Este documento describe varios procesos de manufactura de metales, incluyendo laminado, troquelado, forjado, rechazado, arranque de viruta (fresado, cepillado, taladrado, brochado, rectificado), y fundición. Explica cómo estos procesos transforman el metal a través de la aplicación de calor, presión y herramientas de corte para darle forma y propiedades mecánicas deseadas a las piezas metálicas.

1. Trabajo de Metales
INDUSTRIA Y PROCESOS DE MANUFACTURA
KARLA CARBALLO VALDERRABANO

2. Trabajo de los metales
En frío: por debajo de las temperaturas Críticas, en general a temperatura ambiente
En caliente: arriba de las temperaturas Críticas
Conformación partiendo de
◦ Estado líquido (fundición)
◦ Flujo plástico (forja, troquelado, rechazado, rolado, extruído)
◦ Unión sólida o térmica (soldadura)
◦ Separación o remoción de viruta (maquinados)
◦ Polvo (prensado en moldes y sinterizado)
Dependiente de plasticidad del metal sólido

3. Laminado
Reducción de espesor por paso entre un par
de rodillos giratorios
◦ Cilíndricos: productos planos, estirado
longitudinal como en láminas
◦ Ranurados o grabados: cambia el perfil y
estampan patrones en relieve
En caliente: rápido y barato
En frío: Producción de buenas superficies de
acabado o propiedades mecánicas especiales

4. Troquelado de Corte
Corte de blancs de lámina (de bajo carbón)
con formas diversas con prensas para
conformar o punzonar.
Troquelado progresivo
◦ Recorte y conformación, al estar completa se
desprende de la cinta original
Utilizado en línea blanca y automotriz

5. Embutido profundo y prensado
Embutido
◦ Extensión del prensado
◦ Dar una tercera dimensión a un trozo de lámina tras
fluir a través de un dado.
Prensado simple
◦ Presionado de lámita de metal entre un punzón y
una matriz
Únicamente en frío
◦ En caliente produce cuellos y rupturas
Anillo de presión
◦ Evita que el blanc se levante del dado
◦ Evita arrugas radiales o pliegues
Botes para bebidas, cacerolas, tinas de lavadora

6. Forjado
Direcciona la fibra del material para mejorar su
resistencia mecánica
Comprensión entre un martillo y un yunque, girando y
moviendo la pieza entre golpes para dar la forma.
Abierta o cerrada
Para producción en masa: Martinete o dado deslizante
en un bastidor
Generalmente en caliente (700-900°C): elimina uniones.
En frío eleva gasto de potencia y desgaste de dados.
Método más antiguo

7. Rechazado o repujado en torno
Generan piezas de gran altura y volumen
Construcción de ollas, sartenes de cocina,
faroles, trofeos.

8. Arranque de viruta
Herramienta monofilo
oAltamente resistentes al desgaste.
oConservación de filos a altas temperaturas.
oBuenas propiedades de tenacidad.
oReducido coeficiente de fricción.
oAlcance de altos niveles de recambio entre
afilado y afilado.
oAlta resistencia a los choques térmicos.
Fluidos de corte
◦ Aceites minerales con aditivos disueltos en agua
◦ Forma una película sobre las superficies en roce
◦ De forma continua

9. Arranque de viruta
Herramientas de Corte
◦ Velocidades de Corte
◦ Aceros al alto carbón: madera y plásticos
◦ Carburo de tungsteno simple: fierro colado,
metales no ferrosos y no metales abrasivos.
◦ Carburo de Tungsteno y de Titanio: acero
◦ Insertos
◦ Pulvimetalurgia

10. Arranque de viruta
Tipos de Viruta
Viruta Continua
◦ materiales dúctiles
◦ Corte estable
◦ Buen acabado superficial
◦ Problema: enganche de viruta
◦ Solución: quebradores de viruta.
Viruta continua con filo recrecido
◦ Fricción entre viruta y herramienta= autosoldado.
Viruta discontinua
◦ Material sometido a grandes deformaciones
◦ Materiales frágiles
◦ Materiales dúctiles a muy baja velocidad y avances
grandes

11. Arranque de viruta
Tornos
Desprenden viruta de piezas que giran sobre su
eje de rotación.
En superficies:
◦ Cilíndricas (exteriores e interiores)
◦ Cónicas (exteriores e interiores)
◦ Curvas o semiesféricas
◦ Irregulares (pero de acuerdo a un centro de
rotación)
Trabajos:
◦ Tallado de roscas
◦ Realización de barrenos
◦ Realización de escariado
◦ Moleteado de superficies
◦ Corte o tronzado
◦ Careado

12. Arranque de viruta
Tornos
Sujeción
◦ Al aire
◦ Entre plato y punto
oCilindrado
Exterior
oCilindrado
Interior

13. Arranque de viruta
Tornos
oRefrentado
oTronzado
oRoscado

14. Arranque de viruta
Tornos
oPlano de trabajo
o Nombre de la operación
o Herramienta utilizada
o Velocidad de corte
o Número de revoluciones
o Longitud de trabajo
o Tiempo principal
o Número de vueltas
o Tiempo total
o Observaciones
oPlano de taller
o Nombre de lo que se va a fabricar
o Número de piezas que se van a fabricar
o Material en el que se debe construir la pieza
o Medidas en bruto del material a procesar
o Escala y acotaciones
o Responsables de diseño y de fabricación
oTiempos de operación
o Tiempo principal
o Tiempo a prorratear
o Tiempo accesorio o secundario
o Tiempo imprevisto

