Trabajo de Maquinas Herramientas
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1 REPUBLICA BOLIVARIANA DE V ENEZUELA. MINISTERIO DEL POD ER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL DEL ESTADO ARAGUA “FEDERICO BRITO FIGUEROA”. NÚCLEO BARBACOAS. MÁQUINAS HERRAMIENTAS Y SOLDADURA Barbacoas, Octubre 2011. TUTOR: Prof. Simón Herrera. AUTORES: Br. Sanchez Triny C.I V-22.883.759 Br. Matute Mirianny C.I V-23.221.936 Br. Ortuño Adrian C.I V-18.908.602 Br. Quiroz Neris C.I V-21.605.898 Br. Silvera José C.I V-19.732.211
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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA. MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
UNIVERSITARIA.UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL DEL ESTADO ARAGUA “FEDERICO BRITO FIGUEROA”.
NÚCLEO BARBACOAS.
MÁQUINAS HERRAMIENTASY SOLDADURA
Barbacoas, Octubre 2011.
TUTOR:
Prof. Simón Herrera.
AUTORES:
Br. Sanchez Triny C.I V-22.883.759
Br. Matute Mirianny C.I V-23.221.936
Br. Ortuño Adrian C.I V-18.908.602
Br. Quiroz Neris C.I V-21.605.898Br. Silvera José C.I V-19.732.211
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ÍNDICE
CONTENIDO PÁG.INTRODUCCIÓN…………………………………………………………… 1
MÁQUINA HERRAMIENTA……………………………………………… 2
1).- TORNO………………………………………………………………... 3
2).- FRESADORA……………………………………………………….. 6
3).- LIMADORA…………………………………………………………. 8
4).- TALADRADORA…………………………………………………... 9
5).- SIERRAS……………………………………………………………… 13
6).- ESMERIL……………………………………………………………... 16
7).- RECTIFICADORA…………………………………………………… 17
8).- AFILADORA…………………………………………………………. 18
9).- ELECTROEROSIÓN…………………………………………………. 19
METALMECÁNICA Y SOLDADURA…………………………………… 28
1).- SOLDADURA POR ARCO…………………………………………... 28
2).- SOLDADURA OXIACETILÉNICA (AUTÓGENA)………………... 32
3).- SOLDADURA POR PUNTOS……………………………………….. 36
4).- SOLDADURA TIG…………………………………………………… 42
5).- SOLDADURA MIG/MAG…………………………………………… 46
CONCLUSIÓN………………………………………………………………. 48
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS……………………………………... 50
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INTRODUCCIÓN
Actualmente muchas industrias emplean diverso procesos productivos. Algunas
son procesos para la producción de alimentos, derivados, productos de manufactura,
entre otras. Existe un tipo de empresa que se encarga de los procesos de de
fabricación propiamente dicho, las cuales son empresas que aplican un 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.
Para la obtención de un determinado producto serán necesarias multitud de
operaciones individuales de modo que, dependiendo de la escala de observación,
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.
El mecanizado o, más correctamente, maquinado, es un proceso de fabricación que
comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante la
eliminación de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión. Se realiza a
partir de productos semielaborados como lingotes, tochos u otras piezas previamente
conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Los productos obtenidos
pueden ser finales o semielaborados que requieran operaciones posteriores.
En la presente investigación, se hace referencia teórica básica sobre los principales
aspectos relativos a estos procesos de fabricación, donde se hablará de las maquinas
herramientas como tal, tipos, partes, importancia, además del proceso de fabricación
con soldadura de distinto tipo.
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MÁQUINA HERRAMIENTA
La máquina herramienta es un tipo de máquina que se utiliza para dar forma a
materiales sólidos, principalmente metales. Su característica principal es su falta de
movilidad, ya que suelen ser máquinas estacionarias. El moldeado de la pieza se
realiza por la eliminación de una parte del material, que se puede realizar por
arranque de viruta, por estampado, corte o electroerosión.
El término máquina herramienta se suele reservar para herramientas que utilizan
una fuente de energía distinta del movimiento humano, pero también pueden sermovidas por personas si se instalan adecuadamente o cuando no hay otra fuente de
energía. Muchos historiadores de la tecnología consideran que las auténticas
máquinas herramienta nacieron cuando se eliminó la actuación directa del hombre en
el proceso de dar forma o troquelar los distintos tipos de herramientas. Por ejemplo,
se considera que el primer torno que se puede considerar máquina herramienta fue el
inventado alrededor de 1751 por Jacques de Vaucanson, puesto que fue el primero
que incorporó el instrumento de corte en una cabeza ajustable mecánicamente,quitándolo de las manos del operario.
Las máquinas herramienta pueden utilizar una gran variedad de fuentes de energía.
La energía humana y la animal son opciones posibles, como lo es la energía obtenida
a través del uso de ruedas hidráulicas. Sin embargo, el desarrollo real de las máquinas
herramienta comenzó tras la invención de la máquina de vapor, que llevó a la
Revolución Industrial. Hoy en día, la mayor parte de ellas funcionan con energía
eléctrica.
Las máquinas-herramienta pueden operarse manualmente o mediante control
automático. Las primeras máquinas utilizaban volantes para estabilizar su
movimiento y poseían sistemas complejos de engranajes y palancas para controlar la
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máquina y las piezas en que trabajaba. Poco después de la Segunda Guerra Mundial
se desarrollaron los sistemas de control numérico. Las máquinas de control numérico
utilizaban una serie de números perforados en una cinta de papel o tarjetas perforadas
para controlar su movimiento. En los años 1960 se añadieron computadoras para
aumentar la flexibilidad del proceso. Tales máquinas se comenzaron a llamar
máquinas CNC, o máquinas de Control Numérico por Computadora. Las máquinas
de control numérico y CNC pueden repetir secuencias una y otra vez con precisión, y
pueden producir piezas mucho más complejas que las que pueda hacer el operario
más experimentado.
1).- TORNO
Es una máquina herramienta en la cual la pieza que se ha de mecanizar tiene un
movimiento de rotación alrededor del eje. Así pues, en el torno la pieza verifica el
movimiento de corte, en tanto que la herramienta produce el avance. Ver Anexos
a).- Partes de un Torno
El tipo de torno más corriente es el llamado torno paralelo en sus diversas
variedades. Los otros tipos de tornos se comprenden, en general, con el nombre de
tornos especiales. En un torno paralelo se puede distinguir cuatro partes principales:
la bancada, el cabezal, el contra-cabezal y los carros. Cada una de estas partes consta
de diversos órganos.
Bancada: Es un prisma de fundición sostenido por uno o más pies y
cuidadosamente cepillado y alisado para servir de apoyo y guía a las demás partes del
torno. Las bancadas pueden ser de dos clases, según la forma de su perfil transversal:
de guías prismáticas o americanas y de guías en cola de milano o europeas. La
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bancada puede ser también escotada o entera, según las guías tengan o no un hueco
llamado escote, cuyo objeto principal es permitir el torneado de piezas de mucho
diámetro. Este escote se cubre con un puente para los trabajos corrientes.
Cabezal: Está formado por un bastidor o una caja de fundición ajustado a un
extremo de la bancada y unido fuertemente a ella mediante tornillos. En la parte
superior están alojados dos cojinetes en los que giran perfectamente ajustado un eje
de acero, generalmente hueco. En el mismo cabezal van montados generalmente los
órganos encargados de transmitir el movimiento del motor al eje.
La Armazón: Comprende generalmente una base de apoyo para el plato; uno o
dos montajes verticales; un puente o brazo que corre sobre los montantes y que
sostiene los portaherramientas.
b).- Tipos de Tornos.
Tornos revolver: La característica principal del torno revolver es el llevar enlugar del contra-cabezal un tambor giratorio llamado torre revolver, que facilita la
sucesiva entrada en juego de las diversas herramientas, quedando automáticamente en
la posición correcta de trabajo.
Las principales ventajas de los tornos revolver son la rapidez y la precisión, sobre
todo cuando se trata de trabajos en serie porque si no, el tiempo empleado en preparar
la herramienta los hiciese antieconómicos. El eje del torno revolver puede ser vertical
o inclinado. Según la clase de trabajo que puedan realizar, clasifíquense los tornos
revolver en:
Tornos que trabajan piezas cortadas de una barra.
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Tornos con plato para piezas fundidas o estampadas.
Tornos que pueden realizar ambas formas de trabajo.
Tornos automáticos: Los tornos automáticos, son tornos que debido a su
especial funcionamiento permiten realizar todo el ciclo de mecanizado, incluso la
aportación de nuevo material para la pieza siguiente sin intervención del operario.
