Virutas
- 1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN: PUERTO ORDAZ ESCUELA INGENIERÍA INDUSTRIAL Prof. Bachiller. Alcides Cádiz Sergio Yépez Puerto Ordaz, Junio de 2014 VIRUTAS
- 2. Introducción. La esencia del mecanizado de los metales por arranque de viruta consiste en el corte de la capa superficial de metal de la pieza bruta con el objeto de obtener de ésta la pieza acabada con una forma, dimensiones y calidad de acabado requeridas. El proceso de corte de los metales es el proceso mediante el cual se produce la cortadura de partículas de metal bajo la acción de las denominadas Fuerzas de Corte. De acuerdo con los diferentes tipos de materiales, se formarán diversos tipos de virutas: de elementos, escalonadas, fluida continua de espiral, fluida continua de cinta y fraccionada. En cuanto a lo que llamamos corte de los metales no es más que el proceso mediante el cual se estudia las regularidades del mecanizado de los metales, por arranque de viruta o abrasión. Para asimilar la teoría de los diferentes procesos de mecanizado de los metales es preciso conocer los principios de la Teoría del corte de los metales. La esencia del mecanizado de los metales por arranque de viruta consiste en el corte de la capa superficial de metal de la pieza bruta con el objeto de obtener de ésta la pieza acabada con una forma, dimensiones y calidad de acabado requeridas. El proceso de corte de los metales es el proceso mediante el cual se produce la cortadura de partículas de metal bajo la acción de las denominadas Fuerzas de Corte. De acuerdo con los diferentes tipos de materiales, se formarán diversos tipos de virutas: de elementos, escalonadas, fluida continua de espiral, fluida continua de cinta y fraccionada.
- 3. En la Termodinámica se encuentra la explicación racional del funcionamiento de la mayor parte de los mecanismos que posee el hombre actual, 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. La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de Herramientas de corte, donde existe desprendimiento de viruta. Las virutas herramientas se han calcificado en tres tipos. El tipo 1 una viruta discontinua o fragmentada, representa una conducción en el que el metal se fractura en partes considerablemente pequeñas de las herramientas cortantes. Este tipo de viruta se obtiene por maquina la mayoría de los materiales frágiles, tales como el hierro fundido. En tanto se producen estas virutas, el filo cortante corrige las irregularidades y se obtiene un acabado bastante bueno. La duración de la herramienta es considerablemente alta y la falla ocurre usualmente como resultado de la acción del desgaste de la superficie de contacto de la herramienta. También puede formar virutas discontinuas en algunos materiales dúctiles y el coeficiente de ficción es alto. Sin embargo, tales virutas de materiales dúctiles son una inducción de malas condiciones de corte: Un tipo ideal de viruta desde el punto de vista de la duración de la herramienta y el acabado, es la del tipo B continua simple, que se obtiene en el corte de todos los materiales dúctiles que tienen un bajo coeficiente de fricción. En este caso el metal se forma continuamente y se desliza sobre la cara de la herramienta sin fracturarse. Las virutas de este tipo se obtienen a altas velocidades de corte y son muy comunes cuando en corte se hace con herramientas de carburo. Debido a su simplicidad se puede analizar fácilmente desde el punto de vista de las fuerzas involucradas. La viruta del tipo C es característica de aquellos maquinados de materiales dúctiles que tienen un coeficiente de fricción considerablemente alto. En cuanto la herramienta inicia el corte se aglutina algo de material por delante del filo cortante a causa del alto coeficiente de fricción. En tanto el corte prosigue, la viruta fluyen sobre este filo y hacia arriba a lo largo de la cara de la herramienta. Periódicamente una pequeña cantidad de este filo. Recrecido se separa y sale con la viruta y se incrusta en la superficie torneada. Debido a esta acción el acabado de la superficie no es tan bueno como el tipo de viruta B. El filo recrecido permanece considerablemente constante durante el corte y tiene el efecto de alterar ligeramente el ángulo de inclinación. Sin embargo, en tanto se aumenta la velocidad del corte, el tamaño del filo decrecido disminuye
- 4. y el acabado de la superficie mejora. Este fenómeno también disminuye, ya sea reduciendo el espesor de la viruta o aumentando el ángulo de inclinación, aunque en mucho de los materiales dúctiles no se puede eliminar completamente. La elección de herramientas adecuadas, velocidades avances es un compromiso, ya que entre más rápido se opere una maquina es la eficiencia tanto del operador como de la máquina. Sin embargo afortunadamente, tal uso acelerado acorta grandemente la duración de la herramienta Importancia de las variables de corte, calor, energía y temperaturas presentes .La velocidad de corte es una variable en sí, es decir, un parámetro a definir en el proceso de mecanizado. El mecanizado es un proceso de fabricación que comprende un conjunto de operaciones de conformación de piezas mediante la eliminación de material, ya sea por arranque de viruta o por abrasión. También en algunas zonas de América del Sur es utilizado el término maquinado aunque debido al doble sentido que puede tener este término (urdir o tramar algo) convendría usar el primero. Se realiza a partir de productos semielaborados como lingotes, tochos u otras piezas previamente conformadas por otros procesos como moldeo o forja. Los productos obtenidos pueden ser finales o semielaborados que requieran operaciones posteriores. 