoso.

BOLAS DE HIERRO: en la formación de las bolas de hierro esponjoso a la

temperatura de blanco soldante. Estas bolas (30-35 kg) se van almacenado en el horno

del cual se van sacando para el cinglado.

Para obtener hierro por fusión se utilice el procedimiento del convertidor que fue

inventado por Bessemer (1860), utilizándose también el método Thomas (1978).

12

METODO:

a) Bessemer

Se utiliza para contienen revestí-

Fundiciones no ferrosas miento acido

b) Thomas

Se utiliza para fun- contienen revesti-

diciones que tienen miento básico

fosforo

ESQUEMA DEL FUNCIONAMIENTO DEL CONVERTIDOR

1.3 PROCEDIMIENTO DEL CONVERTIDOR

13

1er paso.- se introduce el arrabio en edo. Liquido (se lleva en ese estado del alto

horno) y por la parte inferior este se inyecta aire frio a presión, siendo este el cuerpo

oxidante que decarbura la fundición quemando también el silicio y el manganesio.

La temperatura del arrabio antes de la inyección del aire soplado era de 1300°C suele

elevarse hasta 2000 °C al terminar la operación (debido a la combustión del carbón y

silicio contenido en el arrabio) quedando asegurada la función del producto final.

2do paso.- al cabo de algunos minutos de inyectar aire se reduce considerablemente la

proporción del carbono del arrabio; debido a que se quema con aire soplado, de esta

manera se puede obtener acero de hasta .5% de carbono pero no se puede bajar de

esta proporción.

3er. Paso.- para poder obtener aceros suaves con cantidades menores de 0.5% de

carbono se agrega el convertidor una cantidad adecuada de ferromanganeso (aleación

de hierro y manganeso que puede tener hasta un 80% de mn) que tiene la propiedad

de reducir el oxido de hierro que se haya podido formar; es decir quitarles el oxigeno

convirtiéndolo nuevamente en hierro al 0.1% y esta es debido a que el manganeso es

mas habido de oxigeno que el hierro. El oxido de manganeso formado se elimina

fácilmente ya que este va a la escoria.

1.4 METODO CONVERTIDOR THOMAS

Es el mismo que el Bessemer pero se utiliza para materiales con fosforo por medio

utiliza revestimientos interiores refractario de carácter básico llamado dolomía

(carbonato de doble cal y magnesia)

1.5 PROCEDIMIENTO MARTIN SIEMMENS

(También llamado fabricación en solera)

Este método consiste en afinar el arrabio, fundiendo junto con la chatarra de hierro o

acero y mineral de hierro (oxido) en hornos de reverbedero, alimentado con gasógenos

14

y recuperadores de calor con cuyo sistema se consigue una temperatura

suficientemente alta.

COMO TRABAJA UN HORNO MARTIN SIEMENS:

1) Consiste principalmente en un hogar recubierto de ladrillo refractario (acido o

básico)

2) Cuenta además con dos cámaras de ladrillo refractario (cambiadores reticulares)

que de manera alternativa precalientan aire para la combustión, en cierto

momento uno de ellos sede calor al aire, en tanto que la segunda absorbe calor

de los gases quemados, invirtiéndose alternativamente la fusión de las cámaras.

3) El horno se calienta mediante gas natural o gas de coque o por medio de

combustible liquido.

4) La carga del horno esta integrado por producto de chatarra, mineral de hierro,

piedra caliza y arrabio liquido procedente del alto horno (75% de este material).

5) Ya cargado se inicia la combustión para aumentar la temperatura. La des

carbonización se logra oxidando el carbono para formar dióxido de carbono. Esto

se consigue mediante la inyección directa del oxigeno o agregando magnetita o

hematites que al seden su oxigeno y se incorpora al acero.

6) El silicio y otras impurezas que no reaccionan con el oxigeno forman escoria con

el fundente que no se mezclan con el acero.

7) El horno se vacía a través de un orificio localizado en el fondo y en la parte

posterior del crisol.

15

PROCESO DE HORNO ELECTRICO

1.6 PROCESO DE HORNO ELECTRICO

Este procedimiento es el mejor para la obtención de aceros finos al carbono y aleados,

las ventajas principales son:

a) Temperaturas mas elevadas que en otro tipo de hornos

b) Mayor facilidad de regular la temperatura

c) Ausencia de gases dentro del horno

Los hornos eléctricos pueden ser:

a) Hornos de resistencias.- en estos hornos la corriente atraviesa el baño metálico.

b) Horno de inducción.- Estos hornos son verdaderos transformadores en los que el

primario los construye unas bobinas de características adecuadas, y el segundo

esta formado por el propio horno, y el acero en función constituye la única espira

del secundario que al inducir la corriente en esta espira se eleva la temperatura.

c) Horno de acero.- son los mas empleados pudiendo ser estos de tres tipos:

16

*TIPO I.- Es el verdadero horno de arco en el que este salta entre dos electrodos y el

calor se produce por radiación de este arco.

*TIPO II.- Corresponde al horno tipo Girad, el arco salta entre el electrodo y la carga del

horno ya que la solera es conductor y esta conectada al otro polo de la máquina, es por

lo tanto un horno de arco y Resistencia.

*TIPO III.- Horno tipo Heroult es también de arco y Resistencia, el arco salta primero de

un electrodo al baño y después pasa por este y luego vuelve a pasar del baño al

electrodo adjunto.

1.7 CLASIFICACION BASICA DEL HIERRO

Va de acuerdo a la cantidad que tenga de carbono y con variaciones muy pequeñas de

este elemento se modifican sus propiedades.

HIERRO % DE CARBONO ESTADO

a) Hierro dulce 0.05 a 0.1 pastoso

b) Acero 0.10 a 1.5 por fusion

c) Hierro fundido 2.3 a 5 arrabio o fundición

17

1.8 CLASIFICACION INTEGRAL DE LOS HORNOS Y FUNDICIONES

Según A) Hierro con proceso de pudelado

el método B) Hierro con proceso de Bastón

de C) Fundición de horno aire

obtención D) Fundición en horno cubilete

Según el A) Hierro dulce de 0.1% de carbono

Contenido B) Fundición blanca de 2 a 2.5%

De carbono C) Fundición gris 2.6 a 5% de carbono

D) Fundición aleados 2.6 a 5%

A) hierro gris para perfilar soleras

Según B) Fundición gris para elementos Sometidos a desgaste

Aplicación C ) Fundición blanca para zapatos de frenos bases, columnas, etc.

18

19

UNIDAD II

TRATAMIENTO TERMICO DEL ACEROLos metales y las aleaciones empleados en la industria y en la construcción pueden

dividirse en dos grupos principales: Materiales ferrosos y no ferrosos. Ferroso viene de

la palabra Ferrum que los romanos empleaban para el fierro o hierro. Por lo tanto, los

materiales ferrosos son aquellos que contienen hierro como su ingrediente principal; es

decir, las numerosas calidades del hierro y el acero.

Los materiales No Ferrosos no contienen hierro. Estos incluyen el aluminio, magnesio,

zinc, cobre, plomo y otros elementos metálicos. Las aleaciones el latón y el bronce, son

una combinación de algunos de estos metales No Ferrosos y se les denomina

Aleaciones No Ferrosas.

Uno de los materiales de fabricación y construcción más versátil, más adaptable y más

ampliamente usado es el acero. A un precio relativamente bajo, el acero combina la

resistencia y la posibilidad de ser trabajado, lo que se presta para fabricaciones

mediante muchos métodos. Además, sus propiedades pueden ser manejadas de

acuerdo a las necesidades específicas mediante tratamientos con calor, trabajo

mecánico, o mediante aleaciones.

¿Qué es el Acero?

El Acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de

0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de aleación específicos

tales como el Cr (Cromo) o Ni (Níquel) se agregan con propósitos determinados.

Ya que el acero es básicamente hierro altamente refinado (más de un 98%), su

fabricación comienza con la reducción de hierro (producción de arrabio) el cual se

convierte más tarde en acero.

El hierro puro es uno de los elementos del acero, por lo tanto consiste solamente de un

tipo de átomos. No se encuentra libre en la naturaleza ya que químicamente reacciona

20

con facilidad con el oxígeno del aire para formar óxido de hierro - herrumbre. El óxido

se encuentra en cantidades significativas en el mineral de hierro, el cual es una

concentración de óxido de hierro con impurezas y materiales térreos.

2.1 Generalidades

El acero es una aleación, es decir, un metal mezclado que se logra derritiendo y

uniendo diferentes materiales. Actualmente existen más de 2.500 clases de acero

estándar en todo el mundo. Todos ellos está hechos principalmente con lingotes de

hierro que, a su vez, están conformados por el elemento hierro, más un tres por ciento

de carbón. El lingote de hierro es extraído del hierro mineral en los altos hornos de las

fundiciones. Luego es procesado en la acería para obtener un acero con menos del dos

por ciento de carbón. Esta baja proporción suaviza el material, haciéndolo más fácil de

procesar.

El desarrollo del horno de alta temperatura en el Siglo XIV lo hizo posible: el hierro

podía ser calentado hasta que tomara forma líquida. Pero la tecnología sólo madura

gradualmente: mientras que en el Siglo XVII aún se necesitaban ocho toneladas de

carbón para obtener dos toneladas de lingotes de hierro, actualmente necesitamos sólo

alrededor de media tonelada de coque para producir 10.000 toneladas de lingotes de

hierro por día.

Mientras buscaba un material resistente para la fabricación de armas, Henry Bessemer

desarrolló un nuevo procedimiento a mediados del Siglo XIX, el cual continuaría siendo

utilizado durante mucho tiempo. El proceso de Bessemer facilita la producción de acero

mediante la utilización de la oxidación. Hasta ese momento, los trabajadores

siderúrgicos debían revolver el acero fundido para separar los materiales de desecho –

un procedimiento que implicaba un gran gasto de energía. Actualmente, esto puede

realizarse con una máquina. El proceso de Siemens-Martin de 1864, que hacía posible

fundir el metal escarpado dentro del acero, fue un importante hito dentro de la

producción siderúrgica. Y la industria del acero continuó desarrollándose:

procedimientos cada vez mejores, implicaron que cantidades mucho mayores de acero

21

de alta calidad, pronto pudieran ser fabricados empleando menos mano de obra. En

1850, cada trabajador siderúrgico estaba produciendo ocho toneladas de lingotes de

hierro por año y, veinte años más tarde, producirían diez veces esa cantidad.

En 1912, científicos del grupo alemán de trabajadores siderúrgicos Krupp, descubrieron

accidentalmente cómo fabricar acero a prueba de óxido. También conocido como V2A

o acero inoxidable. Este material está compuesto por hierro, cromo y níquel, y se utiliza,

por ejemplo, en tecnología médica.

Actualmente, el acero se ha convertido en un material de alta tecnología. Por ejemplo,

el acero conocido como HDS (de alta fuerza y ductilidad) hace posible las “zonas de

pliegue inteligentes”: la idea es que este material, que se deforma fácilmente, se vuelve

más resistente luego de una colisión debido a transformaciones estructurales, por lo

que brinda una mayor protección. Las carrocerías de vehículos confeccionadas con

este “acero deformante”, no sólo incrementarían la seguridad: también serían

particularmente livianas, lo que contribuiría a disminuir el consumo de energía.

2.2 Clasificación de los tratamientos térmicos

Clasificación del Acero

Los diferentes tipos de acero se clasifican de acuerdo a los elementos de aleación que

producen distintos efectos en el Acero :

Aceros al carbono

Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen

diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio

y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran

máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción

de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.

Aceros aleados

22

Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros

elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los

aceros al carbono normales. Estos aceros de aleación se pueden subclasificar en:

Estructurales

Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales como

engranajes, ejes y palancas. Además se utilizan en las estructuras de edificios,

construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de

la aleación varía desde 0,25% a un 6%.

Para herramientas

Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y

no-metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas

tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.

Especiales

Los Aceros de Aleación especiales son los aceros inoxidables y aquellos con un

contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta

resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, se emplean en turbinas de vapor,

engranajes, ejes y rodamientos.

Aceros de baja aleación ultrarresistentes

Esta familia es la más reciente de las cuatro grandes clases de acero. Los aceros de

baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que

contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo,

reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del

acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de

baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más

delgadas que lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono. Además,

como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más

pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de

23

baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia,

logrando un mayor espacio interior en los edificios.

Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los

mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la

humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros;

otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a

temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean

muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberías y

tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones

o para cápsulas espaciales. También se usa para fabricar instrumentos y equipos

quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos

corporales. En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a

menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con

facilidad.

2.3 Recocido

Recocido

El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad principal el

ablandar el acero, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente

eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en frío. (Enfriamiento en el

horno).