Fundamentalmente esta automaticidad se obtiene por medio de levas de diversos
tipos que van en el órgano fundamental del torno automático que es el árbol
portalevas. Este árbol tiene un movimiento lento y, en general, de una revolución por
cada pieza que se ejecuta. Ver Anexos
Tornos semiautomáticos: La palabra semiautomático tiene dos
significaciones. Algunos fabricantes llaman torno semiautomático a un torno revolver
en el cual todos los avances, tanto del revólver, como de los carros, pueden ejecutarse
automáticamente. En este caso el operario opera la palanca de apertura y cierre de
pinza, hace a mano con las palancas el retroceso del revolver a cada operación yembraga el avance para la operación siguiente; al llegar al tope se acciona
automáticamente el desembrague del avance.
Tornos copiadores: Los tornos copiadores permiten obtener, económicamente,
piezas de bastante tamaño en pequeñas series, reproduciendo una pieza previamente
hecha (pieza patrón). También suele emplearse una plantilla.
Un palpador muy sensible va siguiendo el contorno de la pieza patrón al avanzar el
carro principal y transmite su movimiento por un mecanismo hidráulico o magnético
a un carro que lleva un movimiento independiente del husillo transversal. Lo más
corriente es que el sistema copiador no esté unido fijamente al torno, sino que
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constituya un aparato aparte que se puede poner o no poner en el torno. Igualmente
hay en el comercio copiador que se pueden adaptar a casi cualquier torno de precisión
para convertirlo en torno copiador.
Las piezas patrones o plantillas, que en general no pueden ser muy complicadas,
para que pueda seguirlas el palpador, se colocan generalmente entre puntos entre dos
cabezales situados en la parte de la bancada contraria al operario. Estos cabezales van
fijados a unas guías ex profesionales que tiene la bancada.
2).- FRESADORA.
En las fresadoras, la pieza entra en contacto con un dispositivo circular que cuenta
con varios puntos de corte. La pieza se sujeta a un soporte que controla el avance de
la pieza contra el útil de corte. El soporte puede avanzar en tres direcciones:
longitudinal, horizontal y vertical. En algunos casos también puede girar. Las
fresadoras son las máquinas herramientas más versátiles. Permiten obtener superficies
curvadas con un alto grado de precisión y un acabado excelente. Los distintos tipos deútiles de corte permiten obtener ángulos, ranuras, engranajes o muescas.
a).- Clasificación de las fresadoras
La gran variedad de fresadoras puede reducirse a tres tipos principales:
horizontales, verticales y mixtas, caracterizadas, respectivamente, por tener el eje
porta fresas horizontal, vertical o inclinadle.
Fresadoras Horizontales: Esencialmente, constan de una bancada vertical
llamada cuerpo de la fresadora, a lo largo de una de cuyas caras se desliza una
escuadra llamada ménsula o consola, sobre la cual, a su vez, se mueve un carro porta
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mesa que se ha de fresar. En la parte superior de la bancada están alojados los
cojinetes en los que gira el árbol o eje principal, que a su vez puede ir prolongado por
un eje porta fresas. Estas fresadoras se llaman universales cuando la mesa de trabajo
puede girar alrededor de un eje vertical y puede recibir movimiento automático en
sentido vertical, longitudinal y transversal, o al menos en sentido longitudinal. Ver
Anexos
Fresadoras Universales: La máquina fresadora universal se caracteriza por la
multitud de aplicaciones que tiene. Su principal nota característica la constituye su
mesa inclinadle que puede bascular tanto hacia la izquierda como hacia la derecha en
45°. Esta disposición sirve con ayuda del cabezal divisor para fresar ranuras espirales.
Los tres movimientos de la mesa en sentido vertical, longitudinal y transversal se
pueden efectuar a mano y automáticamente en ambos sentidos. Topes regulables
limitan automáticamente la marcha en el punto deseado. En las manivelas que sirven
para mover la mesa hay discos graduados que permiten ajustes finos.
Estas máquinas encuentran aplicación en mecánica fina, en construcción deherramientas y de moldes, en la fabricación de piezas sueltas y de pequeñas series. En
estas aplicaciones tienen empleos muy variados mediante accesorios basculantes y
fácilmente recambiables que las hacen aptas para toda clase de trabajos con arranques
de viruta.
Fresadoras Verticales: Así se llaman las fresadoras cuyo eje porta fresas es
vertical. En general son mono poleas y tiene la mesa con movimiento automático en
sentido vertical, longitudinal y transversal.
Fresadoras Copiadoras: Las máquinas fresadoras copiadoras cuyos procesos
de trabajo pueden mandarse a mano o de modo totalmente automático, permiten la
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fabricación de piezas con formas irregulares, de herramientas para trefiladoras y para
prensas y estampas siguiendo una plantilla, un modelo o un prototipo. El movimiento
de un punzón que va palpando el modelo se transmite al husillo porta fresa por
medios mecánicos, hidráulicos o electrohidráulicos con refuerzo electrónico. En
algunas máquinas los movimientos del palpador pueden seguirse sobre una pantalla.
Fresadora Mixta: Cuando, auxiliándose con accesorios, el husillo puede
orientarse en las dos posiciones.
3).- LIMADORA
La limadora mecánica es una máquina herramienta para el mecanizado de piezas
por arranque de viruta, mediante el movimiento lineal alternativo de la herramienta o
movimiento de corte. La mesa que sujeta la pieza a mecanizar realiza un movimiento
de avance transversal, que puede ser intermitente para realizar determinados trabajos,
como la generación de una superficie plana o de ranuras equidistantes. Asimismo,
también es posible desplazar verticalmente la herramienta o la mesa, manual oautomáticamente, para aumentar la profundidad de pasada.
La limadora mecánica permite el mecanizado de piezas pequeñas y medianas y,
por su fácil manejo y bajo consumo energético, es preferible su uso al de otras
máquinas herramienta para la generación de superficies planas de menos de 800 mm
de longitud.
a)
Componentes principales
Bancada: es el elemento soporte de la máquina, aloja todos los mecanismos
de accionamiento, suele ser de fundición y muy robusta. Está provista de guías
horizontales sobre las que deslizan el carnero y dos guías verticales sobre las que
puede desplazarse verticalmente la mesa.
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Guías
Mesa: sobre las guías verticales de la parte frontal de la bancada se apoya uncarro provisto de guías horizontales sobre las que se desplaza la mesa propiamente
dicha, por tanto puede moverse verticalmente por desplazamiento vertical del carro.
Carnero o carro: es la parte móvil de la máquina, desliza sobre guías
horizontales situadas en la parte superior de la bancada y en cuya parte frontal hay
una torreta provista de un portaherramientas en el que se fija la herramienta de corte.
Mecanismo de accionamiento del carnero. Hay varios tipos: por cremallera,por palanca oscilante y plato-manivela o hidráulico.
b).- Tipos de limadoras
Limadora ordinaria: No tiene mesa y mecaniza piezas grandes realizando el
movimiento de avance por desplazamiento trasversal del carnero.
Limadora sin mesa
Limadora copiadora
Limadora vertical
4).- TALADRADORA
La taladradora es una máquina herramienta donde se mecanizan la mayoría de los
agujeros que se hacen a las piezas en los talleres mecánicos. Destacan estas máquinaspor la sencillez de su manejo. Tienen dos movimientos: El de rotación de la broca que
le imprime el motor eléctrico de la máquina a través de una transmisión por poleas y
engranajes, y el de avance de penetración de la broca, que puede realizarse de forma
manual sensitiva o de forma automática, si incorpora transmisión para hacerlo.
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Se llama taladrar a la operación de mecanizado que tiene por objeto producir
agujeros cilíndricos en una pieza cualquiera, utilizando como herramienta una broca.
La operación de taladrar se puede hacer con un taladro portátil, con una máquina
taladradora, en un torno, en una fresadora, en un centro de mecanizado CNC o en una
mandriladora.
De todos los procesos de mecanizado, el taladrado es considerado como uno de los
procesos más importantes debido a su amplio uso y facilidad de realización, puesto
que es una de las operaciones de mecanizado más sencillas de realizar y que se hacenecesario en la mayoría de componentes que se fabrican.
Las taladradoras descritas en este artículo, se refieren básicamente a las utilizadas
en las industrias metalúrgicas para el mecanizado de metales, otros tipos de
taladradoras empleadas en la cimentaciones de edificios y obras públicas así como en
sondeos mineros tienen otras características muy diferentes y serán objeto de otros
artículos específicos.
a).- Proceso de taladrado
El taladrado es un término que cubre todos los métodos para producir agujeros
cilíndricos en una pieza con herramientas de arranque de viruta. Además del
taladrado de agujeros cortos y largos, también cubre el trepanado y los mecanizados
posteriores tales como escariado, mandrinado, roscado y brochado. La diferencia
entre taladrado corto y taladrado profundo es que el taladrado profundo es una técnica
específica diferente que se utiliza para mecanizar agujeros donde su longitud es varias
veces más larga (8-9) que su diámetro.
Con el desarrollo de brocas modernas el proceso de taladrado ha cambiado de
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manera drástica, porque con las brocas modernas se consigue que un taladro macizo
de diámetro grande se pueda realizar en una sola operación, sin necesidad de un
agujero previo, ni de agujero guía, y que la calidad del mecanizado y exactitud del
agujero evite la operación posterior de escariado.
