Este documento presenta información sobre los procesos de fabricación del hierro y el acero. Explica que existen dos métodos principales para obtener hierro: el procedimiento directo que se usó hasta el siglo XIX, y el procedimiento indirecto conocido desde la Edad Media que implica fundir el hierro. También describe las propiedades del hierro, los yacimientos en Chile, y los materiales necesarios como menas de hierro, coque y piedra caliza para reducir el hierro de las menas.

1. INSTITUTOTECNOLOGICOSUPERIOR
DE ZACAPOAXTLA
MATERIA: PROCESOS DE FABRICACION
ALUMNO:
ORDAZ RAMIREZ EDUARDO
DOCENTES:
ING: MARISOL TLAPAPAL BETANCOUR
ING: ALVARO CHAVEZ GALIVIS
ING: OLGA VÁZQUEZ NIETO
INGENIERIA INDUSTRIAL
PROCESOS DE FABRICASION
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2. INDICE
UNIDAD 1 Proceso de Obtención del Hierro y del acero
1.1 Proceso Tecnológica de la obtención del hierro 1ª función 5
1.2 Funcionamiento y productos obtenidos 10
1.3 Afino del Acero 11
1.4 Procesos Tecnológicos para la obtención del acero BOF, Horno 12
Eléctrico, Convertidores Bessemer, Thomas
1.5 Clasificación y aplicación del acero 17
UNIDAD 2
2 Tratamiento térmico del acero
2.1 Generalidades 18
2.2 Clasificación de los tratamientos térmicos 20
2.3 Recocido 25
2.4 Temple 26
2.5 Revenido 27
2.6 Tratamiento Termoquímicos 28
UNIDAD3
3 Procesos de cambio de forma
3.1 Fundición y colado (Al alto vació, Centrifuga, Precisión) 29
3.2 Formado Mecánico (Prensado, Estirado, Cizallado, Doblado) 32
3.3 Maquinado (Tradicionales y Automatizados) 33
UNIDAD 4
4 Procesos de Ensamble
4.1 Procesos de Ensamble (No permanentes, Semipermanentes y Permanentes) 34
4.2 Selección de Métodos de Ensamble 41
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3. 4.3 Dispositivos de Montaje 43
UNIDAD 5
5 Otros procesos industriales plásticos, térmicos plásticos compuestos
termofraguantes
5.1 Generalidades 52
5.2 Tipos de plásticos 53
5.3 Material primas 56
5.4 Compuestos termofraguantes (Fenólicas, Resinosas y Furámicas) 57
5.5 Celulosas, poliestirenos, polietilenos y Propileno 59
5.6 Maquinados con chorro abrasivo 63
5.7 Maquinados con chorro de agua 64
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4. INTRODUCCION
En la presente antología es un material de apoyo para la asignatura de procesos de
fabricación preparada de acuerdo al temario de la carrera de ingeniería industrial.
Al leer el nombre de la asignatura te preguntaras “QUE ES UN PROCESO DE
FABRICASION” es el conjunto de operaciones necesarias para modificar las
características de las materias primas. Dichas características pueden ser de
naturaleza muy variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño
o la estética. Se realizan en el ámbito de la industria.
Para la obtención de un determinado producto serán necesarias multitud de
operaciones individuales de modo que, dependiendo de la escala de observación,
puede denominarse proceso tanto al conjunto de operaciones desde la extracción
de los recursos naturales necesarios hasta la venta del producto como a las
realizadas en un puesto de trabajo con una determinada máquina-herramienta
Solucionara problemas relativos a la producción de bienes y servicios,
Identificando Su proceso de fabricación en sus distintas fases, hasta la obtención
de un producto Final
El estudiante conocerá el equipo, partes y funcionamiento donde se obtuvo el hierro de
primera fusión y acero; su transformación durante el proceso y Comparar los distintos
procesos de obtención del hierro y acero, su funcionalidad, ventajas y
Desventajas. Identificar el proceso tecnológico actual sus componentes, funcionamiento y
tipos de producto obtenido Analizar los diferentes métodos para los Tipos de productos
obtenidos, así como su aplicación. La eliminación de impurezas en el proceso de
transformación del hierro de primera fusión en acero Investigar los diferentes tipos de
acero y las empresas de la región que lo usan como materia prima en alguna parte de sus
procesos.
Objetivos
Comprenderá el efecto de los tratamientos térmicos en las aleaciones ferrosas y no
ferrosas
Identificar el efecto que tienen los tratamientos térmicos dentro de un proceso de
manufactura
Clasificar los diferentes tipos de tratamiento térmico, según las características deseadas
en el material tratado
Investigar por equipos los efectos de estos tratamientos en las aleaciones ferrosas y no
ferrosas, la aplicación de estas aleaciones en la práctica, sus ventajas y desventajas
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5. 1.1 Proceso Tecnológica de la obtención del hierro 1ª función
HIERRO
Símbolo Fe (del latín., ferrum, "hierro"), es un elemento metálico, magnético, maleable y
de color blanco plateado. Tiene de número atómico 26 y es uno de los elementos de
transición del sistema periódico.
El hierro fue descubierto en la prehistoria y era utilizado como adorno y para fabricar
armas; el objeto más antiguo, aún existente, es un grupo de cuentas oxidadas encontrado
en Egipto, y data del 4000 a.C.
Propiedades
El hierro puro tiene una dureza que oscila entre 4 y 5. Es blando, maleable y dúctil. Se
magnetiza fácilmente a temperatura ordinaria; es difícil magnetizarlo en caliente, y a unos
790º C desaparecen las propiedades magnéticas. Tiene un punto de fusión de unos 1535º
C, un punto de ebullición de 2750º C y una densidad relativa de 7,86. Su masa atómica es
55,847.
Químicamente el hierro es un metal activo. Se combina con los halógenos (flúor, cloro,
bromo, yodo y ástato y con el azufre, fósforo, carbono y silicio. Desplaza al hidrógeno de la
mayoría de los ácidos débiles. Arde con oxígeno formando tetróxido triférrico (óxido
ferroso férrico), Fe3O4. Expuesto al aire húmedo, se corroe formando óxido de hierro
hidratado, una sustancia pardo-rojiza, escamosa, conocida comúnmente como orín.
La formación de orín es un fenómeno electroquímico en el cual las impurezas presentes
en el hierro interactúan eléctricamente con el hierro metal. Se establece una pequeña
corriente en la que el agua de la atmósfera proporciona una disolución electrolítica. El
agua y los electrólitos solubles aceleran la reacción. En este proceso, el hierro metálico se
descompone y reacciona con el oxígeno del aire para formar el orín. La reacción es más
rápida en aquellos lugares donde se acumula el orín, y la superficie del metal acaba
agujereándose.
Al sumergir hierro en ácido nítrico concentrado, se forma una capa de óxido que lo hace
pasivo, es decir, no reactivo químicamente con ácidos u otras sustancias. La capa de óxido
protectora se rompe fácilmente golpeando o sacudiendo el metal, que vuelve a
convertirse en activo.
Obtención del hierro
La evolución de la metalurgia está relacionada con factores de carácter tecnológico. Para
obtener el cobre que, aliado con el estaño, constituye el bronce se necesitan 1.083º C. En
cambio, para fundir el hierro hay que llegar hasta los 1.536º C. Esta diferencia de
temperatura es una de las causas del porqué el bronce se trabajó antes que el hierro.
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6. El trabajo del hierro se descubrió e impuso de un modo paulatino. Al principio, se
utilizaban una serie de procedimientos sencillos que, con el paso del tiempo, acabaron
siendo cada vez más complicados.
Básicamente, hay dos técnicas conocidas: el procedimiento directo, usado desde los
inicios de la metalurgia del hierro hasta el siglo XIX, y el procedimiento indirecto, conocido
ya desde la edad media y consolidado a partir de la industrialización.
El procedimiento directo es la operación de reducción donde el hierro no llega al estado
de fusión. El metal que se obtiene es una masa esponjosa de hierro y escorias, que se
tiene que separar del metal. La separación de las escorias es un proceso complicado, que
requiere un trabajo de forja posterior para conseguirlo.
Entendemos como procedimiento indirecto la operación de reducción donde el hierro
llega hasta el estado líquido: una fusión completa donde la ganga (el material sobrante)
forma una escoria líquida que se separa fácilmente del metal.
Cuando se consigue el hierro en estado líquido, éste se puede trabajar de diversas
maneras: a través de un molde o mediante procesos químicos, térmicos o mecánicos
Yacimientos de Hierro en Chile
Se ubican los más importantes en la III región de Atacama en los yacimientos de: Cerro
Imán, El Chañar, Los Colorados y en la IV región de Coquimbo: Romeral, Tilama, La
Campana, Tambo, Libra).
Y por último en la VI Región del Libertador Bernardo O’Higgins (los Toros, Adolfo y
Sepultura)
Octava región, en Mahuilque.
La producción del hierro y del acero empieza con las menas de hierro y otros materiales
requeridos (mena = mineral metalífero, principalmente el de hierro, tal como se extrae del
yacimiento y antes de limpiarlo).
La mena principal usada en la producción de hierro y acero es la hematita (Fe203), otras
menas incluyen la magnetita (Fe304), la siderita (Fe C 03) y la limonita (Fe 2 O 3 - XH2O)
donde x vale alrededor de 1.5).
Las menas de hierro (vea tabla No. 1) contienen de un 50 a un 70% de hierro,
dependiendo de su concentración; la hematita contiene casi 70% de hierro. Además, hoy
se usa ampliamente la chatarra como materia prima para la fabricación de hierro y acero.
Las otras materias primas que se necesitan para reducir el hierro de sus menas, son el
coque y la piedra caliza. El coque es un combustible de alto carbono, producido por el
calentamiento de carbón bituminoso en una atmósfera con bajo contenido de oxígeno
durante varias horas, seguido de una aspersión de agua en torres especiales de
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7. enfriamiento. La coquificación del carbón mineral deja, como subproducto, gas de alto
poder calorífico, que es utilizado como combustible en los diversos procesos
subsiguientes.
El coque desempeña dos funciones en el proceso de reducción:
1) Es un combustible que proporciona calor para la reacción química y
2) produce monóxido de carbono (CO) para reducir las menas de hierro.
La piedra caliza es una roca que contiene altas proporciones de carbonato de calcio (Ca CO
3). Esta piedra caliza se usa en el proceso como un fundente que reacciona con las
impurezas presentes y las remueve del hierro fundido como escoria.
La producción del hierro.
Para producir hierro, se alimenta por la parte superior de un alto horno una carga con
capas alternadas de coque, piedra caliza y mineral de menas de hierro. Un alto horno es
virtualmente una planta química que reduce continuamente el hierro del mineral.
Químicamente desprende el oxígeno del óxido de hierro existente en el mineral para
liberar el hierro. Está formado por un recipiente cilíndrico de acero forrado con un
material no metálico y resistente al calor, como ladrillos refractarios y placas
refrigerantes. El diámetro del recipiente cilíndrico de 9 a 15 m (30 a 50 pies) disminuye
hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una
cuarta parte de su altura total de 40 m (125 pies.
La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas,
por donde se fuerza el paso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que
fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero
debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno,
contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por
válvulas en forma de campana, por las que se introduce la carga en el horno. Los
materiales se llevan hasta las tolvas en pequeñas vagonetas o cucharas que se suben por
un elevador inclinado situado en el exterior del horno. Desde la parte baja de la cámara se
inyecta por toberas una corriente de gases y aire precalentados a 900 °C a gran velocidad
para realizar la combustión y la reducción del hierro efectuándose la combustión
completa del coque que adquiere temperaturas máximas entre 1700 a 1800 °C.
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8. Los gases calientes (CO, H2, CO2, H2O, N2, O2 y los combustibles) realizan la combustión
del coque conforme pasan hacia arriba, a través de la carga de materiales. El monóxido de
carbono se suministra como un gas caliente, pero también se forma adicionalmente por la
combustión del coque. El gas CO tiene un efecto reductor sobre las menas de hierro; la
reacción simplificada se describe a continuación (usando la hematita como la mena
original):
Fe 2 O 3 + CO 2FeO + CO2 …. (1)
El bióxido de carbono CO2 reacciona con el coque para formar más monóxido de carbono:
CO2 + C (coque) 2CO………. (2)
El cual realiza la reducción final de FeO a hierro:
FeO +CO Fe+CO2 …. (3)
El hierro fundido escurre hacia abajo, acumulándose en la base del alto horno.
El hierro fundido de primera fusión, o arrabio se vacía periódicamente en carros cuchara o
carros torpedo (ver figura 1 y la ilustración siguiente) con los cuales se llenan lingoteras o
bien se conducen a mezcladoras calientes donde se almacenan y se mezclan con otras
fundiciones para curarse posteriormente en algún proceso de obtención del acero
(refinación de arrabio). Los lingotes se someten a una operación de enfriamiento para
convertirse mediante procesos metalúrgicos posteriores, en: hierro fundido de segunda
fusión, hierro dulce, hierro maleable o bien acero.
Los altos hornos funcionan de forma continua. La materia prima que se va a introducir en
el horno se divide en un determinado número de pequeñas cargas que se introducen a
intervalos de entre 10 y 15 minutos. La escoria que flota sobre el metal fundido se retira
una vez cada dos horas, y el arrabio se sangra cinco veces al día.
El papel que juega la piedra caliza se resume en la siguiente ecuación. Primero se reduce a
cal (CaO) por calentamiento (Δ):
Ca CO 3 + Δ CaO + CO2 …. (4)
La piedra caliza se combina con la sílice (Si O 2) presente en el mineral (la sílice no se
funde a la temperatura del horno) para formar silicato de calcio (Ca Si O 4), de menor
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9. punto de fusión. Si no se agregara la caliza, entonces se formaría silicato de hierro (Fe 2 Si
O 4?), con lo que se perdería el hierro metálico, allí está la importancia de la piedra caliza.
La cal se combina con impurezas tales como sílice (Si O 2), azufre (S) y aluminio (Al 2 O 3)
para formar silicatos de calcio y de aluminio, en reacciones que producen una escoria
fundida que flota encima del hierro.
El arrabio o hierro de primera fusión no se puede utilizar directamente en la industria por
ser muy quebradizo debido a sus impurezas y poca resistencia contiene excesivo carbón,
de 2.2% a 4.5%, además de cantidades de silicio, magnesio, fósforo cuyos contenidos son
muy variables.
Altos hornos de México (AHMSA) tiene dos hornos uno de 400 y otro de 1000 toneladas.
Es interesante hacer notar que se requieren aproximadamente siete toneladas de materia
prima para producir una tonelada de hierro.
En la década de los sesenta del siglo pasado se introdujo un importante avance en la
tecnología de altos hornos: la presurización de los hornos. Estrangulando el flujo de gas de
los respiraderos del horno es posible aumentar la presión del interior del horno hasta 1,7
atmósferas o más. La técnica de presurización permite una mejor combustión del coque y
una mayor producción de hierro. En muchos altos hornos puede lograrse un aumento de
la producción de un 25%. En instalaciones experimentales también se ha demostrado que
la producción se incrementa enriqueciendo el aire con oxígeno.
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10. 1.2 Funcionamiento y productos obtenidos
Aplicaciones y producción
El hierro puro, preparado por la electrólisis de una disolución de sulfato de hierro II, tiene
un uso limitado. El hierro comercial contiene invariablemente pequeñas cantidades de
carbono y otras impurezas que alteran sus propiedades físicas, pero éstas pueden
mejorarse considerablemente añadiendo más carbono y otros elementos de aleación.
La mayor parte del hierro se utiliza en formas sometidas a un tratamiento especial, como
el hierro forjado, el hierro fundido y el acero. Comercialmente, el hierro puro se utiliza
para obtener láminas metálicas galvanizadas y electroimanes. Los compuestos de hierro
se usan en medicina para el tratamiento de la anemia, es decir, cuando desciende la
cantidad de hemoglobina o el número de glóbulos rojos en la sangre.
A principios de la década de 1990, la producción anual de hierro se aproximaba a 920
millones de toneladas métricas.
Desde la sencillez de los primeros objetos hasta la complejidad de las actuales aeronaves,
