Este documento describe la importancia de la termodinámica en el corte de metales mediante el uso de herramientas de corte donde se produce el desprendimiento de virutas. Explica que el corte de metales es un proceso termodinámico donde se genera calor debido a la deformación plástica y la fricción. También destaca que predecir la temperatura de corte es importante para optimizar los parámetros de corte y reducir costos. Por último, resalta que los procesos de mecanizado son comunes en la industria

1. República Bolivariana de Venezuela.
Ministerio del Poder Popular Para la Educación Universitaria.
I.U.P “Santiago Mariño”.
Extensión Puerto Ordaz.
Escuela 45, Sección “S”.
Cátedra: Procesos de Manufactura.
Puerto Ordaz, Estado Bolívar.
La termodinámica en el corte de metales.
Profesor:
Cádiz, Alcides.
Bachilleres:
López, Omar. C.I.N° 18.247.158
Prado, Daniela. C.I.N° 20.079.462
Tocuyo, Odris. C.I.N° 18.917.623
Ciudad Guayana, Noviembre del 2013.

2. Índice
Cont.
Pág.
Introducción…………………………………………………………………………...03
La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de herramientas de
corte, donde existe desprendimiento de viruta……………………………………04
Importancia de las variables de corte, calor, energía y temperatura en el
proceso de manufactura…………………………………………………………….08
Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el proceso de
manufactura…………………………………………………………………………..09
Conclusión…………………………………………………………………………….10
Bibliografía…………………………………………………………………………….11

3. Introducción.
La termodinámica, es una rama de la física que estudia los fenómenos
relacionados con el calor. Estudia los intercambios de energía térmica entre
sistemas y los fenómenos mecánicos y químicos que implican tales
intercambios. En particular, estudia los fenómenos en los que existe
transformación de energía mecánica en térmica o viceversa.
El corte de metales es un proceso termo-dinámico, durante el cual, la
generación de calor ocurre como resultado de la deformación plástica y la
fricción a través de las interfaces herramienta-viruta y herramienta-material de
trabajo.
El desprendimiento de viruta se considera como un proceso de
manufactura en el que una herramienta se utiliza para remover el exceso de
material de una pieza de forma que, el material que quede tenga exactamente
la forma deseada. La acción principal de corte consiste en aplicar deformación
en corte para formar la viruta y exponer la nueva superficie.
La Seguridad Industrial tiene por objeto la prevención y limitación de
riesgos, así como la protección contra accidentes y siniestros capaces de
producir daños o perjuicios a las personas, flora, fauna, bienes o al medio
ambiente, derivados de la actividad industrial o de la utilización, funcionamiento
y mantenimiento de las instalaciones o equipos y de la producción, uso o
consumo, almacenamiento o desecho de los productos industriales.

4. La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de herramientas
de corte, donde existe desprendimiento de viruta.
Formas y perfiles de las herramientas del corte:
Rompevirutas: un tipo continuo de virutas, que resulte de un corte
largo puede ser bastante engorroso. Estás virutas se amontonan
alrededor de la pieza de trabajo, de las herramientas, y los miembros de
las maquinas, y son peligrosas para el operador debido a que están
caliente y peligrosas. A velocidades altas las virutas salen rápidos, con
frecuencia fuera de control y no terminan un rizo. Los rompevirutas son
característicos de las herramientas de corte que rizan y rompen las
virutas para que se le puedan eliminar con facilidad.
En la figura se muestran rompevirutas comunes. El tipo de ranura y
el tipo escalonado ambos se tallan o forman dentro de la cara inclinada
de la herramienta. La ranura debilita en algo el borde del corte y son las
adecuadas para avance moderado. El tipo mecánico es un bloque de
material duro para herramientas sujeto a la cara de la herramienta y se
ajusta a diferentes avances o alimentación. La forma del tipo de ángulo
saliente se comprime dentro de los insertos de la herramienta. No
presenta una obstrucción para la viruta y se informa que da un buen
control de virutas con fuerzas mucho más pequeñas y menos potencia
que los otros tipos.