Como todo proceso de mecanizado por arranque de viruta la evacuación de la
misma se torna crítica cuando el agujero es bastante profundo, por eso el taladrado
está restringido según sean las características del mismo. Cuanto mayor sea su
profundidad, más importante es el control del proceso y la evacuación de la viruta.4
b).- Producción de agujeros
Los factores principales que caracterizan un agujero desde el punto de vista de su
mecanizado son:
Diámetro
Calidad superficial y tolerancia
Material de la pieza
Material de la broca
Longitud del agujero
Condiciones tecnológicas del mecanizado
Cantidad de agujeros a producir
Sistema de fijación de la pieza en el taladro.
Casi la totalidad de agujeros que se realizan en las diferentes taladradoras que
existen guardan relación con la tornillería en general, es decir la mayoría de agujeros
taladrados sirven para incrustar los diferentes tornillos que se utilizan para ensamblar
unas piezas con otras de los mecanismos o máquinas de las que forman parte.
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Según este criterio hay dos tipos de agujeros diferentes los que son pasantes y
atraviesan en su totalidad la pieza y los que son ciegos y solo se introducen una
longitud determinada en la pieza sin llegarla a traspasar, tanto unos como otros
pueden ser lisos o pueden ser roscados.
Respecto de los agujeros pasantes que sirven para incrustar tonillos en ellos los
hay de entrada avellanada, para tornillos de cabeza plana, agujeros de dos diámetros
para insertar tornillos allen y agujeros cilíndricos de un solo diámetro con la cara
superior refrentada para mejorar el asiento de la arandela y cabeza del tornillo. El
diámetro de estos agujeros corresponde con el diámetro exterior que tenga el tornillo.
Respecto de los agujeros roscados el diámetro de la broca del agujero debe ser la
que corresponda de acuerdo con el tipo de rosca que se utilice y el diámetro nominal
del tornillo. En los tornillos ciegos se debe profundizar más la broca que la longitud
de la rosca por problema de la viruta del macho de roscar.
c).- Representación gráfica de los agujeros ciegos roscados
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5).- SIERRAS
La sierra es una herramienta que sirve para cortar madera u otros materiales.
Consiste en una hoja con el filo dentado y se maneja a mano o por otras fuentes de
energía, como vapor, agua o electricidad. Según el material a cortar se utilizan
diferentes tipos de hojas de sierra. De acuerdo con la mitología griega, fue inventada
por Perdix, el nieto de Dédalo.
a).- Tipos de dentado
En el corte de madera existen tres tipos básicos de dentado:
El dentado norteamericano, en el cual se alternan tres dientes rectos con uno
terminado en curva cóncava y que tiene la función de desalojar mejor el serrín
producido en el corte
El dentado universal, el cual consta de dientes terminados en punta que, con
ángulo positivo o negativo, van triscados de forma alterna y en diferentes números.
Lo habitual es encontrar el triscado uno a uno; esto es, un diente a izquierdas y otro a
derechas y así sucesivamente, aunque también existen en el mercado triscados a dos y
tres dientes.
Otro tipo de sierra o diente es el conocido como japonés, el cual sustituye el
triscado anteriormente dicho, por un afilado interno del diente unido a un vaciado de
las caras exteriores de la hoja de sierra y una terminación progresiva; esto es, es de
menor tamaño, por lo cual es más fácil utilizarla.
El corte: En cuanto al corte de metales, en un principio se realizaba con el lomo
dentado de una lima, evolucionando hasta la forma actual. Al principio se fabricaron
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en acero al carbono templado, lo que producía una hoja muy quebradiza. Luego se
pasó a templar la hoja parcialmente, primero en lomo y más tarde en lomo y dientes,
lo que dotaba de cierta flexibilidad a la lima pero no solventaba el problema de la
rotura.
Conforme los materiales a cortar fueron avanzando en tecnología, también lo
hicieron las hojas de sierra, las cuales pasaron de fabricarse en acero al carbono a
fabricarse en acero rápido o de alta velocidad, más conocido por sus siglas en inglés,
HSS.
Posteriormente, en la década de los 1970, se inventa por parte de la empresa sueca
SANDVIK el llamado acero bimetal, que consiste en una banda estrecha de acero
rápido en donde se forman los dientes, aleada mediante haz de electrones a un cuerpo
fabricado en acero para muelles. Esto dio lugar a las hojas de sierra para metales con
las características que se conocen hoy: una hoja virtualmente irrompible con una alta
capacidad de corte, pues llegan a cortar hasta acero inoxidable.
b).- Modo de corte
La forma de cortar también ha evolucionado, siendo las primeras las sierras de
movimiento alternativo o de vaivén, originalmente movidas por molinos hidráulicos.
Más tarde se accionaron mediante máquinas a vapor y finalmente con electricidad.
c).- La sierra de cinta
Después de ese tipo de hoja surgió la conocida como sierra de cinta o sierra sin fin,
la cual empezó como herramienta de corte para madera, al igual que la anterior y
posteriormente pasó al campo del corte de metales, anulando prácticamente el uso de
la sierra de movimiento alternativo.
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La sierra de cinta consiste en una hoja de metal dentada altamente flexible que es
cortada y soldada de acuerdo al diámetro de los volantes de la máquina herramienta
en la que va a ser usada, produciendo el corte por deslizamiento continuo sobre la
pieza a cortar.
Siguió el desarrollo de la hoja de mano en cuanto a componentes, pero hoy en día
la ha superado ampliamente, encontrando en el mercado hojas con los dientes
compuestos de carburo de tungsteno, capaces de cortar aleaciones de extraordinaria
resistencia tales como las superaleaciones empleadas en el campo de la aviación.
d).- Tipos de Sierras
Por su fuente de energía hay Sierras eléctricas, hidráulicas y neumáticas. También
se pueden clasificar de acuerdo a la cuchilla que utilicen para el material que cortarán
como madera, concreto, metal y otros. Por su tipo de cuchilla existen:
Sierra reciprocante
Sierra de banda o Motosierra
Sierra de Vaiven
Sierra circular
Sierra de cadena
Sierra articulada
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6).- ESMERIL
Esmeril se le llama a unas ciertas piedras montadas en un motor para desbastar,
desgastar o limar asperezas. Los esmeriles; los hay de mano y de banco.
Las esmeriladoras: son las maquinas que soportan los abrasivos. Los abrasivos
son discos de corte; los hay en diferentes granos o dientes, según a lo que se quiera
usar. Existen con punta de diamante para concretos muy duros y de carburo de
tungsteno. En las siguientes figuras se muestran formas comunes de los abrasivos:
(A) Bandas, pliegos y discos recubiertos de abrasivos, (B) Formas comunes de ruedasde esmeril, (C) Varios tipos de granos abrasivos y (D) quitando los cantos de una
pieza de máquina con una barra de liga abrasiva.
Uso del esmeril.
Todo taller mecánico tiene una o más esmeriladoras de banco o de pedestal para el
afilado de las herramientas de corte. A este tipo de esmerilado se le llama “esmeriladomanual”, o a pulso, por que las piezas a esmerilar se sujetan y controlan con las
manos.
La “esmeriladora de banco” es una máquina de esmerilar pequeña montada en un
banco. Consiste en un motor eléctrico con una flecha o husillo en cada extremo. Las
ruedas de esmeril (abrasivas) se montan sobre estas flechas. Una suele ser de grano
basto para un rápido esmerilado o remoción de material. La otra es una rueda de
grano fino para esmerilado de acabado. La esmeriladora de pedestal es una máquina
más grande montada sobre una base y sujetada al piso como se muestra en la figura
siguiente.
Tanto las ruedas en la esmeriladora de banco como en la de pedestal están
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cubiertas con defensas protectoras, excepto el área pequeña expuesta para el
esmerilado. Los soportes para la herramienta son una parte importante de las
maquinas esmeriladoras manuales; proporcionan un medio de apoyo para la pieza de
trabajo, de manera que esta se puede controlar.
7).- RECTIFICADORA
La rectificadora es una máquina herramienta, utilizada para realizar mecanizados
por abrasión, con mayor precisión dimensional y menores rugosidades que en el
mecanizado por arranque de viruta.
Las piezas que se rectifican son principalmente de acero endurecido mediante
tratamiento térmico. Para el rectificado se utilizan discos abrasivos robustos,
llamados muelas. El rectificado se aplica luego que la pieza ha sido sometida a otras
máquinas herramientas que han quitado las impurezas mayores, dejando solamente un
pequeño excedente de material para ser eliminado por la rectificadora con precisión.
A veces a una operación de rectificado le siguen otras de pulido y lapeado, como porejemplo en la fabricación de cristales para lentes.
a).- Tipos de rectificadora
Las rectificadoras para piezas metálicas consisten en un bastidor que contiene una
muela giratoria compuesta de granos abrasivos muy duros y resistentes al desgaste y a
la rotura. La velocidad de giro de las muelas puede llegar a 30.000 rpm, dependiendo
del diámetro de la muela.
