- Calderería
- Conformado frío manual
- Estampación
- Extrusión
- Forjado
- Fundición
- Inyección
- Laminado
- Mecanizado con arranque de viruta
- Sinterizado
- Tratamientos Térmicos
- Trefilado
1.- Calderería
La calderería es una especialidad profesional de la fabricacion mecanica que tiene como función principal la construcción de depósitos aptos para el almacenaje y transporte desolidos en forma de granos o aridos, líquidos y gas; así como todo tipo de construcción naval y estructuras metálicas. Muchos de estos depósitos reciben el nombre de silos y cisternas. El material más común que se trabaja en calderería es el acero laminado y vigas en diferentes aleaciones, formas y espesores.
La soldadura de los componentes tiene una gran importancia para la calidad final del producto.
2.-Conformado frió manual
Es un proceso de fabricación donde el metal es conformado a temperatura ambiente, normalmente sin necesidad de quitar o rebajar material al producto. Se aprovecha la elasticidad y plasticidad del metal para darlo forma mediante una serie de prensas, extrusoras y otra maquinaria.
Históricamente, se trata de un proceso basado en la experiencia y en el conocimiento del metal, sin embargo las nuevas tecnologías han facilitado el conformado.
Conformado manual V.S. Conformado mecanizado (0.50 – 3:00)
Este proceso de fabricación ofrece una serie de ventajas respecto a otros procesos:
-Ahorro de material: de mas de un 70% respecto a otros procesos mecánicos tradicionales
-Mejora de las características del producto: el proceso incrementa la resistencia estructural del producto.
-Mejora del acabado de la superficie del producto: en comparación con otros procesos.
-Reducción del coste de fabricación: por la rápida fabricación de los productos
3.-Estampación
Fabricación de piezas mediante la presión de un molde sobre una plancha de materia prima. Al cesar la presión del molde, a pieza adquiere una determinada forma según las matrices utilizadas. Es el método utilizado para conformar las piezas de la carrocería.
El estampado es una de las tareas de mecanizado más fáciles que existen, y permite un gran nivel de automatismo del proceso cuando se trata de realizar grandes cantidades de un producto.
Bajo el nombre genérico de estampado se encuentran otras tareas parecidas que se realizan en las chapas de los metales que se llaman, embutición y troquelado.
Se denomina embutición al proceso de conformado en frío de los metales, por el que se transforma un disco o piezas recortada, según el material, en piezas huecas, e incluso partiendo de piezas previamente embutidas, estirarlas a una sección menor con mayor altura.
El troquelado es una herramienta empleada para dar forma a materiales sólidos, y en especial para el estampado de metales en frío.
4.-Extrusión
La extrusión es un proceso por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal. Ejemplos de este proceso son secciones huecas, como tubos, y una variedad de formas en la sección transversal. Se puede hacer en frio y en caliente.
(Extrusión por impacto)
5.-Forjado
El forjado es la aplicación de esfuerzos de compresión que obligan al metal a tomar cierta forma. Este esfuerzo puede ser aplicado manual o hidráulicamente por maquinas. Este proceso puede realizarse en frio o caliente, pero una gran mayoría se hace en caliente por factores como la facilidad y costo que involucra la deformación, la producción con ciertas propiedades y acabado superficial.
Existen dos clases de procedimientos de forjado: forjado por impacto y forjado por presión. En el primero, la carga es aplicada por impacto y la deformación tiene lugar en un corto tiempo. Por otra parte, en el forjado por presión, se involucra la aplicación gradual de presión para lograr la cedencia del metal. El tiempo de aplicación es relativamente largo.
El forjado por impacto:
a) Forjado de herrero.
Es el forjado que se veía antiguamente, en el cual el herrero ayudado de sus herramientas, martillaba el metal hasta el punto requerido.
(16:30 – 18:00)
b) Forjado con martinete.