la evolución del hierro ha transcurrido paralela a los grandes cambios que ha sufrido la
humanidad.
Al principio, el hierro se utilizó como elemento de diferenciación social, un mero objeto de
lujo al alcance de las altas jerarquías. Pero con el paso del tiempo fue convirtiéndose en
un material de gran importancia estratégica.
La utilización del hierro como material bélico, poderoso e imprescindible, hizo posible el
incremento cualitativo y cuantitativo de la producción de este metal.
La adopción del hierro como material de construcción supuso una revolución. Más
adelante, la industrialización permitió aumentar la producción del acero, siendo el pilar
sobre el que se cimentó la entrada a la modernidad.
El mundo actual no se podría concebir sin la presencia del hierro. La industria naval, la
ferroviaria, la automovilística o la aeronáutica son los últimos resultados de una evolución
iniciada muchos siglos atrás.
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11. 1.3 Afino del Acero
El afino es un proceso que sirve para des carburizar y eliminar las impurezas que contiene
el hierro para después poder obtener el acero, existen varios métodos dentro del afino del
acero, a continuación mencionaré algunos y los describiré de manera muy breve.
AFINOALCRISOL
Con este método podemos obtener aceros de mejor calidad ya que parte de la fundición,
se lleva a cabo en hornos de crisol como el nombre lo dice, el crisol puede ser de grafito o
de acero inoxidable y por lo general se calienta por inducción, estos hornos de crisol
calentados sirven para fabricar aceros inoxidables refractarios o aceros magnéticos.
AFINOALAIRE
Este método se trata de lanzar aire comprimido a través de la fundición en estado de
fusión, con lo cual se oxidan los cuerpos extraños que contiene comúnmente el carbono
para poder obtener el acero o el hierro, para que este método funcione bien la
temperatura del baño siempre tiene que ser mayor a la del punto de fusión del metal.
AFINO SOBRE SOLERA
En este proceso se utiliza la descarburación de la fundición usando como base chatarra de
hierro y acero y mineral de hierro, aquí se utilizan los hornos Martin-Siemens.
AFINOALHORNOELÉCTRICO
En este método podemos encontrar una ventaja ya que el metal puede ser tratado sin la
participación del aire atmosférico con lo cual se evita calentar gases inertes de esta
manera se pueden obtener productos puros y de una buena calidad y se evita totalmente
la re oxidación del acero.
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12. 1.4 Procesos Tecnológicos para la obtención del acero BOF, Horno Eléctrico
Convertidores Bessemer, Thomas
Desde el punto de vista químico−metalúrgico, todos los procesos de fabricación de acero
se pueden clasificar en ácidos y básicos (según el refractario y composición de la escoria
utilizada), y cada proceso tiene funciones específicas según el tipo de afino que puede
efectuar. Los procesos ácidos utilizan refractarios de sílice, y por las condiciones de trabajo
del proceso hay que poder formar escorias que se saturen de sílice. Los procesos ácidos
pueden utilizarse para eliminar carbono, manganeso y silicio; no son aptos para disminuir
el contenido en fósforo y azufre, y por esto requieren el consumo de primeras materias
seleccionadas, cuyo contenido en fósforo y azufre cumple las especificaciones del acero
final que se desea obtener. Los procesos básicos utilizan refractarios de magnesita y
dolomía en las partes del horno que están en contacto con la escoria fundida y el metal. La
escoria que se forma es de bajo contenido de sílice compensada con la cantidad necesaria
de cal. El proceso básico elimina, de manera tan eficaz como el proceso ácido, el carbono,
manganeso y silicio, pero además eliminan el fósforo y apreciables contenidos de azufre.
De aquí las grandes ventajas del proceso básico, por su gran flexibilidad para consumir
diversas materias primas que contengan fósforo y azufre, y por los tipos y calidades de
acero que con él se pueden obtener. Desde el punto de vista tecnológico existen tres tipos
fundamentales de procesos:
1) Por soplado, en el cual todo el calor procede del calor inicial de los materiales de carga,
principalmente en estado de fusión. 2) Con horno de solera abierta, en el cual la mayor
parte del calor proviene de la combustión del gas o aceite pesado utilizado como
combustible; el éxito de este proceso se basa en los recuperadores de calor para calentar
el aire y así alcanzar las altas temperaturas eficaces para la fusión de la carga del horno.
3) Eléctrico, en el cual la fuente de calor más importante procede de la energía eléctrica
(arco, resistencia o ambos); este calor puede obtenerse en presencia o ausencia de
oxígeno; por ello los hornos eléctricos pueden trabajar en atmósferas no oxidantes o
neutras y también en vacío, condición preferida cuando se utilizan aleaciones que
contienen proporciones importantes de elementos oxidables.
En la fabricación de acero existen las fases hierro, escoria y gases. Este sistema
heterogéneo tiende a un estado de equilibrio si se adicionan unos elementos re
accionantes o varía la temperatura o la presión. Al fabricar un acero se pretende eliminar
de la fase hierro los elementos perjudiciales en acceso y añadir los que faltan para
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13. conseguir el análisis final previsto. Por las reacciones reversibles entre las tres fases
(hierro, escoria y gases) se consigue, al producirse un desequilibrio, la segregación o paso
de elementos, eliminar del hierro la escoria, o viceversa. Es necesario un profundo
conocimiento de estas reacciones para fabricar un acero con buen resultado. Todo el
proceso de obtención de acero consta de un primer período oxidante o de afino, en el que
se elimina el Carbono en fase gaseosa; el silicio y el manganeso se oxidan formando
compuestos complejos con la escoria, que puede eliminarse; si la escoria es además
básica, se elimina el fósforo. El segundo período es reductor y debe eliminar el exceso de
óxido de hierro disuelto en el baño del hierro durante el período oxidante, a fin de poder
eliminar después el azufre; o puede también recuperar el manganeso oxidado que pasó a
la escoria. Finalmente, hay un período de desoxidación o refino por acción de las
ferro−aleaciones de manganeso y silicio, que se adicionan en el baño a la cuchara, y de
aluminio metálico, en la lingotera. Estos períodos pueden tener mayor o menor duración e
importancia y realizarse netamente separados o entrelazados, y a mayor o menor
velocidad en unos procesos que en otros. El desescoriado puede ser total o parcial en cada
período, o transformar las primeras escorias oxidantes en reductoras. Todo ello
dependerá del horno o proceso utilizado, de las condiciones de las materias primas, de los
elementos que interesa que pasen a la escoria y no retornen de ésta al baño de hierro,
etc.
Proceso del horno eléctrico.
El progreso de la electricidad permitió, hacia el año 1900, que el horno eléctrico se
introdujera a escala industrial para fabricar acero (50 años después de los procesos de
afino por soplado y por solera). El horno de arco calienta directamente el baño de acero
por debajo de la escoria y consigue la alta temperatura necesaria de trabajo. Sin requerir
la presencia de oxígeno en su atmósfera, el horno eléctrico ocupa una posición
privilegiada para la fabricación de una amplia gama de calidades de aceros finos aleados,
con elevados contenidos de elementos de aleación oxidables, tales como el carbono,
vanadio y wolframio. El horno de tres electrodos ha alcanzado gran auge y
perfeccionamiento, no sólo por la alta calidad del acero que se obtiene, sino también en
muchos casos por ser competitivo con el proceso de afino por solera para cualquier
calidad de acero; parece que continúa aumentando su importancia, incluso para la
producción de grandes tonelajes, merced a la menor inversión necesaria o también
cuando se dispone de energía eléctrica a coste inferior o similar a la caloría gas. Existen
asimismo las dos variedades, básico y ácido, con los mismos fundamentos que en los
procesos anteriores, pero con notable predominio del horno básico dadas las dificultades
y fluctuaciones que experimenta el mercado para poder adquirir primeras materias
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14. suficientes para el trabajo ácido. El tamaño del horno es muy variable, desde 500 kg hasta
200 toneladas. Los más pequeños tienden a desaparecer; los de 5 toneladas y más se
utilizan para el moldeo y aceros aleados, y las grandes unidades para la producción en
serie de lingotes. Normalmente trabajan con carga sólida; en algunas acerías lo hacen con
carga de acero líquido en proceso dúplex, conjunto de convertidor u horno de solera y
horno eléctrico para el acabado. La carga de los grandes hornos es un factor determinante
de su rendimiento; en general se ha adoptado la bóveda desplazable para carga por
encima del horno abierto, con recipiente metálico de fondo de fácil abertura, o por otros
rápidos procesos mecanizados. La marcha de la colada se inicia con la carga sólida de
mineral, caliza o cal, según se disponga, chatarra y lingote de afino. La proporción de estos
materiales dependerá del acero que se quiera fabricar y del análisis que convenga que
tenga la carga fundida a la temperatura necesaria; para el afino oxidante, el mineral y las
batiduras de laminación proporcionan el oxígeno que necesitan el silicio, manganeso,
fósforo y carbono que contiene la carga; se introduce suficiente cal para que la escoria
tenga la basicidad que requiere el fósforo para pasar a ella. En el horno eléctrico el aire de
su atmósfera interior está en contacto con los electrodos de grafito, y su oxígeno es
rápidamente consumido para mantener el equilibrio y conseguir la temperatura de
régimen del horno. La escoria básica y oxidante contendrá el fósforo que fue oxidado
durante el afino; se bascula el horno para facilitar el desescoriado.
Eliminada la escoria, si la especificación de calidad del acero requiere adiciones de
elementos aleables, la siguiente etapa es preparar una escoria reductora, añadiendo cal
apagada y electrodos o coque triturados. En todo momento se pueden sacar muestras del
baño para su análisis y ajustar los elementos aleados hasta que se cumpla la especificación
pedida, y también regular la temperatura hasta que el baño esté a punto para colar.
Aunque con menor intensidad que en otros procesos de obtención de aceros, es necesaria
la adición de desoxidantes en la cuchara.
Proceso por soplado, Bessemer ácido y Thomas básico.
El proceso Bessemer ácido ha sido el primero utilizado y el más sencillo. Desde su inicio
permite obtener en una sola operación, partiendo de hierro líquido, coladas de 10−25 tm
al ritmo de 1 tm/ min. Por ser ácido, no desfosfora ni desulfura y debe utilizar hierro
líquido de análisis adecuado. La gran abundancia de mineral de hierro rico en fósforo, que
al ser tratado en horno alto pasan gran parte al hierro líquido, provoca el desarrollo de
procesos que pueden desfosfora, y ha sido causa de que los procesos básicos se empleen
en Europa mucho más que el Bessemer ácido, limitado éste a utilizar hierro bajo en
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15. fósforo, mucho más escaso. La operación se realiza en el convertidor, cuba de acero
revestida de refractario, con toberas en su fondo y abierta en su parte superior, montada
sobre apoyo con mecanismo basculante. La carga de hierro líquido se realiza con el
convertidor en posición horizontal, lo que deja abiertas las toberas. Se insufla el aire
necesario a través de uno de los soportes huecos a la caja de viento, que lo distribuye a
través de las toberas a una presión de 2 kg / cm2.
Se inicia el soplado al mismo tiempo que se pone el convertidor vertical; el aire a presión
pasa a través del hierro líquido, introduciéndose así el oxígeno necesario para el afino.
El silicio contenido en el hierro líquido es el factor termoquímico más importante para
regular y obtener la temperatura necesaria. La llama expulsada por la boca del convertidor
cambia de color y luminosidad, lo que permite juzgar el desarrollo del afino e interrumpir
el soplado en el momento final adecuado; entonces se hace bascular el convertidor y se
cuela el acero líquido en una cuchara de transporte. El revestimiento ácido de este tipo de
convertidores proporciona el exceso de sílice indispensable para formar escoria, además
del silicio que contiene el hierro líquido.
En el caso del convertidor básico, llamado proceso Thomas, el revestimiento es de
magnesita o dolomía calcinada y alquitrán. Por la acción fuertemente oxidante del soplado
se elimina primero el carbono y después se oxida el fósforo, que actúa de importante
elemento termógeno. La cal necesaria se añade con la carga; se funde durante el soplado
y se combina con el fósforo oxidado, formando la escoria Thomas, utilizada como
fertilizante. Este proceso ha sido un factor muy importante del desarrollo industrial
alcanzado en Europa a fines del siglo pasado. Se controla como el Bessemer por el aspecto
de la llama. El tiempo necesario del soplado es sólo de 15 min, por lo que el éxito del
proceso depende de la pericia del operario. Tan corto tiempo no permite efectuar control
por análisis de muestras.
BOF (BASIC OXIGEN FURNACE)
Convertidores (BOF) - Soplado con Oxígeno
El Horno de Oxígeno Básico es un elemento muy eficaz para convertir los lingotes de
hierro en acero inyectando oxígeno. Carburos Metálicos puede suministrar el gas, los
sistemas de control de procesos y el caudal así como el know-how técnico (por ejemplo,
en la colocación de lanzas).
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16. Convertidores (BOF) - Precalentamiento de la Chatarra
Se han desarrollado equipos de control y quemadores para precalentar de forma eficaz la
chatarra férrea mediante quemadores de oxi-combustible no refrigerados por agua. Se
suelen conseguir ahorros de combustible del 70% y reducciones del 50% en tiempos de
calentamiento.
Convertidores (BOF) - Salpicadura de Escoria
Mediante la inyección de nitrógeno en la zona inferior del horno a través de la misma
lanza de oxígeno se consigue una capa de protección de escoria fundida en la pared del
refractario reduciendo el “gunning consumption” y alargando la campaña.
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17. 1.5 CLASIFICACIÓN DEL ACERO. Los aceros se clasifican en cinco grupos principales:
aceros al carbono, aceros aleados, aceros de baja aleación ultra resistente, aceros
inoxidables y aceros de herramientas.
Aceros al carbono: El 90% de los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen una
cantidad diversa de carbono, menos de un 1,65% de manganeso, un 0,6% de silicio y un
0,6% de cobre.
Aceros de baja aleación ultra resistentes. Es la familia de aceros más reciente de las cinco.
Estos aceros son más baratos que los aceros convencionales debido a que contienen
menor cantidad de materiales costosos de aleación. Sin embargo, se les da un tratamiento
especial que hace que su resistencia sea mucho mayor que la del acero al carbono. Este
material se emplea para la fabricación de vagones porque al ser más resistente, sus
paredes son más delgadas, con lo que la capacidad de carga es mayor. Además, al pesar
menos, también se pueden cargar con un mayor peso. También se emplea para la
fabricación de estructuras de edificios.
Aceros inoxidables. Estos aceros contienen cromo, níquel, y otros elementos de aleación
que los mantiene brillantes y resistentes a la oxidación. Algunos aceros inoxidables son
muy duros y otros muy resistentes, manteniendo esa resistencia durante mucho tiempo a
temperaturas extremas. Debido a su brillo, los arquitectos lo emplean mucho con fines
decorativos. También se emplean mucho para tuberías, depósitos de petróleo y productos
químicos por su resistencia a la oxidación y para la fabricación de instrumentos
quirúrgicos o sustitución de huesos porque resiste a la acción de los fluidos corporales.
Además se usa para la fabricación de útiles de cocina, como pucheros, gracias a que no
oscurece alimentos y es fácil de limpiar.
Aceros de herramientas. Estos aceros se emplean para fabricar herramientas y cabezales
de corte y modelado de maquinas. Contiene wolframio, molibdeno y otros elementos de
aleación que le proporcionan una alta resistencia, dureza y durabilidad.
17

