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Studocu no está patrocinado ni avalado por ningún colegio o universidad.
Trabajo final procesos de manufactura grupo 3
procesos de manufactura (Universidad San Ignacio de Loyola)
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Trabajo final procesos de manufactura grupo 3
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FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
FABRICACIÓN DE TUERCA Y TORNILLOS
INTEGRANTES:
Cosio Ñaury, Cynthia Vivian
Falcon Vidurrizaga, Ximena del Rocio
Maruyama Canchari, Roberto Kenji
Nolasco Evaristo, Jose Luis
Pravia Arias, Jesica Jovana
Rodriguez Ramos, Rosalith Brigithe
Tamariz Guillermo, Janeth Evelyn
Ugarte Canaza, Jorge Luis
Videla Torres, Eida Gloria
CURSO: PROCESO DE MANUFACTURA
PROFESOR: CHURAMPI ARELLANO, MERYELEM TANIA
Lima – Perú 2022
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INDICE
Introducción................................................................................................................................3
2. Identificación del producto ......................................................................................................5
2.1. Componentes de la pieza a fabricar.....................................................................................6
2.2 Funciones y propiedades de la pieza a fábrica .....................................................................9
2.3. Características del material a fabricar..................................................................................9
3. Proceso de Fabricación: .......................................................................................................11
3.1 Proceso del tornillo .............................................................................................................12
3.2. Proceso de tuerca..............................................................................................................13
4. Propuestas de cambios ........................................................................................................18
5. Conclusiones ........................................................................................................................20
6. Anexos..................................................................................................................................22
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Introducción
“Anclaje” tiene un significado amplio. Existen muchos tipos de anclajes como
existe también la necesidad de anclar, fijar, sujetar y colgar cosas. Existen varias gamas
de anclajes propios del mundo de la construcción: en general todo tipo de obras civiles y
obras viales. En el mundo de la minería existen otros tipos de anclajes especiales para
tunelería, para cargas extremas, cargas pesadas y cargas ligeras.
Todo lo que el hombre construye y fabrica debe ser anclado o fijado de algún modo.
En la construcción en general se fabrican con una barra redonda con rosca en uno o los
dos extremos, dependiendo si este es recto o con un extremo curvado, con forma de L o
J, se utiliza comúnmente en muros, pisos de hormigón u otros elementos constructivos,
para la fijación, o sujeción de maquinarias o estructuras (desde estanterías, hasta torres
de altura, galpones, montaje de motores, generadores y bombas, entre muchos otros).
Existen anclajes especiales para estructuras metálicas que son las que veremos en el
presente trabajo.
Los anclajes deben cumplir normas internacionales de calidad para garantizar diferentes
características según su tipo y uso. Resistencia a la tracción, al corte o cizalle, dureza,
flexibilidad, entre otras.
Por consiguiente y tal como se expuso en los párrafos anteriores, para asegurar un buen
anclaje, una de las herramientas que se utilizan son la tuerca y el tornillo, los cuales
tienen las siguientes definiciones.
Tuerca: Pieza con un hueco labrado en espiral que ajusta exactamente en el filete de un
tornillo, la finalidad de esta pieza es favorecer la unión entre distintos objetos. Cuando
una tuerca y un tornillo se acoplan, se logra la fijación de los mismos. Para que esto sea
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posible las tuercas están normalizadas de acuerdo a un sistema general, de manera que
los tornillos encajan sin problemas en el orificio de una tuerca compatible.
Tornillo: Pieza cilíndrica o cónica, por lo general metálica, con resalte en hélice y cabeza
apropiada para enroscarla. De acuerdo a su finalidad, los tornillos presentan diferentes
características. Los tornillos más comunes se fabrican con metal por su resistencia. Las
cabezas de los tornillos también varían, y por eso existen tornillos de cabeza oval, de
cabeza plana, tipo Phillips (con ranuras en cruz) y otros.
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2. Identificación del producto
Kit de tuerca y tornillo de ACERO 4140:
El tornillo de revestimiento es formado por ACERO 4140 y las tuercas de bloqueo
superior hexagonal pesada están hechas de ACERO ASTM A194 grado 2H.
Tiene varios tipo de uso,en las que empresas petroleras lo anclan en el mar para la
extracción de petróleo.
