Embed Size (px)
Citation preview
1 Francisco Valenzuela Gálvez [email protected]
2
CONTENIDOS PARA EL LOGRO DE APRENDIZAJES ESPERADOS
1. Introducción 042. Metrología 103. Características de los Sistemas de Medición 084. Tolerancias de Fabricación 105. Ajustes y Calibres 086. Mecanizado con Arranque de Virutas 367. Planificación y Administración del Mecanizado con Arranque de Virutas 208. Evaluación 06
METODOLOGIA
-Método expositivo-Grupos de discusión-Aprendizaje basado en problemas
Período de clases 2° Semestre 2013LUNES 30 DE SEPTIEMBRE HASTA EL DÍA 25 DE ENERO DEL 2014.
3
EVALUACION
Prueba Parcial N°1: ponderación:50%Prueba Parcial N°2: ponderación:50%Prueba POR Reemplaza nota más baja
BIBLIOGRAFÍA BASICA
GARCÍA MATEOS: “Tolerancias, ajustes y calibres”G. BOOTHROYD: “Fundamentos del Corte de Metal y de las Máquinas Herramientas”GIAN FEDERICO MICHELETTI: “Mecanizado por Arranque de Virutas”DINO FERRASI: “Fundamentos da Usinagem dos Metais”GASPAR ERICH STEMMER: “Ferramentas de Corte”E.P. DE GARMO: “Materiales y Procesos de Fabricación”LAWERENCE E. DOYLE Y OTROS: “Materiales y Procesos de Manufactura Para Ingenieros”H.B. MAYNARD: “Manual de Ingeniería de la Producción”ALFORD Y BANGE: “Manual de la producción”MARIO ROSSI: “Máquinas Herramientas”O I T: “Estudio del Trabajo”SORIANO: “Proyecto y Diseño de Utilajes”RALPH BARNES: “Estudio de Tiempos y Métodos”J. KARR: “Técnicas Modernas de Producción del Trabajo”SÁNDVIC: “Catálogo de Herramientas de Corte”
4
INTRODUCCIÓN
1. Historia de los materiales
1.1
Concepto1.2
Cronología de los materiales
2. Estructura de los materiales
3. Propiedades de los materiales
3.1
Peso especifico3.2
Calor específico3.3
Conductividad térmica3.4
Propiedades eléctricas
4. Clasificación de los materiales4.1 Ejemplos
5. Otra clasificación de los materiales
5.1
Los metales5.2
Cerámicos5.3
Polímeros
6. Usos de los materiales
7. Importancia de los materiales
7.1
Ejemplos
5
Los seres humanos siempre han utilizado materiales de la naturaleza de manera selectiva, y que a través de los años ha ejercido gran influencia en las sociedades de todo el mundo.
Hoy en día, se trabaja con el único fin de descubrir nuevos materiales y reinventar los ya conocidos, con el propósito de mejorar la economía y poder aprovechar de manera óptima los recursos que se tienen a la mano.
6
1. Historia de los materiales
1.1 Concepto: Los materiales son las sustancias que componen cualquier producto o cosa y se han utilizado desde el comienzo de la civilización. Por ejemplo; los primeros artistas que pintaron sobre paredes rocosas, hacían sus propias pinturas de los pigmentos rojos y amarillos que se encuentran en la tierra, que hoy en día conocemos como los minerales hematita y ocre.
7
1.2 Cronología de los materiales
III milenio adC - Invención de la metalurgia del cobre para ornamentación.II milenio adC - El bronce se usa en la fabricación de armas.Siglo XVI adC - Los hititas desarrollan la metalurgia del hierro.Siglo XIII adC - Invención del acero cuando el hierro y el carbón son combinados apropiadamente.Siglo X adC - Vidrio en Grecia y Siria.Años 50 adC - Técnicas de soplado de vidrio en Fenicia.Siglo VIII - La porcelana es inventada en China.1450s - El cristal es inventado por Ángelo Barovier.1590 - Las lentes de vidrio son usadas por primera vez en microscopios y telescopios en los Países Bajos.1738 - William Champion patenta un proceso para la producción de zinc por destilación de carbón.