Recocido de Regeneración

También llamado normalizado, tiene como función regenerar la estructura del material

producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con más del 0.6% de

C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C sólo se les aplica para finar y

ordenar su estructura

Recocido de Globulización

24

Usado en aceros hipoeutectoides para ablandarlos después de un anterior trabajo en

frío. Por lo general se desea obtener globulización en piezas como placas delgadas que

deben tener alta embutición y baja dureza. Los valores más altos de embutición por lo

general están asociados con la microestructura globulizada que solo se obtiene en un

rango entre los 650 y 700 grados centígrados. Temperaturas por encima de la crítica

producen formación de austenita que durante el enfriamiento genera perlita,

ocasionando un aumento en la dureza no deseado. Por lo general piezas como las

placas para botas de protección deben estar globulizadas para así obtener los dobleces

necesarios para su uso y evitar rompimiento o agrietamiento. Finalmente son templadas

para garantizar la dureza. Es usado para los aceros hipereutectoides, es decir con un

porcentaje mayor al 0,89 % de C, para conseguir la menor dureza posible que en

cualquier otro tratamiento, mejorando la maquinabilidad de la pieza. La temperatura de

recocido está entre AC3 y AC1.

2.4 Temple

Temple: consiste en un calentamiento seguido de un enfriamiento. Con este tratamiento

se consigue aumentar la dureza y la resistencia mecánica del acero.

TEMPLE.

Es un proceso de calentamiento seguido de un enfriamiento, generalmente rápido con

una velocidad mínima llamada "crítica".

El temple es una condición que se produce en el metal o aleación por efecto del

tratamiento mecánico o térmico impartiéndole estructuras y propiedades mecánicas

características.

Los procedimientos térmicos que aumentan la resistencia a estas aleaciones son el

tratamiento térmico en solución y el envejecimiento.

25

El tratamiento térmico en solución requiere que se caliente la aleación hasta una

temperatura por debajo del punto de fusión por un periodo de tiempo específico,

seguido de disminución rápida de dicha temperatura.

El envejecimiento es un tratamiento térmico a relativa baja temperatura que produce

endurecimiento adicional al material tratado en solución.

Los factores que influyen en la práctica del temple son:

El tamaño de la pieza: cuanto más espesor tenga la pieza más hay que aumentar el

ciclo de duración del proceso de calentamiento y de enfriamiento.

La composición química del acero: en general los elementos de aleación facilitan el

temple.

El tamaño del grano: influye principalmente en la velocidad crítica del temple, tiene

mayor templabilidad el de grano grueso.

El medio de enfriamiento: el más adecuado para templar un acero es aquel que consiga

una velocidad de temple ligeramente superior a la crítica. Los medios más utilizados

son: aire, aceite, agua, baño de Plomo, baño de Mercurio, baño de sales fundidas y

polímeros hidrosolubles.

Los tipos de temple son los siguientes: temple total o normal, temple escalonado

martensítico o "martempering", temple escalonado bainítico o "austempering", temple

interrumpido y tratamiento subcero.

2.5 Revenido

El revenido es un tratamiento térmico consistente en proporcionar un calentamiento a

una pieza, después del temple, entre la temperatura ambiente y la de transformación

(aprox. 730 ºC.), según el tipo de acero a tratar, efectuándose un mantenimiento, más o

menos prolongado, a esta temperatura seguido de un enfriamiento adecuado.

El revenido tiene como fin disminuir la elevada fragilidad producida por el temple

anterior, así como proporcionar a los aceros una cierta tenacidad, a la vez que se

26

eliminan o disminuyen las tensiones producidas por el temple. En consecuencia, se

debe efectuar el revenido inmediatamente seguido a la operación de temple. La mayor

tenacidad de las piezas revenidas tiene generalmente como consecuencia una cierta

disminución de la dureza conseguida durante el temple. Generalmente se puede decir

que con la temperatura ascendente de revenido, aumentan la elasticidad y

alargamiento y disminuyen la resistencia y la dureza (a excepción de los aceros

rápidos). El efecto del revenido depende de la aleación del acero, del temple, del

espesor de la pieza y del tratamiento aplicado. El efecto del revenido es más fuerte

para piezas de acero poco aleado, de dimensiones delgadas y de mayor contenido en

carbono.

A pesar de que actualmente la mayor parte de los revenidos se hallan integrados dentro

de las líneas de producción, existen infinidad de casos que, el revenido se efectúa en

hornos independientes. La temperatura del revenido se ajusta a las necesidades de la

posterior utilización de la pieza hasta aproximadamente 150 ºC, el revenido no tiene

influencia sobre la dureza, pero disminuye o elimina las tensiones producidas por el

temple si se mantiene la pieza durante un tiempo prolongado a esta temperatura. El

revenido, efectuado para proporcionar el aumento de la tenacidad con la

correspondiente disminución de la dureza, se lleva a cabo en el campo de los 200-300

ºC, de acuerdo con: la calidad del acero, su forma geométrica, dimensiones y la

posterior utilización de la misma. En todos los casos hay que atenerse a las

prescripciones de los diversos fabricantes de los aceros. Para los aceros rápidos se

utilizan temperaturas de550-650 ºC, y en estos casos se produce un aumento de la

dureza en los mismos. Tanto la velocidad de calentamiento, como la exactitud, la

permanencia y el enfriamiento, tienen una gran influencia para conseguir unos

resultados óptimos después del revenido.

En casos determinados se precisan dos revenidos consecutivos, ya que en el temple

puede no transformarse la austenita en su totalidad, permaneciendo en la estructura

parte de la misma no transformada (austenita residual). Esta austenita puede

transformarse en el curso de un revenido, ya sea en el calentamiento a temperatura o

en periodo de mantenimiento de ésta, o bien en el enfriamiento después del revenido,

lográndose martensita o bainita. Un segundo revenido puede ser necesario para

27

eliminar la fragilidad debida a las tensiones producidas por la transformación en las

distintas fases. Los aceros que poseen una austenita residual muy estable, como

algunos aceros rápidos, requieren a veces tres revenidos.

1.-Fases del revenido:

El revenido se hace en tres fases:

1.1.-Calentamiento a una temperatura inferior a la crítica.

1.2.-Mantenimiento de la temperatura, para igualarla en toda la pieza.

1.3.-Enfriamiento, a velocidad variable, no es relevante pero tampoco debe de ser

excesivamente rápido.

1.1.-Calentamiento

El calentamiento se suele hacer en hornos de sales. Para los aceros al carbono de

construcción, la temperatura de revenido está comprendida entre 450 a 600°C,

mientras que para los aceros de herramientas la temperatura de revenido es de 200 a

350°C

1.2.-Mantenimiento de la temperatura

La duración del revenido a baja temperatura es mayor que a las temperaturas más

elevadas, para dar tiempo a que sea homogénea la temperatura en toda la pieza.

1.3.-Enfriamiento

La velocidad de enfriamiento del revenido no tiene influencia alguna sobre el material

tratado cuando las temperaturas alcanzadas no sobrepasan las que determinan la zona

de fragilidad del material; en este caso se enfrían las piezas directamente en agua. Si el

revenido se efectúa a temperaturas superiores a las de fragilidad, es conveniente

enfriarlas en baño de aceite caliente a unos 150°C y después al agua, o simplemente al

aire libre.

2.-El objetivo

El objetivo del revenido es mejorar la tenacidad de los aceros templados, a costa de

disminuir la dureza, la resistencia mecánica y su límite elástico. En el revenido se

consigue también eliminar, o por lo menos disminuir, las tensiones internas del material

producidas a consecuencia del temple.

El proceso completo de temple más revenido se conoce como bonificado, que como su

nombre lo indica, mejora o beneficia el acero, aumentando su vida.

28

3.-Temperatura de revenido

Calentando por encima de 650°C, se obtiene estructura de grano grueso, al bajar la

temperatura de revenido, se van obteniendo estructuras cada vez más finas y más

duras, en términos generales la temperatura de revenido varía entre 200 y 650ºC.

4.-Duración del revenido

Para un acero dado, la permanencia a la temperatura del revenido depende de la forma

y dimensiones de la pieza, en general, para los aceros con contenido medio de carbono

se recomienda una hora, más una hora por pulgada de espesor.

5.-Características generales del revenido

- Es un tratamiento que se da después del temple

- Se da este tratamiento para ablandar el acero

- Elimina las tensiones internas

- La temperatura de calentamiento está entre 150 y 500 ºC

- El enfriamiento puede ser al aire o en aceite

6.-Revenido del acero rápido

Se hace a la temperatura de 500 a 600°C en baño de plomo fundido o de sales. El

calentamiento debe ser lento, el mantenimiento del caldeo será por lo menos de media

hora; finalmente se deja enfriar al aire.

Dos revenidos sucesivos mejoran las características mecánicas y las de corte de los

aceros rápidos.

2.6 Tratamiento termoquímico

Se conoce como tratamiento térmico el proceso al que se someten los metales u otros

tipos de materiales sólidos como polímeros con el fin de mejorar sus propiedades

mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los

que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados

por hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los sólidos

cerámicos.

Tratamientos termoquímicos del acero

29

Se efectúa en aceros de bajo porcentaje de carbono (menos del 0,30 % C). En el caso

de los tratamientos termoquímicos, no solo se producen cambios en la estructura del

acero, sino también en su composición química, añadiendo diferentes productos

químicos durante el proceso del tratamiento. Estos tratamientos tienen efecto solo

superficial en las piezas tratadas y consiguen aumentar la dureza superficial de los

componentes dejando el núcleo más blando y flexible. Requieren el uso de

calentamiento y enfriamiento en atmósferas especiales.

• Cementación : aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce,

aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo

en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y

enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona

periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran

dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.

• Nitruración : al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo

hace en mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la

superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas

comprendidas entre 400 – 525º C, dentro de una corriente de gas amoníaco,

más nitrógeno.

• Cianuración : endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Se utilizan

baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican temperaturas entre

760 y 950 º C.

2.7 Cementado

Consiste en el endurecimiento de la superficie externa del acero al bajo carbono,

quedando el núcleo blando y dúctil. Como el carbono es el que genera la dureza en los

aceros en el método de cementado se tiene la posibilidad de aumentar la cantidad de

carbono en los aceros de bajo contenido de carbono antes de ser endurecido. El

carbono se agrega al calentar al acero a su temperatura crítica mientras se encuentra

en contacto con un material carbonoso. Los tres métodos de cementación más

comunes son: cajas para carburación, baño líquido y gas. La cementación se aplica a

30

piezas que deben de ser resistentes al desgaste y a los golpes. Dureza superficial y

resistencia. La temperatura usual de cementación es cercana a los 950ºC y la

profundidad de este tratamiento depende del tiempo y de la dureza deseada. Una vez

obtenida la capa exterior rica en C, se endurece por temple.

Características de la cementación

• Endurece la superficie

• No afecta al corazón de la pieza

• Aumenta el carbono de la superficie

• Se coloca la superficie en contacto con polvos de cementar ( Productos

cementantes)

• El enfriamiento es lento y se hace necesario un tratamiento térmico posterior

• Los engranajes suelen ser piezas que se cementan

Equipos para Cementación

Equipos típicos para cementación son los siguientes:

1. Cajas: se cementa con mezcla cementante que rodea a la pieza en un recipiente

cerrado, el cual se calienta a la temperatura adecuada durante el tiempo requerido y

luego se enfría con lentitud. Este equipo no se presta para alta producción, siendo sus

principales ventajas su economía, eficiencia y la no necesidad de una atmósfera

preparada. En realidad, el agente cementante, son los gases que esta pasta que rodea

al material desprende cuando se calienta en el horno.

1. Gas: es más eficiente que el anterior, los ciclos son más controlados, el

calentamiento más uniforme, es más limpio y requiere de menos espacio. La pieza se

calienta en contacto con CO y/o un hidrocarburo, por ejemplo alguna mezcla de gases

que contengo butano, propano o metano, que fácilmente se descompone a la

31

temperatura de cementación El gas tiene una composición típica de: CO 20%, H2 40% y

N2 40%, pudiendo modificarse la composición de éste para controlar el potencial de C.

2.8 Nitruración

Consiste en enriquecer la superficie de la pieza en nitrógeno calentándola en una

atmósfera especifica a temperatura comprendida entre 500 y 580 ºC, formándose una

capa de muy poca profundidad pero de dureza muy superior a la capa de cementado.

Durante el proceso no hay deformaciones y obtenemos una mayor resistencia a la

corrosión.

Realización de la nitruración

Si en un recinto, un horno de tratamiento térmico, se somete al amoníaco (NH3) a

temperaturas de 500° C, se descompone en nitrógeno e hidrógeno. El hidrógeno, más

ligero, se separa del nitrógeno por diferencia de densidad. El nitrógeno liberado por la

descomposición del amoníaco forma la atmósfera en el interior del horno que, en

contacto con la superficie de hierro y a esa temperatura, forma nitruro de hierro, un

compuesto de gran dureza pero frágil.

Si bien este tratamiento da gran dureza superficial a la pieza, la velocidad de

penetración es muy lenta, aproximadamente 1 mm en 100 horas de tratamiento, pero

no necesita de temple posterior.

La nitruración se da a piezas sometidas a grandes fuerzas de rozamiento y de carga

como, por ejemplo, pistas de rodamientos, camisas de cilindros o piezas similares, que

necesitan un núcleo con cierta plasticidad, que absorba golpes y vibraciones, y una

superficie de gran dureza contra desgaste y deformaciones.