18. UNIDAD 2 Tratamiento térmico del acero
Tratamiento térmico.
Se conoce como tratamiento térmico el proceso al que se someten los metales u otros
tipos de materiales sólidos como polímeros con el fin de mejorar sus propiedades
mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que
se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por
hierro y carbono. También se aplican tratamientos térmicos diversos a los sólidos
cerámicos.
2.1 Generalidades
Propiedades mecánicas
Las características mecánicas de un material dependen tanto de su composición química
como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos térmicos modifican esa
estructura cristalina sin alterar la composición química, dando a los materiales unas
características mecánicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y
enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada.
Entre estas características están:
Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar
cuando está en contacto de fricción con otro material.
Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir fisuras
(resistencia al impacto).
Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de
mecanizado por arranque de viruta.
Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades
BRINELL (HB) o unidades ROCKWEL C (HRC), mediante el test del mismo nombre.
Los tratamientos térmicos son operaciones de calentamiento y enfriamiento a
temperaturas y condiciones determinadas, a que se someten los aceros y otros metales y
aleaciones para darles características más adecuadas para su empleo.
18

19. Desarrollo de los tratamientos térmicos.
Calentamiento hasta la temperatura máxima.
Al empezar algún tratamiento térmico se debe iniciar a la temperatura ambiente la cual
tampoco se deben introducir piezas de más de 200 mm de espesor o diámetro en hornos
cuya temperatura sea superior a los 300 grados.
La elevación de temperatura debe ser uniforme en toda la pieza y se logra aumentando la
temperatura lo más lentamente posible.
La temperatura como mínimo debe de ser un minuto por un milímetro de espesor o
diámetro de la pieza.
B) Permanencia a la temperatura máxima
Cada temperatura máxima es indicada en las especificaciones del tratamiento térmico que
se va aplicar. Al sobrepasar la temperatura máxima se corre el riesgo de aumentar el
grado de la pieza. Si la elevación de la temperatura sobrepasa el límite cercano al punto
de fusión los metales quedan con una estructura grosera y frágil debido a la fusión de las
impurezas que rodea los granos. El metal que se dice que es quemado es imposible
regenerarlo por ningún tratamiento.
Las temperaturas para el acero al carbono son de 1.260 a 1.350 grados según sea el
contenido de carbono.
Tiempo de permanencia
Al llegar a la máxima temperatura influye en el crecimiento del grano y por lo tanto debe
reducirse todo lo posible.
Se da permanencia de uno a dos minutos por cada milímetro de espesos de la pieza, para
conseguir la autenizaciòn completa del acero.
Austenita: Solución sólida de hierro-carbón gamma partir de los 900ºC. Se cristaliza en
forma cúbica y carece de propiedades magnéticas.
19

20. 2.2 Clasificación de los tratamientos térmicos
Tratamiento térmico del acero
Clasificación del acero
Los diferentes tipos de acero se agrupan en cinco clases principales:
Aceros al carbono.
Aceros aleados.
Aceros de baja aleación ultrarresistentes.
Aceros inoxidables.
Aceros de herramientas.
Aceros al carbono.
Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas
cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de
cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías
de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de
buques, somieres y horquillas o pasadores para el pelo.
Aceros aleados.
Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros
elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al
carbono normales. Estos aceros se emplean, por ejemplo, para fabricar engranajes y ejes
de motores, patines o cuchillos de corte.
Aceros de baja aleación ultrarresistentes.
Esta familia es la más reciente de las cinco grandes clases de acero. Los aceros de baja
aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen
cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un
20

21. tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono.
Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden
transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería
necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de
baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En la actualidad se
construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden
ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los
edificios.
Recocido tratamiento
El objeto del tratamiento térmico denominado recocido es destruir sus estados anormales
de los metales y aleaciones. Así como ablandarlos para poder trabajarlos.
A una temperatura adecuada y duración determinada seguido de un enfriamiento lento
de la pieza tratada
Se practican cuatro tipos de recocido como son:
Recocido de homogeneización:
Este tiene por objeto destruir la heterogeneidad química de la masa de un metal o
aleación producida por una solidificación defectuosa para hacer una sola estructura este
se realiza a temperaturas elevadas cercanas a la de fusión y se aplica principalmente a
metales férreos o propensos a segregaciones.
A lo que se refiere este tipo de tratamiento térmico es a que cuando se dice que se
homogeneízan es a que hacen una sola se “funden” por ejemplo el fierro-zinc se mezclan
tan bien que ya no se distinguen cada uno.
Recocido contra acritud:
Este tiene por objetivo destruir el endurecimiento producido por la deformación en frió de
los metales y hacer una estructura cristalina para así darle buen brillo y conductividad
eléctrica.
Aplica a todos los metales que se endurecen por deformación en frió.
21

22. Este tratamiento se da cuando no se enfría adecuadamente y no se logran las propiedades
a las que se quería llegar y busca la cristalinidad, ósea de que tenga buen brillo, mejor
conductor. Controla el enfriamiento.
Recocido de estabilización:
Este tiene por objeto destruir las tensiones internas producidas en masa del metal por su
mecanización o por los moldeos complicados.
Se realiza a temperaturas comprendidas entre las 100ºC y 200ºC durante tiempos muy
prolongados que serán frecuentemente las 100 horas.
Este tipo de recocido le da envejecimiento a la pieza hace que se vea rustica, Se logra a
través del golpeteo de la pieza.
RECOCIDO EN ACEROS
El objeto del recocido es destruir los estados anormales de los metales y aleaciones.
El fin principal de los recocidos es ablandar el acero para poder trabajarlo mejor.
Atendiendo a llegar a la temperatura máxima
Recocido supercrítico:
Cuando se calienta el acero a temperaturas superiores a las criticas.
Definición de Temperatura superior a la crítica: La máxima temperatura para que no se
funda el material.
Recocido de ablandamiento subcrìtico:
Se obtiene calentando el acero a una temperatura algo inferior a la crítica, dejando enfriar
la pieza al aire. Se logra ablandar los aceros aleados de gran resistencia, al cromo níquel y
cromo molibdeno así como también para los aceros al carbono las temperaturas más
apropiadas están entre 700º y 725º. La ventaja de este tratamiento es que es muy sencillo
y rápido y no exige ningún cuidado especial en el enfriamiento.
22

23. RECOCIDO DE REGENERACIÓN
Para transformar todo el material se ausenta y enfría después lentamente en el interior
del horno se obtiene así una constitución final de ferrita y perlita si se trata de un acero
hipoeutectoide o cementita y perlita.
Cementita: Carburo de hierro un 6.67% y 93.33% de hierro.
Se refiere a quitar imperfecciones que quedaron.
Este tiene por objeto destruir la dureza anormal producida en una aleación por
enfriamiento rápido involuntario o voluntario. También se realiza a temperaturas muy
elevadas pero inferiores al de homogeneización y se aplica exclusivamente a las
aleaciones templables es decir a las que se endurece en enfriamientos rápidos.
En este recocido se trata más que nada de quitar imperfecciones como dureza.
RECOCIDO ISOTÉRMICO
Consiste en calentar el acero a una temperatura superior a la crítica y enfriarlo
rápidamente. Se emplea mucho para herramientas de alta aleación, se introducen a un
arreglo de sales.
Recocido globular de autenizaciòn incompleta.
Este al calentarlo a la temperatura máxima recomendada, pues debería mantenerse un
tiempo muy prolongado a esta temperatura para obtener la transformación autentica
total mientras el porcentaje de austenita tenga un porcentaje del 90%.
Si uno quiere obtener mayor tenacidad se debe enfriar muy rápido.
Las temperaturas de calentamiento para obtener estructuras globulares no deben de ser
muy superiores a la crítica inferior.
Las temperaturas más elevadas para el recocido de autenizaciòn incompleta, están
comprendidas entre los 760º y 780º para los aceros al carbón, 800º a 850º para los aceros
de aleación media y 875º para los aceros de alta aleación.
23

