ELABORO: M.C. ROBERTO C. CABRIALES GOMEZ ............................................ 4

CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN ............... 5

1.1. Definición de procesos de fabricación................................................................... 5

1.2. Pasos a seguir para establecer la producción más eficiente ................................... 5

1.3. Criterios que determinan una producción económica. .......................................... 5

1.4. Clasificación de los procesos ................................................................................. 6

A) Procesos usados para cambiar la forma del material ........................................... 6

B) Procesos usados para labrar partes a dimensiones fijas. ...................................... 7

C) Procesos para obtener acabados en la superficie. ................................................ 7

D) Procesos para unir partes. .................................................................................... 8

E) Proceso para cambiar las propiedades de los materiales. .................................... 8

1.5. Clasificación de las industrias ............................................................................... 9

1.6. Automatización y control numérico .................................................................... 10

CAPITULO 2. MATERIALES PARA INGENIERIA .................................................. 10

2.1. Clasificación de los materiales de ingeniería ...................................................... 10

2.2. Estructura de los metales ..................................................................................... 11

2.3. Formación de grano ............................................................................................. 14

2.4. Solidificación de metales y aleaciones ................................................................ 15

2.5. Definición de propiedades de los metales ........................................................... 15

2.5.1. Ductilidad ..................................................................................................... 15

2.5.2. Maleabilidad ................................................................................................. 15

2.5.3. Tenacidad...................................................................................................... 15

2.5.4. Dureza ........................................................................................................... 15

2.5.5. Resistencia a la tensión ................................................................................. 16

2.6. Pruebas mecánicas de los materiales ................................................................... 16

2.6.1. Prueba de tensión .......................................................................................... 16

2.6.2. Prueba de dureza ........................................................................................... 16

2.6.3. Prueba de impacto ........................................................................................ 18

2.6.4. Prueba de altas temperaturas ........................................................................ 18

2.6.5. Prueba de fatiga ............................................................................................ 18

2.6.6. Prueba de tenacidad por fractura .................................................................. 18

CAPITULO 3. PROCESOS DE SOLDADURA Y CORTE DE METALES ............... 26

3.l. Clasificación e introducción a los procesos de soldadura. ................................... 26

3.2. Soldadura por resistencia eléctrica ...................................................................... 29

3.2.1. Por puntos ..................................................................................................... 29

3.2.2. Por costura .................................................................................................... 31

3.3. Soldadura por arco eléctrico ................................................................................ 32

3.3.1. Principio ....................................................................................................... 32

3.3.2. Factores principales de la soldadura ............................................................. 32

3.3.3. Corriente eléctrica para la soldadura ............................................................ 33

3.3.4. Electrodos protegidos ................................................................................... 33

3.3.5. Fuentes de corriente para soldadura ............................................................. 34

3.3.6. Proceso GTAW (TIG) .................................................................................. 36

3.3.7. Proceso GMAW (MIG) ................................................................................ 37

3.3.8. Soldadura con arco eléctrico sumergido ....................................................... 38

3.4. Soldadura por gas ................................................................................................ 38

Neutra o Universal .......................................................................................................... 40

3.4.1. Soldadura oxiacetilénica ............................................................................... 41

3.5. Soldadura blanda y soldadura fuerte ................................................................... 41

3.6. Corte por electricidad y por gas ........................................................................... 41

3.6.1. Principio de corte por gas ............................................................................. 41

3.6.2. Aplicaciones del corte a la flama .................................................................. 41

3.6.3. Corte con arco eléctrico ................................................................................ 41

CAPITULO 4. MÉTODOS DE COLADO .................................................................... 42

TIPOS DE HORNOS ..................................................................................................... 42

4.1. Colado en arena ................................................................................................... 42

4.1.1. Tipos de arena ............................................................................................... 42

4.1.2. Propiedades y pruebas de las arenas ............................................................. 42

4.1.3. Modelo, tipos, tolerancias y materiales utilizados para su construcción ...... 42

4.2. Colado en moldes metálicos ................................................................................ 43

4.2.1. Molde permanente por gravedad .................................................................. 43

4.2.2. A baja presión ............................................................................................... 43

4.2.3. Colado en dado (Matriz) ............................................................................... 43

4.3. Colado centrífugo ................................................................................................ 43

CAPITULO 5. TRATAMIENTOS TÉRMICOS ........................................................... 43

5.1. Principios del tratamiento térmico ....................................................................... 43

5.2. Tratamiento térmico de los aceros ....................................................................... 44

5.2.1. Diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro .......................................... 44

5.2.2. Endurecimiento o temple .............................................................................. 44

5.2.3. Revenido ....................................................................................................... 44

5.2.4. Recocido ....................................................................................................... 44

5.2.5. Normalizado ................................................................................................. 45

5.3. Tratamiento de endurecimiento superficial del acero.......................................... 45

5.3.1. Endurecimiento por inducción ..................................................................... 45

5.3.2. Endurecimiento por flama ............................................................................ 45

5.3.3. Carburizado y templado (cementado)........................................................... 45

5.3.4. Cianurado ..................................................................................................... 46

5.3.5. Nitrurado ....................................................................................................... 46

CAPITULO 6. TRABAJO MECÁNICO EN CALIENTE Y EN FRÍO DE LOS

METALES ...................................................................................................................... 46

6.1. Definición de trabajo en mecánico y distinción entre trabajo en caliente y trabajo

en frío .......................................................................................................................... 46

6.2. Características del trabajo en caliente y trabajo en frío ....................................... 46

6.3. Proceso de rolado o laminado .............................................................................. 48

6.4. Estirado en frío .................................................................................................... 48

6.5. Manufactura de tubos .......................................................................................... 48

6.6. Forja ..................................................................................................................... 48

6.6.1. Forja en martinete ......................................................................................... 49

6.6.2. Forja en prensa ............................................................................................. 49

6.6.3. Forja en recalado .......................................................................................... 49

6.7. Extrusión .............................................................................................................. 49

6.7.1. Extrusión en caliente y sus aplicaciones....................................................... 49

6.7.2. Extrusión en frío y sus aplicaciones ............................................................. 50

6.8. Rechazado ............................................................................................................ 50

6.9. Embutido ............................................................................................................. 50

6.10. Cizallado ............................................................................................................ 50

6.11. Doblado ............................................................................................................. 50

6.11.1. Doblado con punzón ................................................................................... 51

6.11.2. Formado por roldo en frío .......................................................................... 51

CAPITULO 7. LIMPIEZA Y REVESTIMIENTO DE SUPERFICIES ........................ 51

7.1. Limpiadores ......................................................................................................... 52

7.2. Métodos de limpieza ............................................................................................ 52

7.3. Decapado y oxidado ............................................................................................ 52

7.4. Revestimiento de superficies ............................................................................... 52

7.5. Revestimientos inorgánicos ................................................................................. 52

7.6. Revestimientos orgánicos .................................................................................... 52

7.7. Revestimientos metálicos .................................................................................... 52

7.7.1. Plateado por inmersión en caliente ............................................................... 53

7.7.2. Electroplateado ............................................................................................. 53

PROCESOS DE MANUFACTURA:

ELABORO: M.C. ROBERTO C. CABRIALES GOMEZ

CONTENIDO:

Introducción a los procesos de fabricación.

Materiales de ingeniería.

Procesos de soldadura y corte de metales.

Métodos de colado.

Tratamientos térmicos.

Trabajo mecánico en caliente y frío de los metales.

Limpieza y revestimiento de superficies.

CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN

1.1. Definición de procesos de fabricación

La palabra manufactura se deriva el latín (manus = mano, factus = hecho), y en

diccionarios se define como “La fabricación de bienes y artículos a mano o,

especialmente por maquinaria, frecuentemente en gran escala”, esta definición revela

poco de la complejidad que representa un proceso de manufactura.