Características generales de la nitruración

• Endurece la superficie de la pieza

• Aumenta el volumen de la pieza

• Se emplean vapores de amoniaco

32

• Es un tratamiento muy lento

• Las piezas no requieren ningún otro tratamiento

Aceros de nitruración

No todos los aceros son aptos para nitrurar. Resulta conveniente que en la composición

de la aleación haya una cierta cantidad de aluminio 1%. También es aplicable a los

aceros inoxidables, aceros al cromo níquel y ciertas fundiciones al aluminio o al cromo.

No es aconsejable en aceros al carbono no aleados, el nitrógeno penetra rápidamente

en la superficie de la pieza y la capa nitrurada puede desprenderse.

Práctica de la nitruración

Las piezas a nitrurar se mecanizan, y luego se templan y revienen, con objeto de que el

núcleo adquiera una resistencia adecuada. Finalmente, una vez mecanizadas a las

cotas definitivas, se procede a efectuar la nitruración.

Las piezas a nitrurar se colocan dentro de un horno eléctrico, con circulación de gas

amoníaco por el interior, manteniendo la temperatura y la concentración de nitrógeno

durante todo el tiempo que dure el proceso hasta su finalización.

A aquellas partes de la pieza que no se deban nitrurar se les da un baño de estaño y

plomo al 50%, que cubre la superficie de la pieza aislándola del nitrógeno.

2.9 Cianuración.

Consiste en endurecer la superficie exterior de las piezas introduciendo carbono y

nitrógeno. Posteriormente hay que templar las piezas. Se cementa colocando las

piezas en baños de mezclas de sales fundidas, (cianuro, HCN), de modo que el

carbono difunde desde el baño hacia el interior del metal. Produce una capa más

profunda, más rica en C y menos N. Sus principales ventajas son: eliminación de

oxidación, profundidad de la superficie dura y contenido de C uniformes y gran rapidez

de penetración; si bien posee ciertas desventajas como son: lavado de las piezas

posterior al tratamiento para prevenir la herrumbre, revisión de la composición del baño

33

en forma periódica y alta peligrosidad de las sales de cianuro, dado que éstas son

venenosas.

34

35

Unidad 3

Procesos de cambio de forma.

3.1 Fundición y colado (Alto vacio, centrifugo, presión)

Introducción.

Se debe de entender por FUNDICION un proceso por el cual, los metales, minerales u

otras sustancias solidas se derritan mediante la acción del calor. Estos materiales se

dejan solidificar dentro de un molde, obteniéndose piezas de diversas formas y

dimensiones.

Los procesos de fundición consisten en:

a). Hacer moldes

b). Preparar u fundir metales

c).Vaciar el metal en el molde

d). Limpiar la pieza fundida

e). Preparar la arena para volver a usarla

Se muestra a continuación los métodos de fundición más comunes.

36

1.- Moldes de arena verde (arena húmeda)

Dentro de la clasificación de moldes de arena está este (el verde) y que consiste en la

formación de molde con arena húmeda.

2.- Moldes con capa seca o arena seca.

El término que se le da es porque no hay humedad en la arena que va a estar en

contacto con el metal fundido. La parte seca puede se el molde entero o una capa de

10 mm de espesor y las características principales de este tipo de molde es la de un

mejor acabado y la de un mayor control dimensional y son por lo regular utilizados para

fundiciones de acero y pocas veces para fundiciones de hierro.

Principales componentes de un molde y la función de ellos.

a). Respiradero. Consiste en un orificio delgado generalmente hecho con una

aguja y sirve para que no se quede el aire atrapado al vaciarse el metal y a la

vez para que salgan los gases que se forman al entrar en contacto la arena con

el metal fundido.

b). Rebosadero. Sirve para evitar que queden huecos por falta de metal al

solidificar una pieza ya que actúa como una reserva de metal caliente y ayuda

compensar la contracción (el rechupe) por solidificación, además que sirve como

respiradero.

37

c).Bebedero. Es el conducto que lleva el metal y es de donde se vierte a la cavidad

del molde.

Otros términos utilizados en un molde y su función.

a). Represa de vaciado. Es el lugar que recibe el chorro de metal. Sirve como

embudo y en algunos casos como filtro de escoria.

b). Orificio de colado. Es el conducto vertical que lleva el metal al nivel de

cavidad del molde.

c).Alimentador. E s el conducto que une el orificio de colado con la cavidad del

molde. Se hace en la mitad inferior de este último y muchas veces, lleva trampa

de escoria, donde esta queda atrapada, flotando sobre el metal.

Efectos del trabajo en frio.

Para poder comprender mejor la acción de trabajo en frio se debe detener algunos

conocimientos de la estructura de los metales.

Sabemos que todos los metales son cristalinos por naturaleza y están hechos de

granos de forma irregular de varios tamaños y estos a su vez forman arreglos

coordenados conocidos como mallas. La orientación de los átomos de aquellos granos

adyacentes; es por ello cuando el material se trabaja en frio los cambios resultantes en

la forma del material los trae consigo marcados en la estructura del grano y se les

conoce como planos de deslizamiento y cuando ocurre esto la orientación de los

átomos no se cambia.

Este deslizamiento es el método más común de provocar deformación en el metal.

3.2. Formado mecánico

3.2.1 Corte y formado de metales en frio.

Una gran proporción de los productos de la Industria se manufacturan por medio de

procesos que FORMAN perfiles estándar; principalmente laminas de metal para

producir partes terminadas ejemplo de estos son: Tinas, bandejas, gabinetes de metal,

38

herrajes de puertas y ventanas, carrocerías de automóviles. Estos procesos trabajan el

metal en frio.

Otros tipos de procesos.

Aquí se describen algunos tipos de procesos

Formado.

Es un proceso de forja de alta velocidad mediante el cual, el alambre en rollo a

temperatura ambiente es cortado a una exacta longitud y luego transformado a través

de una sucesión de buterolas y matrices para desplazar el metal, ya sea diámetro

mayor/menor, en longitud mas larga/mas corta, o para extraer pequeñas cantidades de

metal mediante ranurado i perforado.

Cortado.

En este proceso o operación se corta la parte usando y un punzón y un dado.

Punzonado

Implica el corte de una lámina de metal a lo largo de una línea cerrada en un solo paso

para separar la pieza de material circundante. La parte que se corta es el producto

deseado en la operación y se designa como la parte i pieza deseada.

Ranurado

El término ranurado se usa para la operación de punzonado en la cual se corta un

agujero rectangular o alargado.

RANURA

RecortadoEs una operación de corte que se realiza en una parte ya formada para remover el

exceso de metal y finar su tamaño. Un ejemplo típico en el trabajo de láminas es el

recorte de la porción superior de una capa hecha por embutido profundo para fijar la

dimensión deseada.

Operaciones de trabajo en frio.

Aquí se mencionan cuales son las operaciones de trabajo en frio y mas adelante se

describirán una por una.

39

Operaciones 1.- Compresión 5.- Alta relación de energía de trabajo en frio. 2.- Estirado 6.- Embutido

3.- Doblado angular 7.- Extruido 4.- Cizallado 8.- Granallado

Prensa

La prensa es la maquina usada para la mayoría de las operaciones de trabajo en frio,

se entiende por prensa toda máquina que es capaz de proporcionar un impacto seco e

instantáneo aprovechando la energía cedida por la misma para transformar mediante

una adecuada matriz, troquel o estampa en una pieza de perfil previsto y de finido.

El volante provee la mayor parte de la energía empleada , corre continuamente y esta conectada A)Prensa mecánica al eje mediante un embrague operado con aire Clasificación de o mecánicamente Las prensas Se encuentran construidas de igual manera a la prensa B) Prensa Hidrautica mecánica con la diferencia que estas tienen uno o Mas cilindros hidráulicos. Esta ejerce una fuerza Constante durante la carrera además por medio de

válvulas es posible controlar el numero de carreras

por minuto

40

1)Compresión: es un medio rápido y de uso amplio para formar metales dúctiles. Sus aplicaciones en el Trabajo primario de los metales en los procesos de rolado, forjado y estirado el rolado de cuerdas, operaciones de compresión de cabeceado en frio

suajeado entre otros. Materiales y operaciones que se realizan:

a) Acuñadob) Laminado en frioc) Calibradod) Formado o forjado en frioe) Interformadof) Roscado laminado y moldeadog) Remachadoh) Estacado

2) Estirado: se realiza en un banco los extremos del material se reducen el diámetro por una operación de estampado para permitirle entrar al dado y sujetarlo entonces con tenzas fijas a la cadena del banco estirado en esta operación, el diámetro exterior del material es mayor que el de el dado del banco.

a) Barras

b) Tubos

c) Repujado

d) Alambre

e) Rechazado de metal

f) Rechazado de cizallado

g) Formado por estirado

h) Formado por embutido

3) Doblado angular: las barras, varillas, alambres, tubos y perfiles estructurales, lo mismo que laminas de metal se forman en muchas formas determinadas. El doblado también proporciona rigidez a la pieza al aumentar su momento inercia. Definiéndose también como la deformación del metal alrededor de un eje recto y produce poco, o ningún cambio, en el espesor de la lamina metálica.

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Material y / a) doblado

O operación a b) formado por rolado

realizar c) doblado de places

d) rebordeado

e) engargolado

4) Cizallado: el corte de laminas de metal mediante el cizallado entre un punzón y un bloque de matriz de dado en una forma predeterminada, esta operación se realiza en la lamina de metal a lo largo una línea recta entre dos bordes de corte, y se utilizan por lo general dos bordes de corte para reducir grandes laminas a secciones mas pequeñas para posteriores operaciones de prensado.

a) Troquelado

b) Punzado

c) Corte

d) Recorte

e) Perforado

f) Escopleado

g) Ranurado

h) Lancetado

i) cepillado

6.- Embutido. Es una operación de formado de laminas metálicas que se usa para hacer piezas de forma acopada, de cajas u otras formas huecas mas complejas. Se realiza colocando una lámina de metal sobre la cavidad de un dado y empujando el metal hacia

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la cavidad de este con un punzón. La forma debe aplanarse contra el dado por un sujetador de formas. Las piezas comunes son latas de bebidas, utensilios de cocina, casquillos de municiones, lavabos y partes de automóviles.

7.- Extruido. Es un proceso de formado el el cual el metal de trabajo es esforzado a fluir atraes de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal.

3.3 MAQUINADO O MECANIZADO

Es el proceso para dar forma y dimensiones a una pieza mediante la eliminación del

material en capas (virutas) utilizando una herramienta de corte, dicha herramienta

puede tener un solo filo (herramienta monofilo) o varios filos (multifilos) también dentro

de las herramientas utilizadas se encuentran las muelas y polvos abrasivos (desde

1976 por James Watt)

Básicamente lo a) la herramienta de corteQue se relaciona b) porta herramienta y/o dispositivo guíaCon la eliminación c) el porta piezaDel material de d) pieza de trabajoMaquinado

Tipos de movimientos a) Principal: es el proporcionado por la máquina y es Que la maquina desarrolla

43

para dar movimiento relativa entre las herramientas y la pieza, de tal manera quela cara de la herramienta alcanza al material de la pieza. Por lo regular la mayor parte de la potencia de mecanizado la consume este movimiento.

para efectuar el trabajo de formado y acabado.

b) Avance: este movimiento es proporcionado por la máquina herramienta y que sumado al movimiento principal conduce a una eliminación continua o discontinua de viruta y la creación de una superficie mecanizada o acabado deseado. Este movimiento consume por lo regular una parte pequeña de la potencia empleado en el proceso

MAQUINAS HERRAMIENTAS CONVENCIONALES

1) Sierra oscilante: esta máquina funciona por medio de movimientos reciproca

Cante. El tamaño de esta es de acuerdo a la sección transversal que pueda

I)SIERRA: cortar de una pieza y va desde 150X150 mm. Hasta 600X600 mm. y tiene Por lo regular una potencia de .75 a 7.5 Kwatts.La primera ope- 2) Sierra cinta: máquina empleada en operaciones de corte con trayectoria ración del rectilinear o para el corte de contornos. La acción cortante es continua y maquinado por lo tanto es mas rapida que la sierra oscilante.

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es el corte de un 3) Sierra cinta vertical: tambien llamado para contornos; tiene dos campos trozo de metal principales de aplicación. 1ra.- trabajos de forma mediante la eliminaciónsobre el cual de material interno o externo. 2da.- para mortajar (maquinar ranuras) y se “trabajara” hacer cortes.para darle forma 4) Sierra cinta horizontal: su principal aplicación es el corte rectilíneo de sey dimensión de acciones. Debido a que el corte es continuo y rápido el tiempo de operaciónlas piezas requeridas es corto comparado con el de la sierra oscilante.estas se fabrican en 5) Sierra circular: opera con el mismo principio de la fresadora horizontal sin una gran variedad embargo a diferencia de una fresadora convencional el diámetro de husillode tipo y tamaños es generalmente menor pero se compensa mediante un buen diseño decon avances por materiales y construcción adecuados de la sierra que aseguren acabadosgravedad, fricción lisos en los cortescon mecanismosde rueda y trinquetes

II) CEPILLO.- máquina herramienta que quita el metal, por medio de una herramienta

monófila muy semejante a la utilizada en el torno. Se caracteriza por emplear

herramientas simples y con ella se pueden obtener superficies planas y curvilíneas.

