República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
Cátedra: Resistencia de los mat...
ÍNDICE

Pág.

Introducción ………………………………………………………….…………. 03

Desarrollo…......................................................
INTRODUCCIÓN

Las técnicas de corte de metales han sufrido una notable evolución, desde
las primeras máquinas donde era ne...
La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de herramientas
de corte, donde existe desprendimiento de viruta
...
fresado frontal. Posteriormente se desarrollaron expresiones matemáticas,
mediante regresiones lineales múltiples, para la...
Mecanizado por arranque de viruta.
El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un
desperdicio o v...
Medidas con sustancias reactivas

Velocidad de corte
Se define como velocidad de corte la velocidad lineal de la periferia...
Velocidad de avance
El avance o velocidad de avance en el torneado es la velocidad relativa entre la
pieza y la herramient...
La elevada velocidad de avance da lugar a:
Buen control de viruta
Menor tiempo de corte
Menor desgaste de la herramienta
R...
Esta fuerza específica de corte Fc, es una constante que se determina por el tipo
de material que se está mecanizando, geo...
Material de la pieza: dureza, estado, resistencia, maquinabilidad, barra, fundición,
forja, mecanizado en seco o con refri...
Mecanizado en seco y con refrigerante
Hoy en día el torneado en seco es completamente viable. Hay una tendencia
reciente a...
Para evitar sobrecalentamientos de husillos, etc. suelen incorporarse circuitos
internos de refrigeración por aceite o air...
Teoría de la formación de viruta en el maquinado
Para poder explicar el proceso de la formación de la viruta en el maquina...
LA PUNTA. Es la parte de la herramienta que se esmerila para formar la cara y el
borde cortante.

ÁNGULOS DE LA HERRAMIENT...
CONCLUSIÓN

Los procesos de fabricación mediante el mecanizado de piezas constituyen
uno de los procedimientos más comunes...
ANEXO
BIBLIOGRAFÍA

http://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtml

http://www.slideshare.net/erikagamboa...
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

termodinámica en el corte de los materiales

102 visualizaciones

Publicado el

0 comentarios
0 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

  • Sé el primero en recomendar esto

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
102
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
2
Acciones
Compartido
0
Descargas
3
Comentarios
0
Recomendaciones
0
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