Una definición más especifica se da por CAM-I (Computer Aided Manufacturing

International, Arlington, Texas): “Un Proceso de Manufactura es una serie de

actividades y operaciones interrelacionadas que involucran diseño, selección de

materiales, planeación, producción, aseguramiento de calidad, administración y

mercadeo”. Como la definición lo muestra la manufactura a crecido hasta convertirse en

un sistema con muchos componentes que interactúan en forma dinámica.

1.2. Pasos a seguir para establecer la producción más eficiente

1.3. Criterios que determinan una producción económica.

1. Diseño funcional de la parte o del conjunto con la mayor simplicidad compatible

y con la calidad y estética apropiada.

2. Selección de un material compatible con las propiedades físicas deseadas,

aspecto, costo y facilidad de procesar.

3. Selección del proceso correcto para producir la parte, de tal forma que no se

obtenga más precisa de lo necesario y al menor costo unitario.

1.4. Clasificación de los procesos

A) Procesos usados para cambiar la forma del material

Cambios de forma.. la mayoría de los productos de metal se origina en lingotes,

provenientes de los muchos procesos de refinado o reducción de mineral

correspondiente.

Fe2

Piedra Al2O3

con oxido de

hierro

(ferrita)

Q

Valencias de Oxigeno Aluminia A2O

O, ( oxigeno ) Fe

Fe

Fe2O

PROCESOS USADOS PARA CAMBIAR DE FORMA :

1.- Vaciado 10:-Triturado

2.- Forjado 11:- Recalcado

3.- Extrusión 12.- Perforado

4.- Laminado 13.- Corte con llama

5.- Estirado 14.- Formado con explosión

6.- Prensado 15.- Formado electrohidráulico

7.- Doblado 16.- Formado de metal pulverizado (metalurgia de

8.- Corte polvos).

9.- Rechazado

F

e

B) Procesos usados para labrar partes a dimensiones fijas.

Labrado a maquina Maquinado

a).-Proceso con arranque de viruta.

1. Torneado.

2. Cepillado.

3. Taladrado.

4. Rimado.

5. Brochado.

6. Fresado.

7. Maquinado con chorro abrasivo (chorro de agua).

8. Maquinado con chorro de haz de electrones.

9. Maquinado con chorro con arco de plasma.

10. Troquelado.

11. Maquinado con engranes.

b).-Procesos de maquinado no convencionales.

1. Ultrasonido.

2. Electroersaio.

3. Fresado químico

4. Fresado con haz de láser.

5. Electroquímico.

C) Procesos para obtener acabados en la superficie.

1. Arranque de metal

2. Pulimento

3. Recubrimiento.

Acabados de superficie: se realizan estos procesos para obtener superficies tersas y de

gran preescisión y aspecto físico o como recubrimiento protector.

Los procesos son:

1. Bramido.

2. Esmerilado.

3. Galvano plástica

4. Pulido

5. Superacabado

6. Atomizado metálico

7. Recubrimiento orgánico (pinturas y esmaltes).

8. Procedimiento de parker.

9. Anodizado.

D) Procesos para unir partes.

1. Caldeo

2. Soldadura con aporte de metal

3. Latonado

4. Aglomerado

5. Prensado

6. Remachado

7. Unión con tornillos

8. Unión con adhesivo.

E) Proceso para cambiar las propiedades de los materiales.

Un cambio de propiedades físicas, se obtiene al someter al material a temperaturas

extremas o a esfuerzos rápidos y repetitivos.

Algunos de los procesos que cambian las propiedades físicas :

1. Tratamientos térmicos.

2. Trabajo en caliente.

3. Trabajo en frío.

4. Picado con chorro de perdigones.

Algunos procesos que nos interesan

TORNEADO.

ESMERIL

CEPILLADO

Navaja

MAQUINADO CON ENGRANES

TALADRADO

FRESADO

1.5. Clasificación de las industrias

Las industrias se pueden clasificar en varias formas, aunque ninguna puede considerarse

como la mejor.

A) Clasificación por su tamaño

a) Industrias con Producción Masiva

b) Industrias con Producción Moderada

c) Industrias con Producción Limitada

Atendiendo al tipo de producto que se fabrica, las industrias se clasifican.

B) Clasificación según el producto

a) Alimentos y Procesado de Alimentos

b) Manufactura Eléctrica y Electrónica

c) Automotriz y Transporte

d) Accesorios Metálicos, Plomería, Acondicionamiento y Refrigeración

e) Construcción

f) Mobiliario y Trabajo de la Madera

g) Productos de Piedra, Cristal y Arcilla

h) Industria Extractiva, etc.

1.6. Automatización y control numérico

CAPITULO 2. MATERIALES PARA INGENIERIA

2.1. Clasificación de los materiales de ingeniería

Metales: Grupo de elementos químicos que forman enlaces metálicos entre si, que

presentan las siguientes propiedades físicas: estado sólido a temperaturas y presiones

estándares, excepto el mercurio que es líquido; buenos conductores eléctricos y

térmicos; brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado sólido. Los

metales son relativamente pesados, presentan buena resistencia a la tensión, al choque y

dureza, pero la mayoría se oxidan y corroen con rapidez.

Los elementos metálicos más comunes son los siguientes:

Aluminio, bario, berilio, bismuto, cadmio, calcio, cerio, cromo, cobalto, cobre, oro,

iridio, hierro, plomo, litio, magnesio, manganeso, mercurio, molibdeno, níquel, osmio,

paladio, platino, potasio, radio, rodio, plata, sodio, tantalio, talio, torio, estaño, titanio,

volframio, uranio, vanadio y zinc.

Metales Ferrosos: Incluyen al hierro y todas sus aleaciones. Acero, Hierro gris.

Metales no Ferrosos: Son por lo general inferiores en resistencia pero superior en

resistencia a la corrosión. Estos materiales son muy costosos, y se usan para

aplicaciones especiales.

Ferrosos No Ferrosos

METALES

Termoplásticos Termoestables Elastómeros

POLÍMEROS

De ingeniería

CERÁMICOS

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Polímeros: Los polímeros consisten en grandes moléculas compuestas de otras más

pequeñas y repetidas, llamadas monómeros. Como generalmente están formados por

largas cadenas de carbono se le conoce como materiales orgánicos.

Termoplástico Se derriten y se solidifican todas la veces que sea necesaria Nylon

Termoestable No se pueden volver a derretir platiloka o resina

Los Polímeros también se pueden clasificar como:

Naturales : Madera y piel.

Sintéticos: Polietileno, PVC, etc.

Cerámicos: Son compuestos inorgánicos no metálicos, en su mayoría óxidos, aunque

también se emplean carburos, nitruros, boruros y siliciuros.

Generalmente los materiales en el estado sólido pueden presentarse en estructuras

cristalinas (cristal), o en como materiales amorfos.

Cristal

Un cristal es una porción homogénea de materia con una estructura atómica ordenada y

definida y con forma externa limitada por superficies planas y uniformes

simétricamente dispuestas. Los cristales se producen cuando un líquido forma

lentamente un sólido; esta formación puede resultar de la congelación de un líquido, el

depósito de materia disuelta o la condensación directa de un gas en un sólido. Los

ángulos entre las caras correspondientes de dos cristales de la misma sustancia son

siempre idénticos, con independencia del tamaño o de la diferencia de forma superficial.

