trabajo de proceso de manufactura la termodinamica en el corte de los materiales

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN GUAYANA
ESCUELA: INGENIERÍA INDUSTRIAL
La termodinámica en el corte
de los materiales.
Profesor: Ing. Alcides Cadíz Autores: Berroteran Daniel.
Custodio Yunnelys.
Sarria Verónica.
Puerto Ordaz, Mayo 2015.

2. LA TERMODINÁMICA EN EL CORTE DE LOS MATERIALES, MEDIANTE EL
USO DE HERRAMIENTAS DE CORTE DONDE EXISTE DESPRENDIMIENTO
DE VIRUTA.
La viruta es un fragmento de material residual con forma de lámina
curvada o espiral que se extrae mediante un cepillo u otras herramientas, tales
como brocas, al realizar trabajos de cepillado, desbastado o perforación, sobre
madera o metales.
Se suele considerar un residuo de las industrias madereras o del metal;
no obstante tiene variadas aplicaciones. En el 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 varios filos
o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado
por arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho
material con poca precisión; proceso intermedio) y de acabado (eliminación de
poco material con mucha precisión; proceso final cuyo objetivo es el de dar el
acabado superficial que se requiera a las distintas superficies de la pieza).
Sin embargo, tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el
material que se quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar
la herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no
se llega a extraer viruta. El desprendimiento de viruta es un proceso de
manufactura en el que una herramienta de corte se utiliza 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 formarla viruta y exponer la nueva superficie.
Una herramienta de corte es el elemento utilizado para extraer material de
una pieza cuando se quiere llevar a cabo un proceso de mecanizado. Hay
muchos tipos para cada máquina, pero todas se basan en un proceso de
arranque de viruta. Es decir, al haber una elevada diferencia de velocidades
entre la herramienta y la pieza, al entrar en contacto la arista de corte con la

3. pieza, se arranca el material y se desprende la viruta. En el uso de herramientas
de cortes se puede describir para qué tipo de material se utilizarían.
 Metales
 Madera
 Plásticos
 Compuestos
 Cerámicas
La acción de la termodinámica en desprendimiento de virutas, está
relacionado con la acción del calor en los cortes de materiales, y sobre la
composición quima que presentan los mismos entre algunos metales
Mecanizado con máquina herramienta:
A través de la máquina herramienta se logra el proceso de fabricación;
esta máquina puede ser de manejo manual, semi-automática o automática como
la limadora, el taladro, la mortajadora, la cepilladora, la fresadora, el torno y la
brochadora. Movimiento de corte: Es el que permite que la herramienta penetre
en el material, produciendo viruta, y se identifica a través del parámetro de
Velocidad de corte Viruta Es un fragmento de material residual con forma de
lámina curvada o espiral que es extraído mediante un cepillo u otras
herramientas, tales como brocas, al realizar trabajos de cepillado, desbastado o
perforación, sobre madera o metales.
Se suele considerar un residuo de las industrias madereras o del metal;
no obstante tiene variadas aplicaciones. Viruta discontinua Este caso representa
el corte de la mayoría de los materiales frágiles tales como el hierro fundido y el
latón fundido; para estos casos, los esfuerzos' que se producen delante del filo
de corte de la herramienta provocan fractura. Lo anterior se debe a que la
deformación real por esfuerzo cortante excede el punto de fractura en la
dirección del plano de corte, de manera que el material se desprende en
segmentos muy pequeños.

4. Por lo común se produce un acabado superficial bastante aceptable en
estos materiales frágiles, puesto que el filo tiende a reducir las irregularidades.
Las virutas discontinuas también se pueden producir en ciertas condiciones con
materiales más dúctiles, causando superficies rugosas. Tales condiciones
pueden ser bajas velocidades de corte o.
Pequeños ángulos de ataque en el intervalo de 0° a 10° para avances
mayores de 0.2 mm. El incremento en el ángulo de ataque o en la velocidad de
corte normalmente elimina la producción de la viruta discontinua.
Viruta Continua Se llama viruta continua a la obtenida e n el corte de los
materiales que la herramienta saca en forma de rizo y cuya longitud es muy larga.
rpm Vc f (mm/rot) gn (mm) (m/ ap (°) 0.5 10 Mat.Her an apv (°) (mm) 15 0.475
min.) 9 4.515 0.028 HHS Viruta Continua con protuberancias Este tipo de viruta
representa el corte de materiales dúctiles a bajas velocidades en donde existe'
una alta fricción sobre la cara de la herramienta. Esta alta fricción es causa de
que una delgada capa de viruta quede cortada de la parte inferior y se adhiera a
la cara de la herramienta.
La viruta es similar a la viruta continua, pero la produce una herramienta
que tiene una saliente de metal aglutinado soldada a su cara. Periódicamente se
separan porciones de la saliente y quedan depositadas en la superficie del
material, dando como resultado una superficie rugosa; el resto de la saliente
queda como protuberancia en la parte trasera de la viruta.
IMPORTANCIA DE LAS VARIABLES DE CORTE, COLOR, ENERGÍA,
TEMPERATURA EN PROCESO DE MANUFACTURA.
Se caracterizan por la interacción mecánica de la herramienta con la
pieza. Esto origina la separación del material en las zonas de interacción y el
material se elimina en forma de viruta. Las tecnologías de micro corté deben
cumplir que la herramienta sea de mayor dureza que la pieza y que además no
sufra difusión activada térmicamente entre la herramienta y la pieza torneado

