Republica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular Para la Educcion Universitaria

I.U.P Santiago MariñoExtension-Guayana

Escuela: Ing Industrial (45-S)Pto Ordaz Edo-Bolivar

Profesor: Bachilleres:

Ing. Alcides Cádiz Carballo Yalitza 15.781.446 Caraballo Nilson 20.807.748

Herrera Anmerlys 19.911.140

Pto Ordaz; Junio 2014

LA TERMODINMICA EN LOS CORTES DE LOS

METALES

Índice

Introducción -------------------------------------------------------------------------------------- 1

La termodinámica en el Corte de metales, Mediante el uso de herramientas de

corte, donde existe desprendimiento de viruta ------------------------------------------ 2

Importancia de las variables de corte, Calor, energía y temperaturas presentes

------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4

Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de corte de

metales ------------------------------------------------------------------------------------------- 7

Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el proceso de

manufactura----------------------------------------------------------------------------------------

8

Conclusión ---------------------------------------------------------------------------------------10

Bibliografía -------------------------------------------------------------------------------------- 11

Introducción

El corte mediante máquinas de chorro de agua es un proceso en frío,

por lo que es ideal para las aplicaciones de automoción, médicas y

aeroespaciales, en las que el calor no puede afectar a los materiales. Se puede

realizar casi cualquier tipo de corte, desde el uso de mesas de chorro de agua

para la perforación rápida de orificios hasta cortes detallados para aplicaciones

de automoción.

Los dispositivos de corte por chorro de agua utilizan un aditivo abrasivo

para realizar un corte limpio y sin rebabas que no requiere un acabado

secundario, lo que permite ahorrar tiempo y dinero. Las  máquinas de chorro de

agua ofrecen unos de los procesos de corte más versátiles y son ideales para

el corte de alto rendimiento de metales, aluminio y titanio

Para desprender viruta se requiere de la acción de la deformación de un

material dicha acción requiere de variables de energía, temperatura, calor para

poder realizar el desprendimiento de viruta. En muchos procesos de

manufactura las variables ya antes mencionadas son de gran importancia,

puesto que para completar cualquier proceso se requieren de altas cantidades

de energía si deseamos concretar la operación que indique el proceso, bien

sea torneado, colado, entre otros.

Como en todo proceso industrial, donde se trabajen como cualquier tipos

de maquinas la persona estará expuesta si no se toman las precauciones

adecuadas, por tal se razón se definieron algunas generalidades de seguridad

industrial al momento de trabajar con virutas.

1. La termodinámica en el corte de mátales, mediante el uso de

herramientas de corte donde existe desprendimiento de viruta

En un proceso de manufactura en el que una herramienta de corte es

utilizada para remover el exceso de material de una pieza de forma que el

material que quede tenga la forma deseada. La acción principal de

corte consiste en aplicar deformación en corte para formar la viruta y exponer la

nueva superficie.

En el uso de herramientas de cortes se puede describir para qué tipo de

material se utilizarían.

Metales

Se denomina metal a los elementos químicos caracterizados por ser buenos

conductores del calor y la electricidad. Poseen alta densidad y son sólidos en

temperaturas normales (excepto el mercurio); sus sales forman iones

electropositivos (cationes) en disolución

Madera

La madera es un material ortótropo, con distinta elasticidad según la dirección

de deformación, encontrado como principal contenido del tronco de un árbol.

Los árboles se caracterizan por tener troncos que crecen cada año, formando

anillos, y que están compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina. Las

plantas que no producen madera son conocidas como herbáceas

Plásticos

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.

.

Compuestos

Es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla

periódica. Una característica esencial es que tiene una fórmula química. Por

ejemplo, el agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno en la

razón de 2 a 1 (en número de átomos): H_2O.

En general, esta razón es debida a una propiedad intrínseca (ver valencia). Un

compuesto está formado por moléculas o iones con enlaces estables y no

obedece a una selección humana arbitraria.

Los elementos de un compuesto no se pueden dividir o separar por procesos

físicos (decantación, filtración, destilación, etcétera), sino sólo mediante

procesos químicos.

Cerámicas

Es el arte de fabricar recipientes, vasijas y otros objetos de arcilla, u otro

material cerámico y por acción del calor transformarlos en recipientes de

terracota, loza o porcelana. También es el nombre de estos objetos.