Según las características de las piezas a rectificar se utilizan diversos tipos de
rectificadoras, siendo las más destacadas las siguientes:
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Las rectificadoras planeadoras o tangenciales consisten de un cabezal
provisto de una muela y un carro longitudinal que se mueve en forma de vaivén en el
que se coloca la pieza a rectificar. También puede colocarse sobre una plataforma
magnética. Generalmente se utiliza para rectificar matrices, calzos y ajustes con
superficies planas.
La rectificadora sin centros (centerless) consta de dos muelas y se utilizan
para el rectificado de pequeñas piezas cilíndricas, como bulones, casquillos,
pasadores, etc. Permite automatizar la alimentación de las piezas, facilitando el
funcionamiento continuo y la producción de grandes series de la misma pieza. En estecaso la superficie de la pieza se apoya sobre la platina de soporte entre el disco
rectificador (que gira rápidamente) y la platina regulable pequeña (que se mueve
lentamente).
Las rectificadoras universales se utilizan para todo tipo de rectificados en
diámetros exteriores de ejes. Son máquinas de gran envergadura cuyo cabezal
portamuelas tiene un variador de velocidad para adecuarlo a las características de lamuela que lleva incorporada y al tipo de pieza que rectifica.
7).- AFILADORA
Afiladora es el nombre que se da a los aparatos que se emplean para afilar toda
clase de instrumentos y herramientas cortantes.
Existen afiladoras de varias clases, si bien comúnmente comprenden como órganoafilador una o varias muelas de esmeril montadas sobre un eje que gira a toda
velocidad. Algunas consisten en una correa sin fin recubierta de una materia afiladora
que se mantiene en tensión girando entre dos tambores, o también se emplea un disco
giratorio recubierto de tela de esmeril. Para afilar las sierras en sus múltiples
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operaciones de afilar, formar y rectificar la vía se usan máquinas muy perfeccionadas
que hacen su trabajo automáticamente.
8).- ELECTROEROSIÓN
La electroerosión es un proceso de fabricación, también conocido como
Mecanizado por Descarga Eléctrica o EDM (Por su nombre en inglés, Electrical
Discharge Machining).
El proceso de electroerosión consiste en la generación de un arco eléctrico entreuna pieza y un electrodo en un medio dieléctrico para arrancar partículas de la pieza
hasta conseguir reproducir en ella las formas del electrodo. Ambos, pieza y electrodo,
deben ser conductores, para que pueda establecerse el arco eléctrico que provoque el
arranque de material.
Básicamente tiene dos variantes:
1. El proceso que utiliza el electrodo de forma, conocido como Ram EDM, donde
el término ram quiere decir en inglés "ariete" y es ilustrativo del "choque" del
electrodo contra la pieza o viceversa (pieza contra el electrodo).
2. La que utiliza el electrodo de hilo metálico o alambre fino, WEDM (donde las
siglas describen en inglés Wire Electrical Discharge Machining),
a).- Proceso de electroerosión con electrodo de forma
Durante el proceso de electroerosión la pieza y el electrodo se sitúan muy cercanos
entre sí, dejando un hueco que oscila entre 0,01 y 0,05 mm, por el que circula un
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líquido dieléctrico (normalmente aceite de baja conductividad). Al aplicar una
diferencia de tensión continua y pulsante entre ambos, se crea un campo eléctrico
intenso que provoca el paulatino aumento de la temperatura, hasta que el dieléctrico
se vaporiza.
Al desaparecer el aislamiento del dieléctrico salta la chispa, incrementándose la
temperatura hasta los 20.000 °C, vaporizándose una pequeña cantidad de material de
la pieza y el electrodo formando una burbuja que hace de puente entre ambas.
Al anularse el pulso de la fuente eléctrica, el puente se rompe separando laspartículas del metal en forma gaseosa de la superficie original. Estos residuos se
solidifican al contacto con el dieléctrico y son finalmente arrastrados por la corriente
junto con las partículas del electrodo.
Dependiendo de la máquina y ajustes en el proceso, es posible que el ciclo
completo se repita miles de veces por segundo. También es posible cambiar la
polaridad entre el electrodo y la pieza.
El resultado deseado del proceso es la erosión uniforme de la pieza, reproduciendo
las formas del electrodo. En el proceso el electrodo se desgasta, por eso es necesario
desplazarlo hacia la pieza para mantener el hueco constante. En caso que el desgaste
sea severo, el electrodo es reemplazado. Si se quiere un acabado preciso (tolerancia
de forma +-0.05 mm es preciso la utilización de 2 electrodos).
La rugosidad superficial (vdi) que se obtiene en un proceso de electroerosión por
penetración puede establecerse previamente, dentro de unos límites, al programar la
máquina. Esta rugosidad puede variar entre 48 vdi (acabado muy rugoso ) y 0 vdi
(acabado sin rugosidad pero imposible de conseguir, un 26 vdi es un acabado casi
perfecto) Las tasas de arranque de material con electrodo de forma son del orden de 2
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cm3 /h.
b).- El electrodo de forma
El electrodo es comúnmente hecho de grafito pues este, por tener una elevada
temperatura de vaporización, es más resistente al desgaste. Puede ser trabajado en una
fresadora específica con el fin de crear ya sea un electrodo macho o un electrodo
hembra, lo que significa que el electrodo tendrá la forma opuesta a la forma deseada y
resultante en la pieza de trabajo.
Es buena práctica tener un electrodo de erosión en bruto y uno que consuma en
forma fina y final, mas esto puede ser determinado por las dimensiones y
características de la pieza a ser lograda.
Los electrodos pueden ser manufacturados en forma que múltiples formas
pertenezcan al mismo pedazo de grafito.
También el cobre es un material predilecto para la fabricación de electrodos
precisos, por su característica conductividad, aunque por ser un metal suave su
desgaste es más rápido. El electrodo de cobre es ideal para la elaboración de hoyos o
agujeros redondos y profundos. Comúnmente estos electrodos se encuentran de
diámetros con tamaños milimétricos en incrementos de medio milímetro y longitudes
variadas. Este proceso en particular es muy utilizado para antes del proceso de
electroerosión con hilo, para producir el agujero inicial donde pase el hilo a través de
un grosor de material que es inconveniente al taladro convencional. Si deseamos un
buen acabado en el objeto a erosionar , sea cual sea el material en que se construya el
electrodo este debe ser repasado a mano después ser mecanizado en la fresadora o
torno debido a las marcas que las herramientas de corte utilizadas en estas maquinas
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producen pequeñas marcas en los electrodos.
c).- Ventajas del proceso de electroerosión con electrodo de forma
Al no generar fuerzas de corte como en los procesos de mecanizado, el torneado
y el taladrado, resulta aplicable para materiales frágiles.
Se pueden producir agujeros muy inclinados en superficies curvas sin
problemas de deslizamiento. Así como de elevada relación de aspecto (cociente entre
la longitud y el diámetro), es decir, con pequeño diámetro y gran profundidad
imposibles con un taladro convencional.
Al ser un proceso esencialmente térmico, se puede trabajar cualquier material
mientras sea conductor
Las tolerancias que se pueden obtener son muy ajustadas, desde ±0,025 hasta
±0,127 mm.
Es un proceso de fabricación único para lograr complejas configuraciones que
son imposibles de otra forma.
Ahorran en ocasiones la realización de un acabado rugoso en la pieza por medio
de ataques de ácido, pasándose a denominar "Acabado de Electroerosión". No es un
acabado quizás tan perfecto como el que se obtendría con el ataque de ácido pero por
costes y plazos resulta satisfactorio en la mayoría de las ocasiones.
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d).- Inconvenientes en el proceso de electroerosión con electrodo de forma
Tras el proceso suele quedar una capa superficial de metal fundido, frágil y de
extremada dureza, que debe eliminarse en aquellas piezas que requieran resistencia a
la fatiga. Tiene más resistencia a la fatiga una pieza acabada por arranque de viruta
(fresadora , torno , planificadora ...) que una pieza acabada por penetración eléctrica
(electroerosión).
El grafito es un material frágil, por lo que la manipulación de los electrodos
debe ser muy cuidadosa.
Los electrodos, generalmente, requieren ser manufacturados, por ejemplo,
mecanizados en una fresadora que sirva para trabajar grafito.
La rugosidad que deja en la superficie puede ser muy elevada en función del
tipo de aplicación y la reducción de ésta utilizando intensidades menores requiere
mucho tiempo y en ocasiones se pueden producir defectos indeseados como
formación de carbonillas o manchas.