Amorfo

La mayor parte de los materiales sólidos muestran una disposición ordenada de átomos

y tienen estructuras cristalinas. Los sólidos sin estructura cristalina, como el vidrio, se

denominan amorfos. Debido a su estructura, son más parecidos a un líquido que a un

sólido. Se conocen como líquidos superenfriados. En otras palabras los átomos están en

estructuras desordenadas.

2.2. Estructura de los metales

Los átomos de un metal asumen posiciones casi fijas relativas entre ellos en el estado

sólido. Al agruparse los átomos, podemos considerar que forman una red tridimensional

llamada red espacial, obtenida al unir todos los átomos entre sí mediante rectas

imaginarias.

En los metales los átomos se ordenan en estructuras cristalinas.

Y un cristal de metal es constituido por ciertas celdas unidas estas celdas poseen la

misma simetría qué el cristal o viceversa. Y se conocen como celdas unidad.

Existen 14 tipos de redes espaciales dentro de los cuales se encuentran 7 sistemas

cristalinos.

Los 7 sistemas son:

1. Tricilindrico

2. Monocilindrico.

3. Ortorrómbico

4. Romboédrico.

5. Hexagonal.

6. Tetragonal

7. Cúbico.

Cúbica Simple Cúbica Centrada en las caras

Cúbica Centrada en el cuerpo

POLIMORFISMO Ó ALOTROPIA:

Alotropía es una propiedad que tiene un material de tener varias estructuras cristalinas

en estado sólido.

El carbono, por ejemplo, presenta alotropía en las formas de grafito, diamante y

fullereno (su nombre completo es Buckminsterfullereno).

Debido a la distinta configuración en la estructura de sus átomos, las formas alotrópicas

de un elemento presentan diferentes valores en sus propiedades físicas, como el color,

brillo, densidad, dureza, olor y conductividad eléctrica y térmica.

Ejemplo: El carbono tiene tres formas alotrópicas.

1.- Grafito

2.- Diamantes

3.- Forma Burkyfullerenos.

2.3. Formación de grano

Cuando un metal solidifica, los átomos se acomodan a si mismos geométricamente. La

formación inicial de celdas unidad produce un pequeña malla llamada núcleo, el núcleo

comienza a crecer en forma ordenada e una dirección, el crecimiento termina hasta que

se encuentra otro núcleo creciendo en otra dirección.

DESPUÉS YA SOLIDIFICADO SE VE

Los granos son monocristales, igual que los cubitos de la pirita.

Forma de los granos también determina las propiedades del metal. Todos los metales

tienen granos.

¿Los polímeros tienen granos?

Si tienen pero se llaman esferulitas.

Cuando chocan núcleos creciendo se

produce una frontera de grano

Esto es un núcleo

Metal fundido que

comienza a solidificarse

Estos son

los granos

¿como son los cristales de los polímeros?

2.4. Solidificación de metales y aleaciones

2.5. Definición de propiedades de los metales

2.5.1. Ductilidad

2.5.2. Maleabilidad

2.5.3. Tenacidad

2.5.4. Dureza

Este es un cristal en los

polímero

Muchas veces esos

cristales se ordenan así

Estas es una

esferulita

2.5.5. Resistencia a la tensión

a) Ductilidad.- Es una propiedad que permite a un material ser doblado estirado ,

ensanchado, permanentemente, sin que este llegue a la ruptura. Ósea que se deforme

plásticamente.

Ejemplo: El aluminio es mas dúctil que el vidrio.

b) Dureza.- Se define como la resistencia a ser penetrado por otro cuerpo mas duro.

Ejemplo: El material más duro es el diamante y es segundo es la Zirconia cúbica.

c) Maleabilidad.- Es la capacidad que tiene los materiales de ser deformados

plásticamente sin llegar a ruptura, pero estas es a compresión.

Ejemplo: Este termino se usa mucho en las laminación debido a que se presentan

deformaciones plásticas a compresión.

d) Tenacidad.- llamada también resistencia al impacto. Es la capacidad de un material

para resistir la ruptura ocasionada por un impacto.

Ejemplo : el acero es mas tenaz que el vidrio.

e) Resistencia a la tensión.- Es la magnitud total del esfuerzo que se produce por la

carga que puede soportar una probeta antes de romperse.

2.6. Pruebas mecánicas de los materiales

2.6.1. Prueba de tensión

2.6.2. Prueba de dureza

La dureza se define ingenierilmente como la resistencia a la penetración.

Las pruebas de dureza comunes se basan en la aplicación lenta de una carga fija a un

indentador que se abre paso sobre la superficie lisa de la muestra. Una vez que se quita

la carga, se mide el área o bien la profundidad de la penetración, lo cual indica la

resistencia a la carga.

Prueba de Brinell

La prueba de Brinell se basa en cargas mecánicas o hidráulicas hasta de 3,000 kg, que

actúan a través de una bola de 10 mm de acero endurecido o de carburo.

En la práctica, el BHN se lee directamente en una tabla en la que se enumeran valores

diferentes de d para varios valores de F.

Prueba de Rockwell

Las pruebas de Rockwell dependen de la medición de la profundidad diferencial de una

deformación permanente, entre los penetradores se incluyen diamantes de forma cónica.

Si se quieren obtener los resultados óptimos, en las superficies no planas, la prueba de

Rockwell da mejores resultados que la de Brinell.

Prueba de dureza de Vickers

Prueba de dureza de Vickers se utiliza como penetrador un diamante tallado en forma de

pirámide de base cuadrada invertida. Se aplican cargas ligeras por medio de un sistema

de pesas y palancas. La impresión de la prueba de Vickers se mide utilizando un

microscopio y es tan pequeña que se la puede considerar como una medición

semimicroscópica de dureza.

2.6.3. Prueba de impacto

2.6.4. Prueba de altas temperaturas

2.6.5. Prueba de fatiga

2.6.6. Prueba de tenacidad por fractura

PRUEBAS MECANICAS DE LOS MATERIALES

a) Prueba de tensión y compresión.

b) Prueba de dureza.

c) Prueba de impacto.

d) Prueba a altas temperaturas.

e) Prueba de fatiga.

a).- Tensión y compresión .- Para esta prueba se utiliza a la “maquina universal de

pruebas” . Hay dos tipos de maquinas:

Hidráulicas : se usan para materiales muy resistentes. Capacidad de 130 KN en

adelante.

Electromecánicas: Se usan para polímeros y metales suaves. < 130 KN.

W = ma = 13000/9 = 13.365 Kg.

Hidráulicas:

Cabezal fija

Flujo de aceite

Electromecánicas

Unidad de

poten-

cia

Probeta

Cabezal móvil

Mordaza

Cabezal móvil

b).- Pruebas de Dureza

Rockwel - La punta es una esfera “Balín” (polímeros a metales).

Brinell - La punta tiene forma de Diamante, se utiliza para metales duros.

Vicker - También la puntas es en forma de diamante pero mas pequeños y se

utiliza para metales muy duros.

c) .- Pruebas de impacto

Determina la tenacidad

d).- Pruebas de altas temperaturas

Probeta Controlados lógico programable

PC

Tornillos

Cabezal Fijo

Motor Eléctrico

Engranes

Péndulo

Probeta

Q Termopares

Para los polímeros la maquina se llama DSC (Calorimetría diferencial de barrido)

Polímero En esta no se pone nada

Cubetita

PC

Q Q

Prueba de Fatiga

Probeta

NOTA IMPORTANTE: Es a tensión

Resultados que se obtienen en las pruebas graficas esfuerzo – Deformación.

