Notas Procesos De Manufactura.docx

SEGUNDO PARCIAL CLASE 07/08/2018 FUNDICION Parte del formado. COLADA Fundición para dar una nueva forma. Es el líquido ya a temperatura de Fusión. Acción de verterlo. COLADA CONTINÚA Proceso de formado. Enfriamiento. Granos detríticos. Dendritas: Es una estructura con ramificaciones repetitivas características de procesos de crecimiento de cristales. El crecimiento de dendritas influye de manera importante sobre las propiedades que posee el material resultante. TIPOS DE FUNDICION DE METALES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Fundición en arena En moldes de concha Moldes permanentes Modelos de poliestireno Fundición por inyección Fundición centrifugada Tixoformado

Factores que definen la pieza fundida.   

Temperaturas Velocidades de enfriamiento Impurezas

Defectos de linea   

Punto Área Volumen.

Ordenamiento de las impurezas   

Forjado Maquina Fundido

Fundición en Arena Esquema del proceso Proyecto- Diseño-Modelo-Preparación de Arena-Moldeo-Fusión-Colada-Solidificación – Desmoldeo- Eliminación de bebederos y Mazarotas-Limpieza-Mecanizado-tratamientos térmicos Características de la arena 

Arena en verde

Arena sílice de cantos rodados (60-90 mallas), 3% de finos, 6% de bentonita y 3.5% de agua. Mesh  

Arena endurecida con bióxido de carbono(CO2) Arena mezclada con silicato de sodio se endurece con la presencia de CO2. Arena para almas La arena de almas no debe de contener finos, se mezcla con recinas que se endurecen con el calor.

*alotrópico en diferentes presentaciones. Silicio, Alumina *Mesh cantiad de ollitos por plg2, mallas Modelos Caja de moldeo: Son cajas de caras abiertas en las cuales la arena se compacta redondeando el modelo. Contiene y soporta la arena durante el moldeo y permite la apertura del molde para la extracción del molde. Aglutinante: Mantener conjunta la arena. Materiales de moldeo Madera, metal, plásticos , poli estirenos Creación de la forma Determinación del tamaño de la arena

FUNDICION EN ARENA Se separan cajas y se retiran los medios modelos. Machos al silicato de Sodio Reacción química entre el CO2 y el silicato de sodio Secado de la mezcla debido al flujo de CO2 que atraviesa la misma. Difusión de la humedad para la atmósfera después del gaseado Rechupe y sopladura Cuando no hay mazarota. DEFECTOS COMUNES EN LA FUNDICION -Agujeros -Solidificación antes que termine. -Dos porciones de metal no se fusionan. Fabricación ALEACIONES MAQUINADAS Y ALEACIONES FUNDIDAS •Aleaciones maquinadas: -Tienen más uniformidad en el tamaño y la estructura del grano -Presentan una mejor relación entre ductilidad y dureza Aleaciones fundidas: -Exhiben características más especiales requeridas por el consumidor -Son menos dúctiles, tienen poca resistencia al corte, pueden ser porosas si no realizan con precisión FUNDICION DE MOLDES DE CONCHA Se utiliza otro aglutinante.

FUNDICION CON MOLDE DE POLIESTIRENO Se deshace el poli estireno.

MOLDEO A LA CERA PERDIDA Se recubre la pieza con un material. Se rellena de cera. Se aplica material refractario. Piezas pequeñas.

La principal ventaja es que se pueden fabricar piezas con muchos recovecos . Su principal inconveniente es que resulta caro, aunque a veces puede ser rentable pues no necesita mecanizado posterior.

Vertido de metal Defectos en los vaciados

Causas Mala práctica en la fusión.

Efectos Burbujas

Mala práctica en el vertido.

Inclusiones

Fundición por Inyección FUNDICION CENTRIFUGADA Movimiento giratorio. Fundición al vacío. Difusión Propagación de algo de un punto a otro, de más a menos. Tiende al equilibrio, balance, uniformidad. Variables con las cuales se logra la difusión   

Grandes fuerzas Voltajes Temperatura

Metalurgia de polvos se fundamenta en la difusión. Características fundamentales      

Forma Composición: Tipos de materiales. Tamaño: Elemento importante. Distribución Porosidad Microestructura

Características secundarias      

Densidad Superficie especifica Velocidad de derrame: equivalente a viscosidad Compresibilidad Consolidabilidad: presión mínima para que quede unido los polvos Plasticidad: Capacidad de dar forma.