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 diferentes. Así, el acero que se utiliza en la fabricación de tubos para la construcción de sillas se forja, se lamina en caliente varias veces, se lamina en frío hasta transformarlo en chapa, se corta en tiras, se le da en frío la forma tubular, se suelda, se maquina en soldadura y, a veces, también se estira en frío. 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 posible, así como a mejorar la productividad. Materiales de las herramientas. 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
- 5. para grandes velocidades de corte y no se utiliza, salvo casos excepcionales, para la fabricación de herramientas de turno. 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 deseable en aplicaciones de alta velocidad, el único inconveniente es su alta fragilidad. Cermet. Estable. Moderadamente caro. Otro material cementado basado 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 Desgasta. MECANIZADO CON 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
- 6. de acabado (eliminación de 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. El método de arranque de viruta es el único que permite construir piezas con una exactitud del orden de micras. En el mecanizado se obtienen acabados superficiales muy finos, como es en el caso de operaciones de rectificado, pulido, lampeado, etc. A pesar de que todas las máquinas empleadas en la conformación de los materiales, por ejemplo las prensas y martinetes, puede considerarse máquinas-herramientas, generalmente, se suelen denominar de esta manera a los que conforman por arranque de material, como son las taladradoras, fresadoras, tornos, etc. Movimientos de corte. En el proceso de mecanizado por arranque de material intervienen dos movimientos: 1. Movimiento principal: es el responsable de la eliminación del material. 2. Movimiento de avance: es el responsable del arranque continuo del material, marcando la trayectoria que debe seguir la herramienta en tal fin. n cortante del material de trabajo y posibilita la formación de la viruta. ejemplo: forjado, estirado de barras, etc. Se crea la formación de la parte y mediante el maquinado se produce la geometría final, dimensiones y acabado. implicaciones mecánicas, termodinámicas, metalúrgicas, etc. pueden maquinarse también plásticos y componentes cerámicos. Estos últimos presentan más dificultades por su dureza y fragilidad.
- 7. consigue tolerancias de hasta 0.025mm y acabados superficiales de hasta 0.4 micras. Movimientos de corte. El arranque de viruta o partícula se realiza mediante la penetración de una herramienta, cuyo material es de mayor dureza que el de la pieza acortar. Este enclavamiento ocurre mientras se efectúa el movimiento relativo entre la pieza a trabajar y la herramienta de corte. Existen tres factores primarios que deben ser definidos en cualquier operación básica de mecanizado con arranque de viruta, éstos son: Velocidad, avance y profundidad de corte .Otros factores como el tipo de material y el tipo de herramienta tienen bastante importancia, pero los tres primeros son los que el operador puede ajustar independientemente de los demás. Mecanizado con máquina-herramienta El mecanizado se hace mediante una máquina herramienta, manual, semiautomática o automática, pero el esfuerzo de mecanizado es realizado por un equipo mecánico, con los motores y mecanismos necesarios. Las máquinas herramientas de mecanizado clásicas son: Taladro: La pieza es fijada sobre la mesa del taladro, la herramienta, llamada broca, realiza el movimiento de corte giratorio y de avance lineal,
- 8. realizando el mecanizado de un agujero o taladro teóricamente del mismo diámetro que la broca y de la profundidad deseada. Limadora: esta máquina herramienta realiza el mecanizado con una cuchilla montada sobre el porta herramientas del carnero, que realiza un movimiento lineal de corte, sobre una pieza fijada la mesa, que tiene el movimiento de avance perpendicular al movimiento de corte. Mortajadora : máquina que arranca material linealmente del interior de un agujero. El movimiento de corte lo efectúa la herramienta y el de avance la mesa donde se monta la pieza a mecanizar. Cepilladora: de mayor tamaño que la limadora, tiene una mesa deslizante sobre la que se fija la pieza y que realiza el movimiento de corte deslizándose longitudinalmente, la cuchilla montada sobre un puente sobre la mesa se desplaza transversalmente en el movimiento de avance. Brochadora : Máquina en la que el movimiento de corte lo realiza una herramienta brocha de múltiples filos