manufactura

1. MATERIA: PROCESO DE MANUFACTURA
INGENIERIA INDUSTRIAL
SECCIÓN S
PUERTO ORDAZ
TERMODINAMICA EN EL CORTE
DE MATERIALES
PROFESOR:
Ing. Alcides Cádiz
BACHILLER:
Jorgelis Peña
Yunnelys Custodio
PUERTO ORDAZ; NOVIEMBRE 2015

2. INTRODUCCIÓN
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.

3. • LA TERMODINÁMICA EN EL CORTE DE METALES, MEDIANTE EL
USO DE HERRAMIENTAS DE CORTE, DONDE EXISTE
DESPRENDIMIENTO DE VIRUTA.
La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de herramientas
de corte, donde existe desprendimiento de viruta. Es importante describir lo
que es el corte de metales, esta es Tradicionalmente, un corte que se realiza
en torno, taladradoras, y fresadoras en otros procesos ejecutados por
máquinas herramientas con el uso de varias herramientas cortantes. Las
partes se producen desprendiendo metal en forma de pequeñas virutas. El
trabajo central de estas máquinas está en la herramienta cortante que
desprende esas virutas. Para que se produzca el desprendimiento de viruta
debe haber una herramienta de corte la cual es el elemento utilizado en las
máquinas herramienta 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
pieza, se arranca el material y se desprende la viruta.
Desprendimiento de viruta: Desde mi punto de vista el arranque de viruta se
vienen dando porque el material es arrancado o cortado con una herramienta
dando lugar a un desperdicio o viruta, la herramienta consta de uno o varios
filos o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada.

4. En el macanizado por arranque de viruta se dan procesos de desbaste y de
acabado sin embargo tiene una limitación física donde no se puede eliminar
todo el material que se quiera porque llega un momento en el 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. Por otra parte es importante
destacar los tipos de virutas que son: 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. Por lo común se
produce un acabado superficial bastante aceptable en estos materiales
frágiles, puesto que el filo tiende a reducir las irregularidades.
• IMPORTANCIA DE LAS VARIABLES DE CORTE, CALOR, ENERGÍA Y
TEMPERATURA EN EL PROCESO DE MANUFACTURA.
Aunque el coste de la potencia consumida en una operación de mecanizado
no es un factor económico importante habitualmente, es necesario su
conocimiento para ser capaces de estimar la cantidad de potencia necesaria
para realizar la operación debido a las limitaciones impuestas por la máquina
disponible. La capacidad de estimar la potencia de una operación es
importante sobre todo en las operaciones de desbaste ya que lo que interesa
es realizar la operación en el menor tiempo y en el menor número de pasadas
posible.

5. Por otra parte, las fuerzas de corte también intervienen en fenómenos como
el calentamiento de la pieza y la herramienta, el desgaste de la herramienta, la
calidad superficial y dimensional de la pieza, el diseño del amarre y utillajes
necesarios, etc. La interacción entre la herramienta, la viruta y la pieza, se
traduce en una serie de presiones sobre la superficie de la herramienta. Este
sistema de fuerzas y presiones se puede reducir a una fuerza resultante F.
El momento resultante se puede despreciar ya que el área sobre el que se
aplica la fuerza es muy pequeña. Una primera descomposición de esta fuerza
es en dos direcciones ortogonales, una en la dirección de la velocidad de corte
que será la fuerza de corte Fc, y la otra en la dirección perpendicular a la
velocidad de corte que será la fuerza de empuje Ft. De las dos fuerzas, la
única que consume potencia es Fc, siendo la función de Ft la de mantener la
posición del filo de la herramienta en el plano el filo Ps.
ENERGIA DE CORTE
Se define la energía específica de corte ps como la energía necesaria para
remover una unidad de volumen de material. Este valor relaciona la potencia
Pm y la velocidad de arranque de material Zw. ps = Em V = Em/t V /t = Pm
Zw (4.1) Si se tiene el valor de ps junto con el valor de la potencia disponible
en la máquina, se puede calcular la tasa de arranque máxima de la
operación, o sea, el volumen máximo de material que se puede arrancar por
unidad de tiempo. Esta tasa de arranque tiene unidades de caudal, y se
puede calcular integrando el producto escalar del área de barrido por la
velocidad de barrido.

