El documento describe los principios termodinámicos involucrados en el corte de metales, incluyendo el uso de diferentes tipos de herramientas de corte y los materiales de los que están hechas. También discute cómo se genera calor durante el proceso de corte y el desprendimiento de virutas. Finalmente, menciona algunas consideraciones de seguridad industrial relacionadas con el corte de metales en la manufactura.

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
La termodinámica en el corte de metales
Bachiller:
. Ángel Álvarez
Puerto Ordaz, Junio de 2014.
La termodinámica en el corte de metales

2. La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de herramientas de
corte, donde existe desprendimiento de viruta Es importante describir lo que es el
corte de metales, esta es Tradicionalmente, un corte que se realiza en torno,
taladradoras, y fresadoras en otros procesos ejecutados por máquinas
herramientas con el uso de varias herramientas cortantes.
Uso de herramientas de corte, donde existe desprendimiento de viruta
Una herramienta de corte es el elemento utilizado para extraer material de una pieza cuando
se quiere llevar a cabo un proceso de mecanizado. Hay muchos tipos para cada
máquina, pero todas se basan en un proceso de arranque de viruta. Es decir, al
haber una elevada diferencia de velocidades entre la herramienta y la pieza, al
entrar en contacto la arista de corte con la pieza, se arranca el material y se
desprende la viruta.
Materiales de las herramientas
Para una buena herramienta de corte, los materiales que la forman deben tener
las siguientes características:
Dureza: Debe tener mucha dureza para aguantar la elevada temperatura y fuerza
de fricción cuanto está en contacto con la pieza.
Resiliencia: Debe tener resiliencia para que las herramientas no se agrieten o se
fracturen.
Resistencia al desgaste: Debe tener una duración aceptable, debido a los costos
de producción y evitar un recambio de piezas.
Seguidamente se describen diferentes materiales utilizado para fabricar
herramientas de corte o plaquetas:
Propiedades Acero no aleado
Es un acero con entre 0,5 a 1,5% de concentración de carbono. Para
temperaturas de unos 250 º C pierde su dureza, por lo tanto es inapropiado para
grandes velocidades de corte y no se utiliza, salvo casos excepcionales, para la
fabricación de herramientas de torno.

3. Acero aleado
Contiene como elementos aleatorios, además del carbono, adiciones de
wolframio, cromo, vanadio, molibdeno y otros. Hay aceros débilmente aleados y
aceros fuertemente aleado.
Metal duro
Los metales duros hacen posible un gran aumento de la capacidad de corte de la
herramienta. Los componentes principales de un metal duro son el volframio y el
molibdeno, además del cobalto y el carbono.
Cerámicos
Estable. Moderadamente barato. Químicamente inerte, muy resistente al calor y se
fijan convenientemente en soportes adecuados. Las cerámicas son generalmente
deseables en aplicaciones de alta velocidad, el único inconveniente es su alta
fragilidad.
Cermet
Estable. Moderadamente caro. Otro material cementada basada en carburo de
titanio (TiC). El aglutinante es usualmente níquel.
Diamante
Estable. Muy Caro. La sustancia más dura conocida hasta la fecha. Superior
resistencia a la abrasión, pero también alta afinidad química con el hierro que da
como resultado no ser apropiado para el mecanizado de acero.
Importancia de las variables de corte
En todos los procesos de mecanizado existe un desgaste de las herramientas de
corte que se utilizan en cada caso.
Todas las herramientas de corte se desgastan durante el mecanizado, y tal
desgaste sigue hasta que sobreviene el final del filo. Hoy en día, los parámetros
que se manejan para determinar cuándo un filo de corte está en condiciones