El término se aplica de una forma tan amplia que ha perdido buena parte de su

significado. No sólo se aplica a las industrias de silicatos (grupo de minerales

de mayor abundancia, pues constituyen más del 95 % de la corteza terrestre),

sino también a artículos y recubrimientos aglutinados por medio del calor, con

suficiente temperatura como para dar lugar al sinterizado. Este campo se está

ampliando nuevamente incluyendo en él a cementos y esmaltes sobre metal.

Aceros al alto carbón

Los aceros al alto carbón o carbono, se han usado desde hace mucho

tiempo y se siguen usando para operaciones de maquinado de baja velocidad o

para algunas herramientas de corte para madera y plásticos. Son relativamente

baratos y de fácil tratamiento térmico, pero no resisten usos rudos o

temperaturas mayores de 350 a 400 °C . Con acero al alto carbono se hacen

machuelos, terrajas, rimas de mano y otras herramientas semejantes.

Los aceros de esta categoría se endurecen calentándolos arriba de la

temperatura crítica, enfriándolos en agua o aceite, y templándolos según se

necesite. Cuando se templan a 325 °F la dureza puede llegar hasta 62-65

Rockwell C. Las herramientas de corte de acero al alto carbón se nitruran con

frecuencia a temperaturas que van de 930 a 1000 °F (500-540 °C) para

aumentar la resistencia al desgaste de las superficies de corte, y reducir su

deterioro.

Nótese que las herramientas de corte de acero al alto carbón endurecido

deben mantenerse frías mientras se afilan. Si aparece un color azul en la parte

que se afila, es probable que se haya reblandecido la herramienta y el filo no

soporte la fuerza que se genera en el corte. 

Acero de alta velocidad

La adición de grandes cantidades de Tungsteno hasta del 18%, a los

aceros al carbono les permite conservar su dureza a mayores temperaturas

que los aceros simples al carbón, a estos aceros con aleación de menor del

20% de Tungsteno se les conocen como aceros de alta velocidad. Estas

herramientas mantienen su filo a temperaturas hasta de 1000 a 1100 °F (540-

590°C), lo que permite duplicar, en algunos casos, su velocidad de corte.

También aumentan la duración y los tiempos de afilado, con todas estas

ventajas se logró el desarrollo de máquinas herramientas más poderosas y

rápidas, lo que generó mayor productividad.

El acero Básico 1841 (T-1) contiene el 10.5% de tungsteno, 4.1% de

cromo, 1.1% de vanadio, de 0.7 a 0.8 % de carbono, 0.3 % de manganeso,

0.3% de silicio y el resto de hierro. Se han desarrollado variantes de esta

aleación, las cuales tienen cobalto y de 0.7 a 0.8 % de molibdeno. Al aumentar

el contenido de vanadio al 5%, se mejora la resistencia al desgaste. Los aceros

de afta velocidad al tungsteno tienen hasta 12%, 10% de cobalto, en ese caso

se llaman aceros de super alta velocidad o aceros de alta velocidad al cobalto,

porque aumenta la resistencia al calor.

Los aceros de alta velocidad al molibdeno contienen tan solo de 1.5 a

6.5 % de tungsteno, pero tienen de 8 a 9 % de molibdeno, 4 % de cromo y 1.1

% de vanadio, junto con 0.3% de silicio e igual cantidad de manganeso, y 0.8%

de carbón. Los aceros de alta velocidad al molibdeno - tungsteno, que también

se conocen como aceros 55-2, 86-3 y 66-4, contienen aproximadamente 6 %

de molibdeno, 6 % de tungsteno y vanadio en proporciones que van del 2 al 4

%, aproximadamente.

Los aceros de alta velocidad se usan para herramientas de corte de aplicación

a materiales tanto metálicos como no metálicos. 

2. Importancia de la variables de corte, calor energía y temperatura en

el proceso de manufactura

Durante el proceso normal de mecanizado la mayor parte de trabajo se

consume en la formación de viruta en el corte de plano, la temperatura y el

calor dependen de la fuerza de corte la energía mecánica introducida en el

sistema produce un aumento de temperatura.

Algunas características importantes son:

Una temperatura excesiva afecta adversamente a la resistencia y

dureza.

El calor puede inducir daños térmicos a las superficies de la

máquina y está causando daño al material.