Clasificación:

a) Cepillo de marco doble o de mesa

b) Cepillo de costado abierto

c) Cepillo universal

d) Cepillo de pozo

III) TORNO PARALELO.- se integra por una bancada o mesa, que sostiene las partes

para el Soporte de herramientas y piezas. Estas partes son: cabezal fijo, cabezal móvil

o contra punta y el carro porta herramienta también llamado torno de puntas, por que la

pieza que lo trabajo puede sostenerse entre dos puntas, una situada en el cabezal fijo y

otra en el móvil.

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IV) FRESADORA.- es la mas versátiles de las maquinas herramientas ya que con ella

puede maquinarse superficies planas o con perfiles determinados. Además de que con

ella se pueden operar varios tipos de herramientas.

1) Tipo de columna y rodillo- de husillo vertical- de husillo horizontal

Tipos de Fresadora 2) Tipo de cama 3)Tipo planeadora

V) BROCHADORA.- es el equipo mas utilizado en el mecanizado en serie, las

características. Principales son:

- Su alta velocidad de producción (minimiza el costo por pieza) y su gran exactitud

siendo una de las aplicaciones mas antiguas de esta herramienta es el brochado de

cuñeros interiores

VI) TALADRO O TALADRADORA.- es una máquina de gran aplicación en los

procesos de manufactura con arranque de viruta, su utilidad es evidente cuando el

diseño de la pieza requiere de agujeros para unir, guiar o para permitir el paso o salida

de fluidos.

a) Portatilb) Sensitivo

CLASIFICACION c) vertical d) radial e ) múltiple f) de producción automatizada g) agujeros profundos VII) RECTIFICADORA.- se encarga de la acción de rectificación, la cual consiste en

raspar para producir desgaste y ese efecto se logra por fricción y corte. Este proceso se

logra por medio de ruedas abrasivas, rotatorios y bandas recubiertas d materia;

abrasivo y con ellos se remueven pequeñas virutas de metal.

46

VIII) AUTOMATIZADOS

a) Control numérico, centro de maquinado:

Debido al desarrollo de la tecnología electrónica, ha hecho posible hoy en día a

las maquinas herramientas se operan mediante datos numéricos que se

recopilan en sistemas programables las maquinarias operadas con datos

numéricos. Se denominan centros de maquinado por poseer un cabezal

equipado con diferente porta herramientas, de tal manera que pueden tornear,

fresar, taladrar, y barrenar, entre otras opciones.

47

UNIDAD IV

4.1 PROCESOS DE ENSAMBLE

Introducción.-

La función básica de un proceso de ensamble (montaje) es la de unir dos o más partes

entre sí, para formar un conjunto o subconjunto completo.

Este cuenta con 3 categorías principales;

a) Soldadura

Soldadura por fusión

Soldadura por estado solido

Soldadura fuerte y soldadura blanda

48

b) Unión con adhesivos

c) Sujeción mecánica

Otra clasificación de los procesos de ensamble es;

Permanentes

Semipermanentes

No permanentes

La unión por soldadura

Las principales características del ensamble por soldadura son:

La soldadura proporciona una unión permanente.

La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales

En lo general la soldadura es una forma más económica de unir componentes en

base al uso del material y costo de fabricación.

La soldadura no se limita al ambiente de fabricar ya que puede realizarse en el

campo.

4.2 Tipos de soldadura

A) Soldadura por fusión. Este proceso utiliza el calor para fundir los materiales

base. En muchas operaciones de este tipo de soldadura se añade un metal

aparte a la combinación fundida para facilitar el proceso y aportar volumen y

resistencia a la unión soldada.

B) Soldadura de estado sólido. Este proceso se refiere cuando la fusión proviene

de la aplicación solamente o una combinación de calor y presión siendo algunos

procesos representativos de este.

Soldadura por difusión. Las partes se colocan juntas bajo presión a una

temperatura elevada.

49

Soldadura por fricción. Es un proceso similar al de difusión solo que la

temperatura se obtiene al friccionar las partes a unir.

Soldadura ultrasónica. Se realiza aplicando una presión moderada entre

las dos partes y un movimiento oscilatorio a frecuencia ultrasónica en

dirección paralela a la superficie de contacto; la combinación de las

fuerzas normales y vibratorias, produce intensa presión que remueve las

películas superficiales y obtiene la unión atómica de las partes.

OTROS TIPOS DE SOLDADURA

a) Soldadura metálica con arco protegido.

La soldadura metálica con arco protegido (en inglés shielded metal arc welding,

SMAW), es un proceso de soldadura con arco eléctrico que usa un electrodo

consumible y consiste en una varilla de metal de aporte recubierta con materiales

químicos que proporcionan un fundente y protección. El proceso se ilustra en las figuras

4.10 y 4.11.

FIGURA 4.10 Soldadura metálica con arco protegido (soldadura de varilla) ejecutada

por un soldador.

50

FIGURA 4.11 Soldadura metálica con arco protegido (SMAW)

En ocasiones, el proceso de denomina soldadura de varilla. La varilla de soldadura

normalmente tiene una longitud entre de 230 a 460 mm y un diámetro de 2.5 a 9.5 mm.

El metal de aporte usado en la varilla debe ser compatible con el metal que se va a

soldar y, por tanto, la composición debe ser muy parecida a la del metal base. El

recubrimiento consiste en celulosa pulverizada (polvos de algodón y madera)

mezclados con óxidos, carbonatos y otros ingredientes integrados mediante un

aglutinante de silicato. En ocasiones se incluyen en el recubrimiento polvos metálicos

para aumentar la cantidad de metal de aporte y agregar elementos de aleación. El calor

del proceso de soldadura funde el recubrimiento y proporciona una atmósfera

protectora y escoria para la operación de soldadura. También ayuda a estabilizar el

arco eléctrico y regula la velocidad a la que se funde el electrodo.

Durante la operación, el extremo de metal descubierto de la varilla de soldadura (que

está en la otra punta de la soldadura) se sujeta en un soporte de electrodos conectado

a la fuente de energía. El soporte tiene una manija aislada para que lo tome y manipule

el soldador. Las corrientes que se usan regularmente en la SMAW varían entre 30 y

300 A y 15 a 45 V. La selección de los parámetros de energía adecuados depende de

los metales que se van a soldar, del tipo y longitud del electrodo, así como de la

profundidad de penetración de la soldadura requerida. El transformador de corriente,

los cables de conexión y el soporte del electrodo pueden adquirirse en algunos miles de

dólares.

51

Por lo general, la soldadura metálica con arco protegido se ejecuta en forma manual y

sus aplicaciones comunes incluyen la construcción, instalación de tuberías, estructuras

de maquinaria, construcción de embarcaciones, tiendas de manufactura y trabajos de

reparación. Se prefiere sobre la soldadura con oxígeno y gas combustible para

secciones más gruesas que 4.8 mm debido a su mayor densidad de energía. El equipo

es portátil y de bajo costo, lo que convierte a la SMAW en el proceso más versátil y de

mayor uso entre los procesos de AW. Los metales base incluyen los aceros, los aceros

inoxidables, los hierros fundidos y ciertas aleaciones no ferrosas. No se usa o se

emplea rara vez en aluminio y sus aleaciones, al igual que en las aleaciones de cobre y

titanio.

La desventaja de la soldadura metálica con arco protegido como operación de

producción proviene del uso de varillas de electrodos consumibles, porque éstos deben

cambiarse en forma periódica a causa del desgaste. Esto reduce el tiempo de arco

eléctrico en este proceso de soldadura. Otra limitación es el nivel de corriente que

puede usarse, porque la longitud del electrodo varía durante la operación y ésta afecta

el calentamiento de la resistencia del electrodo, los niveles de corriente deben

mantenerse dentro de un rango seguro o el recubrimiento se sobrecalentará y fundirá

prematuramente cuando se empiece a usar una nueva varilla de soldadura. Algunos de

los otros procesos de soldadura con arco eléctrico superan las limitaciones de la

longitud de la varilla de soldadura en este proceso, usando un electrodo de alambre

que se alimenta en forma continua.

b) Soldadura metálica con arco eléctrico y gas.

Soldadura metálica con arco eléctrico y gas o Soldadura MIG (metal inert gas) es

también conocida como Gas Arco Metal o MAG La soldadura metálica con arco

eléctrico y gas. SMAEG (en inglés gas metal arc welding, GMAW) es un proceso en el

cual el electrodo es un alambre metálico desnudo consumible y la protección se

proporciona inundando el arco eléctrico con un gas. El alambre desnudo se alimenta en

forma continua y automática desde una bobina a través de la pistola de soldadura,

52

como se ilustra en la figura 4.12. La figura 4.13 a) muestra una pistola de soldadura. En

la GMAW se usan diámetros de alambre que van desde 0.8 a 6.4 mm, el tamaño

depende del grosor de las partes que se van a unir y la velocidad de deposición

deseada.

FIGURA 4.12 Soldadura metálica con arco eléctrico y gas (GMAW).

Para protección se usan gases inertes como el argón y el helio y también gases activos

como el bióxido de carbono. La elección de los gases (y sus mezclas) dependen del

material que se va a soldar, al igual que de otros factores. Se usan gases inertes para

soldar aleaciones de aluminio y aceros inoxidables, en tanto que normalmente se usa

CO2 para soldar aceros al bajo y mediano carbono. La combinación del alambre de

electrodo desnudo y los gases protectores eliminan el recubrimiento de escoria en la

gota de soldadura y, por tanto, evitan la necesidad del esmerilado y limpieza manual de

la escoria. Por tal razón, el proceso de GMWA y gas es ideal para hacer múltiples

pasadas de soldadura en la misma unión.

Los diferentes metales en los que se usa la soldadura GMAW y las propias variaciones

del proceso han dado origen a diferentes nombres. La primera vez que se introdujo el

proceso a fines de los años cuarenta, se aplicó a la soldadura de aluminio usando un

gas inerte (argón) para protección del arco eléctrico. Este proceso recibió el nombre de

soldadura metálica con gas inerte, SMGI (en inglés MIG welding, metal inert gas

welding). Cuando este proceso de soldadura se aplicó al acero, se encontró que los

gases inertes eran costosos y se usó CO2 como sustituto. Por tanto, se aplicó el

término de soldadura con CO2. Algunos refinamientos en el proceso para la soldadura

53

del acero condujeron, al uso de mezclas de gases, incluyendo dióxido de carbono y

argón, e incluso oxígeno y argón.

El proceso MIG opera en DC (corriente continua) usualmente con el alambre como

electrodo positivo. Esto es conocido como "Polaridad Negativa" (reverse polarity). La

"Polaridad Positiva" (straight polarity) es raramente usada por su poca transferencia de

metal de aporte desde el alambre hacia la pieza de trabajo. Las corrientes de soldadura

varían desde unos 50 Amperios hasta 600 Amperios en muchos casos en voltajes de

15V hasta 32V, un arco auto-estabilizado es obtenido con el uso de un sistema de

fuente de poder de potencial constante (voltaje constante) y una alimentación constante

del alambre.

Diagrama esquemático del equipo MIG:

54

Figura 4.13 c) Equipo para soldadura MIG.

Una máquina soldadora.

Un alimentador que controla el avance del alambre a la velocidad requerida.

Una pistola de soldar para dirigir directamente el alambre al área de soldadura.

Un gas protector para evitar la contaminación del baño de fusión.

Un carrete de alambre del tipo y diámetro especificado.

Beneficios del sistema MIG.

No genera escoria.

Alta velocidad de deposición.

Alta eficiencia de deposición.

Fácil de usar.

Mínima salpicadura.

Aplicable a altos rangos de espesores.

Baja generación de humos.

Es económica.

La pistola y los cables de soldadura son ligeros haciendo más fácil su

manipulación.

Es uno de los más versátiles entre todos los sistemas de soldadura.

Rapidez de deposición.

55

Alto rendimiento.

Posibilidad de automatización.

c) Soldadura con electrogases.

La soldadura por electrogas, es un desarrollo de la soldadura por electro escoria,

siendo procedimientos similares en cuanto a su diseño y utilización. En vez de escoria,

el electrodo es fundido por un arco, que se establece en un gas de protección, de la

misma manera que en la soldadura MIG/MAG. Este método se utiliza para soldar

chapas con espesores desde 12 mm. Hasta 100 mm., utilizándose oscilación para

materiales con espesores fuertes. Normalmente, la junta es una simple unión-I con una

separación. Las juntas- V también son utilizadas. Cuando la soldadura es vertical -

como por ejemplo, en tanques de gran tamaño -, se pueden conseguir importantes

ahorros de coste, si se compara con la soldadura manual MIG/MAG.

Como en otros tipos de soldadura por arco con protección por gas, se pueden utilizar

hilos sólidos o tubulares, utilizándose los mismos tipos de gases de protección.