4. óptimas para cortar son principalmente el acabado superficial, la precisión
dimensional que quedan en la piezas elaboradas, el patrón de desgaste de la
herramienta, que tipo de viruta se forma, la vida del filo prevista e incluso hay
diferentes sistemas de monitorización del desgaste.
Corte de metal por chorro de agua
Para cortar metales como, por ejemplo, titanio, acero, latón y aluminio, el corte por
chorro de agua es el método más versátil en comparación con el corte por láser y
plasma. El método de corte en mesas de chorro de agua se puede utilizar para
cortar metales más gruesos que con el láser (hasta 305 mm/12 pulg.), incluido el
titanio y el aluminio, y ofrece mayor precisión que el corte por plasma. Los
sistemas de chorro de agua con abrasivo son también más económicos que los
sistemas de láser, lo que los convierte en una opción ideal para el corte de
metales y acero en el sector de la fabricación.
El corte mediante máquinas de chorro de agua es un proceso en frío, por lo que es
ideal para las aplicaciones de automoción, médicas y aeroespaciales, en las que
el calor no puede afectar a los materiales. Se puede realizar casi cualquier tipo de
corte, desde el uso de mesas de chorro de agua para la perforación rápida de
orificios hasta cortes detallados para aplicaciones de automoción.
Calor y energía
Las fuerzas de corte que se encuentran en la práctica de esta operación pueden
ser de varios cientos de Newton. Las velocidades típicas de corte son de varios
cientos de m/s o más. El producto de la fuerza cortante y la velocidad dan la
potencia (energía por unidad de tiempo) requerida para ejecutar la operación de
maquinado:
P = F v (2) donde: P = potencia de corte, N-m/s;
F = fuerza de corte, N;
v = velocidad de corte, m/s.
La potencia bruta requerida para operar la máquina herramienta es más grande
que la potencia usada en el proceso de corte, debido a las pérdidas mecánicas en

5. el motor y la transmisión de la máquina. Estas pérdidas se pueden contabilizar por
la eficiencia mecánica de la máquina herramienta, donde hpg = potencia bruta del
motor de la máquina-herramienta en hp y E = eficiencia mecánica de la máquina
herramienta.
La potencia consumida de una operación de corte se convierte en calor
principalmente por los siguientes mecanismos:
 Plástica en la zona de cizalla dura de la viruta.
 Fricción entre la viruta y herramienta
 Fricción entre herramientas y la pieza.
Taladradora
Las herramientas de taladro giran sobre sí mismas como ocurre con la fresa. El
extremo que no corta tiene forma cónica de forma que se acopla con el porta
herramientas por medio de auto retención. Su finalidad es hacer agujeros. Para
hacer un agujero con mucha precisión, el orden natural de utilización de las
herramientas sería broca, broca mandril, y escariadores:
Uso de las tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de corte
de metales.
Las tablas de Termodinámica nos ofrecen cuatro valores, en función de dos datos
básicos presión y temperatura. Los valores que nos ofrecen son el Volumen
Especifico, la Energía Interna, La Entalpía y la Entropía.
En el proceso de corte de metales se utiliza para realizar mediciones de
temperaturas, energía mediante proceso de mecanizado y desprendimiento de
virutas.
Seguridad industrial
Se ocupa de dar lineamientos generales para el manejo de riesgos en la industria.

6. Las instalaciones industriales incluyen una gran variedad de operaciones de minería,
transporte, generación de energía, fabricación y eliminación de desperdicios, que
tienen peligros inherentes que requieren un manejo muy cuidadoso.
Desprendimiento de virutas en el proceso de manufactura
El maquinado es un proceso de manufactura en el cual se usa una herramienta de
corte para remover e exceso de material de una parte de trabajo, de tal manera
que el remanente sea la forma deseada. La mayoría de los procesos tradicionales
de maquinado quitan material formando virutas, o lo hacen por abrasión. No
obstante, existen numerosos casos en que estos procesos no son satisfactorios o
simplemente no son posibles por alguna de las siguientes razones:
• El material tiene dureza o resistencia muy elevada, o el mismo es demasiado
frágil.
• La pieza es demasiado flexible o resulta difícil sujetar las partes.
• La forma de la pieza es compleja.
• El acabado superficial y la tolerancia dimensional son muy rigurosos.
• El aumento de la temperatura y los esfuerzos residuales en la pieza no son
deseables ni aceptables.