Este documento describe la aplicación de la termodinámica en el corte de metales. Explica brevemente la historia y conceptos básicos de la termodinámica y cómo se relaciona con procesos como el corte de metales utilizando maquinaria y herramientas. También describe diferentes tipos de maquinaria como tornos y fresadoras, así como materiales y propiedades relevantes para las herramientas de corte.

1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DE EDUCACION SUPERIOR
I.U.P. SANTIAGO MARIÑO
EXTENSION PUERTO ORDAZ
ESCUELA 45 – ING. INDUSTRIAL
PROCESO DE MANUFACTURA SECCION A
TERMODINÁMICA EN EL CORTE
DE METALES
PROFESOR: BACHILLERES:
ING. ALCIDES CADIZ FRANCO KENNYA
ZAMORA DRESLER
PUERTO ORDAZ, NOVIEMBRE DEL 2014
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2. INDICE
1. INTRODUCCION……………………………………………….. 3
2. TERMODINAMICA................................................................. 4
3. HISTORIA DE LA TERMODINÁMICA……………………….. 4
4. LA TERMODINÁMICA EN EL CORTE DE METALES……... 5
5. CLASIFICACIÓN DE LAS MAQUINAS-HERRAMIENTA.. 6
5.5 Herramientas de Corte…………………………………..… 6
5.6 Materiales para las Herramientas de Corte……………... 6
5.7 Descripción y Característica de Algunas Herramientas y
Maquinas………………………………………………………… 8
5.8 Materiales y sus Propiedades………………………….… 11
5.9 Temperatura de Corte en los Diferentes Procesos…… 12
5.10 Calor en los Diferentes Procesos………………………. 12
5.11 Energía en los Diferentes Procesos……………………. 13
5.12 Variables en los Diferentes Procesos de Corte……….. 13
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3. INTRODUCCION
La Termodinámica es una ciencia aplicable a la resolución de
problemas prácticos. Sus aplicaciones son tan numerosas y cubren tantos
aspectos distintos de la actividad humana que resulta imposible hacer una
enumeración taxativa. Esto sucede porque la Termodinámica se ocupa de
cosas tan básicas que están presentes en todos los hechos.
Por lo tanto, los estudiantes de Ingeniería siempre nos
beneficiamos mucho de sus conocimientos, en el presente trabajo nos
dedicaremos a estudiar un aspecto bastante importante como lo es la
aplicación de esta ciencia en el corte de los metales.
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4. TERMODINAMICA
La termodinámica (del griego θερμo, termo, que significa «calor» y
δύναμις, dínamis, que significa «fuerza») es la rama de la física que
describe los estados de equilibrio a nivel macroscópico. Constituye una
teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia
sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental. Los
estados de equilibrio se estudian y definen por medio de magnitudes
extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la
composición molar del sistema, o por medio de magnitudes no-extensivas
derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial
químico; otras magnitudes, tales como la imanación, la fuerza
electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en
general también pueden tratarse por medio de la termodinámica.
HISTORIA DE LA TERMODINÁMICA
La historia de la termodinámica como disciplina científica se considera
generalmente que comienza con Otto von Guericke quien, en 1650,
construyó y diseñó la primera bomba de vacío y demostró las propiedades
del vacío usando sus hemisferios de Magdeburgo. Guericke fue
impulsado a hacer el vacío con el fin de refutar la suposición de
Aristóteles que "la naturaleza aborrece el vacío".
Luego esta historia también estuvo marcada por algunos hechos como los
que se marcan a continuación;
· En 1679, Denis Papin construyó un digestor de vapor, que era un
recipiente cerrado con una tapa de cierre hermético en el que el vapor
confinado alcanzaba una alta presión, aumentando el punto de
ebullición y acortando el tiempo de cocción de los alimentos.
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5. · En 1697, el ingeniero Thomas Savery, construyó el primer motor
térmico.
· En 1733, Bernoulli, inicio la mecánica estadística.
· En 1783, Lavoisier propone la teoría del calórico.
· En 1798 Benjamin Thompson, conde de Rumford, demostró la
conversión del trabajo mecánico en calor.