24. Recocido contra acritud o de recristalizacion.
Acero Frágil y tan duro que se rompe. Se dice que tiene demasiada acritud. Para mejorar
la ductibilidad y maleabilidad del acero y poder someterlo a nuevos estirados o laminados.
Se hace el recocido contra acritud que consiste en un calentamiento a una temperatura de
600º o 700º, seguido de un enfriamiento al aire o dentro del horno si se quiere evitar la
oxidación dentro del horno.
Este recocido se hace cuando se tienen impurezas y para dar más cristalinidad y quitar
esas impurezas, así como hacer más maleable y dúctil el acero.
24

25. 2.3 Recocido
Recocido: Consiste básicamente en un calentamiento hasta temperatura de
austenitización (800-925 °C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se
logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el
mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el
material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.
El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad principal el
ablandar el acero, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente
eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en frío. (Enfriamiento en el horno).
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26. 2.4 Temple y revenido: Bonificado
Después que se ha endurecido el acero es muy quebradizo o frágil lo que impide su
manejo pues se rompe con el mínimo golpe debido a la tensión interior generada por el
proceso de endurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se recomienda el temple del
acero (en algunos textos a este proceso se le llama revenido y al endurecido temple). Este
proceso hace más tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza. El
proceso consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para luego calentarla hasta la
temperatura adecuada (ver tabla), para después enfriarla con rapidez en el mismo medio
que se utilizó para endurecerla.
Tabla de temperaturas para revenido de acero endurecido
Color Grados C Tipos de aceros
Paja claro 220 Herramientas como brocas, machuelos
Paja mediano 240 Punzones dados y fresas
Paja oscuro 255 Cizallas y martillos
Morado 270 Árboles y cinceles para madera
Azul obscuro 300 Cuchillos y cinceles para acero
Azul claro 320 Destornilladores y resortes
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27. 2.5 Revenido
Después que se ha endurecido el acero es muy quebradizo o frágil lo que impide su
manejo pues se rompe con el mínimo golpe debido a la tensión interior generada por el
proceso de endurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se recomienda el temple del
acero (en algunos textos a este proceso se le llama revenido y al endurecido temple). Este
proceso hace más tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza. El
proceso consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para luego calentarla hasta la
temperatura adecuada (ver tabla), para después enfriarla con rapidez en el mismo medio
que se utilizó para endurecerla.
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28. 2.6 Tratamiento Termoquímico
Son los procesos a los que se somete los metales y aleaciones ya sea para modificar su
estructura, cambiar la forma y tamaño de sus granos o bien por transformación de sus
constituyentes.
El objeto de los tratamientos es mejorar las propiedades mecánicas, o adaptarlas, dándole
características especiales a las aplicaciones que se le van a dar la las piezas de esta manera
se obtiene un aumento de dureza y resistencia mecánica, así como mayor plasticidad o
maquinabilidad para facilitar su conformación.
Son tratamientos de recubrimiento superficial en los cuales interviene un elemento
químico el cual se deposita por proceso de difusión en la superficie del material.
28

29. UNIDAD 3 Procesos de cambio deforma
3.1 Fundición y colado (Al alto vació, Centrifuga, Precisión)
Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metal fundido sobre un
molde hueco, por lo general hecho de arena. El principio de fundición es simple: se funde
el metal, se vacía en un molde y se deja enfriar, existen todavía muchos factores y
variables que se deben considerar para lograr una operación exitosa de fundición. La
fundición es un antiguo arte que todavía se emplea en la actualidad, aunque ha sido
sustituido en cierta medida por otros métodos como el fundido a presión (método para
producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el metal fundido se inyecta a
presión en un molde o troquel de acero), la forja (proceso de deformación en el cual se
comprime el material de trabajo entre dos dados usando impacto o presión para formar la
parte), la extrusión (es un proceso de formado por compresión en el cual el metal de
trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección
transversal), el mecanizado y el laminado (es un proceso de deformación en el cual el
espesor del material de trabajo se reduce mediante fuerzas de compresión ejercidas por
dos rodillos opuestos).
Procesos de Fundición y colado
La fundición y colado es sencillo y de poco costo relativo en comparación con otros
procesos. Para colar o moldear el material en forma líquida (en el caso de los plásticos el
material suele estar en forma de polvo o gránulos), se introduce en una cavidad
preformada llamada molde. El molde tiene la configuración exacta de la parte que se va a
moldear o colar. Después de que el material llena el molde y se endurece o se fragua,
adopta la forma del molde, la cual es la forma de la parte. Después, se rompe o se abre el
molde y se saca la parte. Los procesos de colada se usan para colar o moldear materiales
como metales, plásticos y cerámicas. Los procesos de fundición y colada se pueden
clasificar por el tipo de molde utilizado (permanente o no permanente) o por la forma en
la cual entra el material al molde (colada por gravedad y fundición a presión).
El término “fundición” se usa siempre para los mátales, pero no tienen diferencia
considerable en relación con el moldeo (el término de uso general para los plásticos). Por
ejemplo, el moldeo por inyección es el término para un preciso de moldeo a presión de
partes termoplásticos. La maquina utilizada es una máquina de moldeo por inyección, la
cual inyecta el plástico fundido dentro de un molde metálico. El mismo proceso básico,
pero a temperaturas más altas, produce las fundiciones a presión en una máquina para
29

30. fundición a presión, la cual inyecta zinc o aluminio fundidos, por ejemplo, dentro de una
matriz de acero.
Las partes producidas por los procesos de fundición o colada varían en el tamaño,
precisión, rugosidad de superficie, complejidad de configuración, acabado requerido,
volumen de producción y costo y calidad de la producción. El tamaño de las partes puede
variar desde unos cuantos gramos para las producidas por fundición a presión hasta varias
toneladas para las producidas por fundición en arena. Las tolerancias dimensionales
pueden variar desde 0.127 hasta 6.35mm (0.005 a 0.250 pulg); las partes más exactas se
producen por fundición a presión moldeo en cáscara, inyección y revestimiento. Con la
colada o fundición en arena o continua se producen partes menos precisas. Ahora bien, la
colada continua, se utiliza para producir formas en la planta laminadora: planchas,
lingotes y barra redonda, en vez de partes terminadas.
La fundición y colada en molde a presión, en molde frío, por inyección, transferencia,
vacío y revestimiento producen partes con superficies de relativa tersura. La fundición
continua, en arena, centrifuga y con moldes producen las partes con máxima aspereza de
superficie. Las formas más bien sencillas se pueden producir con fundición o colada en
formas, arena y continúa; las configuraciones más complejas se producen por fundición
por revestimiento y aprecion. La fundición a presión se considera un proceso de alto
volumen de producción; la fundición en arena es un proceso de uno por uno, un tanto
lento.
La fundición y colada un proceso de bajo costo relativo. Sin embargo los moldes para
moldeado por compresión y moldeado por inyección así como las matrices para la
fundición a presión, son muy costosos.
ALTO VASIO
En talleres y fundiciones de producción pequeña, los moldes se alinean en el piso
conforme se van haciendo y el metal es tomado entonces en pequeñas cucharas de
vaciado. Cuando se requiere más metal o si un metal más pesado es vaciado, se han
diseñado cucharas para ser usadas, por dos hombres. En fundiciones grandes, están
comprometidas en la producción en masa de piezas fundidas, el problema de manejo de
moldes y vaciado de metal se resuelve colocando los moldes sobre transportadores y
haciéndolos pasar lentamente por una estación de vaciado. La estación de vaciado puede
ser localizada permanentemente cerca del horno o el metal puede ser traído a ciertos
puntos por equipo de manejo aéreo. Los transportadores sirven como un almacén de
lugar para los moldes, los cuales son transportados a un cuarto de limpieza. El rechupe,
30

31. debido a la falta de alimentación de la pieza. Las superficies internas de esta cavidad están
cubiertas con cristales dendríticos y no están oxidadas.
CENTRIFUGA
La fundición centrifuga es el proceso de hacer girar el molde mientras se solidifica el
metal, utilizando así la fuerza centrifuga para acomodar el metal en el molde. Se obtienen
mayores detalles sobre la superficie de la pieza y la estructura densa del metal adquiere
propiedades físicas superiores. Las piezas de forma simétricas se prestan particularmente
para este método, aun cuando se pueden producir otros muchos tipos de piezas fundidas.
Por fundición centrifuga se obtienen piezas más económicas que por otros métodos. Los
corazones en forma cilíndrica y rebosaderos se eliminan. Las piezas tienen una estructura
de metal densa con todo y las impurezas que van de la parte posterior al centro de la
pieza pero que frecuentemente se maquinan. Por razón de la presión extrema del metal
sobre el metal, se pueden lograr piezas de secciones delgadas también como en la
fundición estática.
Los moldes permanentes se han hecho frecuentemente en la fundición centrifuga de
magnesio. Desde entonces las piezas de fundición de magnesio son forzadas nuevamente
al molde, las piezas se enfrían más rápidamente y el aire o gas atrapados se eliminan entre
el molde y el material. Aunque en la fundición centrífuga hay limitaciones en el tamaño y
forma de piezas fundida, se pueden hacer desde anillos de pistón de pocos gramos de
peso y rodillo para papel que pesen arriba de 40 toneladas, Blocks de maquinas en
aluminio.
31

32. 3.2 Formado Mecánico (Prensado, Estirado, Cizallado, Doblado)
Procesos de formado mecánico
El formado de partes con la aplicación de fuerza mecánica, se considera uno de los
procesos de formación más importantes, en términos del valor de la producción y del
método de producción. El formado de partes se puede efectuar con el material frío
(formado en frío) o con material caliente (formado en caliente). Las fuerzas utilizadas para
formar las partes pueden ser de tipo de flexión, compresión o cizallado y tensión. Los
procesos de formado se pueden clasificar sobre la base de la forma en que se aplica la
fuerza.
El formado por doblado se efectúa al obligar al material a doblarse a lo largo de un eje.
Entre los procesos por doblado están el dobles, pelado, corrugado y rechazado en alta
velocidad. El formado por cizallado (guillotinado) es en realidad, un proceso de separación
de material en el cual se hace pasar a presión una o dos cuchillas a través de una parte
fija.
El cizallado también incluye procesos tales como punzado o perforación, estampado,
punzado con matrices y refinado. El formado por compresión se efectúa al obligar al
material, frío o caliente, a adecuarse a la configuración deseada con la ayuda de un dado,
un rodillo o un buzo o punzón. El formado por compresión, incluye procesos tales como
forja, extrusión laminado y acuñado.
El formado por tensión se efectúa al estirar el material para que adopte la configuración
deseada. Incluye procesos tales como estirado, formado por trefilado y abocinado.
32

33. 3.3 Maquinado (Tradicionales y Automatizados)
Procesos de remoción de material (maquinado)
Estos procesos se utilizan para conformar partes de materiales como metales, plásticos,
cerámica y madera. El maquinado es un proceso que exige tiempo y desperdicia material.
Sin embargo, es muy preciso y puede producir una tersura de superficie difícil de lograr
con otros procesos de formación. El maquinado tradicional se lleva a cabo con el uso de
una herramienta de corte, que remueve el material de la pieza de trabajo en forma de
virutas, con lo cual se le da la configuración deseada.
Los procesos para remoción de material se clasifican como tradicionales o con formación
de virutas y no tradicionales o sin virutas.
En todos los procesos tradicionales para remoción de material, los tres elementos básicos
son la pieza de trabajo, la herramienta de corte, y la máquina herramienta. Las funciones
básicas de la máquina herramienta son: 1) proveer los movimientos relativos entre la
herramienta de corte y la pieza de trabajo en forma de velocidades y avances; 2)
mantener las posiciones relativas de la herramienta de corte y de la pieza de trabajo, a fin
de que la remoción de material resultante produzca la forma requerida. Al variar las
posiciones y movimientos entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte, se puede
efectuar más una operación en la máquina herramienta. Las herramientas de corte son, ya
sea, de un solo filo o de filos múltiples. Con los avenes de la tecnología, se han
desarrollado materiales más fuertes y más duros. El procesamiento eficiente de esos
materiales no era posible con los procesos tradicionales para remoción de material. Por lo
tanto, se han creado varios procesos nuevos y especializados. Al contrario de los procesos
tradicionales en donde la remoción del material necesita una herramienta de corte, los
procesos no tradicionales se basan en los fenómenos ultrasónicos, químicos
electroquímicos, de electro descarga y haces de electrones, láser y iones. En estos
procesos, la remoción de material no está influida por las propiedades del material; se
puede maquinar material de cualquier dureza. Ahora bien, algunos de estos procesos se
encuentran en la etapa experimental y no se presentan para elevados volúmenes de
producción. En la mayoría de estos procesos, se maquina una parte cada vez. Los
procesos no tradicionales son más complejos y se requiere considerable pericia y
conocimientos para operarlos en forma eficiente.
33