A comparación del forjado de herrero, solo se reemplaza la fuerza limitada del herrero. En este proceso, la fuerza la hace un martillo mecánico o de vapor.
c) El forjado por presión:
En este proceso la prensa no es mecánica, ahora la prensa es hidráulica. Donde un cilindro hidráulico mueve un mazo verticalmente con cierta presión según las consideraciones necesarias para dar la forma al material
6.-Fundición
La fundición de metales es el proceso de fabricación de piezas mediante el colado del material derretido en un molde. El proceso tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. El proceso comienza con la elaboración del modelo que es la pieza que se desea reproducir; cuando la producción es en masa se la maquina en metales “blandos” como el aluminio. Este procedimiento de fabricación se aplica para producir piezas (moldeadas por colada). Para el moldeo por colada se usa un molde que corresponda a la configuración de la pieza deseada. Los moldes para la colada pueden ser: moldes permanentes y moldes no permanentes
Molde permanente Molde desechable de arena comprimida
Tipos de fundición:
-Fundición gris: La mayor parte del contenido de carbono en el hierro gris se da en forma de escamas o láminas de grafito, las cuales dan al hierro su color y sus propiedades deseables.
El hierro gris es fácil de maquinar, tiene alta capacidad de templado y buena fluidez para el colado, pero es quebradizo y de baja resistencia a la tracción.
El hierro gris se utiliza bastante en aplicaciones como bases o pedestales para máquinas, herramientas, bastidores para maquinaria pesada, y bloques de cilindros para motores de vehículos, discos de frenos, herramientas agrícolas entre otras.
-Fundición nodular: La fundición nodular, dúctil o esferoidal se produce en hornos cubilotes, con la fusión de arrabio y chatarra mezclados con coque y piedra caliza. La mayor parte del contenido de carbono en el hierro nodular, tiene forma de esferoides. Para producir la estructura nodular el hierro fundido que sale del horno se inocula con una pequeña cantidad de materiales como magnesio, cerio, o ambos. Esta microestructura produce propiedades deseables como alta ductilidad, resistencia, buen maquinado, buena fluidez para la colada, buena resistencia y tenacidad. No puede ser tan dura como la fundición blanca, salvo que la sometan a un tratamiento térmico, superficial, especial.
Este tipo de fundición se caracteriza por que en ella el grafito aparece en forma de esferas minúsculas y así la continuidad de la matriz se interrumpe mucho menos que cuando se encuentra en forma laminar, esto da lugar a una resistencia a la tracción y tenacidad mayores que en la fundición gris ordinaria.
-Fundición maleable: Los hierros maleables son tipos especiales de hierros producidos por el tratamiento térmico de la fundición blanca. Estas fundiciones se someten a rígidos controles y dan por resultado una microestructura en la cual la mayoría del carbono está en la forma combinada de cementita, debido a su estructura la fundición blanca es dura, quebradiza y muy difícil de maquinar.
-Fundición blanca: Se forma al enfriar rápidamente la fundición de hierro desde el estado líquido, siguiendo el diagrama hierro-cementita metaestable ; durante el enfriamiento, la austenita solidifica a partir de la aleación fundida en forma de dendritas. A los 1130°C el líquido alcanza la composición eutéctica (4.3%C) y se solidifica como un eutéctico de austenita y cementita llamado ledeburita. Este eutéctico aparece en su mayor parte como cementita blanca que rodea las dendritas de forma de helecho.
La fundición blanca se utiliza en cuerpos moledores por su gran resistencia al desgaste, el enfriamiento rápido evita la grafitización de la cementita pero si se calienta de nuevo la pieza colada a una temperatura de 870°C el grafito se forma lentamente adoptando una forma característica conocida como carbono de revenido, resultando la fundición maleable.
Proceso de fundición, de la mena al lingote:
7.-Inyección
El moldeo por inyección de polvos es una tecnología pulvimetalúrgica avanzada de conformado de materiales que combina las ventajas del moldeo por inyección de plásticos y la tecnología de polvos. Su finalidad es la producción de componentes metálicos o cerámicos, partiendo de polvos y empleando un sistema ligante como medio de transporte para el conformado de las piezas, utilizando un proceso de sinterización.
Esta técnica tiene su origen en los años veinte, pero no fue hasta 1979 cuando apareció la primera aplicación industrial. Se trata de la empresa Parmatech, en California (Estados Unidos). A partir de esta fecha, empezó a conocerse debido a su aplicación en la fabricación de piezas para aviones y cohetes. Durante la década de los noventa, se fue consolidando como una alternativa idónea para la fabricación de componentes de altas prestaciones y tuvo su momento de auge en Europa, tanto en el ámbito industrial como científico que le han convertido en una tecnología de procesado sumamente interesante para la fabricación de piezas de diferentes sectores.