5. En la actualidad, los procesos de fabricación mediante el
mecanizado de piezas constituyen uno de los procedimientos más
comunes en la industria metalmecánica para la obtención de elementos y
estructuras con diversidad de formas, materiales y geometrías con
elevado índice de precisión y calidad.
El corte de metales es un proceso termo-dinámico, durante el cual,
la generación de calor ocurre como resultado de la deformación plástica
y la fricción a través de las interfaces herramienta-viruta y herramientamaterial de trabajo.
La predicción de la temperatura de corte para el proceso de
mecanizado es importante debido a sus efectos en el desgaste de la
herramienta y su influencia sobre la productividad, el costo de la
herramienta y el acabado superficial de la pieza mecanizada. Por otra
parte, el costo del mecanizado se encuentra altamente relacionado con el
porcentaje de metal removido y este costo se puede reducir mediante el
incremento de los parámetros de corte, los que a su vez son limitados
por la temperatura de corte.
Para la medición de la temperatura de corte se diseñó y se
construyó un equipo de medición de temperatura para operaciones de
fresado frontal, basado en el método de termopar pieza – herramienta.
Se realizaron una serie de ensayos aplicando el método de Taguchi, el
cual emplea un arreglo ortogonal para recolectar toda la data significativa
de forma estadística, con el número de repeticiones posibles, de esta
forma se logra una disminución de costos y tiempos de ejecución. Así
mismo, a través de la Señal Ruido (SIR) se obtuvo la combinación óptima
de parámetros para alcanzar la mínima temperatura de corte durante el
proceso de fresado frontal. Posteriormente se desarrollaron expresiones
matemáticas, mediante regresiones lineales múltiples, para la predicción
de la temperatura de corte de cada material, en función de las variables
de corte, velocidad de corte (V), profundidad de pasada (d), velocidad de

6. avance de la herramienta (F), dureza (HBN o HRB) y conductividad
térmica del material (K).
Los resultados de los ensayos reflejan, tal como era de esperarse,
que al aumentar las variables de corte; V, F, Y, d. La temperatura de corte
se incrementa. Adicionalmente se observó que la velocidad de corte tiene
una influencia mayor al 70% sobre la temperatura de corte, la velocidad
de avance y la profundidad de corte poseen una influencia entre el 10% y
12%.
En otro sentido menos amplio, el desprendimiento de viruta se
considera como un proceso de manufactura en el que una herramienta
se utiliza para remover el exceso de material de una pieza de forma que,
el material que quede tenga exactamente la forma deseada. La acción
principal de corte consiste en aplicar deformación en corte para formar la
viruta y exponer la nueva superficie.
TIPOS DE VIRUTA
•
CONTINUA
Características en materiales dúctiles.
Presenta problemas de control de viruta.
Características en materiales quebradizos.
Presenta problemas de control de calidad
Acelera el desgaste en la cuchilla
•
CONTINUA CON PROTUBERANCIA: Representa el corte de
materiales dúctiles a bajas velocidades en donde existe una alta fricción
sobre la cara de la herramienta. Ésta alta fricción es causa de que una
delgada capa de viruta quede cortada de la parte inferior y se adhiera a
la cara de la herramienta.
MECANIZADO SIN ARRANQUE DE VIRUTA: Todas las piezas metálicas,
excepto las fundidas, en algún momento de su fabricación han estado
sometidas a una operación al menos de conformado de metales, y con
frecuencia se necesitan varias operaciones distintas. Así, el acero que se utiliza

7. en la fabricación de tubos para la construcción de sillas se forja, se lamina en
caliente varias veces, se lamina en frió la forma tubular, se suelda, se maquina
en soldadura y a veces, si lo requiere se estira en frió. Esto, aparte de todos los
tratamientos subsidiarios. La teoría del conformado de metales puede ayudar a
determinar la forma de utilizar las máquinas de la manera más eficiente, así
como a mejorar la productividad.
MECANIZADO POR ABRASION: La abrasión es la eliminación de material
desgastado de las piezas en pequeñas cantidades, desprendiendo partículas
de material, en muchos casos incandescente. Este proceso se realiza por la
acción de una herramienta característica, la muela abrasiva. En este caso la
muela está formada por partículas de material abrasivo muy duro. La precisión
que se puede alcanzar por abrasión y el acabado superficial puede ser muy
buena, sin embargo los tiempos productivos son muy prolongados.
MECANIZADO POR ARRANQUE DE VIRUTA: El material es arrancado o
cortado de una herramienta dando lugar a un desperdicio o viruta. Es
importante resaltar la limitación física que presenta: no puede eliminar todo el
material que se quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para
apretar la herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no
penetra y no se llega a extraer la viruta.
MECANIZADO EN SECO Y CON REFRIGERANTE: hoy en día el torneado en
seco es completamente viable. Existe una tendencia reciente a efectuar los
mecanizados en seco siempre que la calidad de la herramienta lo permita. Sin
embargo el mecanizado en seco no es adecuado para todas las aplicaciones,
especialmente para taladros, roscados y mandrinados para garantizar la
evacuación de virutas. Tampoco es recomendable tornear en seco materiales
pastosos o demasiado blandos como el aluminio o el acero de bajo contenido
en carbono, ya que es muy probable que los filos de corte se embocen con el
material que cortan, produciendo mal acabado superficial, dispersiones en las
medidas de la pieza e incluso rotura de los filos de corte.
TEORIA DE LA FORMACION DE LA VIRUTA: Para poder explicar el proceso
de formación de viruta en el maquinado de metales, se hace uso del modelo de
corte ortogonal. Aunque el proceso de maquinado es tridimensional, este