34. UNIDAD 4 Procesos de Ensamble
4.1 Procesos de Ensamble (No permanentes, Semipermanentes y Permanentes)
Procesos de unión
Las piezas producidas por cualquiera de los métodos previamente analizados se pueden
Unir para formar cuerpos más grandes y complejos. Se explorarán las bases de técnicas
como:
Sujeción mecánica
Creación de un enlace metalúrgico por adhesión y difusión Unión mediante fusión con el
uso de varias fuentes de calor Soldadura fuerte o suave con un metal de punto de fusión
más bajo Aplicaciones para plásticos y cerámicos Producción de laminados Construcción
de piezas sin el uso de un molde La unión difiere de los procesos previamente discutidos
en que toma las piezas producidas por medio de otros Procesos unitarios y las articula en
una pieza más compleja; por lo tanto, también se podría considerar como un Método de
ensamble. El producto puede reemplazar a una pieza que habría sido fabricada a través de
otras Técnicas (por ejemplo, el bastidor fundido de una máquina herramienta es
reemplazado por uno soldado) o ser De una clase que se produce sólo mediante procesos
de unión (por ejemplo. una carrocería integral o un radiador Automotrices, o un cuadro de
bicicleta). Aunque la mayoría de los métodos de unión se practican en metales.
También se pueden unir cerámicos y polímeros por medio de técnicas similares.
CLASIFICACIÓN
Algunas uniones son puramente mecánicas; dentro de esta categoría, los dispositivos
Que establecen uniones semipermanentes (como tornillos y pernos) son adecuadamente
Considerados como medios de ensamble. Nuestro análisis se enfoca en los procesos
Unitarios; de ahí que nos concentremos en los métodos para establecer uniones
perma774 Procesos de unión Tenemos mucho en que basamos. Los métodos de unión
mecánica se derivan de los procesos de trabajo de metal, las técnicas de estado sólido se
basan en la adhesión y en la deformación, las soldaduras de fusión están relacionadas con
los procesos de fundición, y los procesos líquidos/sólidos recurren a las tecnologías de
Solidificación, adhesión y de polímeros. Sin embargo, existen diferencias sustanciales
En la forma en que se llevan a cabo estos procesos, y tales diferencias serán el centro de
Nuestra atención. Donde sean aplicables, los procesos se identificarán por los nombres
Y abreviaciones dadas por la American Welding Society.
Los procesos de unión a menudo exigen una habilidad considerable.
Los humos
Dañinos, los altos voltajes eléctricos y las altas temperaturas requieren protección del
Operador. Por estas razones, y también para mayor productividad, los esfuerzos tienen
Como objetivo minimizar la participación del operador, y se indicarán las oportunidades
Para la mecanización (control de la maquinaria por lazo abierto) y automatización
Real (control de lazo cerrado, sin o con inteligencia artificial).
Proceso de uniones No permanentes Por presión Tornillo I Por contra
Soldadura en frío
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35. Presión
Rodillo
Explosión
Ultrasónica
Mecánicos Estado sólido
Remache
Estado líquido (fusión) Líquido-sólido
Puntillado
Engrapado
Engargolado
Soldadura
Por arco
Eléctrico
Soldadura
Por resistencia
Arco de plasma
Arco de carbono
Electrodo consumible
Arco metálico y de gas (MIG)
Arco metálico protegido
Núcleo fundente
Arco sumergido
UNIONES MECÁNICAS
Además de la unión semi permanente por tornillo, hay varias técnicas para establecer
Una unión por medios mecánicos.
El sujetador mecánico más común es el remache. Ya sea sólido o hueco produce una
unión sujetando las dos piezas entre las cabezas. Normalmente,
Una cabeza se forma en una operación previa; el remache resultante se avanza a
Través de agujeros previamente taladrados o punzo nados, y la segunda cabeza es
producida mediante recalcado, ya sea en frío o en caliente En un remache hueco, la
cabeza se forma por medio de ensanchamiento, una operación relacionada con el
embridado de un tubo
Los rema· ches ciegos son tubulares que se pueden insertar desde un lado. Incorporan su
propia herramienta de formado, usualmente un mandril que es jalado por una
herramienta especial para expandir el lado ciego (Fig. 18-2c). Luego, el vástago ranura do
del mandril se rompe (remaches "pop").
El agujero representa una discontinuidad en la estructura y podría causar falla por
Fatiga. Así pues, a los bordes se les remueven las rebabas para eliminar los
concentradores De esfuerzos; para aplicaciones más críticas, el agujero se escaria o, para
inducir Esfuerzos residuales de compresión, el agujero se expande ligeramente pasando
un perno Más grande a través de él. El remachado ha perdido su dominio en la
construcción de
35

36. Edificios y en la manufactura de bastidores para automóviles, pero aún es de gran
importancia.
Por ejemplo, decenas de miles de uniones remachadas se realizan en muchos
Aeroplanos. Para mayor consistencia, el remachado se mecaniza o confía a robots.
Las láminas delgadas se pueden unir sin taladrado preliminar mediante puntilla·
Do o engrapado (Fig. IS-2d). El engrapado se utiliza ampliamente para sujetar lámina a
Un respaldo de madera.
Los engargolados (Fig. 18-2e) se producen por medio de una secuencia de dobleces
En radios agudos (la mitad del espesor de la lámina) Soporte
Uniones mec6nicas permanentes: (a) remache, (b) remache tubular, (e) remache ciego, Id)
grapa Y (e) costura.
Lados plegados se pueden hacer impermeables con o sin rellenos como adhesivos, sellos
Poliméricos o soldadura. Algunos engargolados se realizan a lo largo de líneas rectas,
Como los de los tubos de radiadores y el engargolado lateral de las latas de bebidas de
Tres piezas; otros se hacen a lo largo de los bordes de piezas circulares, como las tapas
De latas Y entonces el proceso se relaciona con el embridado. Un doblez
Se forma cuando los bordes de una pieza se voltean sobre la otra y Las uniones también se
producen creando una interferencia mecánica con la ayuda de deformación plástica, como
en el torcido o doblado de salientes desplegadas y engarzado
La contracción de una camisa en un núcleo es aplicable principalmente para
Piezas redondas. El esfuerzo de compresión necesario para mantener una unión
permanente Se consigue ya sea calentando la camisa (y/o enfriando el núcleo), por
estampado o prensando en conjunto dos partes con un ajuste cónico de interferencia de
Ángulo bajo. Las uniones de ajuste elástico se basan en la recuperación elástica de
elementos en cantiléver
La entalingada forma el equivalente a un remache de lámina de metal Se usa
Herramientas especiales para formar la unión en una sola carrera de la prensa.
Las tapas de las cajuelas de automóviles se fabrican de una lámina exterior, formada por
medio de estirado-embutido hasta la curvatura deseada (Hg 1O-1 8b) Y un miembro
rigidizado interior de perfil más profundo con varios cortes. Los dos se unen por doblado,
normalmente con la Inclusión de una cama de adhesivo que eleva la resistencia y
contribuye a amortiguar el sonido. Una brida a 90° se forma en el lienzo exterior, el
miembro interior se posiciona y la brida se Voltea hacia abajo para lograr un sello
hermético. Se imponen altas deformaciones de compresión Lateral en las esquinas
(esencialmente, una continuación del embridado por contracción, Para evitar el
arrugamiento, aquí se reduce el ancho del doblez. La misma técnica Se emplea para unir
los lienzos exteriores e interiores de las puertas.
U n proceso relacionado con el entalingado se usa para sujetar l a cejilla de apertura a l a
tapa de las latas de bebidas hechas de aluminio. Primero, se estira un domo (a), se recoge
para formar otro domo más profundo y de diámetro menor (b), la cejilla de apertura se
coloca encima de él, y el domo se aplana (e) para formar una unión remachada integral a
prueba de fugas.
36

37. Las aleaciones con memoria de forma permiten la unión de piezas críticas como la tubería
hidráulica de aleación de titanio en las aeronaves con propulsión a chorro. Las camisas de
unión se fabrican de una aleación de Ni-Ti (de aproximadamente 52% Ni), que es autentica
a temperatura ambiente pero cambia a mar tensita de baja resistencia por debajo de 1
30°C. El acoplamiento se maquina en la condición auténtica con un diámetro interior
menor que el diámetro exterior de los tubos. Posteriormente se enfría en nitrógeno
líquido hasta el rango se expande mecánicamente hasta un diámetro mayor que el
exterior del tubo. Se almacena en este estado en nitrógeno líquido hasta su instalación.
Una vez colocado en posición sobre la unión del tubo, se calienta hasta la temperatura
ambiente, regresa a su diámetro original maquinado (memoria de forma) y establece una
unión de contracción a prueba de fugas.
18-3 SOLDADURA DE ESTADO SÓLIDO
Al analizar la adhesión se mencionó que los enlaces interatómicos se establecen
aproximando Mutuamente los átomos de dos superficies (Secc. 4-9-2). Es absolutamente
esencial Que las superficies que se van a unir (también llamadas superficies de empalme)
Estén libres de contaminantes (óxidos, películas de gas adsorbido o residuos lubricantes)
Que podrían evitar la formación de enlaces interatómicos. Esta condición es difícil
De satisfacer en la atmósfera de la Tierra por lo que se deben tomar medidas
Para neutralizar los efectos de las películas superficiales:
El movimiento relativo entre las superficies ayuda a romper las películas superficiales.
Hacer rugosa la superficie con cepillado de alambre es útil porque, al realizar
La unión, los picos se deforman. La deformación plástica de los cuerpos en contacto causa
un crecimiento, Extensión de la superficie interracial y, si las películas superficiales son
incapaces de Procesos de unión Seguirla, se exponen superficies nuevas y frescas que
luego forman soldaduras de estado sólido.
Aunque en teoría no se requiere presión para unir superficies perfectamente acopladas
Y limpias, en la práctica es necesaria una presión normal para asegurar la adaptación
De las superficies en contacto y para romper las películas superficiales.
El calor no es una parte esencial del proceso básico de unión, pero el ablandamiento
De los materiales promueve el contacto íntimo y la difusión de átomos ayuda a
Lograrla. Sin embargo, la difusión es inaceptable cuando dos metales disímiles forman
Compuestos intermetálicos que vuelven frágil a la unión.
En principio, se pueden unir dos materiales cualesquiera y, en efecto, la unión de
Estado sólido a menudo se aplica cuando otras técnicas fallan. No obstante, las mejores
Uniones se obtienen entre metales cuando existe registro atómico (es decir, los átomos
De dos componentes están similarmente espaciados y cristalizan en la misma estructura
De red). Esto significa que los metales se unen mejor con ellos mismos y con otros, con
Los que forman soluciones sólidas.
Soldadura en frío (CW)
El término soldadura enfrío (CW) se usa ampliamente para describir el procesamiento
a temperatura ambiente. La soldadura de traslapo se basa en una expansión de 50 a 90%
de las superficies Cuando se introducen penetradores en la lámina que se va a unir Los
Hombros en los penetradores limitan la distorsión y promueven la soldadura.
37

38. Se pueden producir soldaduras de costura.
Al sustituir a las monedas de veinticinco y diez centavos de dólar de aleación de plata, el
níquel Fue inaceptable en Estados Unidos, donde las máquinas de venta comprueban las
propiedades Magnéticas. Por lo tanto, un núcleo de cobre se reviste con cuproníquel,
dando la Peso Procesos de unión Blancura deseada y falta de ferromagnetismo. Un
emparedado de 7.5 mm de espesor se lamina Hasta 1.36 mm; la extensión de la
superficie, junto con la solubilidad del níquel en el cobre asegura un enlace permanente.
Calcule la proporción de la nueva superficie atómicamente Limpia, suponiendo que las
películas superficiales preexistentes no se expanden.
De la invariabilidad del volumen Interface.
Soldadura por difusión
Generalmente, se obtiene mejor unión cuando la temperatura es suficientemente alta
Para asegurar la difusión, típicamente por arriba de 0.5
La soldadura por difusión (DFW) no es nueva; por siglos los joyeros han rellenado
Oro colocando hojas de recubrimiento sobre un núcleo de plata o de cobre y
comprimiendo El laminado con una pesa Al mantenerlo en un horno por un tiempo
Prolongado, se obtiene una unión permanente. La presión requerida también se puede
Generar en una prensa o restringiendo el ensamble con un aditamento hecho de un
Material de menor dilatación (frecuentemente, molibdeno). También se usa el término
Soldadura en caliente por presión (HPW).
En la década de los 70, la técnica se extendió a la construcción de fuselajes. La
Deformación simultánea ayuda en gran medida al desarrollo de una unión sólida, por lo
Tanto, la soldadura por difusión combinada con el formado súper plástico
Ha demostrado ser muy exitosa. Usando dos, tres o cuatro láminas, se imprimen patrones
Con un aislamiento de nitruros de boro. El ensamble se coloca en una caja evacuada
Lo unión o temperatura elevada es posible sin deformación sustancial en (a) la
Soldadura por difusión, que puede ser (b) combinada con el formado
Súper plástico paro fabricar piezas estructurales complejos.
Soldadura de estado sólido Mantenida en una prensa, y se forman superficies integrales
mientras son sopladas Las cavidades. Como el titanio disuelve sus óxidos Y las aleaciones
como Tienen el pequeño tamaño de grano necesario para el formado superclásico aun sin
procesamiento especial, las aleaciones de titanio son naturales para la Técnica. Es factible
la consolidación de piezas a gran escala. Por ejemplo, en las aeronaves De alto
rendimiento como los aeroplanos cazan supersónicos, el fuselaje se construye
De un revestimiento delgado reforzado con nervaduras de complejidad considerable.
Convencionalmente, las piezas de lámina metálica, las extrusiones y las placas con
Cavidades fresadas se unen con miles de remaches. La unión por difusión con formado
Súper plástico reduce el número de piezas, la mano de obra, el tiempo de entrega y el
Costo. Al aplicar las técnicas a las aleaciones de aluminio, la deformación es vital para
Romper el óxido estable y frágil.
La soldadura por difusión también se aplica a la manufactura de compuestos de
Matriz metálica (por ejemplo, titanio o aluminio reforzado con fibra de boro). Cuando
La unión no ocurra debido a la falta de solubilidad o resulte en la formación de un
Compuesto intermetálico frágil, se pueden usar capas intercaladas que sean mutuamente
38

