la termodinamica en los cortes de los metales

1. Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular Para la Educcion Universitaria
I.U.P Santiago Mariño
Extension-Guayana
Escuela: Ing Industrial (45-S)
Pto Ordaz Edo-Bolivar
Profesor: Bachilleres:
Ing. Alcides Cádiz Carballo Yalitza 15.781.446
Caraballo Nilson 20.807.748
Herrera Anmerlys 19.911.140
Pto Ordaz; Junio 2014

2. Índice
Introducción -------------------------------------------------------------------------------------- 1
La termodinámica en el Corte de metales, Mediante el uso de herramientas de
corte, donde existe desprendimiento de viruta ------------------------------------------ 2
Importancia de las variables de corte, Calor, energía y temperaturas presentes
------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de corte de
metales ------------------------------------------------------------------------------------------- 7
Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el proceso de
manufactura----------------------------------------------------------------------------------------8
Conclusión ---------------------------------------------------------------------------------------10
Bibliografía -------------------------------------------------------------------------------------- 11

3. Introducción
El corte mediante máquinas de chorro de agua es un proceso en frío,
por lo que es ideal para las aplicaciones de automoción, médicas y
aeroespaciales, en las que el calor no puede afectar a los materiales. Se puede
realizar casi cualquier tipo de corte, desde el uso de mesas de chorro de agua
para la perforación rápida de orificios hasta cortes detallados para aplicaciones
de automoción.
Los dispositivos de corte por chorro de agua utilizan un aditivo abrasivo
para realizar un corte limpio y sin rebabas que no requiere un acabado
secundario, lo que permite ahorrar tiempo y dinero. Las máquinas de chorro de
agua ofrecen unos de los procesos de corte más versátiles y son ideales para
el corte de alto rendimiento de metales, aluminio y titanio
Para desprender viruta se requiere de la acción de la deformación de un
material dicha acción requiere de variables de energía, temperatura, calor para
poder realizar el desprendimiento de viruta. En muchos procesos de
manufactura las variables ya antes mencionadas son de gran importancia,
puesto que para completar cualquier proceso se requieren de altas cantidades
de energía si deseamos concretar la operación que indique el proceso, bien
sea torneado, colado, entre otros.
Como en todo proceso industrial, donde se trabajen como cualquier tipos
de maquinas la persona estará expuesta si no se toman las precauciones
adecuadas, por tal se razón se definieron algunas generalidades de seguridad
industrial al momento de trabajar con virutas.

4. 1. La termodinámica en el corte de mátales, mediante el uso de
herramientas de corte donde existe desprendimiento de viruta
En un proceso de manufactura en el que una herramienta de corte es
utilizada para remover el exceso de material de una pieza de forma que el
material que quede tenga la forma deseada. La acción principal de
corte consiste en aplicar deformación en corte para formar la viruta y exponer la
nueva superficie.
En el uso de herramientas de cortes se puede describir para qué tipo de
material se utilizarían.
 Metales
Se denomina metal a los elementos químicos caracterizados por ser buenos
conductores del calor y la electricidad. Poseen alta densidad y son sólidos en
temperaturas normales (excepto el mercurio); sus sales forman iones
electropositivos (cationes) en disolución

5.  Madera
La madera es un material ortótropo, con distinta elasticidad según la dirección
de deformación, encontrado como principal contenido del tronco de un árbol.
Los árboles se caracterizan por tener troncos que crecen cada año, formando
anillos, y que están compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina. Las
plantas que no producen madera son conocidas como herbáceas
 Plásticos
El término plástico en su significación más general, se aplica a las sustancias
de similares estructuras que carecen de un punto fijo de evaporación y poseen,
durante un intervalo de temperaturas, propiedades de elasticidad y flexibilidad
que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin
embargo, en sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales sintéticos
obtenidos mediante fenómenos de polimerización o multiplicación semi-natural
de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos
orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales.