· Nicolas Léonard Sadi Carnot, considerado como el "padre de la
termodinámica "
· Sobre la base de todo este trabajo previo, Sadi Carnot, el "padre de la
termodinámica ", publicó en 1824 Reflexiones sobre la energía motriz
del fuego, un discurso sobre la eficiencia térmica, la energía, la
energía motriz y el motor. El documento describe las relaciones
básicas energéticas entre la máquina de Carnot, el ciclo de Carnot y
energía motriz, marcando el inicio de la termodinámica como ciencia
moderna.
· Los fundamentos de la termodinámica estadística se establecieron por
los físicos como James Clerk Maxwell, Ludwig Boltzmann, Max Planck,
Rudolf Clausius, Johannes van der Waals y J. Willard Gibbs.
· La termodinámica química y la fisicoquímica fueron desarrolladas
además por Walther Nernst, Pierre Duhem, Gilbert N. Lewis, Jacobus
Henricus van 't Hoff, y Théophile de Donder, entre otros, aplicando los
métodos matemáticos de Gibbs.
· También fueron de importancia para la termodinámica los desarrollos
en termometría y manometría.
LA TERMODINÁMICA EN EL CORTE DE METALES
En la Termodinámica se encuentra la explicación racional del
funcionamiento de la mayor parte de los mecanismos que posee el
hombre actual, La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso
de herramientas de corte, donde existe desprendimiento de viruta es
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6. 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.
CLASIFICACIÓN DE LAS MAQUINAS-HERRAMIENTA
Las maquinas-herramienta se distinguen principalmente por las
funciones que desempeñan, así como el tipo de piezas que pueden
producir y en general se pueden dividir tomando en consideración los
movimientos que efectúan durante el maquinado de las piezas. En el
cuadro No. 1 se presenta un resumen de las principales máquinas-herramientas
y los movimientos que realizan, movimiento de trabajo
(principal ó de corte) y de alimentación, (secundario o de corte) asumidos
por la herramienta o la pieza.
Herramientas de Corte
Por herramientas se entiende a aquel instrumento que por su forma
especial y por su modo de empleo, modifica paulatinamente el aspecto de
un cuerpo hasta conseguir el objeto deseado, empleando el mínimo de
tiempo y gastando la mínima energía.
Materiales para las Herramientas de Corte
La selección de material para la construcción de una herramienta
depende de distintos factores de carácter técnico y económico, tales
como:
· Calidad del material a trabajar y su dureza.
· Tipo de producción (pequeña, mediana y en serie).
· Tipo de máquina a utilizar.
· Velocidad de Corte.
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7. Movimiento de
Trabajo
Maquina
Movimiento de
Corte
Realizado por:
Movimiento de
Avance
Realizado por:
Rotatorio
Torno paralelo
Torno revolver
Torno automático
Torno copiador
Torno vertical
Continuo Pieza Herramienta
Rotatorio
Taladro de:
Continuo
Columna
Herramienta Herramienta
Radial
Múltiple,
Rotatorio
Mandrinadora
Herramienta
Herramienta o
Continuo Limadora Pieza
Rectilíneo Herramienta Pieza
Alternativo
Cepilladura
Pieza Herramienta
Escopleadora
Herramienta Pieza
Rectilíneo Brochadora
Herramienta
Incremento de
Los dientes
Intermitente
Rotatorio
Fresadora:
Continuo
Horizontal
Vertical
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8. Herramienta Pieza
Universal
Rotatorio Sierra de disco
Herramienta Herramienta
Continuo
Rectilíneo Sierra cinta
:
Continuo Herramienta Herramienta
Rectificadora:
Rotatorio
Continuo
Universal
Herramienta
Herramienta y
Pieza
Vertical
Sin centros
Frontal
Rotatorio Roscadora
. Herramienta Herramienta
Alternado
Rectilíneo
Generadora de
Engranes con
Sistema pfauther.
Herramienta Pieza
Alternado
Descripción y Característica de Algunas Herramientas y Maquinas;
· Torno: La forma de operar el torno es haciendo girar la pieza a
mecanizar mientras que la herramienta sólo realiza movimientos
longitudinales o transversales con el fin de poner en contacto con la
pieza. Aquí las herramientas de algunas de las principales tareas con
un torno.