15. Arranque de viruta
Tornos

16. Arranque de Viruta
Fresado
Herramienta multifilo fija y rodando, la pieza se mueve
◦ A * B * C
◦ A= diámetro, B = ancho, C = # de dientes.
Fresado en concordancia (materiales blandos y mejor calidad) y fresado en oposición (materiales duros y mayor
duración de la herramienta)

17. Arranque de Viruta
Fresado

18. Arranque de Viruta
Cepillado
Remover metal para producir superficies planas horizontales, verticales o inclinadas, con la pieza
de trabajo sujetada a una prensa.
Movimiento de vaivén del brazo, avance y profundidad con mesa de trabajo

19. Arranque de Viruta
Taladrado
Barrenado:
◦ Crear agujeros cilíndricos circulares
◦ Cortador giratorio - broca helicoidal
◦ Ángulo de afilado dependiente de material
◦ Broca guía, de tamaño menor y rima o escariadora
Taladros
◦ De mesa y de columna.
◦ De husillos múltiples y radiales de bandera

20. Arranque de Viruta
Brochado
Arranque lineal y progresivo de viruta
Sucesión ordenada de filos de corte

21. Arranque de Viruta
Rectificado
Produce superficies exactas y finas con filos pequeños de
corte abrasivo unidos con un agente de liga.
Material de corte:
◦ Natural: esmeril (50-60% alúmina y óxido de hierro), corindón
(75-90% alúmina y óxido de hierro) o diamante.
◦ Artificial: Carburo de silicio, de titanio y nitrato cúbico de boro
Agentes de liga:
◦ Inorgánicos: vidrio, silicato y metales
◦ Orgánicas: resinas fenólicas, hule y lacas. Más flexibles y
resilentes.
Ruedas:
◦ Mezcla de arcilla y abrasivo
◦ Compresión, horneado y secado
◦ Vitrificación con quemado varios días a temperaturas altas

22. Fundición
Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metal
fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena, el cual está
ligeramente sobredimensionado debido a la contracción de material
Molde:
◦ Abierto
◦ Cerrado:
◦ Sistema de vaciado
La fundición se enfría, entonces se desmoldea, posteriores procesamientos:
◦ Desbaste del excedente
◦ Limpieza de superficie
◦ Tratamiento térmico para mejorar propiedades
◦ Maquinados para lograr tolerancias estrechas

23. Fundición
A la arena:
◦ Modelo removible: hecho en caja de moldeo formado por tapa y base unidas
por pernos.
◦ Se comprime la arena alrededor del modelo, que se extrae más tarde.
◦ Se perforan pequeños agujeros en la arena sin llegar al modelo para asegurar escape de gases.
◦ Con capa de arena de separación (de sílice de granos finos y sin consistencia)
◦ Con recubrimiento de polvo de sílice y grafito para mejorar acabado y reducir defectos
superficiales.
◦ Modelo desechable
◦ Hechos de poliestireno
◦ Se vaporiza cuando el metal es vaciado en el molde.

24. Fundición
Proceso de moldeo
◦ Molde de arena en verde: Arena no curada (no endurecida por horneado) mezclada con aglutinante y
agua.
◦ Molde con capa seca o cáscara (shell): se vierte arena al modelo de 10 mm de espesor con un
compuesto que la endurece o cubrir molde de arena verde con resina para endurecer al aplicar calor. Se
seca por aire o con un soplete para endurecer la superficie y eliminar exceso de humedad.
◦ Molde de arcilla: En trabajos grandes. Molde con ladrillo o hierro, se agrega una capa de mortero de
arcilla, la forma se obtiene con un esqueleto del modelo, se deja secar.
◦ Molde de metal: en piezas pequeñas, matriz de aleaciones de bajo punto de fusión y alta producción.
◦ Molde especial: plástico, cemento, papel, yeso, madera y hule

25. Fundición
Proceso de moldeo
◦ Moldeo en banco: trabajos pequeños y grandes cantidades, reutilizable
◦ Moldeo en piso: para piezas medianas y de gran tamaño
◦ Moldeo en fosa: piezas extremadamente grandes, fosa= base de la caja, lados de ladrillos, con capa de
carbón y tubos de ventilación
◦ Moldeo en máquina: más eficiente que a mano

26. Fundición
Moldes:
◦ Fuerte para sostener el peso del metal
◦ Resistir erosión del metal que fluye
◦ Genera cantidad mínima de gas
◦ Gas generado debe salir a través del cuerpo del mismo
◦ Refractario por altas temperaturas y limpieza del colado
◦ Tomar en cuenta la contracción del metal

27. Fundición
Tipos de Arena
◦ Sílica: con aglomerantes (8-16% arcilla), de bajo costo, gran duración, variedad de tamaño y formas de grano.
◦ Naturales: erosión de rocas ígneas, con agua y arcilla, no muy refractaras a temperaturas elevadas.
◦ Sintéticas: de sílice de granos agudos, con 3-5% arcilla, genera menos gas.
Pruebas para arena de moldeo
◦ Permeabilidad
◦ Resistencia – cohesión
◦ Resistencia en seco
◦ Resistencia en verde
◦ Refractariedad
◦ Resistencia en caliente
◦ Desprendimiento
◦ Tamaño y forma del grano

28. Fundición