CLASE PULVOMETALURGIA Producción y preparación de polvos Molido Se tritura el metal con molinos rotatorios de rodillos y por estampado. Pulverización Aspersión del metal y enfriamiento en aire o agua. Atomización Proyectar un chorro de metal o aleación fundido contra un fluido, ya sea aire o agua. Electrolisis Participan, ánodo, catado, voltaje y electrolito. Dosificación y mezcla En la etapa de mezclado se debe alcanzar una mezcla homogénea de los materiales y añadir el lubricante. Cojinetes Compactación y conformación  

Compactación centrifuga Compactación por vaciado

Objeto: Dar forma y consistencia a la masa de polvo para trasladada a la etapa de sinterizado. •Disminución de porosidad. •Aumento de cohesión y puntos de contacto. •Partículas se aplanan y sueldan en frío. Sinterizado •Se necesita darle resistencia mecánica a la pieza tras la compactación. •Elevar la cantidad de puntos de soldadura y formación de granos y crecimiento de los mismos. •Trabajar del 60 al 80% de la temperatura de fusión del material lo sinteriza.

Conformación por:  

Extrusión sin fin Extrusión normal

CLASE 16/08/18 FORMADO Y CONFORMADO INTRODUCCION Metales se pueden conformar para obtener piezas de distinta geometría. Si se somete a esfuerzos varia su red cristalina. Se originan dos tipos de deformaciones: -Elástica: los átomos recuperan su posición original al cesar el esfuerzo. -Plástica: los átomos no recuperan su posición inicial al crear el esfuerzo. Proceso de formado o modelado de metal y trabajo de metales Fundamentos Procesos de formado Se aplica esfuerzo de compresión para deformar el metal. Formado incluye varios procesos de manufactura, se usa la deformación plástica para cambiar la forma de las piezas metálicas. Para la deformación se usa Dado o matriz= Molde para dar forma geométrica Presión *Aire comprimido – 100-125 psi * Sistema hidráulico – 1,000-3,500 psi Metales Para formar exitosamente un metal este debe poseer ciertas propiedades. Propiedades son: -Baja resistencia a la fluencia -Alta ductilidad Propiedades son afectadas por la temperatura. Ductilidad se incrementa y la resistencia a la fluencia se reduce cuando se aumenta la temperatura. Cold rolled(Laminado en frio)   

1020-0.2 C 1018-0.18 C 1045-0.45 C

Hot Rolled Efectos de la temperatura de lugar a: -Trabajo en frio -Trabajo en tibio trabajo en caliente por debajo de la temperatura de recristalización.

-Trabajo en caliente: arriba de la temperatura de recristalización. -Recristalizacion: formación de granos libres de deformación. Cuando un metal se deforma en frio aumenta su resistencia debido al endurecimiento. Formado puede ser fundición. PROCESOS DE CONFORMADO       

Forja Laminado Trefilado Extrusion Embutición Doblado Cortado

Trabajo del metal en caliente Los procesos de deformación de metales aprovechan las propiedades de flujo plástico del material a medida que es deformado para producir la forma deseada. Formas de lingotes Lupias, tochos y planchas Características de una pieza en caliente: -Oxidación de la superficie de trabajo. -Mayores requerimientos de energía. -Precisión dimensional más baja. -El trabajo en caliente no produce fortalecimiento de la pieza. -Menor potencia para deformar el metal. -Las propiedades de resistencia son generalmente isotrópicas *Problema: Oxidación de las piezas.

Trabajo del metal en caliente Tecnología para el proceso de conformado en caliente: -Laminación: –Forja –Extrusión –Estirado –Doblado –Embutido

Más importantes laminación y Forja 1. Laminación Conformado en el cual se hace pasar el metal por trenes de rodillos que le dan una forma progresivamente más parecida a la deseada. Refinamiento del grano causado por recristalización. Trabajo del metal en calientes Ventajas

Desventajas Debido a Oxidación o Escamado no se tienen Tolerancias cerradas

La porosidad en el metal es considerablemente eliminada.

Las impurezas en forma de inclusiones son destrozadas y distribuidas a través del metal.

Las propiedades físicas generalmente se mejoran, principalmente debido al refinamiento del grano.

Un tren de laminación puede definirse como máquina de fabricación para trabajar materiales por presión entre cilindros rotativos. Las máquinas que trabajan el metal laminado se colocan en una cadena de fabricación y se conectan con los medios necesarios que permitan transportar las piezas de una máquina a la siguiente.

