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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA
LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN COL, SEDE CIUDAD OJEDA
Autores: Yoendrick Prieto
C.I:24.735.286
Angel Rojas
C.I:24.431.949
Ciudad Ojeda, 15 de julio del 2016
LA TERMODINÁMICA EN EL CORTE DE METALES
INDICE
La termodinámica en el corte de metales, mediante el uso de herramientas
de corte, donde existe desprendimiento de viruta.
Importancia de las variables de corte, calor, energía y temperatura en el
proceso de manufactura.
Uso de tablas físicas y químicas asociadas a la termodinámica de corte de
metales.
Seguridad industrial y el desprendimiento de virutas en el proceso de
manufactura.
INTRODUCCION
Es importante destacar que el objetivo principal de este trabajo tiene la
finalidad investigar y adquirir conocimientos de los procesos de cortes de metales
por arranque de viruta y su termodinámica, ya que es de suma importancia en el
proceso de fabricación y terminación de una pieza de configuración geométrica
que requiere una calidad en el acabado deseado, tanto como para el fabricante
como para el consumidor final.
Para el desprendimiento de viruta se requiere la acción de una deformación
de un material, dicha acción requiere de variables de energía, temperatura, calor
para poder realizarse el desprendimiento de viruta. En muchos procesos de
manufactura las variables son de suma importancia, ya que para completar
cualquier tipo de proceso se requieren de altas cantidades de energía si se desea
concretar la operación que indique en el proceso, bien sea torneado, colado, entre
otros.
DESARROLLO
LA APLICACIÓN DE LA TERMODINÁMICA EN EL CORTE DE METALES, MEDIANTE EL USO DE HERRAMIENTAS DE CORTE, DONDE EXISTE DESPRENDIMIENTO DE VIRUTA.
En el proceso de manufactura en que una herramienta de corte es utilizada
para remover el exceso de material de una pieza de manera que el material quede
de la forma deseada. La acción principal de corte consiste en aplicar deformación
en corte para formar la viruta y exponer la nueva superficie. En el uso de
herramientas de cortes se describe según el tipo de material a utilizar.
El corte de metales es un proceso termo-mecánico, durante el cual, la
generación de calor ocurre como resultado de la deformación plástica y la fricción
a través de las interfaces herramienta-viruta y herramienta-material de trabajo.
La termodinámica es la disciplina que está dentro del entorno de la física y
que se aboca al estudio de los fenómenos relativos al calor. El interés de la
termodinámica se centra especialmente en considerar la manera en que se
transforman las distintas formas de energía y la relación existente entre estos
procesos y la temperatura. En efecto, existen evaluaciones que establecen que el
desarrollo de la disciplina se hizo a la par de un intento por lograr una mayor
eficiencia en el uso de máquinas, eficiencia que implica que se pierda la menor
cantidad de energía bajo la forma de calor.
El desprendimiento de viruta es un proceso de manufactura en el que una
herramienta de corte se utiliza para remover el exceso de material de una pieza de
forma que el material que quede tenga la forma deseada.
La acción principal de corte consiste en aplicar deformación en corte para formar
la viruta y exponer la nueva superficie.
En el mecanizado por 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 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.
La viruta es un fragmento de material residual con forma de lámina curvada
o espiral que se extrae mediante un cepillo u otras herramientas, tales como
brocas, al realizar trabajos de cepillado, desbastado o perforación, sobre madera o
metales. Se suele considerar un residuo de las industrias madereras o del metal;
no obstante tiene variadas aplicaciones.
El desprendimiento de viruta es un proceso de manufactura en el que una
herramienta de corte se utiliza para remover el exceso de material de una pieza de
forma que el material que quede tenga la forma deseada. La acción principal de
corte consiste en aplicar deformación en corte para formarla viruta y exponer la
nueva superficie.
Las herramientas de corte trabajan bajo condiciones muy difíciles a causa de
que en sus superficies de trabajo actúan grandes esfuerzos, lo que provoca
cargas. Específicas muy grandes; también debe señalarse la fricción que se
genera durante el corte. Para que las herramientas logren soportar estas
condiciones de trabajo, los materiales del cual se fabrican, deben poseer
características específicas, dentro de las cuales están:
Alta dureza, mayor que la del material sometido a corte.
Alta resistencia térmica es decir capacidad de conservar sus propiedades a
pesar de los aumentos de temperatura.
En el uso de herramientas de cortes se puede describir para qué tipo de
material se utilizarían.
Metales
Madera
Plásticos
Compuestos
Cerámicas
La acción de la termodinámica en desprendimiento de virutas, está
relacionado con la acción del calor en los cortes de materiales, y sobre la
composición química que presentan los mismos entre algunos metales.