Comparado con la soldadura por electro escoria, este sistema produce una zona

térmicamente afectada (HAZ) más pequeña y por tanto mejores valores de resiliencia.

Con una extensión del electrodo más larga (stick – out), se puede conseguir una

velocidad de soldadura mayor, produciendo menor fusión de material base y por tanto

menos aporte calorífico.

d) Soldadura por arco sumergido.

56

Soldadura con arco sumergido De los métodos de soldadura que emplean electrodo

continuo, el proceso de arco sumergido desarrollado simultáneamente en EE.UU. y

Rusia a mediados de la década del 30, es uno de los más difundidos universalmente.

La soldadora con arco sumergido. SAS (en inglés submerged arc welding, SAW), es un

proceso que usa un electrodo de alambre desnudo consumible continuo, el arco

eléctrico se protege mediante una cobertura de fundente granular. El alambre del

electrodo se alimenta automáticamente desde un rollo hacia dentro del arco eléctrico. El

fundente se introduce a la unión ligeramente adelante del arco de soldadura, mediante

gravedad, desde un tanque alimentador, como se muestra en la figura 4.16

El manto de fundente granular cubre por completo la operación de soldadura con arco

eléctrico, evitando chispas, salpicaduras y radiaciones que son muy peligrosas en otros

procesos de soldadura con arco eléctrico. Por tanto, el operador de la soldadura no

necesita usar la molesta máscara protectora que se requiere en otras operaciones

(pero los anteojos de seguridad y guantes protectores son necesarios).

FIGURA 4.16 Soldadura con arco sumergido

La parte del fundente más cercano al arco se derrite y se mezcla con el metal de

soldadura fundido, que después se solidifican en la parte superior de la unión soldada y

forman una escoria con aspecto de vidrio. La escoria y los granos de fundente no

derretidos en la parte superior proporcionan una buena protección de la atmósfera y un

buen aislamiento térmico para el área de soldadura. Esto produce un enfriamiento

relativamente bajo y una unión de soldadura de alta calidad cuyos parámetros de

resistencia y ductilidad son notables. Como se aprecia en el esquema. El fundente no

derretido que queda después de la soldadura puede recuperarse y reutilizarse. La

57

escoria sólida que cubre la soldadura debe arrancarse, por lo general mediante medios

manuales.

Principio de funcionamiento

La corriente eléctrica se conduce entre el electrodo y la pileta fundida a través de un

plasma gaseoso inmerso en el fundente. La potencia la suministra un generador, un

transformador – rectificador ó un transformador y se conduce al alambre (electrodo) a

través del tubo de contacto, produciéndose el arco entre aquel y el metal base. El calor

del arco funde el electrodo, el fundente y parte del metal base, formando la pileta de

soldadura que conforma la junta. En todos los equipos de este tipo existe un

mecanismo que traiciona el alambre y lo conduce a través del tubo de contacto y de la

capa de fundente hasta el metal base. Los alambres utilizados son generalmente

aceros de bajo carbono y de composición química perfectamente controlada; el alambre

se encuentra usualmente enrollado en una bobina. El fundente se va depositando

delante del arco a medida que avanza la soldadura. Cuando se solidifica, se extrae el

exceso para utilizarlo nuevamente y el fundido se elimina mediante un piqueteado. En

los equipos modernos existe una aspiradora que absorbe el excedente de fundente y lo

envía nuevamente a la tolva de alimentación.

Tipos de uniones por soldadura

Unión empalmada. En esta unión las partes se encuentran en el mismo plano y

unen sus bordes.

Unión superpuesta. Esta unión consiste en dos partes que se sobreponen.

Uniones de esquina. Las partes en una unión de esquina forman un ángulo

recto y se unen en la esquina del ángulo.

Unión en T. Una parte es perpendicular a la otra cuando se unen.

Unión de bordes. Las partes en una unión de bordes están paralelas con

almenos uno de sus bordes.

Unión con Adhesivos

58

El uso de este tipo de unión data a épocas antiguas y el pegado fue el primero de los

métodos de unión permanente utilizados. Los adhesivos tienen un alto rango de

aplicaciones de unión y sellado; para integrar materiales similares y diferentes como lo

son metales, plásticos, cerámica, madera, papel, cartón entre otros.

La unión con adhesivos es un proceso en el cual se usa el material ajeno a los

materiales que le desean unir para la fijación de ambas superficies, por lo general las

uniones con adhesivos no son tan fuertes como las que se hacen con soldadura.

4.3 Tipos de Adhesivos

Naturales.- Son materiales derivados derivados de fuentes como plantas y

animales e incluyen las gomas, almidón, la dextrina, el flúor de soya y el

colágeno. Su aplicador se limita a la baja tensión.

Inorgánicos.- Se basan principalmente en el silicio de sodio y el oxidoruto de

magnesio. Aunque el costo de estas es relativamente bajo. Su resistencia es

similar a los naturales.

Sintéticos.- Constituyen la categoría mas importante en la manufactura,

incluyendo diversos polímeros termoplásticos y duro plásticos.

Ensamble mecánico (Tornillos, Tuercas, Pernos)

Sujetadores roscados.- Son componentes separados de equipo, que tienen

rosca interna o externa para el ensamble de partes. En casi todos los casos

permite el desensamble (semipermanentes) siendo esta la categoría más

importante del ensamble mecánico y los tipos más comunes de sujetadores

mecánicos son los tornillos, pernos y las tuercas.

Los tornillos.- Es un sujetador con rosca externa que por lo general se

ensambla en un orificio roscado y ciego.

Un perno.- Es un sujetador con rosca interna que se inserta atreves de un orifico

en las partes y se asegura con una tuerca en el lado opuesto.

La tuerca.- Es un sujetador con rosca interna que coincide con la del perno del

mismo diámetro, paso y forma de rosca.

59

Otros sujetadores y equipo relacionado

Pernos sin cabeza.- Es un sujetador con rosca externa pero sin cabeza normal.

Estos se usan para el ensamble de dos partes mediante una tuerca pueden estar

disponibles con rosca en un extremo o en ambos.

Insertos con tornillos de rosca.- Son pernos sin cabeza con rosca interna o

rollos de alambre hechos para insertarse en un orificio sin rosca y para aceptar

un sujetador con rosca externa se ensambla en materiales más débiles como

plásticos, madera y metales ligeros tales como el magnesio para proporcionar

roscas fuertes.

Sujetadores roscados.- Son sujetados con rosca que se han pre ensamblado

permanentemente a una de las partes que se va unir.

Arandelas.- Es un sujetador metálico que sirve para dar firmeza o soporte al

momento de enroscar la tuerca y darle presión.

Razones de preferencia de sujeción mecánica sobre el método se sujeción

metálica

Facilidad de manufactura.

Facilidad de ensamble y transporte.

Facilidad de desensamble y mantenimiento, reemplazo de partes y reparación.

Costo por lo regular inferior en la manufactura del producto.

60

61

UNIDAD V

OTROS PROCESOS INDUSTRIALES, PLASTICOS, TERMICOS

PLASTICOS COMPUESTOS, TERMOFRAGUANTES.

5.1 GENERALIDADES

El término plástico en su significación más general, se aplica a las sustancias de

similares estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen durante un

intervalo de temperaturas propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten

moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido

concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediante fenómenos

de polimerización o multiplicación semi-natural de los átomos de carbono en las largas

cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras

sustancias naturales.

5.2 TIPOS DE PLASTICOS

LOS MATERIALES PLÁSTICOS

• Acetalicás

62

Las primeras resinas acetalicás comerciales se realizaron en 1959. Son uno de los

materiales termoplásticos más rígidos y resistentes que sean conocidos y ofrecen

juntos un conjunto de excelentes propiedades como por ejemplo un elevado módulo de

elasticidad, alta tenacidad, óptima resistencia a la fatiga, color blanco translúcido muy

similar al Nylon. Se emplean sobretodo para la fabricación de piezas técnicas en los

sectores más diferentes: desde los videocasete a los carburadores para automóviles, a

los broche relámpago.

Acetato de celulosa

Pertenece a la familia de las resinas celulósicas: como la Celuloide se obtiene mediante

la modificación química de un polímero natural: la celulosa que es una de las

substancias orgánicas más comunes en la naturaleza. El acetato de celulosa es la

primera materia plástica estampada a inyección. Tiene el aspecto de un polvo blanco y

debido a su aspecto agradable se utiliza sobretodo para la producción de manufactos

transparentes, translúcidos y opacos entre los cuales las teclas para las máquinas de

escribir y calculadoras, pulsadores, revestimiento de volantes para automóviles,

empuñadura de cuchillos, tacos para zapatos, pantallas, vidrios de relojes, partes de

máscaras de protección, plumas, mangos de paraguas, juguetes etc…

• ABS

Las resinas ABS representan una de las más apreciadas mezclas entre una resina y un

elastómero y deben su extraordinario éxito a las óptimas propiedades que derivan de

este connubio. La sigla ABS está compuesta por las tres iniciales de los tres

monómeros fundamentales para su preparación: la acrilonitrilo, el butadieno y el

estireno. Las primeras resinas ABS se produjeron sobretodo en los años Cincuenta.

Sus propiedades fundamentales son la tenacidad, la resistencia al choque, la dureza

superficial. Por todo esto se emplean sobretodo para la fabricación de muebles;

componentes para la industria automovilística, chasis de televisores, radios, paneles y

similares.

63

• Alquidicas

Los productos de base más importantes para la producción de resinas alquidicás son

todavía hoy la glicerina y la anhídrido ftalica. Las primeras resinas alquidicás las obtuvo

W.J.Smith en 1901, pero como materiales de estampado fueron desarrolladas

sistemáticamente solamente a partir de 1948. Además de ser usadas en la industria de

las pinturas, las alquidicás sirven para fabricar componentes para el sistema de

encendido de los automóviles, interruptores eléctricos, aislantes para motores,

componentes para la industria electrónica, eléctrica y televisiva.

• Ambar

Es una resina fósil de plantas coníferas extinguidas que existían especialmente en las

costas del Mar Báltico durante el período Eocénico. Conocida desde la más remota

antigüedad se utilizaba para la producción de objetos de ornamento con la técnica de

grabado o de estampado a presión. Una de las primeras utilizaciones de la Baquelita ha

sido la imitación del ámbar.

• Asfalto

Materia orgánica natural a base de hidrocarburos que se ablanda con el calor. Es un

material plástico de color negro. Su empleo es muy antiguo: ya 3000 años antes de

Cristo se utilizaba para la impermeabilización de cuencas artificiales y conductos para

el agua.

• Marfi

Se obtiene, como es conocido, de los colmillos de los animales y está constituido

esencialmente por la dentina, o sea sales de calcio y otras substancias orgánicas. Se

utilizaba antes de la invención de las materias plásticas para la fabricación de las teclas

de los piano, mangos de los cuchillos, peines, bolas de billar. Es propio para sustituir el

marfil en las bolas de billar que Hyatt llego a inventar la Celuloide. Todavía en 1970 se

consumían 25.000 toneladas al año de marfil

64

• Alquitrán

Es un compuesto de diferentes tipos de hidrocarburos conocido desde la antigüedad

como material cementicio y aislante. Es un material plástico que puede ser estampado

añadiendo cargas minerales.

• Caseína formaldehído

Es una materia plástica natural de origen proteica obtenida de substancias orgánicas

como la lecha, cuerno o de productos vegetales como semillas de soja, frumento I

similares. Fue obtenida en 1897 por Adolph Spitteler y W. Kirsche partiendo del suero

de la leche y de la formaldehído, mediante la acción de una enzima. La patente fue

depositada en Bavari y sucesivamente extendida los Estados Unidos, a la Gran Bretaña

y a Italia. Conocida con el nombre comercial Galalith (Galalite en Italia y Erinoid en el

Reino Unido) se presentaba con un aspecto similar al de la Celuloide o bien al marfil o

al cuerno artificial.

• Celuloide

Es la primera de la materia plásticas artificiales, inventadas por J.W. Hyatt iniciando del

nitrato de celulosa y alcanfor. Los empleos de esta materia plásticas son infinitos

gracias a la facilidad de elaboración, coloración, resistencia y resiliencia. Todos los

objetos obtenidos con la Celuloide se elaboran a partir de semielaborados, tales como

planchas, hojas, bastones, tubos, cintas, películas. La Celuloide se puede segar,

cepillar, cortar, laminar, plegar, perforar, estirar, tornear, estampar a presión, cocida,

enclavada, o engrapada, también se puede modelar calentándola simplemente con

agua caliente o aire caliente; se puede encolar y decorar en superficie. En cambio no se

puede someter a inyección ni a compresión ni tampoco trabajarla con el extrusor ya que

se descompone sometiéndola a semejantes tecnologías.

• Compuestos

65

Los materiales compuestos o plásticos reforzados se obtienen mediante la combinación

de una resina termofraguante como el poliester o las epoxídicas (epoxídicas) con un

refuerzo a base de fibra de vidrio, fibra de carbono, tejido u otros. Esta combinación

confiere a las manufacturadas características particulares de resistencia mecánica,

tanto es así que con dichos compuestos se puede hoy construir: carrocerías para

automóviles, carenas para embarcaciones, partes de aeromóbiles, y chasis de bicicleta.