Esfuerzo Punto de Cedencia Línea de deformación plástica

Deformación Ruptura

Área Tenacidad Área = Ductubilidad

Línea de Deformación Elástica

VIDRIO

GOMA

ACERO

TENSIÓN COMPRESION

Tenacidad Ductuvilidad Tenacidad Maleabilidad

26 DE FEBRERO.

PROCESOS DE MANOFACTURA:

1. Procesos de plásticos

2. Procesos de cerámicos

3. Superaleaciones

4. Manufactura de semiconductores --- Exposición 6 de mayo

MISMO

MATERIAL

CAPITULO 3. PROCESOS DE SOLDADURA Y CORTE DE METALES

3.l. Clasificación e introducción a los procesos de soldadura.

La soldadura es un procesos de ensamble de metales en el que la coalescencia se obtiene

por calor y/o Presión. También se puede definir como una liga metalúrgica efectuada

por la atracción de los átomos.

Antes de que estos átomos se puedan unir se debe eliminar los vapores y óxidos de la

superficie de las piezas metálicas a unir.

Para esto se utiliza “Fundentes” que son antioxidantes o bien sustancias absorbe los

óxidos y fabrican una capa protectora llamada escoria

Fundente

Fundente, en metalurgia, sustancia que se emplea para eliminar óxidos y otras

sustancias no deseadas —o impedir su formación— durante la soldadura. Los fundentes

también se emplean en el refinado de metales, y van desde la sílice (ácida) hasta la cal

(básica) pasando por el bórax (neutro). También incluyen las colofonias y diversos

corrosivos. La elección del fundente a utilizar dependerá de los materiales implicados

en cada caso.

Todas las soldaduras utilizan fundentes.

Dos Clasificaciones:

1.- Soldadura Fuerte: Cuando en la soldadura se utiliza temperaturas superiores a 450 ºC

3.- Soldaduras Blandas: Cuando la temperatura es menor o igual a 450ºC

Ejemplo:

Soldadura Con “Estaño” Soldadura Blanda.

Casi todos los metales de aporte en la soldadura son aleaciones “Eutecticas”

Ejemplo El material aporte

La soldadura de estaño

Es una aleación eutectica

70% Sn estaño Punto de fusión 275 ºC

30% Pb plomo. Punto de fusión 332 ºC 183 ºC

Fundente

332 ºC

Punto Eutectico

Liquido

273ºC

Sólido

70 % Sn

30% Pb

Sn 100 % 0 % Sn

0 % Pb 100% Pb

Eutéctico : es la composición el cual se pasa de su estado a líquidos directamente

Las aleaciones tienen normalmente puntos de fusión más bajos que los componentes

puros. Una mezcla con un punto de fusión inferior al de otra mezcla cualquiera de los

mismos componentes se llama mezcla eutéctica. El eutectoide, o fase sólida análoga del

eutéctico, suele tener mejores características físicas que las aleaciones de proporciones

diferentes.

La soldadura se desarrolla de diversos maneras

Los proceso de soldadura fuerte son :

I.- Soldadura por Forja

A.- Manual

B.- Maquina

o Por laminado

o Con Matriz

II.- Soldadura Con Gas

A.- Aire Acetileno

B.- Oxiacetileno

C.- Oxihidrogeno

D.- Oxigeno gas butano.

III.-Soldadura por resistencia Eléctrica

A.-Por Puntos

B.-De Proyección.

C.-Costura.

D.-De Percusión.

IV.- Soldadura por arco eléctrico.

A.- Electrodo de carbón

* Protegido

* No protegido

B.- Electrodo metálico

*No protegido

*Protegido

V.- Haz de electrones .

VI.- Láser.

VII.- Por vaciado.

VIII.- Soldadura en Frío

A.-Bajo presión

B.-Por ultra sonido.

IX.-Por Explosión.

Soldadura por forja: fue el primer proceso utilizado para unir piezas metálicas, y por

siglos el único. Consiste en calentar el metal en una forja hasta una condición plástica,

uniendo después con presión.

En el pasado se utilizaba fraguas de carbón, actualmente son hornos de gas y en algunos

casos hornos eléctricos, antes de que se efectuara la soldadura se forman las piezas a la

figura correcta de manera que, cuando suelden se unan primeramente en el centro.

Se han preparados muchos fundentes para esta soldadura, pero el mejor es el borax en

combinación con sal de amoniaco.

Para soldar las piezas se tiene que unir. Los tipos de uniones son :

DE

ESQUINA

AA TTOOPPEE

DE “ TE”

TTRRAASSLLAAPPEE

3.2. Soldadura por resistencia eléctrica

En este proceso se hace pasar una corriente eléctrica por los metales a unir, lo que causa

un calentamiento local, y por aplicación de presión se completa la soldadura.

Este tipo de soldadura, no funde los materiales, solo los transforma a su limite plástico.

El punto donde los metales es ahí donde se concentra toda la energía eléctrica, que se

transforma en calor, mediante el efecto Joule.

El efecto Joule es:

Q = KI2Rt

Q = Calor producido en la unión

I = Corriente eléctrica en Amperes

R = Resistencia Eléctrica.

K = Constante de conversión que convierte Joule a Calorías.

t = Tiempo en segundos.

Para buenas soldaduras las tres variables: I,R,T deben considerarse cuidadosamente y

determinarse con factores como el espesor del material, tipo y tamaño de los electrodos.

3.2.1. Por puntos

La soldadura por resistencia se subdividen en: soldaduras por puntos. Aquí se sujetan

dos o mas laminas entre electrodos metálicos, de cobre.

En esta soldadura hay un ciclo que se debe cumplir este periodo generalmente de 3 a 30

ciclos, se conoce como tiempo de soldadura .

Tiempo de presión : Cuando se desconecta la corriente eléctrica sigue el tiempo de

sujeción durante el cual el metal se recupera de su resistencia mecánica.

Finalmente se quita la presión y se retira la pieza que se llama tiempo de salida.

Estacionarias de un solo punto

DE TAPON

Las maquinas se fabrican Portátiles de un solo punto

De multipuntos (estacionarias o portátiles)

Tiempo de presión

Pasos o tiempos Tiempo de soldadura

Principales Tiempo de sujeción

Tiempo se salida

Sistema manual o mecánico

Sistema de presión Sistema neumático

Sistema hidráulico.

Precauciones principales

1.- Que las placas a soldar estén libres de impurezas o sustancias extrañas (óxidos,

pinturas, grasas, etc.)

2.- Que las placas a soldar sean del mismo espesor y del mismo material.

3.- Mantenimiento de los electrodos.

4.- Refrigeración de electrodos .

5.- Espesor máxima a soldar ½ o 13 mm.

Se adopta principalmente para grandes cantidades de producción de piezas que pueden

traspasarse.

Uno de los principales usuarios de la soldadura de puntos es la industria del automóvil.

La empresa General Motors utiliza aproximadamente 16000 robots para trabajos de

soldadura por puntos.

SOLDADURAS DE PROYECCIÓN (O RELIEVE)

Es un proceso similar a la soldadura para puntos, pero en esta soldadura se produce en

punto localizados en la pieza de trabajo mantenidos bajo presión entre los electrodos

adecuados.

Las placas a soldar pasan primero a una punzanadora, que efectúa pequeñas

proyecciones o botones en una de las laminas.

Ó pueden ser líneas

3.2.2. Por costura

Placas

Electrodos

Placas con

proyecciones

La proyección no debe exceder

del 60% de espesor de la

lamina

Placas con

proyecciones

No mas del 60 % de espesor

Placas

3.3. Soldadura por arco eléctrico

La soldadura de arco es un proceso en el que la coalescencia se obtiene por el calor,

resultado de un arco eléctrico, que se produce por el voltaje entre la pieza de trabajo y

un electrodo.

El electrodo o metal de aporte se calienta hacia el estado liquido y se deposita en la

junta, a unir.