8
1799 - Alessandro Volta crea la primera batería eléctrica basada en cobre y zinc.1821 - Thomas Johann Seebeck inventa el termopar.1824 - Joseph Aspin patenta el cemento Portland.1825 - Hans Christian Orsted produce aluminio metálico.1839 - Charles Goodyear inventa la vulcanización del caucho.1839 - Jacques Daguerre y William Fox Talbot inventan la fotografía a base de placas de plata.1855 - Proceso Bessemer para la producción masiva de acero.1861 - James Clerk Maxwell muestra la fotografía en color.1883 - Charles Fritts construye las primeras placas solares usando obleas de selenio.1902 - August Verneuil desarrolla un proceso para la fabricación de rubíes sintéticos.1909 - Leo Baekeland crea la Baquelita, plástico sólido termoestable.1911 - Descubrimiento de la superconductividad.1924 - Pyrex, un cristal con un coeficiente de expansión a muy baja temperatura.1931 - Julius Nieuwland crea el neopreno, un caucho sintético.1931 - Wallace Carothers crea el nylon.1938 - Roy Plunkett descubre el proceso para hacer politetrafluoroetileno, mejor conocido como teflón.1947 - Primer transistor de germanio.1947 - Primera aplicación comercial de una cerámica piezoeléctrica en una aguja de fonógrafo.
9
1951 - Visión de átomos individuales por vez primera usando el microscopio.1953 - Karl Ziegler descubre la catálisis metálica con la que mejorar la resistencia de los polímeros de polietileno.1954 - 6% de eficiencia en placas solares de silicio en los Laboratorios Bell.1968 - Pantalla de cristal líquido desarrollado por RCA.1970 - Invención de la Fibra óptica por Corning.
2. Estructura de los materiales
Integrados por átomos organizados de diferentes maneras, dependiendo del material que se trate y el estado en el que se encuentra.
10
Cuando un material se encuentra en forma de gas, sus átomos están más dispersos o desordenados (a una mayor distancia uno de otro) en comparación con los átomos de ese mismo material pero en estado líquido o sólido.
Existen materiales en los que sus átomos siempre están en desorden o desalineados aún en su estado sólido, a estos materiales se les llama materiales amorfos, un ejemplo es el vidrio, al que se considera como un líquido solidificado.
11
3. Propiedad de los materiales: 3.1 Peso Especifico
Materiales Peso especificoLb/pulg3 g/cm3
Aluminio 0.098 (2.70)Cobre 0.324 (8.97)Hierro 0.284 (7.87)Plomo 0.410 (11.35)Vidrio 0.094 (2.60)Plástico 0.076 (2.10)Acero 0.284 (7.87)Estaño 0.264 (7.31)Pino radiata 0.022 (0.60)Ladrillo 0.065 (1.80)
Peso especifico El peso especifico de un cuerpo es el cociente o relación entre su peso y el volumen que ocupa un cuerpo.
3
w gPV cm⎡ ⎤= ⎢ ⎥⎣ ⎦
12
3.2 Calor específico
Calor específico C: Cantidad de energía calorífica necesaria para incrementar la temperatura de una sustancia en un grado.
La ecuación se usa para determinar la cantidad de energía necesaria para calentar en un horno un cierto peso de un metal a una temperatura elevada dada, donde:•
H= cantidad de energía calorífica, Btu
(J)•
C= calor específico del material, Btu/lb.°F
(J/kg.°C)•
w= peso del material Lb
(kg)•
T2
– T1
= cambio de temperatura, °F (°C).