39. Solubles, en forma de hojas o láminas delgadas. Por ejemplo, las superlaciones se
Unen después de electro chapar con una aleación de Ni-Cl
Procesos de unión
La unión de estado sólido a temperatura elevado se obtiene en la soldadura
(a) Forjada, (b) por inducción y (e) eléctrica a tope.
Un revestimiento de aluminio puro con la alta resistencia de un núcleo de aluminio
Endurecido por precipitación. Se emplea acero inoxidable para revestir acero dulce para
Protección contra la corrosión, y las aleaciones de diferente coeficiente de dilatación
Térmica se unen para crear cintas bimetálicas para termostatos. El laminado, que consiste
De una placa base y de láminas de cubierta, es encerrado y evacuado si se debe
Evitar la oxidación.
Soldadura por fricción (FRW)
El trabajo de fricción generado cuando dos cuerpos se deslizan uno sobre otro se
transforma en calor; cuando la rapidez del deslizamiento es alta y el calor es contenido en
Una zona angosta, ocurre la soldadura.
(a) El color se genera en lo soldadura por fricción por la rotación de las piezas
De trabajo una contra la otra, y el enlace se establece por recalcado. (b) Una
Herramienta rotatoria genera calor en la soldadura por fricción y agitación.
Soldadura por fusión
En la FRW de accionamiento continuo (Hg 18-8a), una pieza se sujeta firmemente
Mientras la otra (usualmente de simetría axial) es girada bajo la aplicación simultánea
De presión axial. La temperatura se incrementa, las. Zonas soldadas parcialmente
Formadas se cortan, las películas superficiales se rompen; repentinamente, la rotación
Se detiene y una fuerza adicional de recalcado es aplicada cuando toda la superficie se
Suelda. Algo del material suavizado es expulsado corno rebaba, pero no está
completamente
Claro si en realidad ocurre la fusión. La zona calentada es muy delgada; así que
Los· metales disímiles se unen fácilmente. En la FRW de accionamiento por inercia, la
Rotación es impartida por un volante de cuya energía se calcula de manera que
La soldadura sea completada cuando la rotación se detiene.
La FRW de accionamiento continuo se realiza en talleres cautivos de fabricantes
automotores y
De artículos electrodomésticos, así como en talleres de trabajos especializados. Por
ejemplo, los Cables de aluminio de las líneas eléctricas de distribución subterráneas se
deben unir a conmutadores De cobre. Para evitar la corrosión, barriles de aluminio
extruidos por impacto se engarzan En el cable y luego estos bloques terminales de cobre,
cabeceados en frío, se sueldan por fricción a los barriles. El proceso también se puede usar
para aumentar la complejidad de la forma: los extremos de los vástagos de émbolos se
sujetan a vástagos de émbolos de cilindros hidráulicos; dos blancos forjados para engrane
'se unen sin perder sus propiedades; tubos de pared gruesa se sujetan a las vigas de eje de
remolques para transporte. (Fuente J.R. Huber, ARD Industrias Ltd.,
Cambridge, Ontario.)
39

40. La soldadura por fricción y agitación es adecuada para unir láminas y placas. Una
Herramienta rotatoria penetra en el área de la unión y, en su viaje a lo largo de la costura,
Genera suficiente calor para que el metal fluya plásticamente para llenarla
SOLDADURA POR FUSIÓN
En la gran mayoría de las aplicaciones, el enlace interatómico se establece por fusión.
Cuando los materiales de la pieza de trabajo (metal base) y el metal de aporte (si es que
Se usa) tienen composiciones y puntos de fusión similares pero no necesariamente
idénticos, al proceso se le denomina soldadura por fusión o simplemente soldadura.
La soldadura está muy relacionada con los procesos de fundición. Se suministra
Calor para fundir el metal base y el de aporte. La fusión es contenida físicamente en la
Zona de fusión donde, por medio de su contacto con el metal base circundante de alta
Conductividad térmica, se enfría rápidamente (típicamente, a decenas de cientos de
grados por segundo). De esta manera, la rapidez de enfriamiento está entre la que
predomina en la fundición en molde permanente (Secc. 7-5-6) y en la atomización
El control adecuado requiere una familiaridad completa con la metalurgia de no equilibrio
Aquí se debe hacer un análisis rápido de los principios, basados en Gran parte en los
conceptos discutidos en el capítulo 6, que sería útil repasar en este
Procesos de unión Momento. No obstante, es indispensable cierto conocimiento de los
efectos del material Si se van a evaluar las capacidades y limitaciones de los distintos
procesos.
Unión por fusión
Una unión por fusión está muy lejos de ser homogénea. El grado de no homogeneidad
Y de complejidad se incrementa desde los metales puros hasta las aleaciones de fases
Múltiples y también es una función de la entrada de calor por distancia unitaria. Una
Mayor intensidad de calor proporciona una penetración más profunda, una zona caliente
Más concentrada, menos cambio en la estructura metalúrgica y esfuerzos menores en
La soldadura. El análisis siguiente es, por lo tanto, generalizado y no necesariamente se
Aplica a todas las tasas de entrada de calor.
Materiales de una fase Una sección a través de la unión en un metal puro como aluminio o
cobre, soldada con una varilla de composición idéntica, demuestra
Que el calor aplicado no sólo ha fundido la varilla de soldadura sino también un
Tanto del material base para formar el cordón de soldadura (o simplemente la soldadura).
El material base adyacente al límite de la fusión se expuso a altas temperaturas y las
Propiedades y la estructura son cambiadas dentro de esta zona afectada por el calor.
40

41. 4.2 Selección de Métodos de Ensamble
Selección Métodos de Ensamble
Existen solamente 2 métodos de ensamble,
1. Manual
2. Mecánico
Método manual: es aquel en donde la mano del hombre literalmente es parte del
ensamblado del artículo.
Método mecánico: es aquel en el que la parte involucrada en el ensamblaje es una
máquina.
Hay diversos sistemas automatizados para realizar operaciones de ensamble mecánico,
entre ellos están:
• Máquinas de propósito especial
• Sistemas programables.
Las máquinas de propósito especial generalmente consisten en una serie de estaciones de
trabajo, en las cuales se añaden partes y/o se ejecutan operaciones de unión.
Los sistemas de ensamble programables se utilizan para producir una variedad limitada de
ensambles distintos. Con frecuencia se emplean robots industriales, ya sea como
estaciones de trabajo bajo múltiples o como un robot único en una estación.
Para facilitar el ensamble automatizado se siguen estos puntos:
a) Usar la modularidad en el diseño de productos
b) Reducir la necesidad de que se manejen varios componentes a la vez
c) Limitar las direcciones requeridas de acceso
d) Componentes de alta calidad
41

42. e) Usar ajustes de agarre automático
Otro método de ensamble es la “soldadura”
La soldadura es un proceso de unión de materiales en la cual se funden las superficies de
contacto de dos (o más) partes mediante la aplicación conveniente de calor o presión.
La soldadura produce una conexión sólida entre dos partes denominada unión por
soldadura, así es como se denomina a este contacto de los bordes o superficies de las
partes que han sido unidas.
42

43. 4.3 Dispositivos de Montaje
DISPOSITIVOS DE MONTAJE
El término dispositivo se utiliza como sinónimo de aparato, es algo que establece una
disposición.
El robot es uno de los principales dispositivos de montaje o ensamble y otros dispositivos
como las grúas, poleas, pinzas transportadoras, estas son muy comunes en la industria
automotriz, podemos apreciarlas en las siguientes imágenes.
Estos dispositivos se consideran entre las operaciones más sencillas o directas de realizar,
en donde el objetivo primario es mover una pieza de una posición a otra.
Existen otras aplicaciones de manejos de material en las que el robot se utiliza para servir
a una máquina de producción transfiriendo piezas a/o desde las máquinas. Existen tres
casos que caen dentro de ésta categoría de aplicación:
Carga/Descarga de Máquinas. El robot carga una pieza de trabajo en bruto en el proceso y
descarga una pieza acabada. Una operación de mecanizado es un ejemplo de este caso.
Carga de máquinas.
El robot debe de cargar la pieza de trabajo en bruto a los materiales en las máquinas, pero
la pieza se extrae mediante algún otro medio. En una operación de prensado, el robot se
puede programar para cargar láminas de metal en la prensa, pero las piezas acabadas se
permite que caigan fuera de la prensa por gravedad.
Descarga de máquinas.
La máquina produce piezas acabadas a partir de materiales en bruto que se cargan
directamente en la máquina sin la ayuda de robots. El robot descarga la pieza de la
máquina. Ejemplos de ésta categoría incluyen aplicaciones de fundición de troquel y
moldeado plástico.
43

44. La aplicación se tipifica mejor mediante una célula de trabajo con el robot en el centro que
consta de la máquina de producción, el robot y alguna forma de entrega de piezas.
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45. Otros Procesos Industriales Generalidades
Para entender que es un proceso, haremos su definición, y enseguida la clasificación del
mismo:
PROCESO: Es toda secuencia de pasos, tareas o actividades que conducen a un cierto
producto, el cual es el objetivo de dicho proceso.
Los procesos pueden ser:
De producción, cuando el resultado es un bien industrial.
De servicios, cuando ese resultado sea un bien intangible, como la salud o el transporte.
Administrativos, cuyo fin es un acto administrativo como una compra, una cobranza, un
pago o que conduce a producir o modificar información.
PROCESOS DE PRODUCCIÓN
Durante la producción de un bien o servicio, con el término proceso se designan tanto las
tareas manuales, los sistemas que coordinan trabajadores y máquinas; como los procesos
automatizados, en los que el trabajador juega un papel indirecto o de control.
Los trabajos manuales por lo general utilizan ciertas ayudas mecánicas y son responsables
de una proporción importante de las actividades productivas. El diseño de estas
actividades manuales y su relación con las fases de operación y control de las maquinas
que se emplean, corresponde al área de la Ingeniería Industrial, la cual se ocupa del
diseño de métodos de trabajo.
Las actividades manuales, o la operación de máquinas, son frecuentes en trabajos de
armado o ensamblaje de componentes, en actividades administrativas (oficinas), en
supermercados, hospitales, etc.
45

46. Existen procesos de producción que tienen una base tecnológica muy compleja, como es
el caso de las industrias que trabajan metales (rama metal-mecánica), industria de la
madera, industria de plásticos e industria química.
El propósito de un proceso, es producir transformaciones. Algo sucede que de alguna
manera produce cambios en el objeto sobre el que se está trabajando. En este tema nos
enfocaremos a los Procesos de Producción, estos se pueden clasificar de la siguiente
manera:
Procesos Químicos: Cuando las transformaciones pueden producir cambios químicos
Procesos Mecánicos: Cuando se altera la forma o estructura
Procesos de Armados: Quitar o agregar partes o piezas.
PROCESOS QUÍMICOS
Son propios de la industria del petróleo y de los plásticos, producción de acero, aluminio,
etc. en términos generales, siempre es posible estudiar sus etapas en función de las
operaciones o transformaciones que ocurren (tales como reacciones químicas,
transferencias de calor, filtrado, absorción, etc.).
PROCESOS MECANICOS
“CUANDO SE ALTERA FISICAMENTE, LA FORMA O ESTRUCTURA”
Son propios de la industria de transformación y mecanizado de metales, en la industria de
la madera y en el moldeado y formado de plásticos.
ALGUNOS EJEMPLOS DE ESTOS PROCESOS TENEMOS A:
PROCESOS DE MANUFACTURA POR DEFORMACION.
Laminado.
Formado
El formado de partes con la aplicación de fuerza mecánica, se considera uno de los
procesos de formación más importantes, en términos del valor de la producción y del
método de producción. El formado de partes se puede efectuar con el material frío
46