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9. · Fresa: En la fresa la que gira es la herramienta y la pieza permanece
quieta o realiza un movimiento hacia la herramienta.
· Taladradora: Las herramientas de taladro giran sobre sí mismas como
ocurre con la fresa. El extremo que no corta tiene forma cónica de
forma que se acopla con el porta-herramientas por medio de auto-retención.
Su finalidad es hacer agujeros. Para hacer un agujero con
mucha precisión, el orden natural de utilización de las herramientas
sería broca, broca mandril, y escariadores.
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 hace necesario en la
mayoría de componentes que se fabrican
Tipos de taladros
 Barrena. Es la herramienta más sencilla para hacer un taladro.
Básicamente es una broca con mango. Aunque es muy antigua se
sigue utilizando hoy en día. Solo sirve para taladrar materiales muy
blandos, principalmente maderas.
 Berbiquí. El berbiquí es la herramienta manual antecesora del
taladro y prácticamente está hoy día en desuso salvo en algunas
carpinterías antiguas. Solamente se utiliza para materiales blandos.
 Taladro Manual. Es una evolución del berbiquí y cuenta con un
engranaje que multiplica la velocidad de giro de la broca al dar
vueltas a la manivela.
 Taladro manual de pecho. Es como el anterior, pero permite ejercer
mucha mayor presión sobre la broca, ya que se puede aprovechar
el propio peso apoyando el pecho sobre él.
 Taladro eléctrico. Es la evolución de los anteriores que surgió al
acoplarle un motor eléctrico para facilitar el taladrado. Es una
herramienta imprescindible para cualquier bricolador. Su
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10. versatilidad le permite no solo taladrar, sino otras muchas
funciones (atornillar, lijar, pulir, desoxidar, limpiar, etc.) acoplándole
los accesorios necesarios.
 Taladro sin cable. Es una evolución del anterior en el que se
prescinde de la toma de corriente, sustituyéndose por una batería.
La principal ventaja es su autonomía, al poder usarlo donde
queramos sin necesidad de que exista un enchufe. Como
inconveniente, la menor potencia que ofrecen respecto a los
taladros convencionales. Existen taladros sin cable con percusión y
sin ella, siendo estos últimos usados principalmente como
atornilladores. En esta función si que son insustituibles y
recomendables, y la mayoría incorpora regulación del par de
apriete para hacer todavía más cómodo su uso.
 Martillo percutor. El martillo percutor es un taladro con una
percusión (eléctrica, neumática o combinada) mucho más potente
(utiliza más masa) y es imprescindible para perforar determinados
materiales muy duros, como el hormigón, la piedra, etc., o
espesores muy gruesos de material de obra.
 Taladro de columna. Es un taladro estacionario con movimiento
vertical y mesa para sujetar el objeto a taladrar. La principal ventaja
de este taladro es la absoluta precisión del orificio y el ajuste de la
profundidad. Permiten taladrar fácilmente algunos materiales
frágiles (vidrio, porcelana, etc.) que necesitan una firme sujeción
para que no rompan.
 Minitaladro. Es como un taladro en miniatura. La posibilidad de
utilizarlo con una sola mano y las altas revoluciones que coge,
permiten una gran variedad de trabajos aparte del taladrado. Está
indicado para aplicaciones minuciosas que requieren control,
precisión y ligereza.
 Minitaladro sin cable. Es igual que el anterior, pero accionado a
batería, con la autonomía que ello supone. Como en el caso de los
taladros, su principal inconveniente es la menor potencia
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11. Materiales y sus Propiedades
· Acero no aleado; 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 es inapropiado para grandes velocidades de corte y no se
utiliza, salvo casos excepcionales, para la fabricación de herramientas
de turno.
· 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.
· Metal duro; 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.
· Cerámicos; Estable. Moderadamente barato. Químicamente inerte,
muy resistente al calor y se fijan convenientemente en soportes
adecuados. Las cerámicas son generalmente deseable en
aplicaciones dealta velocidad, el único inconveniente es su alta
fragilidad.
· Cermet; estable. Moderadamente caro. Otro material cementado
basado en carburo de titanio (TiC). El aglutinante es usualmente
níquel.