2 1( )H Cw T T= −
13
El calor específico tiene el mismo valor numérico en Btu/Ibm-°F
o Cal/g-°C;
Tabla de calor específico
Materiales Calor específicoKcal/g-°C
Aluminio 210
Hierro Fundido 110
Cobre 92
Hierro 110
Plomo 31
Magnesio 250
Níquel 105
Acero 110
Madera 400
Vidrio 200
Ladrillo Refractario 210
14
3.3 Conductividad térmica
Conductividad térmica de k: mide la capacidad de transferir calor a través de un material. Se haya a través del coeficiente de conductividad térmica k.
•
Unidad de medida (J/seg.m.°C)]
•
k es generalmente alto en los metales y bajo en los cerámicos y plásticos.
15
Material:Metales
Conductividad térmica(J/seg-m-°C)
Aluminio 220Hierro fundido 60Cobre 380Hierro 72Ladrillo 0,80Ladrillo refractario 0,50Níquel 70Acero 47Madera 0,13
Vidrio 0,80Fibra de vidrio 0,05
Tabla de conductividad térmica
16
3.4 Propiedades eléctricas
Resistividad eléctrica: Es la resistencia que pone un material conductor al paso de la corriente.
Conductividad eléctrica: Es la facilidad con la que cargas eléctricas se mueven a través de un material conductor.
17
Tabla de propiedades eléctricas
Material Resistencia ( ) aConductores 10-6
a 10-8
Aluminio 2.8 x 10-8
Aleaciones de aluminio 4.0 x 10-8
Hierro fundido 65.0 x 10-8 b
Cobre 1.7 x 10-8
Oro 2.4 x 10-8
Hierro 9.5 x 10-8
Plomo 20.6 x 10-8
Magnesio 4.5 x 10-8
Níquel 6.8 x 10-8
Plata 1.6 x 10-8
Acero bajo carbono 17.0 x 10-8 b
Acero inoxidable 70.0 x 10-8
Estaño 11.5 x 10-8
Zinc 6.0 x 10-8
Carbono 5000 x 10-8 (aproximado)
Semiconductores 101
a 105
Silicio 1.0 a 103
Ω-m
18
4. Clasificación de los Materiales
Metálicos
No Metálicos
Ferrosos Su principal componente es el fierro, sus principales características son su gran resistencia a la tensión y dureza. Las principales aleaciones se logran con el estaño, plata, platino, manganeso, vanadio y titanio.
No ferrososPor lo regular tienen menor resistencia a la tensión y dureza que los metales ferrosos, sin embargo su resistencia a la corrosión es superior.
InorgánicosSon todos aquellos que no proceden de células animales o vegetal o relacionados con el carbón. Por lo regular se pueden disolver en el agua y en general resisten el calor mejor que las sustancias orgánicas.
OrgánicosSon así considerados cuando contienen células de vegetales o animales. Estos materiales pueden usualmente disolverse en líquidos orgánicos como el alcohol o los tretracloruros, no se disuelven en el agua y no soportan altas temperaturas.
Materiales
19
4.1 Ejemplos
Metálicos ferrosos: aceros; fundiciones.
Metálicos no ferrosos: aluminio; cobre; níquel; plomo; zinc.
No Metálicos orgánicos: plásticos; productos delpetróleo; madera y derivados.
No Metálicos inorgánicos: cemento; cerámicos vidrio; grafito.
20
5. Otra clasificación de los Materiales
Los materiales se clasifican generalmente en tres grupos:
5.1
Metales5.2 Cerámicos5.3 Polímeros
21
5.1 Los metales
Tienen como característica una buena conductividad eléctrica y térmica, alta resistencia, rigidez, ductilidad. Son útiles en aplicaciones estructurales o de carga.
ѳ
Ejemplos:•
Hierro•
Cobre •
Aluminio•
Níquel•
Titanio
22
5.2 Cerámicos
Tienen baja conductividad eléctrica y térmica y son usados a menudo como aislantes. Son fuertes y duros, aunque frágiles y quebradizos.
ѳ
Ejemplos:•
Ladrillos•
Vidrio de loza•
Aislantes•
abrasivos
23
5.3 Polímeros
5.3.1 Polímeros termoplásticos: Se caracteriza porque las cadena
moleculares no están conectadas de manera rígida, tienen buena ductibilidad
y conformabilidad.