Imagen 1
Kit de tuerca y tornillo de ACERO 4140
Elaboración propia de la empresa
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2.1. Componentes de la pieza a fabricar
Perno de revestimiento de cabeza ovalada con crestas de ACERO 4140:
El acero AISI 4140 se puede convertir en barra de acero redonda, barra de acero plana
y cuadrada, placa de acero, tubo de acero, y tiene muchos usos en las industrias
aeroespacial, de petróleo y gas y automotriz.
Los usos típicos son recipientes a presión de paredes delgadas, engranajes y ejes
forjados (ejes de motor, ejes de bomba, ejes hidráulicos, etc.), husillos (husillos de torno,
husillos de fresado, etc.), collares, abrazaderas, pernos de alta resistencia, bonete de
válvula, tornillos, tuercas, gusanos, pinzas, barras de torsión y varias piezas carburadas.
Imagen 2:
Perno de revestimiento de cabeza ovalada con crestas de ACERO 4140.
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Tuerca de bloqueo superior hexagonal pesada hecho con ACERO ASTM A194
Grade 2H:
La norma ASTM A194 identifica las tuercas pesadas (2H) de acero al carbono y otras
aleaciones, y de acero inoxidable diseñadas para uso en servicio de alta presión y/o alta
temperatura. A menos que se especifique lo contrario, se utilizará la norma American
National Standard Heavy Hex (ANSI B 18.2.2)
Las tuercas de hasta 1" de diámetro deben ser de la Serie UNC y Clase 2B de apriete.
Las tuercas de más de 1" de diámetro deben ser de la Serie UNC y Clase 2B o Serie 8
UN Clase 2B de apriete. Las tuercas ASTM A194 grado 2H de alta resistencia son
comunes en el mercado y a menudo se sustituyen por tuercas DH grado ASTM A563
debido a la disponibilidad limitada de tuercas DH en ciertos diámetros y acabados.
Imagen 3.
Tuerca de bloqueo superior hexagonal pesada hecho con ACERO ASTM A194
Grade 2H
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Tabla 1:
SAE AISI Acero 4140 Ficha Técnica, Propiedades, Dureza, Caracteristicas, Tratamiento Térmico -
Material Mundial Grados
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2.2 Funciones y propiedades de la pieza a fábrica
Estos pernos para molinos deben cumplir con grandes requerimientos en
términos de esfuerzos y fatigas, debido a que deben contar con un largo tiempo de vida
útil, estos pernos son fabricados por la empresa Flsmidth y cuenta con normas de
fabricación.
Para su fabricación se siguen procesos metalúrgicos como forjado, laminado del hilo del
perno y sus posteriores tratamientos térmicos para obtener las propiedades adecuadas
para su uso.
2.3. Características del material a fabricar.
El acero 4140 es un acero medio carbón aleado con cromo y molibdeno de alta
templabilidad y buena resistencia a la fatiga, abrasión e impacto. Este acero puede ser
nitrurado para darle mayor resistencia a la abrasión. Es susceptible al endurecimiento
por tratamiento térmico.
Aplicaciones:
Pernos, flechas, engranes, válvulas, coples, ejes, pernos de alta temperatura, rodillos,
cuerpos de herramientas de corte, ejes de trailer,árbol de levas, eslabones de cadena,
resortes, cigüeñales, espárragos, flechas de mecanismos hidráulicos, etc.
Propiedades:
Maquinabilidad: 66% tomando el 1212 como 100%
Soldabilidad: Antes de soldar las piezas deben precalentar y deberán, después del
proceso de soldadura, someterse a un tratamiento de revelado de esfuerzos.
Tratamientos Térmicos: Forja: 1100 ° – 1200 ° C, enfriar lento.
Recocido: 800 ° – 845 ° C, Enfriar en horno.
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Normalizado: 870 ° – 925 ° C. enfriar en aire.
Templado: 825 ° – 880 ° C, enfriar en aceite agitado.
Revenido: 205 – 700 ° C, enfriar en aire
Imagen 3
Acero 4021
Propia de la empresa
Imagen 4
Acero con acero 4140
Propia de la empresa
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3. Proceso de Fabricación:
A continuación mostramos todos los procesos que incurren para la fabricación del
tornillo.
Imagen 6
Proceso de fabricación
Los tornillos y tuercas: Son utilizadas para unir de forma no permanente los
elementos de máquinas, etc. Estos son componentes de gran utilidad, insustituibles en
diversas ocasiones y tienen características de diseño, construcción que les permiten
una perfecta adaptación a muy variadas condiciones y circunstancias de todo tipo de
trabajo.