El contacto se hace primero entre el electrodo y el material para crear un circuito

eléctrico y luego separados los conductores se forma un arco que alcanza temperaturas

de hasta 5500 º C .

3.3.1. Principio

Es un proceso de soldadura con arco eléctrico que usa un electrodo consumible y

consiste de una varilla de metal de aporte recubierta con materiales químicos que

proporcionan un fundente y protección.

Este proceso se llama también soldadura de varilla. El metal de aporte debe ser

compatible con el metal que se va a soldar.

3.3.2. Factores principales de la soldadura

Para proteger la soldadura, todos los procesos con arco eléctrico están previstos con

algún medio para proteger el arco del aire. Esto se logra cubriendo la punta del

electrodo, el arco eléctrico y el pozo de la soldadura fundida, con gas, fundente o

ambos. Los gases de protección son: el argón, el helio que son inertes.

El fundente es una sustancia que se usa para evitar la formación de óxidos, lo disuelve y

facilita su fácil remoción. Durante la soldadura, el fundente se derrite y se convierte en

escoria líquida que cubre la operación y protege la soldadura. La escoria se endurece a

medida que se enfría, y se remueve con cepillo o cincel.

También el fundente proporciona una atmósfera protectora, estabiliza el arco eléctrico y

reduce las salpicaduras

3.3.3. Corriente eléctrica para la soldadura

Puede usarse corriente Alterna CA o corriente continua CC.

Diferencias entre CA y CC.

CA este tipo de corriente es en la que los electrones fluyen en una dirección y luego

invierten su movimiento en términos regulares de ciclo de 1/60 segundos

Si graficas CA Corriente I contra tiempo.

La polaridad directa se recomienda.

El electrodo con revestimiento grueso son por mucho los más importantes y usados en

soldadura comercial. El revestimiento grueso es una capa gruesa de fundente, que

además de eliminar óxidos, crea una atmósfera. Protectora de gas que a su vez este

revestimiento produce escoria, que protege la soldadura de oxidación durante el

enfriamiento.

CCPI = Corriente Continua de Polaridad Inversa.

CCPD = Corriente Continua de Polaridad Directa.

3.3.4. Electrodos protegidos

Existen 3 tipos de electrodos metálicos (varilla) :

1.- Desnudos.

2.- Con fundente

3.- Con revestimiento.

Nota: los electrodos desnudos, tiene su uso limitado para soldaduras de hierro

dulce y acero suave.

NOMENCLATURA DE LOS ELECTRODOS REVESTIDOS

Se especifican cuatro o cinco dígitos con la letra E al comienzo, detallados a

continuación:

a Prefijo E de electrodo para acero dulce

b Resistencia a la tracción mínima del depósito en miles de libras por pulgada

cuadrada (Lbs/pulg2)

c Posición de soldar.

1- TODA POSICIÓN

2- PLANA HORIZONTAL

d Tipo de revestimiento, Corriente eléctrica y Polaridad a usar según la

tabla:

CC : Corriente contínua

CA : Corriente alterna

PD : Polaridad Directa (Electrodo negativo)

PI : Polaridad invertida (Electrodo positivo)

EJEMPLO:

Electrodo E.6011 (AWS-ASTM)

E- Electrodo para acero dulce

60- 60.000 Lbs/pul2 de resistencia a la tracción

1 Para soldar en toda posición

1 Revestimiento Celulósico Potásico para corriente alterna y corriente continua

polaridad invertida

3.3.5. Fuentes de corriente para soldadura

Las máquinas de C.A. se construyen de 6 tipos diferentes de 150, 200, 500, 750 y 1000

amperes

Si requieres soldaduras con corriente arriba de 300 A, se recomienda usar maquinas de

CA.

Las maquinas de CA consisten simplemente en un transformador estático que reduce el

voltaje y aumenta la corriente

La maquinas de CC solo difieren en que tienen un puente rectificador.

Comparaciones entre maquinas C.A. y maquinas C.D.

Las soldaduras con C.C. permiten una amplia selección de electrodos y mayor gama de

corrientes aunque menores a 300 Amp. Y la principal ventaja es la estabilidad de arco

electrico.

Se suelen usar para soldaduras incomodas, laminas, tubos, para soldar recubrimientos

duros y para soldar acero inoxidable.

La soldadura de C.A. produce menos salpicaduras, consume menos corriente, requiere

menos mantenimiento, y es ideal para soldaduras hacia debajo de las placas gruesas con

electrodos grandes.

Por supuesto una maquina que tenga ambas opciones presenta ventajas.

Tipo de juntas soldadas

A) Junta a Tope

B) De forma “V”

C) Doble “V” (placas gruesas)

D) Forma “U” (fundición gruesa)

E) Junta con Rebordes (metal delgado)

F) Junta a Tope con Sobrejunta

G) Junta en Traslape (con cordón doble o simple)

H) Junta Traslapada con Empalme en Bayoneta (soldadura doble)

I) Junta en Forma de “T” (cordones)

J) Soldadura en Esquina (para placas delgadas)

K) Juntas Angulares (metal delgado)

L) Junta Taponada o Remachada

3.3.6. Proceso GTAW (TIG)

La soldadura GTAW (gas tugsten arc welding) o Soldadura TIG (tungsten inert

gas) es también conocida como soldadura Heliarc, es un proceso en el que se usa un

electrodo no consumible de tungsteno sólido, el electrodo, el arco y el área al rededor de

la soldadura fundida son protegidas de la atmósfera por un escudo de gas inerte, si algún

metal de aporte es necesario es agregado a la soldadura desde el frente del borde de la

soldadura que se va formando.

La Soldadura TIG fue desarrollada inicialmente con el propósito de soldar

metales anticorrosivos y otros metales difíciles de soldar

En la soldadura TIG la zona de soldadura es resguardada de la atmósfera por un

gas inerte que es alimentado a través de la antorcha, Argón y Helio pueden ser usados,

el Argón es mayormente utilizado por su gran versatilidad en la aplicación de gran

variedad de metales.

Dado que la atmósfera esta aislada 100% de el área de soldadura y un control

muy fino y preciso de la aplicación de calor, las soldaduras TIG, son mas fuertes, mas

dúctiles y mas resistentes a la corrosión que las soldaduras hechas con el proceso

ordinario de arco manual (electrodo cubierto). Además de el hecho de que no se

necesita ningún fundente, hace este tipo de soldaduras aplicable a una amplia gama de

diferentes procedimientos de unión de metales.

La fuente de poder para TIG puede ser AC o DC , sin embargo, algunas

características sobresalientes obtenidas con cada tipo, hacen a cada tipo de corriente

mejor adaptable para ciertas aplicaciones especificas.

Las siguientes son unas referencias útiles al momento de efectuar los ajustes

iniciales de los sistemas aplicados.

Guia para determinar el tipo de corriente

Diametro del electrodo

en Pulgadas

AC* DCSP DCRP

Usando Tungsteno

Puro

Usando Tungsteno

Thoriado o

Electrodos

"Rare Earth" **

Usando Tungsteno Puro,Thoriado,

o "Rare Earth"

.020” 5 – 15 8 - 20 8 – 20 ---

.040 10 – 60 15 – 80 15 – 80 ---

1/16” 50 – 100 70 – 150 70 – 150 10 – 20

3/32” 100 – 160 140 – 235 150 – 250 15 – 30

1/8” 150 – 210 225 – 325 250 – 400 25 – 40

5/32” 200 – 275 300 – 425 400 – 500 40 – 55

3/16“ 250 – 350 400 – 525 50 – 800 55 – 80

¼” 325 – 475 500 – 700 800 – 1000 80 – 125

* Los valores maximos mostrados han sido determinados usando un transformador de onda

desbalanceada, si un transformador de onda balanceada es usado, reduzca estos valores 30% o use el

proximo diametro de electrodo mas grueso. Esto es necesario dado el alto calor que aplica al electrodo una

onda balanceada.