El acabado superficial rugoso no es perfecto resultando más rugoso sobre las
caras planas que sobre las paredes verticales por efecto de las chispas esporádicas que
se producen al evacuar los restos de material.
e).- Aplicaciones del proceso de electroerosión con electrodo de forma
A modo de ejemplo se puede citar el agujereado de las boquillas de los inyectores
en la industria automotriz, así como en la fabricación de moldes y matrices para
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procesos de moldeo o deformación plástica.
f).- Proceso de electroerosión con hilo
Es un desarrollo del proceso anteriormente descrito, nacido en los años de la
década de los 70, y por consiguiente, más moderno que el anterior, que sustituye el
electrodo por un hilo conductor; además, este proceso tiene mejor movilidad. Las
tasas de arranque de material con hilo rondan los 350 cm3 /h.
La calidad, material y diámetro del hilo, en conjunción al voltaje y amperaje
aplicado, son factores que influyen directamente la velocidad con que una pieza
pueda ser trabajada. También, el grosor y material de la pieza dictan ajustes para el
cumplimiento del corte.
El acabado deseado en el proceso también es un factor de consideración que afecta
el tiempo de ciclo de manufactura, pues el acabado que este proceso deja en la pieza
puede ser mejorado cuanto más pases semi-repetitivos de corte sobre la mismasuperficie son ejecutados.
g).- Hilo conductor
El hilo metálico puede ser fabricado de latón o de zinc (y molibdeno, en caso de
máquinas de hilo recirculante). En prácticas de protección al medio ambiente,
después del uso y descarte del hilo empleado y sus residuos, el material del hilo, ya
sea en forma de hilo o éste pulverizado, es acumulado separadamente con el fin de ser
reciclado.
Existen varios diámetros en el mercado, incluyendo 0.010” (0,25mm) y 0.012”
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(0,30mm). Generalmente el hilo se vende en rollos y por peso, más que por su
longitud.
La tensión del hilo es importante para producir un corte efectivo, y por
consiguiente una mejor parte; la sobretensión del hilo resulta en que este se rompa
cuando no sea deseado. Mas la ruptura del hilo es común durante el proceso, y
también es necesaria. En unos talleres, los encendedores comunes se utilizan como
una forma práctica de cortar el hilo.
Inicialmente, la posición de una cabeza superior y una cabeza inferior por lascuales pasa el hilo están en un alineamiento vertical y concéntrico una a la otra; el
hilo en uso se encuentra entre estos dos componentes mecánicos.
h).- Máquinas de electroerosión con hilo
A diferencia de las máquinas de electroerosión con electrodo de forma a las que la
polaridad aplicada puede ser invertida, la polaridad en el proceso de electroerosióncon hilo es constante, o sea que la "mesa" o marco donde las piezas son montadas
para ser trabajadas es tierra; esto significa que es de polaridad negativa. El hilo, por
consiguiente, es el componente mecánico al que la carga positiva es dirigida.
Todas las máquinas reciben un hilo a modo que éste se tensione en forma vertical
(axial "Z"), para producir cortes y movimientos en axiales "X" e "Y". Mas en su
mayoría, las máquinas de electroerosión con hilo tienen la capacidad de mover sus
componentes para ajustar el hilo vertical y producir un ángulo limitado de corte
(axiales "U" y "V"). En maquinaria más elaborada, la
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i).- Corte interno y externo
En el corte interno el hilo, sujeto por sus extremos comenzando por un agujero
previamente taladrado y mediante un movimiento de vaivén, como el de una sierra,
va socavando la pieza hasta obtener la geometría deseada.
En el corte externo el hilo puede empezar el movimiento desde el exterior del
perímetro de la pieza hasta entablar el arco; continúa su movimiento hasta que
consigue la periferia deseada.
j).- Ventajas del proceso de electroerosión con hilo
No precisa el mecanizado previo del electrodo.
Es un proceso de alta precisión.
Complejas formas pueden ser logradas.
Resultados constantes.
Dependiendo de la capacidad de la máquina, el trabajo con alambre puede
incluir angularidad variable controlada o geometría independiente (cuarto eje). Se puede mecanizar materiales previamente templados y así evitar las
deformaciones producidas en el caso de hacer este tratamiento térmico después de
terminada la pieza.
k).- Artículos y artefactos auxiliares
Imanes. Por razón de que la pieza debe ser de un material conductor deelectricidad, como lo es el acero, y muchas variedades de éste son magnéticos, el
empleo de imanes resulta de lo más práctico. Hay imanes especialmente diseñados
con el propósito de preparar las piezas para ser trabajadas.
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Artefactos específicos. Por razón que la geometría de algunas piezas es
complicada y el trabajo de corte necesario sobre éstas pueda ser posicionado en forma
dificultosa, son requeridos artefactos específicamente manufacturados con el fin de
sujetar las piezas durante el proceso y, por lo general, deben ser hechos de acero
inoxidable.
Motor rotacional. Si la máquina no tiene la capacidad de movimiento en el
cuarto axial, y el corte a la pieza lo requiere, un motor rotacional independiente puede
ser añadido con el fin de voltear la pieza.
En el siglo XXI se puede producir un proceso parecido al de torneado a altavelocidad utilizando el hilo para configuraciones caprichosas, dimensiones difíciles y
acabados satisfactorios.
l).- Plantación del ciclo
Cuando una de estas dos formas de proceso es escogida a ser aplicada, se debe
buscar como finalidad que el ciclo de manufactura sea lo más breve posible(reducción de tiempo de ciclo), que el acabado en la pieza tenga la aspereza y calidad
deseada, y que la precisión en dimensiones y tolerancias geométricas sean las
planeadas, todo esto incluido con las prácticas generales y aceptadas en la buena
manufactura, fabricación y producción.
La plantación de un ciclo inteligente y, cuando sea posible, una preparación de
múltiples piezas en orden y montadas con el fin de ser trabajadas en ciclos que
requieran atención mínima, son dos formas que contribuyen al ahorro de tiempo y
recursos. Obviamente, la protección y seguridad del operador es lo más importante y,
por consiguiente, contribuye también a la prosperidad y ahorro.
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Precauciones y consideraciones preventivas
El uso de corriente eléctrica, agua y alto voltaje presentan un peligro de
electrocución.
Es factible que chispas salten fuera del contenedor.
Derrames durante el llenado y vaciado de tanque o el uso de líquido a presión.
Siempre se debe observar precauciones y consideraciones preventivas, y
regulaciones dictadas por las buenas prácticas, por instructivos y manuales de las
máquinas y demás equipo, y por el taller o fábrica de trabajo donde el proceso de
electroerosión sea practicado.
METALMECÁNICA Y SOLDADURA
1).- SOLDADURA POR ARCO
La idea de la soldadura por arco eléctrico fue propuesta a principios del siglo XIX
por el científico inglés Humphrey Davy pero ya en 1885 dos investigadores rusos
consiguieron soldar con electrodos de carbono.
Cuatro años más tarde fue patentado un proceso de soldadura con varilla metálica.
Sin embargo, este procedimiento no tomó importancia en el ámbito industrial hasta
que el sueco Oscar Kjellberg descubrió, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso
masivo comenzó alrededor de los años 1950.
a).- Fundamentos
El sistema de soldadura eléctrica con electrodo recubierto se caracteriza, por la
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creación y mantenimiento de un arco eléctrico entre una varilla metálica llamada
electrodo, y la pieza a soldar. El electrodo recubierto está constituido por una varilla
metálica a la que se le da el nombre de alma o núcleo, generalmente de forma
cilíndrica, recubierta de un revestimiento de sustancias no metálicas, cuya
composición química puede ser muy variada, según las características que se
requieran en el uso. El revestimiento puede ser básico, rutílico y celulósico. Para
realizar una soldadura por arco eléctrico se induce una diferencia de potencial entre el
electrodo y la pieza a soldar, con lo cual se ioniza el aire entre ellos y pasa a ser
conductor, de modo que se cierra el circuito. El calor del arco funde parcialmente el
material de base y funde el material de aporte, el cual se deposita y crea el cordón desoldadura.
La soldadura por arco eléctrico es utilizada comúnmente debido a la facilidad de
transporte y a la economía de dicho proceso.
b).- Elementos
Plasma: Está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van
del polo negativo al positivo, de iones metálicos que van del polo positivo al
negativo, de átomos gaseosos que se van ionizando y estabilizándose conforme
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pierden o ganan electrones, y de productos de la fusión tales como vapores que
ayudarán a la formación de una atmósfera protectora. Etta Dona alcanza la mayor
temperatura del proceso.
Llama: Es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que
éste, formada por átomos que se disocian y recombinan desprendiendo cal-or por la
combustive del revestimiento del electrodo. Otorga al arco eléctrico su forma cónica.
Baño de fusión: La acción calorífica del arco provoca la fusión del material,
donde parte de éste se mezcla con el material de aportación del electrodo, provocandola soldadura de las piezas una vez solidificado.
Cráter: Surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y
profundidad vendrán dadas por el poder de penetración del electrodo.
Cordón de soldadura: Está constituido por el metal base y el material de
aportación del electrodo y se pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta porimpurezas que son segregadas durante la solidificación y que posteriormente son
eliminadas, y el sobre espesor, formado por la parte útil del material de aportación y
parte del metal base, que es lo que compone la soldadura en sí.