· Diamante; 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. Desgasta.
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12. Temperatura de Corte en los Diferentes Procesos
Las propiedades al impacto (o sensibilidad de muesca) de los metales
depende de la temperatura y para algunos materiales hay un gran cambio
de resistencia a la falla con un cambio relativamente pequeño de
temperatura. El conocimiento relativo a la existencia de este fenómeno
puede ser muy importante en la elección de materiales y en los factores
de diseño cuando se va a usar un producto en temperaturas de servicio
cercanas a la temperatura de transición, debido a que aumenta la
posibilidad de falla de material, sobre todo ante cambios bruscos de
formas, muecas o aun ralladuras producidas por el esmerilado de
soldaduras.
Calor en los Diferentes Procesos
Es un mecanismo de intercambio de energía asociado al
movimiento microscópico de los constituyentes del sistema, o sea, la
energía que se intercambia en forma de calor proviene de la energía
cinética de agitación molecular. Cuando dos sistemas se ponen en
contacto térmico, las moléculas del que se encuentra a temperatura más
alta ceden parte de su energía cinética a las moléculas del otro a través
de colisiones. Hay transmisión de energía en forma de calor cuando la
causa de esa transferencia es una diferencia de temperaturas.
El calor depende del proceso particular por el cual haya tenido
lugar el intercambio de energía en forma de calor, es decir, no es una
función de estado sino de proceso
Energía en los Diferentes Procesos
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13. La energía se define como la capacidad que tiene un sistema para
producir trabajo. Se consideran dos tipos de energía: (a) La energía
almacenada en un sistema: Energía cinética, energía potencial, energía
interna, energía química, energía de presión; (b) La energía en tránsito
entre el sistema y su entorno: calor y trabajo. Son los medios mediante los
cuales un sistema puede intercambiar energía con su entorno o con otros
sistemas.
Variables en los Diferentes Procesos de Corte
Si una o más de las variables que determinan el estado de una
sustancia cambian, la sustancia ha tomado parte en un proceso. En
general, los procesos reales producen cambios en casi todas las
propiedades. Pero hay ciertos procesos en los que unas variables
permanecen constantes: Si un proceso ocurre sin cambio de presión, se
dice que es isobárico; si el volumen permanece constante, isocórico; si es
la temperatura la que no cambia, isotérmico, y si no cambia el contenido
de energía, isoentálpico.
Cuando un fluido pasa a través de una serie de procesos y retorna a su
estado inicial, se dice que se ha efectuado un ciclo. A los procesos no
cíclicos se los llama proceso
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14. CONCLUSION
En la actualidad es importante que todos los profesionales posean
conocimientos generales sobre la termodinámica. Ya que es útil para
todo. Por ejemplo se ocupa de los intercambios energéticos entre
diversos sistemas, así como también establece espontaneidad de los
procesos que se dan entre esos sistemas, los cuales pueden ser físicos,
químicos o mecánicos.
En este sentido otra aplicación de la termodinámica es en aquellas
maquinas que desarrollan su labor mediante un utensilio o herramienta de
corte convenientemente perfilada y afilada que maquina y se pone en
contacto con el material a trabajar produciendo en éste un cambio de
forma. y dimensiones deseadas mediante el arranque de partículas o bien
por simple deformación.
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15. BIBLIOGRAFIA
· Autor: buscador CIE. 18.11.2014. Introducción a la Termodinámica.
disponible en: http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/Curso%20Mabe
%20Termo/Introducci%C3%B3n%20a%20la%20Termodinamica
· Autor: Monografía. 18.11.2014. Termodinámica en Corte de Metales.
disponible en: http://www.monografias.com/trabajos14/maq-herramienta/
maq-herramienta.shtml#ixzz3JYVc0hUA .
· Autor: buscador Google. 18.11.2014. Herramientas y Materiales de
Corte. disponible en: http://www.google.co.ve/url?
sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&ved=0CDAQFjAD&url=http
%3A%2F%2Fblog.utp.edu.co%2Fbalances%2Ffiles
%2F2011%2F03%2FTERMODINAMICA.doc&ei=dFZtVML9G8aBsQSf
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