47. (formado en frío) o con material caliente (formado en caliente). Las fuerzas utilizadas para
formar las partes pueden ser de tipo de flexión, compresión o cizallado y tensión. Los
procesos de formado se pueden clasificar sobre la base de la forma en que se aplica la
fuerza.
Formado de tubos.
El formado por doblado se efectúa al obligar al material a doblarse a lo largo de un eje.
Entre los procesos por doblado están los dobles, pelado, corrugado y rechazado en alta
velocidad. El formado por cizallado (guillotinado) es en realidad, un proceso de separación
de material en el cual se hace pasar a presión una o dos cuchillas a través de una parte
fija.
Forjado.
Proceso de modelado del hierro y otros materiales maleables golpeándolos o
troquelándolos después de hacerlos dúctiles mediante aplicación de calor.
Las técnicas de forjado son útiles para trabajar el metal porque permiten darle la forma
deseada y además mejoran la estructura del mismo, sobre todo porque refinan su tamaño
de grano. El metal forjado es más fuerte y dúctil que el metal fundido y muestra una
mayor resistencia a la fatiga y el impacto.
FORJA MANUAL
La forja manual es la forma más sencilla de forjado y es uno de los primeros métodos con
que se trabajó el metal. Primero, el metal se calienta al rojo vivo en el fuego de una
fragua, y después se golpea sobre un yunque para darle forma con grandes martillos
denominados machos de fragua. Ésta es un hogar abierto construido con una sustancia
refractaria y duradera, como ladrillo refractario, y dotado de una serie de aberturas por
las que se fuerza el aire mediante un fuelle o un ventilador. En la fragua se emplean como
combustible diversos tipos de carbón, entre ellos coque o carbón vegetal. El herrero
además de martillos, emplea otras herramientas en las diferentes operaciones de forja.
47

48. Forja con martinete.
Otro proceso especial de formación es la forja con martinete, que es un proceso mecánico
en el cual se calienta el hierro al rojo, condición en que es más maleable, formándolo por
medio de golpes, y finalmente templándolo por enfriamiento brusco en agua o en aceite.
La forja mecánica hace lo mismo con grandes martillos “pilones” automáticos.
Cizallado.
El cizallado también incluye procesos tales como punzado o perforación, estampado,
punzado con matrices y refinado. El formado por compresión se efectúa al obligar al
material, frío o caliente, a adecuarse a la configuración deseada con la ayuda de un dado,
un rodillo o un buzo o punzón. El formado por compresión, incluye procesos tales como
forja, extrusión, laminado y acuñado.
Extrusión, Estirado de alambre.
El formado por tensión se efectúa al estirar el material para que adopte la configuración
deseada. Incluye procesos tales como estirado, formado por trefilado y abocinado.
PROCESOS DE MANUFACTURA POR CORTE DE VIRUTA.
Maquinado y Formación de virutas.
El maquinado tradicional se lleva a cabo con el uso de una herramienta de corte, que
remueve el material de la pieza de trabajo en forma de virutas, con lo cual se le da la
configuración deseada. El maquinado es un proceso que exige tiempo y desperdicia
material. Sin embargo, es muy preciso y puede producir una tersura de superficie difícil de
lograr con otros procesos de formación.
PROCESOS DE MANUFACTURA POR FUNDICION.
Un caso especial en la industria metalúrgica es la fundición, en la que, licuando los metales
a altas temperaturas y luego moldeándolos en moldes de arena o en matrices, se les da la
forma que se desee, la que podrá o no requerir otras operaciones.
48

49. Fundición en arena, Fundición en molde metálico.
Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metal fundido sobre un
molde hueco, por lo general hecho de arena. La fundición es un antiguo arte que todavía
se emplea, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros métodos como el fundido
a presión, la forja, la extrusión, el mecanizado y el laminado.
La fundición implica tres procesos diferentes: en primer lugar se construye un modelo de
madera, plástico o metal con la forma del objeto terminado; más tarde se realiza un
molde hueco rodeando el modelo con arena y retirándolo después, y a continuación se
vierte metal fundido en el molde (este último proceso se conoce como colada).
PROCESOS DE ARMADO
La función básica de proceso de ensamble, (montaje) es unir dos o más partes entre sí
para formar un conjunto o subconjunto completo. La unión de las partes se puede lograr
con soldadura de arco o de gas, soldadura blanda o dura o con el uso de sujetadores
mecánicos o de adhesivos.
Procesos de acabado
Las funciones principales de los procesos de acabado son limpiar, proteger y decorar la
superficie.
La limpieza se puede efectuar por medios mecánicos como limpieza con chorro de
abrasivo o por medios químicos, como limpieza alcalina. Ahora bien, algunos
procedimientos de limpieza pueden servir, a la vez, para limpieza y acabado.
Otros fines de los procesos de acabado, son proteger la superficie contra el deterioro y
decorarla para aumentar su atractivo estético. El acabado se efectúa al cubrir la superficie
con el revestimiento conveniente.
Las superficies se pueden revestir con revestimientos orgánicos (pinturas), revestimientos
metálicos, revestimientos de fosfato, esmaltes porcelanizados y revestimiento de
cerámica.
49

50. MÁQUINAS HERRAMIENTAS CONVENCIONALES
Entre las máquinas herramientas básicas se encuentran el torno, las perfiladoras, las
cepilladoras y las fresadoras. Hay además máquinas taladradoras y perforadoras,
pulidoras, sierras y diferentes tipos de máquinas para la deformación del metal.
PROCESOS DE SERVICIOS
Son aquellos no directamente productivos, o no relacionados con la producción industrial.
Es el caso de los transportes, servicios sanitarios, limpieza y aseo municipal o domiciliario,
tareas domesticas, etc.
En todas estas actividades hay un proceso puesto que hay una secuencia de pasos que
conducen al fin buscado. Transportar, por ejemplo, implica cargar y descargar lo que se
transporte. Limpiar una casa o una ciudad o cocinar una comida también tienen una
secuencia de pasos que pueden describirse como un proceso, de modo muy similar a los
procesos productivos.
50

51. UNIDAD 5 Otros procesos industriales plásticos, térmicos plásticos compuestos
termofraguantes
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.
51

52. 5.1 Generalidades
Los plásticos son sustancias químicas sintéticas denominados polímeros, de estructura
macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente
principal es el carbono. Estos polímeros son grandes agrupaciones de monómeros unidos
mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos proporcionan el
balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por
ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y
biológica.
De hecho, plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los
polímeros sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales
sintéticos que pueden alcanzar el estado plástico, esto es cuando el material se encuentra
viscoso o fluido, y no tiene propiedades de resistencia a esfuerzos mecánicos. Este estado
se alcanza cuando el material en estado sólido se transforma en estado plástico
generalmente por calentamiento, y es ideal para los diferentes procesos productivos ya
que en este estado es cuando el material puede manipularse de las distintas formas que
existen en la actualidad. Así que la palabra plástico es una forma de referirse a materiales
sintéticos capaces de entrar en un estado plástico, pero plástico no es necesariamente el
grupo de materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra.
Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre se
cumplen en determinados plásticos especiales) son estas:
Fáciles de trabajar y moldear,
tienen un bajo costo de producción,
poseen baja densidad,
suelen ser impermeables,
buenos aislantes eléctricos,
aceptables aislantes acústicos,
buenos aislantes térmicos, aunque la mayoría no resisten temperaturas muy
elevadas,
resistentes a la corrosión y a muchos factores químicos;
Algunos no son biodegradables ni fáciles de reciclar, y si se queman, son muy
contaminantes
52

53. 5.2 Tipos de plásticos
En esta clasificación se considera el origen del monómero del cual parte la producción del
polímero.
Naturales: Son los polímeros cuyos monómeros son derivados de productos de
origen natural con ciertas características como, por ejemplo, la celulosa, la caseína
y el caucho. Dentro de dos de estos ejemplos existen otros plásticos de los cuales
provienen:
o Los derivados de la celulosa son: el celuloide, el celofán y el cellón.
o Los derivados del caucho son: la goma y la ebonita.
Sintéticos: Son aquellos que tienen origen en productos elaborados por el hombre,
principalmente derivados del petróleo como lo son las bolsas de polietileno
Según su comportamiento frente al calor
Termoplásticos
Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable,
se convierte en un líquido cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se
enfría suficiente. La mayoría de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular,
los que poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van der Waals
(Polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno; o incluso anillos
aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros
termoestables en que después de calentarse y moldearse éstos pueden recalentarse y
formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termo duros, su forma
después de enfriarse no cambia y este prefiere incendiarse..
Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces.
Los principales son:
Resinas celulósicas: obtenidas a partir de la celulosa, el material constituyente de
la parte leñosa de las plantas. Pertenece a este grupo el rayón.
Polietilenos y derivados: Emplean como materia prima el etileno obtenido del
craqueo del petróleo que, tratado posteriormente, permite obtener diferentes
monómeros como acetato de vinilo, alcohol vinílico, cloruro de vinilo, etc.
Pertenecen a este grupo el PVC, el poliestireno, el metacrilato, etc.
Derivados de las proteínas: Pertenecen a este grupo el nailon y el perlón,
obtenidos a partir de las diamidas.
Derivados del caucho: Son ejemplo de este grupo los llamados comercialmente
pliofilmes, clorhidratos de caucho obtenidos adicionando ácido clorhídrico a los
polímeros de caucho.
53

54. Termoestables
Los plásticos termoestables son materiales que una vez que han sufrido el proceso de
calentamiento-fusión y formación-solidificación, se convierten en materiales rígidos que
no vuelven a fundirse. Generalmente para su obtención se parte de un aldehído.
Polímeros del fenol: Son plásticos duros, insolubles e infusibles pero, si durante su
fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos.
Resinas epoxi.
Resinas melanímicas.
Baquelita.
Amino plástico: Polímeros de urea y derivados. Pertenece a este grupo la
melanina.
Poliésteres: Resinas procedentes de la esterificación de polialcoholes, que suelen
emplearse en barnices. Si el ácido no está en exceso, se obtienen termoplásticos.
Según la reacción de síntesis
También pueden clasificarse según la reacción que produjo el polímero:
Polímeros de adición
Implican siempre la ruptura o apertura de una unión del monómero para permitir la
formación de una cadena. En la medida que las moléculas son más largas y pesadas, la
cera parafínica se vuelve más dura y más tenaz. Ejemplo:
2n H2C=CH2 → *-CH2-CH2-CH2-CH2-]n
Polímeros de condensación
Son aquellos donde los monómeros deben tener, por lo menos, dos grupos reactivos por
monómero para darle continuidad a la cadena. Ejemplo:
R-COOH + R'-OH → R-CO-OR' + H2O
Polímeros formados por etapas
La cadena de polímero va creciendo gradualmente mientras haya monómeros disponibles,
añadiendo un monómero cada vez. Esta categoría incluye todos los polímeros de
condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan moléculas pequeñas
pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos.
54