termodinámica en el corte de los materiales

  1. 1. República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior Cátedra: Resistencia de los materiales I.U.P “Santiago Mariño” Escuela 45 Sección “S” : ALUMNOS: Cabeza Luis PROFESOR: Cádiz Alcides González Alexander Ennys Paredes Puerto Ordaz, Noviembre De El 2013
  2. 2. ÍNDICE Pág. Introducción ………………………………………………………….…………. 03 Desarrollo…..................................................................................................04 al 15 Conclusión………………………………………………….…………….………. 16 Anexo………………………………………………………………...…………… 17 Bibliografía……………………………………………………………………….. 18
  3. 3. INTRODUCCIÓN Las técnicas de corte de metales han sufrido una notable evolución, desde las primeras máquinas donde era necesario la aplicación de mucha fuerza humana, hasta llegar a las máquinas y herramientas modernas que realizan cortes complicados y complejos, cuyo proceso se basa en la precisión y de control numérico mediante la ejecución de programas. En cuanto al empleo de los procesos de arranque de material para la fabricación de componentes se remonta a la Prehistoria. Una de las primeras máquinas para el corte de metales es el torno de pértiga, que se inventó alrededor de 1250.A principios del siglo XV se diseñó un torno con transmisión por correa y accionamiento mediante una manivela. Uno de los factores que han influido considerablemente en el desarrollo de los procesos de mecanizado ha sido la aparición de nuevos materiales para herramientas capaces de elevar la velocidad de corte y trabajar con materiales de propiedades mecánicas más exigentes
  4. 4. La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de herramientas de corte, donde existe desprendimiento de viruta En la actualidad, los procesos de fabricación mediante el mecanizado de piezas constituyen uno de los procedimientos más comunes en la industria metalmecánica para la obtención de elementos y estructuras con diversidad deformas, materiales y geometrías con elevado nivel de precisión y calidad. El corte de metales es un proceso termo-mecánico, durante el cual, la generación de calor ocurre como resultado de la deformación plástica y la fricción a través de las interfaces herramienta-viruta y herramienta-material de trabajo. La predicción de la temperatura de corte para el proceso de mecanizado es de reconocida importancia debido a sus efectos en el desgaste de la herramienta y su influencia sobre la productividad, el costo de la herramienta y el acabado superficial de la pieza mecanizada. Por otra parte, el costo del mecanizado se encuentra altamente relacionado con el porcentaje de metal removido y este costo se puede reducir mediante el incremento de los parámetros de corte, los que a su vez, son limitados por la temperatura de corte. El objetivo principal de este trabajo es el de analizar la influencia de las variables de corte, propiedades térmicas y mecánicas del material de trabajo en la temperatura de corte generada durante el fresado frontal de materiales ferrosos como el acero AISI 1020, AISI 1045 Y AISI 4140 y de materiales no ferrosos como el cobre UNS C14500, latón UNS C35600 y bronce UNSC83800.Para la medición de la temperatura de corte se diseñó y se construyó un equipo de medición de temperatura para operaciones de fresado frontal, basado en el método de termopar pieza-herramienta. Se realizaron una serie de ensayos experimentales aplicando el método de Taguchi el cual emplea un arreglo ortogonal de forma tal de recolectar toda la data significativa de forma estadística, con el menor número de repeticiones posibles, de esta forma se logra una disminución de los costos y del tiempo de ejecución de los experimentos. Así mismo, a través de la Señal Ruido (SIR) se obtuvo la combinación óptima de parámetros para alcanzar la mínima temperatura de corte durante el proceso de
  5. 5. fresado frontal. Posteriormente se desarrollaron expresiones matemáticas, mediante regresiones lineales múltiples, para la predicción de la temperatura de corte de cada material, en función de las variables de corte, velocidad de corte (V), profundidad de pasada (d), velocidad de avance de la herramienta (F),dureza (HBN ó HRB) y conductividad térmica del material (K).Los resultados de los ensayos reflejan, tal como era de esperarse, que al aumentar las variables de corte, V, F Y d la temperatura de corte se incrementa. Adicionalmente se observó que la velocidad de corte tiene una influencia mayor al 70% sobre la temperatura de corte, la velocidad de avance y la profundidad de corte poseen una influencia entre el 10%-12%. Mecanizado sin arranque de viruta Todas las piezas metálicas, excepto las fundidas, en algún momento de su fabricación han estado sometidas a una operación al menos de conformado de metales, y con frecuencia se necesitan varias operaciones diferentes. Así, el acero que se utiliza en la fabricación de tubos para la construcción de sillas se forja, se lamina en caliente varias veces, se lamina en frío hasta transformarlo en chapa, se corta en tiras, se le da en frío la forma tubular, se suelda, se maquina en soldadura y, a veces, también se estira en frío. Esto, aparte de todos los tratamientos subsidiarios. La teoría del conformado de metales puede ayudar a determinar la forma de utilizar las máquinas de la manera más eficiente posible, así como a mejorar la productividad. Mecanizado por abrasión La abrasión es la eliminación de material desgastando la pieza en pequeñas cantidades, desprendiendo partículas de material, en muchos casos, incandescente. Este proceso se realiza por la acción de una herramienta característica, la muela abrasiva. En este caso, la herramienta (muela) está formada por partículas de material abrasivo muy duro unidas por un aglutinante. Esta forma de eliminar material rayando la superficie de La pieza, necesita menos fuerza para eliminar material apretando la herramienta contra la pieza, por lo que permite que se puedan dar pasadas de mucho menor espesor. La precisión que se puede obtener por abrasión y el acabado superficial puede ser muy buena pero los tiempos productivos son muy prolongados.