CLASE 21/08/2018(Continuación) Manufactura de tubería Pueden hacerse por soldadura eléctrica o a tope, plancha para formado de tubos, -Perforado y extrusión .(para tubería sin costura). Perforado: Para producir tubo sin costura. El Calor de forja en un horno antes de ser perforado

Tubería sin costura- alta presión y temperatura como también para transportar gas y líquidos químicos. Embutición Para productos sin costura que no pueden hacerse con equipo convencional. Pueden requerirse diferentes etapas. Se calienta una lupia a temperatura de forja y con un punzón de penetración operado con una prensa vertical, la lupia se forma por forja dentro de un extremo hueco cerrado.

Rechazado en caliente Lamina queda pegada al mandril rotatorio. En ambos casos una especie de torno se usa para hacer girar la pieza rápidamente. El formado se hace con una herramienta de presión roma o rodillo que entra en contacto con la superficie de la pieza en rotación y provoca el flujo del metal y que éste se conforme a un mandril de la forma deseada.

FORMADO Y CONFORMADO (Continuación)

El material se comprime o estira hasta adquirir la forma deseada. FORJA Moldear por medio de impacto. Trabajo del metal en caliente

Crear una plastificación en el material. Temperaturas de forjado: Acero 1,100 a 1,250 grados Celsius. Forjabilidad Propiedad de deformarse sin quebrarse o presentar fisuras. Procesos en los que se necesita forjabilidad: -cabeceado, acunado, dado convexo. Tratamientos finales Recorte, maquinado, tratamiento térmico. Forja: Conformado en caliente mediante la aplicación de grandes presiones: -Intermitente (golpes) -Continuo (prensa) Tipos 1. Forja de herrero No son formas complicadas. No se obtienen tolerancias cerradas. 2. Martinete Martillo mecánico. Piezas grandes. la fuerza limitada del herrero ha sido reemplazada por un martillo mecánico o de vapor. 3. Forja horizontal -Requiere menos energía que con otros procesos. -Piezas pequeñas -Menos tiempo de contacto entre el material y el dado. -No hay choque o vibración en la máquina. 4. Forja con prensa Prensa hidráulica, presión continua. Emplean una acción lenta de compresión deformando el metal plástico, contrariamente al rápido impacto del golpe del martillo. 5. Forja de laminado Se utilizan rodillos, para reducir grosor. Las piezas hechas de este modo tienen muy buen terminado de superficie y las tolerancias son iguales a otros procesos de forja. El metal es trabajado completamente en caliente y tiene buenas propiedades físicas. *hot roll , cold roll *Fabricación de anillo, video *acero forjado

6. Estampado El estampado difiere de la forja con martillo en que se usa más bien una impresión cerrada que dados de cara abierta. Para asegurar el flujo propio del metal durante los golpes intermitentes, las operaciones se dividen en un número de pasos. Cada paso cambia la forma gradualmente, controlando el flujo del metal hasta que la forma final se obtiene.

Factores críticos Forjado

El principal factor que se debe controlar en el proceso de conformado en caliente es la temperatura a la cual se está calentando el material. Si el calentamiento es insuficiente el metal será más difícil de trabajar. Debido a que posee una menor ductilidad y maleabilidad

Velocidad de alimentación, calidad de la colada, mantenimiento de equipos, tiempo de tratamientos, numero de pasadas, temperatura de salida. *Variables importantes -Tiempo de calentamiento -Temperatura - tiempo de enfriamiento

EXTRUCION E INYECCION 28/08/18 EXTRUCION EN CALIENTE EXTRUCION Proceso continuo para dar forma a metales y aleaciones, haciéndolos fluir a presión por medio de un embolo. -Extrusión por impacto Fuerza de extrusión Inyección

El proceso de inyección consiste básicamente en: •plastificar y homogenizar con ayuda de calor el material plástico que ha sido alimentado en la tolva y el cual entrara por la garganta del cilindro. •Inyectar el material fundido por medio de presión en las cavidades del molde, del cual tomará la forma o figura que tenga dicho molde. •En el tiempo en el que el plástico se enfría dentro del molde se está llevando a cabo el paso ”a”, posteriormente se abre el molde y expulsa la pieza moldeada.