55. Según su estructura molecular
Amorfos
Son amorfos los plásticos en los que las moléculas no presentan ningún tipo de orden;
están dispuestas desordenadamente sin corresponder a ningún orden. Al no tener orden
entre cadenas se crean unos huecos por los que la luz pasa, por esta razón los polímeros
amorfos son transparentes.
Semi cristalinos
Los polímeros semi cristalinos Tienen zonas con cierto tipo de orden junto con zonas
amorfas. En este caso al tener un orden existen menos huecos entre cadenas por lo que
no pasa la luz a no ser que posean un espesor pequeño.
Cristalizables
Según la velocidad de enfriamiento, puede disminuirse (enfriamiento rápido) o
incrementarse (enfriamiento lento) el porcentaje de cristalinidad de un polímero
semicristalinas, sin embargo, un polímero amorfo, no presentará cristalinidad aunque su
velocidad de enfriamiento sea extremadamente lenta.
Comodities
Son aquellos que tienen una fabricación, disponibilidad, y demanda mundial, tienen un
rango de precios internacional y no requieren gran tecnología para su fabricación y
procesamiento.
De ingeniería
Son los materiales que se utilizan de manera muy específica, creados prácticamente para
cumplir una determinada función, requieren tecnología especializada para su fabricación o
su procesamiento y de precio relativamente alto.
Elastómeros o cauchos
Los elastómeros se caracterizan por su gran elasticidad y capacidad de estiramiento y
rebote, recuperando su forma original una vez que se retira la fuerza que los deformaba.
Comprenden los cauchos naturales obtenidos a partir de látex natural y sintético; entre
estos últimos se encuentran el neopreno y el polibutadieno.
Los elastómeros son materiales de moléculas grandes las cuales después de ser
deformadas a temperatura ambiente, recobran en mayor medida su tamaño y geometría
al ser liberada la fuerza que los formara.
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56. 5.3 Material prima
Obtención y fabricación del plástico. La fabricación de los plásticos y sus
manufacturados implica cuatro pasos básicos: obtención de las materias
primas, síntesis del polímero básico, obtención del polímero como un
producto utilizable industrialmente y moldeo o deformación del plástico
hasta su forma definitiva.
En un principio, la mayoría de los plásticos se fabricaban a partir de resinas de origen
vegetal, como la celulosa (del algodón), el furfural (de la cáscara de la avena), aceites de
semillas y derivados del almidón o del carbón. La caseína de la leche era uno de los
materiales no vegetales utilizados. A pesar de que la producción del nailon se basaba
originalmente en el carbón, el aire y el agua, y de que el nailon 11 se fabrica todavía con
semillas de ricino, la mayoría de los plásticos se elaboran hoy con derivados del petróleo.
Las materias primas derivadas del petróleo son tan baratas como abundantes. No
obstante, dado que las existencias mundiales de petróleo tienen un límite, se están
investigando otras fuentes de materias primas, como la gasificación del carbón.
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57. 5.4 Compuestos termofraguantes (Fenólicas, Resinosas y Furámicas)
Las materias plásticas se dividen en dos clases fundamentales: termofraguantes y
termoplásticas. La diferenciación se basa sobre la estructura molecular de sus compuestos
y sobre su comportamiento en presencia de calor en la fase de elaboración. Durante el
estampado de un termoplástico no se verifica ninguna reacción química y el estampado
no es irreversible por que las termoplásticas pueden ser llevadas al estado plástico y
sucesivamente de nuevo al estado sólido sin que pierdan sensiblemente sus
características. Las resinas termofraguantes se obtienen por poli condensación. El poli
condensado es un material termofraguantes porque en la fase de elaboración, cuando se
caliente y se somete a la acción de la presión, se determina una reacción química que
provoca una reestructuración de carácter irreversible de la molécula: una vez formado, un
termofraguantes no es más recuperable. Son termofraguantes por ejemplo, las resinas
Fenólicas, las melanímicas, las ureicas y el poliéster.
Fenólicas
Las resinas Fenólicas son las más antiguas y aún hoy las más usadas entre las resinas
termofraguantes. Las desarrolló, como es sabido, L. H. Baekeland en el 1909 y tuvieron un
gran éxito sobre todo en el periodo entre las dos guerras mundiales. Las masas de
estampado fenólico se usan para fabricar elementos de la industria eléctrica, en radio, en
televisión, en teléfonos y en la industria automovilística; además se fabrican piezas para el
sector de los electrodomésticos, en el sector aeroespacial y en la defensa.
Resinosas
La resina es cualquiera de las sustancias de secreción de las plantas con aspecto y
propiedades más o menos análogas a las de los productos así denominados. Del latín
resina. Se puede considerar como resina las sustancias que sufren un proceso de
polimerización o secado dando lugar a productos sólidos siendo en primer lugar líquidas.
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58. Se dividen en: Resinas naturales
resina verdadera
gomorresinas
oleorresinas
bálsamos
lacto resinas
Resinas sintéticas
poliéster
poliuretano
Resina epoxi
Acrílicos
Furámicas
También conocidos como cerámicas, Dentro de la categoría de los materiales cerámicos se
distinguen dos grandes grupos: las cerámicas estructurales y las cerámicas funcionales. Las
cerámicas estructurales son las que sustituyen a materiales que forman parte de
estructuras mecánicas o sometidas a esfuerzos de fatiga y térmicos o a ataques químicos.
Son materiales inorgánicos, no metálicos y poseen una estructura compuesta de diversas
sustancias cristalinas. Se clasifican en cerámicas basadas en óxidos y las basadas en
nitruros, carburos, silicuros y otros. Estos materiales forman parte de un aérea de gran
dinamismo dentro del campo de los materiales avanzados y presentan propiedades
destacadas, como la resistencia combinada al esfuerzo y a las altas temperaturas. Entre las
cerámicas avanzadas cabe destacar la alúmina, la berilia, los carburos, los nitruros y los
boruros. La producción de cerámicas avanzadas sigue las etapas de producción de polvos,
preparación de la masa por humectación, conformado y secado, prensado y sinterización,
aplicando el calor con o sin presión simultánea, para acabar con el mecanizado. La
correcta composición de los polvos constituye un punto fundamental del proceso, para lo
que es preciso eliminar totalmente las impurezas y uniformar el tamaño de las partículas.
La síntesis de polvos puros se realiza por los sistemas de deposición física en fase de
vapor, reacciones inducidas por láser, técnicas sol-gel, precursores metal-orgánicos y
nucleación controlada.
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59. 5.5 Celulosas, poliestirenos, polietilenos y propileno
La celulosa es un homopolisacárido (es decir, compuesto de un único tipo de monómero)
rígido, insoluble, que contiene desde varios cientos hasta varios miles de unidades de
glucosa.
La celulosa corresponde a la biomolécula más abundante de la biomasa terrestre.
La celulosa es un polisacárido estructural en las plantas ya que forma parte de los tejidos
de sostén. La chepa de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un 40% de
celulosa; la madera un 50 %, mientras que el ejemplo más puro de celulosa es el algodón
con un porcentaje mayor al 90%. El cáñamo también es una fuente de celulosa de alta
calidad. A pesar de que está formada por glucosas, los animales no pueden utilizar a la
celulosa como fuente de energía, ya que no cuentan con la enzima necesaria para romper
los enlaces β−1,4-glucosídicos, sin embargo, es importante incluirla en la dieta humana
(fibra dietética) porque al mezclarse con las Heces, facilita la digestión y defecación, así
como previene los malos gases, es de destacar el hongo Trichoderma reesei, capaz de
producir cuatro tipos de celulasas: las 1,4-β-D-glucancelobiohirolasas CBH i y CBH II y las
endo-1,4-β-D-glucanasa EG I y EG II. Mediante técnicas biotecnológicas se producen esas
enzimas que pueden usarse en el reciclado de papel, disminuyendo el coste económico y
la contaminación.
Historia y aplicaciones
La celulosa es la sustancia que más frecuentemente se encuentra en la pared de las
células vegetales, y fue descubierta en 1838. La celulosa es la biomolécula más abundante
de los seres vivos.
La celulosa constituye la materia prima del papel y de los tejidos de fibras naturales.
También se utiliza en la fabricación de explosivos, celuloide, seda artificial, barnices. Está
presente en las plantas, pero solamente los rumiantes lo ingieren
POLIESTIRENOS+’
Se designa con las siglas PS. Es un plástico más frágil, que se puede colorear y tiene una
buena resistencia mecánica, puesto que resiste muy bien los golpes.
Sus formas de presentación más usuales son la laminar.
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60. Se usa para fabricar envases, componentes electrónicos y otros elementos que precisan
una gran ligereza, muebles de jardín, mobiliario de terraza de bares, etc.…
POLIETILENO+’
El polietileno es químicamente el polímero más simple. Por su alta producción mundial
(aproximadamente 60 millones de toneladas son producidas anualmente (2005) alrededor
del mundo) es también el más barato, siendo uno de los plásticos más comunes. Es
químicamente inerte. Se obtiene de la polimerización del etileno (de fórmula química
CH2=CH2 y llamado eteno por la IUPAC), del que deriva su nombre.
Este polímero puede ser producido por diferentes reacciones de polimerización, como por
ejemplo: Polimerización por radicales libres, polimerización aniónica, polimerización por
coordinación de iones o polimerización catiónica. Cada uno de estos mecanismos de
reacción produce un tipo diferente de polietileno.
Es un polímero de cadena lineal no ramificada. Aunque las ramificaciones son comunes en
los productos comerciales. Las cadenas de polietileno se disponen bajo la temperatura de
reblandecimiento Tg en regiones amorfas y semicristalinas.
Aplicaciones
PEBD:
Bolsas de todo tipo: supermercados, boutiques, panificación, congelados, industriales,
etc.;
Películas para agro;
Recubrimiento de acequias;
Embasamiento automático de alimentos y productos industriales: leche, agua, plásticos,
etc.;
Stretch film;
Base para pañales desechables;
Bolsas para suero;
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61. Contenedores herméticos domésticos;
Bazar;
Tubos y pomos: cosméticos, medicamentos y alimentos;
Tuberías para riego.
PEAD:
Envases para: detergentes, lejía, aceites automotores, champú, lácteos;
Bolsas para supermercados;
Bazar y menaje;
Cajones para pescados, gaseosas, cervezas;
Envases para pintura, helados, aceites;
Tambores;
Tuberías para gas, telefonía, agua potable, minería, láminas de drenaje y uso sanitario;
Macetas;
Bolsas tejidas;
Guías de cadena, piezas mecánicas.
También se usa para recubrir lagunas, canales, fosas de neutralización, contra tanques,
tanques de agua, plantas de tratamiento de aguas, lagos artificiales, canalones de lámina.
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62. PROPILENO+’
El propileno es un compuesto químico orgánico de fórmula molecular C 3 H 6. Es un gas
muy reactivo e inflamable que reacciona violentamente con los materiales oxidantes.
Se obtiene a partir de las fracciones ligeras del petróleo, a pesar de que en pequeñas
cantidades también se encuentra, en los depósitos de gas natural. Se utiliza sobre todo
para la obtención de gasolinas de alto octanaje. También se utiliza en la síntesis de sus
derivados, como los polímeros, disolventes, resinas, etc.
En la reacción de oligomerización se unen un número limitado de moléculas del
monómero de propileno (dos, tres, cuatro o más) obteniéndose hexenos, nonenos,
dodecenos, etc.
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63. 5.6 Maquinados con chorro abrasivo
Corte con chorro de agua abrasiva.
Cuando se usa un WJC sobre partes metálicas, por lo general deben agregarse partículas
abrasivas a la corriente a chorro para facilitar el corte. Por tanto este proceso se denomina
corte con chorro de agua abrasiva (en inglés AWJ). La incorporación de las partículas
abrasivas al flujo complica el proceso porque aumenta la cantidad de parámetros que
deben controlarse. Entre los parámetros de proceso adicionales están el tipo de abrasivo,
el tamaño del esmeril y la velocidad de flujo. Entre los materiales abrasivos comunes están
el óxido de aluminio, el dióxido de silicio y el granate (un mineral de silicato); los tamaños
del esmeril varían entre 60 y 120. Las partículas abrasivas se agregan a la corriente de
agua a aproximadamente 0.5 lb/min (.23 Kg/min) después de que salen de la boquilla para
el WJC.
Los parámetros de proceso restantes incluyen algunos que son comunes para el WJC; el
diámetro de abertura de la boquilla, la presión del agua y la distancia de separación. Los
diámetros del orificio de la boquilla varían de 0.010 a 0.0250 In (0.25 a 0.63 mm), este
rango es más grande que en el WJC y permite que la corriente contenga velocidades de
flujo más altas y mayor energía antes de la eyección de los abrasivos. Las presiones del
agua son similares a las del WJC. Las distancias de separación son menores para reducir el
efecto de la dispersión del fluido de corte, el cuál contiene partículas abrasivas en esta
etapa. Las distancias de separación comunes están entre una cuarta parte y la mitad de las
que se usan en el WJC.
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64. 5.7 Maquinados con chorro de agua
En este método se utiliza la fuerza debida al cambio de la cantidad de movimiento
Del chorro en operaciones de corte y desbarbado. El chorro funciona como una sierra y
corta una ranura angosta en la pieza. Se pueden cortar materiales como madera, telas,
ladrillos, cuero y papel de hasta 25 mm de espesor. Se usa para cortar tableros de
instrumentación en automóviles, y algunas láminas de carrocería. Es una operación
eficiente y limpia, y por eso se utiliza en la Industria de alimentos para cortar productos
alimenticios.
Este procedimiento muestra numerosas ventajas. Es adecuado para materiales
Flexibles (ya que no se producen flexiones) y las rebabas producidas son muy pequeñas.
La Pieza se humedece muy poco y puede iniciarse el corte en cualquier lugar sin necesidad
de un hueco pre taladrado. Por último, no produce calor, y es un proceso seguro para el
Ambiente (aunque es muy ruidoso).
Si al chorro de agua se le agregan partículas abrasivas, se puede aumentar
Notablemente la velocidad de remoción del material. Recordemos que un abrasivo es una
Partícula dura, pequeña y no metálica que tiene aristas agudas y forma irregular. Este
Procedimiento es adecuado en especial con los materiales sensibles al calor que no se
Pueden maquinar con procesos que involucren generación de calor.
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65. FUENTES DE INFORMACIÓN
1. B.H. Amstaed., Ostuan, M. Begenan;
PROCESOS DE MANUFACTURA, S.I.
Editorial. CECSA.
2. Kazanas, Gleenn E. Baker, Tomas Gregor;
PROCESOS BÁSICOS DE MANUFACTURA; H.C.
3. MODERN PLASTICS;
Enciclopedia;
Editorial. MC Graw Hill
4. Peter Thurnton, Vito Colangelo;
CIENCIA DE MATERIALES PARA INGENIERIA
5. M.H. Ramos Carpio, M.R. de María Ruiz;
INGENIERIA DE MATERIALES PLÁSTICOS.
6. H- Witteff, Brayan Rubén;
PRODUCTOS QUÍMICOS ORGANICOS INDUSTRIALES;
Editorial. Díaz de los Santos S.A.
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