  6. 6. Mecanizado por 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 varias filosas 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. Movimientos de corte En el proceso de mecanizado por arranque de material intervienen dos movimientos: 1. Movimiento principal: es el responsable de la eliminación del material. 2. Movimiento de avance: es el responsable del arranque continuo del material, marcando la trayectoria que debe seguir la herramienta en tal fin. Cada uno de estos dos movimientos lo puede tener la pieza o la herramienta según el tipo de mecanizado. Mecanizado manual Es realizado por una persona con herramientas exclusivamente manuales: sierra, lima, cincel, buril; en estos casos el operario maquina la pieza utilizando alguna de estas herramientas, empleando para ello su destreza y fuerza. Medida de las temperaturas de corte Diferentes técnicas para la medida de la temperatura de corte Medidas de termopares Medidas con elementos sensibles a las radiaciones
  7. 7. Medidas con sustancias reactivas Velocidad de corte Se define como velocidad de corte la velocidad lineal de la periferia de la pieza que está en contacto con la herramienta. La velocidad de corte, que se expresa en metros por minuto (m/min), tiene que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y su valor adecuado depende de muchos factores, especialmente de la calidad y tipo de herramienta que se utilice, de la profundidad de pasada, de la dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de avance empleada. Las limitaciones principales de la máquina son su gama de velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijación de la pieza y de la herramienta. A partir de la determinación de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendrá el cabezal del torno La Velocidad de rotación de la pieza La velocidad de rotación del cabezal del torno se expresa habitualmente en revoluciones por minuto (rpm). En los tornos convencionales hay una gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor principal y del número de velocidades de la caja de cambios de la máquina. Enlos tornos de control numérico, esta velocidad es controlada con un sistema de realimentación que habitualmente utiliza un variador de frecuencia y puede seleccionarse una velocidad cualquiera dentro de un rango de velocidades, hasta una velocidad máxima. 6. La velocidad de rotación de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de corte e inversamente proporcional al diámetro de la pieza.
  8. 8. Velocidad de avance El avance o velocidad de avance en el torneado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El avance de la herramienta de corte es un factor muy importante en el proceso de torneado. Cada herramienta puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance por cada revolución de la pieza, denominado avance por revolución (fz). Este rango depende fundamentalmente del diámetro de la pieza, de la profundidad de pasada, y de la calidad de la herramienta. Este rango de velocidades se determina experimentalmente y se encuentra en los catálogos de los fabricantes de herramientas. Además esta velocidad está limitada por las rigideces de las sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance de la máquina. El grosor máximo de viruta en mm es el indicador de limitación más importante para una herramienta. El filo de corte delas herramientas se prueba para que tenga un valor determinado entre un mínimo y un máximo de grosor de la viruta. La velocidad de avance es el producto del avance por revolución por la velocidad de rotación de la pieza. Al igual que con la velocidad de rotación de la herramienta, en los tornos convencionales la velocidad de avance se selecciona de una gama de velocidades disponibles, mientras que los tornos de control numérico pueden trabajar con cualquier velocidad de avance hasta la máxima velocidad de avance de la máquina. Efectos de la velocidad de avance Decisiva para la formación de viruta Afecta al consumo de potencia Contribuye a la tensión mecánica y térmica
  9. 9. La elevada velocidad de avance da lugar a: Buen control de viruta Menor tiempo de corte Menor desgaste de la herramienta Riesgo más alto de rotura de la herramienta Elevada rugosidad superficial del mecanizado La velocidad de avance baja da lugar a: Viruta más larga Mejora de la calidad del mecanizado Desgaste acelerado de la herramienta Mayor duración del tiempo de mecanizado Mayor coste del mecanizado Tiempo de torneado Fuerza específica de corte La fuerza de corte es un parámetro necesario para poder calcular la potencia necesaria para efectuar un determinado mecanizado. Este parámetro está en función del avance de la herramienta, de la profundidad de pasada, de la velocidad de corte, de la maquinabilidad del material, de la dureza del material, de las características de la herramienta y del espesor medio de la viruta. Todos estos factores se engloban en un coeficiente denominado Kx. La fuerza específica de corte se expresa en N/mm2.9 Potencia de corte La potencia de corte Pc necesaria para efectuar un determinado mecanizado se calcula a partir del valor del volumen de arranque de viruta, la fuerza específica de corte y del rendimiento que tenga la máquina. Se expresa en kilovatios (kW).