Electrodo: Son varillas metálicas preparadas para servir como polo del
circuito; en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, sirven también
como material fundente. La varilla metálica a menudo va recubierta por una
combinación de materiales que varían de un electrodo a otro. El recubrimiento en los
electrodos tiene diversa funciones, éstas pueden resumirse en las siguientes:
o Función eléctrica del recubrimiento
o Función física de la escoria
o Función metalúrgica del recubrimiento
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c).- Seguridad
Según la NASD ( Nacional Ag Safety Database), las medidas de seguridad necesarias
para trabajar con soldadura con arco son las siguientes.
d).- Recomendaciones generales sobre soldadura con arco
Antes de empezar cualquier operación de soldadura de arco, se debe hacer una
inspección completa del soldador y de la zona donde se va a usar. Todos los objetos
susceptibles de arder deben ser retirados del área de trabajo, y debe haber un extintor
apropiado de PQS o de CO2 a la mano, no sin antes recordar que en ocasiones puede
tener manguera de espuma mecánica.
Los interruptores de las máquinas necesarias para el soldeo deben poderse
desconectar rápida y fácilmente. La alimentación estará desconectada siempre que no
se esté soldando, y contará con una toma de tierra
Los portaelectrodos no deben usarse si tienen los cables sueltos y las tenazas o
los aislantes dañados.
La operación de soldadura deberá llevarse a cabo en un lugar bien ventilado
pero sin corrientes de aire que perjudiquen la estabilidad del arco. El techo del lugar
donde se suelde tendrá que ser alto o disponer de un sistema de ventilación adecuado.
Las naves o talleres grandes pueden tener corrientes no detectadas que debenbloquearse.
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e).- Equipo de protección personal
La radiación de un arco eléctrico es enormemente perjudicial para la retina y
puede producir cataratas, pérdida parcial de visión, o incluso ceguera. Los ojos y la
cara del soldador deben estar protegidos con un casco de soldar homologado
equipado con un visor filtrante de grado apropiado.
La ropa apropiada para trabajar con soldadura por arco debe ser holgada y
cómoda, resistente a la temperatura y al fuego. Debe estar en buenas condiciones, sin
agujeros ni remiendos y limpia de grasas y aceites. Las camisas deben tener mangas
largas, y los pantalones deben ser largos, acompañados con zapatos o botas aislantes
que cubran.
Deben evitarse por encima de todo las descargas eléctricas, que pueden ser
mortales. Para ello, el equipo deberá estar convenientemente aislado (cables, tenazas,
portaelectrodos deben ir recubiertos de aislante), así como seco y libre de grasas y
aceite.
Los cables de soldadura deben permanecer alejados de los cables eléctricos, y
el soldador separado del suelo; bien mediante un tapete de caucho, madera seca o
mediante cualquier otro aislante eléctrico. Los electrodos nunca deben ser cambiados
con las manos descubiertas o mojadas o con guantes mojado
2).- SOLDADURA OXIACETILÉNICA (AUTÓGENA)
La Soldadura Autógena es un tipo de soldadura por fusión conocida también como
soldadura oxi-combustible u oxiacetilénica. La soldadura oxiacetilénica es la forma
más difundida de soldadura autógena. En este tipo de soldadura, la combustión se
realiza por la mezcla de acetileno y oxígeno que arden a la salida de una boquilla
(soplete).
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La soldadura autógena no requiere de aporte de material.
Soplete con botellas Oxígeno y Acetileno: El quemador expulsa la mezcla de
oxígeno y de gas, es la parte más importante de un equipo de soldadura autógeno. El
gas mezclado con oxígeno es el acetileno, un gas hidrocarburo no saturado. Cuidado,
no es fácil notar su escape.
Mezcla gaseosa : Se efectúa con la boquilla del soplete. Se pone en contacto
el oxígeno a gran velocidad y el acetileno a baja presión. En la abertura de la boquillauna depresión que provoca la aspiración de acetileno y permite la mezcla.
Manómetros: Permiten reducir la presión alta dentro de las botellas hasta un
valor que permite la producción de una llama utilizable: 1 bar para el oxígeno, 0,4 bar
para el acetileno.
a).- Procedimiento
Por ejemplo, para unir dos chapas metálicas, se coloca una junto a la otra en la
posición en que serán soldadas; se calienta la unión rápidamente hasta el punto de
fusión y por la fusión de ambos materiales se produce una costura o cordón de
soldadura.
Para conseguir una fusión rápida e impedir que el calor se propague, se usa el
soplete, que combina oxígeno (como comburente) y acetileno (como combustible).
La mezcla se produce con un pico con un agujero por donde sale el acetileno, rodeado
de cuatro o más agujeros por donde sale oxígeno . Ambos gases se combinan antes de
salir por el pico y entonces se produce una llama delgada característica de color
celeste. (tener precaución en la manipulación ya que a veces la llama se torna
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invisible sin que merme su calor).
El efecto del calor funde los extremos que se unen al enfriarse y solidificarse
logrando un enlace homogéneo.
Pueden soldarse distintos materiales: acero, cobre, latón, aluminio, magnesio,
fundiciones y sus respectivas aleaciones.
Este tipo de soldadura se usa para soldar tuberías y tubos, como también para
trabajo de reparación, por lo cual sigue usándose en talleres mecánicos e instalaciones
domésticas.
No conviene su uso para uniones sometidas a esfuerzos, pues, por efecto de la
temperatura, provoca tensiones residuales muy altas, y resulta además más cara que la
soldadura por arco.
El oxígeno y el acetileno se suministran en botellas de acero estirado, a unapresión de 15 kp/cm² para el acetileno y de 200 kp/cm² para el oxígeno.
b).- Seguridad
Para realizar soldaduras sin poner en peligro la salud, deben tomarse ciertas
precauciones:
Equipo de protección personal
Protección personal para el soldador y el área de soldadura.
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Es significativo el riesgo de quemaduras ; para prevenirlas, los soldadores
deberán usar ropa de protección, así como guantes de cuero gruesos y chaquetas
protectoras de mangas largas para evitar la exposición al calor y llamas extremos.
Asimismo el brillo del área de la soldadura conduce puede producir la
inflamación de la córnea y quemar la retina.
Los lentes protectores y el casco de soldadura con placa de protección
protegerán convenientemente de los rayos UV.
Quienes se encuentren cerca del área de soldadura, deberán ser protegidos
mediante cortinas translúcidas hechas de PVC, aunque no deben ser usadas para
reemplazar el filtro de los cascos.
Exposición a humos y gases
También es frecuente la exposición a gases peligrosos y a partículas finassuspendidas en el aire. Los procesos de soldadura a veces producen humo, el cual
contiene partículas de varios tipos de óxidos, que en algunos casos pueden provocar
patologías tales como la fiebre del vapor metálico. Muchos procesos producen
vapores y gases como el dióxido de carbono, ozono y metales pesados, que pueden
ser peligrosos sin la ventilación y el entrenamiento apropiados.
Debido al uso de gases comprimidos y llamas, en varios procesos de soldadura
está implícito el riesgo de explosión y fuego. Algunas precauciones comunes
incluyen la limitación de la cantidad de oxígeno en el aire y mantener los materiales
combustibles lejos del lugar de trabajo.
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3).- SOLDADURA POR PUNTOS
La soldadura por puntos es un método de soldadura por resistencia que se basa en
presión y temperatura, en el que se calienta una parte de las piezas a soldar por
corriente eléctrica a temperaturas próximas a la fusión y se ejerce una presión entre
las mismas. Generalmente se destina a la soldadura de chapas o láminas metálicas,
aplicable normalmente entre 0,5mm y 3mm de espesor.
El soldeo por puntos es el más común y simple de los procedimientos de soldadura
por resistencia. Los materiales bases se deben disponer solapados entre electrodos,
que se encargan de aplicar secuencialmente la presión y la corriente correspondiente
al ciclo produciendo uno o varios puntos de soldadura.
Características del proceso
Es un tipo de soldadura que se cataloga por soldadura sin fusión del metal base a
soldar, se considera un proceso en el cual los electrodos utilizados no son
consumibles, además no se necesita material de aporte para que se produzca la unión
entre las dos piezas, se considera un tipo de soldadura rápida, limpia y fuerte.
El material utilizado de los electrodos es una aleación de cobre con Cd, Cr, Be, W
con objeto de que presente una baja resistencia y una elevada oposición a la
deformación bajo una presión estando su dureza comprendida entre 130 y 160 HB.
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También este tipo de soldadura necesita de un transformador donde la bobina
secundaria suministra un voltaje a los electrodos de 1V a 10V y una gran corriente,
debido a que generalmente la resistencia de las piezas a soldar es muy baja por tanto
la corriente que debe pasar por la zona a soldar debe de ser del orden de los 500
amperios.