6. .
 Compuestos
Es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos de la tabla
periódica. Una característica esencial es que tiene una fórmula química. Por
ejemplo, el agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno en la
razón de 2 a 1 (en número de átomos): H_2O.
En general, esta razón es debida a una propiedad intrínseca (ver valencia). Un
compuesto está formado por moléculas o iones con enlaces estables y no
obedece a una selección humana arbitraria.
Los elementos de un compuesto no se pueden dividir o separar por procesos
físicos (decantación, filtración, destilación, etcétera), sino sólo mediante
procesos químicos.
 Cerámicas
Es el arte de fabricar recipientes, vasijas y otros objetos de arcilla, u otro
material cerámico y por acción del calor transformarlos en recipientes de
terracota, loza o porcelana. También es el nombre de estos objetos.
El término se aplica de una forma tan amplia que ha perdido buena parte de su
significado. No sólo se aplica a las industrias de silicatos (grupo de minerales
de mayor abundancia, pues constituyen más del 95 % de la corteza terrestre),
sino también a artículos y recubrimientos aglutinados por medio del calor, con

7. suficiente temperatura como para dar lugar al sinterizado. Este campo se está
ampliando nuevamente incluyendo en él a cementos y esmaltes sobre metal.
Aceros al alto carbón
Los aceros al alto carbón o carbono, se han usado desde hace mucho
tiempo y se siguen usando para operaciones de maquinado de baja velocidad o
para algunas herramientas de corte para madera y plásticos. Son relativamente
baratos y de fácil tratamiento térmico, pero no resisten usos rudos o
temperaturas mayores de 350 a 400 °C . Con acero al alto carbono se hacen
machuelos, terrajas, rimas de mano y otras herramientas semejantes.

8. Los aceros de esta categoría se endurecen calentándolos arriba de la
temperatura crítica, enfriándolos en agua o aceite, y templándolos según se
necesite. Cuando se templan a 325 °F la dureza puede llegar hasta 62-65
Rockwell C. Las herramientas de corte de acero al alto carbón se nitruran con
frecuencia a temperaturas que van de 930 a 1000 °F (500-540 °C) para
aumentar la resistencia al desgaste de las superficies de corte, y reducir su
deterioro.
Nótese que las herramientas de corte de acero al alto carbón endurecido
deben mantenerse frías mientras se afilan. Si aparece un color azul en la parte
que se afila, es probable que se haya reblandecido la herramienta y el filo no
soporte la fuerza que se genera en el corte.
Acero de alta velocidad
La adición de grandes cantidades de Tungsteno hasta del 18%, a los
aceros al carbono les permite conservar su dureza a mayores temperaturas
que los aceros simples al carbón, a estos aceros con aleación de menor del
20% de Tungsteno se les conocen como aceros de alta velocidad. Estas
herramientas mantienen su filo a temperaturas hasta de 1000 a 1100 °F (540-
590°C), lo que permite duplicar, en algunos casos, su velocidad de corte.
También aumentan la duración y los tiempos de afilado, con todas estas
ventajas se logró el desarrollo de máquinas herramientas más poderosas y
rápidas, lo que generó mayor productividad.

9. El acero Básico 1841 (T-1) contiene el 10.5% de tungsteno, 4.1% de
cromo, 1.1% de vanadio, de 0.7 a 0.8 % de carbono, 0.3 % de manganeso,
0.3% de silicio y el resto de hierro. Se han desarrollado variantes de esta
aleación, las cuales tienen cobalto y de 0.7 a 0.8 % de molibdeno. Al aumentar
el contenido de vanadio al 5%, se mejora la resistencia al desgaste. Los aceros
de afta velocidad al tungsteno tienen hasta 12%, 10% de cobalto, en ese caso
se llaman aceros de super alta velocidad o aceros de alta velocidad al cobalto,
porque aumenta la resistencia al calor.
Los aceros de alta velocidad al molibdeno contienen tan solo de 1.5 a
6.5 % de tungsteno, pero tienen de 8 a 9 % de molibdeno, 4 % de cromo y 1.1
% de vanadio, junto con 0.3% de silicio e igual cantidad de manganeso, y 0.8%
de carbón. Los aceros de alta velocidad al molibdeno - tungsteno, que también
se conocen como aceros 55-2, 86-3 y 66-4, contienen aproximadamente 6 %
de molibdeno, 6 % de tungsteno y vanadio en proporciones que van del 2 al 4
%, aproximadamente.
Los aceros de alta velocidad se usan para herramientas de corte de aplicación
a materiales tanto metálicos como no metálicos.
2. Importancia de la variables de corte, calor energía y temperatura en
el proceso de manufactura
Durante el proceso normal de mecanizado la mayor parte de trabajo se
consume en la formación de viruta en el corte de plano, la temperatura y el
calor dependen de la fuerza de corte la energía mecánica introducida en el
sistema produce un aumento de temperatura.