  10. 10. Esta fuerza específica de corte Fc, es una constante que se determina por el tipo de material que se está mecanizando, geometría de la herramienta, espesor de viruta, etc. Para poder obtener el valor de potencia correcto, el valor obtenido tiene que dividirse por un determinado valor (ρ) que tiene en cuenta la eficiencia de la máquina. Este valor es el porcentaje de la potencia del motor que está disponible en la herramienta puesta en el husillo. Donde Pc es la potencia de corte (kW) Ac es el diámetro de la pieza (mm) f es la velocidad de avance (mm/min) Fc es la fuerza específica de corte (N/mm2) ρ es el rendimiento o la eficiencia de la máquina [Editar]Factores que influyen en las condiciones tecnológicas del torneado Diseño y limitaciones de la pieza: tamaño, tolerancias del torneado, tendencia a vibraciones, sistemas de sujeción, acabado superficial, etc. Operaciones de torneado a realizar: cilindrados exteriores o interiores, refrenados, ranurados, desbaste, acabados, optimización para realizar varias operaciones de forma simultánea, etc. Estabilidad y condiciones de mecanizado: cortes intermitentes, voladizo de la pieza, forma y estado de la pieza, estado, potencia y accionamiento de la máquina, etc. Disponibilidad y selección del tipo de torno: posibilidad de automatizar el mecanizado, poder realizar varias operaciones de forma simultánea, serie de piezas a mecanizar, calidad y cantidad del refrigerante, etc.
  11. 11. Material de la pieza: dureza, estado, resistencia, maquinabilidad, barra, fundición, forja, mecanizado en seco o con refrigerante, etc. Disponibilidad de herramientas: calidad de las herramientas, sistema de sujeción de la herramienta, acceso al distribuidor de herramientas, servicio técnico de herramientas, asesoramiento técnico. Aspectos económicos del mecanizado: optimización del mecanizado, duración de la herramienta, precio de la herramienta, precio del tiempo de mecanizado. Aspectos especiales de las herramientas para mandrilar: se debe seleccionar el mayor diámetro de la barra posible y asegurarse una buena evacuación de la viruta. Seleccionar el menor voladizo posible de la barra. Seleccionar herramientas de la mayor tenacidad posible. Formación de viruta El torneado ha evolucionado tanto que ya no se trata tan solo de arrancar material a gran velocidad, sino que los parámetros que componen el proceso tienen que estar estrechamente controlados para asegurar los resultados finales de economía calidad y precisión. En particular, la forma de tratar la viruta se ha convertido en un proceso complejo, donde intervienen todos los componentes tecnológicos del mecanizado, para que pueda tener el tamaño y la forma que no perturbe el proceso de trabajo. Si no fuera así se acumularían rápidamente masas de virutas largas y fibrosas en el área de mecanizado que formarían madejas enmarañadas e incontrolables. La forma que toma la viruta se debe principalmente al material que se está cortando y puede ser tanto dúctil como quebradiza y frágil. El avance con el que se trabaje y la profundidad de pasada suelen determinaren gran medida la forma de viruta. Cuando no bastan estas variables para controlar la forma de la viruta hay que recurrir a elegir una herramienta que lleve incorporado un rompe virutas eficaz.
  12. 12. Mecanizado en seco y con refrigerante Hoy en día el torneado en seco es completamente viable. Hay una tendencia reciente a efectuar los mecanizados en seco siempre que la calidad de la herramienta lo permita. La inquietud se despertó durante los años 90, cuando estudios realizados en empresas de fabricación de componentes para automoción en Alemania pusieron de relieve el coste elevado de la refrigeración y sobre todo de su reciclado. Sin embargo, el mecanizado en seco no es adecuado para todas las aplicaciones, especialmente para taladrados, roscados y mandrilados para garantizar la evacuación de las virutas. Tampoco es recomendable tornear en seco materiales pastosos o demasiado blandos como el aluminio o el acero de bajo contenido en carbono ya que es muy probable que los filos de corte se embocen con el material que cortan, produciendo mal acabado superficial, dispersiones en las medidas de la pieza e incluso rotura de los filos de corte. En el caso de mecanizar materiales de viruta corta como la fundición gris la taladrina es beneficiosa como agente limpiador, evitando la formación de nubes de polvo tóxico. La taladrina es imprescindible torneando materiales abrasivos tales como inoxidables, inconells, etc. En el torneado en seco la maquinaria debe estar preparada para absorber sin problemas el calor producido en la acción de corte.