El uso de cada uno de los tipos de materiales para herramienta de corte
varía según la aplicación. Pero es deseable que cada material tenga una
dependencia con la velocidad de corte. Entre mayor sea la velocidad de corte
mayor será la generación de calor a causa de la fricción y las deformaciones
plásticas, lo que causa que las herramientas se deterioren más rápido.
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.
IMPORTANCIA DE LAS VARIABLES DE CORTE, CALOR, ENERGÍA Y TEMPERATURA EN EL PROCESO DE MANUFACTURA
La importancia que tienen las variables de corte durante cualquier proceso
de mecanizado es de suma importancia ya que estas influyen directamente en la
calidad de la pieza a obtener. Si el ángulo de desprendimiento es muy grande las
fuerzas de corte disminuyen pues el material se deforma menos plásticamente y la
herramienta se desgasta mucho en la cara de desprendimiento al aumentar la
fuerza de fricción, y la velocidad relativa de la viruta sobre la cara de la
herramienta. Si el ángulo de incidencia es grande la herramienta puede fracturar
su punta debido a las altas fuerzas de corte, pero cuanto más pequeño sea mayor
desgaste sufrirá la punta aumentando las perdidas por rozamiento de la
herramienta con la superficie de la pieza. El ángulo de inclinación del filo λ se
influye en la dirección de la viruta en su salida por la cara de desprendimiento.
Las variables importantes del proceso de maquinado son la forma y el
material de la herramienta, las condiciones de corte, como velocidad, avance y
profundidad de corte; uso de fluidos de corte y las características de la máquina
herramienta y del material de la pieza. Los parámetros influidos por estas variables
son las fuerzas y el consumo de potencia, desgaste de la herramienta, el acabado
y la integridad superficial, la temperatura y la exactitud dimensional de la pieza.
Las variables de corte: Se usan en un número casi infinito de formas y tipos.
Algunas son herramientas de un solo filo (una sola arista cortante) y, aun el tipo
más simples; con la mayoría de las aristas cortantes relacionadas, una con la otra.
Aunque cualquier forma es necesaria para producir determinadas superficies, en
cualquier caso, ciertas formas de herramientas permiten la eliminación más
eficiente del metal que otras.
Las variables de calor: En la fundición, la energía se agrega en forma de
calor de modo que la estructura interna del metal se cambia y llega a ser liquida.
En este estado el metal se esfuerza por presión, la cual puede consistir de la sola
fuerza de gravedad, en una cavidad con forma donde se le permite solidificar. Por
lo tanto, el cambio de forma se lleva a cabo con el metal en dicha condición en la
que la energía para la forma es principalmente la del calor y se requiere poca
energía en la fuerza deformación.
Las variables de energía: El fenómeno de la energía implica el maquinado,
puede ser conveniente considerar que se necesita en algunos de nosotros
procesos de fabricación ver como lo defiere el maquinado.
Las variables de temperatura: Las propiedades al impacto de los metales
depende de la temperatura y para algunos materiales hay un gran cambio de
resistencia a la falla con un cambio relativamente pequeño de temperatura. El
conocimiento relativo a la existencia de este fenómeno puede ser muy importante
en la elección de materiales y en los factores de diseño cuando se va a usar un
producto en temperaturas de servicio cercanas a la temperatura de transición,
debido a que aumenta la posibilidad de falla de material, sobre todo ante cambios
bruscos deformas. Es decir que cada variable tiene un proceso de manufactura en
el que una herramienta de corte se utiliza para remover el exceso de material que
existe de una pieza de forma que el material que quede tenga la forma deseada.
La acción principal de corte consiste en aplicar deformación en corte para formarla
viruta y exponer la nueva superficie.
Los fabricantes de herramientas y prontuarios de mecanizado, ofrecen
datos orientativos sobre la velocidad de corte adecuada de las herramientas para
una duración determinada de la herramienta, por ejemplo, 15 minutos. En
ocasiones, es deseable ajustar la velocidad de corte para una duración diferente
de la
herramienta, para lo cual, los valores de la velocidad de corte se multiplican por
un factor de corrección. La relación entre este factor de corrección y la duración
de la herramienta en operación de corte no es lineal.
USO DE TABLAS FÍSICAS Y QUÍMICAS ASOCIADAS A LA TERMODINÁMICA DE CORTE DE METALES.
Las características de cualquier material pueden ser de naturaleza muy
variada tales como la forma, la densidad, la resistencia, el tamaño o la estática.