5. con diamante el micro mecanizado presenta cada día mayor importancia, siendo
una de las tecnologías más adecuadas para la fabricación de componentes de
micro óptica.
El torneado de diamante es muy empleado en la fabricación de elementos
ópticos no esféricos de elevada calidad para vidrio, cristales, metales, acrílicos y
otros materiales. Algunas de las aplicaciones de los elementos ópticos
generados en el torneado de diamante son el montaje óptico de telescopios,
proyectores de TV, sistemas guía de misiles e instrumentos para investigación
científica. La alineación de la herramienta es uno de los parámetros clave del
torneado de diamante para conseguir la calidad deseada (errores de inclinación
en los planos X-Y, X-Z y Y-Z).
Fresado con diamante El fresado con diamante se puede dividir en dos
tipos de procesos a la hora de generar microestructuras; el fresado
circunferencial (denominado como fly cutting, que emplea herramientas de
diamante mono cristalino en forma de V) y el fresado con punta de bola pulido si
la calidad superficial de moldes de alta precisión para la fabricación de elementos
ópticos no es suficiente para satisfacer las crecientes demandas en lo referente
a rugosidad superficial y forma, una operación posterior de pulido puede ser
necesaria Temperaturas de corte -Casi toda la energía de corte se disipa en
forma de calor. -El calor provoca altas temperaturas en la interface de la viruta y
la cuchilla Efecto de velocidad de corte:
Parámetros de corte Para el proceso de obtención de viruta
Se utilizó una sola herramienta y una sola pieza, con el fin de encontrar y
demostrar que en con las mismas condiciones y variando un parámetro (nuestro
caso la velocidad), se pueden obtener los diversos tipos de viruta. Conformación
de materiales: Velocidad: Se refiere a la velocidad de rotación del husillo de la
máquina para el mecanizado. Está expresada en revoluciones por unidad de
tiempo (RPM). Cada diámetro nos entregará una velocidad de corte distinta,
aunque la velocidad de rotación permanezca constante, y es por esto que debe
de tenerse especial precaución el decidirla.

6. Avance se refiere a la herramienta de corte, y se expresa como la razón
de la distancia longitudinal recorrida por la herramienta por revolución del husillo
(mm/rev).
Profundidad de corte: Se denomina profundidad de corte a la
profundidad de la capa arrancada de la superficie de la pieza en una pasada de
la herramienta; generalmente se designa con la letra" t" Y se mide en milímetros
en sentido perpendicular; En las maquillas donde el movimiento de la pieza es
giratorio (Torneado y Rectificado) o de la herramienta (Mandrinado), la
profundidad de corte se determina según la fórmula: t =Df – Di 2
En donde: Di= Diámetro inicial de la pieza (mm). Df = Diámetro final de la
pieza (mm). En el caso de trabajar superficies planas (Fresado, Cepillado y
Rectificado de superficies planas), la profundidad de corte se obtiene de la
siguiente forma: T = E - e (mm) En donde: E = espesor inicial de la pieza e =
espesor final de la pieza (mm).
Velocidad de corte La velocidad de corte es un dato que lo empleamos
para comprar el rendimiento de una herramienta con otra y valorar así sus
características técnicas indicándonos qué tipo de material puede trabajar y
cortar. Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de corte
de metales. Material de la herramienta Propiedades Es un acero con entre 0,5 a
1,5% de concentración de carbono. Para temperaturas de unos 250 º C pierde
su dureza, por lo tanto Acero aleado no es inapropiado para grandes velocidades
de corte y no se utiliza, salvo casos excepcionales, para la fabricación de
herramientas de turno.
Estos aceros se denominan usualmente aceros al carbono o aceros para
hacer herramientas (WS). Acero aleado Contiene como elementos aleatorios,
además del carbono, adiciones de wolframio, cromo, vanadio, molibdeno y otros.
Hay aceros débilmente aleados y aceros fuertemente aleado. El acero rápido
(SS) es un acero fuertemente aleado. Tiene una elevada resistencia al desgaste.
No pierde la dureza hasta llegar a los 600 º C. Esta resistencia en caliente, que
es debida sobre todo al alto contenido de volframio, hace posible el torneado con
velocidades de corte elevadas. Como el acero rápido es un material caro, la
herramienta usualmente sólo lleva la parte cortante hecha de este material.