5.3.2 Polímeros termoestables: Son más resistentes, a pesar de que sus cadenas moleculares fuertemente enlazadas los hacen más frágiles.
Son grandes estructuras moleculares creadas a partir de moléculas orgánicas. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y debe evitarse su uso a temperaturas elevadas.
24
6. Uso de los Materiales
Los materiales, junto con la energía han sido utilizados por el hombre para mejorar su nivel de vida.
Basta con mirar a nuestro alrededor para darnos cuenta de la importancia que ha cobrado la presencia de los materiales.
25
Nuestro bienestar depende, en mucho, de los materiales que usamos para vestirnos, para construir nuestras viviendas, en el transporte, para preservar y empacar alimentos y, en general, para producir los incontables bienes que abundan en los comercios. Usamos vidrios, maderas, plásticos, cemento, cerámicas, metales ...
26
Entre los usos más comunes se encuentran:•
La madera•
El hormigón•
El ladrillo•
El acero•
El plástico•
El vidrio•
El caucho•
El aluminio•
El cobre y•
El papel
27
7. Importancia de los Materiales
La investigación y desarrollo en esta materia ha generado la producción de nuevos materiales y el procesado de éstos hasta convertirlos en productos acabados y con mayor valor agregado, que constituye una parte importante de nuestra economía.
La búsqueda de nuevos materiales progresa continuamente y de acuerdo a las necesidades para la cual son requeridos.
28
Ejemplos:
Los ingenieros mecánicos buscan materiales para altas temperaturas, de modo que los motores de reacción puedan funcionar con mayor eficiencia.
Los ingenieros eléctricos procuran encontrar nuevos materiales para conseguir que los dispositivos electrónicos puedan operar a mayor velocidad y temperatura.
29
Es la ciencia que tiene por
objetivo el estudio de las mediciones y deriva de las palabras griegas “METRÓN”
que significa medida y “LOGOS”
estudio tratado o conocimiento.
METROLOGÍA
30
METROLOGÍA CIENTIENTÍÍFICAFICA
Se dedica a materializar y conservar las Unidades de cada magnitud.
La materialización se lleva a cabo, mediante experimentos físicos basados en fenómenos naturales.
Permite diseminar las Unidades a través de patrones primarios de reconocimiento internacional.
31
Su organizaciSu organizacióón se basa en sistemas de n se basa en sistemas de certificacicertificacióón y de acreditacin y de acreditacióón por parte de n por parte de organismos privados y/o autoridades nacionales.organismos privados y/o autoridades nacionales.Las empresas desarrollan sus sistemas de Las empresas desarrollan sus sistemas de confirmaciconfirmacióón metroln metrolóógica .gica .
METROLOGÍA INDUSTRIAL
Se caracteriza por la diseminaciSe caracteriza por la diseminacióón de cada Unidad a travn de cada Unidad a travéés de patrones s de patrones de referencia y de trabajo.de referencia y de trabajo.Ello se logra a travEllo se logra a travéés de sucesivas calibraciones y verificaciones, s de sucesivas calibraciones y verificaciones, abarcando desde los patrones primarios hasta los instrumentos deabarcando desde los patrones primarios hasta los instrumentos de
la la industria.industria.AquAquíí
se desenvuelven los laboratorios de calibracise desenvuelven los laboratorios de calibracióón y de ensayo.n y de ensayo.Ellos evidencian su trabajo a travEllos evidencian su trabajo a travéés de certificados de calibracis de certificados de calibracióón y de n y de los informes de resultados de diversas los informes de resultados de diversas interinter--comparaciones.comparaciones.