10. Algunas características importantes son:
 Una temperatura excesiva afecta adversamente a la resistencia y
dureza.
 El calor puede inducir daños térmicos a las superficies de la
máquina y está causando daño al material.
 La energía térmica es trasmitida parcialmente a la viruta y la
pieza.
 El calor se propaga desde la zona de origen hasta la herramienta
a través de la conducción.
Si bien cierto los procesos de manufactura se puede definir como la
forma en que transformar la materia prima que hallamos, para darle un uso
práctico en nuestra sociedad y así disfrutar la vida con mayor comodidad.
La manufactura es el proceso de coordinación de personal, herramientas
y máquinas para convertir materia prima en productos útiles.
Ahora para convertir materia prima en diferentes productos se requiere
de variables que ayuden y la finalización de proceso que se esté radicalizando.
Calor : El calor está definido como la forma de energía que se transfiere entre
diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a
distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término
calor significa simplemente transferencia de energía
el calor dentro de un proceso de manufactura es de gran importancia,
puesto que se requieren para realizar diferentes procesos por ejemplo si
tenemos piezas metálicas , o termoplásticas que puedan soldarse para
construir una estructura mediante la unión de piezas, se aplica calor en la cual
las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un material de

11. relleno fundido (metal o plástico), para conseguir un baño de material fundido
(el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija.
Existe otro proceso muy común en las áreas de producción donde se
usa trasferencia de calor, este proceso se conoce como radiación, que
consiste en la trasferencia de calor a través de las ondas electromagnéticas, y
se aplican en la iniciación de productos quimios.
Otro proceso de manufactura que se define como el arte de elaborar
productos comerciales a partir de polvos metálicos se conoce como
pulvimetalurgia
En este proceso no siempre se utiliza el calor, pero cuando se utiliza
este debe mantenerse debajo de la temperatura de fusión de los metales a
trabajar. Cuando se aplica calor en el proceso subsecuente de la metalurgia de
los polvos se le conoce como sinterizado, este proceso genera la unión de
partículas finas con lo que se mejora la resistencia de los productos y otras de
sus propiedades. Las piezas metálicas producto de los procesos de la
metalurgia de los polvos son producto de la mezcla de diversos polvos de
metales que se complementan en sus características. Así se pueden obtener
metales con cobalto, tungsteno o grafito según para qué va a ser utilizado el
material que se fabrica.
El metal en forma de polvo es más caro que en forma sólida y el proceso
es sólo recomendable para la producción en masa de los productos, en general
el costo de producción de piezas producto de polvo metálico es más alto que el
de la fundición, sin embargo es justificable y rentable por las propiedades
excepcionales que se obtienen con este procedimiento. Existen productos que
no pueden ser fabricados y otros no compiten por las tolerancias que se logran
con este método de fabricación.
Al estudiar este los diferentes procesos de manufactura donde se usa
calor podemos decir que esta variable proporciona una utilidad para poder
completar el proceso que se está realizando

12. Corte: Durante el proceso de maquinado se genera fricción y con ello calor, lo
que puede dañar a los materiales de las herramientas de corte por lo que es
recomendable utilizar fluidos que disminuyan la temperatura de las
herramientas. Con la aplicación adecuada de los fluidos de corte se disminuye
la fricción y la temperatura de corte con lo que se logran las siguientes:
Ventajas Económicas
 Reducción de costos
 Aumento de velocidad de producción
 Reducción de costos de mano de obra
 Reducción de costos de potencia y energía
 Aumento en la calidad de acabado de las piezas producidas
Características de los líquidos para corte
 Buena capacidad de enfriamiento
 Buena capacidad lubricante
 Resistencia a la herrumbre
 Estabilidad (larga duración sin descomponerse)
 Resistencia al enranciamiento
 No tóxico
 Transparente (permite al operario ver lo que está haciendo)
 Viscosidad relativa baja (permite que los cuerpos extraños la
sedimentación)
 No inflamable
Temperatura y energía: estas variables se pueden relacionar de manera muy
significativa puesto que la temperatura es considerada como una fuente de
energía en diferentes procesos de manufactura, esta se emplea en las acerías
donde se requiere de una fuerte concentración de energía calórica que permita
realizar diferentes tipos de aleaciones, y la temperatura aplicada será conforma
a las característica de los materiales que se requiera fundir.