  13. 13. Para evitar sobrecalentamientos de husillos, etc. suelen incorporarse circuitos internos de refrigeración por aceite o aire. Salvo excepciones y a diferencia del fresado el torneado en seco no se ha generalizado pero ha servido para que las empresas se hayan cuestionado usar taladrina solo en las operaciones necesarias y con el caudal necesario. Es necesario evaluar con cuidado operaciones, materiales, piezas, exigencias de calidad y maquinaria para identificar los beneficios de eliminar el aporte de refrigerante. Condiciones de corte Para realizar una operación de maquinado es necesario que se dé un movimiento relativo de la herramienta y la pieza de trabajo. El movimiento primario se realiza a una cierta VELOCIDAD DE CORTE; además, la herramienta debe moverse lateralmente a través del trabajo. Este es un movimiento mucho más lento, llamado AVANCE, la dimensión restante del corte es la penetración de la herramienta de corte dentro de la superficie original de trabajo, llamada PROFUNDIDAD DE CORTE. Al conjunto de velocidad, avance y profundidad de corte son llamadas: condiciones de corte. Para herramientas de punta simple, podemos obtener la velocidad de remoción del material con la siguiente fórmula = vLfR d Donde Q = velocidad de remoción de material (mm³/seg); vL = velocidad de corte (mm/seg); fR = avance (mm) y d = profundidad de corte (mm). Las unidades pueden cambiar dependiendo del tipo de operación, por ejemplo en el proceso de TALADRADO, la profundidad viene dada por la profundidad del agujero, además la profundidad va medida en la misma dirección que el avance, al igual que el proceso de TRONZADO.
  14. 14. Teoría de la formación de viruta en el maquinado Para poder explicar el proceso de la formación de la viruta en el maquinado de metales, se hace uso del modelo de CORTE ORTOGONAL. Aunque el proceso de maquinado es tridimensional, este modelo solo considera dos dimensiones para su análisis. El modelo de corte ortogonal asume que la herramienta de corte tiene forma de cuña, y el borde cortante es perpendicular a la velocidad de corte, cuando esta herramienta se presiona contra la pieza de trabajo se forma por deformación cortante la viruta a lo largo del plano de corte (ver figura) y es así como sedes prende la viruta de la pieza. La herramienta para corte ortogonal tiene dos elementos geométricos, el ángulo de ataque (a) y el ángulo del claro o de incidencia que es el que provee un claro entre la herramienta y la superficie recién generada. La distancia a la que la herramienta se coloca por debajo de la superficie original de trabajo es to Y luego que la viruta sale con un espesor mayor tc; y la relación de to a tc se llama: relación del grueso de la viruta. r = to / tc.La geometría del modelo de corte nos permite establecer una relación importante entre el espesor de la viruta, el ángulo de ataque y el ángulo del plano de corte. PARTES DE LA HERRAMIENTA LA CARA. Es la parte superior de la cuchilla. Es la superficie sobre la que se efectúa el ataque de la viruta (enrolla) según depende de la pieza de trabajo. EL BORDE CORTANTE. Es la parte de la herramienta que hace el corte realmente .LA NARIZ. Se refiere a la esquina o arco formado por las partes lateral y frontal del borde cortante. EL FLANCO. Es la superficie lateral del borde cortante.
  15. 15. LA PUNTA. Es la parte de la herramienta que se esmerila para formar la cara y el borde cortante. ÁNGULOS DE LA HERRAMIENTA El ángulo de incidencia lateral, es el formado por la superficie esmerilada (flanco) y el lado vertical de la herramienta antes de afilarla, este ángulo es el que nos proporciona un espacio libre entre la superficie cortada de la pieza y el flanco de la herramienta. El ángulo de salida lateral se refiere al ángulo entre la cara de la herramienta y una línea que representa la parte superior de la cuchilla sin esmerilar vista desde el extremo, este ángulo es el que controla el tipo de viruta producida durante el maquinado. El ángulo de incidencia frontal, es el formado entre el extremo del borde cortante y una línea vertical. Este ángulo proporciona espacio libre entre la superficie terminada de la pieza y la herramienta. El ángulo de salida posterior separa la viruta de la pieza acabada y proporciona la herramienta una acción rebanadora. El ángulo de corte frontal proporciona espacio libre entre el cortador y la superficie acabada de la pieza. El ángulo de corte lateral separa la viruta de la superficie acabada. El radio de la nariz elimina la esquina frágil de la herramienta, prolonga la duración de la misma y mejora el acabado.
  16. 16. CONCLUSIÓN Los procesos de fabricación mediante el mecanizado de piezas constituyen uno de los procedimientos más comunes en la industria metalmecánica para la obtención de elementos y estructuras con diversidad de formas, materiales y geometrías con elevado nivel de precisión y calidad También podemos decir que se conoce como herramienta de corte a las herramientas que trabajan con arranque de viruta, estas herramientas permite el arranque o corte de dicho material a través de una navaja filosa. Cabe destacar la importancia del desarrollo de las nuevas tecnologías en la evolución y mejoramiento de las técnicas y procesos para la realización de diferentes cortes de materiales de diferentes categorías, lo que ha contribuido a la fabricación de piezas que son de suma importancia para la industria metalmecánica.
  17. 17. ANEXO
  18. 18. BIBLIOGRAFÍA http://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtml http://www.slideshare.net/erikagamboa/teora-del-corte http://www.slideshare.net/Norpheel/termodinamica-cengel-7th http:/www.sisman.utm.edu.ec http://www.monografias.com/trabajos14/maq-herramienta/maqherramienta.shtml#PROFUND TermodinamicaParteI.pdf

×