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3.1 Proceso del tornillo
Los tornillos suelen fabricarse utilizando generalmente el acero como
materia prima y por forjado en frío, es decir, moldeando a temperatura ambiente.
Imagen 7
Pernos
propia de la empresa
Procesamiento de alambron
El primer paso es tomar el alambrón de acero, ya sea en rollo o en barras y
tenerlo unas 30 horas en un horno para poder ablandarlo y así poder maniobrar.
El segundo paso en la preparación de este alambre, es sumergirlo en un baño de ácido
sulfúrico para retirar cualquier partícula de óxido, luego se baña en fosfato. Todo esto
evita que el acero se oxide antes de fabricarse el tornillo, y también lo lubrica para
moldearlo mejor.
● Enderezado y corte: La máquina moldeadora, primero endereza el alambre,
luego lo corta en trozos ligeramente más largos que el futuro tornillo (el sobrante
se convertirá en la tuerca, por eso el corte ligeramente más grande).
● Moldeado: Cada pieza pasa por un molde, que la deja perfectamente redonda, (
y para aquellos pernos con cabeza, que no es el caso acá en los pernos de
bicicleta, después por una serie de moldes que van configurando la cabeza del
perno en un extremo)
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● Achaflanado: Una herramienta llamada punteadora da forma al tornillo, en este
caso ambos extremos, para que no quede la punta plana, creando así la parte en
que se engancha la tuerca.
● Roscado de tornillo: Luego, como el tornillo necesita filetes para que se puedan
enroscar las tuercas, unos moldajes de rodillos a alta presión imprimen la forma
de la rosca.
3.2. Proceso de tuerca
Generalmente las tuercas son fabricadas con máquinas y procesos muy
automatizados que hacen de su fabricación largas producciones.
Aplastado de las postas: En el caso de las tuercas, todo comienza con lo que llamamos
“postas”, estas se aplastan primeramente, y luego se les dá la forma hexagonal,la posta
se aplasta en primera instancia.
Luego se realiza el forjado de su forma hexagonal, mediante 8 martillos neumáticos que
golpean la posta, redistribución del material por estampado, matriz ejecutora superficial
proceso por traducción.
Troquelado: Como próximo paso, se troquela el orificio en su centro, con el proceso de
aplastado, y troquelado se realizan en las tuercas, también el suple y otras piezas.
Roscado: Finalmente, con la roscadora, se ha creado el hilo de la tuerca, obteniendo
una tuerca hexagonal.
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PERNO DE TRINCADO EXCEL ™.
Imagen 8
Perno de trincado
La Seguridad que se merece en cada sustitución de revestimiento,Nuestro
ultraBolt hace de su seguridad una prioridad, creemos que el mantenimiento debe ser
seguro, fácil y eficaz y con la marca excel, sabe que está obteniendo una calidad en la
que puede confiar.Solución de seguridad mejoradas para el mantenimiento de su
trituradora de cono.Nuestros pernos de bloqueo de diseño especial garantiza una
precarga precisa y uniforme y eliminan la necesidad de un anillo de antorcha. El diseño
exclusivo protege las roscas del perno de bloqueo y la cabeza.La placa de empuje
protege el perno de los impactos para garantizar un producto de larga duración que está
diseñado para ahorrarle dinero a largo plazo con un mínimo de repuesto necesarios para
un cambio de revestimiento.
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DIAGRAMA DE OPERACIÓN DE PROCESOS DE TUERCA Y TORNILLO
Se procede a realizar el procedimiento de la materia prima, en la que tiene
enfoque con el Alambrón:
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Imagen 9
Diagrama de procesos de tuerca y tornillo
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4. Propuestas de cambios
a) Análisis del sistema de producción actual y propuesta de cambios que
optimice la producción o una propuesta de mejora, utilizando sus herramientas de
análisis para sustentar su propuesta de cambio (estableciendo el indicador que evalúe
la mejora. Ejemplo: costo y beneficio de la mejora.
Tratamientos térmicos en el proceso de fabricación de tornillos.
En este proceso el tratamiento térmico, se da cuando los tornillos son llevados
al horno ya que en el proceso el calor modifica su estructura molecular y endurece el
acero de los tornillos.
