Este documento describe los principios básicos de la termodinámica aplicados al corte de metales mediante el uso de herramientas de corte, donde se produce el desprendimiento de virutas. Explica los diferentes tipos de virutas que pueden formarse (continua, de borde acumulado, escalonada, discontinua, en forma de rizos) y los factores que influyen en cada tipo. También describe brevemente otros procesos de mecanizado sin arranque de viruta, como el modelado por fusión, laminación y extrusión.

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
I.U.P “Santiago Mariño”
Extensión Puerto Ordaz/ Edo. Bolívar
Bachiller:
C.I 21.249.672 Rodríguez Gabriel
Ciudad Guayana, Noviembre 2013

2. Introducción
La Termodinámica es la ciencia que estudia todas las transformaciones o
conversiones de unas formas de energía en otras. La Termodinámica cubre
muchas áreas de la ingeniería, pero el análisis de un amplio tipo de sistemas se
lleva a cabo usando sólo cuatro principios básicos. Los conocimientos de los
procesos de corte de metal por arranque de viruta son muy importantes ya que en
el proceso de fabricación y terminación de una pieza de configuración geométrica
requiere un acabado deseado, tanto como para el fabricante como para el
consumidor final.
El empleo de los procesos de arranque de material para la fabricación de
componentes se remota a la prehistoria. Los primeros materiales que fueron
conformados por arranque de material fueron la piedra y la madera. Existen
evidencias arqueológicas de que los egipcios emplearon mecanismos rotatorios
formados por palos y cuerdas para realizar taladros.

3. La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de
herramientas de corte, donde existe desprendimiento de viruta.
La viruta es un fragmento de material residual con forma de lámina curvada o
espiral que es extraído mediante un cepillo u otras herramientas, tales
como brocas, al realizar trabajos de cepillado, desbastado o perforación,
sobre madera o metales. Se suele considerar un residuo de las industrias
madereras o del metal; no obstante tiene variadas aplicaciones.
El desprendimiento de viruta es el proceso mediante el cual se remueve metal
para dar forma o acabado a una pieza. La acción principal de corte consiste en
aplicar deformación en corte para formar la viruta y exponer la nueva superficie. El
desarrollo de estos procesos ha venido marcado por factores tales como la
obtención de mecanismos capaces de articular el movimiento de corte, la
aparición de maquinas de generación de energía como la máquina de vapor, la
implantación de técnicas de control numérico y la investigación acerca de nuevos
materiales para herramientas.
Tipos de virutas
Viruta continúa
Se suele formar con materiales dúctiles a grandes velocidades de corte y/o con
grandes ángulos de ataque (entre 10° y 30°). La deformación del material se
efectúa a lo largo de una zona de cizallamiento angosta, llamada primera zona de
corte. Las virutas continuas pueden, por la fricción, desarrollar una zona
secundaria de corte en la interface entre herramienta y viruta. Dicha zona
secundaria se vuelve más gruesa a medida que aumenta la fricción entre la
herramienta y la viruta. De forma general, las virutas continuas producen buen
acabado superficial (liso). Las virutas continuas no siempre son deseables, en
especial en máquinas CNC, porque tienden a enredarse en los portaherramientas,
los soportes y la pieza, así como en los sistemas de eliminación de viruta, por lo
que se debe de parar la operación para apartarlas. Tal problema se puede
solucionar con los rompe virutas (reduce la viruta y la corta en tramos cortos) y
cambiando los parámetros del maquinado, como la velocidad de corte, el avance y
los fluidos de corte.

4. Viruta de borde acumulado
Consiste en capas del material de la pieza maquinada, que se depositan en forma
gradual sobre la herramienta. Al agrandarse, esta viruta pierde estabilidad y
termina por romperse. Parte del material de la viruta es arrastrado por su lado que
ve a la herramienta y el resto se deposita al azar sobre la superficie de la pieza. A
medida que aumenta la velocidad de corte, disminuye el tamaño del borde
acumulado. La tendencia de formación del borde acumulado se reduce
disminuyendo la velocidad de corte, aumentando el ángulo de ataque, utilizando
una herramienta aguda con un buen fluido de corte.
De forma general, mientras mayor sea la afinidad (tendencia a formar una liga) de
los materiales de la herramienta y la pieza, la tendencia del borde acumulado es
mayor. Además, un trabajo enfrío posee menor tendencia a formar virutas de bode
acumulado que un trabajo en caliente.
Viruta escalonada o segmentada
Son semicontinuas, con zonas de alta o baja deformación por cortante. Los
metales de baja conductividad térmica y resistencia que disminuye rápidamente
con la temperatura, como el titanio, muestran ese comportamiento. Las virutas
tienen un aspecto de diente de sierra por la parte superior.
Virutas discontinuas
Consisten en segmentos que pueden fijarse, firmemente o flojamente entre sí. Se
suelen formar bajo las siguientes condiciones:
Materiales frágiles en la pieza, porque no tienen la capacidad de absorber
las grandes deformaciones cortantes que se presentan en corte.
Materiales de la pieza que contienen inclusiones e impurezas duras, o que
tienen estructuras como las láminas de grafito en la fundición en gris.