Proceso de soldadura
El principio de funcionamiento de este proceso consiste en hacer pasar una
corriente eléctrica de gran intensidad a través de los metales que se van a unir. Como
en la unión de los miemos la resistencia es mayor que en el resto de sus cuerpos, se
genera el aumento de la temperatura en juntura, Efecto Joule (Q = I2 R t).
Donde:
Q = Cantidad de calor generado (J)
I = Intensidad de la corriente de la soldadura (A)
R = Resistencia eléctrica de la unión a soldar (Ω)
t = Tiempo durante el cual circula la corriente (s)
Aprovechando esta energía y con una determinada presión se logra la unión.
Solamente se obtienen soldaduras uniformes si las chapas a soldar están limpias, los
óxidos superficiales son causa de variaciones en el tamaño y resistencia de los puntos
de soldadura. Esto es especialmente cierto en el aluminio. La presencia de óxidos o
suciedad puede aumentar diez veces o mas la resistencia total entre los puntos de los
electrodos.
La soldadura por resistencia es aplicable a casi todos los metales, excepto, zinc y
plomo. Junto con la soldadura MIG-MAG son los dos procesos de soldadura en los
cuales existe un mayor nivel de automatización robotizada.
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Parámetros a considerar
Para este tipo de soldadura se deben de tener en cuenta varios parámetros
regulables:
1. Intensidad-tiempo de soldadura
2. Resistencia eléctrica de la union
3. Presión de apriete
4. Geometría de los electrodos
La intensidad es el factor más influyente en el calentamiento final. Para una
soldadura rápida se necesita más intensidad y menos tiempo y viceversa. El
parámetro correspondiente a la resistencia eléctrica de la unión, es un parámetro a
tener en cuenta pues influye directamente en la cantidad de calor generado en la
soldadura. A mayor conductividad eléctrica menor resistencia al paso de la corriente
(Aumento de la intensidad). Los factores que influyen en la resistencia eléctrica son:
La temperatura, cuyo aumento provoca una disminución de la resistencia.
La fuerza aplicada a los electrodos, que al aumentar la presión a las piezas a
unir, provoca la disminución de las resistencias de contacto.
El estado superficial de las superficies a unir , su limpieza y la eliminación de
rugosidades ocasión menores resistencias de contacto.
El estado de conservación de los electrodos, cuyo desgaste y deterioro
provoca el aumento de las resistencias de contacto con las piezas a unir.
La presión de apriete, también se considera un parámetro muy importante ha
tener en cuenta.
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Al inicio de la soldadura la presión debe de ser baja, con una resistencia de
contacto elevada y calentamiento inicial con intensidad moderada. Esta presión debe
de ser suficiente para que las chapas a unir tengan un contacto adecuado y se acoplen
entre si. Iniciada la fusión del punto de la resistencia de contacto es la zona
delimitada por los electrodos, la presión debe de ser alta para expulsar los gases
incluidos y llevar la forja del punto.
Las presiones excesivamente bajas son consecuencia de una forja deficiente
además de altas resistencias de contacto produciendo salpicaduras, proyecciones,
cráteres y pegaduras. Por el contrario, una presión excesivamente alta puede produciruna expulsión del metal fundido y una disminución de la resistencia, además de esto
también puede producir, una baja resistencia de contacto, huellas profundas en la
chapa, partículas de material del electrodo desprendidas y una deformación plástica
de los electrodos.
Equipo necesario
Los elementos que componen una maquina de soldadura por puntos son lossiguientes:
Sistema de puesta bajo presión de las piezas a unir.
Transformador eléctrico generador de intensidad.
Sistema de paro o temporizador.
Electrodos
Los electrodos utilizados en soldadura por puntos puede variar en gran medida
dependiendo de la aplicación que vallamos a realizar, cada tipo de electrodo tiene una
función diferente.
Electrodos de radio se utilizan para aplicaciones de alta temperatura.
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Electrodos con una punta truncada se utilizan para altas presiones.
Electrodos excéntricos se utilizan para soldar esquinas, o para llegar a
rincones y espacios pequeños.
También hay electrones para poder acceder al interior de la pieza a soldar
Fases de las soldaduras por puntos
1. Colocación de las chapas a soldar entre las pinzas.
2. Bajada de los electrodos, que corresponde al tiempo que transcurre desde la
operación de acercamiento de los electrodos hasta que comienza el paso de la
corriente
3. Tiempo de soldadura, que consiste en el tiempo durante el cual esta pasando
la corriente eléctrica.
4. Tiempo de forja, es el tiempo transcurrido entre el corte de la corriente y el
levantamiento de los electrodos.
5. Tiempo de enfriamiento, consiste en la desaparición de la presión además de
los electrodos.
Efectos en los materiales
El proceso de soldadura por puntos tiende a endurecer el material, hacer que se
deforme, reducir la resistencia a la fatiga del material, y puede estirar el material. Los
efectos físicos de la soldadura por puntos puede crear fisuras internas y grietas en la
superficie. Las propiedades químicas afectadas son la resistencia interna del metal y
sus propiedades corrosivas.
Metales soldables
La soldabilidad de los metales y aleaciones depende de su resistencia eléctrica. De
acuerdo con este criterio, los diversos materiales pueden agruparse en dos tipos:
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De elevada resistencia eléctrica y baja conductividad térmica, como los
aceros, que se sueldan con intensidades relativamente pequeñas y tiempos de paso
largos.
De baja resistividad eléctrica y elevada conductividad térmica, tales como el
aluminio y sus aleaciones y las aleaciones de cobre que se sueldan con altas
intensidades y tiempos muy cortos.
Los aceros suaves se sueldan fácilmente, al igual que los de bajo contenido en
elementos especiales. Los aceros de temple son soldables, pero precisan un recocido
después de soldar debido a que por el rápido enfriamiento la soldadura se vuelvefrágil. Este recocido se realiza automáticamente en algunas máquinas de soldar.
Los aceros inoxidables al cromo-níquel se sueldan muy bien con una corriente
moderada, fuerte presión y un tiempo de soldadura corto y preciso. El níquel y sus
aleaciones se sueldan fácilmente con una intensidad muy elevada.
El aluminio, el magnesio y sus aleaciones pueden soldarse a condición de que se
emplee una corriente muy intensa durante un tiempo muy corto y se controlerigurosamente la cantidad de energía suministrada.
El latón se suelda mas fácilmente que el aluminio aplicando una corriente elevada
durante un tiempo corto. El zinc y sus aleaciones son delicadas de soldar por su baja
temperatura de fusión. El cobre es imposible de soldar con cobre. En mejor de los
casos, la soldadura es muy mala. Las aleaciones rojas y los bronces fósforos se
sueldan mejor.
Los metales y las aleaciones de distinta naturaleza son soldables por puntos si
forman una aleación y sus temperaturas de fusión no son muy diferentes.
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Aplicaciones
La soldadura por puntos, se utiliza para cualquier tipo de chapa, pero la mas
importante se encuentra en la del automóvil. La soldadura por puntos también se
utiliza en la ciencia de la ortodoncia, donde el equipo utilizado es un soldador por
puntos pero pequeña escala ya que cambia el tamaño de metal. Otra aplicación es la
unión por correas en la soldadura de pilas.
4).- SOLDADURA TIG
La soldadura TIG (Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de unelectrodo permanente de tungsteno, aleado a veces con torio o zirconio en porcentajes
no superiores a un 2%. Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno
(funde a 3410 °C), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo
apenas se desgasta tras un uso prolongado. Los gases más utilizados para la
protección del arco en esta soldadura son el argón y el helio, o mezclas de ambos.
La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de
cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el
resto de procedimientos, ya que el gas protector impide el contacto entre el oxigeno
de la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas simplifica notablemente el
soldeo de metales ferrosos y no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes,
con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja de
la soldadura por arco en atmósfera inerte es la que permite obtener soldaduras limpias
y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que
rodea al arco transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo entodo momento, lo que repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. El
cordón obtenido es por tanto de un buen acabado superficial, que puede mejorarse
con sencillas operaciones de acabado, lo que incide favorablemente en los costes de
producción. Además, la deformación que se produce en las inmediaciones del cordón
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de soldadura es menor.
Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de gas,con la subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el encarecimiento que
supone. Además, este método de soldadura requiere una mano de obra muy
especializada, lo que también aumenta los costes. Por tanto, no es uno de los métodos
más utilizados sino que se reserva para uniones con necesidades especiales de
acabado superficial y precisión.
De todas formas, hoy en día se está generalizando el uso de la soldadura TIG sobre
todo en aceros inoxidables y especiales ya que a pesar del mayor coste de ésta
soldadura, debido al acabado obtenido. En nuestros días, las exigencias tecnológicas
en cuanto a calidad y confiabilidad de las uniones soldadas, obligan a adoptar nuevos
sistemas, destacándose entre ellos la soldadura al Arco con Electrodo de Tungsteno y
Protección Gaseosa (TIG).
El sistema TIG es un sistema de soldadura al arco con protección gaseosa, que
utiliza el intenso calor de un arco eléctrico generado entre un electrodo de tungsteno
no consumible y la pieza a soldar, donde puede o no utilizarse metal de aporte.