progresivos que van arrancando material de la pieza con un movimiento lineal. Torno: el torno es la máquina herramienta de mecanizado más difundida, éstas son en la industria las de uso más general, la pieza se fija en el plato del torno, que realiza el movimiento de corte girando sobre su eje, la cuchilla realiza el movimiento de avance eliminando el material en los sitios precisos. Fresadora: en la fresadora el movimiento de corte lo tiene la herramienta; que se denomina fresa, girando sobre su eje, el movimiento de avance lo tiene la pieza, fijada sobre la mesa de la fresadora que realiza este movimiento. Es junto al torno la máquina herramienta más universal y versátil. Seguridad industrial en el proceso de desprendimiento de viruta. La metalurgia de transformación como actividad industrial ocupa un lugar preferente en el mundo laboral. Su problemática en cuestiones de seguridad e higiene industrial tiene muchos aspectos comunes a otras actividades industriales. Todas las actividades industriales llevan consigo una exposición peligrosa a una tecnología cambiante, que a su vez nos proporciona conocimientos para
- 9. poder crear los medios de protección más eficientes, para el trabajador y el medio ambiente. Si nos centramos en la problemática de la seguridad de la maquinaria en procesos industriales, quizás sea la máquina-herramienta la que mayores dificultades nos proporcione. Toda máquina-herramienta está formada por un conjunto de elementos, hidráulicos, neumáticos, eléctricos, mecánicos o combinación de los mismos, capaces de transmitir la potencia desde un órgano energético denominado motor, a un órgano operador denominado herramienta. La máquina-herramienta utilizada en la transformación de los metales, podemos clasificarla inicialmente en dos grandes grupos: a) Máquinas automáticas. b) Máquinas manuales. El avance de las técnicas de alimentación y extracción, así como de la automatización de las máquinas, ha sustituido en parte el trabajo del hombre y, consecuentemente, ha eliminado algunos riesgos hasta ahora tradicionales. No obstante, la evolución tecnológica ha dado origen a otros riesgos como son el mantenimiento, ajuste, montaje y manipulación de piezas fuera del conjunto máquina. Son las máquinas manuales las que mayores dificultades presentan para su protección, por aquello de que el operario necesita acceder al punto de peligro, o bien, debe de tener posibilidad de observar el mismo. Por ello, los principios fundamentales de protección de las máquinas, están basados en el hecho de que el operario, necesite o no, acceder a la zona de peligro. Existen diversas maneras de conformar los metales y aleaciones, con el fin de obtener piezas de formas y dimensiones deseadas. Hay piezas que sólo pueden fabricarse por un procedimiento, sin embargo, la mayoría de las piezas que se fabrican hoy en día, se fabrican mediante dos o más procedimientos. Por ejemplo, por fundición y mecanizado. Dentro de los procedimientos de fabricación existen diversas operaciones que se deben de proyectar conforme a las necesidades de precisión, rapidez, economía y seguridad de los operarios. En ocasiones, ocurre que este diseño se efectúa conforme a los medios de que dispone el taller en el que se va a fabricar la pieza y por tanto, no es posible tener en
- 10. cuenta alguna de las consideraciones referentes a la calidad de la pieza o a la reducción del riesgo de la operación. GOLPES PRODUCIDOS POR: — Proyección de virutas. — Proyección de útiles o trozos de los mismos. — Proyección de útiles o trozos de los mismos. — Proyección de llaves de apriete. En estos casos, las medidas a adoptar serían las siguientes: — Colocación de resguardos protectores o pantallas — Resguardo regulable en una fresadora. — Utilización de gafas en caso de eliminar por razón justificable el resguardo correspondiente. — Utilizar llaves con dispositivo expulsor. — Con el fin de evitar posibles proyecciones de la pieza o herramienta, se recomienda efectuar correctamente los amarres, dotar a los circuitos de alimentación de una válvula de retención.
- 11. Conclusión. A lo largo de la historia ha habido numerosos intentos para optimizar dicha velocidad, estudiando parámetros como lo son la profundidad de corte, la elaboración de virutas. La velocidad de corte es una variable en pocas palabras un parámetro en el proceso de mecanizado .en el proceso de corte de metal ha jugado un rol muy importante para el desarrollo de la civilización, dentro del siglo dieciocho la madera era el material más usado y el mecanizado de metal era más limitado . Todo mejoro en el siglo diecinueve con la obtención de poder de la máquina de vapor y un poco más tarde con la electricidad. Estas nuevas potencias se transmitían a las maquinas por medio de bandas de piel ejes y poleas. El arranque de esta viruta era lento, por ejemplo, planear una placa de medio metro cuadrado consumía una jornada entera de trabajo, sin embargo, él desarrollo de talleres fue extenso durante el siglo diecinueve .durante este mismo siglo, varios procesos para el hierro y el acero fueron desarrollados para producción industrial.