• Cuerno

Es un material orgánico compuesto de queratina en un porcentaje aproximadamente

del 80%. Es termoplástico y se trabaja después de calentarlo en seco o por inmersión

en agua hirviendo o con soluciones alcalinas. Después de haberlo ablandado se puede

prensar, obteniendo objetos y laminas de variado tipo, como tabaqueras, cajas,

botones, peines y plumas. Obtuvo un gran éxito sobre todo en Inglaterra antes de la

invención de las materias plásticas.

• Ebanita

La ebanita es un material obtenido en el siglo pasado por Charles Goodyear,

sometiendo la goma a un prolongado proceso de vulcanización. Algunos artículos

fabricados con la ebanita se expusieron en el 1851 al Cristal Palace de Londres. Se

trata de un compuesto a mitad de camino entre las materias plásticas autenticas y la

goma natural. Durante el prolongado proceso de vulcanización se introducía en la masa

del treinta al cincuenta por ciento de azufre, obteniendo un compuesto que poseía un

elevado poder dieléctrico, una notable resistencia a los productos químicos, con una

cierta dureza y rigidez hasta en las temperaturas de hasta cincuenta grados

centígrados con un aspecto brillante y esplendente. Durante muchos años la Ebanita

cerró el paso en muchas aplicaciones a la Celulosa y a las resinas fenólicas. Se

suministraba en semielaborados extruídos, sucesivamente trabajados con

herramientas, o bien estampado por compresión con moldes a dos caras. El gran éxito

de la Ebanita lo obtiene en la industria entonces naciente de las plumas estilográficas.

Durante muchos años se utilizaron en los separadores en las baterías eléctricas, en los

66

recibidores telefónicos, en los chasis de las placas fotográficas, boquillas para los

fumadores, y en materiales de odontotécnica.

• Epoxídicas

Son resinas termofraguantes de una gran importancia técnica y comercial disponibles

en el mercado a partir del 1946, inmediatamente después de la segunda guerra

mundial. Los productores son numerosos en todo el mundo, sobre todo por el interés

desarrollado en los últimos años en la fabricación de los mencionados compuestos

hechos a base de resinas termofraguantes (como las epoxídicas y el poliester) con la

agregación de refuerzos fibrosos que sirven para aumentar su resistencia mecánica.

Además que para los materiales compuestos las epoxídicas se usan en los elementos

de la industria electrotécnica, química y mecánica.

• Fenólicas

Las resinas fenólicas son las mas antiguas y aún hoy las mas usadas entre las resinas

termofraguantes. Las desarrolló, como es sabido, L. H. Baekeland en el 1909 y tuvieron

un gran éxito sobre todo en el periodo entre las dos guerras mundiales. Las masas de

estampado fenólico se usan para fabricar elementos de la industria eléctrica, en radio,

en televisión, en teléfonos y en la industria automovilística; además se fabrican piezas

para el sector de los electrodomésticos, en el sector aerospacial y en la defensa.

• Fluoruratas

Las resinas fluoruratas son materiales termoplásticos producidos en los Estados Unidos

a partir del 1950 y han tenido un gran éxito por sus características especialísimas. La

más importante de las resinas fluorurate es el politetrafluoroetileno que se suministra

generalmente en forma de semielaborado, sucesivamente trasformado con elaboración

mecánica y al utensilio. Las resinas fluoruratas tienen diferentes aplicaciones que van

desde los equipos para laboratorio a las fibras y a las películas especiales. Las

características autolubricantes y antiroce rinden precioso el politetrafluoroetileno en la

fabricación de engranajes industriales, prótesis quirúrgicas, revestimientos de baterías

67

de cocina. Se emplea también en la fabricación de bombas, válvulas, filtros y elementos

para vehículos espaciales.

• Goma laca

Es una substancia resinosa producida por algunos insectos que viven en colonias en

las ramas de algunas plantas de las Indias Orientales. La goma laca es un material

termoplástico soluble en alcohol con propiedades de aislamiento eléctrico, también se

usa como barniz. Puede ser trabajada a inyección o mediante extrusión para obtener

botones, cajas, marcos, dentaduras y artículos técnicos.

• Melamínicas

Las resinas melamínicas, como las uréicas, pertenecen al grupo de compuestos

termofraguantes llamados aminoplasta. Las melamínicas se produjeron en forma

industrial a partir del final de los años Treinta. Tienen una importancia fundamental en

la fabricación de laminados y también para vajillas, platos, partes de electrodomésticos,

muebles, artículos decorativos y elementos de aislamiento.

• Homopolímero

Homopolímero significa que la cadena molecular del polímero está constituida por

numerosas unidades de la misma molécula. Un copolímero en cambio está constituido

por más de una unidad de la misma molécula, pero con moléculas diversas insertadas

por casualidad, en diversos puntos a lo largo de la cadena. Esta diversidad permite

obtener una mayor compacteza en las cadenas homopoliméricas.

De esto resulta un punto de fusión más elevado, mayor resistencia, una rigidez más

elevada y mayor dureza de superficie respecto a los copolímeros. Esta características

de los homopolímeros con respecto a los copolímeros, se encuentran en las resinas

poliolefínica, poliamídica y acetalicás.

• Poliamida

68

Ninguno probablemente de los productos sintéticos ha conquistado tan rápidamente la

popularidad de la cual gozan hoy las resinas poliamídicas que se conocen con el

nombre comercial de la primera poliamida puesta en comercio en los Estados Unidos

en el 1935: el Nylon. Los poliamidas se trabajan con casi todas las técnicas en uso para

los materiales termoplásticos y es imposible listar todas las aplicaciones que interesan

la industria automovilística, electrónica, electrotécnica, radio y televisión, engranajes de

precisión, películas para embalaje de alimentos, instrumentos quirúrgicos, prótesis y

vestuario.

• Polietileno

Se desarrolló industrialmente cincuenta años atrás en Inglaterra. Es una de las materias

plásticas más difundida y más conocida. Existen varios procedimientos para la

obtención del polietileno que varían entre ellas sobre todo en relación a la presión. Los

tipos de polietileno obtenido tienen características diversas: a media, alta y baja

densidad. Recientemente se ha desarrollado también un tipo de polietileno llamado de

baja densidad lineal que tiene mejores características que el tradicional producido a

baja densidad. Las características del polietileno se pueden resumir así: bajo costo,

facilidad de elaboración, tenacidad y flexibilidad aún a bajas temperaturas, no tiene olor,

y no es tóxico, transparencia. Además el poliestileno es un optimo aislante eléctrico.

Los empleos son varios: desde los domésticos a los juguetes, al revestimiento de

cables, botellas, a películas de embalaje, a las cierras para de uso agrícola a las

tuberías.

• Polimetilmetacrilato

Es el más importante de los polímeros derivados del ácido acrílico, producido ya en los

años Treinta, pero en escala industrial solamente durante la segunda guerra mundial.

Con el polimetilmetacrilato Moholy-Nagy y Pevsner han producido las primeras

esculturas “de objetos” de materia plástica. Es u material rígido, transparente, que

posee una excepcional capacidad de transmisión de la luz, superior a la de los mismos

vidrios inorgánicos. Estas características ópticas son a la base de las principales

69

aplicaciones de polimetilmetacrilato que son enormes: desde la construcción civil al

amueblado, a la señalización, a la industria automovilística, a la náutica, los

electrodomésticos, los aparatos para laboratorio.

• Policarbonato

Tres sociedades, dos americanas y una alemana, anunciaban casi simultáneamente en

1957 de haber puesto a punto un procedimiento para la producción de los

policarbonatos. El primer policarbonato comercial fue obtenido de todos modos en

Alemania. Los policarbonatos mantienen sus características inalteradas entre los 140 y

100 °C. Poseen una dureza superficial apreciable, optimas propiedades aislantes y de

resistencia a los agentes atmosféricos. Entre sus mayores calidades ese pueden

nombrar las características estéticas y de transparencia. Se utilizan en la fabricación de

partes para la industria mecánica y electrotécnica: cascos de protección para

automovilistas - los astronautas que han alunado en la Luna utilizaban cascos en

policarbonato - vidrios para ventanas, puertas d seguridad para los bancos, esferas

para palos de la luz, escudos de protección para las fuerzas de policia.

• Poliester

Las resinas de poliester constituyen una familia bastante diferenciada y compleja de

resinas sintéticas que se obtienen con una grande variedad de materias primas de

partida. Las resinas poliester insáturas son líquidos más o menos viscosos de color

amarillo pajizo que endurecen con el añadido de catalizadores. Su robusteza,

flexibilidad y rigidez pueden ser modificadas con el añadido de aditivos, refuerzos que

normalmente pueden ser fibra de vidrio o de carbono. Se emplean en la construcción

civil, para conducturas, compuertas, puertas y ventanas, encofrado, vidrios, paneles

decorativos; en la náutica más del noventa por ciento de los barcos está construido con

resinas poliester reforzado y hoy en día se fabrican también unidades de guerra como

por ejemplo los dragaminas y botes para el servicio guardacostas. En la industria de los

transportes se fabrican con las resinas de poliester reforzado partes de autobuses,

furgones, máquinas agrícolas, roulotte, vagones de ferrocarril. Hay numerosos otros

70

empleos que van desde los botones a los trineos, a los aislantes eléctricos. Hasta los

artistas utilizan las resinas de poliester.

• Polipropileno

Es la más nueva de las materias plásticas de masa y ha alcanzado en pocos años un

desarrollo productivo y una variedad de aplicaciones sin precedentes. Fue obtenida por

primera vez en 1954 por Giulio Natta, con la colaboración con los investigadores de la

Montecatini, sociedad que fue la primera a desarrollar la producción de este elemento

industrialmente. Similar al poliestileno a alta densidad tiene una densidad menor y

posee una mayor densidad y dureza. Es el más rígido entre los polímeros poliofinicos y

mantiene esta característica hasta sobre los 100 °C. Posee una apreciable resistencia a

la abrasión y al calor, excelentes características dieléctricas de aislamiento, una

especial resistencia a las flexiones reiteradas (10 millones de flexiones). Existen varios

tipos de polipropileno en comercio. Los sectores de empleo son diferentes: desde los

artículos sanitarios a los electrodomésticos, a los juguetes, a los componentes para la

industria automovilística, a los artículos deportivos; desde los embalajes alimenticios a

los empleos agricolas, a la señalización, a los muebles, a los componentes para la

industria química.

• Poliestireno

Etileno y benzene son los materiales de inicio para la producción de la resina

termoplástica poliestireno que se ha difundido durante los años Treinta y ha tenido un

enorme éxito por cuanto es posible elaborarla mediante inyección, extrusión y soplado.

Es imposible describir todos los empleos. El sector principal es el del embalaje.

Sucesivamente se ha empleado en la industria de los juguetes, construcción civil,

electrodomésticos, interruptores.

• Poliuretano

Son polímeros obtenidos mediante la poliadición de los isocianato y de los poliol. Han

aparecido en comercio alrededor de 1941, primero en Alemania y hoy en día son

71

producidos en todo el mundo. Se presentan con la forma de material rígido o bien

flexible y esto permite un enorme esfera de aplicaciones. Se utilizan en forma flexible

para fabricar cojines, colchones, muebles, revestimientos de tejidos y en forma rígida

para empleos en la industria automovilística, construcción civil, amueblado. Pueden

sustituir el cuero y la madera en la fabricación de revestimientos. Son un aislante

térmico y acústico de óptima calidad.

• PVC

El cloruro de polivinil es la materia plástica más utilizada, junto con el poliestileno, el

poliestireno y el polipropileno. Aún si las patentes sobre la producción del cloruro de

polivinil son anteriores, el nacimiento de una verdadera industria del PVC se ha

verificado pocos años antes del estallar de la segunda guerra mundial, e modo paralelo

en Estados Unidos y Alemania. El PVC puede ser elaborado con casi todas las

tecnologías utilizadas para los materiales plásticos y es imposible describir todas sus

aplicaciones que incluyen: manufacturados rígidos, elásticos y esponjosos. Con el

cloruro de polivinil se realizan aislantes para cables, enchufes, tomas de corriente,

cajas de derivación, válvulas, bombas, persianas, tuberías para alcantarillado, tapices,

revestimientos para interiores de automóviles, calzado, impermeables, juguetes,

películas para utilizaciones agrícolas.

• Termofraguantes - Termoplásticos

Las materias plásticas se dividen en dos clases fundamentales: termofraguantes y

termoplásticas. La diferenciación se basa sobre la estructura molecular de sus

compuestos y sobre su comportamiento en presencia de calor en la fase de

elaboración. Durante el estampado de un termoplástico no se verifica ninguna reacción

química y el estampado no es irreversible por que las termoplásticas pueden ser

llevadas al estado plástico y sucesivamente de nuevo al estado sólido sin que pierdan

sensiblemente sus características. Las resinas termofraguantes se obtienen por

policondensación. El policondensado es un material termofraguante porque en la fase

de elaboración, cuando se caliente y se somete a la acción de la presión, se determina

72

una reacción química que provoca una reestructuración de carácter irreversible de la

molécula: una vez formado, un termofraguante no es más recuperable. Son

termofraguantes por ejemplo, las resinas fenólicas, las melanímicas, las uréicas y el

poliester.