32
METROLOGÍA LEGALSe refiere a la protecciSe refiere a la proteccióón de los derechos del consumidor y de los intereses n de los derechos del consumidor y de los intereses del productor, en el sentido de proveer los mecanismos para evaldel productor, en el sentido de proveer los mecanismos para evaluar la uar la calidad y cantidad de los bienes y la adecuacicalidad y cantidad de los bienes y la adecuacióón de sus precios.n de sus precios.Incluye, desde hace algunos aIncluye, desde hace algunos añños, aspectos de proteccios, aspectos de proteccióón a la salud, n a la salud, seguridad industrial y la conservaciseguridad industrial y la conservacióón del medio ambiente.n del medio ambiente.
Considera actividades de control, Considera actividades de control, homologacihomologacióón y verificacin y verificacióón perin perióódica dica de las exigencias tde las exigencias téécnicas y jurcnicas y juríídicas dicas de mde méétodos e instrumentos de todos e instrumentos de medicimedicióón.n.
33
CalibraciónConjunto de operaciones que establecen, en condiciones Conjunto de operaciones que establecen, en condiciones especificadas, la relaciespecificadas, la relacióón entre los valores de una magnitud n entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento de mediciindicados por un instrumento de medicióón, o por un sistema de n, o por un sistema de medicimedicióón, o los valores representados por una medida n, o los valores representados por una medida materializada o por un material de referencia, y los valores materializada o por un material de referencia, y los valores correspondientes de esa magnitud materializados por patrones.correspondientes de esa magnitud materializados por patrones.El resultado de una mediciEl resultado de una medicióón permite atribuir a las n permite atribuir a las indicaciones, los valores correspondientes del mensurando o indicaciones, los valores correspondientes del mensurando o determinar las correcciones que deben aplicar a las determinar las correcciones que deben aplicar a las indicaciones.indicaciones.El resultado es el informe o certificado de calibraciEl resultado es el informe o certificado de calibracióón.n.
++
--
Queerrores ?
34
VerificaciónConjunto de operaciones llevadas a cabo Conjunto de operaciones llevadas a cabo por un organismo oficial (o bien por otro por un organismo oficial (o bien por otro organismo legalmente autorizado) y que organismo legalmente autorizado) y que tiene como finalidad constatar o afirmar tiene como finalidad constatar o afirmar que el instrumento satisface plenamente las que el instrumento satisface plenamente las exigencias de los reglamentosexigencias de los reglamentos
PASA
Cumple
+
-
No cumple
35
INCERTIDUMBREParParáámetro asociado al resultado de una medicimetro asociado al resultado de una medicióón que n que caracteriza la dispersicaracteriza la dispersióón de los valores que podrn de los valores que podríían an razonablemente ser atribuidos al mensurando.razonablemente ser atribuidos al mensurando.
TRAZABILIDADPropiedad del resultado de una mediciPropiedad del resultado de una medicióón o del valor n o del valor de un patrde un patróón, tal que pueda relacionarse con n, tal que pueda relacionarse con referencias establecidas, generalmente patrones referencias establecidas, generalmente patrones nacionales o internacionales, a travnacionales o internacionales, a travéés de una cadena s de una cadena interrumpida de comparaciones, todas ellas con interrumpida de comparaciones, todas ellas con incertidumbres determinadas. incertidumbres determinadas.
El establecimiento de la trazabilidad es fundamental para que loEl establecimiento de la trazabilidad es fundamental para que los resultados de s resultados de mediciones sean comparables constituymediciones sean comparables constituyééndose en una fuerte base de apoyo a las ndose en una fuerte base de apoyo a las transacciones comerciales, manteniendo una relacitransacciones comerciales, manteniendo una relacióón entre los resultados de n entre los resultados de mediciones y los valores de patrones de valor metrolmediciones y los valores de patrones de valor metrolóógico claramente definidos gico claramente definidos dentro de criterios aceptados internacionalmente. dentro de criterios aceptados internacionalmente.
36
Sistema Internacional de Unidades (SI)
El 20 de Mayo de 1875, hace ya mEl 20 de Mayo de 1875, hace ya máás de 100 as de 100 añños, diecisiete estados os, diecisiete estados suscribieron en Parsuscribieron en Paríís, la Convencis, la Convencióón del Metro, a ran del Metro, a raííz de la cual se adoptz de la cual se adoptóó
el el ““Sistema MSistema Méétrico de Unidadestrico de Unidades””..