** Los electrodos con la punta redondeada son los que mejor sostienen estos niveles de corriente.

Guia para determinar la corriente aplicada

Material

Corriente Alterna* Corriente Directa

Con estabilizacion de alta

frecuencia

Con Polaridad

Negativa

Con Polaridad

Positiva

Magnesio hasta 1/8" de espesor 1 NR 2

Magnesio sobre 3/16" de espesor 1 NR NR

Magnesio Colado 1 NR 2

Aluminio hasta 3/32" de espesor 1 NR 2

Aluminio sobre 3/32" de espesor 1 NR NR

Aluminio Colado 1 NR NR

Acero Inoxidable 2 1 NR

Aleaciones de Laton Bronze 2 1 NR

Cobre Silicon NR 1 NR

Plata 2 1 NR

Aleaciones Hastelloy 2 1 NR

Revestimientos de Plata 1 NR NR

Endurecimientos 1 1 NR

Hierro Colado 2 1 NR

Acero bajo Carbon, 0.015 a 0.030 in 2** 1 NR

Acero bajo Carbon, 0.030 a 0.125 in. NR 1 NR

Acero alto Carbon, 0.015 a 0.030 in. 2 1 NR

Acero alto Carbon, 0.030 in. o mas 2 1 NR

Cobre desoxidado*** NR 1 NR

Titanio NR 1 NR

1. Exelente Operacion

2. Buena Operacion

N.R. No recomendado

* Donde AC es recomendado como segunda opcion, use serca de 25% corriente mas alta de lo

recomendado para DCSP

** No use corriente AC cuando las piezas tengan aserramientos texturas muy complejas

*** Use Fundente para soldadura de flama o fundente de Silicon Bronze para 1/4 in. o más grueso

3.3.7. Proceso GMAW (MIG)

3.3.8. Soldadura con arco eléctrico sumergido

3.4. Soldadura por gas

Soldadura con gas

Este tipo de soldadura, incluye todos los procesos en que se emplean gases en

combinación para obtener una flama caliente, los mas comunes son la combinación de

acetileno-oxigeno, gas natural-oxigeno.

Soldaduras con oxiacetileno

La soldadura de oxiacetileno se produce por el calentamiento de una llama resultado de

la combustión del oxigeno y el acetileno, pueden ser con o si material de aporte.

En la mayoría de los casos, la junta se calienta hasta un estado de fusión y por regla

general no se usa presión.

El oxigeno se produce por electrolisis del agua, una alta corriente eléctrica separa

H2O H2 + O. Pero la mayor parte del oxigeno comercial se obtiene del aire, primero

se licua el aire, sometiéndolo a bajas temperaturas y grandes presiones. Al tener ya el

aire como líquidos, la diferentes densidades de oxigeno y nitrógeno los hace separar.

Se almena en tanques de acero a presión de 149 Kgr/cm2

El acetileno C2 H2 se obtiene al verter agua a piedras de carburo de calcio, las burbujas

de gas se suben a través de agua y el resto del carburo de calcio se convierte en cal

apagada.

La reacción es:

CaC2 + 2 H2 O Ca(OH)2 + C2 H2

Carburo 2 moles de Cal apagada Acetileno

de Calcio Agua calcopirita

Proceso para deshidratar la cal apagada

Ca(OH)2 CaO + H2O

Q

Esta es la cal que se vende (cal viva)

El Carburo de calcio, es un material que se forma fundiendo piedra caliza con carbón de

coque (carbón mineral) debido a que este gas no puede almacenarse con seguridad a

presiones mayores a 1Kg./cm2, se almacenan en combinación con acetona (que tiene la

capacidad de reducir el volumen del acetileno hasta 25 veces su volumen original).

Además con seguridad extras los tanques que almacenan acetileno tienen un relleno

poroso de cemento y asbesto desmenuzado, estos cilindros contienen alrededor de 10 m3

de gas acetileno a presiones de hasta 18 Kg/cm3 .

Los dibujos de los tanques.

El tanque de acetileno está diseñado para funcionar en posición vertical nunca lo volteé

la boquilla del soplete se muestra a continuación.

La presión del gas se controla por medio de válvulas reductoras y el ajuste final se hace

en el soplete. La regulación en la proporción de los gases es de suma importancia y a

que se obtiene tres diferentes tipos de flama.

Flama:

Reductora o Carburizante

Relleno

poroso

El tanque de Acetileno es

normalmente rojo

El tanque del oxigeno

es mas alto que el del

gas y es de color verde

Acetilen

o

oxigeno

Magera

roja

Manguer

a verde

Flama

Neutra o Universal

Oxidante.

De las tres flama la neutra es la que tiene mayor aplicación

FLAMA NEUTRA:

Para obtener la flama neutra necesitas una relación de 1:1 de oxigeno-acetileno.

El cono luminoso es de color blanco brillantes.

El cono envolvente es de color azulado y resulta de la combustión de hidrógeno.

Este tipo de flama se puede usar para soldar cualquier metal y para corte oxi-acetileno.

Si se agrega exceso de acetileno tienes una reductora con tres zonas bien definidas

Esta llama se usa para soldar metal monel (cobre + níquel) , Níquel; ciertos aceros de

aleación y muchos metales no ferrosos, soldar joyería.

Si le agrega oxigeno en exceso obtienes una flama oxidante, se obtiene una flama

similar a la neutra, acepto que el cono luminoso es mas corto y la flama envolvente es

de color naranja.

Esta flama se utiliza para soldar latón y bronce, ventajas de la soldadura oxiacetileno.

El equipo es barato

El equipo es portátil y puede usarse en el campo o en la planta

Con la flama y técnica adecuada puede soldarse cualquier metal, en cualquier

unión

El equipo también puede usarse para cortar.

3.4.1. Soldadura oxiacetilénica

3.5. Soldadura blanda y soldadura fuerte

3.6. Corte por electricidad y por gas

3.6.1. Principio de corte por gas

El corte con soplete se ha desarrollado como un proceso de corte muy importante. El

soplete para corte difiere del soldadura de la siguiente manera.

En esta técnica lo que verdaderamente corta es el vivo oxigeno mismo; El metal

primero se calienta al rojo vivo (condición plástica) después se presiona una palanca

que deja salir, el oxigeno oxida instantáneamente el metal y lo corta.

3.6.2. Aplicaciones del corte a la flama

3.6.3. Corte con arco eléctrico

SINTERIZADO.

Metalurgia de polvos es un sinterizado pero con metales generalmente en seco y frió.

CAPITULO 4. MÉTODOS DE COLADO

TIPOS DE HORNOS

a).- Hornos eléctricos

b).- Hornos de gas

c).- Hornos de carbón.

a).-Hornos eléctricos:

Utilizan una corriente eléctrica cercana al millón de aperes los metales o chatarra a

derretir produce el corte eléctrico y se derriten instantáneamente.

b).- Horno de gas:

utilizan la combustión de gas natural (metano) es el horno mas ampliamente utilizado.

c).- Hornos de Carbón: Utiliza carbón mineral combustible es el mas barato y

actualmente es uno de los mas importantes.

Cubilotes:- son el medio de transporte del metal fundido.