• Uréicas

Son compuestos termofraguantes que se obtienen mediante la reacción de a urea con

la formaldehído. Alrededor de 1929 estas resinas habían alcanzado un apreciable

desarrollo comercial gracias a sus propiedades y al bajo costo. Como las melanímicas.

Tienen el aspecto de un polvo finísimo blanco que se elabora generalmente por

estampado a compresión dentro de un molde y con la acción del calor. El principal

empleo de las resinas uréicas es el campo de los adhesivos y de las colas; como

masas de estampado se utilizan para producir platos, partes de electrodomésticos,

componentes eléctricos, teléfonos, aparatos radio, muebles.

TIPOS DE PLÁSTICOS:

Termoplásticos.

Son polímeros que pueden deformarse por acción de la temperatura, y fundirse si se

eleva ésta suficientemente. Los principales son:

•Resinas celulósicas: obtenidas a partir de la celulosa, el material constituyente de la

parte leñosa de las plantas. Pertenece a este grupo el rayón.

•Polietilenos y derivados: Emplean como materia prima el etileno obtenido del craqueo

del petróleo, que tratado posteriormente permite obtener diferentes monómeros como el

acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro de vinilo, etc. Pertenecen a este grupo el PVC,

el Poliestireno, el Metacrilato, etc.

•Derivados de las proteínas: Pertenecen a este grupo el nylon y el perlón, obtenidos a

partir de las diamidas.

73

•Derivados del caucho: Son ejemplo de este grupo los llamados comercialmente

pliofilmes clorhidratos de caucho obtenidos adicionando a los polímeros de caucho

ácido clorhídrico.

Termoestables.

Son materiales rígidos que no funden. Generalmente para su obtención se parte de un

aldehído.

•Polímeros del fenol: Son plásticos duros, insolubles e infusibles, pero si durante su

fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos.

•Aminoplásticos: Polímeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la melamina.

•Poliésteres: Resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes, que suelen

emplearse en barnices. Si el ácido no está en exceso, se obtienen termoplásticos.

Pueden ser tanto naturales como artificiales.

Elastómeros.

Se caracterizan por su elevada elasticidad y la capacidad de estirarse, recuperando su

forma primitiva una vez que se retira la fuerza que los deformaba. Comprende los

cauchos naturales y sintéticos; entre estos últimos se encuentran el neopreno y los

derivados del butadieno (cauchos buna).

TIPOS DE PLASTICOSStrong

PET

(Tereftalato de Polietileno)

Sus propiedades más características son:

74

* Alta rigidez y dureza.

* Altísima resistencia a los esfuerzos permanentes.

* Superficie barnizable.

* Gran indeformabilidad al calor.

* Muy buenas características eléctricas y dieléctricas.

* Alta resistencia a los agentes químicos y estabilidad a la intemperie.

* Alta resistencia al plegado y baja absorción de humedad que lo hacen muy

adecuado para la fabricación de fibras.

El PET es un plástico técnico de gran calidad para numerosas aplicaciones. Entre ellas

destacan:

• Fabricación de piezas técnicas

• Fibras de poliéster

• Fabricación de envases

Por ello, entre los materiales más fabricados destacan: envases de bebidas gaseosas,

jugos, jarabes, aceites comestibles, bandejas, artículos de farmacia, medicamentos…

PEAD (HDPE)

(Polietileno de alta densidad)

Sus propiedades más características son:

* Se obtiene a bajas presiones.

75

* Se obtiene a temperaturas bajas en presencia de un catalizador órgano-

metálico.

* Su dureza y rigidez son mayores que las del PEBD.

* Su densidad es 0,94.

* Su aspecto varía según el grado y el grosor.

* Es impermeable.

* No es tóxico.

Entre los materiales más fabricados con este plástico destacan: envases de leche,

detergentes, champú, baldes, bolsas, tanques de agua, cajones para pescado,

juguetes, etc.

PVC

(Polocloruro de vinilo)

Sus propiedades más características son:

* Es necesario añadirle aditivos para que adquiera las propiedades que permitan

su utilización en las diversas aplicaciones.

* Puede adquirir propiedades muy distintas.

* Es un material muy apreciado y utilizado.

* Tiene un bajo precio.

76

* Puede ser flexible o rígido.

* Puede ser transparente, translúcido u opaco

* Puede ser compacto o espumado.

Los materiales que más se fabrican con este plástico son: tuberías, desagües, aceites,

mangueras, cables, similar cuero, usos médicos como catéteres, bolsas de sangre,

juguetes, botellas, pavimentos…

PEBD (LDPE)

(Polietileno de baja densidad)

Sus propiedades más características son:

* Se obtiene a altas presiones.

* Se obtiene en temperaturas altas y en presencia de oxígeno.

* Es un producto termoplástico.

* Tiene densidad 0,92

* Es blando y elástico

* El film es totalmente transparente dependiendo del grosor y del grado.

Los materiales más fabricados con este plástico son: polietileno , envases de alimentos

congelados, aislante para heladeras, juguetes, aislante de cables eléctricos, rellenos…

PP (Polipropileno)

Sus propiedades más características son:

77

* Excelente comportamiento bajo tensiones y estiramientos.

* Resistencia mecánica.

* Elevada flexibilidad.

* Resistencia a la intemperie.

* Reducida cristalización.

* Fácil reparación de averías.

* Buenas propiedades químicas y de impermeabilidad.

* Aprobado para aplicaciones con agua potable.

* No afecta al medio ambiente.

Los materiales fabricados más destacados de este plástico son: envases de alimentos,

artículos de bazar y menaje, bolsas de uso agrícola y cereales, tuberías de agua

caliente, films para protección de alimentos…

PS (Poliestireno)

Sus propiedades más características son:

* Termoplástico ideal para la elaboración de cualquier tipo de pieza o envase

* Higiénico y económico.

* Cumple la reglamentación técnico - sanitaria española.

* Fácil de serigrafiar.

78

* Fácil de manipular,

* se puede cortar

* se puede taladrar

se puede perforar.

Los materiales que se fabrican con este plástico son: envases de alimentos

congelados, aislante para heladeras, juguetes, rellenos…

Otros

(Resinas epoxídicas )

(Resinas Fenólicas)

(Resinas Amídicas)

(Poliuretano)

Estos plásticos sirven para fabricar:

Resinas epoxídicas -adhesivos e industria plástica.

Resinas fenólicas-Industria de la madera y la carpintería.

Resinas amídicas-Elementos moldeados como enchufes, asas de recipientes…

poliuretano-Espuma de colchones, rellenos de tapicería…

5.3 MATERIAS PRIMAS PLATICOS

79

En un principio, la mayoría de los plásticos se fabricaban a partir de resinas de origen

vegetal, como la celulosa (del algodón), el furfural (de la cáscara de la avena), aceites

de semillas y derivados del almidón o del carbón. La caseína de la leche era uno de los

materiales no vegetales utilizados. A pesar de que la producción del nailon se basaba

originalmente en el carbón, el aire y el agua, y de que el nailon 11 se fabrica todavía

con semillas de ricino, la mayoría de los plásticos se elaboran hoy con derivados del

petróleo. Las materias primas derivadas del petróleo son tan baratas como abundantes.

No obstante, dado que las existencias mundiales de petróleo tienen un límite, se están

investigando otras fuentes de materias primas, como la gasificación del carbón.

Materia prima

El petróleo en su refinado se divide por destilación en varias fracciones, de las cuales la

que se emplea para la fabricación de los plásticos es la de las naftas. La nafta mediante

un proceso térmico denominado “craking”, se transforma en una mezcla de etileno,

propileno, butileno y otros hidrocarburos ligeros; a partir de esta mezcla se obtiene la

materia prima para los plásticos.

Pero el proceso no acaba ahí, ya que por ejemplo el etileno supone materia prima para

unos determinados plásticos; y a partir de él por reacción con diferentes compuestos se

obtienen productos como el estireno o el cloruro de vinilo, que a su vez son materia

prima para otros plásticos.

Los plásticos son polímeros y se producen mediante un proceso llamado

polimerización: enlaces químicos entre monómeros para crear polímeros. El tamaño y

la estructura de las moléculas, así como la naturaleza de los enlaces confieren a los

plásticos sus propiedades.

5.4 COMPUESTOS TERMOFRAGUANTES (FENOLICAS, RESINOSAS Y

FURAMICAS)

Las materias plásticas se dividen en dos clases fundamentales: termofraguantes y

termoplásticas. La diferenciación se basa sobre la estructura molecular de sus

80

compuestos y sobre su comportamiento en presencia de calor en la fase de

elaboración. Durante el estampado de un termoplástico no se verifica ninguna reacción

química y el estampado no es irreversible por que las termoplásticas pueden ser

llevadas al estado plástico y sucesivamente de nuevo al estado sólido sin que pierdan

sensiblemente sus características. Las resinas termofraguantes se obtienen por poli

condensación. El poli condensado es un material termofraguante porque en la fase de

elaboración, cuando se caliente y se somete a la acción de la presión, se determina una

reacción química que provoca una reestructuración de carácter irreversible de la

molécula: una vez formado, un termofraguante no es más recuperable. Son

termofraguantes por ejemplo, las resinas fenólicas, las melanímicas, las uréicas y el

poliester.

Fenólicas

Las resinas fenólicas son las mas antiguas y aún hoy las mas usadas entre las resinas

termofraguantes. Las desarrolló, como es sabido, L. H. Baekeland en el 1909 y tuvieron

un gran éxito sobre todo en el periodo entre las dos guerras mundiales. Las masas de

estampado fenólico se usan para fabricar elementos de la industria eléctrica, en radio,

en televisión, en teléfonos y en la industria automovilística; además se fabrican piezas

para el sector de los electrodomésticos, en el sector aerospacial y en la defensa.

Resinosas

La resina es cualquiera de las sustancias de secreción de las plantas con aspecto y

propiedades más o menos análogas a las de los productos así denominados. Del latín

resina. Se puede considerar como resina las sustancias que sufren un proceso de

polimerización o secado dando lugar a productos sólidos siendo en primer lugar

líquidas.

Se dividen en: Resinas naturales

• resina verdadera

• gomorresinas

81

• oleorresinas

• bálsamos

• lacto resinas

Resinas sintéticas

• poliéster

• poliuretano

• Resina epoxi

• Acrílicos

Furamicas

También conocidos como cerámicas, Dentro de la categoría de los materiales

cerámicos se distinguen dos grandes grupos: las cerámicas estructurales y las

cerámicas funcionales. Las cerámicas estructurales son las que sustituyen a materiales

que forman parte de estructuras mecánicas o sometidas a esfuerzos de fatiga y

térmicos o a ataques químicos. Son materiales inorgánicos, no metálicos y poseen una

estructura compuesta de diversas sustancias cristalinas. Se clasifican en cerámicas

basadas en óxidos y las basadas en nitruros, carburos, silicuros y otros. Estos

materiales forman parte de un aérea de gran dinamismo dentro del campo de los

materiales avanzados y presentan propiedades destacadas, como la resistencia

combinada al esfuerzo y a las altas temperaturas. Entre las cerámicas avanzadas cabe

destacar la alúmina, la berilia, los carburos, los nitruros y los boruros. La producción de

cerámicas avanzadas sigue las etapas de producción de polvos, preparación de la

masa por humectación, conformado y secado, prensado y sinterización, aplicando el

calor con o sin presión simultánea, para acabar con el mecanizado. La correcta

composición de los polvos constituye un punto fundamental del proceso, para lo que es

preciso eliminar totalmente las impurezas y uniformar el tamaño de las partículas. La

síntesis de polvos puros se realiza por los sistemas de deposición física en fase de

82

vapor, reacciones inducidas por láser, técnicas sol-gel, precusores metal-orgánicos y

nucleación controlada.

5.5 CELULOSAS POLIESTIRENOS, POLIETILENO, PROPILENO.

La celulosa es un homopolisacárido (es decir, compuesto de un único tipo de

monómero) rígido, insoluble, que contiene desde varios cientos hasta varios miles de

unidades de glucosa.

La celulosa corresponde a la biomolécula más abundante de la biomasa terrestre.

La celulosa es un polisacárido estructural en las plantas ya que forma parte de los

tejidos de sostén. La chepa de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un

40% de celulosa; la madera un 50 %, mientras que el ejemplo más puro de celulosa es

el algodón con un porcentaje mayor al 90%. El cáñamo también es una fuente de

celulosa de alta calidad. A pesar de que está formada por glucosas, los animales no

pueden utilizar a la celulosa como fuente de energía, ya que no cuentan con la enzima

necesaria para romper los enlaces β−1,4-glucosídicos, sin embargo, es importante

incluirla en la dieta humana (fibra dietética) porque al mezclarse con las Heces, facilita

la digestión y defecación, así como previene los malos gases, es de destacar el hongo

Trichoderma reesei, capaz de producir cuatro tipos de celulasas: las 1,4-β-D-

glucancelobiohirolasas CBH i y CBH II y las endo-1,4-β-D-glucanasa EG I y EG II.