Pascuales se realizan en el ámbito de la industria. Es difícil establecer relaciones
que definan cuantitativamente la maquinabilidad de un material, pues las
operaciones de mecanizado tienen una naturaleza compleja. Una operación de
proceso utiliza energía para alterarla forma, propiedades físicas o el aspecto de
una pieza de trabajo y agregar valor al material. El uso de las tablas es de suma
importancia y nos permite Determinar a qué grado de temperatura se pueden
trabajar los cortes de una pieza, si son buenos conductores del calor y la
electricidad, si son sólidos maleables y dúctiles, y nos permite determinar las
capas externas si contienen poco electrones habitualmente o menos. A veces,
sobre todo para los no metales, estos factores auxiliares son más importantes.
Tabla de materiales físicos y químicos para parámetros de corte
Tabla de comparación de los métodos de corte
Tabla de estudio comparativo de los diferentes tipos de materiales paraherramientas de corte
Tabla velocidad de corte
SEGURIDAD INDUSTRIAL Y EL DESPRENDIMIENTO DE VIRUTAS EN EL PROCESO DE MANUFACTURA.
Los riesgos más característicos están engendrados por los diferentes
elementos móviles que en sus desplazamientos crean zonas de atrapamiento,
cizallamiento o proyectan elementos tales como virutas, fragmentos del útil, llaves,
etc. Las causas más frecuentes de los accidentes producidos en estas máquinas,
junto a las medidas a adoptar en cada caso son las siguientes:
Intervención manual en el punto de operación.
Aproximación al punto de operación por necesidades de fabricación.
Puesta en marcha intempestiva de la máquina.
Desplazamiento de mesas, carros, ajustes de piezas, etc.
El cambio automático de útiles.
Las medidas a tomar en cuenta para estos casos, serían:
Protección por pantallas, barreras, resguardos, etc.
Evitar la medición de cotas con la herramienta o pieza en movimiento.
Suprimir el acabado con lima.
Mejorar la accesibilidad de los dispositivos de refrigeración.
Tener en cuenta las distancias extremas de los desplazamientos de mesas
u otros órganos móviles.
Colocar resguardos a los husillos de arrastre y utilizar ropa ajustada. No
utilizar guantes ni llevar anillos, cadenas, collares, etc.
Golpes producidos:
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 tomar en cuenta 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.
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.
Heridas y quemaduras producidas por la manipulación de virutas:
Las medidas a tomar en cuenta serían las siguientes:
Utilizar útiles rompe virutas.
Si se han de manipular las virutas, se emplearán útiles adecuados.
Utilizar guantes de seguridad, pero solamente durante la manipulación de
las virutas. No utilizarlos durante el mecanizado.
Otras medidas importantes para la prevención:
El operador debe llevar ropa ajustada, las mangas deben ser cortas.
Se debe utilizar botas de protección. Con punta de acero, para prevenir los
golpes por caídas de herramientas o elementos pesados en los pies.
No se deben utilizar ningún accesorio como lo son anillos, aretes, cadenas
reloj. Ya que pueden enredarse y ocasionar algún accidente.
Se deben utilizar gafas para protección visual.
Se debe mantener la maquina en perfecto estado mecánico y eléctrico.
Debe guardarse un orden en las herramientas .un lugar para cada cosa y
cada cosa en su lugar.
Mantener el piso limpio de sustancias tales como agua, aceite, etc. Ya que
pueden ocasionar caídas.
Prohibición de fumar, comer y beber mientras se realice cualquier trabajo
con estos productos, y señalizar convenientemente esta obligación.
Formar e informar en el manejo correcto de la máquina. Instrucciones de
trabajo: velocidad de la máquina, etc.
CONCLUSIÓN
En el actual trabajo se desarrolló la termodinámica en el corte de metales,
las herramientas de corte son todas aquellas que funcionan a través de arranque
de viruta, es decir, aquellos que permiten arrancar, cortar o dividir algún objeto.
Este
proceso se estudió también a profundidad para captar la acción de la herramienta
de corte así como también la temperatura durante el corte y la temperatura
máxima a la cual este puede estar expuesto, por otro lado se ha estudiado la
importancia de las variables de corte, calor, energía y temperatura en el
proceso de manufactura considerando todas las variables que participan en
este proceso de manera directa para un mejor uso de las tablas físicas y
químicas que se asocian a la termodinámica en el corte de metales, esto nos
ayudó para ampliar el conocimientos previamente obtenidos para así aplicarlo en
la práctica y en la vida laboral, obteniendo un mejor desempeño y resultado con la
mayor seguridad y calidad que deba obtener.
BIBLIOGRAFÍA
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