La energía térmica es trasmitida parcialmente a la viruta y la

pieza.

El calor se propaga desde la zona de origen hasta la herramienta

a través de la conducción.

Si bien cierto los procesos de manufactura se puede definir como la

forma en que transformar la materia prima que hallamos, para darle un uso

práctico en nuestra sociedad y así disfrutar la vida con mayor comodidad.

La manufactura es el proceso de coordinación de personal, herramientas

y máquinas para convertir materia prima en productos útiles.

Ahora para convertir materia prima en diferentes productos se requiere

de variables que ayuden y la finalización de proceso que se esté radicalizando.

Calor : El calor está definido como la forma de energía que se transfiere entre

diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a

distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término

calor significa simplemente transferencia de energía

el calor dentro de un proceso de manufactura es de gran importancia,

puesto que se requieren para realizar diferentes procesos por ejemplo si

tenemos piezas metálicas , o termoplásticas que puedan soldarse para

construir una estructura mediante la unión de piezas, se aplica calor  en la cual

las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un material de

relleno fundido (metal o plástico), para conseguir un baño de material fundido

(el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija.

Existe otro proceso muy común en las áreas de producción donde se

usa trasferencia de calor, este proceso se conoce como radiación, que

consiste en la trasferencia de calor a través de las ondas electromagnéticas, y

se aplican en la iniciación de productos quimios.

Otro proceso de manufactura que se define como el arte de elaborar

productos comerciales a partir de polvos metálicos se conoce como

pulvimetalurgia

En este proceso no siempre se utiliza el calor, pero cuando se utiliza

este debe mantenerse debajo de la temperatura de fusión de los metales a

trabajar. Cuando se aplica calor en el proceso subsecuente de la metalurgia de

los polvos se le conoce como sinterizado, este proceso genera la unión de

partículas finas con lo que se mejora la resistencia de los productos y otras de

sus propiedades. Las piezas metálicas producto de los procesos de la

metalurgia de los polvos son producto de la mezcla de diversos polvos de

metales que se complementan en sus características. Así se pueden obtener

metales con cobalto, tungsteno o grafito según para qué va a ser utilizado el

material que se fabrica.

El metal en forma de polvo es más caro que en forma sólida y el proceso

es sólo recomendable para la producción en masa de los productos, en general

el costo de producción de piezas producto de polvo metálico es más alto que el

de la fundición, sin embargo es justificable y rentable por las propiedades

excepcionales que se obtienen con este procedimiento. Existen productos que

no pueden ser fabricados y otros no compiten por las tolerancias que se logran

con este método de fabricación.

Al estudiar este los diferentes procesos de manufactura donde se usa

calor podemos decir que esta variable proporciona una utilidad para poder

completar el proceso que se está realizando

Corte: Durante el proceso de maquinado se genera fricción y con ello calor, lo

que puede dañar a los materiales de las herramientas de corte por lo que es

recomendable utilizar fluidos que disminuyan la temperatura de las

herramientas. Con la aplicación adecuada de los fluidos de corte se disminuye

la fricción y la temperatura de corte con lo que se logran las siguientes:

Ventajas Económicas

Reducción de costos

Aumento de velocidad de producción

Reducción de costos de mano de obra

Reducción de costos de potencia y energía

Aumento en la calidad de acabado de las piezas producidas

 Características de los líquidos para corte

Buena capacidad de enfriamiento

Buena capacidad lubricante

Resistencia a la herrumbre

Estabilidad (larga duración sin descomponerse)

Resistencia al enranciamiento

No tóxico

Transparente (permite al operario ver lo que está haciendo)

Viscosidad relativa baja (permite que los cuerpos extraños la

sedimentación)

No inflamable

Temperatura y energía: estas variables se pueden relacionar de manera muy

significativa puesto que la temperatura es considerada como una fuente de

energía en diferentes procesos de manufactura, esta se emplea en las acerías

donde se requiere de una fuerte concentración de energía calórica que permita

realizar diferentes tipos de aleaciones, y la temperatura aplicada será conforma

a las característica de los materiales que se requiera fundir.

3. Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de

corte de metales.

Las características de cualquier material pueden ser de naturaleza muy

variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética.