8. modelo solo considera dos dimensiones para su análisis. El modelo de corte
ortogonal asume que la herramienta de corte tiene forma de cuña, y el borde
cortante es perpendicular a la velocidad de corte, cuando esta herramienta se
presiona contra la pieza de trabajo se forma por deformación cortante la viruta
a lo largo del plano de corte, y es así como se desprende la viruta de la pieza.
La herramienta para corte ortogonal tiene dos elementos geométricos, el
ángulo de ataque (a) y el ángulo claro o de incidencia que es el que provee un
claro entre la herramienta y la superficie recién generada.
Importancia de las variables de corte, calor, energía y temperatura en el
proceso de manufactura.
La importancia práctica de la termodinámica radica fundamentalmente
en la diversidad de fenómenos físicos que describe, y por tanto, la enorme
productividad tecnológica que ha derivado de su conocimiento. Aunque en un
principio los desarrollos tecnológicos, como las llamadas máquinas de vapor o
los termómetros, se llevaron a cabo de manera empírica, fue hasta el siglo XIX
cuando científicos como Carnot y Joule formalizaron sus resultados y
determinaron las causas teóricas de su funcionamiento.
Las ideas de “Caliente” y “Frio” han formado parte de las experiencias
sensoriales del hombre desde tiempos inmemoriales. De hecho, dos de los
primeros científicos que expresaron estas ideas fueron Leonardo Da Vinci y
Galileo, quienes sabían que al contacto con un tercer cuerpo, usualmente el
aire, dos o más cuerpos en contacto con él “se mezclaban de una manera
apropiada hasta alcanzar una misma condición”. Esta condición era alcanzada
debido a la tendencia de los cuerpos calientes de difundir su energía a los
cuerpos más fríos. Este flujo de energía es denominado calor. Así, podemos
percibir la tendencia del calor a difundirse de cualquier cuerpo caliente hacia
otros más fríos en sus alrededores, hasta que el calor se distribuye entre ellos
de una manera tal que ninguno es capaz de tomar más que los restantes.

9. La acción principal de corte consiste en aplicar deformación en corte
para formarla viruta y exponer la nueva superficie. Sobre los procesos de corte
podemos cortar metales:
Madera
Plásticos compuestos
Cerámicas
Podemos lograr tolerancias menores de 0.001” y tolerancias mejores que16
micropulg.
Requieren el uso de una cuchilla para remover el material.
Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el proceso de
manufactura.
La Seguridad Industrial tiene por objeto la prevención y limitación de
riesgos, así como la protección contra accidentes y siniestros capaces de
producir daños o perjuicios a las personas, flora, fauna, bienes o al medio
ambiente, derivados de la actividad industrial o de la utilización, funcionamiento
y mantenimiento de las instalaciones o equipos y de la producción, uso o
consumo, almacenamiento o desecho de los productos industriales.
En el desprendimiento de virutas su objetivo es la obtención de piezas
con características de forma requeridas. Conlleva ciertos conceptos: El metal
sobrante es el material a eliminar, la profundidad de corte es la profundidad, en
una pasada de la herramienta, de la capa arrancada, la velocidad de avance es
aquella dada por el movimiento de relación herramienta-pieza o viceversa,
mientras que la velocidad de corte es la distancia recorrida por el filo de la
herramienta. Estos procesos incluyen desprendimiento de viruta, que varía de
acuerdo a las características del material y el proceso en sí.

10. Conclusión
En la actualidad es de gran importancia saber que la termodinámica se
ocupa de las propiedades macroscópicas (grandes, en oposición a lo
microscópico o pequeño) de la materia, especialmente las que son afectadas
por el calor y la temperatura, así como de la transformación de unas formas de
energía en otras.
Cabe destacar que los procesos de fabricación mediante el
mecanizado de piezas constituyen uno de los procedimientos más
comunes en la industria metalmecánica para la obtención de elementos y
estructuras con diversidad de formas, materiales y geometrías con
elevado índice de precisión y calidad.
Así mismo es significativo mencionar que la predicción de la
temperatura de corte para el proceso de mecanizado es importante
debido a sus efectos en el desgaste de la herramienta y su influencia
sobre la productividad, el costo de la herramienta y el acabado superficial
de la pieza mecanizada. Por otra parte, el costo del mecanizado se
encuentra altamente relacionado con el porcentaje de metal removido y
este costo se puede reducir mediante el incremento de los parámetros de
corte, los que a su vez son limitados por la temperatura de corte.

11. Bibliografía
Textos:
MANRIQUE, José. A & CARDENAS, Rafael. R.
Termodinámica, Editorial Harla, México, 1981.
DOYLE, Lawrence. E.
Materiales y Procesos de Manufactura para Ingenieros.
Web:
http://www.uia.mx/campus/publicaciones/fisica/pdf/15termodinamica.pdf
http://www.slideshare.net/GuillermoChavezMartnez/procesos-de-manufacturaactividad-extra
http://www.aragon.es/seguridadindustrial