Se utiliza gas de protección cuyo objetivo es desplazar el aire, para eliminar la
posibilidad de contaminación de la soldadura por el oxígeno y nitrógeno presente en
la atmósfera
La característica más importante que ofrece este sistema es entregar alta calidad de
soldadura en todos los metales, incluyendo aquellos difíciles de soldar, como también
para soldar metales de espesores delgados y para depositar cordones de raíz en unión
de cañerías.
Las soldaduras hechas con sistema TIG son más fuertes, más resistentes a la
corrosión y más dúctiles que las realizadas con electrodos convencionales. Cuando se
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necesita alta calidad y mayores requerimientos de terminación, es necesario utilizar el
sistema TIG para lograr soldaduras homogéneas, de buena apariencia y con un
acabado completamente liso.
Características y ventajas del sistema TIG:
No se requiere de fundente y no hay necesidad de limpieza posterior en la
soldadura
No hay salpicadura, chispas ni emanaciones, al no circular metal de aporte a
través del arco
Brinda soldaduras de alta calidad en todas las posiciones, sin distorsión
Al igual que todos los sistemas de soldadura con protección gaseosa, el área de
soldadura es claramente visible
El sistema puede ser automatizado, controlando mecánicamente la pistola y/o el
metal de aporte
Equipo:
El equipo para sistema TIG consta básicamente de:
Fuente de poder
Unidad de alta frecuencia
Pistola
Suministro gas de protección
Suministro agua de enfriamiento
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La pistola asegura el electrodo de tungsteno que conduce la corriente, el que
está rodeado por una boquilla de cerámica que hace fluir concéntricamente el gas
protector.
La pistola normalmente se refrigera por aire. Para intensidades de corriente
superiores a 200 Amps. Se utiliza refrigeración por agua, para evitar recalentamiento
del mango.
Beneficios:
Adecuada para soldaduras de responsabilidad (pase de raíz).
El proceso puede ser mecanizado o robotizado.
Facilita la soldadura en lugares de difícil acceso.
Ofrece alta calidad y precisión.
Óptimas resistencias mecánicas de la articulación soldada.
Poca generación de humo.
Soldaduras claras, brillantes y con óptimo acabado, sin usar flujo de limpieza,
prescindiendo de acabado final y reduciendo costos de fabricación.
Soldadura en todas las posiciones.
Versatilidad - suelda prácticamente todos los metales industrialmente
utilizados.
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5).- SOLDADURA MIG/MAG
Este método resulta similar al anterior, con la salvedad de que en los dos tipos de
soldadura por electrodo consumible protegido, MIG ( Metal Inert Gas) y MAG ( Metal
Active Gas), es este electrodo el alimento del cordón de soldadura. El arco eléctrico
está protegido, como en el caso anterior, por un flujo continuo de gas que garantiza
una unión limpia y en buenas condiciones.
En la soldadura MIG, como su nombre indica, el gas es inerte; no participa en
modo alguno en la reacción de soldadura. Su función es proteger la zona crítica de la
soldadura de oxidaciones e impurezas exteriores. Se emplean usualmente los mismos
gases que en el caso de electrodo no consumible, argón, menos frecuentemente helio,
y mezcla de ambos.
En la soldadura MAG, en cambio, el gas utilizado participa de forma activa en la
soldadura. Su zona de influencia puede ser oxidante o reductora, ya se utilicen gases
como el dióxido de carbono o el argón mezclado con oxígeno. El problema de usar
CO2 en la soldadura es que la unión resultante, debido al oxígeno liberado, resultamuy porosa. Además, sólo se puede usar para soldar acero, por lo que su uso queda
restringido a las ocasiones en las que es necesario soldar grandes cantidades de
material y en las que la porosidad resultante no es un problema a tener en cuenta.
El uso de los métodos de soldadura MIG y MAG es cada vez más frecuente en el
sector industrial. En la actualidad, es uno de los métodos más utilizados en Europa
occidental, Estados Unidos y Japón en soldaduras de fábrica. Ello se debe, entre otras
cosas, a su elevada productividad y a la facilidad de automatización, lo que le havalido abrirse un hueco en la industria automovilística. La flexibilidad es la
característica más sobresaliente del método MIG / MAG, ya que permite soldar
aceros de baja aleación, aceros inoxidables, aluminio y cobre, en espesores a partir de
los 0,5 mm y en todas las posiciones. La protección por gas garantiza un cordón de
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soldadura continuo y uniforme, además de libre de impurezas y escorias. Además, la
soldadura MIG / MAG es un método limpio y compatible con todas las medidas de
protección para el medio ambiente.
En contra, su mayor problema es la necesidad de aporte tanto de gas como de
electrodo, lo que multiplica las posibilidades de fallo del aparato, además del lógico
encarecimiento del proceso. La soldadura MIG/MAG es intrínsecamente más
productiva que la soldadura MMA, donde se pierde productividad cada vez que se
produce una parada para reponer el electrodo consumido. Las pérdidas materiales
también se producen con la soldadura MMA, cuando la parte última del electrodo esdesechada. Por cada kilogramo de electrodo revestido comprado, alrededor del 65%
forma parte del material depositado (el resto es desechado). La utilización de hilos
sólidos e hilos tubulares ha aumentado esta eficiencia hasta el 80-95%. La soldadura
MIG/MAG es un proceso versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y
en todas las posiciones. El procedimiento es muy utilizado en espesores delgados y
medios, en fabricaciones de acero y estructuras de aleaciones de aluminio,
especialmente donde se requiere un gran porcentaje de trabajo manual. La
introducción de hilos tubulares está encontrando cada vez más, su aplicación en los
espesores fuertes que se dan en estructuras de acero pesadas.
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CONCLUSIÓN
Las maquinas herramientas son equipos estacionarios y motorizados que se utiliza
n para dar forma o modelar materiales sólidos, especialmente metales. El modelado
se consigue eliminando parte del material de la pieza o estampándola con una forma
determinada. Son la base de la industria moderna y se utilizan directa o
indirectamente para fabricar piezas de máquinas y herramientas.
Estas máquinas pueden clasificarse en tres categorías: máquinas desbastadoras
convencionales, prensas y máquinas herramientas especiales. Las máquinasdesbastadoras convencionales dan forma a la pieza cortando la parte no deseada del
material y produciendo virutas. Las prensas utilizan diversos métodos de modelado,
como cizallamiento, prensado o estirado. Las máquinas herramientas especiales
utilizan la energía luminosa, eléctrica, química o sonora, gases a altas temperaturas y
haces de partículas de alta energía para dar forma a materiales especiales y aleaciones
utilizadas en la tecnología moderna.
Por otro lado la soldadura es un procedimiento por el cual dos o más piezas de
metal se unen por aplicación de calor, presión, o una combinación de ambos, con o
sin al aporte de otro metal, llamado metal de aportación, cuya temperatura de fusión
es inferior a la de las piezas que se han de soldar.
La mayor parte de procesos de soldadura se pueden separar en dos categorías:
soldadura por presión, que se realiza sin la aportación de otro material mediante la
aplicación de la presión suficiente y normalmente ayudada con calor, y soldadura por
fusión, realizada mediante la aplicación de calor a las superficies, que se funden en la
zona de contacto, con o sin aportación de otro metal. En cuanto a la utilización de
metal de aportación se distingue entre soldadura ordinaria y soldadura autógena. Esta
última se realiza sin añadir ningún material. La soldadura ordinaria o de aleación se
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lleva a cabo añadiendo un metal de aportación que se funde y adhiere a las piezas
base, por lo que realmente éstas no participan por fusión en la soldadura. Se distingue
también entre soldadura blanda y soldadura dura, según sea la temperatura de fusión
del metal de aportación empleado; la soldadura blanda utiliza metales de aportación
cuyo punto de fusión es inferior a los 450 ºC, y la dura metales con temperaturas
superiores.
Gracias al desarrollo de nuevas técnicas durante la primera mitad del siglo XX, la
soldadura sustituyó al atornillado y al remachado en la construcción de muchas
estructuras, como puentes, edificios y barcos. Es una técnica fundamental en laindustria del motor, en la aeroespacial, en la fabricación de maquinaria y en la de
cualquier producto hecho con metales.
El tipo de soldadura más adecuado para unir dos piezas de metal depende de las
propiedades físicas de los metales, de la utilización a la que está destinada la pieza y
de las instalaciones disponibles. Los procesos de soldadura se clasifican según las
fuentes de presión y calor utilizadas.
El procedimiento de soldadura por presión original es el de soldadura de fragua,
practicado durante siglos por herreros y artesanos. Los metales se calientan en un
horno y se unen a golpes de martillo. Esta técnica se utiliza cada vez menos en la
industria moderna.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
www.wikipedia.com
www.monografias.com
www.rincondelvago.com
www.elprisma.com
Biblioteca de Consulta Microsoft Encarta 2010.