13. 3. Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de
corte de metales.
Las características de cualquier material pueden ser de naturaleza muy
variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estética.
Las cuales se realizan en el ámbito de la industria Es difícil establecer
relaciones que definan cuantitativamente la maquinabilidad de un material,
pues las operaciones de mecanizado tienen una naturaleza compleja. Una
operación de proceso utiliza energía para alterar la forma, propiedades físicas o
el aspecto de una pieza de trabajo y agregar valor al material. Se distinguen 3
categorías de operaciones de proceso; Formado, para mejorar propiedades y
de tratamiento de superficies.
A veces, sobre todo para los no metales, estos factores auxiliares son
más importantes. Por ejemplo, los materiales blandos como los plásticos
pueden ser difíciles de mecanizar a causa de su mala conductividad térmica.

14. 4. Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el proceso
de manufactura
Es todo aquel conjunto de normas, reglamentos, principios, legislación
que se establecen a objeto de evitar los accidentes laborales
y enfermedades profesionales en un ambiente de trabajo. Por ende en todo
proceso de manufactura donde exista desprendimiento de viruta no se esta
exento de sufrir algún accidente ocupacional. Uno de los equipos comunes en
los procesos de manufactura es el torno y al este ser utilizados se debe tomar
en cuenta las siguientes generalidades.
 Los interruptores y las palancas de embrague de los tornos, se han de
asegurar para que no sean accionados involuntariamente; las
arrancadas involuntarias han producido muchos accidentes.
 Las ruedas dentadas, correas de transmisión, acoplamientos, e incluso
los ejes lisos, deben ser protegidos por cubiertas.

15.  El circuito eléctrico del torno debe estar conectado a tierra. El cuadro
eléctrico al que esté conectado el torno debe estar provisto de un
interruptor diferencial de sensibilidad adecuada. Es conveniente que las
carcasas de protección de los engranes y transmisiones vayan
provistas de interruptores instalados en serie, que impidan la puesta en
marcha del torno cuando las protecciones no están cerradas.
 Las comprobaciones, mediciones, correcciones, sustitución de piezas,
herramientas,
 Protección personal
1.Para el torneado se utilizarán gafas de protección contra impactos, sobre
todo cuando se mecanizan metales duros, frágiles o quebradizos.
2. Asimismo, para realizar operaciones de afilado de cuchillas se deberá utilizar
protección ocular. Para evitar en contacto con la virtua
3. Las virutas producidas durante el mecanizado, nunca deben retirarse con la
mano.
4. Para retirar las virutas largas se utilizará un gancho provisto de una cazoleta
que proteja la mano. Las cuchillas con romper virutas impiden formación de
virutas largas y peligrosas, y facilita el trabajo de retirarlas.
5. Las virutas menudas se retirarán con un cepillo o rastrillo adecuado.
6. La persona que vaya a tornear deberá llevar ropa bien ajustada, sin bolsillos
en el pecho y sin cinturón. Las mangas deben ceñirse a las muñecas, con
elásticos en vez de botones, o llevarse arremangadas hacia adentro.
7. Se usará calzado de seguridad que proteja contra los pinchazos y cortes por
virutas y contra la caída de piezas pesadas.

16. 8. Es muy peligroso trabajar en el torno con anillos, relojes, pulseras, cadenas
al cuello, corbatas, bufandas o cualquier prenda que cuelgue. 10. Asimismo es
peligroso llevar cabellos largos y sueltos, que deben recogerse bajo un gorro o
prenda similar. Lo mismo puede decirse de la barba larga, que debe recogerse
con una redecilla.

17. Conclusión
El corte de metales es un proceso termo-mecánico durante el cual la
generación de calor ocurre como resultado de la deformación plástica y la
fricción a través de las herramienta-viruta y herramienta-material de trabajo, es
decir poder trasformar algún material, este primero deberá pasar por el un
proceso térmico , para poder deformarlo obteniendo asa el resultado del
proceso.
En la ingeniería de los diferentes procesos de manufactura se basan en
las trasformación de los materiales para obtener otro con las mismas o
diferentes características de fabricación.
Al usar un proceso térmico- mecánico para los cortes de metales se
logra:
Reducir los costó de fabricación puesto que el proceso será continuo y la
maquinaria es la misma.
Al usar calor, como fuente de energía para la deformación la producción de
proceso aumenta

18. Bibliografía
www.uji.es/bin/serveis/prev/docum/notas/torns.pdf
http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2_III_2.html
www.metalurgia.uda.cl/Academicos/chamorro/TermodinamicaParteI.pdf