Las cuales se realizan en el ámbito de la industria Es difícil establecer

relaciones que definan cuantitativamente la maquinabilidad de un material,

pues las operaciones de mecanizado tienen una naturaleza compleja. Una

operación de proceso utiliza energía para alterar la forma, propiedades físicas o

el aspecto de una pieza de trabajo y agregar valor al material. Se distinguen 3

categorías de operaciones de proceso; Formado, para mejorar propiedades y

de tratamiento de superficies.

A veces, sobre todo para los no metales, estos factores auxiliares son

más importantes. Por ejemplo, los materiales blandos como los plásticos

pueden ser difíciles de mecanizar a causa de su mala conductividad térmica.

4. Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el proceso

de manufactura

Es todo aquel conjunto de normas, reglamentos, principios, legislación

que se establecen a objeto de evitar los accidentes laborales

y enfermedades profesionales en un ambiente de trabajo. Por ende en todo

proceso de manufactura donde exista desprendimiento de viruta no se esta

exento de sufrir algún accidente ocupacional. Uno de los equipos comunes en

los procesos de manufactura es el torno y al este ser utilizados se debe tomar

en cuenta las siguientes generalidades.

Los interruptores y las palancas de embrague de los tornos, se han de

asegurar para que no sean accionados involuntariamente; las

arrancadas involuntarias han producido muchos accidentes.

Las ruedas dentadas, correas de transmisión, acoplamientos, e incluso

los ejes lisos, deben ser protegidos por cubiertas.

El circuito eléctrico del torno debe estar conectado a tierra. El cuadro

eléctrico al que esté conectado el torno debe estar provisto de un

interruptor diferencial de sensibilidad adecuada. Es conveniente que las

carcasas de protección de los engranes y transmisiones vayan

provistas de interruptores instalados en serie, que impidan la puesta en

marcha del torno cuando las protecciones no están cerradas.

Las comprobaciones, mediciones, correcciones, sustitución de piezas,

herramientas,

Protección personal

1.Para el torneado se utilizarán gafas de protección contra impactos, sobre

todo cuando se mecanizan metales duros, frágiles o quebradizos.

2. Asimismo, para realizar operaciones de afilado de cuchillas se deberá utilizar

protección ocular. Para evitar en contacto con la virtua

3. Las virutas producidas durante el mecanizado, nunca deben retirarse con la

mano.

4. Para retirar las virutas largas se utilizará un gancho provisto de una cazoleta

que proteja la mano. Las cuchillas con romper virutas impiden formación de

virutas largas y peligrosas, y facilita el trabajo de retirarlas.

5. Las virutas menudas se retirarán con un cepillo o rastrillo adecuado.

6. La persona que vaya a tornear deberá llevar ropa bien ajustada, sin bolsillos

en el pecho y sin cinturón. Las mangas deben ceñirse a las muñecas, con

elásticos en vez de botones, o llevarse arremangadas hacia adentro.

7. Se usará calzado de seguridad que proteja contra los pinchazos y cortes por

virutas y contra la caída de piezas pesadas.

8. Es muy peligroso trabajar en el torno con anillos, relojes, pulseras, cadenas

al cuello, corbatas, bufandas o cualquier prenda que cuelgue. 10. Asimismo es

peligroso llevar cabellos largos y sueltos, que deben recogerse bajo un gorro o

prenda similar. Lo mismo puede decirse de la barba larga, que debe recogerse

con una redecilla.

Conclusión

El corte de metales es un proceso termo-mecánico durante el cual la

generación de calor ocurre como resultado de la deformación plástica y la

fricción a través de las herramienta-viruta y herramienta-material de trabajo, es

decir poder trasformar algún material, este primero deberá pasar por el un

proceso térmico , para poder deformarlo obteniendo asa el resultado del

proceso.

En la ingeniería de los diferentes procesos de manufactura se basan en

las trasformación de los materiales para obtener otro con las mismas o

diferentes características de fabricación.

Al usar un proceso térmico- mecánico para los cortes de metales se

logra:

Reducir los costó de fabricación puesto que el proceso será continuo y la

maquinaria es la misma.

Al usar calor, como fuente de energía para la deformación la producción de

proceso aumenta

Bibliografía

www.uji.es/bin/serveis/prev/docum/notas/torns.pdf

http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2_III_2.html

www.metalurgia.uda.cl/Academicos/chamorro/TermodinamicaParteI.pdf