Actualmente, el PIM permite obtener piezas con mejores propiedades mecánicas que con los procesos pulvimelúrgicos tradicionales. Las principales ventajas que aporta son:
-Mejores propiedades finales y densificación uniforme: debido a que la densificación que se consigue está entre el 95% y el 99%, se mejoran las propiedades mecánicas, como la resistencia al desgaste, dureza, etc.
-Diseños más complejos: al ser un proceso de inyección real, se pueden fabricar piezas con geometrías complicadas, como ranuras, muescas, roscas, superficies curvas, etc.
-Bajo coste: cuando se fabrican mediante PIM grandes volúmenes de producción en poco tiempo, el coste queda rápidamente amortizado. Además las piezas suelen tener un alto valor añadido, no hay pérdidas de material porque puede ser reutilizado y no hace falta aplicar ninguna operación secundaria.
-Estrechas tolerancias: se obtienen tolerancias de hasta ± 0.3% sin necesidad de mecanizado.
-Acabado superficial: se obtienen piezas con acabados superficiales medios de 1µm.
-Aplicabilidad: se puede aplicar esta tecnología a gran variedad de materiales, no solo metálicos, sino también plásticos.
-Automatización: es un proceso fácilmente automatizable, aunque requiere una gran inversión.
(0:30 – 1:00)
8.-Laminado
Conformado por el cual se hacen pasar al metal por trenes de rodillos paralelos que le dan una forma progresivamente mas parecida a la deseada.
El laminado se utiliza en los procesos de fabricación de los aceros, aluminio, cobre, magnesio, plomo, estaño, zinc, y sus aleaciones. Casi todos los metales utilizados en la industria, han sufrido una laminación en alguna etapa de su conformación.
-Diferencia entre laminado frio y caliente:
-Caliente: El acero laminado en caliente se produce cuando los fabricantes de acero calientan y presionan el metal a través de rodillos industriales que manipulan el metal de acuerdo con ciertas especificaciones. El metal caliente es más maleable, y por lo tanto más fácil de trabajar. Los fabricantes utilizan el laminado en caliente para lograr una superficie, espesor y propiedades mecánicas uniformes. El acero laminado en caliente se utiliza en la producción de los siguientes grados de acero: acero comercial, acero para moldear, acero de calidad estructural y acero de medio/alta resistencia y baja aleación.
-Frío: El acero laminado en frío se produce cuando el acero que se ha creado durante el laminado en caliente se deja enfriar antes de que se enrolle a su forma final. El acero laminado en frío está disponible en un menor número de formas y tamaños que los laminados de acero en caliente debido a que la durabilidad del acero se ve afectada cuando se manipula a temperatura ambiente. Cuando el acero se martilla o moldeada a temperatura ambiente se puede endurecer en el lugar de impacto y empieza a agrietarse. A diferencia del acero laminado en caliente, los laminados de acero en frío no requieren de decapado para evitar la oxidación.
9.-Mecanizado con arranque de viruta
El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un desperdicio o viruta. La herramienta consta, generalmente, de uno o varios filos o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado por arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho material con poca precisión; proceso intermedio) y de acabado (eliminación de poco material con mucha precisión; proceso final cuyo objetivo es el de dar el acabado superficial que se requiera a las distintas superficies de la pieza). Sin embargo, tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el material que se quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer viruta.
El mecanizado se hace mediante una máquina herramienta, manual, semiautomática o automática, pero el esfuerzo de mecanizado es realizado por un equipo mecánico, con los motores y mecanismos necesarios. Las máquinas herramientas de mecanizado clásicas son:
-Taladro: La pieza es fijada sobre la mesa del taladro, la herramienta, llamada broca, realiza el movimiento de corte giratorio y de avance lineal, realizando el mecanizado de un agujero o taladro teóricamente del mismo diámetro que la broca y de la profundidad deseada.
-Mortajadora : máquina que arranca material linealmente del interior de un agujero. El movimiento de corte lo efectúa la herramienta y el de avance la mesa donde se monta la pieza a mecanizar.
-Brochadora : Máquina en la que el movimiento de corte lo realiza una herramienta brocha de múltiples filos progresivos que van arrancando material de la pieza con un movimiento lineal.
-Torno: el torno es la máquina herramienta de mecanizado más difundida, éstas son en la industria las de uso más general, la pieza se fija en el plato del torno, que realiza el movimiento de corte girando sobre su eje, la cuchilla realiza el movimiento de avance eliminando el material en los sitios precisos.