5. Velocidades de corte muy bajas o muy altas.
Grandes profundidades de corte.
Ángulos de ataque bajos.
Falta de un fluido de corte eficaz.
Baja rigidez de la máquina herramienta.
Por la naturaleza discontinua de la formación de virutas, las fuerzas varían de
forma continua durante el corte. En consecuencia, adquieren importancia la rigidez
del portaherramientas y de los sujetadores de la pieza, así como de la máquina
herramienta, cuando se forman virutas discontinuas. Si no se tiene la rigidez
suficiente, la máquina herramienta puede comenzar a vibrar y eso es perjudicial
para el acabado superficial y la exactitud dimensional del componente maquinado
y pude dañar la herramienta de corte o causar demasiado desgaste.
Viruta en forma de rizos
Se obtiene al trabajar aceros blandos, cobre, plomo, estaño y algunos materiales
plásticos con altas velocidades de corte. Todas las virutas desarrollan una
curvatura al salir de la superficie de la pieza. Entre los posibles factores que
contribuyen al fenómeno están la distribución de esfuerzos en las zonas primaria y
secundaria de corte, los efectos térmicos, las características del endurecimiento
por trabajo por material de la pieza y la geometría de la cara de ataque de la
herramienta de corte. También, las variables del proceso y las propiedades del
material afectan al formado de rizos de la viruta. En general, el radio de curvatura
baja (la viruta se enrosca más) a medida que disminuye la profundidad de corte;
esto aumenta el ángulo de ataque y disminuye la fricción entre herramienta y
viruta. Además, el uso de fluidos de corte y de diversos aditivos en el material de
la pieza influye en el formado de rizos.
Mecanizado sin arranque de viruta
En todo proceso de fabricación de piezas mecánicas, existen diferentes
procedimientos de mecanizado para obtener la forma y propiedades deseadas.
Estos procesos pueden ser con o sin arranque de viruta, en donde
desarrollaremos este último, el cual consta de diferentes métodos utilizando
agentes externos como diferencia de temperaturas, presiones, etc. que
modificarán las propiedades físicas del material.
Modelado por fusión
Moldeo con moldes desechables o Moldes de Arena

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Según condiciones de la arena: pueden encontrarse moldes en verde,
moldes con secado de huella, moldes en arena desecada.
Según el número de piezas a confeccionar: moldes con arena para número
de piezas pequeño. Moldes con arena para grandes series:
En cáscara
Al vacío
Poliestireno expandido
Revestimiento o Moldes de Yeso o Moldes Cerámicos.
Moldeo con moldes permanentes o Moldes de vaciado por gravedad o a
baja presión o Moldes de inyección.
Máquina de cámara de presión en caliente.
Máquina de cámara de presión en frío o Fundición por colada centrífuga.
Modelado plástico o de aplicación de fuerzas
Forja o Libre o Con estampado Mecanizado sin arranque de virutas.
Laminación.
Extrucción.
Trefilado.
Corte, punzonado, estampado.
Repujado.
Mecanizado por abrasión
La abrasión es la eliminación de material desgastando la pieza 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 herramienta (muela) está
formada por partículas de material abrasivo muy duro unidas por un aglutinante.
Esta forma de eliminar material rayando la superficie de la pieza, necesita menos
fuerza para eliminar material apretando la herramienta contra la pieza, por lo que
permite que se puedan dar pasadas de mucho menor espesor. La precisión que
se puede obtener por abrasión y el acabado superficial puede ser muy buena pero
los tiempos productivos son muy prolongados.
Mecanizado por arranque de viruta
El material es arrancado o cortado con una herramienta dando lugar a un
desperdicio o viruta. La herramienta consta, generalmente, de uno o varios filos
o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. En el mecanizado
por arranque de viruta se dan procesos de desbaste (eliminación de mucho
material con poca precisión; proceso intermedio) y de acabado (eliminación de