7. La parte cortante o placa van soldadas a un mango de acero de las
máquinas. Los metales duros hacen posible un gran aumento de la capacidad
de corte de la herramienta. Los componentes principales de un metal duro son
el volframio y el molibdeno, además del cobalto y el carbono. El metal duro es
caro y se suelda en forma de plaquetas normalizadas sobre los mangos de la
herramienta que pueden ser Metal duro de acero barato. Con temperaturas de
corte de 900 º aunque tienen buenas propiedades de corte y se puede trabajar a
grandes velocidades.
Con ello se reduce el tiempo de trabajo y además la gran velocidad de
corte ayuda a que la pieza con la que se trabaja resulte lisa. Es necesario
escoger siempre para el trabajo de los diferentes materiales la clase de metal
duro que sea más adecuada. Estable. Moderadamente barato. Químicamente
inerte, muy resistente al calor y se fijan convenientemente en soportes
adecuados. Las cerámicas son generalmente deseable en Cerámicos
aplicaciones de alta velocidad, el único inconveniente es su alta fragilidad.
Condiciones Las cerámicas desfavorables. Se Los consideran materiales
impredecibles cerámicos en más comunes se basan en alúmina (óxido de
aluminio), nitruro de silicio y carburo de silicio. Se utiliza casi exclusivamente en
plaquetas de corte.
Con dureza de hasta aproximadamente 93 HRC. Se deben evitar los
bordes afilados de corte y ángulos de desprendimiento positivo. Estable.
Moderadamente caro. Otro material cementado basado en carburo de titanio
(TiC). El aglutinante es usualmente níquel. Proporciona una mayor resistencia a
la abrasión en comparación con carburo de tungsteno, a expensas de alguna
resistencia. Cermet También es mucho más químicamente inerte de lo que.
Altísima resistencia a la abrasión. Se utiliza principalmente en convertir los bits
de la herramienta, aunque se está investigando en la producción de otras
herramientas de corte. Dureza de hasta aproximadamente 93 HRC. No se
recomiendan los bordes afilados generalmente. Estable. Muy Caro. La sustancia
más dura conocida hasta la fecha. Superior resistencia a la abrasión, pero
también alta afinidad química con el hierro que da como resultado no ser
apropiado para el mecanizado de acero.

8. Se utiliza en materiales Diamante abrasivos usaría cualquier otra cosa.
Extremadamente frágil. Se utiliza casi exclusivamente en convertir los bits de la
herramienta, aunque puede ser usado como un revestimiento sobre muchos
tipos de herramientas. Se utilizan sobre todo para trabajos muy finos en
máquinas especiales. Los bordes afilados generalmente no se recomiendan. El
diamante es muy duro y no se desgasta.
SEGURIDAD INDUSTRIAL Y EL DESPRENDIMIENTO DE VIRUTA EN EL
PROCESO DE MANUFACTIRA.
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 está 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.
 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, etc. deben ser realizadas con el torno
completamente parado.

9. Protección personal
 Para el torneado se utilizarán gafas de protección contra impactos,
sobre todo cuando se mecanizan metales duros, frágiles o
quebradizos. Asimismo, para realizar operaciones de afilado de
cuchillas se deberá utilizar protección ocular para evitar en contacto
con la viruta.
 Las virutas producidas durante el mecanizado, nunca deben
retirarse con la mano.
 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. 6. Las virutas menudas se retirarán con un cepillo o
rastrillo adecuado.
 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.
 Se usará calzado de seguridad que proteja contra los pinchazos y
cortes por virutas y contra la caída de piezas pesadas.
 Es muy peligroso trabajar en el torno con anillos, relojes, pulseras,
cadenas al cuello, corbatas, bufandas o cualquier prenda que
cuelgue.
 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.
USO DE TABLAS FISICAS Y QUIMICAS ASOCIADO A LA TERMODINAMICA
DE CORTE DE MATERIALES.