-Fresadora: en la fresadora el movimiento de corte lo tiene la herramienta; que se denomina fresa, girando sobre su eje, el movimiento de avance lo tiene la pieza, fijada sobre la mesa de la fresadora que realiza este movimiento. Es junto al torno la máquina herramienta más universal y versátil.
10.-Sinterizado
La sinterización es uno de los métodos de fabricación más antiguos de metales y materiales cerámicos. Actualmente se usa para obtener cuerpos sólidos compactando polvos metálicos o cerámicos, y aún más recientemente, para obtener algunas formas de polímeros a partir de sus partículas. Constituye a veces el único método por el cual puede impartirse a un material propiedades adecuadas para ser utilizado con una determinada finalidad.
Para mas productos sinterizados: http://www.youtube.com/user/solidconcepts/videos
11.-Tratamientos térmicos
Podemos distinguir dos razones principales para efectuar tratamientos térmicos en los cuales se pretende conseguir un endurecimiento (temple) o un ablandamiento (recocido).
-Temple: El temple consiste en calentar el acero a una temperatura determinada por encima de su punto de transformación para lograr una estructura cristalina determinada (estructura austenítica), seguido de un enfriamiento rápido con una velocidad superior a la crítica, que depende de la composición del acero, para lograr una estructura austenítica, martensítica o bainítica, que proporcionan a los aceros una dureza elevada.
En casos determinados se interrumpe el enfriamiento en campos de temperatura comprendidos entre 180-500 ºC., alcanzándose de esta manera un temple con el mínimo de variación en las dimensiones de las piezas, un mínimo riesgo de deformación y consiguiéndose durezas y resistencias determinadas, de acuerdo con las estructuras cristalinas en lo que se refiere a austenita, martensita o bainita.
Los procedimientos de temple descritos se refieren a un temple total del material, otros tratamientos permiten una más amplia variación de las características añadiendo carbono o nitrógeno a la superficie de las piezas.
-Cementación: La difusión de carbono sobre la superficie se denomina cementación. Este procedimiento consiste en el calentamiento de las piezas a una temperatura de aproximadamente 900 ºC en un medio en el que el carbono penetre en la superficie del acero en función del tiempo. Se puede efectuar este procedimiento con medios sólidos (carbón de madera con aditivos, baño de sales con cianuros), o con medios gaseosos CO, H2, N2, CmHn. La utilización de medios gaseosos es la más utilizada ya que permite un control de la profundidad del tratamiento.
-Nitruración: La adición de nitrógeno a la superficie se denomina nitruración, dicho procedimiento consiste en el enriquecimiento de la superficie manteniendo el acero (de aleación especial con cromo, vanadio, aluminio), a una temperatura de aproximadamente 550 ºC, sea en baño de sales o en una atmósfera de amoniaco durante un tiempo determinado. Sin más tratamientos se alcanza de ésta manera una dureza superficial extremadamente alta con un mínimo de deformaciones, debido a la baja temperatura del tratamiento.
-Revenido: Normalmente, a continuación del temple se efectúa un tratamiento, denominado revenido. Si un acero se templa correctamente, alcanza su máxima dureza, que depende en primer lugar de su contenido en carbono, pero el acero en este estado es muy frágil y en consecuencia debe ser revenido a una temperatura entre 150 ºC y el punto de transformación del mismo. Los revenidos efectuados entre 150-220 ºC influyen poco en la dureza pero mejoran la resistencia, eliminando una parte de las tensiones producidas durante el enfriamiento. Esta clase de revenido se utiliza sobre todo en aceros para herramientas que requieren una gran dureza, en otros casos se efectúan los revenidos entre los 450-600 ºC.
La temperatura baja exigida puede ser compensada por la duración del recocido.
La velocidad de enfriamiento después del recocido tiene una gran importancia, ya que un enfriamiento rápido puede provocar nuevas tensiones y si es demasiado lento existe el peligro de fragilidad.-Normalizado: El normalizado es un recocido que se efectúa para proporcionar una buena y fácil mecanización de las piezas, lo cual depende de su estructura cristalina. El normalizado se efectúa antes del temple, ya que el resultado de éste depende del estado inicial de la estructura de las mismas. También se realizan recocidos para la eliminación de tensiones a temperaturas inferiores al punto de transformación.
12.-Trefilado