6. De modo simplificado se puede usar el área de corte o el área de avance
para su cálculo.Siendo el área de corte Ac el área barrida por la herramienta
perpendicular a la velocidad de corte, y el área de avance Af el área barrida
por la herramienta perpendicular a la velocidad de avance. Zw = Ac · vc = Af ·
vf (4.2) Por lo tanto, el valor de ps también relaciona la fuerza de corte Fc y el
área de corte Ac, por lo que también se le suele llamar fuerza específica de
corte Ks. ps = Pm Zw = Fc · v Ac · v = Fc Ac (4.3).
Los experimentos pueden decir cómo varía ps con las condiciones de corte.
En concreto, se va a estudiar el efecto de la velocidad de corte y del espesor
de viruta sobre el valor de ps. A velocidades bajas, la energía específica de
corte es muy alta, disminuyendo conforme aumenta la velocidad hasta un
valor a partir del cual ps permanece constante. Esto se debe al recrecimiento
de filo que aparece a bajas velocidades de corte y cuando la fricción es alta.
Normalmente se debe trabajar en el tramo en el que ps es constante ya que
también es la más económica. ps disminuye al aumentar ac, muchos
fabricantes de herramientas proporcionan una expresión de esta variación. El
aumento de ps al disminuir ac se debe al efecto de tamaño, ya que las
fuerzas de fricción en la cara de incidencia y aplastamiento de la punta
redondeada representan un porcentaje mayor en la energía consumida al
disminuir ac

7. TEMPERATURA DE CORTE
Una de las limitaciones de los procesos de corte son las temperaturas
alcanzadas durante el mecanizado. La potencia consumida en el corte se
invierte en la deformación plástica de la viruta y en los distintos rozamientos.
Estos trabajos se convierten en calor que se invierte en aumentar las
temperaturas de la viruta, la herramienta y la pieza de trabajo. La
herramienta pierde resistencia conforme aumenta su temperatura,
aumentando su desgaste y por lo tanto disminuyendo su vida útil. Por otro
lado, un calentamiento excesivo de la pieza de trabajo puede variar las
propiedades del material debido a cambios microestructurales por efectos
térmicos, también puede afectar a la precisión del mecanizado al estar
mecanizando una pieza dilatada que a temperatura ambiente se puede
contraer.
Aunque no se va a estudiar a fondo el fenómeno termodinámico, sí que
conviene tener algunos conceptos claros respecto a la influencia de los
distintos parámetros de corte en las temperaturas de la herramienta y en la
pieza y, por los tanto, en la economía y calidad del proceso.

8. TABLAS DE TERMODINAMICA EN EL CORTE DE METALES
CARACTERISTICAS MECANICAS DEL ACERO
ANALISIS: El acero es aquel material en el que el hierro es el elemento
predominante, el contenido en carbono es, generalmente inferior al 2% y
contiene además a otros elementos.
El límite superior del 2% en el contenido de carbono (C) es el límite que
separa al acero de la fundición. En general, un aumento del contenido de
carbono en el acero eleva su resistencia a la tracción, pero como
contrapartida incrementa su fragilidad en frío y hace que disminuya la
tenacidad y la ductilidad. En la tabla podemos verificar las propiedades
mecánicas que contiene el acero.

9. TABLA DE RESISTIVIDAD DE METALES
EXPLICACIÓN: La resistividad o resistencia específica es una
característica propia de un material y tiene unidades de ohmios–metro. La
resistividad indica que tanto se opone el material al paso de la corriente.
La resistividad de los metales aumenta al aumentar la temperatura al
contrario de los semiconductores en donde este valor decrece. El inverso de
la resistividad se llama conductividad (σ) [sigma]
σ = 1 / ρ.

10. TABLA ESFUERZO DE METALES
EXPLICACIÓN:
Los materiales dúctiles sometidos a tracción tienen elevado alargamiento y
deformación plástica. En los materiales duros, poco alargamiento y poca
deformación.
•Aplicando calor se disminuye la resistencia a tracción y aumenta tenacidad.
•Si se dobla repetidamente un material dúctil, como no puede deformarse, ni
alargarse se produce dureza.
•Los materiales con zonas estructurales de distintas características,
producen un reparto irregular de las tensiones internas.
Cualquier material que pueda ser conformado en frío con un cierto radio de
doblado, también puede ser conformado en una maquina de perfilar.

11. En la siguiente tabla se muestra un Ranking de los materiales con mejores
características para ser conformados mediante una maquina perfiladora en
frío.
Donde 100 significa que el material presenta condiciones excelentes
mientras que un “0” cero significa que no puede ser usado en este proceso
de conformación.

12. CONCLUSIÓN
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.

13. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Boothroyd, G. (1975). Fundamentos Del Corte De Metales Y Las Maquinas.
http://www.aprendizaje.com.mx/Curso/Proceso2/Temario2_III_2.html
www.metalurgia.uda.cl/Academicos/chamorro/Termodinamica