Mediante técnicas biotecnológicas se producen esas enzimas que pueden usarse en el

reciclado de papel, disminuyendo el coste económico y la contaminación.

Historia y aplicaciones

La celulosa es la sustancia que más frecuentemente se encuentra en la pared de las

células vegetales, y fue descubierta en 1838. La celulosa es la biomolécula más

abundante de los seres vivos.

83

La celulosa constituye la materia prima del papel y de los tejidos de fibras naturales.

También se utiliza en la fabricación de explosivos, celuloide, seda artificial, barnices.

Esta presente en las plantas, pero solamente los rumiantes lo ingieren

POLIESTIRENOS+’

Se designa con las siglas PS. Es un plástico más frágil, que se puede colorear y tiene

una buena resistencia mecánica, puesto que resiste muy bien los golpes.

Sus formas de presentación más usuales son la laminar.

Se usa para fabricar envases, componentes electrónicos y otros elementos que

precisan una gran ligereza, muebles de jardín, mobiliario de terraza de bares, etc…

POLIETILENO+’

El polietileno es químicamente el polímero más simple. Por su alta producción mundial

(aproximadamente 60 millones de toneladas son producidas anualmente (2005)

alrededor del mundo) es también el más barato, siendo uno de los plásticos más

comunes. Es químicamente inerte. Se obtiene de la polimerización del etileno (de

fórmula química CH2=CH2 y llamado eteno por la IUPAC), del que deriva su nombre.

Este polímero puede ser producido por diferentes reacciones de polimerización, como

por ejemplo: Polimerización por radicales libres, polimerización aniónica, polimerización

por coordinación de iones o polimerización catiónica. Cada uno de estos mecanismos

de reacción produce un tipo diferente de polietileno.

Es un polímero de cadena lineal no ramificada. Aunque las ramificaciones son comunes

en los productos comerciales. Las cadenas de polietileno se disponen bajo la

temperatura de reblandecimiento Tg en regiones amorfas y semicristalinas.

Aplicaciones

•PEBD:

84

o Bolsas de todo tipo: supermercados, boutiques, panificación, congelados, industriales,

etc.;

o Películas para agro;

o Recubrimiento de acequias;

o Envasamiento automático de alimentos y productos industriales: leche, agua,

plásticos, etc.;

o Stretch film;

o Base para pañales desechables;

o Bolsas para suero;

o Contenedores herméticos domésticos;

o Bazar;

o Tubos y pomos: cosméticos, medicamentos y alimentos;

o Tuberías para riego.

•PEAD:

o Envases para: detergentes, lejía, aceites automotor, champú, lácteos;

o Bolsas para supermercados;

o Bazar y menaje;

o Cajones para pescados, gaseosas, cervezas;

o Envases para pintura, helados, aceites;

85

o Tambores;

o Tuberías para gas, telefonía, agua potable, minería, láminas de drenaje y uso

sanitario;

o Macetas;

o Bolsas tejidas;

o Guías de cadena, piezas mecánicas.

o Tambien se usa para recubrir lagunas, canales, fosas de neutralización, contra

tanques, tanques de agua, plantas de tratamiento de aguas, lagos artificiales,

canalones de lámina, etc..

PROPILENO

El propileno es un compuesto químico orgánico de fórmula molecular C 3 H 6 ? . Es un

gas muy reactivo e inflamable que reacciona violentamente con los materiales

oxidantes.

Se obtiene a partir de las fracciones ligeras del petróleo, a pesar de que en pequeñas

cantidades también se encuentra , en los depósitos de gas natural. Se utiliza sobre todo

para la obtenciónde gasolinas de alto octanaje. También se utiliza en la síntesis de sus

derivados, como los polímeros, disolventes, resinas, etc.

En la reacción de oligomerización se unen un número limitado de moléculas del

monómero de propileno (dos, tres, cuatro o más) obteniéndose hexenos, nonenos,

dodecenos, etc.

86

5.6 MAQUINADO CON CHORRO ABRASIVO

Los procesos descritos en esta sección remueven material

mediante corrientes de alta velocidad de agua, abrasivos o una

combinación de ambos.

QUE ES UN ABRASIVO?

Es una partícula dura, pequeña y no metálica, y que tiene aristas

agudas y de forma irregular. El maquinado con chorro abrasivo es un proceso

mecánico. Los abrasivos son

capaces de remover pequeñas cantidades de material de una

superficie mediante un

proceso de corte que produce virutas diminutas.

Corte con chorro de agua abrasiva.

Cuando se usa un WJC sobre partes metálicas, por lo

general deben agravarse partículas abrasivas a la corriente a chorro para facilitar el

corte. Por tanto este proceso se denomina corte con chorro de agua abrasiva (en inglés

AWJ). La incorporación de las partículas abrasivas al flujo complica el proceso porque

aumenta la cantidad de parámetros que deben controlarse. Entre los parámetros de

proceso adicionales están el tipo de abrasivo, el tamaño del esmeril y la velocidad de

flujo. Entre los materiales abrasivos comunes están el óxido de aluminio, el dióxido de

silicio y el granate (un mineral de silicato); los tamaños del esmeril varían entre 60 y

120. Las partículas abrasivas se agravan a la corriente de agua a aproximadamente 0.5

lb/min (.23 Kg/min) después de que salen de la boquilla para el WJC.

Los parámetros de proceso restantes incluyen algunos que son comunes para el WJC;

el diámetro de abertura de la boquilla, la presión del agua y la distancia de separación.

87

Los diámetros del orificio de la boquilla varían de 0.010 a 0.0250 In (0.25 a 0.63 mm),

este rango es más grande que en el WJC y permite que la corriente contenga

velocidades de flujo más altas y mayor energía antes de la eyección de los abrasivos.

Las presiones del agua son similares a las del WJC. Las distancias de separación son

menores para reducir el efecto de la dispersión del fluido de corte, el cuál contiene

partículas abrasivas en esta etapa. Las distancias de separación comunes están entre

una cuarta parte y la mitad de las que se usan en el WJC.

Maquinado con chorro abrasivo

Se apunta un chorro de alta velocidad de aire seco (o nitrógeno) con partículas

abrasivas a la superficie de la pieza. El choque genera una fuerza concentrada apta

para cortar materiales metálicos y no metálicos, para desbarbar o eliminar esquirlas, o

para limpiar una pieza con superficie irregular. El método de maquinado con chorro

abrasivo tiende a redondear las aristas agudas en esquinas. Otra desventaja que

presenta es el riesgo causado por las partículas abrasivas Suspendidas en el aire.

Muchos materiales y herramientas, como por ejemplo levas, rodamientos de bolas y

rodillos, pistones, válvulas, cilindros, engranajes, herramientas de corte y matrices, así

como componentes de precisión de instrumentos, requieren de una gran exactitud

88

dimensional y un acabado superficial muy fino. Además

generalmente las características del material hacen que

no puedan cumplirse estos requisitos con los medios

básicos de fabricación.

Donde una pluralidad de partículas abrasivas se

suspenden en un medio de chorro que puede fluir y

proyectado a alta velocidad y

presión en una pieza de trabajo.

Los procesos de corte con abrasivo se utilizan

para materiales duros como metales, vidrio,

minerales, hormigón, mezclas compuestas de

vidrio, cerámicas, aluminio y óxido de silicio.

• La utilización de un chorro particular o de granos arrastrados por el aire, un gas o

un líquido para el tratamiento de las superficies o para el corte de materiales,

estando dichas partículas formadas normalmente por un material abrasivo.

• el empleo equivalente de un chorro de partículas o de granos proyectados o

puestos en movimientos por medios distintos a una corriente de aire.

• "abrasivo" cubre todos los materiales utilizados, como se indica en la nota

--"chorro" cubre toda proyección de materia en la forma que se indica en la nota.

• En general los abrasivos que se emplean o que dan buenos resultados en el

corte deben poseer ciertas características adecuadas como: buena estructura,

una dureza adecuada, un buen comportamiento mecánico y tener un grano de

forma y distribución adecuadas. Para cortar materiales, como acero por ejemplo,

son adecuados abrasivos con granos duros y de formas afiladas y para

materiales como aluminio son preferibles los de granos más blandos y no de

gran calidad, lo que lo hace más económico.

89

Los abrasivos más utilizados son: Granate, Oxido de Aluminio, Olivino, Arena Silica,

entre otros. Siendo el Granate tipo “Almandino” el que presenta características más

estables y que permite ser empleado sobre gran cantidad de materiales, por lo que es

el más popular a nivel mundial.

• Este método de corte presenta una oportunidad importante para mejorar dentro

de procesos de producción el impacto que algunos métodos producen al

ambiente, ya que utiliza energía limpia y renovable.

• Si se analiza desde el punto de vista de los costos, inicialmente éste es aún muy

alto comparado con otros métodos, pero que con el desarrollo que se está

alcanzado es muy probable que se logre revertir, lo que sumado a las ventajas

que posee puede representar una inversión bastante atractiva si se piensa en el

largo plazo.

• Se apunta un chorro de alta velocidad de aire seco con partículas abrasivas a la

superficie de la pieza. El choque genera una fuerza concentrada apta para cortar

materiales metálicos y no metálicos, para eliminar rebabas, o para limpiar una

pieza con superficie irregular. El método de maquinado con chorro abrasivo

tiende a redondear las aristas agudas en esquinas.

• Los parámetros principales que influyen en la remoción de material y en la

calidad superficial son la presión del aire, el tamaño de las partículas abrasivas,

el ángulo del chorro, la distancia entre la herramienta y la pieza, y la velocidad de

avance.

90

5.7 MAQUINADO CON CHORRO DE AGUA

Corte con chorro de agua.

El corte con chorro de agua (en inglés WJC) usa una corriente fina de agua a alta

presión y velocidad dirigida hacia la superficie de trabajo para producir un corte.

También se emplea el nombre de maquinado hidrodinámico para este proceso, pero el

corte por chorro de agua es el término de uso más frecuente en la industria.

CARACTERISTICAS

Se usa una pequeña abertura de boquilla de un diámetro de 0.004 a 0.016 In

(0.1 a 0.4 mm). Para obtener una fina corriente de agua.

Una bomba hidráulica presuriza el fluido al nivel deseado.

El soporte está hecho de acero inoxidable y la boquilla de Zafiro, rubí o

diamante.

En el WJC deben usarse sistemas de filtración para separar las virutas

producidas durante el proceso.

Los parámetros de proceso importantes en el WJC incluyen la

distancia de separación, el diámetro de abertura de la boquilla,

la presión del agua y la velocidad de avance del corte.

Se dice que la distancia de separación es la abertura

entre la boquilla y la superficie de trabajo.

En general, se prefiere que esta distancia sea mínima para

reducir la dispersión de la corriente del fluido antes de que

golpee la superficie.

91

Una distancia de separación normal es de 1/8 de In. (3.2 mm).

BENEFICIOS

Corta formas casi netas de prácticamente cualquier

forma o complejidad de piezas.

Piezas de tipo producción cuando resultan críticos

los recortes bajo tolerancias estrictas y complejas.

Reduce el acabado secundario al

proporcionar piezas casi netas sin una

zona térmicamente afectada.

VENTAJAS

Gran precisión

Elevadas velocidades de corte

No se precisa el reafilado de herramientas

Seguro para operarios y medio ambiente

Proceso de corte en frio

Producto final limpio

Ideal para la elaboración rápida de prototipos y la producción flexible

Mayor grado de utilización con el software CAD/CAM

92

Soluciones de sistemas especificas para clientes

Esta técnica es un procedimiento único y sobre todo moderno y

es especialmente adecuado para la automatización de

desarrollos de producción.

Implementación sumamente rápida

Tiempos cortos de preparación

Elevada precisión

Elevadas velocidades de corte

Ningún afilado de herramientas es necesario

Procedimiento de corte en frío

Producto final limpio

Cantos de corte libres de rebarbas

• Reducido ancho de junta de corte

• para la rápida creación de prototipos, la producción flexible.

• Óptimo aprovechamiento de material con software CAD/CAM

• Soluciones de sistema específicas para el cliente

93

• A pesar de la elevada energía sintética durante el corte se impide una

modificación de estructura a lo largo del canto de corte .

94

CONCLUSIONES

El fin de este trabajo es conocer los diferentes tipos de procesos, es bien importante

conocer todo tipo de procesos ya que serán una herramienta necesaria en nuestro

entorno laboral.

Nosotros como futuros ingenieros debemos de tener la capacidad y el conocimiento

para llegar a crear procesos tanto de manufactura, como de mano factura.

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BIBLIOGRAFIAS

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www.wikipedia.com

www.rincondelvago.com

es.wikipedia.org/wiki/Acero

www.tudiscovery.com/guia_tecnologia/.../ acero /

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www.hombrerevenido.blogspot.com

www.interempresas.net

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