Resultados del análisis del ciclo de vida
Se concluye que la altura es la dimensión crítica en la funcionalidad del tornillo, al
alcanzar pérdidas mayores a 6% en su valor inicial, se incrementa la probabilidad de que
el tornillo salga de operación por efecto de un aumento en la tolerancia entre la cresta
de los filetes y las canastas que los contienen, es importante resaltar que siempre se
garantiza las medidas estándar de las canastas. Sin embargo, para el caso del espesor,
puede llegar a perder hasta 30% sin que la funcionalidad afecte el desempeño de la
prensa. Los porcentajes descritos anteriormente se dan bajo un rango de operación de
750 horas de prensado efectivas, tiempo a partir del cual las prensas bajan su capacidad
de operación. La reducción en el rendimiento de prensado a 50% en capacidad nominal,
que se observa en la Figura 32 (750 horas operativas), ocurre a una tasa de desgaste
constante de 10 g/h como se muestra en la Figura 31 y se debe a una pérdida en la altura
del filete de 6%
En la Figura se muestran las etapas principales que se llevan a cabo en el proceso de
fabricación. Los tornillos de las prensas son elaborados con acero AISI-SAE 4140 y
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obtenidos directamente de fundición cuyo molde se fabrica con sílice 60/100, agua,
Modelo de costo del ciclo de vida de tornillos para prensas de aceite crudo de palma y
recubrimientos 26 silicato como aglomerante que cataliza con CO2 en cajones metálicos,
empleando un macho que atraviesa la longitud del tornillo y le da la geometría hueca
característica donde se encaja el eje al ensamblarlo en la prensa.
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5. Conclusiones
 Los tornillos son componentes de gran utilidad insustituibles en diversas
ocasiones, con características de diseño y construcción que les permiten una
perfecta adaptación a variadas condiciones de trabajo.
 El momento de fabricar un tornillo debemos saber en qué circunstancias va a
trabajar, sí va a tener que soportar fuerzas grandes o pequeñas, si va estar
sometido a ambiente húmedo o tal vez va estar bajo el agua, sólo así podemos
decidir las características del tornillo como: forma, tamaño, material.
 El rendimiento de los tornillos es muy importante sobre todo si consideramos que
estas están hechos con una sola pieza de metal sólido y se mantienen unidos
no importará la presión que soportan.
 Estas pueden sostener las estructuras internas de puentes y edificios, es por ello
que su rendimiento es muy importante.
 Los usos típicos son recipientes a presión de paredes delgadas, engranajes y ejes
forjados (ejes de motor, ejes de bomba, ejes hidráulicos, etc.), husillos (husillos
de torno, husillos de fresado, etc.), collares, abrazaderas, pernos de alta
resistencia, bonete de válvula, tornillos, tuercas, gusanos, pinzas, barras de
torsión y varias piezas carburadas
 Las estructuras son tan fuertes como los tornillos que la sostienen, estas
mantienen las estructuras unidas por lo tanto aunque trabajen bajo presión estas
no pueden fallar.
 En toda elaboración de un producto existen fallas, por lo que debemos realizar las
pruebas necesarias para identificar el error y así poder corregirlo. Por esta razón
existe el control de calidad de los productos con sus normas.
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 Durante la remesa se toman varias muestras para verificar sus dimensiones, se
emplean varios aparatos de medición, un micrómetro para comprobar la longitud,
calibradores para medir la anchura de la cabeza y un calibrador para las roscas.
 Estas se ponen a prueba y miden cuánta fuerza hace falta para romper un tornillo,
si tiene la robustez y la rotura se de en la rosca que es la parte más débil pasa la
inspección.
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6. Anexos
Imagen 1
Proceso de fabricación
TIPOS DE MÁQUINAS Y EQUIPOS:
Imagen 2
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Imagen 3
Imagen 4
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Imagen 5
Imagen 6
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Imagen 7
Imagen 8
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Bibliografía
(s.f.). Obtenido de procesos de fabricación de tuercas y tornillos :
https://wiki.ead.pucv.cl/Procesos_de_fabricaci%C3%B3n_de_tuercas_y_tornillos
#Procesamiento_del_alambr%C3%B3n
(s.f.). Obtenido de Norma ASTM A194 (tuercas 2h):
Norma ASTM A194 (tuercas 2h) (imporpernos.com)
Pol. Con. (Edición núm. 25) Vol. 3, No 9 Septiembre 2018, pp. 315-330 ISSN: 2550 -
682X DOI: 10.23857/pc.v3i9.746
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