4.1. Colado en arena

4.1.1. Tipos de arena

4.1.2. Propiedades y pruebas de las arenas

4.1.3. Modelo, tipos, tolerancias y materiales utilizados para su construcción

4.2. Colado en moldes metálicos

4.2.1. Molde permanente por gravedad

4.2.2. A baja presión

4.2.3. Colado en dado (Matriz)

4.3. Colado centrífugo

CAPITULO 5. TRATAMIENTOS TÉRMICOS

5.1. Principios del tratamiento térmico

Un tratamiento térmico consiste en 3 pasos principales

1. Calentamiento.- debe ser lento y uniforme en toda la pieza en los aceros a

carbón la temperatura de calentamiento se obtiene del diagrama de fases, en

Aceros aliados y superaleaciones tienes que preguntar al fabricante.

2. Tiempo de permanencia para asegurarse que la pieza esté a una temperatura

uniforme debe permanecer cierto tiempo dentro del horno.

3. En los aceros existe una regla, la regla es para cada pulgada es una hora dentro

del horno 1’’ sin una hora dentro del horno.

Enfriamiento.- este completa el ciclo de un tratamiento térmico, por regla Gral. En

aceros aliados el enfriamiento es en aceite y en aceros al carbón en agua.

Otros medios de enfriamiento.

Salmuera (aguas de mar ó agua salada)

Agua

Aire

Sales de cloruro de sodio, etc.

5.2. Tratamiento térmico de los aceros

5.2.1. Diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro

5.2.2. Endurecimiento o temple

Templado.- Cosiste en calentar la pieza 27 º C por arriba de la región critica inferior

seguida de un enfriamiento rápido.

Objetivo de templar : Endurecer

¿Cómo lo hacen?

R = generándose esfuerzos internos.

Los átomos se empiezan a mover y al enfriarse las estructuras quedan así:

5.2.3. Revenido

Revenido- este tratamiento solo se aplica al acero consiste en calentar la pieza por

debajo de la región critica inferior, seguido de un enfriamiento a cualquier velocidad, si

lo calientas de a 100 a 150 º C solamente alivia esfuerzos internos, de 150 º C en

adelante la marquensita cambia a marquensita revenida y su dureza disminuye

dramáticamente.

Ejemplo :

Tienes un tornillo que tiene una dureza de 17 RC pero necesitas una dureza de 50 RC le

aplicas un temple y aumenta su dureza hasta 63 RC

Entonces necesitas hacer un revenido.

Objetivo del revenido:

aliviar esfuerzos internos

aumentar la tenacidad.

5.2.4. Recocido

Recocido.- consiste en calentar la pieza 27 º C sobre la region critica inferior, seguido

de un enfriamiento lento, por lo regular dentro del mismo horno.

Objetivo: Aumentar la ductubilidad y maleabilidad

Como logran esto? : aliviando esfuerzos internos, eliminando los gases atrapados

durante el colado , logran una mejor estructura para el laminado y en consecuencia

mejora la maquiniabilidad.

5.2.5. Normalizado

Normalizado.- consiste en calentar la pieza de acero 55 º C por arriba de la region

critica superior seguida de un enfriamiento con aire a temperatura ambiente. (solo se

aplica al acero)

Objetivo :

Afinar el grano

Homogenizar la estructura

Aumentar la maquinabilidad

El acero tiene dos puntos auténticos .

5.3. Tratamiento de endurecimiento superficial del acero

TRATAMIENTOS TERMICOS QUÍMICOS DE ENDURECIMIENTO

SUPERFICIAL

Cementado

Cianurado

Nitruración

Este tipo de tratamientos se usan cuando requieres piezas que tengan la superficie dura,

resistencia al desgaste y además que mantengan un centro tenaz relativamente blando.

5.3.1. Endurecimiento por inducción

5.3.2. Endurecimiento por flama

5.3.3. Carburizado y templado (cementado)

Este tratamiento se da a piezas que tengan 0.2 % de C, o menos a una temperatura de

austenizacion de 925 º C en presencia de una atmósfera carburizante (carbón barico)

carbón coque ó carbón vegetal por lo menos 1hr. Debe estar en el horno y entre mayor

sea el tiempo mayor será la penetración del carbono por medio de difusión.. por este

proceso se obtiene hasta 1.2 % de carbono y en la superficie .

5.3.4. Cianurado

Combina la absorción de carbono y nitrógeno para obtener dureza en la superficie. El

proceso consiste en sumer4gir la pieza en sales de cianuro de sodio a Temp.. de 820 º C

por lo menos 1 hr. Después de extrae y si requiere se puede templar. Se pueden obtener

profundidades de0.1 y 0.4 mm.

El cianuro se utiliza cuando las piezas son pequeñas.

5.3.5. Nitrurado

En este proceso las piezas e meten en un horno cerrado donde se pasa gas amoniaco a

una Temp. De 525 º C debido a esa temperatura se separa el nitrógeno e hidrógeno

penetrando en la superficie del acero formando nitruros de hierro que alcanzan durezas

superiores a 70 RC.

Endurecimiento por deformación plástica cuando un metal es deformado plásticamente

este presenta una cierta endurecimiento debido a los cambio de su micro estructura.

CAPITULO 6. TRABAJO MECÁNICO EN CALIENTE Y EN FRÍO DE LOS

METALES

6.1. Definición de trabajo en mecánico y distinción entre trabajo en caliente y

trabajo en frío

6.2. Características del trabajo en caliente y trabajo en frío

TRABAJO EN FRIO :

Todos los metales son cristalinos por naturaleza y están hechos de granos deformes

irregulares estos puede verse claramente con un estudio metalografico.

Cuando un material se trabaja en frió los cambios resultantes en la forma del material

los trae consigo marcado en la estructura del grano. Los cambios estructurales que

ocurren son :

1. Fragmentación de grano

2. Movimiento de los átomos.

3. Distorsión de la malla .

Se requiere mucho mayores presiones para trabajo en frió que para trabajo en caliente.

Conforme con la deformación de grano aumenta se opone mayor resistencia, resultando

un aumento en el esfuerzo y en la dureza del metal.

Ventajas del trabajo en frió

No presenta oxidación durante el proceso

Puede producir tiras y laminas muy delgadas (hojalata)

Produce una superficie pulida y la resistencia dureza aumenta

Desventajas:

Requiere altas presiones y equipo pesado

Requiere de metales relativamente dúctiles.

Trabajo en Caliente.

Se utiliza cuando se requiere granos refinados o cuando el material es muy duro.

La principal diferencia entre trabajo en frío y en caliente radica en su temperatura de

operación.

Trabajo en Caliente requiere temperatura mayores a la temperatura de cristalización

Trabajo de cristalización =Temp.. critica inferior ósea tiene que estar el metal en su

condición plástica.

Trabajo en frío, temperatura menores de cristalización (usualmente se trabaja a Temp.

Ambiente).

El trabajo en caliente requiere menos energía las ventajas son :

1.- Elimina la porosidad del metal

2.- si el metal tiene impurezas esta son distribuidas o destrozadas.

3.- los granos son refinados.

4.- Se mejora la ductibilidad y la resistencia al impacto(tenacidad).

5.- Produce granos homogéneo y requiere menos energía.

Desventajas :

1.- Debido a la alta temperatura existe oxidación

2.- La oxidación produce escamas por lo cual no se puede obtener tolerancias precisas.

3.- Los costos de mantenimiento de equipo son altos

principales métodos del trabajo en caliente

a).Laminado

b) Forja

De hierro

Con martinete

Estruccion o extrusccion

Embutido

Rechazado en caliente

Estampado

Manufactura de tubos

Utiliza también, lupias tachones como materias primas

Efectos de laminado en caliente

Aunque aquí se presenta un problema de fatiga térmica con los rodillos en algunos

casos los roidillos se fabrican con vidrio recientemente se desarrolló un proceso de

colada continuo para laminación en caliente ( patente Hylsa).