7. poco material con mucha precisión; proceso final cuyo objetivo es el de dar el
acabado superficial que se requiera a las distintas superficies de la pieza). Sin
embargo, tiene una limitación física: no se puede eliminar todo el material que se
quiera porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta
contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer
viruta.
Formación de viruta
El torneado ha evolucionado tanto que ya no se trata tan solo de arrancar material
a gran velocidad, sino que los parámetros que componen el proceso tienen que
estar estrechamente controlados para asegurar los resultados finales de economía
calidad y precisión. En particular, la forma de tratar la viruta se ha convertido en
un proceso complejo, donde intervienen todos los componentes tecnológicos del
mecanizado, para que pueda tener el tamaño y la forma que no perturbe el
proceso de trabajo. Si no fuera así se acumularían rápidamente masas de virutas
largas y fibrosas en el área de mecanizado que formarían madejas de
enmarañadas e incontrolables.
La forma que toma la viruta depende del material que se está cortando y puede
ser tanto dúctil como quebradiza y frágil.
Partes de la herramienta
La Cara. Es la parte superior de la cuchilla. Es la superficie en la que se
efectúa el ataque de la viruta (enrolla) según depende de la pieza de
trabajo.
El borde cortante. Es la parte de la herramienta que hace el corte
realmente.
La nariz. Se refiere a la esquina o arco formado por la parte lateral y frontal
del borde cortante.
El flanco. Es la superficie lateral del borde cortante.
La punta. Es la parte de la herramienta que se esmerilla para formar la
cara y el borde cortante.

8. Importancia de las variables
temperaturas presentes
de
corte,
calor,
energía
y
La acción principal de corte consiste en aplicar deformación en corte para formar
la viruta y exponer la nueva superficie.
Podemos cortar:
Metales
Madera
Plástico
Compuestos
Cerámica
Algunos procesos de corte:
Torneado cilíndrico
Corte con fresadora
Taladro
Las cuchillas pueden tener uno o varios segmentos cortante
Variables de corte
Independientes
Material, condición y geometría de la cuchilla
Material, condición y temperatura de la pieza de trabajo
Uso de fluidos de corte
Características de la maquina
Condiciones de corte
Dependientes
Tipo de viruta
Fuerza y energía disipada
Aumento en temperatura
Desgaste en la cuchilla
Terminado de superficie

9. Temperatura de corte
Casi toda la energía de corte se disipa en forma de calor.
El calor provoca altas temperaturas en la interface de la viruta y la cuchilla.
La temperatura del corte dependerá del material de fabricación de la pieza.
Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de
corte de metales
En la rama de la termodinámica. La física y la química estudian los cambios en las
propiedades macroscópicas (temperatura, calor y energía) de la materia durante
procesos y reacciones químicas. Entre los principales objetivos de la
termodinámica se encuentran:
1. Predecir la cantidad de calor que se puede obtener de una reacción
química.
2. Predecir si una reacción química puede ocurrir espontáneamente.
A nivel macroscópico la física y la química utilizan la teoría de la mecánica
cuántica y sus aplicaciones a técnicas de espectroscopia. Se estudian y describen
la estructura, movimientos e interacciones de átomos y moléculas durante
procesos y reacciones químicas.
El uso de las tablas es de vital importancia ya que en ellas podemos observar:
Determinación a que grado de temperatura se pueden trabajar los cortes
una pieza.
Si son sólidos maleables y dúctiles.
Si son buenos conductores del calor y la electricidad.
Si casi todos los óxidos metálicos son sólidos iónicos básicos.
Tienden a formar cationes en solución acuosa.
Determinaran las capas externas si contienen poco electrones
habitualmente tres o menos.

10. Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el
proceso de manufactura.
La seguridad industrial es todo aquel conjunto de normas, reglamentos, principios,
legislación que se establecen a objeto de evitar los accidentes laborales
y enfermedades profesionales
en
un ambiente de trabajo.
La seguridad y la higiene en el trabajo son aspectos que deben tenerse en cuenta
en el desarrollo de la vida laboral de la empresa, esa es su importancia. Su
regulación y aplicación por todos los elementos de la misma se hace
imprescindible para mejorar las condiciones de trabajo.
Aunque su conocimiento en profundidad sea necesario para los trabajadores,
cobra un especial interés en los mandos responsables de las empresas ya que de
ellos se exige lograr la máxima productividad sin que ello ponga en peligro vidas
humanas o pérdidas en materiales y equipos.
El enfoque técnico-científico da una visión de conjunto de la seguridad y la higiene
en la empresa siguiendo técnicas analíticas, operativas y de gestión es símbolo de
desarrollo. Los responsables de la seguridad e higiene deben saber que hacer en
cada caso, cómo hacerlo, y cómo conseguir que lo hagan los demás y, sobre todo,
que se haga bien.

11. Conclusión
Un proceso de corte es una interacción controlada entre la pieza de trabajo, la
herramienta y la maquina. Dicha interacción esta influida por las condiciones
seleccionadas de corte (velocidad de corte, avance y profundidad de corte), por
los fluidos de corte, por la sujeción de la herramienta y de la pieza y por la rigidez
de la maquina.
La termodinámica aporta los fundamentos científicos básicos que han permitido la
invención del motor de automóvil, de la turbina de gas de un avión y de una larga
serie de dispositivos tecnológicos de cuyos efectos nos beneficiamos a diario y de
cuyo funcionamiento al menos en su aspecto fundamental se responsabiliza esta
ciencia. La termodinámica estudia, interpreta y explica las interacciones
energéticas que surgen entre los sistemas materiales formulando las leyes que
rigen dichas interacciones.