Se iniciSe inicióó
asasíí
una etapa de racionalizaciuna etapa de racionalizacióón en materia de medidas, tendiente a n en materia de medidas, tendiente a mejorar la comunicacimejorar la comunicacióón humana en el campo del conocimiento y del n humana en el campo del conocimiento y del comercio.comercio.
37 37
El Sistema Internacional de Unidades fue creado el aEl Sistema Internacional de Unidades fue creado el añño 1960 en la 11a. o 1960 en la 11a. Conferencia General de Pesas y Medidas Conferencia General de Pesas y Medidas ––CGPMCGPM--
Los participantes de la Conferencia Los participantes de la Conferencia decidieron basar el sistema en siete decidieron basar el sistema en siete claramente definidas y distintas claramente definidas y distintas Unidades BUnidades Báásicas.sicas.
NOMBRE SIMBOLO CANTIDAD metro m longitud segundo s tiempo kilogramo kg masa kelvin K Temperatura termodinámica ampere A Corriente eléctrica mol mol Cantidad de sustancia candela cd intensidad lumínica
38
Unidades Derivadas (SI)Unidades Derivadas (SI)
Algunas unidades derivadas de las unidad bAlgunas unidades derivadas de las unidad báásicas, kilogramo.sicas, kilogramo.
NombreNombre SSíímbolombolo CantidadCantidad ExpresiExpresióón (SI)n (SI)
kilogramo por metro ckilogramo por metro cúúbico bico ρρ
densidaddensidad kgkg/m/m33
pascalpascal PaPa presipresióónn kgkg/(m*s/(m*s22))
wattwatt WW potenciapotencia ((kgkg*m*m22)/ s)/ s33
newtonnewton NN fuerzafuerza ((kgkg*m)/s*m)/s22
joulejoule JJ energenergíía, trabajoa, trabajo ((kgkg*m*m22)/s)/s22
ohmohm ΩΩ
resistencia elresistencia elééctricactrica ((kgkg*m*m22)/(s)/(s33*A*A22))
39
Prefijos (SI)Prefijos (SI)
Cuando se usa coherentemente las unidades hay grandes y pequeños valores numéricos en la descripción de las cantidades. Con el objetivo de mantener un orden de magnitud razonable de las cantidades se creó los prefijos.
Múltiplos y sub-múltiplos del metro.
Prefijos Símbolo FactorSI prefijo
giga G 109 1 000 000 000mega M 106 1 000 000kilo k 103 1000hecto h 102 100deca da 101 10- - 100 metro m 1deci d 10-1 decímetro dm 0,1centi c 10-2 centímetro cm 0,01mili m 10-3 milímetro mm 0,001micro µ 10-6 micrómetro µm 0,000 001nano n 10-9 nanómetro nm 0,000 000 001
40 40
Normas de Gestión
ISO 9000
es un conjunto de normas sobre calidad y gestión continua de calidad, establecidas por la Organización Internacional de
Normalización
(ISO).
Se pueden aplicar en cualquier tipo de organización
o actividad orientada a la producción de bienes o servicios.
El ISO 9000 especifica la manera en que una organización ,opera sus estándares de calidad, tiempos de entrega y niveles de servicio.
Existen más de 20 elementos en los estándares de este ISO que se relacionan con la manera en que los sistemas operan.
Su implantación, aunque supone un duro trabajo, ofrece numerosas ventajas para
las empresas, entre las que se cuentan con:
•Estandarizar las actividades del personal que trabaja dentro de la organización por medio de la documentación•Incrementar la satisfacción del cliente•Medir y monitorizar el desempeño de los procesos•Disminuir re‐procesos•Incrementar la eficacia y/o eficiencia de la organización en el logro de sus objetivos•Mejorar continuamente en los procesos, productos, eficacia, etc.•Reducir las incidencias de producción o prestación de servicios