6.3. Proceso de rolado o laminado

Laminado en Frío:

Por lo general se laminan en frío laminas ya antes laminadas en caliente, para obtener

mayor acabados superficial.

Materia prima para laminado:

Las fabricas mineras en fundiciones producen lingotes que después son

laminados en forma intermedias llamadas “tochos” “lupias” “planchones” que

son la materia prima para las fabricas laminadoras.

Tochos es el mas pequeño son placas de 40 mm de espesor

Lupias placa con espesor de 150 mm.

Planchones placas con espesor de 250 mm.

6.4. Estirado en frío

6.5. Manufactura de tubos

Fabricación de tubos :

Un proceso de fabricación de tubos en caliente es el proceso de campana soldadora , en

este proceso se utiliza una cinta de material que se hace pasar por una campana

“soldadora” que está a alta temperatura el metal llega a su condición plástica y dentro de

la campana se unen las aristas provocando así su unión. Antes de entrar a la campana la

cinta se dobla en forma de “U”.

6.6. Forja

Forja de Herrero:

Es el proceso de formado de metal mas antiguo, consiste en calentar el metal en una

forja .

Forja con Martinete:

Actualmente el proceso de forja lo efectúan maquinas similares a troqueladoras gigantes

que golpean el metal APRA darle la forma, el metal se calienta en hornos de gas.

El rango de forjado de este proceso va desde unas cuantos kilogramos hasta varias

toneladas (100 ton.).

Estampado :

El estampado difiere de la forja con martinete ene que mas bien es una impresión entre

datos de cara abierta.

ambas operaciones se limitan a piezas pequeñas

En esta operación un flujo drástico de metal causado por los golpes repetidos de los

dados esto produce el formado de la pieza.

Las temperaturas aproximadas del forjado y estampado son para el Acero

Acero 1100 º C 1250 º C

Cobre y sus aleaciones 750 925 º C

Magnesio 315 º C

Aluminio 370 º C 450 º C

6.6.1. Forja en martinete

6.6.2. Forja en prensa

6.6.3. Forja en recalado

6.7. Extrusión

6.7.1. Extrusión en caliente y sus aplicaciones

Extrusión en Caliente

Cualquier metal en su condición plástica puede ser extruido en una forma de sección

transversal uniforme por medio de presión.

Principio: es similar a la acción de hacer salir pasta de dientes en un tubo. Algunos

metales como el cromo, estaño y aluminio pueden extruirse en frío, mientras que otros

requieren de aplicación de calor para volverlos plásticos o semisólidos.

A mayoría de las prensas son operada hidráulicamente. .

Nota: los tubos de cobre sin cortadura se producen con este proceso solo basta con

agregar un mandril o punzón.

6.7.2. Extrusión en frío y sus aplicaciones

6.8. Rechazado

Rechazado de Metal

Es un proceso de formado de metal delgado presionándolo contra una forma mientras

gira, se limita a artículos simétricos o de secciones transversal circular.

La maquina es similar a un torno

6.9. Embutido

Embutido:

Se produce el embutido empujando un dado o forma contra una placa sobre un dado

inferior.

Ventajas:

pueden producir varias cavidades idénticas económicamente

6.10. Cizallado

6.11. Doblado

6.11.1. Doblado con punzón

6.11.2. Formado por roldo en frío

Acuñado:

El acuñado se realiza en lados que confinan el metal y restringen su flujo en la dirección

lateral produce configuraciones poco profundas sobre superficies planas tales como las

monedas, su uso se limita a aleaciones suaves.

Repujado:

Es similar al acuñado pero en este caso el dado tiene un relieve y solamente el relieve es

que toca al material el mayor uso para el repujado se encuentra en la manufactura de

emblemas, medallones y placas de especificaciones.

Remachado y Estacado

Ambos procesos se usan para unir rápidamente partes. En el remachado un remache

sólido se coloca a través de los agujeros de dos placas y su extremo sufre un prensado

mediante un punzón.

Estacado:

O operación similar en la que el metal de una de las partes se recalca sobre la otra de tal

manera que provoca un ensamble acostado, un punzón de estacado puede tener una o

mas similares .

Embutido:

Consiste en empujar un punzón operado hidráulicamente contra un cilindro caliente a

todo lo largo de la longitud del banco de embutido. Si se desea un tubo se recorta la

parte cerrada, si no la pieza resultante es un cilindro. Los cilindros de oxigeno son

fabricados con este proceso.

Se utiliza para tubos muy grandes 20cm o más, ó cilindros como el oxigeno como el del

oxigeno.

CAPITULO 7. LIMPIEZA Y REVESTIMIENTO DE SUPERFICIES

7.1. Limpiadores

Limpieza y revestimiento

este tipo de proceso se utiliza como acabado final a piezas trabajadas en frío o en

caliente con fines estéticos o para protegerlas de corrosión.

7.2. Métodos de limpieza

7.3. Decapado y oxidado

7.4. Revestimiento de superficies

7.5. Revestimientos inorgánicos

7.6. Revestimientos orgánicos

Recubrimiento Orgánicos: muchos productos tiene una capa orgánica pigmentada

(pinturas) puede polímero ser naturales o sintéticos, se clasifican como:

1.- Esmaltes : ( no confundirlos con los esmaltes vítreos)

los esmaltes son soluciones de un solvente se evapora el polímero se endurece por

oxidación o por polimerización.

2.- Pintura de Agua

Son verdaderas dispersiones coloidales ó emulsiones de agua y poliemro

3.- Pintura en Polvo.

Es un termoplástico completamente molido en un polvo fino. Consistes en recubrir la

pieza con el termoplástico en polco y después pasarlo a un horno, en el horno se derrite

el termoplástico y produce una capa de pintura a este proceso se le conoce como curado

(también puede fundirse con UV o microondas.

El proceso de pintura en polvo se optimiza usando un potencial eléctrico a este proceso

se le conoce como pintura electroestática .

7.7. Revestimientos metálicos

7.7.1. Plateado por inmersión en caliente

7.7.2. Electroplateado

Galvanizado

Consiste en sumergir las tiras dentro de un balo de Zinc (Zn) derretido (el Zinc tiene la

propiedad de resistir la oxidación y corrosión además presenta granos enormes, muchos

productos de lamina sobre todo carrocerías automotrices son laminas galvanizadas.

Ventajas:

.- Protege de la corrosión y aumenta la dureza. Superficial .

Desventajas:

.- La industria automotriz saldan sus laminas por puntos y el recubrimiento en si de

desprende si el espesor no es uniforme

-A veces se produce un intermetalico frágil quebradizo. Que desprende el Zn.

Recubrimiento de Zinc-aluminio:

un recubrimiento de Zn-55Al provee mejor resistencia a la corrosión, pero la sup.

Presenta un acabado tipo lentejuela.

Rocio Térmico ó de partículas fundida

Consiste en rociar la pieza con polvo metálico fundido este choca contra la superficie,

se aplana y construye un recubrimiento laminar. El espesor del recubrimiento es de

hasta 3mm para aleaciones ferrosas, 5 mm para no ferrosas y .4 mm para cerámicos. La

superficies debe ser áspera antes de rociarla para esto se utiliza un chorro de arena que

produce porosidad en la superficie.

Electrodeposición:

Es un proceso electroquímico mejor conocido como cromado. Mediante una corriente

eléctrica se separa el cromo de una solución de sulfato de cromo. El cromo libre se

dirige hacia el electrodo de carga positiva recubriéndolo.

El cromado imparte gran dureza superficial y resistencia al desgaste. La capa de cromo

tiene aproximadamente 1.3 micrómetro de espesor y