La velocidad de inyección dependerá de los siguientes factores: A) La viscosidad del polímero. B) Condiciones del molde. C) Tamaño y número de puntos de entrada de material. D) Tamaño de los canales o venas de alimentación del material. E) Salidas de aire en el molde. F) Temperatura de la masa fundida G) Temperatura del molde. CERAMICOS ENLACE > 1.5- IONICO ENLACE < 1.5- COVALENTE Cocción. Da las propiedades. Típicamente son duros y frágiles con baja tenacidad y ductilidad. -Se comportan como buenos aislantes, eléctricos y térmicos debido a la ausencia de electrones. Temperaturas de fusión altas Estabilidad relativamente alta en la mayoría de medios más agresivos debido a los fuertes enlaces. -Materiales inorgánicos no metálicos. Elementos metálicos y no metálicos. Constituidos por elementos metálicos y no metálicos enlazados principalmente mediante enlaces iónicos y/o covalentes. PROCESO DE CERAMICOS Polvos y partículas compactados a través de calentamiento posterior a enormes temperaturas altas para el enlazar partículas entre si. Etapas básicas para el procesado de cerámicos por aglomeración de partículas son:

1. Preparación del material 2. Moldeado o colada 3. Tratamiento térmico del secado y horneado por calentamiento de la pieza de cerámica a temperaturas suficientemente altas para mantener las partículas enlazadas. Preparación de materiales -Aglomeración de partículas. Compactar. - materias primas de estos productos varían dependiendo de las propiedades de la pieza. -Partículas y otros ingredientes, cimentadores lubricantes pueden ser mezclados en seco o húmedo. Técnicas de conformado Los productos cerámicos fabricados por aglomeración de partículas pueden conformarse mediante varios métodos en condiciones secas, plásticas o líquidas.    

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Prensado Seco, plástico o húmedo dentro de un troquel . Prensado en seco Compactación homogéneo, fluido interno le da la presión Compactación isométrica En este proceso el polvo cerámico se carga en un recipiente flexible (generalmente de caucho) hermético (llamado cartucho) que está adentro de una cámara de fluido hidráulico que se aplica presión. Compresion en caliente En este proceso se consiguen piezas de alta densidad y propiedades mecánicas optimizadas combinando la presión unidireccional como la isostática.

Extrusión Llevar a un estado plástico los polvos cerámicos y se pasan a través de un dado para darle la forma. Cocción Arcillas sometidas a altas temperaturas donde se producen reacciones que provocan consistencia petre y una gran durabilidad. Vitrificación Son como porcelana, sin poros mayor densidad . Componentes electrónicos. Sirve como medio de reacción para que la difusión puede llevarse a cabo a una temperatura más baja que el resto. Durante la cocción de estos tipos de materiales cerámicos, se lleva a cabo un proceso denominado vitrificación por el cual la fase vítrea se funde y llena los espacios porosos del material.

Polímeros -Naturales -Artificiales añadir elemento químico. Caucho -Sintéticos derivados del petróleo. Introducción Grupo importante de materiales innovadores, debido a su importancia en la ingeniería. Materiales innovadores: -Peso reducido -biodegradable -Dieléctrico -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Se puede manufacturar en cualquier medida y forma -Amplio espectro de color - facilidad de transparencia Característica principal Orgánicos, dependen de la química del carbono. Más utilizados: -Sintéticos -elastómeros: derivados del hule. -Naturales Estructura central Cadena de átomos de carbono Valencia de 4 electrones. Enlaces covalentes Etileno

Tipos de enlaces en polímeros

Polimerización Enlaces de Van der Waals- Fuerza de enlace entre cadenas. - Unión de monómeros de etileno=Polietileno Polietileno reticulado. Varios puntos de unión, mejor dieléctrico. Tipos de polímeros -Termoplásticos Se puede plastificar a través de la temperatura. Se pueden refundir. a) Semicristalinos: Orden b) Amorfos: Desorden -Termo fijos No se plastifican por acción del calor. Rígidos , quebradizos, no se pueden refundir. -Elastómeros *Números de reciclaje: El mayor es el que más se usa 1 PET

4 LDPE

7 Otros

2 HDPE

5 PP Poliprileno

3PVC

6 PS PARCIAL #3

Polimerización Tipos de cadenas poliméricas Cadena lineal Cadena alineada Cadena ramificada-Enlaces covalentes Cadena no alineada Tipos de cadenas -Termoplástico -Elastómero Flexibilidad -Termoestable Uniones más tupidas, más rígido que termoplástico.